KR20030045619A - 방사선 검사장치 - Google Patents

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우에노유이치로
우메가키기쿠오
아메미야겐스케
다케우치가즈히로
기타구치히로시
요코이가즈마
야나기다노리히토
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Abstract

본 발명의 방사선 검사장치는 촬상장치 및 침대를 가지는 피검진자 유지장치를 구비한다. 촬상장치는 다수의 방사선 검출기 및 방사선 검출기 지지판을 가진다. 다수의 방사선 검출기가 구멍부의 주위를 둘러 싸고, 또한 구멍부의 축방향으로 배치된다. 각 방사선 검출기는 각각 3층 배치로 구멍부의 중심으로부터 방사상으로 방사선 검출기 지지판의 측면에 설치된다. 방사선 검출기를 구멍부의 축방향및 둘레방향 뿐만 아니라, 반경방향으로도 복수 배치함으로써, 구멍부의 반경방향에 있어서 γ선이 도달한 정확한 위치정보(γ선 촬상신호를 출력한 방사선 검출기의 위치정보)를 얻을 수 있다. γ선의 정확한 도달위치의 정보를 사용함으로써 단층상의 정밀도의 향상이 도모된다. 그 결과 본 발명은 단층상의 정밀도, 즉 PET 검사의 정밀도를 향상할 수 있다.

Description

방사선 검사장치{RADIOGRAPHIC INSPECTION APPARATUS}
본 발명은 방사선 검사장치에 관한 것으로, 특히 X선 CT, 양전자 방출형 CT [포지트론·에미션·컴퓨테드·토모그래피(Positron Emission Computed Tomography), 이하 PET라 함], 단광자 방출형 CT[싱글·포튼·에미션·컴퓨테드·토모그래피(Single PhotonEmission Computed Tomography)), 이하 SPECT라 함], 및 디지털 X선 검사에 사용하는 플랫패널디텍터 등에 적용하는 데 적합한 방사선 검사장치에 관한 것이다.
피검체인 피검진자의 체내의 기능, 형태를 무침습으로 촬상하는 기술로서, 방사선을 사용한 검사가 있다. 방사선 검사장치의 대표적인 것으로서 X선 CT, 디지털 X선 검사, PET 및 SPECT가 있다.
PET 검사는 방사성 핵종인 양전자 방출핵종(15O,13N,11C,18F 등)을 포함하는 방사성 약제(PET용 약제라 함)를 피검진자에게 투여하여, PET용 약제가 체내의 어느 부위에서 많이 소비되고 있는지를 조사하는 검사, 즉 PET용 약제에 기인하여 피검진자의 체내로부터 방사되는 γ선을 방사선 검출기로 검출하는 행위이다. PET용 약제에 포함된 방사성 핵종으로부터 방출된 양전자가 부근의 세포(암세포)의 전자와 결합하여 양전자가 소멸하여 511keV의 에너지를 가지는 1쌍의 γ선(쌍 γ선이라 함)을 방사한다. 이들 γ선은 서로 거의 정반대의 방향(180°±0.6°)으로 방사되기 때문에 이 쌍 γ선을 방사선 검출기로 검지하면, 어느 2개의 방사선 검출기 사이에서 양전자가 방출되었는지를 알 수 있다. 이들 다수의 γ선쌍을 검지함으로써, PET용 약제를 많이 소비하는 장소를 알 수 있다. 그리고 예를 들면 양전자 방출핵종과 당을 결합하여 제조된 PET용 약제를 사용한 경우, 당대사가 심한 암병소를 발견하는 것이 가능하다. 또한 얻어진 데이터는 아이트리플이 트랜잭션 온 뉴클리어 사이엔스 (IEEE transaction on Nuclear science)NS-21권, 228-229페이지에 기재되어 있는 필터드백프로젝션법(Filtered Back Projection Method)에 의하여 각 복셀의 데이터로 변환한다. PET 검사에 사용되는 양전자 방출핵종(15O,13N,11C,18F 등)의 반감기는 2분 내지 110분이다.
PET 검사에서는 양전자 소멸시에 발생하는 γ선이 체내에서 감쇠하기 때문에 트랜스미션 데이터를 촬영하여 γ선의 체내 감쇠를 보정한다. 트랜스미션 데이터촬영이란, 예를 들면 방사선원에 세슘을 사용하여 γ선을 입사시키고, 피검체내를 투과한 강도를 측정함으로써 피검체내에 있어서의 γ선의 감쇠율을 측정하는 방법이다. 얻어진 γ선 감쇠율을 사용하여 피검체 내부에서의 γ선 감쇠율을 추정하여 PET 검사로 얻어진 데이터를 보정함으로써 더욱 고정밀도의 PET 상을 얻는 것이 가능하다.
현재, PET 검사의 정밀도를 향상시키는 방법의 하나로서, 메디컬 이미징 테크놀로지(MEDICAL IMAGING TECHNOLOGY)제18권 제1호의 15페이지에 있는 바와 같이 반사판을 크리스탈 중에 삽입하여 안쪽 길이위치를 검출하는 DOI(Depth-Of-Interaction)검출기를 사용함으로써 안쪽 길이위치정보를 취득하고, 그것을 사용하여 화상을 재구성하여 화질을 향상시키는 방법이 있다. 이 방법을 이용하기 위해서는 방사선 검출기의 안쪽 길이방향의 위치정보도 알 수 있는 방사선 검출기를 사용할 필요가 있다.
그러나, DOI 검출기의 문제로서, 신호 전달물질 감소에 기인하는 화상열화가 있다. 예를 들면 5mm각의 BGO 신틸레이터를 사용한 경우, 신호 전달물질인 광자는 511keV의 γ선이 하나 입사한 경우 약 200개 발생한다. 그러나 상기의 D0I 검출기와 같이, 반사재에 의하여 일부의 광자를 반사시킨 경우, 신호 전달물질이 감소한다. 광전자 증배관에 도달하는 신호 전달물질수를 N, 입사 γ선의 에너지를 E라 하였을 때, 에너지 스펙트럼의 퍼짐(σ)은 수학식 (1)로 나타낸다.
이 때문에 N이 작아지면 σ가 증대하여 에너지 스펙트럼이 넓어진다. 에너지스펙트럼이 넓어진 경우에는 입사 γ선의 에너지와, DOI 검출기에서 발생하는 신호와의 사이의 상관이 나빠진다. 그 결과, 입사 γ선의 에너지를 정확하게 측정하는 것이 어렵게 된다.
입사 γ선의 에너지를 정확하게 측정할 수 없는 경우, 입사 γ선 중에 포함되는 산란선을 제거하는 것이 곤란하게 된다. PET에서는 산란선을 제거하기 위하여 방사선 검출기로부터 출력된 신호를 에너지 필터를 걸어 소정의 에너지 이상의 γ선만을 검지한다. 그러나 에너지 스펙트럼이 넓어졌을 경우, 예를 들면 511keV의 γ선이 방사선 검출기로부터 출력하는 신호와, 300keV의 γ선이 방사선 검출기로부터 출력하는 신호를 구별할 수 없는 경우, 에너지 필터는 300keV 이하로 할 필요가 있다. 이 경우 300keV 이상의 산란선도 동시에 계측하기 때문에 노이즈가 증대한다. 이것은 PET 화상열화의 요인이 된다.
SPECT는 방사성 핵종인 싱글포튼 방출핵종(99Tc,67Ga,201Tl 등) 및 특정의 종양 또는 특정한 분자에 집적하는 성질을 가지는 물질(예를 들면 당)을 포함하는 방사성 약제(SPECT용 약제라 함)를 피검진자에게 투여하여 방사성 핵종으로부터 방출되는 γ선을 방사선 검출기로 검출한다. SPECT에 의한 검사시에 흔히 사용되는 싱글포튼 방출핵종으로부터 방출되는 γ선의 에너지는 수 100keV 전후이다. SPECT의 경우, 단일 γ선이 방출되기 때문에 방사선 검출기에 입사한 γ선의 각도가 얻어지지 않는다. 따라서 콜리메이터를 사용하여 특정한 각도로부터 입사하는 γ선만을 방사선 검출기로 검출함으로써, 각도정보를 얻고 있다. SPECT는 SPECT용 약제에 기인하여 체내에서 발생하는 γ선을 검지하여 SPECT용 약제를 많이 소비하는 장소를 특정하는 검사방법이다. SPECT의 경우도 얻어진 데이터는 필터드백프로젝션 등의 방법에 의하여 각 복셀의 데이터로 변환한다. 또한 SPECT에서도 트랜스미션상을 촬영하는 경우가 있다. SPECT에 사용하는99Tc,67Ga,201Tl은, PET용 방사성 핵종의 반감기보다도 길어 6시간 내지 3일이다.
X선 CT는 X선원으로부터 방출된 방사선을 피검진자에게 조사하여 그 피검진자의 체내에 있어서의 방사선의 투과율로부터 체내의 형태를 촬상하는 방법이다.방사선 검출기로 측정한 체내를 투과한 X선의 강도를 사용하여 X선원과 방사선 검출기와의 사이에 있어서의 체내의 선감약계수를 구한다. 이 선감약계수를 사용하여 상기한 필터드백프로젝션법에 의하여 각 복셀의 선감약 계수를 구하여, 그 값을 CT 값으로 변환한다.
플랫패널디텍터는, 종래의 X선 렌트겐검사를 디지털화한 디지털 X선 검사에 사용하는 평면형 방사선 검출기이다. 플랫패널디텍터 촬영장치는 종래의 X선 필름대신에 그 평면형 방사선 검출기를 구비하고 있고, 체내를 투과한 X선을 검출하여 체내 감쇠정보를 디지털정보로서 처리하여 이 디지털정보를 모니터상에 표시한다. 플랫패널디텍터 촬영장치는 X선 필름 등이 불필요하고, 또한 촬상 직후에 상을 보는 것이 가능하다.
이들 방사선 검사장치에는 검사의 정밀도를 유지하기 위하여 방사선 검출기의 검출효율의 감도보정을 예를 들면 3개월에 1회 이상 행할 필요가 있는 것이다. 방사선 검출기의 검출효율은 시간이 지남에 따라 열화하나, 그 열화특성은 검출기에 의한 개체차가 있다. 그 때문에 정기적으로 각 방사선 검출기의 검출효율을 알 필요가 있다. PET 검사나 SPECT 검사에서는 각 방사선 검출기에 입사한 광자수를 계측하기 때문에 방사선 검출기의 검출효율에 불균일이 있는 경우는 정확한 계측을 할 수 없다. 그 때문에 미리 각 방사선 검출기의 검출효율을 알고, 그 효율의 역수를 각 방사선 검출기에 곱하여 방사선 검출기의 검출효율차에 따르는 화상열화의 보정을 행한다. 한편 X선 CT 검사나 플랫패널디텍터검사에서는 X선의 강도를 방사선 검출기로 검출하나, 강도의 측정에 관해서도 마찬가지로 검출효율에 불균일이있는 경우는 보정할 필요가 있다.
이와 같이 방사선 검사장치에는 검사 정밀도를 유지하기 위하여 각 방사선 검출기의 검출효율의 불균일을 조사하지 않으면 안된다는 문제가 있어 막대한 시간과 노동력을 필요로 하고 있었다.
본 발명의 목적은 방사선의 더욱 정확한 도달위치를 파악할 수 있고, 작성되는 화상의 정밀도를 향상할 수 있는 방사선 검사장치를 제공하는 것에 있다.
도 1은 본 발명의 적합한 일 실시예인 방사선 검사장치의 구성도,
도 2는 도 1의 II-II단면도,
도 3은 도 1의 방사선 검출기의 지지구조를 나타내는 사시도,
도 4a는 도 1에 나타내는 교정(較正)선원의 종단면도,
도 4b는 도 4a의 IV-IV 단면도,
도 5는 도 1의 컴퓨터에서 실행되는 단층상 작성처리의 흐름을 나타내는 설명도,
도 6은 도 5의 단계 42의 상세한 처리내용을 나타내는 설명도,
도 7은 도 1의 실시예에 있어서의 γ선 검출의 상태를 나타내는 설명도,
도 8은 본 발명의 다른 실시예인 방사선 검사장치(SPECT 검사장치)의 구성도,
도 9a는 도 8에 나타내는 교정선원의 종단면도,
도 9b는 도 9a의 IX-IX 단면도,
도 10은 본 발명의 다른 실시예인 방사선 검사장치의 구성도,
도 11은 도 10의 실시예에 있어서의 방사선 검출기와 신호처리장치와의 접속상태를 나타내는 구성도,
도 12는 도 11의 신호 변별장치의 구성도,
도 13은 도 10의 컴퓨터에서 실행되는 단층상 작성처리의 흐름을 나타내는 설명도,
도 14는 본 발명의 다른 실시예인 방사선 검사장치의 구성도,
도 15는 도 14에 나타내는 플랫패널디텍터에서의 방사선 검출기의 배치예를 나타내는 설명도,
도 16은 본 발명의 다른 실시예인 방사선 검사장치의 구성도,
도 17은 본 발명의 다른 실시예인 방사선 검사장치의 구성도,
도 18은 도 17의 실시예에 있어서의 방사선 검출기와 신호처리장치와의 접속상태를 나타내는 구성도,
도 19는 도 17의 X-X 단면도,
도 20은 도 17의 컴퓨터에 의한 단층상의 작성순서를 나타내는 플로우차트,
도 21은 산란 전후의 γ선의 에너지와 산란각의 관계를 나타내는 특성도,
도 22는 도 18의 동시계수장치에서 실행되는 γ선의 초기 입사위치 및 초기 입사방향의 특정순서를 나타내는 플로우차트,
도 23은 본 발명의 다른 실시예인 방사선 검사장치의 구성도,
도 24는 도 23의 Y-Y 단면도,
도 25는 도 23의 실시예에 있어서의 동시계수장치의 신호의 입출력의 일례를 나타내는 설명도이다.
상기 목적을 달성하는 본 발명의 특징은 촬상장치를 구비하고, 촬상장치는 피검체로부터의 방사선을 검출하는 복수의 방사선 검출기를 가지고, 제 1 방사선 검출기를 통한 방사선을 검출하는 제 2 방사선 검출기가 설치되어 있는 것에 있다. 제 1 방사선 검출기를 통한 방사선을 검출하는 제 2 방사선 검출기가 설치되어 있기 때문에 피검체에 대향하는 제 1 방사선 검출기로부터 안쪽 길이방향에 있어서 방사선이 도달한 위치(방사선이 검출된 위치)를 더욱 정확하게 확인할 수 있다. 이 때문에 피검체의 체내의 상태를 나타내는 정밀도가 좋은 화상이 얻어진다.
본 발명은 바람직하게는 촬상장치가 피검체로부터의 방사선을 검출하는 복수의 방사선 검출기를 가지고, 이들 방사선 검출기는 촬상장치에 형성되어 상기 침대가 삽입되는 구멍부의 주위를 둘러 싸서 배치되고 또한 구멍부의 반경방향에 있어서 다른 위치에도 배치되어 있다.
또 본 발명은 바람직하게는 촬상장치가 피검체로부터의 방사선을 검출하는복수의 방사선 검출기를 가지고, 이들 방사선 검출기는 촬상장치에 형성되어 침대가 삽입되는 구멍부의 주위에 배치되는 방사선 검출기 지지부재에 설치되고, 또한 구멍부의 반경방향에 있어서 다른 위치에 있어서도 방사선 검출기 지지부재에 설치되어 있다.
상기 목적을 달성하는 다른 발명의 특징은 γ선을 검출하는 복수의 방사선 검출기를 구비하고, 설정시간 범위내에 상기 복수의 방사선 검출기 중 3개 이상의 상기 방사선 검출기로부터 각각 출력된 검출신호와, 이들 검출신호를 출력한 상기 3개이상의 방사선 검출기의 위치정보를 기초로 상기 3개 이상의 방사선 검출기 중으로부터 상기 방사선 검출기내에서 산란하고 있지 않는 상태의 γ선을 검출한 상기 방사선 검출기를 특정한다.
본 발명에 의하면, 설정시간내에 출력된 3개 이상의 검출신호와, 이들 검출신호를 출력한 3개 이상의 방사선 검출기의 위치정보를 기초로, 비산란 γ선의 감쇠순서(산란순서)를 특정하고, γ선의 초기 입사위치, 초기 입사방향을 특정함으로써, 확률적으로 γ선의 초기 입사위치를 특정하는 경우와 달리, 비산란 γ선을 효율좋게 특정하여 정밀도가 높은 단층상을 작성할 수 있다.
상기 목적을 달성하는 다른 발명의 특징은, γ선을 검출하는 복수의 방사선 검출기를 구비하고, 설정시간 범위내에 상기 복수의 방사선 검출기 중의 3개 이상의 방사선 검출기로부터 검출신호가 출력된 경우, 적어도 2개의 상기 방사선 검출기의 각각의 위치정보와, 이들 적어도 2개의 방사선 검출기의 각각의 에너지검출값과, 상기 γ선쌍의 다른쪽 γ선을 검출한 방사선 검출기의 위치정보를 기초로 상기한쪽의 γ선의 감쇠순서, 초기 입사위치 및 초기 입사방향을 특정한다.
본 발명에 있어서는 γ선쌍의 한쪽의 γ선의 감쇠순서(산란순서)를 다른쪽 γ선의 위치정보를 이용하여 특정하고, γ선의 방사선 검출기에의 초기 입사위치, 초기 입사방향을 특정한다. 구체적으로는 한쪽의 γ선을 검출한 각 방사선 검출기의 위치정보와, 다른쪽의 γ선을 검출한 방사선 검출기의 위치정보로부터 상정되는 한쪽의 γ선의 감쇠순서를 복수종류로 설정하고, 이들 복수종류 중으로부터 한쪽의 γ선의 산란각도와 에너지검출값과의 대응이 정당한 것을 선정함으로써 γ선의 감쇠순서를 특정한다. 이 결과, γ선의 방사선 검출기에의 초기 입사위치(최초로 γ선이 감쇠한 방사선 검출기의 위치)가 특정되고, 이 특정한 방사선 검출기와 다른쪽의 γ선을 검출한 방사선 검출기를 연결하는 직선(초기 입사방향)위에 γ선의 발생원(환부)가 존재한다고 동정할 수 있다. 따라서 확률적으로 γ선의 초기 입사위치를 특정하는 경우와 달리 비산란 γ선을 효율 좋게 특정하여 정밀도가 높은 PET상을 작성할 수 있다.
상기 목적을 달성하는 다른 발명의 특징은 γ선을 검출하는 복수의 방사선 검출기와, 이 복수의 방사선 검출기의 앞면에 배치된 γ선을 통과시키는 콜리미터를 구비하여 설정시간 범위내에 상기 복수의 방사선 검출기 중 3개 이상의 방사선 검출기로부터 검출신호가 출력된 경우, 상기 3개 이상의 방사선 검출기의 각각의 위치정보와, 상기 3개 이상의 방사선 검출기의 각각의 에너지검출값을 기초로 상기 γ선의 감쇠순서, 초기 입사위치 및 초기 입사방향을 특정한다.
본 발명에 있어서는 3개 이상의 방사선 검출기의 검출신호가 동시계수된(소정시간내에 출력된)경우, 이들 3개 이상의 검출신호의 위치정보와, 3개 이상의 방사선 검출기로부터의 에너지검출값을 기초로 γ선의 감쇠순서(산란순서)를 특정하고, γ선의 방사선 검출기에의 초기 입사위치, 초기 입사방향을 특정한다. 구체적으로는 먼저 상기 위치정보로부터 상정되는 γ선의 감쇠순서를 복수종류 설정하여 이들 복수종류 중으로부터 상기 에너지검출값과의 대응이 정당한 것을 선정한다. 그리고이에 의하여 특정된 γ선의 초기 입사위치와, 상기 에너지검출값을 기초로 γ선의 초기 입사방향을 특정할 수 있다. 따라서 확률적으로 γ선의 초기 입사위치를 특정하는 경우와 달리, 비산란 γ선을 효율 좋게 특정하여 정밀도가 높은 PET 상을 작성할 수 있다.
(실시예 1)
본 발명의 적합한 일 실시예인 방사선 검사장치를 도 1 및 도 2를 사용하여 이하에 설명한다. 본 실시예의 방사선 검사장치(1)는 PET 검사에 사용되는 것이다. 방사선 검사장치는 촬상장치(2), 신호처리장치(7), 단층상 작성장치(10), 피검진자 유지장치(14), 교정선원 둘레방향 이동장치(37) 및 구동장치 제어장치(35)를 구비한다.
