JP7578450B2 - 核医学診断装置 - Google Patents

Description

本明細書及び図面に開示の実施形態は、核医学診断装置に関する。

ガンマ線検出器として、コンプトンカメラが知られている。コンプトンカメラは、散乱体と吸収体とから構成され、散乱体に入射したガンマ線が散乱体内の電子とコンプトン散乱を起こして方向を変え、方向を変えた散乱ガンマ線を吸収体で検出する。散乱体ではコンプトン散乱点が特定され、吸収体では散乱ガンマ線のエネルギーと検出位置が測定される。

散乱によってガンマ線が電子に与えたエネルギー、言い換えると、入射ガンマ線が失ったエネルギーと散乱角との間には、クライン－仁科の方程式で記述される関係がある。コンプトンカメラは、この関係を用いて、ガンマ線の入射方向を、コンプトン散乱点を頂点とする円錐状に特定する。具体的には、コンプトンカメラは、散乱体におけるコンプトン散乱点と吸収体における散乱ガンマ線の吸収点とを結ぶ直線を軸、コンプトン散乱点を頂点とし、ガンマ線が電子に与えたエネルギー（反跳電子のエネルギー）に基づく散乱角で形成される円錐を、複数の入射ガンマ線に対して形成する。そして、コンプトンカメラでは、このような円錐を多数重ねることにより、ガンマ線源の像を描出する。

また、近年、散乱体内でのコンプトン散乱における反跳電子の飛跡を検出し、散乱前後に運動量保則を適用して、円錐上の一部の方向に入射ガンマ線飛来方向を限定する機能を有する電子飛跡検出型コンプトンカメラも知られている。すなわち、ガンマ線を可視光のように幾何光学で扱うことが可能なコンプトンカメラも知られている。

米国特許第５７５１０００号明細書

本明細書及び図面の開示の実施形態が解決しようとする課題の一つは、核医学診断装置においてコンプトンカメラを容易に実現することである。ただし、本明細書及び図面に開示の実施形態により解決しようとする課題は上記課題に限られない。後述する実施形態に示す各構成による各効果に対応する課題を他の課題として位置づけることもできる。

実施形態に係る核医学診断装置は、ＰＥＴ（Positron Emission Tomography）検出器と、散乱体と、同定部とを備える。散乱体は、前記ＰＥＴ検出器の内側に設けられる。同定部は、前記散乱体で散乱したガンマ線を前記ＰＥＴ検出器で検出することでシングルイベントを同定する。

図１は、第１の実施形態に係るＰＥＴ装置の構成の一例を示す図である。 図２は、第１の実施形態に係る同定機能による処理を説明するための図である。 図３は、第１の実施形態に係る同定機能によるシングルイベント計数情報の生成の一例を説明するための図である。 図４は、第１の実施形態に係る同定機能によるシングルイベント計数情報の生成の一例を説明するための図である。 図５は、第１の実施形態に係るＬＯＲの一例を示す図である。 図６Ａは、第１の実施形態に係る散乱体検出器の設置例を示す図である。 図６Ｂは、第１の実施形態に係る散乱体検出器の設置例を示す図である。 図７は、第１の実施形態に係るＰＥＴ装置による処理手順を示すフローチャートである。 図８は、第２の実施形態に係るＳＰＥＣＴ装置の構成の一例を示す図である。

以下に添付図面を参照して、本願に係る核医学診断装置の実施形態を詳細に説明する。なお、本願に係る核医学診断装置は、以下に示す実施形態によって限定されるものではない。また、実施形態は、処理内容に矛盾が生じない範囲で他の実施形態や従来技術との組み合わせが可能である。

（第１の実施形態）
以下、第１の実施形態に係る核医学診断装置について説明する。第１の実施形態では、核医学診断装置として、ＰＥＴ（Positron Emission Tomography）装置を例に挙げて説明する。

図１は、第１の実施形態に係るＰＥＴ装置１００の構成の一例を示す図である。図１に示すように、第１の実施形態に係るＰＥＴ装置１００は、架台装置１０と、コンソール装置２０とを備える。

架台装置１０は、散乱体検出器１と、ＰＥＴ検出器２と、第１の取得回路１０１と、第２の取得回路１０２と、天板１０３と、寝台１０４と、寝台駆動部１０５とを有し、被検体Ｐに投与された陽電子放出核種を取り込んだ生体組織から放出されたガンマ線を検出することで、ＰＥＴ画像を再構成するための計数情報を生成する。

散乱体検出器１は、被検体Ｐから放出された対消滅ガンマ線をコンプトン散乱させ、コンプトン散乱点を検出する。例えば、散乱体検出器１は、図１に示すように、ＰＥＴ検出器２の内側に環状に設けられる。すなわち、散乱体検出器１は、被検体Ｐの周囲をリング状に取り囲むように配置される。なお、散乱体検出器１は、散乱体の一例である。

例えば、散乱体検出器１は、複数のピクセルから構成された散乱体を有し、各ピクセルに対して入射された対消滅ガンマ線をコンプトン散乱させる。そして、散乱体検出器１は、コンプトン散乱によって発生した反跳電子をピクセルごとに検出することで、コンプトン散乱点を検出する。なお、散乱体としては、Ｓｉなど任意の材質を用いることができる。また、散乱体検出器１は、反跳電子のエネルギーを測定するように構成されてもよい。

また、散乱体検出器１は、反跳電子の飛跡を検出するように構成することもできる。かかる場合には、例えば、散乱体検出器１は、タイムプロジェクションチェンバー（Time Projection Chamber：ＴＰＣ）で構成される。例えば、ＴＰＣは、内部に散乱体であるガスが満たされ、電離電子を増幅して検出する収集器が配置される。また、ＴＰＣは、収集器に略垂直で一様な電界が作用するドリフト領域が形成されている。

ＴＰＣは、チェンバー内のガス（ガスの分子内の電子）との相互作用により、入射した対消滅ガンマ線をコンプトン散乱させる。この結果、コンプトン散乱によって発生した反跳電子が、連続的にガスの分子を電離しながら飛行して飛跡上に多数の電離電子からなる電子雲を発生させる。発生された電子雲は、ドリフト領域で、電界から受ける力によって反跳電子の飛跡とほぼ同一の形状を維持しながら収集器までドリフトする。ＴＰＣは、電子雲の収集器への到達位置（Ｘ、Ｙ座標）を検出する。そして、ＴＰＣは、コンプトン散乱が生じた時点と収集器による電離電子の検出時点との差、及び、電離電子のドリフト速度から、収集部から飛跡までの距離（Ｚ座標）を検出する。これにより、ＴＰＣは、反跳電子の飛跡の３次元位置を取得する。

