JPH07253470A - ポジトロンエミッションｃｔ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 時間分解能を向上させる。 【構成】 検出器３１０で検出された２のγ線が同時に
放出されたかを検出するためのコインシデンス回路３２
０と、同時に放出された２のγ線を検出した検出器対の
位置からフレームデータを生成するためのアドレス変換
回路３３０と、第１の位置でのフレームデータを格納す
るための第１のデータ収集メモリ３４０ａ，ｃと、第２
の位置でのフレームデータを格納するための第２のデー
タ収集メモリ３４０ｂ，ｄと、第１の位置でのフレーム
データから、第２の位置でのフレームデータに対する第
１の補間データを作成するための演算手段３５２とを備
え、第１の補間データは、第１の位置にある時に対応す
る第２の位置でのフレームデータであり、第２の位置で
のフレームデータ及び第１の補間データから、時間変化
を含んだ被測定物内部の画像を構築する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、放射性薬剤を用いて画
像データを収集するポジトロンエミッションＣＴ装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】ポジトロンエミッションＣＴ（ＰＥＴ）
は、アイソトープで標識された放射性薬剤を投与し、生
体内での分布をイメージングするものであり、ポジトロ
ンエミッションＣＴでは、リング状に配置されたγ線検
出器を用いて陽電子の対消滅により発生したγ線を同時
計数法によって検出する。検出器リングは複数層（４−
１６層）設けられ、各リングに属する検出器間の同時計
数からそのスライスの画像（層内イメージ）を得ると共
に、隣接するリング間の同時計数から層間のイメージも
得られる。また、各検出器リング間にはスライスシール
ド（コリメータ）を設けることによって不必要なγ線や
生体内での散乱放射線を遮蔽し、検出器の不必要な計数
を低減することによって数え落としや偶発同時計数を低
減するようになっている。解像力は主に検出素子（ＢＧ
Ｏシンチレータ）の大きさで決まり、最近の装置の断面
解像力は３−５ｍｍ（半値幅）に達している。

【０００３】図５はポジトロンエミッションＣＴ全体の
概略を示したもので、検出器リングを含む画像データ収
集装置３１０でγ線が検出され、信号処理回路３１５に
より対消滅により反対方向に放出されたものか否かが検
出される。信号処理回路３１５の同時計数により画像を
構築するためのデータがデータメモリ３４０に記憶され
一定時間積算される。コンピュータ３５０は、データメ
モリ３４０に記憶されたデータからイメージを構築し、
データ保存装置３７０に保存するとともに画像データ収
集装置３１０をはじめとしたシステム全体の制御を行
う。

【０００４】ポジトロンエミッションＣＴでは、一般
に、一定時間積算したデータはコンピュータ３５０等に
よって測定順に保管されていく。そのデータは、被測定
物の真の変化の度合いを表すと共に、必ず放射性薬剤の
時間に対する減衰情報を含んだものになっている。ＰＥ
Ｔデータは、一般に、スライス面内情報（Ｘ，Ｙ）・軸
方向情報（Ｚ）といった空間的な情報と時間情報（ｔ）
の４つを合わせ持つ、４次元情報である。時間軸方向に
関して、このデータは、時間（ｔ）における放射線のカ
ウント数（Ａｔ）を、ある時刻から任意時間まで積分し
た値であり、フレームデータと呼ばれる。上述したよう
に、軸方向の解像度は検出素子の物理的な大きさに制約
を受けるため、よりＺ軸方向の解像度を大きくして情報
の充実をはかる一手法として、Ｚ−モーションスキャン
が挙げられる。

【０００５】Ｚ軸方向に関して、ＰＥＴのデータは、ス
ライスと呼ばれる２次元情報（いわゆる輪切りにした断
面図）で収集され、上述したように、この各スライスに
は、対向する検出器を結んだ面（ダイレクトプレーン）
と、隣接する検出器を結んだ面（クロスプレーン）の２
種類がある。この各スライスのＺ軸方向における感度分
布を表したものが図６である。対向する検出器の中心同
志・または隣接する検出器の中心同志を結んだ面上に感
度のピークが現れ、ピーク同志の中心に感度の谷間が生
じる。これによって、図７（Ａ）のようにいわゆる「見
ていない部分」が生じてしまう。そこで、図７（Ｂ）の
様にスライス幅の半ピッチ分だけ検出器を移動させてデ
ータを収集することで、スライスとスライスの間の情報
を得ることができる。これがＺ−モーションスキャンで
ある。

【０００６】図８は、Ｚ−モーション機構を有するＰＥ
Ｔ装置の一例をそのプロセスフローとともに示したもの
である。検出器系（画像データ収集装置）３１０のリン
グ状に配列された検出器３１２によりγ線が捕えられ、
検出器３１２からのγ線検出信号は、コインシデンス回
路３２０により同時計数であるか判断される。この同時
計数データは、アドレス変換回路３３０により、検出器
対のアドレスからサイノグラムデータ（Ｔ−θＭａｐと
も呼ばれる）のアドレスへと変換される。サイノグラム
データを一時格納するデータ収集メモリ３４０ａ・３４
０ｂは複数用意され、ＦＩＦＯバッファのような働きを
するものであり、アドレス変換回路３３０からのアドレ
スの値を読み出して格納した後、“１”を加算する。