촬상장치(2)는 케이싱(3), 다수의 방사선 검출기(4) 및 방사선 검출기 지지판 (5)을 가지고 있다. 케이싱(3)은 피검체인 피검진자가 삽입되는 구멍부(관통구멍) (6)를 가진다. 다수의 방사선 검출기(예를 들면 합계 10000개)(4)가 구멍부(6)의 주위를 둘러싸고, 또한 구멍부(6)의 축방향으로 배치된다. 이들 방사선 검출기(4) 중 가장 안쪽에 위치하는 방사선 검출기(4)는 도 2에 나타내는 바와같이 구멍부 (6) 주위에 고리형상으로 배치된다. 다른 방사선 검출기(4)는 가장 안쪽에 배치된 상기 방사선 검출기(4)를 기점으로 구멍부(6)의 중심으로부터 방사상이 되도록 배치된다. 방사선 검출기(4)는 구멍부(6)의 반경방향에 있어서 다른 위치에도 배치된다. 즉 본 실시예는 구멍부(6)의 반경방향에 있어서 3층이 되도록 3개의 방사선 검출기(4)[예를 들면 도 2에 나타내는 방사선 검출기(4a, 4b, 4c)를 직선형상으로 배치하고 있다. 각 층의 방사선 검출기(4)는 각각 고리형상(예를 들면 동심원형상)으로 배치된다.
방사선 검출기(4)는 도 3에 나타내는 바와 같이 방사선 검출기 지지판(5)의 측면에 설치된다. 즉 방사선 검출기(4)는 링을 절반으로 한 형상을 가지는 방사선 검출기 지지판(5)의 측면에 방사상으로 설치된다. 방사선 검출기(4)가 설치된 복수의 방사선 검출기 지지판(5)이 구멍부(6)의 아래 쪽에서 구멍부(6)의 축방향으로 배치된다. 이들 방사선 검출기 지지판(5)은 케이싱(3)에 고정된다. 도 3은 도시하고 있지 않으나, 방사선 검출기(4)가 설치된 복수의 방사선 검출기 지지판(5)은 구멍부 (6)보다 위쪽에서도 구멍부(6)의 축방향으로 배치되어 케이싱(3)에 고정된다. 구멍부(6)보다 아래쪽에 배치된 하나의 방사선 검출기 지지판(5)은 구멍부(6)보다 위쪽에 배치된 1개의 방사선 검출기 지지판(5)과 함께 동일면내에서 링을 형성하도록 배치된다. 방사선 검출기 지지판(5)은 고리형상으로 형성하여도 좋다.
신호처리장치(7)는 각 방사선 검출기(4)마다 설치된 γ선 변별장치(8) 및 동시계수장치(9)를 구비한다. γ선 변별장치(8)는 배선(13)에 의하여 대응하는 방사선 검출기(4)에 접속된다. γ선 변별장치(8)는 방사선 검출기(4)와 동일한 수만큼설치된다. 하나의 동시계수장치(9)는 각 γ선 변별장치(8)에 접속된다. 단층상 작성장치(10)는 컴퓨터(11), 기억장치(12) 및 표시장치(13)를 구비한다. 컴퓨터 (11)는 동시계수장치(9)에 접속되고, 기억장치(12)는 컴퓨터(11)에 접속된다. 표시장치(13)는 컴퓨터(11)에 접속된다. 피검진자 유지장치(14)는 지지부재(15) 및 지지부재(15)의 상단부에 위치하여 길이방향으로 이동 가능하게 지지부재(15)에 설치된 침대(16)를 구비한다. 촬상장치(2)는 침대(16)의 길이방향과 직행하는 방향으로 배치된다.
대표적인 방사선 검출기로서 반도체 방사선 검출기 및 신틸레이터가 있다. 신틸레이터는 방사선 검출부인 크리스탈(BGO, NaI 등)의 뒷부분에 광전자 증배관 등을 배치할 필요가 있기 때문에 적층 배치할 경우(예를 들면 상기한 3층)에는 적합하지 않다. 반도체 방사선 검출기는 광전자 증배관 등이 불필요하기 때문에 적층 배치에 적합하다. 본 실시예에서는 방사선 검출기(4)는 반도체 방사선 검출기를 사용하고 있어 검출부인 5mm 입방체를 카드뮴테르르(CdTe)로 구성하고 있다. 그 검출부는 갈륨비소(GaAs) 또는 가드뮴테르르아연(CZT)으로 구성하여도 좋다.
교정선원 둘레방향 이동장치(37)는 가이드레일(28) 및 교정선원장치(29)를 구비한다. 고리형상의 가이드레일(28)은 구멍부(6)를 둘러 싸도록 케이싱의 피검진자유지장치(14)측의 측면에 설치된다. 교정선원장치(29)는 교정선원 구동장치(30) 및 교정선원(31)을 가진다. 교정선원 구동장치(30)는 가이드레일(28)에 이동 가능하게 설치된다. 교정선원 구동장치(30)는 도시 생략되어 있으나, 가이드레일(28)의 랙과 맞물리는 피니언을 가지고, 이 피니언을 감속기구를 거쳐 회전시키는 모터를 구비한다. 교정선원(31)은 교정선원 구동장치(30)의 케이싱(도시 생략)에 설치되어 수평방향으로 신축이 가능한 아암(38)의 선단부에 설치되어 있다. 교정선원(31)은 도 4a 및 도 4b에 나타내는 바와 같이 일 방향에 개구를 가지는 γ선 차폐체(32)내에 γ선원(33)을 수납하고 있다. 몸체가 되는 케이싱(도시 생략)이 상기의 개구부분을 제외하고 γ선 차폐체(32)의 바깥쪽을 덮고 있다. 교정선원(31)은 γ선 차폐체 (32)의 개구를 폐쇄하는 이동 가능한 셔터(34)를 가진다. γ선원(33)에는 511keV의 γ선을 방출하는 Ga-Ge선원을 사용한다. Ga-Ge선원 대신에 662keV의 γ선을 방출하는 Cs선원을 사용하여도 좋다. 교정선원(31)은 트랜스미션 데이터촬영시에 사용되는 선원이다. γ선 차폐체(32)의 개구의 앞면에 배치된 콜리미터(39)가 셔터(34)의 개폐동작을 방해하지 않도록 γ선 차폐체(32)에 설치된다.
먼저, 방사선 검사장치(1A)를 사용한 트랜스미션 데이터촬영에 대하여 설명한다. 트랜스미션 데이터촬영은 교정선원을 사용하여 피검진자의 체내의 γ선 투과율을 계측하는 방법이다. 그 계측에 요하는 시간은 1∼2분 정도 걸린다.
교정선원으로부터 방출된 γ선은 피검진자를 투과한 후, 방사선 검출기(4)로 계측된다. 교정선원의 방사능 강도 및 계측된 γ선에 의거하여 피검진자의 체내에서의 γ선 감쇠율을 구한다. 구해진 γ선 감쇠율은 PET검사에 있어서의 체내산란(방사성 약제에 기인하여 체내에서 발생한 γ선이 체내에서 산란, 감쇠하는 현상)의 보정에 사용된다.
트랜스미션 데이터촬영을 구체적으로 설명한다. 피검진자(17)가 드러 누워있는 침대(16)가 구멍부(6)내로 삽입된다. 트랜스미션 데이터촬영을 개시할 때, 선원제어장치(69)는 셔터(34)를 개방한다. γ선원(33)으로부터 방출된 γ선은 γ선 차폐체(32)의 개구 및 콜리미터(39)를 통하여 피검진자(17)에게 조사된다. γ선원 (33)으로부터의 γ선은 콜리미터(39)에 의하여 지향성이 강하게 되어 진행방향이 특정된다. 구동장치 제어장치(35)는 트랜스미션 데이터촬영을 개시할 때, 구동개시 신호를 출력하여 교정선원 구동장치(30)의 모터를 회전시킨다. 모터의 회전에 의하여 교정선원 구동장치(30)는 가이드레일(28)을 따라 피검진자(17)의 주위를 이동한다. 교정선원(31)은 구멍부(6)내에서 피검진자(17)의 주위를 이동한다. 이 때문에 교정선원(31)으로부터 방출된 고지향성의 γ선은 피검진자(17)에게 둘레방향의 모든 위치로부터 조사된다. 침대(16)가 구멍부(6)의 반대측을 향하여 이동한다. 피검진자(17)를 투과한 그 γ선은 방사선 검출기(4)에 의하여 계측된다. 고지향성의 γ선이 조사되기 때문에 방사선 검출기(4)가 계측하는 γ선은 비산란의 γ선이고, γ선원(33)으로부터 방출되었을 때와 동일한 511keV의 에너지를 가진다.
방사선 검출기(4)는 피검진자(17)를 투과한 γ선을 계측하여 γ선 검출신호를 출력한다. 이 γ선 검출신호에 대하여 뒤에서 설명하는 PET검사시에 검출되는 γ선검출신호와 마찬가지로 γ선 변별장치(8)는 펄스신호를 발생하고, 동시계수장치 (9)는 펄스신호를 계수하여 그 계수값 및 쌍 γ선을 검출한 2개의 검출점[구멍부 (6)의 축심을 중심으로 하여 대략 180°방향이 다르게 배치된 1쌍의 방사선 검출기 (4)의 위치]을 출력한다. 컴퓨터(11)는 그 계수값 및 2개의 검출점의 위치정보를 기억장치(12)에 기억한다. 트랜스미션 데이터촬영을 종료할 때, 구동장치 제어장치 (35)는 구동 종료신호를 출력하여 교정선원 구동장치(30)의 모터를 정지시킨다. 그 때 선원 제어장치(69)는 γ선의 외부로의 방출을 차단하기 위하여 교정선원(31)의 셔터(34)를 폐쇄한다.
구멍부(6)의 반경방향으로 직선형상으로 3층 배치된 3개의 방사선 검출기(4) [예를 들면 도 1에 나타내는 방사선 검출기(4a, 4b, 4c)]를 하나의 방사선 검출기 그룹이라 칭한다. 본 실시예는 복수의 방사선 검출기그룹을 가진다. 방출된 γ선의 에너지가 균일한 경우, 이론식에 의하여 γ선의 검출효율이 구해진다. 방사선 검출기(4)는 검출부를 5mm 두께의 CdTe로 구성한 반도체 방사선 검출기이므로, 511keV의 γ선의 검출효율은 약 20%이다. 그 때문에 하나의 방사선 검출기 그룹에 있어서, 1층째의 방사선 검출기(4)에서는 입사 γ선의 약 20%가, 2층째의 방사선 검출기(4)에서는 1층째의 방사선 검출기(4)를 투과한 80%의 γ선중의 약 20%, 즉 약 16%의 γ선이 감쇠한다. 3층째의 방사선 검출기(4)에서는 2층째의 방사선 검출기를 투과한 64%의 γ선 중의 약 20%, 즉 12.8%의 γ선이 감쇠한다. 이들 감쇠에 따른 γ선 검출신호가 1층째 및 2층째의 각 방사선 검출기(4)로부터 출력된다. 그리고 그 γ선 검출신호는 해당하는 신호처리장치(7)의 γ선 변별장치(8)에서 산란 γ선이 제거되어 펄스신호로 바뀌어진다. 그 신호처리장치(7)의 동시계수장치(9)는 펄스신호를 계수한다. 각 층의 방사선 검출기(4)로부터의 γ선 검출신호를 독립으로 계측한 경우, 1층부터 3층의 3개의 방사선 검출기(4)의 검출효율의 이론값의 비(약 20:16:12.8)로 크게 다른(예를 들면 ±5% 이상 다르다) 경우는, 어느 하나의 방사선 검출기(4)가 열화하여 검출효율이 저하하고 있는 것이 된다. 예를 들면 이들 3개의 방사선 검출기(4) 중, 어느 것인지 하나의 방사선 검출기(4)가 열화하고, 다른 2개의 방사선 검출기(4)가 정상으로 동작하고 있는 경우, 하나의 방사선 검출기 그룹에서의 검출효율의 실측값의 비는 상기한 이론값의 비에 대하여 크게 다르다. 이 때문에 열화한 방사선 검출기(4)를 발견할 수 있다. 또한 정상적인 2개의 방사선 검출기 (4)의 검출효율과 상기 비로부터 구한 검출효율과, 실측의 검출효율로부터 열화에 의한 검출효율의 저하 %를 계산할 수 있다. 예를 들면 하나의 방사선 검출기 그룹에 있어서의 3개의 방사선 검출기(4)의 계측값에 의거하여 구해진 검출효율의 실측값의 비가, 20:4:12.8이 되었다고 한다. 이 경우, 2층째의 방사선 검출기(4)의 검출효율의 실측값의 비가 상기의 검출효율의 이론값의 비와 비교하여 12포인트(저하 % : 75%)저하되어 있다. 이 때문에 2층의 방사선 검출기(4)는 고장이 났다고 생각된다.
고장검지방법의 개념에 대하여 설명한다. 어느 시점에서 γ선원(33)으로부터 방출된 γ선은 콜리미터(39)의 형상상, 하나의 방사선 검출기 그룹내의 3개의 방사선 검출기(4)[예를 들면, 도 2에 나타내는 방사선 검출기(4a, 4b, 4c)]에 입사되나, 다른 방사선 검출기 그룹(예를 들면, 하나의 방사선 검출기 그룹에 인접한 방사선 검출기 그룹)내의 3개의 방사선 검출기(4)에는 입사되지 않는다. 하나의 방사선 검출기 그룹에 속하는 방사선 검출기(4)의 검출효율의 비를 γ선 투과거리 및 γ선 투과순서를 고려하면서 과거의 방사선 검출기(4)의 열화정도를 기록한 데이터를 사용하여 구한다. 또 하나의 방사선 검출기 그룹에 속하는 방사선 검출기(4)의 검출효율의 이론값의 비를 시뮬레이션 또는 이론계산에 의하여 구한다. 그 하나의 방사선 검출기 그룹내의 각 방사선 검출기(4)로부터 출력된 각 γ선 검출신호에 의거하여 구한 검출효율의 실측값의 비와, 상기한 검출효율의 이론값의 비를 비교하여 그 방사선 검출기 그룹내의 각 방사선 검출기(4)가 열화하고 있지 않는지(또는 열화하고 있는지)를 판단한다. 검출효율의 실측값의 비와, 상기한 검출효율의 이론값의 비와의 비교는 모든 방사선 검출기 그룹에 대하여 행한다. 검출효율의 이론값의 비는 촬상장치(2)에 설치된 방사선 검출기(4)가 동일한 종류이면 어느 것인지 하나의 방사선 검출기 그룹에서 대표하여 산출하면 된다. 또 각 γ선 검출신호에 의거하여 구한 검출효율의 실측값의 비와, 과거의 방사선 검출기(4)의 열화정도를 기록한 데이터를 사용하여 구한 검출효율의 비를 비교하여 그 방사선 검출기 그룹내의 각 방사선 검출기(4)에 있어서의 열화의 진행상황을 판단한다. 방사선 검출기(4)가 열화하고 있는 경우에는 기억장치(12)에 열화정도의 정보를 기억하여 열화 및 고장을 사용자에게 알린다. 이와 같은 처리를 각 방사선 검출기 그룹별로 반복함으로써, 촬상장치(2)에 설치된 각 방사선 검출기의 검출효율의 열화정도의 파악 및 고장난 방사선 검출기의 적출을 행할 수 있다. 이 고장검지방법의 개념을 적용한 구체적인 처리는 도 5 및 도 6을 사용하여 뒤에서 설명한다.
다음에 방사선 검사장치(1)를 사용한 PET 검사에 대하여 설명한다. 피검체 인 피검진자(17)에게 미리 주사 등에 의하여 PET용 약제를 투여한다. 그후 PET용 약제가 피검진자(17)의 체내로 확산하여 환부(예를 들면 암의 환부)에 모여 촬상 가능한 상태가 되기까지의 소정시간 동안 피검진자(17)는 대기한다. PET용 약제는검사하는 환부에 따라 선정된다. 그 소정시간 경과후에 피검진자(17)는 침대(16)위에 눕혀져 촬상장치(2)를 사용한 PET 검사가 실시된다. PET 검사의 실시시에는 침대 (16)가 촬상장치(2)를 향하여 이동되고, 피검진자(17)는 침대(16)와 함께 구멍부 (6)내로 삽입된다. 피검진자(17)의 체내의 환부로부터 방출된 511keV의 γ선(PET용 약제에18F를 포함하고 있는 경우)은 방사선 검출기(4)에 입사된다. 각 방사선 검출기(4)는 PET용 약제에 기인하여 환부로부터 방출된 γ선을 각각 검출하여 γ선의 검출신호를 출력한다. γ선 검출신호는 해당하는 배선(13)을 거쳐 해당하는 γ선 변별장치(8)에 입력된다. γ선 변별장치(8)는 파형 정형장치(도시 생략)를 가진다. 이 파형 정형장치는 입력한 γ선 검출신호를 시간적인 가우스분포의 파형을 가지는 γ선 검출신호로 변환한다. PET용 약제로부터 방출된 양전자의 양전자 소멸(환부에서 발생)에 의하여 생성되는 γ선의 에너지는 511keV이다. 그러나 체내에서 γ선이 산란한 경우, 에너지는 511keV보다 낮아진다. γ선 변별장치(8)는 산란 γ선을 제거하기 때문에 예를 들면 에너지가 511keV보다도 낮은 400keV를 에너지설정값으로 하여 이 에너지설정값 이상의 에너지를 가지는 γ선 검출신호를 통과시키는 필터(도시 생략)를 구비하고 있다. 이 필터는 파형 정형장치로부터 출력된 γ선 검출신호를 입력한다. 여기서 예로서 400keV를 에너지설정값으로 한 것은 511keV의 γ선이 방사선 검출기(4)에 입사하였을 때에 발생하는 γ선 검출신호의 불균일을 고려하였기 때문이다. γ선 변별장치(8)는 그 필터를 통과한 γ선 검출신호에 대하여 소정의 에너지를 가지는 펄스신호를 발생시킨다.
동시계수장치(9)는 모든 γ선 변별장치(8)로부터 출력된 펄스신호를 입력하여 각 방사선 검출기(4)로부터 출력된 각 γ선 검출신호에 대한 계수값을 구한다. 또한 동시계수장치(9)는 트랜스미션 데이터촬영시와 마찬가지로 상기한 쌍 γ선의 각 γ선에 대한 각각의 펄스신호를 사용하여 그 쌍 γ선을 검출한 2개의 검출점의 위치정보를 구한다. 이들 검출점의 위치정보는 컴퓨터(11)에 전해져 컴퓨터(11)에 의하여 기억장치(12)에 기억된다. 상기한 각 γ선 검출신호에 대한 계수값도 컴퓨터(11)에 의하여 기억장치(12)에 기억된다.
컴퓨터(11)는 그 계수값 등을 사용하여 도 5 및 도 6에 나타내는 처리순서를 실행하여 피검진자(17)의 단층상을 재구성한다. 그 처리순서의 내용을 상세하게 설명한다. PET 검사시에 있어서의 계수값 및 해당하는 검출점의 위치정보, 및 트랜스미션촬영시에 있어서의 계수값이 기억장치(12)로부터 판독되어 입력된다(단계 40). 방사선 검출기 그룹내의 각 방사선 검출기에 대한 검출효율의 이론값의 비를 산출한다(단계 41). 이 논리비는 피검진자(17)로부터 방출된 γ선 투과거리(PET용 약제에 포함되는 방사성 핵종에 따라 변한다) 및 γ선 투과순서를 사용한 이론계산에 의하여 구해진다.18F를 포함하고 있는 PET용 약제를 피검진자(17)에게 투여한 경우에는 방사선 검출기 그룹내에 있어서의 1층부터 3층의 3개의 방사선 검출기(4)에 대한 검출효율의 이론값의 비는 약 20:16:12.8 이다. 본 실시예와 마찬가지로 그 때마다 검출효율의 이론값의 비를 산출하는 것은 아니고, 포함되는 방사성 핵종이 다른 각 PET용 약제에 대하여 방사선 검출기 그룹내에 있어서의 모든 방사선 검출기에 대한 검출효율의 이론값의 비를 미리 산출하여 기억장치(12)에 기억시켜 두어도 좋다.
