JPH09222483A - ポジトロンｅｃｔ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 吸収補正用のトランスミッションデータ収集
時の感度を向上させる。 【解決手段】 検出器リング型配列１０に沿ってライン
線源２１を回転移動させ、その位置信号をデータ収集メ
モリ１３に送り、その位置信号によりライン線源２１の
位置に対応する検出器１１のアドレスを指定するととも
に、ライン線源２１の位置に対応する検出器１１からコ
インシデンス回路１２への入力をつねにアクティブとし
て、コインシデンス回路１２へ入力される他方の検出器
出力があったときにコインシデンス回路１２から出力を
生じさせる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】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ＥＣＴ装置に関し、とく
に吸収補正機能を有するポジトロンＥＣＴ装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】ポジトロンＥＣＴ装置は、ポジトロン放
出性の放射性核種の放射性同位元素（ＲＩ）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すれば、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が分
かる。そこで、その線を表わす位置情報をなんらかの形
で定めておいて、その位置情報に対応したアドレスに
「１」を加算する。このような位置ごとのカウントによ
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
してシンチレータとフォトマルチプライアの組み合わせ
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ＥＣＴ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ＲＩよりなる線源を
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、吸収補正のためのトランスミッションデータの収集
感度が悪いという問題があった。そのため、十分なデー
タ量（カウント）を得るためには収集時間を長くかけね
ばならず検査時間が長くなって患者に負担をかけたり、
あるいは、データ量が少なくて不正確なトランスミッシ
ョンデータで我慢し結果的に正確な吸収補正のできない
ＥＣＴ画像しか得られないことになっていた。

【０００７】この吸収補正のためのトランスミッション
データの収集感度が低いというのは、つぎのような理由
に基づく。このトランスミッションデータ収集時には、
線源を被検体の周りに回転させ、その各位置ごとにエミ
ッションデータ収集時と同様に同時計数する。このよう
に線源を被検体の周りに回転させるため、線源が検出器
のリング型の中央には位置せずに検出器リング型配列に
近い円軌道上を動いていくことになる。そのため、線源
近くに位置している検出器と線源との距離は非常に短
く、その結果、線源近くの検出器には何も透過せず吸収
されないガンマ線が多数入射し、計数率が非常に高くな
り、時間分解能のハードウェア的な制限からデッドタイ
ムが増え、数え落としが多くなる。

【０００８】ところが、他方の同時計数されるべきガン
マ線は被検体を通って他の検出器に入射するので、吸収
される。そのため、線源が反対側にある検出器では計数
率は低く、数え落としも少ない。その結果、線源に近い
側の上記のような数え落としがネックとなって、両方の
検出器での同時計数も数え落とされることになる。

【０００９】このようにトランスミッションデータの収
集感度が低いことは、とくにマルチスライスのポジトロ
ンＥＣＴ装置で問題を大きくする。マルチスライスのポ
ジトロンＥＣＴ装置では、上記のような検出器リング型
配列が多層に重ねられて、各層で各スライスのデータ収
集を行なうよう構成されるが、スライス厚さ方向の分解
能を上げるためにスライス厚さを薄くすると、各スライ
スの検出器に入射するガンマ線がより制限されるので、
スライス当たりの感度が低下する。そのため、トランス
ミッションデータの収集感度はより低くなり、問題が深
刻化する。

【００１０】この発明は、上記に鑑み、簡単な構成であ
りながら、吸収補正用のトランスミッションデータの収
集感度を向上させ、収集時間・検査時間を短縮して患者
の負担を軽減することができるように改善した、ポジト
ロンＥＣＴ装置を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、この発明のポジトロンＥＣＴ装置においては、多数
の放射線検出手段がリング型に配列された放射線検出手
段のリング型配列と、該リング型配列内に取り外し自在
に配置され、該リング型配列に沿って回転移動させられ
るポジトロン放出性放射線発生手段と、その回転位置情
報を得る手段と、上記の多数の放射線検出手段の各々の
１ペアから同時に出力が生じたことを検出する同時検出
手段と、この同時検出手段からの出力を上記の各ペアに
対応したアドレスでカウントすることによりデータ収集
する手段と、上記のポジトロン放出性放射線発生手段が
配置されて吸収補正用トランスミッションデータを収集
するときに、上記の回転位置情報からその位置に対応す
る放射線検出手段の擬似識別信号を発生するとともに、
その放射線検出手段から同時検出手段への入力をつねに
アクティブにさせて、その同時検出手段の他方の入力が
あったときにただちに同時検出手段から出力を生じさ
せ、その他方の入力を与えた放射線検出手段の識別信号
と上記の擬似識別信号とで上記データ収集手段のアドレ
スを指定する手段とが備えられることが特徴となってい
る。