【０００７】Ｚ−モーションモータ３９０は検出器系３
１０を軸方向の位置Ａ，Ｂに移動させるものであり、モ
ータ駆動回路３８０によってその駆動制御が行われる。
主コンピュータ３５０は、検出器系３１０に測定に関す
る命令を送ると共に、フレーム切替信号２５０を発生す
る。この信号によってサイノグラムデータを格納するメ
モリ３４０ａ・３４０ｂが切り替えられると共に、Ｚ−
モーションモータ駆動回路３８０に送られて、Ｚ−モー
ションモータ３９０による位置Ａ，Ｂの走査の開始信号
として用いられる。

【０００８】こうして、主コンピュータ３５０は、検出
器系３１０の軸方向の位置Ａ，Ｂに応じてメモリ３４０
ａ・３４０ｂを切り替えて位置Ａ，Ｂで測定されたサイ
ノグラムデータをメモリ３４０ａ・３４０ｂにそれぞれ
格納する一方、測定の終了した側のメモリ３４０ａ・３
４０ｂから画像再構成装置３６０にフレームデータを転
送する。即ち、メモリ３４０ａ・３４０ｂの一方がサイ
ノグラムデータを格納しているときに、他方は格納され
たサイノグラムデータが読み出される。画像再構成装置
３６０はフレームデータの電算機処理を行って画像の再
構成を行うものであり、この処理によって得られた再構
成データはデータ保管装置３７０に保管される。尚、フ
レームの時間間隔が短い場合、画像再構成装置３６０
は、検出器系のデータ収集の際に画像再構成を行うこと
なくサイノグラムデータ形式のままデータが保管され、
データ収集後画像再構成を行う。

【０００９】検出器系（画像データ収集装置）３１０の
実際の構成としては２種類あり、図９（Ａ）の様に検出
器リングに取付けたボールネジなどの直動装置によっ
て、スライス幅の半ピッチ分だけ開いた位置Ａ，Ｂの間
を検出器を移動することによって、Ｚ−モーションを実
現するものがある。また、図９（Ｂ）の様に被験者固定
台に取付けたボールネジなどの直動装置によって、スラ
イス幅の半ピッチ分に相当する位置Ａ，Ｂの分だけ被験
者を移動することによって、Ｚ−モーションを実現する
ものがある。このようにＰＥＴは２種類あり、前者を採
用した例としては、浜松ホトニクス製ＳＨＲ−２４００
があり同社ＰＥＴセンターにて稼動中である。後者を採
用した例としては、ＳＨＲ−２０００があり、これは動
物用ＰＥＴとして販売され、また同社ＰＥＴセンターに
て稼動中である。これらのような機構にて、体軸方向の
情報量を増やすことに成功している。

【００１０】Ｚ−モーションを利用したＰＥＴの他の例
に、「特開昭６３−１１５０７９」（文献１）に記載さ
れているように、サイノグラムデータを補正するための
補正回路を設けたものがある。この先行技術は、コンピ
ュータＣＰＵを用いることなく、フレームデータに対し
て電気的な回路で減衰情報の補正を行うことを目的とし
たものである。ＣＰＵを介していない為その処理は非常
に高速であり、データ処理を行う前に減衰情報の補正が
終了しているため、処理時間の効率を上げることができ
る。また、「特開平２−４０５８６」（文献２）に記載
されているように、画像データ収集装置よりも広い範囲
を観察したい場合、その範囲にまで画像データ収集装置
を軸方向に移動させ、より広い範囲で観察しようとする
ものがある。さらに、「特開平２−１３４５８９」（文
献３）に記載されているように、画像データ収集装置の
軸方向の移動の際、連続的にサイノグラムデータを収集
し、体軸方向の情報量を増やそうとするものもある。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上述のようなＺ−モー
ションスキャン法の利点としては、見掛け上のイメージ
スライス数が増加し、これによって体軸方向の画像解析
が容易になるといった利点がある。これに対し、この方
法の欠点は、同一スライスの情報が時間的に連続してい
ない点が挙げられる。即ち、位置Ａでのフレームデータ
は、位置Ｂでのフレームデータとは、異なる時刻で測定
されたものになっており、位置Ａ，Ｂでのスライスの情
報はそれぞれ、異なる時刻においてカウント数（Ａｔ）
を積分したものになっている。

【００１２】図１０はＺ−モーションスキャンを実施し
て得られる画像データを、縦軸にスライス番号・横軸に
フレーム番号を用いて模式的に表したものである。な
お、検出器が原点（位置Ａ）にある場合のスライス番号
を１・２・３…、Ｚ−モーションによって検出器が移動
（位置Ｂ）した場合のスライス番号を１´・２´・３´
…と表している。右図に於ても判るように、軸方向の所
定の位置を奇数のフレーム、移動させた位置を偶数のフ
レームとして連続したフレームと考えれば、特定のスラ
イスに関してみれば、フレームデータは時間的に連続し
ておらず、斜線及び点で示した部分のデータが欠損して
いる。

