JPH08233941A - ポジトロンｃｔ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 短時間で高いＳ／Ｎ比の吸収補正用データを
得る。 【構成】 ライン線源２１を被検体４０の周囲に回転さ
せたときの単一計数回路１４からの出力をメモリ１６に
送り、回転位置読み取り装置２３からのライン線源２１
の位置情報と検出器１１の位置情報とに応じて放射線の
カウントを行なって吸収補正用のデータを収集する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、多数の検出器をリン
グ型に配列したポジトロンＣＴ装置に関し、とくに吸収
補正機能を有するポジトロンＣＴ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ポジトロンＣＴ装置は、ポジトロン放出
性の放射性核種を用い、その消滅ガンマ線を検出して核
種の分布像を撮影するものである。たとえば人体にポジ
トロン放出性の放射性核種で標識された薬剤を投与する
と、特定の臓器に集積する。そのとき人体の外部に放出
されてくるガンマ線を、人体外に配置した検出器で検出
してデータを収集する。消滅ガンマ線は１８０゜反対の
方向に放出されるので、１対の検出器に同時に入射した
ことを検出し、その１対の検出器を結ぶ線上に核種が存
在していることのデータを得る。このような同時計数に
よって収集したデータを所定のアルゴリズムで処理する
ことにより、所定の断面での核種の濃度分布像を再構成
する。この再構成画像は特定の臓器の診断のために用い
られる。

【０００３】被検体外部でガンマ線を検出する検出器と
してシンチレーション検出器などが用いられ、これが多
数リング型に配列される。この検出器のリング型配列の
平面に位置している核種からのガンマ線のうち上記の平
面に平行に放出されたものがリング型に配列された検出
器のどれかに入射して検出されるので、被検体のこの平
面（スライス面）でのデータが収集されることになり、
再構成画像はこのスライス面における核種の濃度分布像
ということになる。

【０００４】一方、このポジトロンＣＴ装置では、被検
体の内部の核種からの放射線を外部において検出するた
め、その放射線が被検体の内部で吸収されてしまうこと
の影響を受けることが避けられない。そこで、再構成画
像では被検体の中央部の濃度が異常に低いものとなった
り、定量的な測定ができず精度が低いなどの問題が生じ
るので、その吸収の分布を別個に求めて、その吸収の影
響を補正する必要が生じる。

【０００５】この吸収の影響を求めるために、いわゆる
トランスミッションデータを収集する。ここでトランス
ミッションデータとは、被検体の内部から放射される放
射線によるデータであるエミッションデータに対するも
ので、被検体の外部から放射され被検体を透過した放射
線によるデータをいう。検出器のリング型配列の内部に
被検体とともにポジトロン放出性の線源を配置し、これ
を検出器のリング型配列に沿って被検体の周囲に回転さ
せ、その回転角度ごとに同時計数データを収集する。つ
ぎに被検体を検出器のリング型配列から取り出した上
で、線源を同じように回転させながら同時計数データを
収集する。前者のデータは放射線が被検体を通ることに
よる吸収の影響を受けたものであるのに対して、後者の
データにはこのような影響はない。そこで、これらのデ
ータを比較すれば、吸収の影響がわかり、これにより吸
収補正することができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来で
は、吸収補正用のトランスミッションデータを得るの
に、上記のようにポジトロン放出性の核種を用い、同時
計数データを収集しているため、つぎのような問題があ
った。すなわち、線源を検出器のリング型配列に沿って
回転させるため、その線源に近い側の検出器の計数率が
高くなりすぎ、線源強度を低くせざるを得ず、データ収
集に時間がかかる。また、たとい線源強度を上げること
ができたとしても、偶発同時計数率も線源強度の２倍に
比例して増加するので、Ｓ／Ｎ比を悪化させる。さら
に、同時計数の割合は少ないので、感度が低いという問
題もある。