다음에 열화한 방사선 검출기(4)를 추출한다(단계 42). 단계 42의 처리는 방사선 검출기 그룹별로 행하여지고, 도 6을 사용하여 구체적으로 설명한다. 먼저 하나의 방사선 검출기 그룹을 선택한다(단계 50). 선택된 방사선 검출기 그룹내의 방사선 검출기에 대한 검출효율의 실측값의 비를 산출한다(단계 51). 즉 선택된 방사선 검출기 그룹내의 각 방사선 검출기(4)로부터 출력된 각각의 γ선 검출신호에 의거하여 얻어진 각 계수값을 사용하여 이들 방사선 검출기에 대한 검출효율의 실측값의 비를 산출한다. 검출효율의 실측값의 비와 검출효율의 이론값의 비와의 차가 설정범위(이론값의 비에 대하여 ±5%의 범위)내에 있는지를 판정한다(단계 52). 그 차가 설정범위내에 있는 경우(「Yes」인 경우)는 선택된 방사선 검출기 그룹내의 각 방사선 검출기(4)는 열화하고 있지 않고 정상으로 동작하고 있다. 그 차가 설정범위내에 없는 경우(「No」인 경우)는 그 방사선 검출기 그룹내의 열화하고 있는 방사선 검출기(열화 방사선 검출기라 함)(4)를 기억장치(12)에 기억시킨다(단계 53). 그 차가 설정범위내에 없는 경우는 그 방사선 검출기 그룹내 중 어느 하나(또는 모두)의 방사선 검출기(4)가 열화하고 있음을 의미한다. 방사선 검출기 그룹내의 열화 방사선 검출기는 각 방사선 검출기에 있어서의 검출효율의 실측값의 비의 값과 그 이론값의 비의 값을 상기한 바와 같이 비교함으로써 확인할 수 있다. 다음에 열화 방사선 검출기(4)에 관한 열화정보를 표시장치(13)에 출력한다(단계 54). 열화 방사선 검출기(4)에 관한 열화정보는 기억장치(12)에기억되어 있는 과거의 방사선 검출기(4)의 열화정도를 기록한 데이터를 사용하여 구한 검출효율의 비의 정보이다. 조작자는 표시장치(13)에 표시된 열화 방사선 검출기(4)에 관한 열화정보에 의거하여 열화 방사선 검출기(4)의 열화의 진행상황을 판단할 수 있다. 열화의 진행정도가 큰 열화 방사선 검출기(4)는 새로운 방사선 검출기(4)와 교환할 필요가 있다. 열화 방사선 검출기(4)의 검출효율을 보정한다(단계 55). 예를 들면 하나의 방사선 검출기 그룹내의 방사선 검출기(4a 및 4c)의 실측값의 비의 값이 이론값의 비의 값과 일치하고 있고, 방사선 검출기(4b)의 실측값의 비의 값이 이론값의 비보다 매우 낮은 경우는 방사선 검출기(4a 및 4c)의 각 검출효율의 실측값의 비, 및 방사선 검출기(4a, 4b 및 4c)의 검출효율의 이론값의 비에 의거하여 추정되는 검출효율을 방사선 검출기(4b)의 검출효율로서 보정한다. 이 보정된 검출효율에 의거하여 구해진 계수값은 방사선 검출기(4b)의 계수값으로서 기억장치(12)에 기억된다.
단계 52가 「Yes」일 때, 또는 단계 55의 처리가 종료하였을 때, 「선택되지않은 방사선 그룹이 남아 있음」에 대하여 판정한다(단계 56). 단계 56의 판정이 「Yes」일 경우에는 단계 57에서 다음의 방사선 검출기 그룹이 선택되고, 단계 56의 판정이「No」가 될 때까지 단계 51 이후의 처리가 실행된다. 단계 56의 판정이 「No」가 되었을 때, 트랜스미션상을 작성한다(단계 43). 즉 트랜스미션 데이터촬영시에 얻어진 γ선 검출신호에 대한 계수값을 사용하여 피검진자(17)의 체내의 각 복셀에 있어서의 γ선 감쇠율을 산출한다. 각 복셀에 있어서의 이 γ선 감쇠율은 기억장치(12)에 기억된다.
다음에 각 방사선 검출기 사이에 있어서의 체내의 감쇠 보정계수를 산출한다 (단계 44). PET 검사에서는 쌍 γ선이 방출되기 때문에 쌍 γ선의 체내에 있어서의 이동거리의 합에 의거하여 체내의 감쇠 보정계수를 산출한다. PET 검사시에 얻어진 계수값, 검출점의 위치정보 및 단계 43에서 산출한 γ선 감쇠율을 사용하여 뒤에서 설명하는 단계 47에서 설명하는 단층상의 재구성의 방법에 의하여 피검진자(17)의 단층상을 재구성한다. 먼저 단계 43에서 얻어진 각 복셀에 있어서의 γ선 감쇠율을 사용하여 쌍 γ선을 검출하는 있는 1쌍의 방사선 검출기(4)[예를 들면 도 7(b)에 나타내는 방사선 검출기(4f)와 방사선 검출기(4g)] 사이에 있어서의 γ선 감쇠율을 포워드 프로젝션법에 의하여 구한다. 구해진 그 γ선 감쇠율의 역수가 감쇠 보정계수이다. 단계 45에 있어서 감쇠 보정계수를 사용하여 체내 감쇠보정을 행한다. PET 검사시에 있어서 얻어진 계수값에 그 감쇠 보정계수를 곱함으로써 PET 검사시에 있어서 얻어진 계수값의 보정이 행하여진다. 피검진자(17)의 환부에서 발생한 γ선은 체내를 투과하는 사이에 흡수·감쇠되나, 상기한 감쇠 보정계수를 사용한 보정을 PET 검사시에 있어서 얻어진 계수값에 대하여 행함으로써, 더욱 고정밀도의 계수값을 얻을 수 있다.
또한 단계 46에 있어서 방사선 검출기의 검출효율차를 반영하여 γ선 검출신호에 대한 보정을 행한다. PET 검사에서는 쌍 γ선이 방출되기 때문에 쌍 γ선의 각각의 γ선이 도달하는 2개의 방사선 검출기 그룹내의 검출효율을 사용하여 계수값을 보정할 필요가 있다. 즉 그 2개의 방사선 검출기 그룹내에서 각각 γ선을 검출한 방사선 검출기(4)의 검출효율의 보정계수를 양쪽에 곱함으로써 보정한다. 이것을 구체적으로 설명한다. 각 방사선 검출기(4)에 있어서의 검출효율에 대한 포워드 프로젝션촬상시에 있어서의 이론값과 실측값과의 차가 단계 42에서 구해지고 있다. 방사선 검출기 그룹(j)에 있어서 i번째의 방사선 검출기(4)에 대한 포워드 프로젝션 촬상시에 있어서의 검출효율의 이론값을 Xfiij및 단계 45에서 보정된 계수값을 Xseij라 한다. 가 번째의 검출기가 고장이 났다고 판정되고, k번째의 검출기가 정상인 경우, i번째의 방사선 검출기에 대한 보정 PET 계수값(Xsiij)은 수학식 (2)로 나타낸다. i는 구멍부(6)에 가까운 방사선 검출기(4)로부터 1, 2, 3…이 된다.
수학식 (2)에서 구해진 보정 PET 계수값(방사선 검출기의 검출효율차를 반영하여 보정된 계수값)은 기억장치(12)에 기억된다.
환부(예를 들면 암의 환부)를 포함하는 피검진자(17)의 단층상을 재구성한다 (단계 47). 단계 47에서는 단계 46에 있어서의 보정에 의하여 얻어진 보정 PET 계수값(Xsiij) 및 검출점의 위치정보를 사용하여 단층상의 재구성이 행하여진다. 그 단층상의 재구성에 대하여 구체적으로 설명한다. 그 단층상 재구성의 처리는 필터드백프로젝션법을 적용하여 상기 계수값의 정보 및 검출점의 위치정보를 사용하여 컴퓨터(11)에서 행하여진다. 컴퓨터(11)는 단층상 재구성 장치이다. 그 단층상은필터드백프로젝션법에서는 상기한 문헌에 기재되어 있는 바와 같이 거리(t) 및 각도 (θ)의 2개의 파라미터에 의하여 소트된 데이터를 사용하여 재구성된다. 거리(t) 및 각도(θ)에 대하여 도 2를 사용하여 구체적으로 설명한다. 피검진자(17)의 환부로부터 방출된 쌍 γ선이 방사선 검출기(4d, 4e)에서 검출되었다고 한다. 방사선 검출기(4d)와 방사선 검출기(4e)를 연결하는 직선(18)의 중심점을 지나 직선(18)에 수직으로 교차하는 직선이 19 이다. 기준축(20)[가장 안쪽의 방사선 검출기(4)가 배치되는 원의 중심점, 즉 구멍부(6)의 중심점을 지나는 직선이면 어느 방향이어도 좋다]과 직선(19)이 이루는 각도가 θ이고, 구멍부(6)의 중심점(21)과 직선(18)과의 거리가 t 이다. 각도(θ)는 쌍 γ선을 검출한 방사선 검출기(4d)와 방사선 검출기 (4e)를 연결하는 직선(18)이 기준축(20)에 대하여 얼마만큼 회전하고 있는지를 나타내고 있다.
방사선 검사장치(1)는 구멍부(6)의 반경방향에 있어서 복수의 방사선 검출기 (4)를 적층 배치하고 있으나, 이 적층배치에 의하여 이하에 나타내는 새로운 기능을 발휘할 수 있다. 예를 들면 도 7(a)에 나타내는 바와 같이 피검진자(17)의 체내의 γ선쌍 발생점(22)(환부)에서 발생한 2개의 γ선(23a, 23b)이 방사선 검출기(4f, 4g)에 입사한 경우를 생각한다. 검출기 내부의 어느 위치에서 감쇠하였는지는 알 수 없으므로, 종래법에서는 1쌍의 방사선 검출기(4f, 4h)의 선단위치를 연결하는 선, 즉 도 7(b)에 나타내는 선(24)을 검출선으로 하였다. 그러나 방사선 검사장치 (1)에서는 구멍부(6)의 반경방향에 있어서 방사선 검출기(4)를 적층 배치하고 있기 때문에 그 반경방향에서 바깥쪽에 위치하는 방사선 검출기(4g)의 γ선 검출신호가 얻어져 방사선 검출기(4f)와 방사선 검출기(4g)를 연결하는 선(25)을 검출선으로 할 수 있다. 즉 종래의 검출기에서는 알 수 없었던 검출기의 안쪽 길이방향에 있어서의 감쇠위치를 파악할 수 있다. 이 결과 검출선(25)은 γ선쌍이 발생한 위치를 정확하게 지나기 때문에, 화상의 정밀도가 향상한다. 이 결과 검출선이 보다 실제의 γ선쌍 발생점에 가까워지기 때문에 측정 데이터의 정밀도가 향상한다.
다음에 얻어진 결과를 필터드백프로젝션에 의하여 재구성한다. 컴퓨터에 의하여 재구성된 단층의 데이터는 기억장치(12)에 기억됨과 동시에, 표시장치(13)에 표시된다.
(1) 본 실시예는 방사선 검출기(4)를 구멍부(6)의 축방향 및 둘레방향 뿐만 아니라, 반경방향으로도 복수 배치함으로써, 종래의 PET 검사에 사용되는 방사선 검출기와 같이 신호 전달물질을 줄이지 않고 구멍부(6)의 반경방향에 있어서 세분한 위치에서의 γ선 검출신호를 얻을 수 있다. 이 때문에 본 실시예는 구멍부(6)의 반경방향에 있어서 γ선이 도달한 정확한 위치정보[γ선 검출신호를 출력한 방사선 검출기(4)의 위치정보]를 얻을 수 있다. 또한 종래의 PET 검사에서는 구멍부(6)의 반경방향으로는 하나의 방사선 검출기를 배치하고, 이 방사선 검출기 내부에 반사재를 배치하여 신호 전달물질이 광전자 증배관에 도달한 패턴에 의하여 구멍부(6)의 반경방향에 있어서 γ선이 도달한 위치의 정보를 구하고 있다. 이 때 반사재에 의하여 신호 전달물질의 일부가 방사선 검출기내에서 감쇠하거나, 방사선 검출기밖으로 반사하여 버리기 때문에, 신호 전달물질이 감소하여 에너지분해능의저하가 발생하였다.
(2) 본 실시예는 구멍부(6)의 반경방향에 있어서 독립한 복수의 방사선 검출기(4)를 배치하고 있기 때문에, 각각의 방사선 검출기의 신호 전달물질의 모두를 γ선의 검출에 사용할 수 있어 방사선 검출기의 에너지분해능이 향상한다. 에너지분해능이 높은 방사선 검출기를 PET 검사에서 사용한 경우, 산란에 의하여 에너지가 감쇠한 γ선과 무산란의 511keV의 에너지의 γ선과의 구별이 가능하게 된다. 그 결과 γ선 변별장치(8)의 필터에 의하여 산란선을 보다 많이 제거하는 것이 가능하게 된다.
(3) 본 실시예는 방사선 검출기내의 신호 전달물질수를 줄이는 일 없이 구멍부(6)의 반경방향에 있어서의 γ선의 정확한 도달위치의 정보를 취득할 수 있기 때문에 γ선의 정확한 도달위치의 정보를 사용함에 의한 단층상의 정밀도의 향상과, 방사선 검출기의 반사재가 불필요한 것에 의하여 신호 전달물질의 감소를 저지할 수 있고, 에너지분해능이 향상하여 산란선의 단층상 재구성에의 영향을 억제하는 것이 가능하게 되었다. 그 결과 본 실시예는 단층상의 정밀도, 즉 PET 검사의 정밀도를 향상할 수 있다.
(4) 본 실시예는 방사선 검출기(4)로서 반도체 방사선 검출기를 사용하고 있기 때문에 구멍부(6)의 반경방향에 복수의 방사선 검출기(4)를 배치할 수 있고, 그와 같이 복수의 방사선 검출기(4)를 배치하여도 촬상장치(2)가 커지지 않는다.
(5) 본 실시예는 하나의 방사선 검출기 그룹내의 각 방사선 검출기(4)에 대한 검출효율의 실측값의 비와 이들 방사선 검출기(4)에 대한 이론값의 비를 비교함으로써 이들 방사선 검출기(4) 중에서 열화하고 있는 방사선 검출기(4)를 간단하게 찾아 낼 수 있다. 특히 구멍부(6)의 반경방향에 있어서 복수의 방사선 검출기(4)를 직선형상으로 배치한 경우에는 상기의 열화하고 있는 방사선 검출기(4)를 간단하게 찾아 낼 수 있다.
(6) 본 실시예는 검출효율차에 의한 노이즈 및 체내 산란 노이즈를 1대의 촬상장치(2)를 사용한 촬상에 의하여 보정할 수 있다.
본 실시예의 단계(47)에서는 단계 45에서 보정한 계수값을 단계 46에서 검출효율차를 반영하여 보정한 보정 PET 계수값을 사용하여 단층상을 재구성하고 있으나, 단계 46에서의 보정을 생략하고 단계 45에서 보정한 계수값을 사용하여 단계 47에서 단층상을 재구성하는 것도 가능하다.
본 실시예에서는 3개의 방사선 검출기(4)를 구멍부(6)의 반경방향으로 직선형상으로 배치하고 있으나, 3개의 방사선 검출기를 그와 같이 직선형상이 아니라 안쪽으로부터 2번째의 방사선 검출기(4)를 구멍부(6)의 둘레방향으로 어긋나게 하여(예를 들면 가장 안쪽의 2개의 방사선 검출기 사이의 공간에 면하도록) 배치하여도 좋다. 이와 같이 구멍부(6)의 반경방향으로 복수의 방사선 검출기(4)가 직선형상으로 배치되어 있지 않은 경우에는 촬상장치를 조립한 후에 각 방사선 검출기에 도달하기까지의 γ선의 감쇠율을 시험에 의하여 측정할 필요가 있다. 상기한 실시예와 같이 구멍부(6)의 반경방향으로 복수의 방사선 검출기(4)가 직선형상으로 배치되어 있는 경우에는 방사선 검출기(4)의 T선의 감쇠율을 알고 있기 때문에 그와 같은 시험을 행할 필요가 없다.
또한 본 실시예에서는 트랜스미션의 촬영에 의한 γ선의 체내 흡수보정을 행하였으나, 그 보정 대신에 일반적으로 사용하고 있는 PET의 보정기술을 사용하여도 좋다. 체내흡수 보정의 다른 방법에 대하여 설명한다. 따로 설치된 X선 CT 장치를 사용하여 피검진자(17)를 투과한 X선을 X선 CT 장치의 방사선 검출기로 측정한다. 그 방사선 검출기로부터 출력된 X선의 검출신호의 감쇠율을 사용하여 피검진자(17)의 단층상을 재구성하여 체내의 각 위치에서의 CT 값을 구한다. 얻어진 CT 값으로부터 체내의 각 위치에 있어서의 물질조성을 추정한다. 그리고 물질조성 데이터로부터 511keV에 있어서의 각 위치에서의 선감약계수를 추정한다. 얻어진 선감약계수 데이터를 사용하여 PET 검사에 있어서 1쌍의 γ선을 검출한 1쌍의 반도체소자부 사이의 선감약계수를 포워드프로젝션법에 의하여 구한다. 구해진 그 선감약계수의 역수를 γ선 검출신호의 계수값에 곱함으로써 체내감쇠에 의한 데이터차의 보정이 이루어진다. 이상으로 설명한 체내흡수 보정의 다른 방법을 적용하는 경우에는 교정선원(31)은 불필요하게 된다.
(실시예 2)
본 발명의 다른 실시예인 방사선 검사장치를 도 8을 사용하여 이하에 설명한다. 본 실시예의 방사선 검사장치(1A)는 SPECT 검사에 사용되는 것으로, 방사선 검사장치(1)의 촬상장치(2)를 촬상장치(2A)로, 신호처리장치(7)를 신호처리장치(7A)로 바꾼 구성을 가진다. 방사선 검사장치(1A)에 있어서의 이들 이외의 구성은 방사선 검사장치(1)와 동일하다. 신호처리장치(7A)는 γ선 변별장치(8A) 및 γ선 변별장치 (8A)에 접속된 계수장치(36)를 가지고, 방사선 검출기(4)마다 설치된다. γ선 변별장치(8A)는 실시예 1에 있어서의 γ선 변별장치(8)의 필터에 있어서의 에너지설정값 400keV을 20keV로 바꾼 구성을 가진다. 촬상장치(2A)는 촬상장치(2)의 구성에 콜리미터(27)를 부가하고, 다시 촬상장치(2)의 구성 중 교정선원 둘레방향 이동장치 (37)를 교정선원 둘레방향 이동장치(37A)로 바꾼 것이다. 콜리미터(27)는 가장 안쪽에 배치되는 방사선 검출기(4)의 안쪽에 배치되어 방사선 검출기 지지판(5)에 설치된다. 콜리미터(27)는 고리형상을 하고 있고, 방사선 검출기(4)에 대하여 비스듬하게 입사사용으로 히는 γ선을 흡수한다. 본 실시예도 복수의 방사선 검출기 그룹을 가진다.
교정선원 둘레방향 이동장치(37A)는 가이드레일(28) 및 교정선원장치(29A)를 구비한다. 교정선원장치(29A)는 교정선원 구동장치(30), 교정선원(31A) 및 아암 (38)을 가진다. 교정선원(31A)은 아암(38)에 설치된다. 도 9a 및 도 9b에 나타내는 교정선원(31A)은 교정선원(31)의 γ선원(33)을 γ선원(33A)으로 바꿈과 동시에 교정선원(31)으로부터 콜리미터(39)를 제거한 구성을 가진다. γ선원(33A)는 141 keV 전후의 γ선을 방출하는 선원을 사용한다. 예를 들면 120keV의57Co를 사용한다.
먼저, 방사선 검사장치(1A)를 사용한 트랜스미션 데이터촬영은 방사선 검사장치(1)를 사용한 경우와 마찬가지로 행하여져 피검진자의 체내에서의 γ선 감쇠율을 구한다. 얻어진 γ선 감쇠율은 SPECT 검사에 있어서의 체내 산란의 보정에 사용된다. 방사선 검출기(4)는 본 예에서는 120keV의 에너지를 가진다.