【００１３】図１１は、ＰＥＴデータの特定のスライス
（１・２・３…または１´・２´・３´…）に関して時
間軸方向の変化を模式的に表したものである。測定開始
時刻ｔ₀ からフレーム１のデータ収集終了（フレーム２
のデータ収集開始）時刻ｔ₁まで、及び、フレーム３の
データ収集開始（フレーム２のデータ収集終了）時刻ｔ
₂ からフレーム３のデータ収集終了時刻ｔ₃ までにおい
て位置Ａでのデータ収集が行われ、フレーム２のデータ
収集開始時刻ｔ₁ からフレーム２のデータ収集終了時刻
ｔ₂ までにおいて位置Ｂでのデータ収集が行われるもの
とすると、位置Ａでのデータに関しては時刻ｔ₁ から時
刻ｔ₂ まで（近似すれば時刻ｔ₁ とｔ₂の中間の時刻ｔ
₁₂での）におけるデータが欠落していることになる。

【００１４】そこで、本発明の目的は、このデータの欠
落による体軸方向の情報量を増やしつつ時間情報の欠落
を改善することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明のポジトロンエミ
ッションＣＴ装置は、被測定物の周りにリング状に多層
配置された多数の検出器を軸方向に第１の位置から第２
の位置に往復移動させて被測定物内部からのγ線を検出
器で検出し、スライス状に被測定物内部の画像を構築す
るポジトロンエミッションＣＴ装置であって、検出器で
検出された対のγ線が同時に放出されたかを検出するた
めのコインシデンス回路と、同時に放出された対のγ線
を検出した検出器対の位置からサイノグラムデータを生
成するためのアドレス変換回路と、第１の位置でサイノ
グラムデータを一定時間収集して得た第１のフレームデ
ータを格納するための第１のデータ収集メモリと、第２
の位置でサイノグラムデータを一定時間収集して得た第
２のフレームデータを格納するための第２のデータ収集
メモリと、第１のフレームデータから、第１の位置での
スライスに対応し、第２のフレームデータを得た時点に
対応する第１の補間データを作成するとともに、第２の
フレームデータを得た時点の被測定物内部の画像につい
て、第２の位置でのスライスに対応する被測定物内部の
画像を第１のフレームデータから構築し、かつ、第１の
位置でのスライスに対応する被測定物内部の画像を第１
の補間データから構築する演算手段とを備える。

【００１６】第１の補間データＳ₂ は、時間的に前後す
る第１のフレームデータＳ₁ ，Ｓ₃の中間時に対応し、
フレームデータＳ₁ ，Ｓ₃ に対して、「Ｓ₂ ＝ｋ₁ Ｓ₁
＋ｋ₃ Ｓ₃ （但し、係数ｋ₁ 及びｋ₃ は、前記被測定物
内部の放射性核種及び時間によって決まる係数）」なる
関係を有することを特徴としても良い。

【００１７】演算手段は、第２のフレームデータから、
第２の位置でのスライスに対応し、第１のフレームデー
タを得た時点に対応する第２の補間データをさらに作成
するとともに、第１のフレームデータを得た時点の前記
被測定物内部の画像について、第１の位置でのスライス
に対応する被測定物内部の画像を第２のフレームデータ
から構築し、かつ、第２の位置でのスライスに対応する
被測定物内部の画像を第１の補間データから構築するこ
とを特徴としても良い。

【００１８】第１のフレームデータを格納するための第
３のデータ収集メモリと、第２のフレームデータを格納
するための第４のデータ収集メモリとをさらに備え、第
１乃至第４のデータ収集メモリには、第１及び第２の位
置でサイノグラムデータを収集して得た第１及び第２の
フレームデータが順に格納され、演算手段は、第２又は
第４のデータ収集メモリに第２のフレームデータを格納
している際に、第１又は第３のデータ収集メモリに格納
し終えた第１のフレームデータから、格納し終えた第２
又は第４のデータ収集メモリにある第２のフレームデー
タに対する第１の補間データを作成し、この第１の補間
データから、格納し終えた第２又は第４のデータ収集メ
モリにある第２のフレームデータを得た時点に対応する
被測定物内部の画像を構築するとともに、演算手段は、
第１又は第３のデータ収集メモリに第１のフレームデー
タを格納している際に、第２又は第４のデータ収集メモ
リに格納し終えた第２のフレームデータから、格納し終
えた第１又は第３のデータ収集メモリにある第１のフレ
ームデータに対する第２の補間データを作成し、この第
２の補間データから、格納し終えた第１又は第３のデー
タ収集メモリにある第１のフレームデータを得た時点に
対応する被測定物内部の画像を構築することを特徴とし
ても良い。