【００１２】吸収補正用トランスミッションデータを収
集するときに用いられるポジトロン放出性放射線発生手
段は、放射線検出手段のリング型配列に沿って回転移動
させられるが、その回転位置情報が得られるため、この
回転位置情報から、そのポジトロン放出性放射線発生手
段と位置的に対応する放射線検出手段を知ることができ
る。そこで、回転位置情報から、その位置的に対応する
放射線検出手段を表わす擬似識別信号への変換を行なう
とともに、その放射線検出手段から出力が生じたような
状態とする。これにより、この放射線検出手段とペアを
なす他方の放射線検出手段が生じたとき、ただちにその
ペアについての同時検出手段から出力が生じる。そし
て、上記の擬似識別信号と他方の放射線検出手段の識別
信号とで指定されるアドレスにおいてデータが収集され
る。このように同時検出手段の一方の入力をつねにアク
ティブとするため、実質的には、他方の放射線検出手段
の出力のシングル計数が行われることになる。ポジトロ
ン放出性放射線発生手段と位置的に対応する放射線検出
手段では、計数率が高くなり数え落としも多くなるが、
これから出力がつねに生じたような状態とするため、そ
の数え落としに影響されることなく、吸収補正用のトラ
ンスミッションデータの収集感度を高めることができ
る。

【００１３】

【発明の実施の形態】つぎに、この発明の実施の形態に
ついて図面を参照しながら詳細に説明する。この発明に
かかるポジトロンＥＣＴ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）３０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
はコインシデンス回路１２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コインシデ
ンス回路１２により検出されると、その２つの検出器１
１のＩＤ信号に対応するアドレスで、データ収集メモリ
１３においてその放射線事象が計数される。

【００１４】コインシデンス回路１２は検出器１１の組
み合わせごとに設けられるが、隣接する検出器１１の間
でコインシデンスを検出しても意味がない（被検体３０
が置かれる領域を通った放射線が入射するわけではない
から）し、また組み合わせ数を減らすためにも検出器１
１をいくつかずつにａ，ｂ，ｃ，…のようにグループ分
けし、そのグループ間でコインシデンス回路１２を設け
る。また、コインシデンス回路１２は、検出器１１のグ
ループ内での検出器対については設けないだけでなく、
隣接するグループの間でも同様の理由から設けない。そ
のため、コインシデンス回路１２は、たとえば、グルー
プａ，ｂ，ｃの間やグループｐ，ｑ，ｒの間では設け
ず、グループａ，ｐ間、グループａ，ｑ間、グループ
ａ，ｒ間、グループｂ，ｐ間等に設けることになる。

【００１５】被検体３０にＲＩが投与されていてその被
検体３０中のＲＩからの放射線を検出し、同時計数して
データ収集メモリ１３においてエミッションデータを収
集すれば、そのエミッションデータを用いて画像再構成
装置１５でエミッション画像を再構成し、ディスプレイ
装置１６に表示することができる。

【００１６】吸収補正のためのトランスミッションデー
タ収集は、被検体３０にＲＩを投与する前に行われる。
このとき、ライン線源２１を被検体３０の周囲に、つま
り検出器リング型配列１０の内側に沿って回転させ、そ
の位置を検出し、その位置信号をデータ収集メモリ１３
に送ってトランスミッションデータを収集する。このト
ランスミッションデータを用いて、演算器１４において
エミッションデータを補正する演算処理を行ない、吸収
補正する。吸収補正後のエミッションデータを画像再構
成装置１５に送って画像再構成すれば吸収補正のなされ
たエミッション画像が得られる。

【００１７】検出器リング型配列１０の各検出器１１
は、１つのシンチレータクリスタルと１つの光電検出器
（フォトマルチプライアなど）とを組み合わせたものか
ら構成することもできるが、そうすると密度高く配列で
きず、空間分解能が劣ることになるため、ここでは図２
に示すように短冊状の多数のシンチレータクリスタル１
７と複数のフォトマルチプライア１８とを組み合わせて
１つの検出器グループを構成することとし、フォトマル
チプライア１８の出力からどのシンチレータクリスタル
１７に放射線が入射して光が生じたかを表わす信号を得
るようにしている。

【００１８】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
ロン放出性の核種により形成されている。このライン線
源２１は、図３に示されているように、線源保持リング
２２によって保持されている。

【００１９】そしてこの線源保持リング２２はＶベルト
などを介してモータ２３により小さな角度ごとにステッ
プ的に回転させられる。線源保持リング２２には切片２
４が設けられ、この切片２４がフォトセンサ２５で検出
されることにより、線源保持リング２２の初期回転位置
が求められる。他方、モータ２３の回転軸にはシャフト
エンコーダ２６が連結されており、その出力パルスが位
置カウンタ２７でカウントされるようになっている。

