JPH08211154A - ポジトロン断層撮影装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 多数の検出器を円形リング状に配列し、さら
にそのようなリングを何層か積み重ねることにより構成
した円筒形、球面形および／またはその中間の形状の検
出器系を有し、各検出器の出力の同時計数をとり、同時
計数された検出器アドレスを投影データに変換して蓄積
し、このデータを用いて分布像を再構成処理するデータ
処理装置をもつポジトロン断層撮影装置において、前記
検出器の一部の配置を検出器リング間隔のある割合だけ
中心軸からの距離を変えることにより、中心軸上の特定
の位置に集中しているサンプリングを分散させるように
したことを特徴とするポジトロン断層撮影装置。 【効果】 検出器の走査を行わない場合でも従来の３次
元ポジトロン断層撮影装置のサンプリングの欠落した領
域をサンプリングすることができ、従来装置に比較して
検出感度の空間的なむらを大幅に改善することができ
る。また、検出器系を走査する必要がなくなるので機械
的構造が簡単になるとともに、検出器走査に起因する機
械音の発生がなくなり、さらに、分布像の時間的変化を
得るデータ収集に制約がなくなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は放射性同位元素を利用
して画像診断を行う核医学診断分野の放射型コンピュー
タ断層撮影装置として有用なポジトロン断層撮影装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ポジトロン断層撮影装置は人体のまわり
に多数の小型シンチレーション検出器を配置し、人体を
通る断面を通してポジトロン放出核種の人体内における
分布および集積濃度を測定するものである。そして、あ
る種の同位元素はポジトロンを放出して崩壊することが
知られており、このポジトロンは人体内で数mm以下の距
離を進行する間に衝突によってエネルギーを失い、陰電
子と結合して消滅する。その際、２つの電子のそれぞれ
の静止質量に相当する511keVのγ線の一対を互いに180
°の反対方向に放出する。これを人体を囲んで配置され
た検出器のどの位置の検出器に入射したかを同時計数法
で検出すれば、ポジトロンの消滅した位置は一対の検出
器を結ぶ直線上にあることが判明する。この直線を同時
計数線またはサンプリングという。なお、ここで言う同
時計数法とは、対向する２つの検出器に同時にγ線が検
出された場合のみその事象を検出事象として計測記録す
る方法である。

【０００３】このようにポジトロン断層撮影装置は検出
器をリング状に配列し、各リングの中の検出器間同士お
よび隣接する検出器リングの中の検出器同士で同時計数
をとり、その投影データからそのリング面内および隣接
リングの中間の面の断層画像を再構成している。そして
いくつかの検出器リングの積み重ねにより複数枚の断層
画像が作成される。このような検出器リングの積み重ね
によるポジトロン断層撮影装置で得られる断層画像の分
解能は検出器の結晶の入射面の寸法によって決まるた
め、高分解能な装置をつくるためには小さな寸法の検出
器を使用する必要がある。しかしながら、検出器を小さ
くしていくと検出感度が低下すると同時に画像データの
各絵素中の値が小さくなって統計的に不充分なものとな
ってしまうという問題がある。この低感度の問題を克服
するために、最近では各検出器の同時計数をとる対向検
出器の範囲を隣接検出器リングだけにとどめず、全検出
器リングに拡げることが考えられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする問題点】現在市販されている
ポジトロン断層撮影装置は検出器リングを積層した型の
ものである。しかしながら、この型の装置で検出器を小
さくして高分解能を達成しようとすると感度が著しく低
下する。この問題を克服するためには、検出器リングの
同時計数を積層されたすべての検出器リングとの間でも
行わせることによって感度を数倍またはそれ以上に向上
させることができる。これを３次元ポジトロン断層撮影
装置と呼ぶことにする。しかしながら、この装置におい
ては、各検出器間を結ぶ直線で表されるサンプリングは
検出器系の中心軸上において検出器リング間隔の丁度半
分の間隔でサンプリングの集中が生じるという問題があ
る。また、静止した検出器系での検出器リング面内のサ
ンプリングをみると、注目する検出器リング以外の検出
器リング上にある検出器同士の同時計数による同時計数
線が一本も通らない空間が系統的に存在するという問題
がある。そこで、この発明は、これらの問題を解決し、
装置の空間的な感度の不均一性を解消することのできる
改善されたポジトロン断層撮影装置を提供することを目
的としている。