【００１９】第１及び第２の補間データを格納するため
の補間データ用メモリをさらに有することを特徴として
も良い。

【００２０】

【作用】本発明のポジトロンエミッションＣＴ装置で
は、被測定物内部において電子の対消滅によって対のγ
線が同時に放出され、この対のγ線が検出器対で検出さ
れると、コインシデンス回路で対のγ線が同時に放出さ
れたかが検出される。同時に放出されたγ線である場
合、電子の対消滅によって同時に放出されたものである
と判定され、アドレス変換回路でこれらのγ線を検出し
た検出器対の位置からサイノグラムデータが生成され、
このサイノグラムデータは第１及び第２の位置に応じて
収集されて第１又は第２のフレームデータとしてそれぞ
れ第１及び第２のデータ収集メモリに格納される。演算
手段で、第２のフレームデータを得た時点の被測定物内
部の画像について、第２の位置でのスライスに対応する
被測定物内部の画像が第２のフレームデータから得られ
るだけでなく、第１の位置でのスライスに対応する被測
定物内部の画像が第１の補間データから得られる。従っ
て、得られた被測定物内部の画像は、より分解能が大き
なものになる。

【００２１】ここで、演算手段が、第２のフレームデー
タから、第２の位置でのスライスに対応し、第１のフレ
ームデータを得た時点に対応する第２の補間データをさ
らに作成し、この第２の補間データをもちいて、第１の
フレームデータを得た時点の前記被測定物の画像につい
て、第２の位置でのスライスに対応する被測定物の画像
を第１の補間データから構築することにより、構築され
た被測定物の画像は、さらに、体軸方向の情報量を増や
すことができる。

【００２２】第３及び第４のデータ収集メモリとをさら
に備え、第１乃至第４のデータ収集メモリにフレームデ
ータを順に格納するようにすることで、サイノグラムデ
ータを収集している間にすでに収集し終えた第１及び第
２のフレームデータから第１又は第２の補間データを作
成し被測定物内部の画像を構築できるので、より高速に
処理できるようになる。

【００２３】

【実施例】本発明の実施例を図面を参照して説明する。
前述の従来例と同一または同等のものについてはその説
明を簡略化し若しくは省略するものとする。

【００２４】本発明は、放射性薬剤を用いて画像データ
を収集する装置であり、保存された各フレームデータの
測定開始・終了時間に対して検索を行い、時間軸方向に
データ欠損が生じた場合、補間データを生成する。これ
によって、データの欠損を補間し、より連続したデータ
を得ようとするものである。

【００２５】図１は、本発明のポジトロンエミッション
ＣＴ装置のハードウェアを大まかに示したものであり、
前述の従来例と同様に、画像データ収集装置３１０，信
号処理回路３１５，コンピュータ３５０，データメモリ
３４０，データ保存装置３７０を有するのであるが、コ
ンピュータ３５０，データメモリ３４０で補間データを
生成する点が前述の従来例とは異なっている。

【００２６】大まかに説明すると、まず、コンピュータ
３５０はデータ収集装置３１０に経路３５５（制御ライ
ン）を通じて収集開始の命令を送る。データ収集装置３
１０は、フレーム切り替え信号にしたがってガントリー
を往復移動させて位置Ａ及びＢそれぞれに対応するデー
タ収集を開始する。ここで、ガントリーが移動したとき
位置Ｂはスライスの丁度中央であり、位置Ａ・Ｂ間の距
離は検出器リングの間隔の１／４になっている（スライ
ス間距離の半分＝リング間距離の１／４）。

【００２７】得られたデータは、信号処理回路３１５を
通してデータメモリ３４０に蓄えられた後、一定時間毎
に経路３５６（データバス）を通じて、データ保存装置
３７０に保存される。この保存されたデータに対し、別
途用意されたサブＣＰＵ３５２（これはマルチＣＰＵの
場合である。マルチタスクの場合は他のプロセスにな
る）は経路３５９（データバス）からデータを読みだ
し、各フレームデータの時間情報（フレーム開始・終了
時刻）を検索する。その際、あるフレームデータの計測
終了時刻と次フレームデータの計測開始時刻が一致して
なかった場合、データの欠損が生じたものとして補間デ
ータを作成する。リアルタイム処理がかならずしも必要
ではなく、補間を行うのがデータ収集終了後でも問題な
い場合は、サブＣＰＵを用いたマルチＣＰＵではなく、
このサブＣＰＵの処理をコンピュータ３５０の処理で代
用することが可能である。

【００２８】図２は、本発明のポジトロンエミッション
ＣＴ装置の構成例をその処理フローとともに示した図で
ある。前述の従来例に比べて、データ収集メモリ３４０
ｃ・３４０ｄ、データ補間用コンピュータ３５２、補間
データ用メモリ４１１が付加されている。ここで、検出
器が原点にある場合を位置Ａ、検出器が移動した場合を
位置Ｂと表し、位置Ａでのフレームデータ名にはａ、位
置Ｂでのフレームデータ名にはｂを添えて表示してお
り、主コンピュータ３５０からのフレーム切替信号２５
０により切り替えることで、データ収集メモリ３４０ａ
・３４０ｃは位置Ａでのフレームデータを、データ収集
メモリ３４０ｂ・３４０ｄは位置Ｂでのフレームデータ
を格納する。フレームデータはメモリ３４０ａ，ｂ，
ｃ，ｄの順に格納され、データ収集メモリ３４０ａ・３
４０ｃは位置Ａでのフレームデータを時間的に交互に格
納し、データ収集メモリ３４０ｂ・３４０ｄは位置Ｂで
のフレームデータを時間的に交互に格納するようになっ
ている。補間データ用メモリ４１１は、データ補間用コ
ンピュータ３５２での処理を行うのに用いられる。