방출된 γ선의 에너지가 균일한 경우, 이론식에 의하여 γ선의 검출효율이 구해진다. 방사선 검출기(4)는 검출부를 5mm 두께의 CdTe로 구성한 반도체 방사선 검출기이므로, 141keV의 γ선의 검출효율은 약 80%이다. 본 예에서는 120keV의 선원을 사용하고 있으나, 검출효율은 대차가 없기 때문에 141keV로서 처리하여도 타당한 결과가 된다. 그 때문에 하나의 방사선 검출기 그룹의 3층 배치된 3개의 방사선 검출기(4)에 있어서, 1층째의 방사선 검출기(4)에서 입사 γ선의 약 80%가, 2층째의 방사선 검출기(4)에서는 1층째의 방사선 검출기(4)를 투과한 20%의 γ선 중의 약 80%, 즉 약 16%의 γ선이 감쇠한다. 3층째의 방사선 검출기(4)에서는 2층째의 방사선 검출기를 투과한 4%의 γ선 중의 약 80%, 즉 3.2%의 γ선이 감쇠한다. 이들 감쇠에 따른 γ선 검출신호가 각 방사선 검출기(4)로부터 출력된다. 각 층의 방사선 검출기(4)로부터의 γ선 검출신호를 독립으로 계측한 경우, 각 층의 방사선 검출기 (4)의 검출효율의 실측값의 비가 이론값의 비(80:16:3.2)와 크게 다른(예를 들면 ± 5% 이상 다르다)경우는, 어느 하나의 방사선 검출기(4)가 열화하고 있다. 본 실시예도 실시예 1과 마찬가지로 하여 하나의 방사선 검출기 그룹내에서의 열화 방사선 검출기(4)를 찾아 낼 수 있어 열화에 의한 검출효율의 저하 %를 얻을 수 있다. 본 실시예에 있어서의 고장검지방법의 개념에 대하여 설명한다.
본 실시예에서는 어느 시점에서 γ선원(33A)으로부터 방출된 γ선은 콜리미터 (27)의 형상상, 하나의 방사선 검출기 그룹내의 3개의 방사선 검출기(4)에 입사되나, 예를 들면 그 하나의 방사선 검출기 그룹에 인접한 다른 방사선 검출기 그룹내의 3개의 방사선 검출기(4)에는 입사되지 않는다. 이와 같은 본 실시예에 있어서도 실시예 1에서 설명한 고장검지방법의 개념이 적용되어 뒤에서 설명하나 도 5 및 도 6에 나타내는 처리와 거의 동일한 처리가 적용된다.
방사선 검사장치(1A)를 사용한 SPECT 검사에 대하여 설명한다. SPECT용 약제를 투여한 피검진자가 누워 있는 침대(16)가 촬상장치(2A)의 구멍부(6)내에 삽입된다. SPECT용 약제는 피검진자(17)의 환부에 모여 있다. SPECT용 약제에 기인하여 피검진자(17)의 체내의 환부로부터 방출된 141keV의 γ선(SPECT용 약제에99Tc를 포함하고 있는 경우)은 실시예 1과 마찬가지로 각 방사선 검출기(4)에 의하여 검출된다. 각 방사선 검출기(4)로부터 출력된 γ선 검출신호는 해당하는 γ선 변별장치 (8A)에 입력된다. γ선 변별장치(8A)는 필터로 에너지설정값 120keV 이상의 에너지를 가지는 γ선 검출신호(산란 γ선을 포함하지 않음)를 통과시키고, 이 γ선 검출신호에 대하여 소정의 에너지를 가지는 펄스신호를 발생시킨다. 계수장치(36)는 그 펄스신호를 사용하여 계수를 행하여 γ선 검출신호에 대한 계수값을 구한다. 계수장치(36)는 그 계수값과 함께 검출점의 위치정보[그 γ선 검출신호를 출력한 방사선 검출기(4)의 위치정보]를 출력한다. 컴퓨터(11)는 그 계수값을 검출점의 위치정보와 관련지어 기억장치(12)에 기억한다.
컴퓨터(11)는 그 계수값 등을 사용하여 도 5 및 도 6에 나타내는 처리순서를 실행하여 피검진자(17)의 단층상을 재구성한다. 본 실시예에서는 그 처리순서에 있어서 단계 40, 41, 44, 46 및 47이 실시예 1과 다르게 되어 있으나, 그 밖의 단계의 처리는 동일하다. 여기서는 본 실시예에 있어서의 단계 40, 41, 44, 46 및47의 처리에 대해서만 설명한다. 본 실시예의 단계 40에서는 SPECT 검사시에 있어서의 계수값 및 해당하는 검출점의 위치정보 및 트랜스미션 촬영시에 있어서의 계수값이 기억장치(12)로부터 판독되어 입력된다. 단계 41에서는 방사선 검출기 그룹내의 각 방사선 검출기에 대한 검출효율의 이론값의 비를 산출한다. 이 논리비는 피검진자(17)로부터 방출된 γ선 투과거리(SPECT용 약제에 포함되는 방사성 핵종에 따라 변한다) 및 γ선투과순서를 사용한 이론계산에 의하여 구해진다.99Tc를 포함하고 있는 SPECT용 약제를 피검진자(17)에게 투여한 경우에는 방사선 검출기 그룹내에 있어서의 1층으로부터 3층의 3개의 방사선 검출기(4)에 대한 검출효율의 이론값의 비는 약 80:16: 3.2이다.
본 실시예의 단계 44에서는 각 방사선 검출기 사이에 있어서의 감쇠 보정계수가 산출된다. PET 검사에서는 환부로부터 쌍 γ선이 방출되는 데 대하여 SPECT 검사에서는 단일 γ선이 방출되기 때문에, 본 실시예의 단계 44에서는 실시예 1과 달리, 하나의 방사선 검출기 그룹내에서의 각 방사선 검출기 사이에 있어서의 감쇠 보정계수가 산출된다. 즉 SPECT 검사에서는 환부로부터의 γ선은 하나의 SPECT 검사시에 얻어진 계수값 및 단계 43에서 산출한 γ선 감쇠율을 사용하여 피검진자(17)의 단층상을 재구성한다. 먼저 단계 43에서 얻은 트랜스미션상을 백프로젝션하여 체내의 각 위치에 있어서의 γ선 감쇠율을 구한다. 얻어진 γ선 감쇠율을 사용하여 체내의 각 위치에 있어서의 물질조성을 추정한다. 추정한 물질조성 데이터를 사용하여 141keV에서의 체내의 각 위치에 있어서의 선감약계수를 추정한다. 얻어진 선감약계수 데이터를 사용하여 어떤 방사선 검출기에 대하여 콜리미터(27)로 입사하는 방향에 있어서 T선이 발생한 경우에 있어서의 선감약계수의 평균치를 포워드프로젝션에 의하여 구한다. 구해진 그 선감약계수의 역수가 감쇠 보정계수이다.
또한 본 실시예의 단계 46에서는 방사선 검출기의 검출효율차를 반영하여 γ선 촬상신호에 대한 보정을 행한다. SPECT 검사에서는 단일 γ선이 방출되기 때문에 단일 γ선이 도달하는 하나의 방사선 검출기 그룹내의 검출효율을 사용하여 계수값을 보정한다. 이 보정은 실시예 1에서 나타낸 수학식 (2)를 사용하여 행하여진다. 수학식 (2)의 XSiij는 보정 SPECT 계수값이고, 수학식 (2)에서 구해진 그 보정 SPECT 계수값은 기억장치(12)에 기억된다. 단계 47에서는 단계 46에 있어서의 보정에 의하여 얻어진 보정 SPECT 계수값(Xsiij) 및 검출점의 위치정보를 사용하여 단층상의 재구성이 행하여진다.
본 실시예도 실시예 1에서 생긴 효과 (1) 내지 (6)을 얻을 수 있다.
(실시예 3)
본 발명의 다른 실시예인 방사선 검사장치를 도 10 및 도 11에 의거하여 설명한다. 본 실시예의 방사선 검사장치(1B)는 X선 CT검사[X선원(60)으로부터 방사되어 피검진자의 체내를 투과한 X선을 방사선 검출기로 검출하는 행위) 및 PET 검사에 사용되는 것으로, 방사선 검사장치(1)의 촬상장치(2)를 촬상장치(2B)로 바꾸고, 방사선 검사장치(1)의 신호처리장치(7)를 신호처리장치(7A)로 바꾼 구성을 가진다. 방사선 검사장치(1B)에 있어서의 이들 이외의 구성은 방사선 검사장치(1)와 동일하다. 촬상장치(2B)는 촬상장치(2)의 구성 중 교정선원 둘레방향 이동장치(37)를 교정선원 둘레방향 이동장치(37B)로 바꾼 것이다. 교정선원 둘레방향 이동장치(37B)는 가이드레일(28) 및 교정선원장치(29B)를 구비한다. 교정선원장치(29B)는 교정선원 구동장치(30), 교정선원(31), X선원(60) 및 아암(38)을 가진다. 교정선원(31) 및 X선원(60)은 아암(38)의 선단부에 설치된다. 교정선원(31) 및 X선원(60)은 구멍부(6)의 둘레방향으로 늘어서도록 아암(38)의 선단부에 설치하여도 좋다. 교정선원둘레방향 이동장치(37B)는 X선원 둘레방향 이동장치, X선원장치, 교정선원 구동장치 (30)는 X선원 구동장치이기도 하다. 본 실시예는 구동장치 제어장치(35) 및 선원제어장치(69)를 가진다.
X선원(60)은 도시 생략하나, 공지의 X선관을 가진다. 이 X선관은 양극, 음극, 음극의 전류원 및 양극과 음극 사이에 전압을 인가하는 전압원을 외통내에 구비한다. 음극은 텅스텐제의 필라멘트이다. 전류원으로부터 음극으로 전류를 흘림으로써 필라멘트로부터 전자가 방출된다. 이 전자는 전압원으로부터 음극과 양극 사이에 인가되는 전압(수백 kV)에 의하여 가속되어 타겟인 양극(W, Mo 등)에 충돌한다. 전자의 양극에의 충돌에 의하여 80keV의 X선이 발생한다. 이 X선이 X선원 (60)으로부터 방출된다.
신호처리장치(7A)는 신호 변별장치(61), 신호 변별장치(61)에 포함되어 있지 않은 γ선 변별장치(8) 및 동시계수장치(9)를 가진다. 각 방사선 검출기 그룹내에서 가장 안쪽에 위치하는 1층째(4X)의 각각의 방사선 검출기(4)마다 신호 변별장치(61)가 접속된다. 각 신호 변별장치(61)는 도 12에 나타내는 바와 같이 전환 스위치(62), γ선 변별장치(8) 및 X선 신호처리장치(66)를 가진다. 전환 스위치(62)는 가동단자(63) 및 고정단자(64 및 65)를 가진다. 1층째(4X)의 방사선 검출기(4)는 배선(13)에 의하여 전환 스위치(62)의 가동단자(63)에 접속된다. γ선 변별장치 (8)는 고정단자(64)에 접속되고, X선 신호처리장치(66)는 고정단자(65)에 접속된다. 전원(68)의 마이너스단자는 저항(67)을 거쳐 배선(13)에 접속되고, 전원(68)의 플러스단자는 방사선 검출기(4)에 접속된다. 각 방사선 검출기 그룹내에 있어서의 안쪽으로부터 2층째(4Y) 및 3층째(4Z)에 위치하는 각각의 방사선 검출기(4)는 실시예 1과 마찬가지로 대응하는 γ선 변별장치(8)에 각각 접속된다. 신호 변별장치 (61)내의 γ선 변별장치(8)를 포함하는 모든 γ선 변별장치(8)는 하나의 동시계수장치(9)에 접속된다. 실시예 1과 마찬가지로 몇 개의 방사선 검출기(4)마다 하나의 동시계수장치(9)를 설치하여도 좋다. 동시계수장치(9) 및 X선 신호처리장치 (66)는 컴퓨터(11)에 접속된다.
먼저 트랜스미션 데이터촬영이 실시예 1과 마찬가지로 교정선원(31)을 사용하여 행하여진다. 트랜스미션 데이터 촬영 종료후에 방사선검사인 PET 검사 및 X선 CT 검사가 촬상장치(2B)를 사용하여 행하여진다.
본 실시예에 있어서의 X선 CT 검사 및 PET 검사에 대하여 설명한다. 주사 등의 방법에 의하여 미리 PET용 약제가 체내 투여 방사능이 370MBq가 되도록 피검체 인 피검진자(17)에게 투여한다. 소정시간 경과후에 피검진자(17)가 누운 침대(16)가 촬상장치(2B)의 구멍부(6)내로 피검진자(17)와 함께 삽입된다. X선 CT검사 및 PET 검사는 촬상장치(2B)를 사용하여 행하여진다.
본 실시예에 있어서의 방사선검사를 구체적으로 설명하기 전에 본 실시예의 방사선검출의 원리에 대하여 설명한다. X선 CT상(X선 CT에 의하여 얻어진 피검체의 내장 및 뼈의 화상을 포함하는 단층상)의 데이터는 X선원으로부터 방사된 X선을 특정한 방향으로 소정시간동안, 피검체에 조사하여 체내를 투과한 X선을 방사선 검출기에 의하여 검출하는 작업(스캔)을 반복하여 복수의 방사선 검출기로 검출된 X선의 강도에 의거하여 작성된다. 정밀도가 좋은 X선 CT 상의 데이터를 얻기 위해서는 X선 CT 검사에 있어서 X선을 검출하고 있는 방사선 검출기에 PET용 약제에 기인하여 피검체의 내부로부터 방출되는 γ선이 입사하지 않는 것이 바람직하다. 하나의 방사선 검출기에 있어서는 γ선의 입사율에 대응하여 피검체에 대한 X선의 조사시간을 짧게 하면 γ선의 영향을 무시할 수 있으므로, 이에 의하여 피검체에의 X선의 조사시간의 단축을 도모하였다. 그 X선의 조사시간(T)을 정하기 위하여 먼저 하나의 방사선 검출기에의 γ선의 입사율을 생각한다. PET 검사에 있어서 피검체에 투여하는 PET용 약제에 의거한 체내의 방사능을 N(Bq), 발생하는 γ선의 체내 통과율을 A, 하나의 방사선 검출기의 입체각으로부터 구한 입사율을 B, 검출소자의 감도를 C라고 하면 하나의 방사선 검출기로 검출하는 γ선의 율(α)(개/sec)은 수학식 (3)으로 주어진다. 수학식 (3)에 있어서 계수인 「2」는 1개의 양전자 소멸시에 1쌍(2개)의 γ선이 방출되는 것을 의미하고 있다.
조사시간(T)내에 하나의 검출소자로 γ선이 검출될 확률(W)은 수학식 (4)로 주어진다.
수학식 (4)의 W의 값을 작게 하도록 조사시간(T)을 정함으로써, X선 CT 검사시에 하나의 방사선 검출기에 입사되는 γ선의 영향은 무시할 수 있는 정도가 된다.
X선의 조사시간(T)의 일례를 이하에 설명한다. 수학식 (3) 및 수학식 (4)에 의거하여 구체적인 X선의 조사시간(T)을 구하였다. PET 검사에 있어서 피검체에 투여하는 PET용 약제에 기인하는 체내에서의 방사선의 강도는 최대로 370MBq 정도이며 (N = 370MBq), γ선의 체내 통과율(A)은 피검체의 몸을 반경 15cm의 물로 가정하면 0.6정도(A = 0.6)이다. 예를 들면 한 변 5mm의 방사선 검출기를 반경 50cm에서 링형상으로 배치하는 경우를 생각하면 하나의 방사선 검출기의 입체각으로부터 구한 입사율(B)는 8 ×10-6(B = 8 ×10-6)이다. 또 방사선 검출기의 검출감도(C)는 반도체방사선 검출기를 사용한 경우 최대로 0.6정도(C = 0.6)이다. 이들 값으로부터 하나의 방사선 검출기의 γ선의 검출율(α)은 2000(개/sec)정도이다. X선의 조사시간 (T)을 예를 들면 1.5μsec라고 하면, 하나의 방사선 검출기가 X선 검출 중에 γ선을 검출할 확률(W)은 0.003이 되고, 이 γ선은 거의 무시할 수 있다. 체내 투여 방사능을 360MBq 이하로 한 경우, X선의 조사시간을 1.5μsec 이하로 하면 W < 0.003, 즉 γ선의 검출확률은 0.3% 이하가 되어 무시할 수 있다.
상기의 원리가 적용되어 촬상장치(2B)를 사용한 본 실시예에 있어서의 X선 CT 검사 및 PET 검사에 대하여 구체적으로 설명한다.
구동장치 제어장치(35)는 X선 CT 검사를 개시할 때, 구동 개시신호를 출력하여 교정선원 구동장치(30)의 모터에 접속된 전원과 연결되는 개폐기(이하, 모터 개폐기라 함)를 폐쇄한다. 전류의 공급에 의하여 모터가 회전하여 그 회전력이 감속기구를 거쳐 피니언에 전달되고, 교정선원장치(29B), 즉 X선원(60)이 가이드레일 (28)을 따라 둘레방향으로 이동한다. X선원(60)은 구멍부(6)내에 삽입된 상태로 피검진자(17)의 주위를 설정속도로 이동한다. X선 CT 검사 종료시에는 구동장치 제어장치(35)는 구동 정지신호를 출력하여 모터 개폐기를 개방한다. 이에 의하여 X선원 (60)의 둘레방향으로의 이동이 정지된다. 본 실시예에서는 둘레방향으로 고리형상으로 배치된 모든 방사선 검출기(4)는 그 둘레방향으로 이동하지 않고, 또 구멍부 (6)의 축방향으로도 이동하지 않는다. 이동하지 않는 X선원 제어장치 및 구동장치제어장치로부터 이동하는 X선원장치에의 제어신호의 전송은 X선원장치의 이동에 지장이 되지 않는 공지의 기술을 적용한다.
선원 제어장치(69)는 X선원(60)으로부터의 X선의 방출시간을 제어한다. 즉 선원 제어장치(69)는 X선 발생신호 및 X선 정지신호를 반복하여 출력한다. 최초의X선 발생신호의 출력은 선원 제어장치(69)에의 상기 구동 개시신호의 입력에 의거하여 이루어진다. X선 발생신호의 출력에 의하여 X선원(60)에 있어서의 X선관의 양극 (또는 음극)과 전원 사이에 설치된 개폐기(이하, X선원 개폐기라 함, 도시 생략)가 폐쇄되고, 제 1 설정시간이 경과하였을 때에 X선 정지신호가 출력되어 X선원 개폐기가 개방되고, 그리고 제 2 설정시간이 경과하였을 때에 X선원 개폐기를 폐쇄한다 라는 제어가 반복된다. 양극과 음극 사이에는 제 1 설정시간 동안에 전압이 인가되고, 제 2 설정시간 동안에 전압이 인가되지 않는다. 선원 제어장치(69)에 의한 그 제어에 의하여 X선관으로부터 80keV의 X선이 펄스형상으로 방출된다. 제 1 설정시간인 조사시간(T)은 방사선 검출기(4)에서의 γ선의 검출확률을 무시할 수 있도록 예를 들면 1 μsec로 설정된다. 제 2 설정시간은 X선원(60)이 하나의 방사선 검출기(4)와 이것에 둘레방향에 있어서 인접하는 다른 방사선 검출기(4) 사이를 이동하는 시간(T0)이며, 가이드레일(28)의 둘레방향에 있어서의 X선원(60)의 이동속도로 정해진다. 제 1 및 제 2 설정시간은 선원 제어장치(69)에 기억되어 있다.
X선 정지신호 및 X선 발생신호의 반복출력에 의하여 X선원(60)은 제 1 설정시간, 즉 1μsec 사이에 X선을 방출하고, 제 2 설정시간 동안에 X선의 방출을 정지한다. 이 X선의 방출 및 정지가 X선원(60)의 둘레방향으로의 이동기간 동안에 반복되게 된다.
X선원(60)으로부터 방출된 그 X선은 팬빔형상으로 피검진자(17)에게 조사된다. X선원(60)의 둘레방향의 이동에 의하여 피검진자(17)에게는 주위로부터 X선이 조사된다. 피검진자(17)를 투과한 X선은 구멍부(6)의 축심을 기점으로 X선원(60)으로부터 180도의 위치에 있는 방사선 검출기(4)를 중심으로 둘레방향에 위치하는 복수개의 방사선 검출기(4)에 의하여 검출된다. 이들 방사선 검출기(4)는 그 X선의 검출신호를 출력한다. 이 X선 검출신호는 해당하는 배선(13)을 거쳐 대응하는 각각의 신호 변별장치(61)에 입력된다. 상기의 X선을 검출하고 있는 이들 방사선 검출기(4)는 편의적으로 제 1 방사선 검출기(4)라 한다.
침대(16)위의 피검진자(17)로부터 PET용 약제에 기인한 511keV의 γ선이 방출되고 있다. 제 1 방사선 검출기(4) 이외의 방사선 검출기(4)는 γ선 검출신호를 출력한다. γ선을 검출하고 있는 방사선 검출기(4)를 편의적으로 제 2 방사선 검출기 (4)라 한다. 제 2 방사선 검출기(4) 중, 1층째에 위치하는 제 2 방사선 검출기(4)로부터 출력된 γ선 검출신호는 해당하는 배선(13)을 거쳐 대응하는 각각의 신호 변별장치(61)에 입력되고, 2층째 및 3층째에 위치하는 제 2 방사선 검출기(4)로부터 출력된 γ선 검출신호는 배선(13)을 거쳐 대응하는 각각의 γ선 변별장치(8)에 입력된다. 신호 변별장치(61)는 1층째에 배치된 방사선 검출기(4)만이 신호 변별장치 (61)에 접속되어 있다. 이것은 X선의 에너지가 80keV이기 때문에 피검진자(17)를 투과한 대부분(90% 이상)의 X선이 1층째의 방사선 검출기(4)로 검출되기 때문이다.