ＰＥＴ検出器２は、被検体Ｐ内の陽電子から放出された対消滅ガンマ線がシンチレータと相互作用することにより励起状態となった物質が再び基底状態に遷移する際に再放出される光であるシンチレーション光（蛍光）を検出することにより、ガンマ線を検出する。また、ＰＥＴ検出器２は、同時に、被検体Ｐ内の陽電子から放出された対消滅ガンマ線のエネルギー情報を検出する。

ここで、ＰＥＴ検出器２は、散乱体検出器１におけるコンプトン散乱によって発生した散乱ガンマ線を検出する。すなわち、ＰＥＴ検出器２は、散乱ガンマ線の入射位置及びエネルギーを検出する。

ＰＥＴ検出器２は、図１に示すように、散乱体検出器１に対して外側に、被検体Ｐの周囲をリング状に取り囲むように配置される。例えば、ＰＥＴ検出器２は、フォトンカウンティング方式、アンガー型の検出器であり、シンチレータと、光検出素子と、ライトガイドとを有する。

シンチレータは、被検体Ｐ内の陽電子から放出されて入射した対消滅ガンマ線をシンチレーション光（scintillation photons、optical photons）に変換し、出力する。シンチレータは、例えば、ＬａＢｒ３（Lanthanum Bromide）、ＬＹＳＯ（Lutetium Yttrium Oxyorthosilicate）、ＬＳＯ（Lutetium Oxyorthosilicate）、ＬＧＳＯ（Lutetium Gadolinium Oxyorthosilicate）等やＢＧＯ等の、エネルギー計測に適するシンチレータ結晶によって形成され、例えば、２次元に配列される。

光検出素子は、例えば、ＳｉＰＭ(Silicon photomultiplier)や、光電子増倍管が用いられる。光電子増倍管は、シンチレーション光を受光して光電子を発生させる光電陰極、発生した光電子を加速する電場を与える多段のダイノード、及び、電子の流れ出し口である陽極を有し、シンチレータから出力されたシンチレーション光を増倍して電気信号に変換する。

ライトガイドは、光透過性に優れたプラスチック素材等によって形成され、シンチレータから出力されたシンチレーション光をＳｉＰＭや光電子増倍管などの光検出素子に伝達する。

第１の取得回路１０１は、散乱体検出器１の出力信号から第１の計数情報を生成し、生成した第１の計数情報を、コンソール装置２０のメモリ２３に格納する。

第１の取得回路１０１は、散乱体検出器１の出力信号をデジタルデータに変換し、第１の計数情報を生成する。第１の計数情報には、コンプトン散乱点の検出位置及び検出時間が含まれる。例えば、第１の取得回路１０１は、コンプトン散乱によって発生した反跳電子を検出したピクセルを特定する。そして、第１の取得回路１０１は、特定したピクセルの位置を識別するピクセル番号を特定する。

また、第１の取得回路１０１は、散乱体検出器１においてコンプトン散乱によって発生した反跳電子が検出された検出時間を特定する。なお、検出時間は、絶対時刻であってもよいし、スキャン開始時点からの経過時間であってもよい。上述したように、第１の取得回路１０１は、ピクセル番号及び検出時間を含む第１の計数情報を生成する。

また、散乱体検出器１がＴＰＣの場合、第１の取得回路１０１は、ＴＰＣの出力信号から、コンプトン散乱点の位置、検出時間、及び、反跳電子の飛跡の情報を含む第１の計数情報を生成し、生成した第１の計数情報をメモリ２３に格納する。例えば、第１の取得回路１０１は、反跳電子の飛跡の３次元位置の情報と、検出時間を含む第１の計数情報を生成する。

第２の取得回路１０２は、ＰＥＴ検出器２の出力信号から第２の計数情報を生成し、生成した第２の計数情報を、コンソール装置２０のメモリ２３に格納する。

第２の取得回路１０２は、ＰＥＴ検出器２の出力信号をデジタルデータに変換し、第２の計数情報を生成する。第２の計数情報には、ガンマ線の検出位置、エネルギー値、及び検出時間が含まれる。例えば、第２の取得回路１０２は、シンチレーション光を同じタイミングで電気信号に変換した複数の光検出素子を特定する。そして、第２の取得回路１０２は、ガンマ線が入射したシンチレータの位置を示すシンチレータ番号を特定する。ガンマ線が入射したシンチレータ位置を特定する手段は、各光検出素子の位置及び電気信号の強度に基づいて重心演算を行うことによって特定してもよい。また、シンチレータと光検出素子の各々の素子サイズが対応している場合には、出力が得られた光検出素子に対応するシンチレータをガンマ線が入射したシンチレータ位置として特定すればよい。

また、第２の取得回路１０２は、各光検出素子から出力された電気信号の強度を積分計算することで、ＰＥＴ検出器２に入射したガンマ線のエネルギー値を特定する。また、第２の取得回路１０２は、ＰＥＴ検出器２によってガンマ線によるシンチレーション光が検出された検出時間を特定する。なお、検出時間は、絶対時刻であってもよいし、撮像開始時点からの経過時間であってもよい。このように、第２の取得回路１０２は、シンチレータ番号、エネルギー値、及び検出時間を含む第２の計数情報を生成する。

ここで、第２の取得回路１０２は、被検体Ｐから放出された対消滅ガンマ線が、散乱体検出器１においてコンプトン散乱され、ＰＥＴ検出器２に入射した散乱ガンマ線と、対消滅ガンマ線がコンプトン散乱されずにＰＥＴ検出器２に入射したガンマ線の第２の計数情報をそれぞれ生成する。すなわち、第２の取得回路１０２は、散乱ガンマ線の検出位置、エネルギー値及び検出時間と、コンプトン散乱されずにＰＥＴ検出器に入射したガンマ線の検出位置、エネルギー値及び検出時間とを含む第２の計数情報を生成する。

なお、第１の取得回路１０１及び第２の取得回路１０２は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）或いは、特定用途向け集積回路（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ：ＡＳＩＣ）、プログラマブル論理デバイス（例えば、単純プログラマブル論理デバイス（Ｓｉｍｐｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ：ＳＰＬＤ）、複合プログラマブル論理デバイス（Ｃｏｍｐｌｅｘ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ：ＣＰＬＤ）、及びフィールドプログラマブルゲートアレイ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ：ＦＰＧＡ））等の回路により実現される。

天板１０３は、被検体Ｐが載置されるベッドであり、寝台１０４の上に配置される。寝台駆動部１０５は、処理回路２４の寝台制御機能２４４による制御の下、天板１０３を移動させる。例えば、寝台駆動部１０５は、天板１０３を移動させることで、被検体Ｐを架台装置１０の撮像口内に移動させる。