【００２９】測定が開始されると、検出器系３１０のリ
ング状に配列された検出器３１２により捕えられたγ線
検出信号は、コインシデンス回路３２０により同時計数
であるか判断される。この同時計数データは、アドレス
変換回路３３０により、検出器対のアドレスからサイノ
グラムデータ（Ｔ−θＭａｐとも呼ばれる）のアドレス
へと変換される。各フレームデータはフレーム切替信号
２５０に応じてデータ収集メモリ３４０ａ・３４０ｂ・
３４０ｃ・３４０ｄの順に一時蓄積され、主コンピュー
タ３５０は従来通りこれらのデータを読み込む。

【００３０】一方、データ補間用コンピュータ３５２
は、主コンピュータ３５０より得たフレーム切替信号２
５０を用いて、データ収集メモリの使用状態を検知し、
データ収集メモリ３４０ａ・３４０ｂ・３４０ｃ・３４
０ｄのうちフレーム切替信号２５０で選択されていない
ものから補間データ作成用のデータを決定する。その
後、選択されていないものに格納されたデータを用い
て、データ補間用コンピュータ３５２は、後述する補間
計算によって補間データの作成を行う。

【００３１】表１は、フレーム１から各フレームについ
て、そのときの検出器の位置Ａ・Ｂとそのフレームデー
タが格納されるメモリ３４０ａ・３４０ｂ・３４０ｃ・
３４０ｄを示したものであり、格納されたデータをフレ
ーム番号に検出器の位置Ａ・Ｂの小文字を付けて示した
ものである。フレーム１からフレーム３までは、順にそ
のフレームデータ１ａ，２ｂ，３ａがメモリ３４０ａ・
３４０ｂ・３４０ｃに格納された後、それぞれ画像再構
成装置３６０で画像が構成されデータ保管装置３７０に
格納される。

【００３２】

【表１】

【００３３】そして、フレーム４の計測を行っていると
きに、フレーム１及びフレーム３のフレームデータ１
ａ，３ａを用いてフレーム２の補間データ２ａが作成さ
れ補間データ用メモリ４１１に格納される。主コンピュ
ータ３５０によって補間データ２ａが読み出され、画像
再構成装置３６０でこのフレーム２の補間データ２ａ及
びフレームデータ２ｂを用いてフレーム２の画像が構成
されデータ保管装置３７０に格納される。補間データ２
ａはフレーム２の図１０の「´」のないスライス１，
２，３…の画像の構成に用いられる。即ち、検出器が位
置Ａにあるフレーム１及びフレーム３のフレームデータ
を用いて、フレーム２の時刻の検出器の位置Ａのスライ
スについての画像（「´」のないスライス）について補
間を行うことになる。

【００３４】フレーム５以降も同様にして、検出器が位
置Ａにある時のフレームデータ２つを用いて、これらの
中間の検出器が位置Ｂにある時のフレームについて、位
置Ａの各スライスの画像について補間を行う。２つ前の
時点のフレームに対する補間データを３つ手前及び１つ
手前のフレームデータを用いて作成し、２つ前の時点の
フレームに対応する画像が構成されデータ保管装置３７
０に格納される。

【００３５】補間データを用いて図１０の欠けた部分の
画像が画像再構成装置３６０で構成されデータ保管装置
３７０に格納され、図１０の画像全部が構成される。こ
うして、２つ前のフレームにおける画像の補間が行わ
れ、各スライスを時間方向（図１０のフレーム方向）に
みれば、各スライスのフレームデータが補間されること
になって、時間分解能が向上することになる。各フレー
ムをＺ軸方向（図１０のスライス方向）にみれば、各フ
レームについてスライスが補間されることになり（体軸
方向の）空間分解能が向上することになる。

【００３６】図３は、ＰＥＴデータを時間軸方向で表し
たものである。単位時間当たりに得られる放射線のカウ
ント数は、（ａ）に示すように計測の経過時間に対する
理論減衰量ｆ（ｔ）と、（ｂ）に示すように計測の経過
時間に対する生理学的変化分ｇ（ｔ）とを重畳した値ｆ
（ｔ）＊ｇ（ｔ）である（同図（ｃ））。得られたイメ
ージデータは図３（ｃ）網かけ部で示した様に、フレー
ム時間での積分値となる。そのため、あるフレームデー
タが欠損している場合には、そのフレーム時間に対する
ｆ（ｔ）＊ｇ（ｔ）を求めることになり、本発明では、
ｆ（ｔ）を理論減衰曲線より、ｇ（ｔ）を欠損している
フレームの前後より推定し、次のようにして補間を行っ
ている。