신호 변별장치(61)내에서 1층째의 제 2 방사선 검출기(4)로부터 출력된 γ선검출신호는 γ선 변별장치(8)에 전달되고, 제 1 방사선 검출기(4)로부터 출력된 X선검출신호는 X선 신호처리장치(66)에 전달된다. 이와 같은 각 검출신호의 전송은 신호 변별장치(61)의 전환 스위치(62)의 전환조작에 의하여 행하여진다. 전환 스위치 (62)의 가동단자(63)를 고정단자(64) 또는 고정단자(65)에 접속하는 전환조작은 구동장치 제어장치(35)의 출력인 전환 제어신호에 의거하여 행하여진다. 구동장치 제어장치(35)는 1층째의 방사선 검출장치(4) 중 제 1 방사선 검출기(4)를 선택하고, 이 제 1 방사선 검출기(4)에 접속되는 신호 변별장치(61)에 있어서의 가동단자(63)를 고정단자(65)에 접속한다. 하나의 방사선 검출기 그룹내에서의 안쪽으로부터의 각 층의 방사선 검출기(4)에 있어서의 검출효율의 이론값의 비는 20:16:12.8이다.
제 1 방사선 검출기(4)의 선택에 대하여 설명한다. 교정선원 구동장치(30)내의 모터에는 엔코더(도시 생략)가 연결된다. 구동장치 제어장치(35)는 엔코더의 검출신호를 입력하여 둘레방향에 있어서의 교정선원 구동장치(30), 즉 X선원(60)의 위치를 구하고, 이 X선원(60)의 위치와 180°반대측에 위치하는 방사선 검출기(4)를 기억하고 있는 각 방사선 검출기(4)의 위치의 데이터를 사용하여 선택한다. X선원 (60)으로부터 방사되는 X선은 가이드레일(28)의 둘레방향인 폭을 가지고 있기 때문에 피검진자(17)를 투과한 X선을 검출하는 방사선 검출기(4)는 선택된 그 방사선 검출기(4) 이외에도 둘레방향으로 복수개 존재하게 된다. 구동장치 제어장치(35)는 그 복수의 방사선 검출기(4)도 선택한다. 이들 방사선 검출기(4)가 제 1 방사선 검출기이다. 둘레방향에 있어서의 X선원(60)의 이동에 따라 제 1 방사선 검출기(4)도 달라진다. X선원(60)의 둘레방향으로의 이동에 따라 제 1 방사선 검출기(4)도 유사적으로 둘레방향으로 이동하고 있는 것처럼 보인다. 구동장치 제어장치(35)가 X선원(60)의 둘레방향으로의 이동에 따라 다른 방사선검출기(4)를 선택하였을 때에는 새롭게 제 1 방사선 검출기(4)가 되는 방사선 검출기(4)에 접속된 가동단자(63)는 고정단자(65)에 접속된다. X선원(60)의 둘레방향으로의 이동에 따라 제 1 방사선 검출기(4)가 아니게 된 방사선 검출기(4)에 접속된 가동단자(63)는 구동장치 제어장치(35)에 의하여 고정단자(64)에 접속된다. 제 1층째의 개개의 방사선 검출기(4)는 X선원(60)의 위치와의 관계에서 어떤 때에는 제 1 방사선 검출기(4)가 되고, 다른 어떤 때에는 제 2 방사선 검출기(4)가 된다. 이 때문에 제 1층째의 하나의 방사선 검출기(4)는 시간적으로 어긋나 X선 촬상신호 및 γ선 촬상신호의 양쪽을 출력한다.
제 1 방사선 검출기(4)는 제 1 설정시간인 1μsec 사이에 X선원(60)으로부터 조사되어 피검진자(17)를 투과한 X선을 검출한다. 1μsec 사이에 제 1 방사선 검출기(4)가 피검진자(17)로부터 방출되는 γ선을 검출할 확률은 상기한 바와 같이 무시할 수 있을 정도로 작다. PET용 약제에 기인하여 피검진자(17)의 체내에서 발생한 다수의 γ선은 특정한 방향으로 방출되는 것은 아니고, 모든 방향으로 방출된다. 이들 γ선은 상기한 바와 같이 쌍을 이루어 거의 정반대의 방향(180°±0.6°)으로 방출되어 어느 하나의 제 2 방사선 검출기(4)에 의하여 검출된다.
1층째의 방사선 검출기(4)로부터 출력된 X선 검출신호 및 γ선 검출신호를 입력하였을 때의 신호 변별장치(61)의 신호처리에 대하여 설명한다. 제 1 방사선 검출기(4)로부터 출력된 X선 검출신호는 상기한 바와 같이 전환 스위치(62)의 작용에 의하여 X선 신호처리장치(66)에 입력된다. X선 신호처리장치(66)는 입력한 X선 검출신호를 적분장치에 의하여 적산하고, X선 검출신호의 적산값, 즉 계측한 X선의강도의 정보를 출력한다. X선 검출신호의 강도정보는 컴퓨터(11)에 전달되고 컴퓨터 (11)에 의하여 기억장치(12)에 기억된다. 1층째의 제 2 방사선 검출기(4)로부터 출력된 γ선 검출신호는 전환 스위치(62)의 작용에 의하여 γ선 변별장치(8)에 입력된다. 신호 변별장치(61)의 γ선 변별장치(8)는 에너지설정값(40OkeV) 이상의 에너지를 가지는 γ선 검출신호를 입력하였을 때에 소정의 에너지를 가지는 펄스신호를 발생시킨다. 동시계수장치(9)는 실시예 1과 마찬가지로 모든 γ선 변별장치(8)로부터 출력된 펄스신호를 입력하여 각 γ선 검출신호에 대한 계수값 및 쌍 γ선을 검출한 2개의 검출점의 위치정보를 출력한다. 계수값 및 위치정보는 컴퓨터(11)에 전해져 컴퓨터(11)에 의하여 기억장치(12)에 기억된다.
컴퓨터(11)는 도 13에 나타내는 처리를 실행한다. X선 검출신호의 강도, PET 검사시에 있어서의 계수값 및 해당하는 검출점의 위치정보 및 트랜스미션 데이터 촬영시에 있어서의 계수값이 기억장치(12)로부터 판독되어 입력된다(단계 69). X선 검출신호의 강도를 사용하여 피검진자(17)의 체내의 각 복셀에 있어서의 X선의 감쇠율을 산출한다(단계 70). 이 감쇠율은 기억장치(12)에 기억된다. 피검진자 (17)의 횡단면의 단층상이 해당하는 위치에서의 X선 검출신호의 감쇠율을 사용하여 재구성된다(단계 71). X선 검출신호의 감쇠율을 사용하여 재구성한 단층상을 X선 CT상이라 한다. X선 CT상을 재구성하기 위하여 기억장치(12)로부터 판독된 X선 검출신호의 감쇠율을 사용하여 X선원(60)과 제 1 방사선 검출기(4)의 반도체소자부와의 사이에 있어서의 피검진자(17)의 체내에서의 선감약계수를 구한다. 이 선감약계수를 사용하여 필터드백프로젝션법에 의하여 각 복셀의 선감약계수를 구한다.각 복셀의 선감약계수의 값을 사용하여 각 복셀에 있어서의 CT값을 얻는다. 이들 CT 값을 사용하여 X선 CT상의 데이터가 얻어진다. 이 X선 CT상의 데이터는 기억장치 (12)에 기억된다. 다음에 피검진자(17)의 횡단면의 단층상이 해당하는 위치에서의 γ선 검출신호의 계수값 및 검출점의 위치정보를 사용하여 재구성된다(단계 72). γ선 검출신호의 계수값을 사용하여 재구성한 단층상을 PET상이라 한다. 단계 72에서는 실시예 1에서 설명한 도 5의 단계 41로부터 단계 47의 처리가 실행되어 PET 상이 얻어진다. 이 PET상의 데이터는 기억장치(12)에 기억된다. PET상의 데이터와 X선 CT상의 데이터를 합성하여 양 데이터를 포함하는 합성 단층상의 데이터를 구하여 기억장치(12)에 기억시킨다(단계 73). PET상의 데이터와 X선 CT상의 데이터와의 합성은 양쪽의 상 데이터에 있어서의 공통의 참조점[예를 들면 구멍부(6)의 중심축의 위치]을 합침으로써 간단하게 또한 정밀도 좋게 행할 수 있다. 즉 PET상의 데이터 및 X선 CT상의 데이터는 공유하는 방사선 검출기(4)로부터 출력된 검출신호에 의거하여 작성되기 때문에 상기한 바와 같이 정렬을 정밀도 좋게 행할 수 있다. 합성단층상의 데이터는 기억장치(12)로부터 호출되어 표시장치(13)에 출력되어(단계 74) 표시장치(13)에 표시된다. 표시장치(13)에 표시된 합성 단층상은 X선 CT상을 포함하고 있기 때문에 PET상에 있어서의 환부의 피검진자(35)의 체내에서의 위치를 용이하게 확인할 수 있다. 즉 X선 CT상은 내장 및 뼈의 상을 포함하고 있기 때문에 의사는 환부(예를 들면 암의 환부)가 존재하는 위치를 그 내장 및 뼈와의 관계로 특정할 수 있다.
본 실시예에 의하면 실시예 1에 있어서 생기는 효과 (1) 내지 (6)을 얻을 수있고, 또한 이하에 나타내는 효과도 얻을 수 있다.
(7) 본 실시예는 구멍부(6)의 주위에 배치된 이들 방사선 검출기(4)에 의하여 피검체인 피검진자(17)로부터 방출되는 복수의 쌍 γ선을 검출할 수 있음과 동시에, 둘레방향으로 이동하는 X선원(60)으로부터 방출되어 피검진자(17)를 투과한 X선도 검출할 수 있다[1층째의 방사선 검출기(4)로]. 이 때문에 종래기술은 촬상장치로서 투과 X선을 검출하는 촬상장치 및 γ선을 검출하는 다른 촬상장치를 필요로 하고 있었으나, 본 실시예는 촬상장치는 1대 있으면 좋고, X선 CT 검사 및 PET 검사의 양쪽을 실시할 수 있는 방사선 검사장치의 구성을 단순화할 수 있다.
(8) 본 실시예는, 구멍부(6)의 주위에 배치된 1층째의 방사선 검출기(4)의 각각이 X선 검출신호 및 γ선 검출신호의 양쪽을 출력한다. 이와 같은 구성도 방사선 검사장치의 구성의 더 한층의 단순화 및 방사선 검사장치의 소형화에 공헌한다.
(9) 본 실시예는 1층째의 방사선 검출기(4)의 하나의 출력신호인 X선 검출신호를 사용하여 피검진자(35)의 내장 및 뼈의 화상을 포함하는 제 1 단층상(X선 CT 상)을 재구성할 수 있고, 1층째부터 3층째의 각 방사선 검출기(4)의 출력인 γ선 검출신호를 사용하여 그 피검진자(17)의 환부의 화상을 포함하는 제 2 단층상(PET 상)을 재구성할 수 있다. 제 1 단층상의 데이터 및 제 2 단층상의 데이터는 하나의 촬상장치(2B)의 구멍부(6)의 주위에 배치된 방사선 검출기(4)의 출력신호에 의거하여 재구성되어 있기 때문에, 제 1 단층상의 데이터 및 제 2 단층상의 데이터를 정밀도 좋게 정렬하여 합성할 수 있다. 이 때문에 정밀도가 좋은 환부 내장 및 뼈의 화상을 포함하는 단층상(합성 단층상)을 간단하게 얻을 수 있다. 이 합성 단층상에 의하면 내장 및 뼈와의 관계에서 환부의 위치를 정확하게 알 수 있다. 예를 들면 제 1 단층상의 데이터 및 제 2 단층상의 데이터를 촬상장치(2B)의 구멍부(6)의 축심을 중심으로 합침으로써 간단하게 양 단층상을 합성한 화상 데이터를 얻을 수 있다.
(10) 본 실시예는 제 1 단층상을 작성하기 위하여 필요한 검출신호 및 제 2 단층상을 작성하기 위하여 필요한 검출신호를 공용하는 방사선 검출기(4)로부터 얻을 수 있기 때문에, 피검진자(17)의 검사에 요하는 시간(검사시간)을 현저하게 단축가능하다. 바꾸어 말하면 짧은 검사시간으로 제 1 단층상을 작성하기 위하여 필요한 검출신호 및 제 2 단층상을 작성하기 위하여 필요한 검출신호를 얻을 수 있다. 본 실시예는 종래기술과 같이 피검진자를 투과 X선을 검출하는 촬상장치로부터 γ선을 검출하는 다른 촬상장치까지 이동시킬 필요가 없어 피검진자가 움직일 확률을 저감할 수 있다. 피검진자를 투과 X선을 검출하는 촬상장치로부터 γ선을 검출하는 다른 촬상장치까지 이동시킬 필요가 없어지는 것도 피검진자의 검사시간의 단축에 기여한다.
(11) X선 신호처리장치(66), 즉 제 1 신호처리장치에 입력되는 γ선 촬상신호가 현저하게 감소하기 때문에 정밀도가 좋은 제 1 단층상의 데이터를 얻을 수 있다. 이 때문에 제 1 단층상의 데이터와 제 2 단층상의 데이터를 합성하여 얻어진 화상 데이터를 사용함으로써, 환부의 위치를 보다 정확하게 알 수 있다.
(12) 본 실시예는 배치된 방사선 검출기군의 안쪽에서 X선원(60)이 둘레를돌기 때문에 구멍부(6)의 지름이 커져 1층째에 배치할 수 있는 방사선 검출기(4)의 갯수를 많게 할 수 있다. 둘레방향에 있어서의 방사선 검출기(4)의 갯수의 증가는 감도의 향상을 초래하여 피검진자(17)의 횡단면의 분해능을 향상시킨다.
(13) 본 실시예에서는 X선원(60)이 설치되는 아암(38) 및 X선원(60)은 방사선 검출기(4)의 안쪽에 위치하고 있기 때문에 이들이 피검진자(17)로부터 방출되는 γ선을 차단하여 이들의 바로 뒤에 위치하는 방사선 검출기(4)가 그 γ선을 검출할 수 없어 PET상의 작성에 필요한 검출 데이터가 결손될 가능성이 있다. 그러나 본 실시예는 상기와 같이 교정원 구동장치(30)에 의하여 X선원(60) 및 아암(38)이 둘레방향으로 둘레를 돌고 있기 때문에 실질적으로는 데이터의 결손은 문제가 되지 않는다. 특히 X선원(60) 및 아암(38)의 둘레 회전속도는 약 1초/1슬라이스이고, 최단으로 수분 오더의 PET검사에 요하는 시간과 비교하면 충분히 짧다. 이에 의해서도 실질적으로는 그 데이터의 결손은 문제가 되지 않는다.
(실시예 4)
본 발명의 다른 실시예인 방사선 검사장치를 도 14를 사용하여 이하에 설명한다. 본 실시예의 방사선 검사장치(75)는 플랫패널디텍터를 사용한 디지털 X선 검사장치이다. 방사선 검사장치(75)는 지주(77)에 의하여 지지되는 X선원(76), 복수의 방사선 검출기(도시 생략)가 설치되어 지주(79)로 지지된 플랫패널디텍터(78), X선 신호처리장치(66) 및 X선상 작성장치(80)를 구비한다. 플랫패널디텍터(78)는 높이 방향 및 폭방향으로 다수의 방사선 검출기(4)를 배치하고 있고, 또한 안쪽 길이방향[피검진자(17)를 투과한 X선의 진행방향(81)]으로도도 15에 나타내는 바와 같이 직선형상으로 방사선 검출기(4i, 4j, 4k)와 같이 3층 배치되어 있다. 도 15에 있어서의 82는 X선원(76)에 대향하는 면이다. X선 신호처리장치(66)는 각 방사선 검출기(4)에 접속되어 있다. X선상 작성장치(80)는 컴퓨터(11), 기억장치(12) 및 표시장치(13)를 가진다. 기억장치(12) 및 표시장치(13)는 모든 방사선 검출기(4)가 접속되어 있는 컴퓨터(11)에 접속된다.
방사선 검사장치(75)를 사용한 X선 검사에 대하여 설명한다. 피검진자(17)는 X선원(76)을 뒤로 하고 X선원(76)과 플랫패널디텍터(78)와의 사이에 서 있다. X선원(76)으로부터 방출된 X선은 피검진자(17)를 투과하여 플랫패널디텍터(78)의 각 방사선 검출기(40)에 의하여 검출된다. 방사선 검출기(4)는 X선을 검출하여 X선 검출신호를 출력한다. 이 X선 검출신호는 X선 신호처리장치(66)로 적산되어 X선 강도의 정보를 출력한다. 각 X선 신호처리장치(66)로부터 출력된 X선 강도의 정보는 컴퓨터(11)에 입력되어 기억장치(13)에 기억된다. 컴퓨터(11)는 기억장치(12)로부터 X선 강도의 정보를 도입하여 피검진자(17)에 대한 체내의 각 위치에 있어서의 X선의 감쇠율을 산출한다.
플랫패널디텍터(78)의 면(82)으로부터 안쪽 길이방향으로 직선형상으로 배치된 3층 배치의 3개의 방사선 검출기(4)로 하나의 방사선 검출기 그룹이 형성된다.
본 실시예에서도 X선원(76)으로부터 방출되는 X선의 에너지에 따라 방사선 검출기 그룹내의 각 방사선 검출기(4)에 대한 검출효율의 비가 변화된다. 예를 들면 1OOkeV의 X선을 사용하여 2mm각의 CdTe로 구성된 검출부를 가지는 방사선 검출기 (4)로 피검진자(17)를 투과한 그 X선을 검출한 경우는, 방사선 검출기 그룹내에서의 검출효율의 이론값의 비는 약 84:13:2.5이다. 이 검출효율의 이론값의 비는 기억장치(12)에 기억되어 있다.
컴퓨터(11)는 기억장치(12)에 기억되어 있는 X선 강도의 정보를 사용하여 각 방사선 검출기 그룹내의 방사선 검출기(4)에 대한 검출효율의 실측값의 비를 산출한다. 컴퓨터(11)는 실시예 1의 단계 52의 처리를 실행한다. 산출된 각 검출효율의 실측값의 비와 검출효율의 이론값의 비와의 차가 설정범위내에 있는 경우에는 컴퓨터(11)가 산출한 상기의 X선의 감쇠율을 사용하여 피검진자(17)에 관한 X선 화상인 농담화상의 데이터를 작성한다. 상기의 차가 설정범위내에 없는 경우에는 컴퓨터 (11)는 실시예 1의 단계 53, 54 및 단계 55의 처리를 실행한다. 단계 55의 처리에서 열화 방사선 검출기의 검출효율이 보정된 경우에는 보정된 검출효율에 의거하여 그 방사선 검출기에 대한 X선 강도를 구하고, 이 X선 강도를 반영하여 상기의 X선 감쇠율을 보정한다. 컴퓨터(11)는 보정된 X선 감쇠율을 사용하여 상기의 농담화상의 데이터를 작성한다.
본 실시예는 실시예 1에서 설명한 효과 (1) 내지 (5)를 얻을 수 있다. 단, 효과(3)은 X선 화상의 정밀도가 향상하게 된다.
본 실시예에 있어서도 플랫패널디텍터(78)의 안쪽 길이방향으로 방사선 검출기를 직선형상으로 배치하지 않아도 좋다. 예를 들면 도 15에 있어서 2층째의 모든 방사선 검출기(4)가 1층째에 배치된 2개의 방사선 검출기(4)와 겹치도록[면(82)에서 보아] 배치하는 것이 가능하다.
다음에 방사선 검출기를 직선형상으로 나열할 수 없는 경우의 보정법에 관하여 플랫패널디텍터를 사용한 디지털 X선 검사를 사용한 예를 나타낸다. 플랫패널디텍터를 사용한 검사장치는 도 10과 동일하나, 플랫패널디텍터(70)의 방사선 검출기 (4)는 예를 들면 도 15에 나타내는 2층째의 방사선 검출기(4)가 옆으로 어긋난 상태로 1층째, 2층째, 3층째가 비직선형상으로 배치되어 있다. 이와 같은 방사선 검출기(4)의 다층배치에 있어서도 일부의 방사선 검출기(4)의 열화의 확인 및 열화 방사선 검출기의 계측값에 대한 보정이 가능하게 된다.