コンソール装置２０は、操作者によるＰＥＴ装置１００の操作を受け付け、ＰＥＴ画像の撮像を制御するとともに、架台装置１０によって収集された計数情報を用いてＰＥＴ画像を再構成する。図１に示すように、コンソール装置２０は、入力インターフェース２１と、ディスプレイ２２と、メモリ２３と、処理回路２４とを備える。なお、コンソール装置２０が備える各部は、バスを介してそれぞれ接続される。

入力インターフェース２１は、各種設定等を行うためのトラックボール、スイッチボタン、マウス、キーボード、操作面へ触れることで入力操作を行うタッチパッド、表示画面とタッチパッドとが一体化されたタッチモニタ、光学センサを用いた非接触入力回路、及び音声入力回路等によって実現される。入力インターフェース２１は、処理回路２４に接続されており、操作者から受け付けた入力操作を電気信号へ変換し処理回路２４へと出力する。なお、本明細書において入力インターフェース２１は、マウス、キーボード等の物理的な操作部品を備えるものだけに限られない。例えば、装置とは別体に設けられた外部の入力機器から入力操作に対応する電気信号を受け取り、この電気信号を処理回路２４へ出力する電気信号の処理回路も入力インターフェースの例に含まれる。

ディスプレイ２２は、処理回路２４に接続され、処理回路２４から出力される各種情報及び各種画像データを表示する。例えば、ディスプレイ２２は、液晶ディスプレイやＣＲＴ（Cathode Ray Tube）ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、プラズマディスプレイ、タッチパネル等によって実現される。本実施形態では、例えば、ディスプレイ２２は、ＰＥＴ画像を表示したり、操作者から各種指示や各種設定を受け付けるためのＧＵＩ（Graphical User Interface）などを表示したりする。

メモリ２３は、ＰＥＴ装置１００において用いられる各種データを記憶する。メモリ２３は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）、フラッシュメモリ（flash memory）等の半導体メモリ素子や、ハードディスク、光ディスク等によって実現される。メモリ２３は、第１の取得回路１０１によって取得された第１の計数情報、第２の取得回路１０２によって取得された第２の計数情報、シングルイベントの識別するための識別番号に第１の計数情報と第２の計数情報とが対応付けられたシングルイベント計数情報、同時計数イベントを識別するための識別番号に第２の計数情報の組が対応付けられた同時計数情報、再構成されたＰＥＴ画像などを記憶する。

処理回路２４は、図１に示すように、同定機能２４１、画像生成機能２４２、システム制御機能２４３及び寝台制御機能２４４を実行する。ここで、実施形態では、同定機能２４１、画像生成機能２４２、システム制御機能２４３、寝台制御機能２４４にて行われる各処理機能は、コンピュータによって実行可能なプログラムの形態でメモリ２３に記憶されている。処理回路２４はプログラムをメモリ２３から読み出し、実行することで各プログラムに対応する機能を実現するプロセッサである。換言すると、各プログラムを読み出した状態の処理回路２４は、図１の処理回路２４内に示された各機能を有することになる。なお、図１においては単一の処理回路２４において、同定機能２４１、画像生成機能２４２、システム制御機能２４３、寝台制御機能２４４が実現されるものとして説明するが、複数の独立したプロセッサを組み合わせて処理回路２４を構成し、各プロセッサがプログラムを実行することにより機能を実現するものとしても構わない。換言すると、上述のそれぞれの機能がプログラムとして構成され、１つの処理回路２４が各プログラムを実行する場合であってもよい。別の例として、特定の機能が専用の独立したプログラム実行回路に実装される場合であってもよい。

同定機能２４１は、散乱体で散乱したガンマ線をＰＥＴ検出器２で検出することで、シングルイベントを同定する。具体的には、同定機能２４１は、第１の計数情報と、第２の計数情報とに基づいて、シングルイベント計数情報を生成し、生成したシングルイベント計数情報をメモリ２３に格納する。また、同定機能２４１は、第２の計数情報に基づいて、同時計数情報を生成し、生成した同時計数情報を、メモリ２３に格納する。なお、同定機能２４１の処理については後に詳述する。また、同定機能２４１は、同定部の一例である。

画像生成機能２４２は、計数情報を用いてＰＥＴ画像を再構成する。具体的には、画像生成機能２４２は、メモリ２３に記憶されたシングルイベント計数情報を読み出し、読み出したシングルイベント計数情報を用いてＰＥＴ画像を再構成する。また、画像生成機能２４２は、メモリ２３に記憶された同時計数情報を読み出し、読み出した同時計数情報を用いてＰＥＴ画像を再構成する。また、画像生成機能２４２は、メモリ２３に記憶されたシングルイベント計数情報及び同時計数情報を読み出し、読み出した同時計数情報を用いてＰＥＴ画像を再構成する。画像生成機能２４２は、再構成したＰＥＴ画像をメモリ２３に格納する。

システム制御機能２４３は、架台装置１０及びコンソール装置２０を制御することによって、ＰＥＴ装置１００の全体制御を行う。例えば、システム制御機能２４３は、ＰＥＴ装置１００における撮像を制御する。

寝台制御機能２４４は、寝台駆動部１０５を制御することで、天板１０３の位置を制御する。

以上、第１の実施形態に係るＰＥＴ装置１００の構成について説明した。かかる構成のもと、ＰＥＴ装置１００は、核医学診断装置においてコンプトンカメラを容易に実現することを可能にする。上述したように、コンプトンカメラは、散乱体と吸収体とから構成され、散乱体におけるコンプトン散乱点と、コンプトン散乱によってガンマ線が失ったエネルギーと、吸収体に入射した散乱ガンマ線の検出位置及びエネルギーとに基づいて、ガンマ線の入射方向を特定して、ガンマ線源の像を描出する。

これに対して、ＰＥＴ装置１００におけるガンマ線の入射方向の特定は、対消滅ガンマ線の同時計数による反応線同定で実現しているが、同時計数による入射方向の限定は、偶発同時計数という雑音を伴う。そのため、医療診断に適用可能な臨床コンプトンカメラの実現が期待されている。

医療診断に適用可能な十分な画質が得られるコンプトンカメラを実現するためには、被検体の周囲を取り囲む幾何学的配置の検出器システムを構築することが望ましい。しかしながら、独立した臨床コンプトンカメラを設計した場合、ＰＥＴ検出器に対応する吸収体に加えて散乱体があるため、通常のＰＥＴ装置よりも高コストとなる。さらに、既に医療として検査法が確立され、運用されているＰＥＴ装置とは別に設置しなければならない。したがって、独立した臨床コンプトンカメラを設計することは、コスト、運用面でともに壁がある。

そこで、本実施形態に係るＰＥＴ装置１００では、既存のＰＥＴ検出器を吸収体として用い、散乱体を追加するのみでコンプトンカメラを実現する。すなわち、本実施形態に係るＰＥＴ装置１００では、ＰＥＴ装置においてコンプトンカメラを実現することで、対消滅ガンマ線の同時計数以外に、コンプトンカメラによるガンマ線の入射方向の特定を行うことを可能にする。