【００３７】ここで、図４の様に、測定開始時刻ｔ₀ か
らフレーム１のデータ収集終了（フレーム２のデータ収
集開始）時刻ｔ₁ まで、及び、フレーム３のデータ収集
開始（フレーム２のデータ収集終了）時刻ｔ₂ からフレ
ーム３のデータ収集終了時刻ｔ₃ までにおいて位置Ａで
のデータ収集が行われ、フレーム２のデータ収集開始時
刻ｔ₁ からフレーム２のデータ収集終了時刻ｔ₂ までに
おいて位置Ｂでのデータ収集が行われるものとすると、
補間を行わなければ、位置Ａでのデータに関しては時刻
ｔ₁ から時刻ｔ₂ までにおけるデータが欠落しているこ
とになる。即ち、従来例では、時刻ｔ₁ とｔ₂ の中間に
近似した時刻ｔ₁₂における位置Ａでのフレーム２のデー
タが欠落し、この位置での画像が欠落していることにな
る。

【００３８】生体変化分が線形であれば、時刻ｔ₁₂は時
刻ｔ₁ と時刻ｔ₂ 間の任意時間に設定可能である。しか
し、実際には非線形（時間に対する関数）であるため、
時刻ｔ₁₂は時刻ｔ₁ と時刻ｔ₂ の中間点に設定して近似
するのが妥当である。そこで、この実施例では、図４に
示すように、検出器が位置Ｂにある時刻ｔ₁₂を境に、前
側をフレーム１・後側をフレーム３よりフレーム２のサ
イノグラムデータを補間・再生する。

【００３９】ここで、フレーム１とフレーム３の測定イ
メージを、式を書き易くするために、フレームデータＳ
₁ ・フレームデータＳ₃ とすると、これらは、単位時間
当たりに得られる放射線のカウント数を、フレーム１，
フレーム３とにおいてフレーム時間内積分したものであ
る。従って、補間すべきフレームデータＳ₂ はフレーム
データＳ₁ ・フレームデータＳ₃ にある係数を乗じたも
ので表すことで近似することが可能で、この実施例では
式（１）のようにして補間が行われる（他のフレームに
ついても同様）。

【００４０】

【数１】

【００４１】この係数ｋ₁ ，ｋ₂ は次のようにして決め
ている。

【００４２】まず、フレームデータＳ₁ は、次の式
（２）で表される（但し、λ＝ln(2)/Half time （半減
期））。

【００４３】

【数２】

【００４４】従って、Ｓ₁ より求められた時刻ｔ₀ にお
けるアクティビティ(Activity)Ａ₀₁は式（３）で表され
る。

【００４５】

【数３】

【００４６】次に、フレーム２のうち時刻ｔ₁ から時刻
ｔ₁₂に相当する部分Ｓ_2aは式（４）の上段で表され、こ
れに式（３）を代入すると、データＳ_2aはデータＳ₁ を
用いて表し得る。

【００４７】

【数４】

【００４８】これより、係数ｋ₁ は式（５）で表され
る。

【００４９】

【数５】

【００５０】同様に、フレームデータＳ₃ は、次の式
（６）で表され、これよりＳ₃ より求められた時刻ｔ₀
におけるアクティビティ(Activity)Ａ₀₃ は式（７）で
表される。

【００５１】

【数６】

【００５２】

【数７】

【００５３】フレーム２のうち時刻ｔ₁₂から時刻ｔ₂ に
相当する部分Ｓ_2bは式（８）の上段で表され、これに式
（７）を代入すると、データＳ_2bはデータＳ₃ を用いて
表し得る。これより、係数ｋ₃ は式（９）で表される。

【００５４】

【数８】

【００５５】

【数９】

【００５６】補間すべきフレームデータＳ₂ はデータＳ
_2aとデータＳ_2bとの代数和であるから、データＳ₂ は式
（１０）で表される。

【００５７】

【数１０】

【００５８】この様に、係数ｋ₁ ，ｋ₃ といった補間の
際に乗じる係数は、半減期及び時間によって異なった値
を採り、表１に示す補間元データに式（１０）を用いて
得た係数を乗じて同表最下欄に示すデータの補間を行
う。この係数は、測定前に予め算出し補間の際に参照す
るようになっており、こうしておくことで、高速に処理
できる。表２は、核種¹⁵Ｏを用い、フレームデータを収
集する間隔を１０秒及び１００秒にした場合について、
係数ｋ₁ ，ｋ₃ の例を示したものである。

【００５９】

【表２】

【００６０】位置Ａでは偶数番目のデータが、位置Ｂで
は奇数番目のデータが従来では欠損していたのを、本発
明では、その部分を補間してより軸方向の分解能の高い
画像を得るようにしており、この補間の処理の際に主コ
ンピュータ３５０を含む主計測系に負担をかけることが
無い為、高速補間が実現可能である。