(실시예5)
본 발명의 다른 실시예인 방사선 검사장치를 도 16을 사용하여 설명한다. 본 실시예의 방사선 검사장치(83)는 X선 CT장치이다. 방사선 검사장치(83)는 아암 (86)에 설치된 X선원(84), 아암(86)에 설치된 방사선 검출부(85), X선 처리장치 (66) 및 단층상 작성장치(88)를 구비한다. 아암(86)은 지주(87)에 의하여 지지된다. X선원(84)과 방사선 검출부(85)는 상호간에 피검진자(17)가 넣어지는 간격으로 떨어져 배치되어 서로 대향하고 있다. 방사선 검출부(85)에는 플랫패널디텍터(78)와 마찬가지로 높이방향 및 폭방향으로 다수의 방사선 검출기(4)가 되고, 또한 X선원(84)에 대향하는 면으로부터 안쪽 길이방향으로도 방사선 검출기(4)가 직선형상으로 3층에 걸쳐 배치된다. 아암(86)은 상세한 기구가 나타나 있지 않으나, X선원(84) 및 방사선 검출부(85)가 침대(16) 위에 누워 있는 피검진자(17)의 주위를 선회하도록 회전할 수 있다.
방사선 검사장치(83)를 사용한 검사에 대하여 설명한다. 피검진자(17)는 침대(16) 위에 누운 상태로 X선원(84)과 방사선 검출부(85) 사이에 위치하고 있다.X선원(84)으로부터 방출된 X선은 피검진자(17)에게 조사되어 피검진자(17)의 체내를 투과한다. 이 투과한 X선은 방사선 검출부(85)의 각 방사선 검출기(4)로 검출된다. 아암(86)의 회전장치(도시 생략)에 의하여 X선원(84) 및 방사선 검출부(85)가 피검진자(17)의 주위를 회전한다[피검진자(17)가 있는 1 단면에 대하여 180°또는 360°]. 각 방사선 검출기(4)로부터 출력된 X선 검출신호는 각각의 X선 신호처리장치(66)에 입력된다. X선 신호처리장치(66)는 그 측정신호에 의거하여 X선 강도를 구한다. 컴퓨터(11)는 그 X선 강도에 의거하여 회전하는 X선원(84)의 위치와 회전하는 방사선 검출부(85)의 X선원(84)에 대향하는 위치 사이에 있어서의 피검진자 (17)의 체내에서의 X선 감쇠율을 산출한다. 이 선감약계수는 기억장치(12)에 기억한다.
컴퓨터(11)는 방사선 검출부(85)의 X선원(84)에 대향하는 면으로부터 직선형상으로 3층 배치된 각 방사선 검출기(4)에 대하여 검출효율의 실측값의 비를 실시예 1의 단계 51과 마찬가지로 산출하고, 계속해서 실시예 1의 단계 52, 53, 54 및 단계 55의 처리를 실행한다. 단계 52의 처리에서 산출된 각 검출효율의 실측값의 비와 검출효율의 이론값의 비와의 차가 설정범위내에 있다고 판정된 경우에는 컴퓨터(11)는 기억장치(12)에 기억된 검출기 사이와 선원 사이의 X선의 감쇠율로부터 앞서 나타낸 필터드백프로젝션법(Filtered Back Projection Method) 등을 사용하여 각 복셀의 선감약계수를 구하여, 그 값을 CT값으로 변환한다. 단계 52의 처리에서 상기의 차가 설정범위내에 없다고 판정된 경우에는 컴퓨터(11)는 보정된 검출효율을 사용하여 기억장치(12)에 기억된 선원 약계수를 보정하고, 보정된 선원 약계수를 사용하여 CT값을 산출한다. 컴퓨터(11)는 각 복셀의 CT값을 사용하여 X선 CT상을 재구성한다.
본 실시예는 실시예 4에서 얻어지는 효과를 얻을 수 있다.
(실시예 6)
PET약제에 기인하여 피검진자로부터 방출된 γ선은 방사선 검출기에 입사하여도 그대로 투과하여 버리는 일도 있으나, 이 경우를 제외하여 방사선 검출기에 입사하여 감쇠한다. γ선이 감쇠한 방사선 검출기는 그 γ선의 감쇠 에너지에 상당하는 검출신호(전하)를 출력한다. 또 검출된(감쇠함) γ선은 모두 감쇠하는 경우를 제외하고, 그 방사선 검출기내에서 산란한다. 산란한 γ선(이하, 산란 γ선이라 기재함)은 진행방향을 바꾸어 다른 입사각으로 다른 방사선 검출기에 입사한다. 물론 산란 γ선은 그 후 감쇠하지 않고 입사한 각 방사선 검출기를 투과하는 경우도 있고, 다른 방사선 검출기로 모두 감쇠, 또는 다시 산란하여 검출되는 것도 있다. 즉, 방사선 검출기에 의하여 검출되는 γ선에는 산란전의(방사선 검출기에 의하여 산란하고 있지 않은 상태의) γ선(이하, 비산란 γ선이라 기재함)과 산란 γ선이 혼재하게 된다.
여기서 상기한 바와 같이 산란 γ선은 발생시와 진행방향이 다르기 때문에 산란 γ선의 벡터의 연장상에는 그 γ선의 발생원은 존재하지 않는다. 즉 산란 γ선의 검출신호를 기초로 한 PET상의 데이터는 잘못된 정보가 되어 노이즈의 원인이 된다. 따라서 종래 산란 γ선이 산란시에 에너지감쇠하는 것을 고려하여 설정한 에너지 한계값 이하의 에너지의 γ선을 산란 γ선이라고 판정하여 제거하는 것이일반적이었다. 그런데 이 경우 실제로는 비산란 γ선이어도 그 에너지가 상기 에너지 한계값을 넘지 않기 때문에 산란 γ선으로 간주되어 버리는 경우도 많아, PET상의 데이터 수집효율이 저하하는 경우가 있었다.
이에 대하여 일본국 특개2000-321357호 공보에 기재된 핵의학 진단장치에 있어서는 복수의 γ선이 검출된 경우, 이들 γ선의 검출신호를 동시계수하여 거의 동시에 검출된 γ선의 발생원을 동일하다고 간주하고, 산출한 이들 토탈 에너지가 설정범위내의 값인지의 여부를 보아 이들 중에 비산란 γ선이 포함되어 있는지를 판정하고 있다. 그리고 비산란 γ선을 포함한다고 판정한 경우, 검출한 γ선 중에서 통계적으로 비산란 γ선일 확률이 높은 것을 하나 선정함으로써 γ선의 초기 입사위치를 선정하고 있다. 그러나 이 종래기술에 있어서 특정한 초기 입사위치는 확률적으로 선정된 것으로, 그것이 오인일 가능성도 적지 않아 검출 정밀도 향상에는 한계가 있다.
일본국 특개2000-321357호 공보에 기재된 핵의학 진단장치에 있어서 생기는 문제를 개선할 수 있는 본 발명의 다른 실시예인 실시예 6의 방사선 검사장치를 도 17 내지 도 22를 사용하여 설명한다. 본 실시예의 방사선 검사장치(1C)는 비산란 γ선을 효율좋게 특정하여 정밀도 높은 PET상을 작성하는 것을 목적으로 한다.
방사선 검사장치(1C)는 도 10에 나타내는 방사선 검사장치(1B)의 하드구성 중, 촬상장치(2B)를 촬상장치(2C)로, 신호처리장치(7A)를 신호처리장치(7B)로 각각 변경한 구성을 가진다. 촬상장치(2C)는 촬상장치(2B)의 교정 중, 교정선원 둘레방향 이동장치(37B)를 X선원 둘레방향 이동장치(37C)로 변경하고, 교정선원(31)을 제거한 구성을 가진다. 촬상장치(2C)의 다른 구성은 촬상장치(2B)와 동일하다. X선원 둘레방향 이동장치(37C)는 X선원 구동장치(30C), 아암(38) 및 X선원(60)을 가지는 X선원장치(29C) 및 가이드레일(28)을 구비한다. X선원 구동장치(30C)는 교정선원 구동장치(30)와 동일 구성을 가진다. X선원(60)은 실시예 3에 있어서 설명한 구성을 가진다. 신호처리장치(7B)는 신호처리장치(7A)의 구성 중, 동시계수장치(9)를 도 18에 나타내는 바와 같이 동시계수장치(9A)로 교체한 구성을 가진다. 방사선 검사장치(1C)는 구동장치 제어장치(35) 및 선원 제어장치(69)를 구비한다. 방사선 검출기(4)는 구멍부(6)의 반경방향에 있어서 3층에 적층 배치되고(도 19참조), 도 3에 나타내는 바와 같이 방사선 검출기 지지판(5)에 설치된다.
PET약제를 투여받은 피검진자(17)가 누워 있는 침대(16)를 이동하여 피검진자 (17)를 구멍부(6)내에 삽입한다. 구동장치 제어장치(35)는 X선 CT검사를 개시할 때에 모터 개폐기를 폐쇄한다. 모터 개폐기가 폐쇄됨으로써, 전원으로부터 모터[X선원 구동장치(30C)에 설치]에 전류가 공급되어 X선원장치(29C)가 피검진자(17)의 주위를 둘레 회전한다. 구동장치 제어장치(35)는 또 실시예 3과 마찬가지로 신호 변별장치 (61)에 설치된 전환 스위치(62)(도 12 참조)의 전환제어를 행한다. 선원 제어장치 (69)는 X선 CT검사 중에 실시예 3과 마찬가지로, X선원(60)의 X선관에 접속된 X선원 개폐기의 개폐를 제어함으로써, 제 1 설정시간(예를 들면 1μsec) 동안에 X선원 (60)으로부터 X선(80keV)을 방출시키고, 제 2 설정시간 동안에서는 X선원(60)으로부터 X선의 방출을 정지시킨다. 이 때문에, X선이 피검진자(17)에게 주위로부터 조사된다.
이 X선은 피검진자(17)를 투과한 후, 구멍부(6)를 거쳐 X선원(60)과 대략 대향하는 소정범위내에 존재하는 복수개의 제 1 방사선 검출기(4)에 의하여 검출된다. 이들 제 1 방사선 검출기(4)[1층째의 검출기열(4X)에 포함됨]로부터 출력된 X선 검출신호는 배선(13) 및 전환 스위치(62)를 거쳐 전달된다.
한편, PET용 약제에 기인하여 피검진자(17)의 체내로부터 방출된 γ선은 검출기열(4X)에 포함되는 제 2 방사선 검출기(4) 및 2층째의 검출기열(4Y) 및 3층째의 검출기열(4Z)에 포함되는 각 방사선 검출기(4)에 의하여 각각 검출된다. 검출기열 (4X)에 포함되는 제 1 방사선 검출기(4)로부터 출력된 γ선 검출신호는 전환 스위치(62)를 거쳐 γ선 변별장치(8)에 전달된다. 검출기열(4Y, 4Z)에 포함되는 각 방사선 검출기(4)로부터 출력된 γ선 검출신호는 배선(13)에 의하여 해당하는 γ선 변별장치(8)에 전달된다.
각 X선 신호처리장치(66)는 입력된 X선 검출신호를 기초로, X선 검출신호의 강도를 산출하여 컴퓨터(11)에 출력한다. 한편 각 γ선 변별장치(8)는 입력된 γ선 검출신호를 기초로 그 신호를 출력한 방사선 검출기(4)에 있어서의 γ선의 감쇠 에너지에 따른 펄스신호를 출력한다. 이 펄스신호는 동시계수장치(9A)에 전달된다.
동시계수장치(9A)는 각 γ선 변별장치(8)로부터 출력된 펄스신호 중, 설정시간(예를 들면 10 [nsec])이내에 입력한 펄스신호를 기초로 방사선 검출기(4)내에서 산란하고 있지 않은 상태의 γ선(이하, 비산란 γ선이라 함)의 검출신호를 출력한 2개의 방사선 검출기(4)를 특정하고, 이들 각 방사선 검출기(4)의 각각의 위치(초기 입사위치) 및 초기 입사방향을 포함하는 PET상의 데이터신호를 컴퓨터(11)에 출력한다(상세한 처리내용은 도 22를 사용하여 뒤에서 설명함). 또한 동시계수장치(9A)는 상기한 설정시간내에 입력한 특정된 2개의 방사선 검출기(4)로부터의 γ선 검출신호에 기인하여 발생한 2개의 펄스신호를 계수하여 얻어진 계수값을 컴퓨터(11)에 출력한다. 동시계수장치(9A)는 피검진자(17)의 체내에서 산란한 γ선의 검출신호를 제거하기 위하여 입력한 각 펄스신호를 발생시킨 각 γ선 검출신호에 대한 감쇠 에너지량의 합계(토탈 에너지)가 소정의 에너지 한계값 보다도 높은[피검진자(17)의 체내에서 산란한 γ선이 아님)지를 판정하여, 에너지 한계값 이하인 경우, 그 γ선 검출신호에 의거한 펄스신호의 계수값을 제거한다. 초기 입사위치란, 바꾸어 말하면 피검진자(17)의 체내로부터 방출된 γ선쌍의 각각의 γ선을 최초로 검출한 2개의 방사선 검출기(4)의 각각의 위치이다.
컴퓨터(11)는 도 20에 나타내는 단계 90, 91, 71, 72A, 73 및 단계 74의 처리를 실행한다. 컴퓨터(11)는 먼저 단계 90에서 동시계수장치(9A)로부터의 γ선 검출신호의 계수값 및 이들 검출점의 위치정보와 X선 신호처리장치(66)로부터의 X선 검출신호의 강도를 입력한다. 단계 91에서는 이들 각 정보를 기억장치(12)에 기억한다. 단계 71에서는 X선 검출신호의 강도를 기초로 피검진자(17)의 체내의 각 복셀에 있어서의 X선의 감쇠율을 산출한다. 또한 단계 71에서는 실시예 3과 마찬가지로 그 감쇠율을 기초로 피검진자(17)의 횡단면에 대한 X선 CT상의 데이터를 작성한다.
단계 72A에서는 환부(예를 들면 암 등의 병소)를 포함한 피검진자(17)의 횡단면에 있어서의 PET상의 데이터를 작성한다. 단계 72A에서는 실시예 3에 있어서의 단계 72에서 실시된 단계 41, 42, 44 ~ 47의 각 처리(실시예 1에서 설명한 도 5에 나타내는 처리)가 실행된다. 단, 본 실시예에서는 교정선원(31)을 사용한 트랜스미션데이터의 촬상이 행하여지고 있지 않기 때문에, 단계 44에서는 트랜스미션데이터 촬영시에 얻어진 γ선 검출신호에 의거하는 것은 아니고, 실시예 1에서 설명한 「체내 흡수보정의 다른 방법」에 의거하여 체내의 감쇠보정계수(선감약계수의 역수)를 산출하고 있다. 단계 73에서는 실시예 3과 마찬가지로 PET상의 데이터와 X선 CT상의 데이터를 합성하고, 합성 단층상의 데이터를 작성한다. 작성된 그 데이터는 표시장치(13)에 표시된다(단계 74).
여기서 소정의 방사선 검출기(4)로 검출된 γ선은 그곳에서 산란하는 경우가 있다. 산란 γ선은 발생시와 진행방향이 다르기 때문에, 가령 동시계수장치(9A)에서 γ선쌍으로서 검출된 2개의 γ선 중 어느 한쪽 또는 양쪽이 산란 γ선인 경우, 실제로는 이들을 검출한 방사선 검출기(4)를 연결하는 직선은 검출한 γ선의 발생원을 통하지 않는다. 그 때문에 PET검사에 있어서 촬상한 PET상에 대한 신뢰성을 보다 향상시키기 위해서는 검출된 γ선 검출신호가 산란 γ선이거나 비산란 γ선의 어느 것을 검출한 것인지를 정밀도 좋게 판정하여 산란전의 γ선쌍을 검출한 방사선 검출기(4)를 수 많이 특정할 필요가 있다.
따라서 방사선 검사장치(12)에 있어서의 큰 특징은 뒤에서 설명하는 도 22의 순서에 따라 γ선쌍의 초기 입사위치 및 초기 입사방향을 특정한다. 본 실시예에서는 상기한 동시계수장치(9A)에 의하여 설정된 시간범위(예를 들면 10[nsec])내에검출신호(γ선 촬상신호)를 출력한 방사선 검출기(4)가 3개 이상 있는 경우와, 2개 이하의 경우를 구별하여 생각한다. 특징적인 순서는 동시계수된 γ선 촬상신호가 3개 이상 있는 경우의 γ선의 초기 입사위치 및 초기 입사방향을 특정하는 처리순서이다.
먼저, 동시계수된 방사선 검출기(4)가 3개 이상 있는 경우의 초기 입사위치 및 초기 입사방향을 특정하는 처리순서를 설명한다. 도 21에 방사선 검출기(4)내에 입사한 후에 비산란 γ선이 방사선 검출기(4)내에서 산란하여 생긴 γ선(이하, 산란γ선이라 함)의 산란 전후에 있어서의 에너지와 산란각과의 관계를 나타낸다. 본 실시예에서는 도 21에 나타낸 특성을 고려하여 예를 들면 γ선쌍의 한쪽의 γ선이 검출된 방사선 검출기(4)내에서 산란한 경우(즉, 산란 γ선을 포함하여 발생원을 동일하게 하는 γ선이 마침 3개 이상 존재하는 경우)에는 산란 γ선의 발생원이 되는 한쪽의 비산란 γ선과 쌍을 이루는 다른쪽의 비산란 γ선의 데이터를 이용하여 산란γ선의 산란각도를 사용하여 비산란 γ선을 검출한 방사선 검출기(4)(초기 입사위치)와 초기 입사방향을 특정한다. 산란 γ선은 비산란 γ선이 이 비산란선을 검출한 방사선 검출기(4)내에서 산란함으로써 발생한다.
예를 들면 PET 검사에 의하여 암검사를 행하는 경우에 대하여 설명한다. 통상, 먼저 당의 일종으로 암 세포에 집적하는 성질을 가지는 플루오로디옥시글루코스 (18FDG)를 PET용 약제로서 피검진자(17)에게 투여한다. 투여한18FDG는 양전자를 방출하고, 양전자 소멸에 의하여 소정의 에너지(18FDG의 경우 511[keV])의 1쌍의 γ선을 방사한다. 이 동일 발생원으로부터 방사된 산란전의 γ선쌍은 서로 거의 정반대의 방향으로 방사된다. 또 방사선 검출기(4)에 입사한 비산란 γ선의 에너지는 방사선 검출기(4)에 입사하기 전에 피검진자(17)의 체내 등에서 산란한 경우를 제외하면 511 [keV] 그대로 이다.
이와 같이18FDG를 PET용 약제로서 사용한 경우, 각각 511[keV]의 에너지를 가지는 γ선쌍이 체내로부터 방출되어 도 19에 있어서 그 한쪽의 비산란 γ선이 방사선 검출기(4g)로 100[keV]감쇠하고, 방사선 검출기(4g)로 그 비산란 γ선에 의거하여 발생한 산란 γ선이 방사선 검출기(4g)로 100[keV]감쇠하고, 다른쪽의 비산란 γ선이 방사선 검출기(4)상에서 모두 감쇠하였다고 한다[방사선 검출기(4f∼4h)의 위치를 각각 위치 O, A, B로 함]. γ선이 감쇠한 방사선 검출기(4f∼4h)가 각각 γ선 검출신호를 출력한다. 이 경우 γ선쌍은 환부에 집적한 PET용 약제에 기인하여 서로 거의 반대의 방향으로 방출되어 있기 때문에 γ선쌍의 진행방향(엄밀하게는 다른쪽의 비산란 γ선의 진행방향)은 벡터 OA와 벡터 AO 또는 벡터 OB와 벡터 BO 중 어느 하나의 조합이다. 이때 가령 비산란 γ선의 방향이 벡터 OA이면(초기 입사위치가 위치 A이면), 산란 γ선의 에너지는 411[keV], 비산란 γ선의 방향이 벡터 OB이면(초기 입사위치가 위치 B이면), 산란 γ선의 에너지는 100[keV]이게 된다. 이것은 환언하면 비산란 γ선이 위치 A에 초기 입사하였으면 산란 γ선의 방향은 벡터 AB, 위치 B에 초기 입사하였으면 벡터 BA이게 된다. 또 비산란 γ선의 에너지는 위치 A에 초기 입사한 경우에도, 위치 B에 초기 입사한 경우에 있어서도양쪽에서 감쇠한 에너지합, 즉 411 + 100 = 511[keV]이다. 상기한 각 감쇠 에너지값은 γ선 변별장치(8)로부터 출력된 펄스신호의 펄스의 파고에 대응하고 있기 때문에 해당하는 각 γ선 변별장치(8)로 검출된 것이라고 할 수 있다.