以下、同定機能２４１による処理の詳細について説明する。同定機能２４１は、散乱体検出器１によってコンプトン散乱された散乱ガンマ線の検出に基づいて、シングルイベントを同定する。

図２は、第１の実施形態に係る同定機能２４１による処理を説明するための図である。図２に示すように、ＰＥＴ装置１００では、被検体から放出された対消滅ガンマ線が、入射ガンマ線として散乱体検出器１に入射される。なお、図２では、対消滅ガンマ線のうち一方のみを示しているが、実際には、ほぼ反対方向にも対消滅ガンマ線が放出されている。入射ガンマ線が入射されると、散乱体検出器１においてコンプトン散乱が発生して、散乱ガンマ線と反跳電子が生じる。

散乱体検出器１は、反跳電子に基づいてコンプトン散乱点を検出する。第１の取得回路１０１は、散乱体検出器１による出力信号に基づいて、コンプトン散乱点の位置と検出時間とを含む第１の計数情報を生成してメモリ２３に格納する。第１の取得回路１０１は、散乱体検出器１による出力信号に基づいて、第１の計数情報を順次生成して、メモリ２３に格納する。

散乱体検出器１によって生じた散乱ガンマ線は、図２に示すように、ＰＥＴ検出器２に入射する。ＰＥＴ検出器２は、散乱ガンマ線の入射位置と、散乱ガンマ線のエネルギーを検出する。第２の取得回路１０２は、ＰＥＴ検出器２による出力信号に基づいて、散乱ガンマ線の入射位置と、散乱ガンマ線のエネルギーと、検出時間とを含む第２の計数情報を生成して、メモリ２３に格納する。第２の取得回路１０２は、ＰＥＴ検出器２による出力信号に基づいて、第２の計数情報を順次生成して、メモリ２３に格納する。

同定機能２４１は、メモリ２３から第１の計数情報と第２の計数情報を読み出して、コンプトン散乱点の位置及び散乱ガンマ線の入射位置と、各検出時間とに基づいて、第１の計数情報と第２の計数情報とを対応付けたシングルイベント計数情報を生成する。すなわち、同定機能２４１は、コンプトン散乱点、散乱ガンマ線の入射位置、及び、散乱ガンマ線のエネルギーを対応付けたシングルイベント計数情報を生成する。

図３は、第１の実施形態に係る同定機能２４１によるシングルイベント計数情報の生成の一例を説明するための図である。例えば、同定機能２４１は、コンプトン散乱点の位置及び散乱ガンマ線の検出位置と、各検出時間とを用いて、図３に示すように、第１の計数情報に含まれるコンプトン散乱点の情報と、第２の計数情報に含まれる散乱ガンマ線のエネルギー及び検出位置とを対応付けることで、シングルイベントを同定する。そして、同定機能２４１は、第１の計数情報に含まれるコンプトン散乱点の情報と、第２の計数情報に含まれる散乱ガンマ線のエネルギー及び検出位置とを含むシングルイベント計数情報をメモリ２３に格納する。

同定機能２４１は、第１の取得回路１０１によって生成された第１の計数情報及び第２の取得回路１０２によって生成された第２の計数情報を用いて、被検体Ｐから放出された対消滅ガンマ線に関するシングルイベント計数情報を順次生成して、メモリ２３に格納する。同定機能２４１によって生成、蓄積された複数のシングルイベント計数情報がコンプトンカメラ生データとなる。

画像生成機能２４２は、コンプトンカメラ生データ（シングルイベント計数情報）に基づいて、ＰＥＴ画像を再構成する。例えば、画像生成機能２４２は、散乱ガンマ線のエネルギーと、対消滅ガンマ線のエネルギー（５１１ｋｅＶ）とから、コンプトン散乱にて失ったエネルギーを、シングルイベント計数情報ごとに算出する。そして、画像生成機能２４２は、シングルイベント計数情報ごとに、散乱角を算出して、散乱角とコンプトン散乱点と散乱ガンマ線の検出位置とから円錐をそれぞれ決定する。そして、画像生成機能２４２は、複数の円錐を重ね合せることで、ガンマ線源の空間分布を特定して、ガンマ線源の像を描出したＰＥＴ画像を再構成する。

また、散乱体検出器１がＴＰＣの場合、同定機能２４１は、反跳電子の飛跡の情報を含む第１の計数情報と第２の計数情報をメモリ２３から読み出して、コンプトン散乱点の位置及び散乱ガンマ線の入射位置と、各検出時間とに基づいて、第１の計数情報と第２の計数情報とを対応付けたシングルイベント計数情報を生成する。すなわち、同定機能２４１は、コンプトン散乱点、反跳電子の飛跡の３次元位置の情報、散乱ガンマ線の入射位置、及び、散乱ガンマ線のエネルギーを対応付けたシングルイベント計数情報を生成する。なお、コンプトン散乱点の位置は、反跳電子の飛跡の３次元位置の情報から取得することができる。

図４は、第１の実施形態に係る同定機能２４１によるシングルイベント計数情報の生成の一例を説明するための図である。例えば、同定機能２４１は、コンプトン散乱点の位置及び散乱ガンマ線の検出位置と、各検出時間とを用いて、図４に示すように、第１の計数情報に含まれるコンプトン散乱点及び反跳電子の軌跡の情報と、第２の計数情報に含まれる散乱ガンマ線のエネルギー及び検出位置とを対応付けることで、シングルイベントを同定する。そして、同定機能２４１は、第１の計数情報に含まれるコンプトン散乱点及び反跳電子の軌跡の情報と、第２の計数情報に含まれる散乱ガンマ線のエネルギー及び検出位置とを含むシングルイベント計数情報をメモリ２３に格納する。

同定機能２４１は、第１の取得回路１０１によって生成された反跳電子の飛跡の情報を含む第１の計数情報及び第２の取得回路１０２によって生成された第２の計数情報を用いて、被検体Ｐから放出された対消滅ガンマ線に関するシングルイベント計数情報を順次生成して、メモリ２３に格納する。同定機能２４１によって生成、蓄積された複数のシングルイベント計数情報が電子飛跡検出型コンプトンカメラ生データとなる。

画像生成機能２４２は、電子飛跡検出型コンプトンカメラ生データ（シングルイベント計数情報）に基づいて、ＰＥＴ画像を再構成する。例えば、画像生成機能２４２は、散乱ガンマ線のエネルギーと、対消滅ガンマ線のエネルギー（５１１ｋｅＶ）とから、コンプトン散乱にて失ったエネルギーを、シングルイベント計数情報ごとに算出する。そして、画像生成機能２４２は、シングルイベント計数情報ごとに、散乱角を算出する。そして、画像生成機能２４２は、散乱角と、コンプトン散乱点と、散乱ガンマ線の検出位置と、反跳電子の飛跡の３次元位置の情報とから、入射ガンマ線の入射方向を特定する。さらに、画像生成機能２４２は、シングルイベント計数情報ごとの入射ガンマ線の入射方向を重ね合せることで、ガンマ線源の空間分布を特定して、ガンマ線源の像を描出したＰＥＴ画像を再構成する。