【００６１】公報「特開平２−１３４５８９」記載の発
明では、その実現手段として、補間を必要とする範囲内
をリング形検出器を連続的に移動させ、移動中に連続し
てデータを収集している。その補間の手段として、機械
的な走査を利用しており、複雑な計算を必要としない
が、移動しながらデータを収集する為、移動距離に相当
する分、Ｚ軸方向の空間分解能が低下する。また、この
スキャンについては公報では「実質的な同一時間データ
収集を行なった」とあるが、本来の同一時間でデータを
収集しているわけではない。また、Ｚ−モーション機構
自身が機械的に複雑である。

【００６２】これに対し、本発明では、実現手段とし
て、補間を必要とするフレームデータの前後のデータを
用いて、補間データを作成するものであり、移動しなが
らデータを収集する訳ではないので、Ｚ軸方向の空間分
解能が低下しない。また、補間の処理は主測定系と独立
して動作するため、主測定系に負担をかけない。さら
に、Ｚ−モーション機構は単純なステップ動作が出来る
ものであれば良い。

【００６３】なお、上述の実施例では、開始（又は終
了）フレームデータ（例えば、フレーム１）を補間した
い場合、「前又は後のデータ」（例えば、フレーム０）
が存在しない為、他の補間法と併用する必要がある。こ
のような場合、保存を必要としない予備スキャンを自動
で行なう、或いは、測定終了後に複数のフレームデータ
を用いた補間を自動で行なう機能を追加する、といった
方法でカバーすることができる。この場合、補間コンピ
ュータ上のプログラム追加だけで対応可能である。

【００６４】また、本実施例では、補間を行っても、定
量性の喪失・Ｓ／Ｎ比の劣化は少なく、フレームデータ
を生のまま保管するため、欠損補間を測定終了後でも行
える。また、何らかの理由でデータ欠損が発生した場合
でも、欠損部分を即座に補間が可能である。さらに、Ｚ
−モーションの様に、連続して同一部分の画像データが
得られないことが判明している場合でも、連続したデー
タを疑似的に補間することができる。そして、補間に必
要なパラメータが、使用核種の半減期・基になるデータ
のフレーム開始および終了時間のみで良いため、演算が
容易である。

【００６５】本発明は前述の実施例に限らず様々な変形
が可能である。

【００６６】ここでは、欠損フレームの前後のフレーム
データを用いた計算方法を例として挙げているが、補間
方法自身は他にもいくつかある。複数のフレームデータ
を用いた最小乗法や、高次の近似式を用いて生体変化分
ｇ（ｔ）を直接算出する方法などが挙げられるが、上述
の実施例では、「高速に」かつ「容易に」算出する意味
で、線形近似をした簡便な補間法を述べてある。また、
この簡便な補間法では、欠損フレームの「両側」にデー
タが存在しないと補間ができない（例：図１における斜
線部分のデータ）のが欠点であるが、このような場合は
別の補間法（例：スライス１及びスライス２よりスライ
ス１´を補間する等）を用いて欠損フレームの補間が可
能である。その補間法としては、前後のフレームを用い
てｇ（ｔ）成分を近似する補間法、複数のフレームデー
タを用いた最小自乗法による補間法、高次の近似式を用
いて生体変化分ｇ（ｔ）を直接算出することによる補間
法、単純補間法との併用、全データに対して各種補間法
を併用する等が挙げられる。

【００６７】本発明の動作原理を図２で説明している
が、さらにいくつかの発展形が考えられる。

【００６８】まず、データ収集メモリを４つとして示し
たが、より多く複数枚にすることによって、２つのフレ
ームデータによる補間だけでなく、複数のフレームデー
タによる補間計算が可能になる。

【００６９】また、補間データ用メモリを複数枚持つよ
うにすることによって、計測時間中に主コンピュータに
アクセスする必要が無くなるため、フレーム時間が短い
場合に対応できるようになる。

【００７０】さらに、データ収集メモリ及び補間データ
用メモリをより多く複数枚にすることによって、（シス
テムとしては複雑かつ高価なものになるが）フレーム時
間および補間法の選択肢が広がる。

【００７１】

【発明の効果】以上の通り本発明によれば、第１，２の
フレームデータを得た時点の被測定物内部の画像につい
て、第１，２の位置でのスライスに対応する被測定物内
部の画像が第１，２のフレームデータから得られるだけ
でなく、第１の位置でのスライスに対応する被測定物内
部の画像が第２，１の補間データから得られるので、得
られた被測定物内部の画像は、より分解能が大きなもの
になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例のハードウェア構成の概略を示
す図。