【０００５】

【問題を解決するための手段】この発明は、上記の課題
を解決するものとして、ポジトロン断層撮影装置の検出
器系を構成する積層された検出器リングの各検出器を同
時計数法で結ぶことにより形成される同時計数線の検出
器リング中心近傍における空間的な集中を、円周上に配
置した検出器の一部の配列位置を半径方向にずらすこと
により避けることを特徴としている。これによって、中
心軸上の特定の位置に集中しているサンプリングを分散
させる。その際に、検出器の位置を半径方向にずらす大
きさは検出器の寸法や検出器リングの間隔に関係し、リ
ング間隔の1/2が一応の目安であるが、リング当たりの
検出器の数が偶数か、奇数か、または複数の検出器を組
にしたモザイク状の検出器などに対しては異なる値をと
ることもある。

【０００６】

【実施例】以下、図面等を参照してこの発明の装置につ
いてさらに詳しく説明する。図１、図２および図３はこ
の発明によるポジトロン断層撮影装置の検出器リングの
検出器配置の実施例を示す平面図である。ここに示す検
出器の配列はγ線を検出する検出器を円形上に等間隔で
配列したものである。この配列では理解を容易にするた
めに検出器の数を減らして示しているが、実際の装置で
は１検出器リング当たり250個程度の検出器が使用され
る。

【０００７】図１では５０個の検出器のうち偶数番の検
出器がリング間隔の1/2だけ半径方向に中心に向かって
ずらして配列されている。図２では５１個の検出器を３
個ずつ組にし、各組の中で２つの検出器がリング間隔の
1/2と1/4だけ半径方向に中心に向かってずらして配列さ
れている。図３は４個ずつ１組になったモザイク状の１
５組の検出器が円周上に配置され、各組の中で３つの検
出器結晶がリング間隔の3/6、2/6、1/6だけずれるよう
に各組の検出器が中心からずれた方向を向いて配列され
ている。

【０００８】また、図４および図５は多層検出器リング
の中心軸を通る平面で切った検出器リングの断面図であ
る。理解を容易にするために検出器リングは全部で７層
のものを示している。実際の装置ではこれより少ないか
または多い数の検出器リングが使われている。検出器リ
ングの各層にある検出器が対向する他の検出器と同時計
数を形成している様子は、検出器間を結ぶ直線で示され
ている。これを同時計数線またはサンプリング線と呼ん
でいる。

【０００９】図４は一般に考えられる検出器リングが静
止状態のときにつくるサンプリングの分布である。同時
計数線が実線で示されている。サンプリングが検出器リ
ングの中心軸上でリング間隔の半分の間隔の点に集中し
ている。サンプリングが集中している点と点の間のサン
プリング線のないところで発生した消滅放射線は検出で
きないことを意味している。

【００１０】図５はこの発明の検出器配列によるもので
ある。各検出器リングの中で特定の検出器の位置が検出
器リング間隔の1/2だけ中心方向にずらして配置してあ
る。位置をずらした検出器とそれらがつくる同時計数線
は破線で示されている。検出器リング内の同時計数サン
プリングは殆ど変わらないが、検出器リング間のサンプ
リングは中央の一点集中が散らばり、また隣のサンプリ
ング線との間隔が細かくなっていることが理解できる。

【００１１】図６はリング当たり５０個の検出器が配置
され、２１層の検出器リングから成る円筒形検出器リン
グの場合の中央の検出器リング（１１番目のリング）が
つくる平面をそれ以外の検出器リングの検出器がつくる
同時計数線が横切る本数を検出器リングの中心軸を通る
直線に沿って頻度分布として表したものである。図から
明かなように、中心にサンプリングの極度の集中とその
周辺のサンプリングの無い領域が生じている様子が理解
される。

【００１２】図７は同じ検出器リングに対して、偶数番
号の検出器を検出器リングの間隔の3/4だけ中心方向に
ずらしたときの検出器系で得られる同様のサンプリング
の頻度分布である。サンプリングの極度の集中と無サン
プリングの領域が解消されていることがわかる。各検出
器リングの面内でずらされた検出器はそのリング内にお
けるサンプリングにはほとんど影響を与えずに検出器リ
ングを積み重ねた中心軸方向のサンプリングを細かくし
ている。