なお、上述した例では、コンプトン散乱によって失ったエネルギーを、散乱ガンマ線のエネルギーと、対消滅ガンマ線のエネルギー（５１１ｋｅＶ）とから算出する場合について説明した。しかしながら、実施形態はこれに限定されるものではなく、例えば、反跳電子のエネルギーが取得されている場合、反跳電子のエネルギーをコンプトン散乱によって失ったエネルギーとする場合でもよい。

上述したように、同定機能２４１は、シングルイベントを同定する。ここで、同定機能２４１は、散乱体検出器１によって散乱されず、ＰＥＴ検出器２に入射したガンマ線の同時計数イベントを同定することもできる。かかる場合には、同定機能２４１は、まず、ＰＥＴ検出器２によって検出されたガンマ線が、散乱体検出器１によって散乱されずにＰＥＴ検出器２に入射されたものであるか否かを判定する。

例えば、同定機能２４１は、第２の計数情報に含まれるガンマ線のエネルギーに基づいて、検出されたガンマ線が、散乱体検出器１によって散乱されずにＰＥＴ検出器２に入射されたものであるか否かを判定する。一例を挙げると、同定機能２４１は、第２の計数情報に含まれるガンマ線のエネルギーが予め設定した範囲内にあるか否かに基づいて、散乱体検出器１によって散乱されずにＰＥＴ検出器２に入射されたものであるか否かを判定する。なお、判定に用いる範囲は、任意に設定することが可能であり、例えば、散乱によるエネルギーの変化に基づいて、設定される。

そして、同定機能２４１は、散乱体検出器１によって散乱されずにＰＥＴ検出器２に入射されたガンマ線の同時計数イベントを同定する。例えば、同定機能２４１は、散乱体検出器１によって散乱されずにＰＥＴ検出器２に入射されたものと判定したガンマ線に対応する第２の計数情報において、ガンマ線の検出時間が一定時間の時間ウィンドウ幅以内にあり、エネルギー値がともに一定のエネルギーウィンドウ幅にある組み合わせを検索する。

そして、同定機能２４１は、検索した組み合わせの第２の計数情報を、２つの対消滅フォトンを同時計数した情報であるとして同時計数情報を生成する。なお、２つの対消滅フォトンを同時計数した２つの検出位置を結ぶ線は、ＬＯＲ（Line of Response）と呼ばれる。

画像生成機能２４２は、シングルイベント計数情報及び同時計数情報に基づいて、ＰＥＴ画像を再構成する。すなわち、画像生成機能２４２は、コンプトンカメラ生データ又は電子飛跡検出型コンプトンカメラ生データと、同時計数情報に基づいて、ＰＥＴ画像を生成する。

上述したように、同定機能２４１は、散乱体検出器１によって散乱されずにＰＥＴ検出器２に入射されたガンマ線の同時計数イベントを同定する。ここで、同定機能２４１は、散乱体検出器１によって散乱されずにＰＥＴ検出器２に入射したガンマ線と、散乱体検出器１によって散乱された散乱ガンマ線との同時計数イベントを同定することもできる。かかる場合には、同定機能２４１は、シングルイベント計数情報と第２の計数情報において、ガンマ線の検出時間が一定時間の時間ウィンドウ幅以内にある組み合わせを検索する。

ここで、散乱体検出器１によって散乱されずにＰＥＴ検出器２に入射したガンマ線と、散乱体検出器１によって散乱された散乱ガンマ線との同時計数イベントの場合、ＬＯＲは、散乱体検出器１によって散乱されずにＰＥＴ検出器２に入射したガンマ線の検出位置と、コンプトン散乱点とを結ぶ直線となる。

図５は、第１の実施形態に係るＬＯＲの一例を示す図である。コンプトン散乱されずにＰＥＴ検出器２に検出されたガンマ線と散乱ガンマ線との同時計数イベントの場合、例えば、図５に示すように、散乱体検出器１によって散乱されずにＰＥＴ検出器２に入射した入射ガンマ線の検出位置と、散乱体検出器１によってコンプトン散乱された入射ガンマ線のコンプトン散乱点とを結ぶ線分がＬＯＲとなる。画像生成機能２４２は、図５に示すＬＯＲを用いてＰＥＴ画像を生成する。

上述したように、第１の実施形態に係るＰＥＴ装置１００は、散乱体検出器１を有し、コンプトンカメラ生データに基づくＰＥＴ画像を生成するコンプトンカメラ単独モードと、電子飛跡検出型コンプトンカメラ生データに基づくＰＥＴ画像を生成する電子飛跡検出型コンプトンカメラ単独モードと、コンプトンカメラ生データ及び同時計数情報に基づくＰＥＴ画像を生成するコンプトンカメラ＆ＰＥＴ同時モードと、電子飛跡検出型コンプトンカメラ生データ及び同時計数情報に基づくＰＥＴ画像を生成する電子飛跡検出型コンプトンカメラ＆ＰＥＴ同時モードを実行する。

ここで、ＰＥＴ装置１００における散乱体検出器１は、着脱可能に設けることが可能である。図６Ａ及び図６Ｂは、第１の実施形態に係る散乱体検出器１の設置例を示す図である。例えば、散乱体検出器１は、図６Ａに示すように、矢印で示した方向に自走可能な支持部１１によって支持される。そして、支持部１１が、架台装置１０を挟んで天板１０３とは逆側から架台装置１０側に移動することで、散乱体検出器１が撮像口内に挿入され、ＰＥＴ検出器２の内側に配置される。また、支持部１１が、架台装置１０から離れる方向に移動することで、散乱体検出器１が撮像口内から抜き出され、架台装置１０にＰＥＴ検出器２のみが配置された状態となる。

また、例えば、散乱体検出器１は、図６Ｂに示すように、架台装置１０の上部に設置されたアーム機構１１ａに保持される。アーム機構１１ａは、図６Ｂの矢印で示した方向に伸縮自在に構成される。そして、アーム機構１１ａが収縮することで、散乱体検出器１が撮像口内に挿入され、ＰＥＴ検出器２の内側に配置される。また、アーム機構１１ａが伸長することで、散乱体検出器１が撮像口内から抜き出され、架台装置１０にＰＥＴ検出器２のみが配置された状態となる。

上述したように、散乱体検出器１は、架台装置１０に対して着脱可能に設けることが可能である。なお、散乱体検出器１が架台装置１０から外された状態では、ＰＥＴ装置１００は、同時計数情報に基づくＰＥＴ画像を生成するＰＥＴ単独モードとなる。