본 실시형태에 있어서는, 동시계수장치(9A)는 상기의 각 γ선에 대하여 검출된 각 감쇠 에너지값과, 이들 γ선이 입사된 각 방사선 검출기(4)의 위치정보를 사용하여 도 22에 나타내는 단계 92 내지 단계 97의 처리를 행함으로써, γ선의 초기입사위치 및 초기 입사방향을 특정한다. γ선 검출신호를 출력한 각 방사선 검출기 (4)의 위치정보는 이들 방사선 검출기(4)에 대응하여 설치된 각 γ선 변별장치(8)에 의하여 펄스신호로 변환되어 동시계수장치(9A)에 전해진다. 먼저 동시계수장치 (9A)는 단계 92에 의하여 산란 γ선을 발생한 방사선 검출기의 후보를 특정한다. 동시계수장치(9A)는 상기한 설정시간내에 입력한 펄스신호가 3 이상 있는 경우, 이들 펄스신호를 발생시킨 각 γ선 검출신호를 출력한 3 이상의 방사선 검출기(4) 중, 산란 γ선을 발생한 방사선 검출기(4)를 특정한다. 이 특정은 해당하는 방사선 검출기(4)의 각각의 사이의 거리에 의거하여 행한다. 즉 설정거리보다 짧은 거리만큼 떨어져 위치하는 방사선 검출기(4)는 산란 γ선을 발생한 방사선 검출기(4)이다. 산란 γ선의 비정거리는 짧기 때문에 설정거리는 예를 들면 5[cm]로 한다. 도 19에 나타내는 예에서는 설정시간내에 각각 γ선 검출신호를 출력한 방사선 검출기(4f, 4g, 4h) 중, 방사선 검출기(4g, 4h) 사이의 거리가 5[cm] 이하라고 하면 방사선 검출기(4g, 4h) 중 어느 하나가 산란 γ선을 발생한 방사선 검출기(4)이다. 방사선 검출기(4g, 4h)가 산란 γ선을 발생한 방사선 검출기의 후보로서 특정된다. 이 때문에 동시계수장치(9A)는 나머지의 하나의 방사선 검출기(4f)가 비산란 γ선을 검출한 방사선 검출기인 것을 인식한다.
다음에 단계 93에서 산란 γ선을 발생한 방사선 검출기의 후보로서 특정된 방사선 검출기(4g, 4h) 중, 방사선 검출기(4g), 즉 위치 A가 초기 입사위치인 경우의 산란각(벡터 OA, AB가 이루는 각)을 산출한다. 단계 94에서 방사선 검출기(4h), 즉 위치 B가 초기 입사위치인 경우의 산란각(벡터 OB, BA가 이루는 각)을 산출한다. 이때 예를 들면 벡터 OA, AB가 이루는 각(θ)은 아래와 같이 산출할 수 있다.
다음에 단계 95에 있어서 비산란 γ선의 입사 에너지 및 산란 T 선의 에너지를 산출한다. 즉, 동시계수장치(9)는 방사선 검출기(4g, 4h)에서 있어서의 γ선의 감쇠 에너지를 각각의 방사선 검출기로부터 출력된 각 γ선 검출신호에 기인하여 발생한 각 펄스신호의 펄스의 파고(波高)에 의거하여 각각 산출한다. 초기 입사위치의 방사선 검출기(4)상에 입사한 γ선의 감쇠 에너지는 해당하는 펄스신호의 파고 에 의거하여 511[keV]로 산출된다. 방사선 검출기(4g)에 입사한 γ선의 감쇠 에너지도 해당하는 펄스신호의 파고에 의거하여 100[keV]로 산출된다. 방사선 검출기 (4h)에 입사한 γ선의 감쇠 에너지도 마찬가지로 411[keV]로 산출된다. 방사선 검출기(4g, 4h) 중, 한쪽이 산란 γ선을 발생한 방사선 검출기이고, 다른쪽이비산란γ선을 검출한 방사선 검출기이다. 비산란 γ선의 입사 에너지는 방사선 검출기 (4g, 4h)의 각 감쇠 에너지의 합이며, 511[kgV]로 산출된다.
다음에 방사선 검출기(4g, 4h)의 각각에 산란 γ선이 발생하였다고 가정하여 산란 γ선의 에너지를 산출한다. 방사선 검출기(4g)에서 산란 γ선이 발생한 경우에는 그 산란 γ선의 에너지는 411[keV](= 511[keV]-100[keV])가 된다. 이 경우 산란 γ선은 최종적으로 방사선 검출기(4h)에서 감쇠한다. 방사선 검출기(4h)에서 산란 γ선이 발생한 경우에는 그 산란 γ선의 에너지는 100[kgV](= 511[keV]-411[keV])가 된다. 이 경우 산란 γ선은 최종적으로 방사선 검출기(4f)에서 감쇠한다. 또한 예를 들면 산출된 비산란 γ선의 에너지가 511[keV]보다 매우 낮은(예를 들면 350[keV]이하) 경우는 피검진자(17)의 체내에서 이미 산란한 γ선이라고 생각되기 때문에 제거한다.
단계 96에서 초기 입사위치가 위치 A, B 중 어느 쪽의 경우에 있어서, 단계 93 내지 단계 95에서 각각 연산한 입사 γ선 에너지, 산란 γ선 에너지와 산란각과의 관계가 도 21의 관계와 대략 대조하여 어느 쪽의 감쇠순서(산란순서)가 정당한 인지를 특정한다. 예를 들면 산란각으로 비교를 행할 경우, 도 21로부터 입사 γ선 에너지, 산란 γ선 에너지를 사용하여 이상적인 산란각을 산출하여 이상적인 산란각이 실제의 산란각과 어느 정도 오차가 생겼는지를 산출한다. 그리고 연산결과와 도 21의 관계와의 오차에 소정비율(예를 들면 10%)의 한계값을 마련하여 오차가 한계값 이내이면 그 사상이 일어날 수 있다고(정당한 감쇠순서임)판정한다. 그리고 복수의 사상 중(예를 들면 본예에서는 2 사례) 일어날 수 있다고 판정된 사상이1 예이면 그 사상을 선택한다(복수의 사상이 일어날 수 있다고 판단된 경우는 뒤에서 설명함). 이 결과, γ선쌍의 초기 입사위치가 특정되고, 마지막 단계 97에 있어서 비산란 γ선쌍의 1대의 초기 입사위치 및 이들을 연결하는 직선(초기 입사방향)을 포함하는 PET상의 데이터신호를 컴퓨터(11)에 출력하여 이 순서를 종료한다.
컴퓨터(11)는 상기한 바와 같이 이렇게 하여 입력된 PET 상의 데이터를 기억장치(12)에 다수 기억하고 이들을 재구성하여 PET상을 작성하여 표시장치(13)에서 표시한다.
또한 이상의 3개 이상의 검출신호가 계수된 경우의 순서에 있어서, 예를 들면 초기 입사위치가 위치 A의 경우도 위치 B의 경우도, 어느 것이나 일어날 수 있다는 결과가 된 경우, 그 γ선 검출신호는 제거하여도 좋고, 도 21의 관계와의 오차가 보다 작은 쪽의 감쇠순서를 선택하도록 하여도 좋다. 또한 상기에서는 γ선쌍의 한 쪽의 γ선이 2개의 방사선 검출기(4)에서 감쇠(2회 감쇠)한 경우(즉, 2종류의 감쇠순서로부터 선택하는 간단한 예)를 설명하였으나, 발생한 γ선쌍의 쌍방의 γ선이 방사선 검출기(4)의 내부에서 복수회 산란한 경우 등도 생각되는 패턴을 모두 들어 각 패턴에 관하여 이상의 특정순서를 적용함으로써, 정당한 감쇠순서를 특정할 수 있다. 또 각 방사선 검출기(4)의 배열에 의하여 물리적으로 동시계수될 수 없는 방사선 검출기(4)의 위치관계를 설정하여 두고, 이 위치관계에 적합한 펄스신호를 제거하도록 하여 두어도 좋다.
한편, 동시계수한 γ선 검출신호가 2개인 경우, 동시계수장치(9A)는 이들을 γ선쌍이라고 판정하고, 이들을 검출한 방사선 검출기(4)의 위치정보 및 이들을 연결하는 직선방향을 포함하는 PET상의 데이터신호를 컴퓨터(11)에 출력한다. 또 계수한 γ선 검출신호가 하나인 경우, 그것을 제거하는 구성으로 하여도 좋고, 종래와같이 그 신호를 검출한 방사선 검출기(4)와 그것에 180°대향하는 방사선 검출기 (4)를 연결하는 직선의 방향을 포함하는 데이터신호를 컴퓨터(11)에 출력하는 구성으로 하여도 좋다.
본 실시예는 실시예 3에서 생기는 (1) 내지 (13)의 효과를 얻을 수 있다.
또한 본 실시예는 이하의 효과를 얻을 수 있다.
(14) PET상의 정밀도 향상
본 실시형태에 의하면 도 22에 나타낸 소정의 순서에 따라 γ선쌍의 초기 입사위치 및 초기 입사방향을 보다 효과적으로 특정할 수 있다. 이에 의하여 컴퓨터(11)에 신뢰성이 높은 데이터를 출력할 수 있어, 더욱 정밀도가 높은 PET상을 작성할 수 있다. 또한 본 실시예에서는18FDG를 PET용 약제로서 사용한 경우를 설명하였으나, 상기의 γ선의 초기 입사위치 및 초기 입사방향을 특정하는 처리순서는 다른 방사성 핵종을 포함하는 PET용 약제를 사용한 경우에도 적용 가능한 것은 물론이다.
(15) PET상의 정밀도 향상
본 실시예에서는 한쪽의 γ선을 검출한 각 방사선 검출기의 위치정보와, 다른쪽 γ선을 검출한 방사선 검출기의 위치정보로부터 상정되는 한쪽의 γ선의 감쇠순서를 복수종류 설정하고, 이들 복수종류 중으로부터 한쪽의 γ선의 산란각도와에너지검출값과의 대응이 정당한 것을 선정함으로써, γ선의 감쇠순서를 특정한다. 이 결과, γ선의 방사선 검출기에의 초기 입사위치가 특정되고, 이 특정한 방사선 검출기와 다른쪽의 γ선을 검출한 방사선 검출기를 연결하는 직선(초기 입사방법)상에 γ선의 발생원(환부)이 존재한다고 동정할 수 있다. 따라서 확률적으로 γ선의 초기 입사위치를 특정하는 경우와 달리, 비산란 γ선을 효율좋게 특정하여 정밀도 높은 PET상을 작성할 수 있다.
특히 본 실시예는 3개 이상의 방사선 검출기의 γ선 검출신호가 동시계수된 경우, 이들 3개 이상의 γ선 검출신호의 위치정보로부터 상정되는 γ선의 감쇠순서를 복수종류 설정하고, 이들 복수종류의 감쇠순서 중으로부터 3개 이상의 방사선 검출기로부터의 에너지 검출값을 기초로, 대응이 정당한 것을 선정한다. 그리고 이에 의하여 특정된 γ선의 초기 입사위치와, 상기 에너지 검출값을 기초로 γ선의 초기 입사방향을 특정할 수 있다. 따라서 확률적으로 γ선의 초기 입사위치를 특정하는 경우와 달리, 비산란 γ선을 효율좋게 특정하여 정밀도 높은 PET상을 작성할 수 있다.
(16) X선 CT 검사와 병행한 PET 검사의 실현
종래, 투과 X선을 검출하는 촬상장치와, γ선을 검출하는 촬상장치는 각각 독립하여 설치되는 것이 일반적이었으나, 본 실시예에서는 공용의 방사선 검출기(4)에 의하여 X선 및 γ선을 검출할 수 있으므로, 상기 촬상장치(2)는 간단하고 또한 콤팩트한 구조로 X선 CT 검사와 PET 검사의 양쪽을 단체(單體)로 실시할 수 있다.
(실시예 7)
본 발명의 다른 실시예인 실시예 7의 방사선 검사장치를 도 23 및 도 24를 사용하여 설명한다. 본 실시예의 방사건 검사장치(1D)는 2차원 계측형의 방사선 검사장치이다. 본 실시예도 비산란 γ선 및 산란 γ선의 에너지와 산란각을 기초로 γ선의 감쇠순서를 특정하고 있고, 2차원 계측형의 방사선 검사장치에 있어서의 단 γ선 검출에 의한 검출효율의 향상을 도모할 수 있다. 2차원 계측에 있어서는 방사선 검출기의 몸체 축방향[상기 구멍부(6)의 축방향에 상당)에 대하여 각도를 가지고 초기 입사하는 γ선을 콜리미터에 의하여 제거하고, 몸체 축방향에 대하여 수직으로 초기 입사하는 γ선만을 검출한다. 일반적으로 이 2차원 계측에서는 각도를 가지고 입사하는 γ선을 제거함으로써 단위 시간당의 γ선쌍 카운트수가 감소하나, 산란 γ선의 영향이 아주 적어진다는 장점이 있다.
방사선 검사장치(1D)는 촬상장치(2D)가 콜리미터(98)를 가지는 점을 제외하고 방사선 검사장치(1C)와 동일한 구성이다. 이 콜리미터(98)는 안쪽에 배치되는 검출기열(4X)(도 18 참조)을 구성하는 방사선 검출기(4)의 앞면(안 둘레측)에 위치하도록 검출기 지지판(5)에 설치되어 있다.
방사선 검사장치(1D)에 의한 PET검사 및 X선 CT 검사의 순서, 및 합성 단층상의 데이터의 작성은 방사선 검사장치(1C)의 그것들과 동일하다. 그러나 방사선 검사장치(1D)에 있어서의 γ선의 초기 입사위치 및 초기 입사방향을 특정하는 처리는 방사선 검사장치(1C)의 그 처리와 다르다. 본 실시예에 있어서는 콜리미터(98)를 통과하여 방사선 검출기(4)에 입사한 γ선이 임의의 방사선 검출기(4)에서 3회이상산란한 경우, 그 감쇠순서를 특정한다. 여기서는 설명의 간략을 위하여 예를 들면 도 24에 나타내는 바와 같이 방사선 검출기(4)에 입사한 γ선이 방사선 검출기(4i 내지 4k)에 있어서 임의의 순서로 감쇠하고, 또한 이들 3개소에서 모두 감쇠하였다고 한다. 단, 방사선 검출기(4i 내지 4k)상의 각각의 위치를 위치 A 내지 C, 이들 위치 A 내지 C에서 감쇠한 에너지를 각각 EA, EB, EC라 한다. 또한 번잡방지를 위해 이 설명에서는 위치 A 내지 위치 C가 동일평면내에 존재하고 있는 경우를 도시하나, 위치 A 내지 위치 C가 도 24와 같이 동일 평면내에 없는 경우도 이하에 설명하는 순서는 적용할 수 있다.
먼저 도 24에 있어서 γ선의 감쇠순서로서 생각되는 것은, (① B →A → C)(② C →A →B)(③ A →B →C)(④ C →B →A)(⑤ A →C →B)(⑥ B →C →A)의 6가지이다. 또 위치 A 내지 위치 C의 3개소에서 모두 감쇠하였기 때문에 초기 입사시의 γ선의 에너지(토탈 에너지)(E)는 EA+ EB+ EC이다. 따라서 2번째로 감쇠한 위치에 입사하는 산란 γ선의 에너지는 토탈 에너지(E)로부터 1번째로 감쇠한 에너지 (EA∼EC중 어느 하나)를 감산한 에너지, 2번째 위치에서 산란한 산란 γ선의 에너지는 3번째로 감쇠한 위치에 입사하는 산란 γ선의 에너지(EA∼EC중 어느 하나)가 된다.
따라서 앞의 6가지 감쇠순서에 관하여, 2번째의 감쇠위치에 있어서의 산란 γ선의 산란각과, 2번째의 감쇠위치에서 본 입사 에너지 및 출사 에너지를 각각 산출하여 각 결과를 앞의 도 7의 관계와 대조하여 6가지의 감쇠순서 중으로부터 실제로 일어날 수 있었던 정당한 감쇠순서를 특정한다.
다음에 이렇게 하여 특정된 감쇠순서를 기초로 초기 입사위치에 있어서의 산란각도를 특정한다. 여기서 가령 상기 6가지의 감쇠순서 중으로부터 (③ A →B →C)가 정당한 감쇠순서라고 특정된 경우, 1번째의 감쇠위치 A 에서 본 입사 에너지는 EA + ES+ EC, 출사 에너지는 ES+ EC가 되고, 이들을 도 21에 나타낸 관계와 대조하면 위치 A 에서의 산란각이 일의적으로 구해진다. 따라서 2차원 측정 PET검사에 있어서, 몸체 축방향으로 수직한 γ선만이 방사선 검출기(4)에 입사하는 것을 고려하면, γ선의 초기 입사시의 방향이 예를 들면 도 24 중의 화살표 99a, 99b 중 어느 하나이게 된다. 이 경우, 도 24에 나타내는 바와 같이 검출한 γ선의 선원(발생원)의 존재범위로부터 화살표 99b는 물리적으로 있을 수 없으므로, 필연적으로 γ선이 초기 입사한 방사선 검출기(4)(초기 입사위치)는 방사선 검출기(4g), 그 초기 입사방향은 화살표 99a와 일의적으로 특정된다.
또한 동시계수된 γ선 검출신호가 2개 이하인 경우[즉 방사선 검출기(4)에서의 감쇠회수가 2회 이하인 경우], 그 데이터는 제거하여 이용하지 않거나, 또는 선원이 존재하는 범위로부터 균일하게 입사한다고 가정하고, 이 가정 아래 1번째의 감쇠위치를 특정한다.
본 실시예에 있어서의 γ선의 초기 입사위치 및 초기 입사방향의 특정은, 동시계수장치(9A)에서 행하여진다. 상기한 바와 같이 γ선 변별장치(8)는 예를 들면 소정의 에너지 한계값 이상의 γ선 검출신호를 펄스신호로 변환하여동시계수장치(9A)에 출력한다. 이때 물론 펄스신호와 함께 γ선 검출신호를 검출한 방사선 검출기(4)의 위치정보도 동시계수장치(9A)에 출력한다. 동시계수장치(9A)는 γ선 변별장치(8)로부터 입력한 펄스신호를 기초로 γ선의 초기 입사위치 및 초기 입사방향을 특정하여 이들을 포함하는 PET상의 데이터신호를 컴퓨터(11)에 출력한다. 본 실시예에서는 동시계수한 펄스신호가 3개 이상일 때, 동시계수장치(9A)는 상기의 초기 입사위치 및 초기 입사방향의 특정순서를 실행하나, 그 이외의 경우 상황에 따라 이하와 같은 순서를 실행한다.
도 25는 동시계수장치(9A)에 있어서의 신호의 입출력의 일례를 나타내는 도면이다. 단, 이 도 25에 있어서, ( )안의 숫자는 신호의 입력수(또는 출력수)를 나타내고 있다. 이 도 25에 나타내는 바와 같이 예를 들면 도면 중에 있어서의 (i), (v), (vi)의 케이스와 같이 입력한 펄스신호로부터 γ선의 초기 입사위치 및 초기 입사방향이 특정되었을 때, 동시계수장치(9A)는 그 특정한 초기 입사위치 및 초기 입사방향을 포함하는 PET상의 데이터신호를 컴퓨터(11)에 출력한다. 펄스신호의 입력수가 제로인 경우 (i) 모두 감쇠한 γ선의 펄스신호가 하나 입력된 경우 (ii), 예를 들면 방사선 검출기(4)의 배치상, 동일 발생원으로부터의 γ선일 수 없는 임의의 펄스신호가 3개 계수된 경우 (vii) 등에서는 동시계수장치(9A)는 이들 펄스신호를 제거하여 PET상의 데이터신호를 출력하지 않는다. 또 모두 감쇠한 γ선의 펄스신호가 2개 계수된 경우(iv)는 그 신호를 검출한 방사선 검출기(4)의 위치정보 및 이들을 연결하는 직선을 포함하는 데이터신호를 컴퓨터(11)에 출력한다.