【０００７】この発明は、上記に鑑み、短時間で高いＳ
／Ｎ比の吸収補正用データを得ることができるように改
善した、ポジトロンＣＴ装置を提供することを目的とす
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、この発明によるポジトロンＣＴ装置においては、多
数リング型に配列された放射線を検出するための放射線
検出手段と、該検出手段の出力が送られて同時計数デー
タを収集する手段と、この収集された同時計数データか
ら画像を再構成する画像再構成手段と、上記放射線検出
手段のリング型配列内に配置される補正用放射線発生手
段と、該補正用放射線発生手段を上記のリング型配列に
沿って回転移動させる回転手段と、その回転位置情報を
得る手段と、上記補正用放射線発生手段から上記放射線
検出手段のリング型配列の中心方向に向かって放射線検
出手段に入射した放射線の単一計数データを、上記回転
位置情報とともに収集する手段とを備えることが特徴と
なっている。

【０００９】さらに、放射線検出手段のリング型配列が
複数層に形成され、かつその層方向での放射線コリメー
ション手段を有するポジトロンＣＴ装置の場合、補正用
放射線発生手段として、その層方向にライン状に長く形
成されたものを用い、これに層方向の放射線コリメーシ
ョンを行なう放射線コリメーション手段を装着すること
もできる。

【００１０】

【作用】被検体を放射線検出手段のリング型配列内に配
置した状態で、補正用放射線発生手段を回転させなが
ら、その回転位置情報とともに単一計数データを収集す
ると、いわゆるトランスミッションデータが得られる。
被検体を放射線検出手段のリング型配列内から取り除い
た状態で、同様に補正用放射線発生手段を回転させなが
らその回転位置情報とともに収集した単一計数データ
を、上記のトランスミッションデータと比較すれば、被
検体による放射線の吸収の影響を表わす情報が得られる
ので、これにより吸収補正することが可能となる。この
場合、単一計数データを収集しており、しかも補正用放
射線発生手段からリング型配列の中心方向に向かった放
射線を検出しており、その補正用放射線発生手段に近い
側の放射線検出手段での信号は用いることがないため、
この近い側の放射線検出手段での計数率が高くなりすぎ
る問題を回避できる。その結果、補正用放射線発生手段
として線源強度の高いものを用い、短時間でデータ収集
することができる。また、同時計数データを収集するの
でなく単一計数データを収集するので、偶発同時計数に
よるＳ／Ｎ比の劣化もなく、感度も高い。

【００１１】補正用放射線発生手段の側に、層方向の放
射線コリメーションを行なう放射線コリメーション手段
を装着するならば、スライス面に直角な方向での空間分
解能が高められた吸収補正用のデータを得ることができ
る。

【００１２】

【実施例】以下、この発明の好ましい一実施例について
図面を参照しながら詳細に説明する。この実施例にかか
るポジトロンＣＴ装置では、図１に示すように、多数の
放射線検出器１１がリング型に配列されており、そのリ
ング型配列１０の中に被検体（患者）４０が配置される
ようになっている。これらの検出器１１の各出力は同時
計数回路１３に導かれ、いずれか２つの検出器１１に同
時に放射線が入射してこれらから出力が同時に生じたこ
とが検出される。そして、このように同時に２つの検出
器１１から出力が生じてこれが検出されると、その検出
出力がメモリ１６に送られて２つの検出器１１の組み合
わせごとに計数される。コンピュータ１７は、こうして
収集された同時計数データを用いて画像再構成する。

【００１３】以上の構成は通常のポジトロンＣＴ装置の
構成である。すなわち、ポジトロン放出性核種の薬剤を
投与した被検体４０を検出器リング型配列１０内に配置
し、そこから発生する放射線を検出器１１の各々に入射
させて上記のように同時計数データを収集すれば、検出
器リング型配列１０が配置されている平面で被検体４０
をスライスした断面での、放射性物質の濃度分布像を再
構成できる。