以下、図７を用いて、ＰＥＴ装置１００による処理の一例を説明する。図７は、第１の実施形態に係るＰＥＴ装置１００による処理手順を示すフローチャートである。なお、図７においては、電子飛跡検出型コンプトンカメラ＆ＰＥＴ同時モードを実行する場合の処理について示す。

ここで、図７におけるステップＳ１０１は、例えば、処理回路２４がシステム制御機能２４３に対応するプログラムをメモリ２３から読み出して実行することにより実現される。また、ステップＳ１０２は、第１の取得回路１０１によって実現される。また、ステップＳ１０３は、第２の取得回路１０２によって実現される。また、ステップＳ１０４～Ｓ１０６は、例えば、処理回路２４が同定機能２４１に対応するプログラムをメモリ２３から読み出して実行することにより実現される。

第１の実施形態に係るＰＥＴ装置１００においては、図７に示すように、処理回路２４が、ガンマ線の収集を開始して（ステップＳ１０１）、第１の取得回路１０１が、散乱体におけるコンプトン散乱点及び反跳電子の飛跡情報を取得する（ステップＳ１０２）。

そして、第２の取得回路１０２は、ＰＥＴ検出器２におけるガンマ線の検出位置及びエネルギーを取得する（ステップＳ１０３）。その後、処理回路２４は、ＰＥＴ検出器２によって検出されたガンマ線が散乱ガンマ線か否かを判定する（ステップＳ１０４）。

ここで、ＰＥＴ検出器２によって検出されたガンマ線が散乱ガンマ線である場合には（ステップＳ１０４、肯定）、処理回路２４は、シングルイベントを同定する（ステップＳ１０５）。一方、ＰＥＴ検出器２によって検出されたガンマ線が散乱ガンマ線でない場合には（ステップＳ１０４、否定）、処理回路２４は、同時計数イベントを同定する（ステップＳ１０６）。

上述したように、第１の実施形態によれば、散乱体検出器１が、ＰＥＴ検出器の内側に設けられる。同定機能２４１は、散乱体検出器１で散乱したガンマ線をＰＥＴ検出器２で検出することでシングルイベントを同定する。従って、第１の実施形態に係るＰＥＴ装置１００は、核医学診断装置においてコンプトンカメラを容易に実現することを可能にする。

また、第１の実施形態によれば、散乱体検出器１は、ＰＥＴ検出器２の内側に環状に設けられる。従って、第１の実施形態に係るＰＥＴ装置１００は、医療診断に適用可能な十分な画質が得られるコンプトンカメラを実現することを可能にする。

また、第１の実施形態によれば、散乱体検出器１は、ＰＥＴ検出器２の内側に着脱可能に設けられる。従って、第１の実施形態に係るＰＥＴ装置１００は、コンプトンカメラモードとＰＥＴモードを容易に切り替えることを可能にする。

また、第１の実施形態によれば、同定機能２４１は、１対の対消滅ガンマ線をＰＥＴ検出器２で検出することで同時計数イベントをさらに同定する。従って、第１の実施形態に係るＰＥＴ装置１００は、コンプトンカメラモード中に、１対の対消滅ガンマ線を検出することができ、画質を向上させることができる。

また、第１の実施形態によれば、同定機能２４１は、散乱体検出器１で散乱したガンマ線がＰＥＴ検出器２によって検出されたタイミングと、対消滅ガンマ線がＰＥＴ検出器２によって検出されたタイミングとに基づいて、同時計数イベントをさらに同定する。従って、第１の実施形態に係るＰＥＴ装置１００は、コンプトンカメラモード中に、散乱ガンマ線と対消滅ガンマ線との同時計数を行うことができ、画質をより向上させることができる。

また、第１の実施形態によれば、散乱体検出器１は、タイムプロジェクションチェンバーである。従って、第１の実施形態に係るＰＥＴ装置１００は、電子飛跡検出型コンプトンカメラモードを実現することができる。

（第２の実施形態）
上述した第１の実施形態では、核医学診断装置として、ＰＥＴ装置１００を例に挙げて説明した。第２の実施形態では、核医学診断装置として、ＳＰＥＣＴ（Single Photon Emission Computed Tomography）装置を例に挙げて説明する。

図８は、第２の実施形態に係るＳＰＥＣＴ装置２００の構成の一例を示す図である。図８に示すように、第２の実施形態に係るＳＰＥＣＴ装置２００は、架台装置３０と、コンソール装置４０とを備える。

架台装置１０は、散乱体検出器１と、ガンマ線検出器３と、第１の取得回路３０２と、第２の取得回路３０１と、天板３０３と、寝台３０４と、寝台駆動部３０５とを有し、被検体Ｐに投与された単光子放出核種を取り込んだ生体組織から放出されたガンマ線を検出することで、ＳＰＥＣＴ画像を再構成するための計数情報を生成する。

散乱体検出器１は、被検体Ｐから放出されたガンマ線をコンプトン散乱させ、コンプトン散乱点を検出する。例えば、散乱体検出器１は、図８に示すように、ガンマ線検出器３の内側に設けられる。すなわち、散乱体検出器１は、被検体Ｐとガンマ線検出器３との間に配置される。また、散乱体検出器１は、ガンマ線の内側に着脱可能に設けられる。例えば、散乱体検出器１は、コリメータと置換されることで、ガンマ線検出器３の内側に設けられる。ここで、散乱体検出器１は、上述した第１の実施形態と同様の構成を有することができる。すなわち、散乱体検出器１は、タイムプロジェクションチェンバーで構成することもできる。

ガンマ線検出器３は、図８に示すように、散乱体検出器１に対して外側に配置され、被検体Ｐの生体組織から放出されたガンマ線を検出する。具体的には、ガンマ線検出器３は、散乱体検出器１によってコンプトン散乱された散乱ガンマ線を検出する。なお、散乱体検出器１がコリメータに付け替えられた場合、ガンマ線検出器３は、被検体Ｐの生体組織から放出されたガンマ線を検出する。

例えば、ガンマ線検出器３は、フォトンカウンティング方式、アンガー型の検出器であり、シンチレータと、光検出素子と、ライトガイドとを有する。

シンチレータは、被検体Ｐ内の陽電子から放出されて入射した対消滅ガンマ線をシンチレーション光（scintillation photons、optical photons）に変換し、出力する。シンチレータは、例えば、ＬａＢｒ３（Lanthanum Bromide）、ＬＹＳＯ（Lutetium Yttrium Oxyorthosilicate）、ＬＳＯ（Lutetium Oxyorthosilicate）、ＬＧＳＯ（Lutetium Gadolinium Oxyorthosilicate）等やＢＧＯ等の、エネルギー計測に適するシンチレータ結晶によって形成され、例えば、２次元に配列される。