【００１３】

【発明の効果】以上詳しく説明したように、この発明に
よるポジトロン断層撮影装置では、多数の検出器をリン
グ状に配列し、さらにこれらのリングを積層した検出器
系を有し、各検出器の出力の同時計数をとり、同時計数
された検出器アドレスを投影データに変換して蓄積し、
これらのデータを使ってポジトロンの立体分布像を再構
成処理するデータ処理装置をもつポジトロン断層撮影装
置において、前記検出器系の中の各検出器リングにおけ
る特定の検出器の位置を半径方向にずらして配置する。
このため、検出器の走査を行わない場合でも従来の３次
元ポジトロン断層撮影装置のサンプリングの欠落した領
域をサンプリングすることができ、従来装置に比較して
検出感度の空間的なむらを大幅に改善することができ
る。また、検出器系を走査する必要がなくなるので機械
的構造が簡単になるとともに、検出器走査に起因する機
械音の発生がなくなり、さらに、分布像の時間的変化を
得るデータ収集に制約がなくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による検出器リングで偶数個の検出器
が配列された場合の偶数番の検出器を円の中心に向かっ
て検出器リングの間隔の1/2だけずらした検出器リング
の配置図である。

【図２】この発明による検出器リングで３個ずつを一組
にして、各組の中で２つの検出器を中心方向に検出器リ
ングの間隔の1/2と1/4だけずらした検出器リングの配置
図である。

【図３】この発明による検出器リングで４個ずつを一組
にしたモザイク検出器の各組の中で３つの検出器を中心
方向に検出器リングの間隔の1/2、1/3、1/6だけずらす
ように検出器の各組の向きを中心からずらして配列した
検出器リングの配置図である

【図４】積層された円筒形の検出器リングの同時計数線
を検出器リングの中心軸を通る断面で切って示した断面
図である。

【図５】この発明による積層された円筒形の検出器リン
グの中の偶数番の検出器を検出器リングの中心軸方向へ
リング間隔の1/2だけずらした検出器による同時計数線
を中心軸を通る断面で切って示した断面図である。中心
方向にずらした検出器とそれによる同時計数線は破線で
示されている。

【図６】円筒形検出器リングでずらしの検出器がないと
きサンプリングの頻度分布図である。

【図７】円筒形検出器リングのうち各リングの中の偶数
番の検出器を中心方向にずらしたときの中央に位置する
検出器リングの面上のサンプリングの頻度分布図であ
る。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 多数の検出器を円形リング状に配列し、
   さらにそのようなリングを何層か積み重ねることにより
   構成した円筒形、球面形および／またはその中間の形状
   の検出器系を有し、各検出器の出力の同時計数をとり、
   同時計数された検出器アドレスを投影データに変換して
   蓄積し、このデータを用いて分布像を再構成処理するデ
   ータ処理装置をもつポジトロン断層撮影装置において、
   前記検出器の一部の配置を、検出器リング間隔のある割
   合だけ中心軸からの距離を変えることにより、中心軸上
   の特定の位置に集中しているサンプリングを分散させる
   ようにしたことを特徴とするポジトロン断層撮影装置。
2. 【請求項２】 前記データ処理装置はデータの補間、再
   配置をする前処理装置を含んでいる請求項１のポジトロ
   ン断層撮影装置。
3. 【請求項３】 多数の検出器を円形リング状に配列し、
   さらにそのようなリングを何層か積み重ねることにより
   構成した円筒形、球面形および／またはその中間の形状
   の検出器系を有し、各検出器の出力の同時計数をとり、
   同時計数された検出器アドレスを投影データに変換して
   蓄積し、このデータを用いて分布像を再構成処理するデ
   ータ処理装置をもつポジトロン断層撮影装置において、
   各検出器が一次元または二次元に配列されたモザイク結
   晶で構成されるとき、これらの検出器の一端を、中心軸
   方向の結晶間隔のある割合だけ中心軸からの距離を変え
   ることにより、中心軸上の特定の位置に集中しているサ
   ンプリングを分散させるようにしたことを特徴とするポ
   ジトロン断層撮影装置。
4. 【請求項４】 前記データ処理装置装置はデータの補
   間、再配置をする前処理装置を含んでいる請求項３のポ
   ジトロン断層撮影装置。