컴퓨터(11)는 실시예 6과 마찬가지로 입력한 PET상의 데이터신호를 기억장치(12)에 기억한다. 또 상기한 각 γ선 검출신호에 대한 계수값도 컴퓨터(11)에 의하여 기억장치(12)에 기억된다. 또한 3개 이상의 신호가 계수된 경우(vii)에 있어서는 그 입사방향을 알고 있으면, 그 방향에 따른 데이터를 출력하여도 좋다. 이와 같이 하여 얻어진 데이터를 컴퓨터(11)에서 재구성하여 표시장치(13)에 표시한다.
본 실시예도 실시예 6에서 생기는 효과를 얻을 수 있다. 또 이것에 더하여 실시예 6에 있어서는 γ선쌍의 한쪽 또는 쌍방의 γ선이 산란한 경우, 착안한 한쪽의 비산란 γ선의 감쇠순서를, 또 한쪽의 비산란 γ선의 검출신호를 기초로 특정하였으나, 본 실시예는 2차원 측정 PET 검사에 있어서 γ선쌍 중의 다른쪽이 피검진자의 체내에서 모두 감쇠한 (흡수된)경우에도 또 한쪽의 γ선의 산란상태를 고려하여 비산란 γ선의 초기 입사위치와 그 방향성(즉 초기 입사방향)을 특정함으로써, 효율적으로 비산란 γ선의 데이터를 수집할 수 있고, PET상의 정밀도 향상을 도모할 수 있다. 또 이에 의하여 2차원 측정 PET 검사에 있어서의 단위시간의 카운트수가 향상하여 그 만큼 검사시간의 단축이 가능하게 되어 피검진자(17)의 부담저감이나, 피검진자수의 스루풋향상 등이라는 장점도 기대할 수 있다. 또한 본 실시예와 같이 2차원 측정형의 PET 검사장치에 대해서도 γ선쌍의 쌍방의 입사를 확인할 수 있으면 실시예 6에서 행하여진 산란 γ선의 감쇠순서의 특정은 적용할 수 있다.
실시예 6 및 실시예 7에 있어서는 X선 CT상의 작성시, 아암(38)을 순차 신축시켜 피검진자(17)의 각 단면의 단층상을 작성하는 예를 나타내었으나, X선원(60)의 주위와 아암(38)의 신축을 병행하여 행함으로써, X선의 헬리컬스캔을 행하는 경우에도 실시예 6 및 실시예 7은 적용 가능하다. 또 아암(38)을 신축시키는 대신에 침대(16)를 구멍부(6)의 축방향으로 이동시키는 구성으로 하여도 상관없다.
또 상기 순서의 PET 및 X선 검사는 피검진자(17)의 전신에 걸쳐 실시하는 경우도 있고, 피검진자(17)의 환부의 위치가 미리 다른 검사에 의하여 어느 정도 특정되어 있는 경우에는 그 특정된 환부 위치의 근방에 대하여 실시하는 일도 있다. 또한 검사에 따라서는 피검진자(17)에게 미리 PET용 약제를 투여하지 않고, PET용 약제를 침대(16)위에 누운 피검진자(17)에게 투여하는 일도 있고, 투여하면서 검사를 행하는 일도 있다. 또 이상의 제 1 및 제 2 실시형태에서는 특별히 설명하지 않았으나, 방사선 검사장치(1C, 1D)에 교정선원을 별도 설치하여 트랜스미션상의 촬영을 행하는 구성으로 하여도 좋다. 이들의 경우도 동일한 효과를 얻는다.
또 실시예 6 및 실시예 7에 있어서는 동시계수장치(9A)에서 γ선의 감쇠순서, 초기 입사위치 및 초기 입사방향을, 소정의 순서에 따라 특정하고 있으나, 본 처리를 실행하는 회로를 따로 설치하여 본 처리를 고속으로 행하여도 좋다. 또 동시계수회로에서는 동시 사상의 선택만을 행하고, 그 후 소프트웨어로 처리하여도 좋다. 즉 동시계수장치(9A)에서는 예를 들면 3개의 신호가 입력된 경우, 이들 신호가 동시인 것을 나타내는 데이터를 부가하여 컴퓨터(11)에 보내고, 컴퓨터(11)에서 감쇠순서, 초기 입사위치 및 초기 입사방향을 소정의 순서에 따라 특정한다. 나아가서는 예를 들면 방사선 검출기마다 기억영역을 구비하고, 그 기억영역에 γ선이 입사된 시각과 γ선이 그 방사선 검출기에서 감쇠한 에너지를 기록하고, 기록한 데이터를 나중에 컴퓨터(11)에서 동시인지의 여부를 판정하는 수집법에 있어서도 컴퓨터(11)에서 감쇠순서, 초기 입사위치 및 초기 입사방향을 소정의 순서에 따라 특정하는 것이 가능하다. 이 경우도 동일한 효과를 얻는다.
또 실시예 6 및 실시예 7에 있어서, 한쪽의 γ선이 방사선 검출기내에서 산란하고, 다른 한쪽의 γ선을 방사선 검출기로 검출할 수 없었던 경우에도 입사 산란각을 구하는 것은 가능하다. 이 성질을 이용하여 그 γ선이 있는 영역(예를 들면 평면내)으로부터 방출된 것임을 알고 있으면 그 산란각으로 들어 갈 수 있는 영역 중어느 하나로부터 발생한 것임을 알 수 있다. 이와 같은 데이터를 유효 활용함으로써 방사선 검출기의 검출효율이 향상하여 환자의 부담을 경감하는 것이 가능하게 된다.
또 실시예 6 및 실시예 7에서는 도 19 및 도 24에 나타낸 바와 같이 다층 배치한 방사선 검출기(4)를 가장 안쪽의 것을 기점으로 하여 반경방향으로 직선형상으로 배치하였으나, 이것에 한정되지 않고, 반경방향으로 지그재그 배치하는 구성으로하여도 상관없다. 또 이상에 있어서는 쌍을 이루어 방출되는 γ선을 검출하는 PET검사에 있어서 설명하였으나, 예를 들면 α선과 γ선, 또는 β선과 γ선이 쌍을 이루어 방출되는 경우도 있다. 이와 같은 경우, α선이나 β선은 투과력이 약하나, γ선이 복수회 산란하는 경우가 있으므로 이상에서 설명한 감쇠순서의 특정이 적용 가능하다. 이상에 있어서는 동시계수장치(9A)에서 γ선의 초기 입사위치의 특정을 행하는 경우를 설명하였으나, 예를 들면 각 방사선 검출기(4)의 위치, 에너지검출값 및 검출시각의 데이터를 컴퓨터(11)에 출력하여 컴퓨터(11)에 의하여 설명한 처리순서를 실행하는 것도 가능하다. 이들의 경우도 물론 동일한 효과를 얻을 수 있다.

Claims (34)

  1. 촬상장치를 구비하고,
    촬상장치는 피검체로부터의 방사선을 검출하는 복수의 방사선 검출기를 가지고,
    소정의 상기 방사선 검출기를 통과한 방사선을 검출하는 다른 상기 방사선 검출기가 설치되고,
    상기 방사선 검출기에 각각 접속되어 상기 방사선 검출기에 의하여 검출된 방사선 검출신호를 처리하는 신호처리장치를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 방사선 검사장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 촬상장치는 상기 피검체에 X선을 조사하는 X선원 및 상기 복수의 방사선 검출기를 가지는 플랫패널디텍터를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 방사선 검사장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 피검체를 태우는 침대를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 방사선 검사장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 소정의 방사선 검출기 및 상기 다른 방사선 검출기는 방사선 검출기 지지부재에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 방사선 검사장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 촬상장치는 상기 피검체의 주위를 이동하여 상기 피검체에 X선을 조사하는 X선원을 가지는 것을 특징으로 하는 방사선 검사장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 방사선 검출기는 상기 피검체에 투여한 방사성 약제에 기인하여 상기 피검체로부터 방출되는 γ선을 검출하는 방사선 검사장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 촬상장치는 상기 피검체의 주위를 이동하여 상기 피검체에 X선을 조사하는 X선원을 가지고, 상기 방사선 검출기는 상기 X선원으로부터 조사되어 상기 피검체를 투과하는 X선도 검출하는 것을 특징으로 하는 방사선 검사장치.
  8. 제 3항에 있어서,
    상기 소정의 방사선 검출기와 상기 다른 방사선 검출기가 직선형상으로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 방사선 검사장치.
  9. 피검체를 태우는 침대와, 촬상장치를 구비하고,
    촬상장치는 상기 피검체로부터의 방사선을 검출하는 복수의 방사선 검출기를 가지고,
    이들 방사선 검출기는 상기 촬상장치에 형성되어 상기 침대가 삽입되는 구멍부의 주위를 둘러 싸서 배치되고, 또한 상기 구멍부의 반경방향에 있어서 다른 위치에도 배치되어 있으고,
    상기 방사선 검출기에 각각 접속되어 상기 방사선 검출기에 의하여 검출된 방사선 검출신호를 처리하는 신호처리장치를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 방사선 검사장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 방사선 검출기는 상기 구멍부의 주위에 배치되는 방사선 검출기 지지부재에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 방사선 검사장치.
  11. 제 9항에 있어서,
    상기 구멍부의 반경방향에 있어서 다른 위치에 배치된 복수의 상기 방사선 검출기는 상기 반경방향으로 직선형상으로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 방사선 검사장치.
  12. 제 9항에 있어서,
    각 상기 신호처리장치로부터의 출력정보를 입력하여 이들 출력정보에 의거하여 상기 피검체의 단층상의 데이터를 작성하는 단층상 작성장치를 구비한 것을 특징으로 하는 방사선 검사장치.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 각 신호처리장치로부터의 상기 출력정보는 상기 방사선 검출신호인 γ선 검출신호를 상기 신호처리장치가 처리하여 얻어지는 출력정보인 것을 특징으로 하는 방사선 검사장치.
  14. 제 9항에 있어서,
    상기 촬상장치는 상기 피검체의 주위를 이동하여 상기 피검체에 γ선을 조사하는 γ선원을 가지고, 상기 방사선 검출기는 상기 γ선원으로부터 조사되어 상기 피검체를 투과한 제 1 γ선 및 상기 피검체에 투여한 방사성 약제에 기인하여 상기피검체로부터 방출된 제 2 γ선의 양쪽을 검출하는 것을 특징으로 하는 방사선 검사장치.
  15. 제 14항에 있어서,
    단층상 데이터작성장치를 구비하고,
    상기 신호처리장치는 상기 제 1 γ선을 검출함으로써 상기 방사선 검출기로부터 출력된 제 1 γ선 검출신호를 입력함으로써 제 1 정보를 출력하고, 또한 상기 제 2 γ선을 검출함으로써 상기 방사선 검출기로부터 출력된 제 2 γ선 검출신호를 입력함으로써, 제 2 정보를 출력하고, 상기 단층상 데이터작성장치는 상기 제 1 정보 에 의거하여 상기 제 2 정보를 보정하고, 보정된 상기 제 2 정보를 사용하여 상기 피검체의 단층상 데이터를 작성하는 것을 특징으로 하는 방사선 검사장치.
  16. 제 9항에 있어서,
    상기 촬상장치는 상기 피검체의 주위를 이동하여 상기 피검체에 X선을 조사하는 X선원을 포함하고 있고, 상기 복수의 방사선 검출기는 상기 반경방향에 있어서 복수층의 방사선 검출기 배열을 형성하고 있고, 상기 복수층 중, 상기 구멍부측으로부터 적어도 1층째의 상기 방사선 검출기 배열에 포함되는 상기 방사선 검출기는 상기 방사선의 하나인 상기 피검체를 투과한 상기 X선의 검출신호인 제 1 검출신호 및다른 상기 방사선인 상기 피검체로부터 방출된 γ선의 검출신호인 제 2 검출신호의 양쪽을 출력하는 것을 특징으로 하는 방사선 검사장치.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 제 1 검출신호의 입력에 의하여 상기 신호처리장치로부터 출력된 제 1 정보에 의거하여 상기 피검체의 제 1 단층상의 데이터를 작성하고, 상기 제 2 검출신호의 입력에 의하여 상기 신호처리장치로부터 출력된 제 2 정보에 의거하여 상기피검체의 제 2 단층상의 데이터를 작성하고, 또한 상기 제 1 단층상의 데이터와 상기 제 2 단층상의 데이터를 합성한 합성 단층상의 데이터를 작성하는 단층상 데이터작성장치를 구비한 것을 특징으로 하는 방사선 검사장치.
  18. 제 16항에 있어서,
    단층상 데이터작성장치를 구비하고,
    상기 복수층의 방사선 검출기 배열 중, 상기 구멍부측에 위치하는 일부 층의 상기 방사선 검출기 배열내의 각 상기 방사선 검출기에 각각 접속된 상기 신호처리장치는 상기 제 1 검출신호에 의거하여 X선에 관한 제 1 정보를 출력하는 X선 신호처리장치 및 상기 제 2 검출신호에 의거하여 γ선에 관한 제 2 정보를 출력하는 γ선 신호처리장치를 구비하고, 상기 복수층의 방사선 검출기 배열 중, 나머지 상기 방사선 검출기 배열내의 각 상기 방사선 검출기에 각각 접속된 상기 신호처리장치는 상기 X선 신호처리장치를 구비하고 있지 않고 상기 γ선 신호처리장치를 구비하고,
    상기 단층상 데이터작성장치는 각 상기 X선 신호처리장치로부터 각각 출력되는 상기 제 1 정보에 의거하여 상기 피검체의 제 1 단층상의 데이터를 작성하고, 상기 γ선 신호처리장치로부터 출력되는 상기 제 2 정보에 의거하여 상기 피검체의 제 2 단층상의 데이터를 작성하고, 또한 상기 제 1 단층상의 데이터와 상기 제 2 단층상의 데이터를 합성한 합성 단층상의 데이터를 작성하는 것을 특징으로 하는 방사선 검사장치.
  19. 제 9항에 있어서,
    방사선 검출기 열화 판정장치를 구비하고, 상기 복수의 방사선 검출기는 상기반경방향에 있어서 복수층의 방사선 검출기 배열을 형성하고 있고, 각 상기 방사선 검출기에 접속된 각각의 상기 신호처리장치는 상기 방사건 검출신호인 γ선 검출신호를 입력함으로써, 제 1 정보를 출력하고, 상기 방사선 검출기 열화 판정장치는 상기 복수층에 있어서의 각 방사선 검출기에 대한 각각의 상기 제 1 정보에 의거하여 이들 방사선 검출기의 검출효율의 실측값의 비를 구하고, 그 실측값의 비 및 이들 방사선 검출기의 검출효율의 이론값의 비에 의거하여, 이들 방사선 검출기의 열화를 판정하는 것을 특징으로 하는 방사선 검사장치.
  20. 제 9항에 있어서,
    상기 방사선 검출기는 반도체 방사선 검출기인 것을 특징으로 하는 방사선 검사장치.
  21. 제 1항에 있어서,
    계수장치를 구비하고, 상기 계수장치는 설정시간범위내에 상기 복수의 방사선 검출기 중 3개 이상의 상기 방사선 검출기로부터 각각 출력된 γ선 검출신호와, 이들 γ선 검출신호를 출력한 상기 3개 이상의 방사선 검출기의 위치정보를 기초로, 상기 3개 이상의 방사선 검출기 중으로부터 상기 방사선 검출기내에서 산란하고 있지 않은 상태의 γ선을 검출한 상기 방사선 검출기를 특정하는 것을 특징으로하는 방사건 검사장치.
  22. γ선을 검출하는 복수의 방사선 검출기와 계수장치를 구비하고,
    상기 계수장치는 설정시간범위내에 상기 복수의 방사선 검출기 중 3개 이상의 상기 방사선 검출기로부터 각각 출력된 γ선 검출신호와, 이들 γ선 검출신호를 출력한 상기 3개 이상의 방사선 검출기의 위치정보를 기초로 상기 3개 이상의 방사선 검출기 중으로부터 상기 방사선 검출기내에서 산란하고 있지 않은 상태의 γ선을 검출한 상기 방사선 검출기를 특정하는 것을 특징으로 하는 방사선 검사장치.
  23. 방사성 약제가 투여된 피검체로부터 방출되는 γ선을 검출하는 복수의 방사선 검출기와 계수장치를 구비하고,
    상기 계수장치는 설정시간범위내에 상기 복수의 방사선 검출기 중 3개 이상의 방사선 검출기로부터 γ선 검출신호가 출력된 경우,
    적어도 2개의 상기 방사선 검출기의 각각의 위치정보와, 이들 적어도 2개의 방사선 검출기의 각각의 에너지검출값과, 1쌍의 상기 γ선 중 한쪽의 γ선을 검출한 방사선 검출기의 위치정보를 기초로,
    상기 1쌍의 γ선 중 다른쪽의 γ선의 감쇠순서, 초기 입사위치, 및 초기 입사방향을 특정하는 것을 특징으로 하는 방사선 검사장치.
  24. 제 23항에 있어서,
    제 2항 기재의 PET 검사장치에 있어서, 상기 감쇠순서, 상기 초기 입사위치 및 상기 초기 입사방향의 특정은 상기 한쪽의 γ선을 검출한 각 방사선 검출기의 위치정보와, 상기 다른쪽의 γ선을 검출한 방사선 검출기의 위치정보로부터 상정되는 상기 한쪽의 γ선의 감쇠순서를 복수종류 설정하고, 이들 복수종류 중으로부터 상기 한쪽의 γ선의 산란각도와 에너지검출값과의 대응이 정당한 것을 선정함으로써 행하는 것을 특징으로 하는 방사선 검사장치.
  25. γ선을 검출하는 복수의 방사선 검출기와,
    계수장치와,
    상기 복수의 방사선 검출기의 앞면에 배치된 γ선을 통과시키는 콜리미터를 구비하고,
    상기 계수장치는 설정시간범위내에 상기 복수의 방사선 검출기 중 3개 이상의 방사선 검출기로부터 검출신호가 출력된 경우,
    상기 3개 이상의 방사선 검출기의 각각의 위치정보와, 상기 3개 이상의 방사선 검출기의 각각의 에너지검출값을 기초로,
    상기 γ선의 감쇠순서, 초기 입사위치 및 초기 입사방향을 특정하는 것을 특징으로 하는 방사선 검사장치.
  26. 제 25항에 있어서,
    상기 감쇠순서, 상기 초기 입사위치 및 상기 초기 입사방향의 특정은 상기위치정보로부터 상정되는 상기 γ선의 감쇠순서를 복수종류 설정하고, 이들 복수종류 중으로부터 상기 에너지검출값과의 대응이 정당한 것을 선정함으로써 행하는 것을 특징으로 하는 방사선 검사장치.
  27. 제 26항에 있어서,
    상기 선정된 정당한 감쇠순서에 의거하여 상기 γ선의 초기 입사위치를 특정하고, 이 특정한 초기 입사위치와, 상기 에너지검출값을 기초로 상기 γ선의 초기 입사방향을 특정하는 것을 특징으로 하는 방사선 검사장치.
  28. 제 22항에 있어서,
    상기 복수의 방사선 검출기는 대략 고리형상으로 배치되고, 또한 축방향으로 복수 배열됨과 동시에, 지름방향으로 다층으로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 방사선 검사장치.
  29. 제 28항에 있어서,
    상기 방사선 검출기로부터의 γ선 검출신호를 입력하여 펄스신호를 출력하는 γ선 변별장치를 구비한 것을 특징으로 하는 방사선 검사장치.
  30. 제 29항에 있어서,
    상기 특정된 방사선 검출기의 위치정보 및 상기 펄스신호의 계수정보를 출력하는 것을 특징으로 하는 방사선 검사장치.
  31. 제 30항에 있어서,
    상기 방사선 검출기의 위치정보 및 상기 계수정보에 의거하여 단층상의 데이터를 작성하는 단층상 작성장치와, 상기 단층상 데이터를 표시하는 표시장치를 더 구비한 것을 특징으로 하는 방사선 검사장치.
  32. 제 22항에 있어서,
    상기 특정된 방사선 검출기의 위치정보 및 상기 특정된 방사선 검출기의 출력 인 γ선 검출신호에 의거하여 단층상의 데이터를 작성하는 단층상 작성장치를 구비한 것을 특징으로 하는 방사선 검사장치.
  33. 제 28항에 있어서,
    X선을 방사하는 X선원을 구비한 것을 특징으로 하는 방사선 검사장치.
  34. 제 33항에 있어서,
    다층 배치한 상기 방사선 검출기 중, 적어도 가장 안쪽에 배열된 복수의 방사선 검출기는 γ선 및 X선의 검출에 공용되고, 이들 공용의 방사선 검출기로 검출된 γ선 및 X선의 검출신호를 식별하는 신호 변별장치를 더 구비한 것을 특징으로 하는 방사선 검사장치.
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