光検出素子は、例えば、ＳｉＰＭ(Silicon photomultiplier)や、光電子増倍管が用いられる。光電子増倍管は、シンチレーション光を受光して光電子を発生させる光電陰極、発生した光電子を加速する電場を与える多段のダイノード、及び、電子の流れ出し口である陽極を有し、シンチレータから出力されたシンチレーション光を増倍して電気信号に変換する。

ライトガイドは、光透過性に優れたプラスチック素材等によって形成され、シンチレータから出力されたシンチレーション光をＳｉＰＭや光電子増倍管などの光検出素子に伝達する。

なお、ガンマ線検出器３は、ガンマ線検出器の一例である。また、図８においては、２つの散乱体検出器１と、２つのガンマ線検出器３を備える場合について示しているが、実施形態はこれに限定されるものではなく、３つ以上の散乱体検出器１とガンマ線検出器３を備える場合でもよい。

第１の取得回路３０２は、上述した第１の実施形態と同様に、散乱体検出器１の出力信号から第１の計数情報を生成し、生成した第１の計数情報を、コンソール装置４０のメモリ４３に格納する。

第２の取得回路３０１は、上述した第１の実施形態と同様に、ガンマ線検出器３の出力信号から第２の計数情報を生成し、生成した第２の計数情報を、コンソール装置４０のメモリ４３に格納する。

なお、第１の取得回路１０１及び第２の取得回路１０２は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）或いは、特定用途向け集積回路（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ：ＡＳＩＣ）、プログラマブル論理デバイス（例えば、単純プログラマブル論理デバイス（Ｓｉｍｐｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ：ＳＰＬＤ）、複合プログラマブル論理デバイス（Ｃｏｍｐｌｅｘ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ：ＣＰＬＤ）、及びフィールドプログラマブルゲートアレイ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ：ＦＰＧＡ））等の回路により実現される。

天板３０３は、被検体Ｐが載置されるベッドであり、寝台３０４の上に配置される。寝台駆動部３０５は、処理回路４４の寝台制御機能４４４による制御の下、天板３０３を移動させる。例えば、寝台駆動部３０５は、天板３０３を移動させることで、被検体Ｐを架台装置３０の撮像口内に移動させる。

コンソール装置４０は、操作者によるＳＰＥＣＴ装置２００の操作を受け付け、ＳＰＥＣＴ画像の撮像を制御するとともに、架台装置３０によって収集された計数情報を用いてＳＰＥＣＴ画像を再構成する。図８に示すように、コンソール装置４０は、入力インターフェース４１と、ディスプレイ４２と、メモリ４３と、処理回路４４とを備える。なお、コンソール装置４０が備える各部は、バスを介してそれぞれ接続される。

入力インターフェース４１は、各種設定等を行うためのトラックボール、スイッチボタン、マウス、キーボード、操作面へ触れることで入力操作を行うタッチパッド、表示画面とタッチパッドとが一体化されたタッチモニタ、光学センサを用いた非接触入力回路、及び音声入力回路等によって実現される。入力インターフェース４１は、処理回路４４に接続されており、操作者から受け付けた入力操作を電気信号へ変換し処理回路４４へと出力する。なお、本明細書において入力インターフェース４１は、マウス、キーボード等の物理的な操作部品を備えるものだけに限られない。例えば、装置とは別体に設けられた外部の入力機器から入力操作に対応する電気信号を受け取り、この電気信号を処理回路４４へ出力する電気信号の処理回路も入力インターフェースの例に含まれる。

ディスプレイ４２は、処理回路４４に接続され、処理回路４４から出力される各種情報及び各種画像データを表示する。例えば、ディスプレイ４２は、液晶ディスプレイやＣＲＴ（Cathode Ray Tube）ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、プラズマディスプレイ、タッチパネル等によって実現される。本実施形態では、例えば、ディスプレイ４２は、ＰＥＴ画像を表示したり、操作者から各種指示や各種設定を受け付けるためのＧＵＩ（Graphical User Interface）などを表示したりする。

メモリ４３は、ＳＰＥＣＴ装置２００において用いられる各種データを記憶する。メモリ４３は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）、フラッシュメモリ（flash memory）等の半導体メモリ素子や、ハードディスク、光ディスク等によって実現される。メモリ４３は、第１の取得回路３０２によって取得された第１の計数情報、第２の取得回路３０１によって取得された第２の計数情報、シングルイベントの識別するための識別番号に第１の計数情報と第２の計数情報とが対応付けられたシングルイベント計数情報、再構成されたＳＰＥＣＴ画像などを記憶する。

処理回路４４は、図８に示すように、同定機能４４１、画像生成機能４４２、システム制御機能４４３及び寝台制御機能４４４を実行する。ここで、実施形態では、同定機能４４１、画像生成機能４４２、システム制御機能４４３、寝台制御機能４４４にて行われる各処理機能は、コンピューターによって実行可能なプログラムの形態でメモリ４３に記憶されている。処理回路４４はプログラムをメモリ４３から読み出し、実行することで各プログラムに対応する機能を実現するプロセッサである。換言すると、各プログラムを読み出した状態の処理回路４４は、図８の処理回路４４内に示された各機能を有することになる。なお、図８においては単一の処理回路４４において、同定機能４４１、画像生成機能４４２、システム制御機能４４３、寝台制御機能４４４が実現されるものとして説明するが、複数の独立したプロセッサを組み合わせて処理回路４４を構成し、各プロセッサがプログラムを実行することにより機能を実現するものとしても構わない。換言すると、上述のそれぞれの機能がプログラムとして構成され、１つの処理回路４４が各プログラムを実行する場合であってもよい。別の例として、特定の機能が専用の独立したプログラム実行回路に実装される場合であってもよい。

同定機能４４１は、散乱体で散乱したガンマ線をガンマ線検出器３で検出することで、シングルイベントを同定する。具体的には、同定機能４４１は、第１の実施形態にて説明した同定機能２４１と同様に、第１の計数情報と、第２の計数情報とに基づいて、シングルイベント計数情報を生成し、生成したシングルイベント計数情報をメモリ４３に格納する。なお、同定機能４４１は、同定部の一例である。

画像生成機能４４２は、計数情報を用いてＳＰＥＣＴ画像を再構成する。具体的には、画像生成機能４４２は、メモリ４３に記憶されたシングルイベント計数情報を読み出し、読み出したシングルイベント計数情報を用いてＳＰＥＣＴ画像を再構成する。すなわち、画像生成機能４４２は、コンプトンカメラ生データに基づくＳＰＥＣＴ画像及び電子飛跡検出型コンプトンカメラ生データに基づくＳＰＥＣＴ画像を生成する。また、散乱体検出器１の代わりにコリメータが取り付けられている場合、画像生成機能４４２は、メモリ４３に記憶された第２の計数情報を読み出し、読み出した第２の計数情報を用いてＳＰＥＣＴ画像を再構成する。画像生成機能４４２は、再構成したＰＥＴ画像をメモリ４３に格納する。