【００１４】この実施例では、この通常の構成に加え
て、吸収補正するための構成として、ライン線源２１
と、これを点線のように検出器リング型配列１０内でこ
れに沿って所定の小さな角度ごとにステップ的に回転移
動させる機構（図示しない）と、その回転位置を読み取
る装置（たとえばパルスエンコーダとカウンタ等からな
る）２３と、単一計数回路１４とが設けられる。

【００１５】ライン線源２１は、ライン状に形成された
放射線源であり、スライス面（検出器リング型配列１０
が含まれる平面）に直交するよう配置される（図では紙
面に直角に配置される）。このライン線源２１はポジト
ロン放出性あるいはシングルフォトン放出性のいずれで
もよい。そして、各検出器１１の出力は単一計数回路１
４にも送られるようになっており、このライン線源２１
から放出された放射線がいずれか１つの検出器１１に入
射したことが単一計数回路１４で検出される。

【００１６】このライン線源２１からの放射線を検出し
ているときは、切換回路１５は単一計数回路１４側に切
り換えられており、どれか１つの検出器１１で放射線が
検出されると、その検出器１１を特定する信号がメモリ
１６に送られる。同時に、このときのライン線源２１の
回転位置情報がメモリ１６に送られており、メモリ１６
では、上記の検出器１１を特定する信号と回転位置情報
とで指定されるアドレスに、「１」を加算する。

【００１７】すなわち、ライン線源２１がある位置にあ
るときに、ある検出器１１に放射線が入射したことが検
出されたなら、そのライン線源２１の位置とその検出器
１１の位置とを結ぶ線について「１」加算がなされる。
その両者を結ぶ線というのは、角度θと中心からの距離
ｄで表わすことができる。メモリ１６でデータ収集を行
なうというのは、このθ、ｄごとの放射線カウントデー
タ（サイノグラム）を収集することである。

【００１８】ここで、この加算はライン線源２１から検
出器リング型配列１０の中心方向に向かって放出された
放射線についてのみなされるようになっている。そのた
め、図では省略しているが、たとえばライン線源２１の
位置に対して、回転中心の反対側にある検出器１１から
の信号しかメモリ１６に入力されないような一種のゲー
トを設けたり、あるいはライン線源２１からそもそも中
心方向に向かうような放射線しか出ないようにライン線
源２１に遮蔽を設ける。

【００１９】ライン線源２１を所定の小さな角度ごとに
ステップ的に回転させてその各々の静止期間ごとに上記
のようなデータ収集をメモリ１６において行ない、ライ
ン線源２１の１回転が終了すると、サイノグラムがすべ
て収集される。まず、被検体４０を挿入していないとき
に収集されたデータは図２の（ａ）のように単に検出器
１１の各々の感度むらをそのまま表わすものとなる。つ
ぎに被検体４０を挿入したときは、図２の（ｂ）で示す
ようなデータが得られる。つまり、被検体４０を放射線
が透過することにより吸収が生じるため、距離ｄ方向の
中心でカウント値が落ち込むことになる。図２の（ｂ）
の中心部分の濃い部分がカウント値の落ち込みを表わし
ている。

【００２０】これらのデータの比をとれば、検出器１１
の感度むらの影響が取り除かれた、図２の（ｃ）に示す
ようなデータが得られる。この図２の（ｃ）のデータは
吸収分布を表わすサイノグラムであるから、これを用い
ることにより吸収補正が可能である。

【００２１】すなわち、ある被写体４０についてライン
線源２１を用いて上記のような吸収補正用のデータを収
集した後、被写体４０の位置を動かさないようにしなが
ら放射性薬剤を投与し、ライン線源２１を取り除き、切
換回路１５を同時計数回路１３側に切り換えて、メモリ
１６においてエミッションデータを収集する。コンピュ
ータ１７は、このデータに、サイノグラムの段階で、上
記のサイノグラムとなっている吸収補正用のデータを作
用させて、吸収補正を行なう。こうして補正された後の
データを用いて画像再構成すれば、吸収補正された画像
が得られる。