【図２】本発明の実施例のシステムブロック図。

【図３】ＰＥＴデータを時間軸方向に示した図。

【図４】補間手法を説明するための図。

【図５】従来のポジトロンエミッションＣＴ全体の概略
を示した図。

【図６】各スライスのＺ軸方向における感度分布を表し
た図。

【図７】Ｚ−モーションスキャンをした場合としない場
合について、各スライスのＺ軸方向における感度分布を
表した図。

【図８】Ｚ−モーション機構を有するＰＥＴ装置の一例
をそのプロセスフローとともに示した図。

【図９】画像データ収集装置の実際の構成を表した図。

【図１０】Ｚ−モーションスキャンを実施して得られる
画像データを、縦軸にスライス番号・横軸にフレーム番
号を用いて模式的に表した図。

【図１１】ＰＥＴデータの特定のスライス（１・２・３
…または１´・２´・３´…）に関して時間軸方向の変
化を模式的に表した図。

【符号の説明】

３１０…検出器系、３２０…コインシデンス回路、３３
０…アドレス変換回路、３４０ａ〜３４０ｄ…データ収
集メモリ、３５０…主コンピュータ、３５２…データ補
間用コンピュータ、３６９…画像再構成装置、４１１…
データ補間用メモリ。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被測定物の周りにリング状に多層配置さ
   れた多数の検出器を軸方向に第１の位置から第２の位置
   に往復移動させて前記被測定物内部からのγ線を前記検
   出器で検出し、スライス状に前記被測定物内部の画像を
   構築するポジトロンエミッションＣＴ装置であって、 前記検出器で検出された対のγ線が同時に放出されたか
   を検出するためのコインシデンス回路と、 前記同時に放出された対のγ線を検出した前記検出器対
   の位置からサイノグラムデータを生成するためのアドレ
   ス変換回路と、 前記第１の位置でサイノグラムデータを一定時間収集し
   て得た第１のフレームデータを格納するための第１のデ
   ータ収集メモリと、 前記第２の位置でサイノグラムデータを一定時間収集し
   て得た第２のフレームデータを格納するための第２のデ
   ータ収集メモリと、 前記第１のフレームデータから、前記第１の位置でのス
   ライスに対応し、前記第２のフレームデータを得た時点
   に対応する第１の補間データを作成するとともに、前記
   第１のフレームデータを得た時点の前記被測定物内部の
   画像について、前記第２の位置でのスライスに対応する
   前記被測定物内部の画像を前記第２のフレームデータか
   ら構築し、かつ、前記第１の位置でのスライスに対応す
   る前記被測定物内部の画像を前記第１の補間データから
   構築する演算手段とを備えるポジトロンエミッションＣ
   Ｔ装置。
2. 【請求項２】 前記第１の補間データＳ₂ は、時間的に
   前後する前記第１のフレームデータＳ₁ ，Ｓ₃ の中間時
   に対応し、前記フレームデータＳ₁ ，Ｓ₃ に対して、 Ｓ₂ ＝ｋ₁ Ｓ₁ ＋ｋ₃ Ｓ₃ （但し、係数ｋ₁ 及びｋ
   ₃ は、前記被測定物内部の放射性核種及び時間によって
   決まる係数） なる関係を有することを特徴とする請求項１記載のポジ
   トロンエミッションＣＴ装置。
3. 【請求項３】 前記演算手段は、前記第２のフレームデ
   ータから、前記第２の位置でのスライスに対応し、前記
   第１のフレームデータを得た時点に対応する第２の補間
   データをさらに作成するとともに、前記第１のフレーム
   データを得た時点の前記被測定物内部の画像について、
   前記第１の位置でのスライスに対応する前記被測定物内
   部の画像を前記第２のフレームデータから構築し、か
   つ、前記第２の位置でのスライスに対応する前記被測定
   物内部の画像を前記第１の補間データから構築すること
   を特徴とする請求項１記載のポジトロンエミッションＣ
   Ｔ装置。
4. 【請求項４】 前記第１のフレームデータを格納するた
   めの第３のデータ収集メモリと、 前記第２のフレームデータを格納するための第４のデー
   タ収集メモリとをさらに備え、 前記第１乃至第４のデータ収集メモリには、前記第１及
   び第２の位置でサイノグラムデータを収集して得た前記
   第１及び第２のフレームデータが順に格納され、 前記演算手段は、前記第２又は第４のデータ収集メモリ
   に第２のフレームデータを格納している際に、前記第１
   又は第３のデータ収集メモリに格納し終えた前記第１の
   フレームデータから、格納し終えた前記第２又は第４の
   データ収集メモリにある前記第２のフレームデータに対
   する第１の補間データを作成し、この第１の補間データ
   から、前記格納し終えた第２又は第４のデータ収集メモ
   リにある第２のフレームデータを得た時点に対応する前
   記被測定物内部の画像を構築するとともに、 前記演算手段は、前記第１又は第３のデータ収集メモリ
   に第１のフレームデータを格納している際に、前記第２
   又は第４のデータ収集メモリに格納し終えた前記第２の
   フレームデータから、格納し終えた前記第１又は第３の
   データ収集メモリにある前記第１のフレームデータに対
   する第２の補間データを作成し、この第２の補間データ
   から、前記格納し終えた第１又は第３のデータ収集メモ
   リにある第１のフレームデータを得た時点に対応する前
   記被測定物内部の画像を構築することを特徴とする請求
   項３記載のポジトロンエミッションＣＴ装置。
5. 【請求項５】 前記第１及び第２の補間データを格納す
   るための補間データ用メモリをさらに有することを特徴
   とする請求項３記載のポジトロンエミッションＣＴ装
   置。