システム制御機能４４３は、架台装置３０及びコンソール装置４０を制御することによって、ＳＰＥＣＴ装置２００の全体制御を行う。例えば、システム制御機能４４３は、ＳＰＥＣＴ装置２００における撮像を制御する。

寝台制御機能４４４は、寝台駆動部３０５を制御することで、天板３０３の位置を制御する。

上述したように、第２の実施形態に係るＳＰＥＣＴ装置２００は、散乱体検出器１を有し、コンプトンカメラ生データに基づくＳＰＥＣＴ画像を生成するコンプトンカメラ単独モードと、電子飛跡検出型コンプトンカメラ生データに基づくＳＰＥＣＴ画像を生成する電子飛跡検出型コンプトンカメラ単独モードと、コリメータを取り付けた場合のＳＰＥＣＴ単独モードを実行する。

上述したように、第２の実施形態によれば、散乱体検出器１は、ガンマ線検出器３の内側に着脱可能に設けられる。同定機能４４１は、散乱体検出器１で散乱したガンマ線をガンマ線検出器３で検出することでシングルイベントを同定する。従って、第２の実施形態に係るＳＰＥＣＴ装置２００は、核医学診断装置においてコンプトンカメラを容易に実現することを可能にする。

また、第２の実施形態によれば、散乱体検出器１は、ガンマ線検出器３におけるコリメータと置換されることで、ガンマ線検出器３の内側に設けられる。従って、第２の実施形態に係るＳＰＥＣＴ装置２００は、コンプトンカメラモードとＳＰＥＣＴモードとを容易に切り替えることを可能にする。

例えば、コリメータによってガンマ線の入射方向を特定する場合、被検体から放出されるガンマ線の１／１０００程度しか検出することができない。しかしながら、コンプトンカメラモードを実現可能とすることで、被検体から放出されるガンマ線の検出量を増加させることができる。

また、第２の実施形態によれば、散乱体検出器１は、タイムプロジェクションチェンバーである。従って、第２の実施形態に係るＳＰＥＣＴ装置２００は、電子飛跡検出型コンプトンカメラモードを実現することができる。

（その他の実施形態）
これまで第１及び第２の実施形態について説明したが、上述した第１及び第２の実施形態以外にも、種々の異なる形態にて実施されてよいものである。

上述した実施形態では、ＰＥＴ装置１００において、単一の核種を用いる場合について説明した。しかしながら、実施形態は、これに限定されるものではなく、複数の核種を用いた撮像を行うことができる。例えば、ＰＥＴ装置１００は、オリジナルのエネルギーが大きく異なるガンマ線が放出される複数の核種を用いた薬剤が投与された被検体Ｐについて、各エネルギーに対応する画像を生成することができる。

かかる場合には、例えば、各エネルギーのガンマ線をそれぞれ特定するためのエネルギーウィンドウが予め設定され、同定機能２４１は、エネルギーウィンドウを用いて、計数情報を分別し、分別後の計数情報を用いて、各エネルギーに対応するシングルイベント計数情報をそれぞれ生成する。

画像生成機能２４２は、各エネルギーに対応するシングルイベント計数情報を用いて、各エネルギーに対応する画像をそれぞれ再構成する。

上記説明において用いた「プロセッサ」という文言は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）或いは、特定用途向け集積回路（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ：ＡＳＩＣ）、プログラマブル論理デバイス（例えば、単純プログラマブル論理デバイス（Ｓｉｍｐｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ：ＳＰＬＤ）、複合プログラマブル論理デバイス（Ｃｏｍｐｌｅｘ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ：ＣＰＬＤ）、及びフィールドプログラマブルゲートアレイ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ：ＦＰＧＡ））等の回路を意味する。ここで、メモリにプログラムを保存する代わりに、プロセッサの回路内にプログラムを直接組み込むように構成しても構わない。この場合には、プロセッサは回路内に組み込まれたプログラムを読み出して実行することで機能を実現する。また、本実施形態の各プロセッサは、プロセッサごとに単一の回路として構成される場合に限らず、複数の独立した回路を組み合わせて１つのプロセッサとして構成され、その機能を実現するようにしてもよい。

ここで、プロセッサによって実行されるプログラムは、ＲＯＭ（Read Only Memory）や記憶部等に予め組み込まれて提供される。なお、このプログラムは、これらの装置にインストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ（Compact Disk）－ＲＯＭ、ＦＤ（Flexible Disk）、ＣＤ－Ｒ（Recordable）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）等のコンピュータで読み取り可能な記憶媒体に記憶されて提供されてもよい。また、このプログラムは、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納され、ネットワーク経由でダウンロードされることにより提供又は配布されてもよい。例えば、このプログラムは、各機能部を含むモジュールで構成される。実際のハードウェアとしては、ＣＰＵが、ＲＯＭ等の記憶媒体からプログラムを読み出して実行することにより、各モジュールが主記憶装置上にロードされて、主記憶装置上に生成される。

以上説明した少なくとも１つの実施形態によれば、核医学診断装置においてコンプトンカメラを容易に実現することができる。

いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、実施形態同士の組み合わせを行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１ 散乱体検出器
２ ＰＥＴ検出器
３ ガンマ線検出器
１００ ＰＥＴ装置
２００ ＳＰＥＣＴ装置
２４１、４４１ 同定機能

Claims (4)

1. ＰＥＴ（Positron Emission Tomography）検出器と、
   前記ＰＥＴ検出器の内側に、被検体の周囲を取り囲むようにリング状で形成され、かつ、着脱可能に設けられる散乱体と、
   前記リング状で形成された前記散乱体を支持し、前記ＰＥＴ検出器の内側への挿入、及び、前記ＰＥＴ検出器の内側からの退避を行う支持部と、
   前記散乱体で散乱したガンマ線を前記ＰＥＴ検出器で検出することでシングルイベントを同定する同定部と、
   を備える、核医学診断装置。
2. 前記同定部は、１対の対消滅ガンマ線を前記ＰＥＴ検出器で検出することで同時計数イベントをさらに同定する、請求項１に記載の核医学診断装置。
3. 前記同定部は、前記散乱体で散乱したガンマ線が前記ＰＥＴ検出器によって検出されたタイミングと、対消滅ガンマ線が前記ＰＥＴ検出器によって検出されたタイミングとに基づいて、同時計数イベントをさらに同定する、請求項１又は２に記載の核医学診断装置。
4. 前記散乱体は、タイムプロジェクションチェンバーである、請求項１～３のいずれか１つに記載の核医学診断装置。

Images