【００２２】なお、この吸収補正はサイノグラムの段階
でのみ可能であるわけではなく、再構成画像の段階でも
可能である。つまり、Ｘ線ＣＴなどと同様な画像再構成
アルゴリズムを用いて、吸収補正用のデータから画像を
再構成すると、吸収分布を表わす画像が得られる。そこ
で、この吸収分布画像を、補正なしに再構成されたポジ
トロンＣＴ画像に作用させれば、吸収の影響を取り除く
補正ができる。

【００２３】ここで、上記のように吸収補正用データは
単一計数データを収集することによって得ているので、
ライン線源２１に近い側の検出器１１に入射した放射線
はカウントする必要がない。そのため、このような検出
器１１において計数率が高くなりすぎる障害が生じるこ
とがないので、強度の高いライン線源２１を用いて、ラ
イン線源２１とは反対側にある検出器１１で高い計数率
までデータ収集できる。その結果、吸収補正用のデータ
収集を短時間に済ますことが可能となる。また、偶発的
な同時計数データをカウントすることもないので、Ｓ／
Ｎ比の良好な吸収補正用データを収集できる。さらに、
同時計数ではなく単一計数により吸収補正用のデータを
得るので、感度が高い。

【００２４】以上の説明は、スライス面が１つである
（検出器リング型配列１０が単層である）ポジトロンＣ
Ｔ装置についてのものである。多スライスのポジトロン
ＣＴ装置の場合は、ライン線源２１に、図３のような、
スライス厚さ方向（スライス面に直角な方向）に放射線
のコリメーションを行なうシールド板２２を設ける。多
スライスのポジトロンＣＴ装置では、図４に示すよう
に、検出器１１のリング型配列１０が多層に積層されて
おり、そのリング型配列１０の内側に、スライス厚さ方
向での放射線コリメーションのための、放射線遮蔽材料
でなるリング型のシールド板１２が多数積み重ねるよう
に配置される。このリング型シールド板１２の内側に、
上記の図３で示したようなシールド板２２付きのライン
線源２１が、その長さ方向がスライス厚さ方向（シール
ド板１２やリング型配列１０の積層方向）となるように
挿入される。

【００２５】このライン線源２１に設けられたシールド
板２２は放射線を遮蔽する材料からなり、空気層（ある
いは製造技術上の問題から放射線吸収の少ない発泡ウレ
タン等の層）を挟んで連続的に積層される。このコリメ
ーションは検出器リング型配列１０の中心方向に向かう
放射線についてのみ行なえば足りるため、各シールド板
２０は図３に示すように半円状のものでよく、その大き
さ（面積）は検出器リング型配列１０の内部空間にあま
り影響しない程度が望ましい。

【００２６】このようにライン線源２１にシールド板２
２を設けてライン線源２１から出る放射線のコリメーシ
ョンを行なうことにより、スライス厚さ方向での空間分
解能を向上させることができる。図５の（ａ）で示すよ
うに、検出器１１からライン線源２１を見込む立体角は
シールド板１２に決まるが、ライン線源２１を見込む立
体角が大きくなればなるほど、ライン線源２１側のシー
ルド板２２によりライン線源２１が見難くなる。そのた
め、スライス厚さ方向の位置分解能特性はカーブ３１の
ようになり、スライス厚さ方向の位置分解能が向上す
る。

【００２７】参考までに、ライン線源２１側にシールド
板２２がない場合は図５の（ｂ）のようになる。検出器
１１からライン線源２１を見込む立体角はシールド板１
２に決まる点は図５の（ａ）と同じであるが、ライン線
源２１側のシールド板２２がないので、ライン線源２１
を見込む立体角が大きくなっても放射線が入射し、その
ためスライス厚さ方向の位置分解能特性はカーブ３２の
ように広いものとなる。このカーブ３１と３２との比較
からも、ライン線源２１にシールド板２２を設けたこと
によって、スライス厚さ方向の位置分解能が向上してい
ることがわかる。

【００２８】これにより、単一計数データの収集でも、
スライス厚さ方向の空間分解能を、スライス面内の空間
分解能と同程度に高めることでき、多スライスのポジト
ロンＣＴ装置において、スライス厚さ方向の空間分解能
の高い吸収補正用データを得ることが可能となる。ま
た、ライン線源２１側に設けたシールド板２２によって
ライン線源２１からほぼ直角に出る放射線以外はシール
ドしてしまうので、被検体（患者）４０に対する放射線
被曝を低減することにもつながる。

【００２９】なお、シールド板２２の形状や厚さ、ある
いは積層枚数などは上記の実施例に限らず、種々のもの
が採用可能である。

【００３０】

【発明の効果】以上実施例について述べたように、この
発明のポジトロンＣＴ装置によれば、単一計数により吸
収補正用のデータを収集しているため、高い計数率まで
データ収集が可能であり、吸収補正用データの収集時間
を短縮できる。また、単一計数により吸収補正用のデー
タを収集していることから、偶発同時計数の影響を受け
ることがなくなり、Ｓ／Ｎ比を向上させることができる
とともに、感度も高めることができる。さらに、補正用
の線源側で放射線コリメーションを行なう構成とするこ
とにより、スライス面に直角な方向での空間分解能が高
められた吸収補正用のデータを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例にかかるポジトロンＣＴ装
置のブロック図。

【図２】同実施例において収集されたサイノグラムをそ
れぞれ示す図。

【図３】シールド板付きライン線源の一実施例を模式的
に示す斜視図。

【図４】多スライスポジトロンＣＴ装置を模式的に示す
斜視図。

【図５】スライス厚さ方向の空間分解能特性を説明する
ための模式図。

【符号の説明】

１０ 検出器リング型配列 １１ 検出器 １２ リング型シールド板 １３ 同時計数回路 １４ 単一計数回路 １５ 切換回路 １６ メモリ １７ コンピュータ ２１ ライン線源 ２２ シールド板 ２３ 回転位置読み取り装置 ４０ 被検体

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 多数リング型に配列された放射線を検出
   するための放射線検出手段と、該検出手段の出力が送ら
   れて同時計数データを収集する手段と、この収集された
   同時計数データから画像を再構成する画像再構成手段
   と、上記放射線検出手段のリング型配列内に配置される
   補正用放射線発生手段と、該補正用放射線発生手段を上
   記のリング型配列に沿って回転移動させる回転手段と、
   その回転位置情報を得る手段と、上記補正用放射線発生
   手段から上記放射線検出手段のリング型配列の中心方向
   に向かって放射線検出手段に入射した放射線の単一計数
   データを、上記回転位置情報とともに収集する手段とを
   備えることを特徴とするポジトロンＣＴ装置。
2. 【請求項２】 多数リング型に配列されるとともにその
   リング型配列が複数層に積層された放射線を検出するた
   めの放射線検出手段と、該リング型配列の積層方向で放
   射線をコリメートする放射線コリメーション手段と、上
   記検出手段の出力が送られて同時計数データを収集する
   手段と、この収集された同時計数データから画像を再構
   成する画像再構成手段と、上記放射線検出手段のリング
   型配列内に、その長さ方向が上記のリング型配列の積層
   方向となるように配置される、ライン状の補正用放射線
   発生手段と、該補正用放射線発生手段に装着された、上
   記リング型配列の積層方向で放射線をコリメートする放
   射線コリメーション手段と、上記補正用放射線発生手段
   を上記放射線コリメーション手段とともに上記のリング
   型配列に沿って回転移動させる回転手段と、その回転位
   置情報を得る手段と、上記補正用放射線発生手段から上
   記放射線検出手段のリング型配列の中心方向に向かって
   放射線検出手段に入射した放射線の単一計数データを、
   上記回転位置情報とともに収集する手段とを備えること
   を特徴とするポジトロンＣＴ装置。