【００２０】この位置カウンタ２７は、フォトセンサ２
５の出力で０にリセットされるようになっており、その
ため、この位置カウンタ２７のカウント出力は、ライン
線源２１の位置を表わす位置信号となる。ライン線源２
１が１回転したとき、見かけ上のシンチレータクリスタ
ル１７の数（実際には物理的に存在しないシンチレータ
クリスタル１７を含んだ数）だけのカウント出力が生じ
るように、シャフトエンコーダ２６や位置カウンタ２７
が設定される。

【００２１】つぎに、グループａ，ｐ間の同時検出をと
りあげて図４を参照しながら説明する（他のグループ間
の同時検出も同様である）。グループａに属するどれか
のシンチレータクリスタル１７に放射線が入射すると、
グループａから、アンブランク信号が生じるのと同時
に、その入射したシンチレータクリスタル１７を識別す
るためのＩＤ信号（ＳＣＩＤ信号）が生じるとともに、
そのシンチレータクリスタル１７にもっとも近いフォト
マルチプライア１８のＩＤ信号（ＰＭＩＤ信号）が生じ
る。グループｐのどれかのシンチレータクリスタル１７
に放射線が入射したときも、同様にアンブランク信号、
ＰＭＩＤ信号、ＳＣＩＤ信号が生じる。

【００２２】これらグループａ，ｐからのアンブランク
信号は、それぞれＯＲ回路４３、４４を経てこのグルー
プの組み合わせについて設けられたコインシデンス回路
１２に導かれ、同時に出力が生じたことが検出され、デ
ータ収集メモリ１３のグループａ，ｐの組み合わせにつ
いてのアドレスブロックａｐがアクセスされる。通常の
エミッションデータ収集時には、セレクタ４５〜４８は
グループａ，ｐからのＰＭＩＤ信号およびＳＣＩＤ信号
を選択するよう切り替えられており、データ収集メモリ
１３のアドレスブロックａｐの、これらＰＭＩＤ信号お
よびＳＣＩＤ信号でアドレスされる場所に「＋１」が記
憶される。

【００２３】トランスミッションデータ収集時には、位
置カウンタ２７からの位置信号がルックアップテーブル
４１に入力される。この位置信号は、ライン線源２１の
位置に対応するシンチレータクリスタル１７の番号を表
わしており、そこで、この位置信号から、その対応する
シンチレータクリスタル１７のＩＤ信号、フォトマルチ
プライア１８のＩＤ信号、グループのＩＤ信号を得るこ
とが可能である。ルックアップテーブル４１はこの変換
を行なうもので、擬似的なＰＭＩＤ信号、ＳＣＩＤ信
号、グループ信号が得られる。

【００２４】このルックアップテーブル４１からのグル
ープ信号はエンコーダ４２に入力されてグループの信号
Ａ，Ｂ，Ｃ，…のいずれかが得られる。たとえば、ライ
ン線源２１が図１に示すようにグループａの近くに位置
しているとき、このエンコーダ４２から信号Ａが生じ
る。この信号ＡはＯＲ回路４３に送られる。そのため、
コインシデンス回路１２の２つの入力のうちのグループ
ａ側からの信号が、グループａのアンブランク信号にか
かわらずつねにアクティブになる。そのため、他方のグ
ループｐからのアンブランク信号が入力されることによ
ってただちにコインシデンス回路１２から出力が生じ
る。

【００２５】エンコーダ４２からの信号Ａは、セレクタ
４５、４６にも送られ、これをグループａ側からルック
アップテーブル４１側へと切り替える。そのため、ルッ
クアップテーブル４１からの擬似ＰＭＩＤ信号および擬
似ＳＣＩＤ信号がこのセレクタ４５、４６を通ってデー
タ収集メモリ１３にアドレス信号として送られることに
なる。他方のグループｐからのＳＣＩＤ信号およびＰＭ
ＩＤ信号はセレクタ４７、４８を通ってデータ収集メモ
リ１３のアドレス信号として用いられる。

【００２６】そのため、このときは、グループｐに属す
るシンチレータクリスタル１７のどれかに放射線が入射
したことが計数されることになり、実質的にシングル計
数がなされたことになる。そのため、ライン線源２１が
グループａに近くてその計数率が高くて数え落としが多
くなっていたとしても、そのことには一切影響されない
こととなる。そのため、他方のグループｐへの放射線入
射事象をすべて確実に計数することができるようになっ
て、トランスミッションデータの収集感度が上がる。

【００２７】ライン線源２１がグループｐに近い位置に
あるときは、エンコーダ４２から信号Ｐが生じるので、
コインシデンス回路１２のグループｐ側の入力がつねに
アクティブになり、グループａからアンブランク信号が
生じると、このコインシデンス回路１２からただちに出
力が生じる。また、このときセレクタ４７、４８がルッ
クアップテーブル４１側に切り替えられるため、グルー
プｐからのＰＭＩＤ信号、ＳＣＩＤ信号の代わりに、ル
ックアップテーブル４１からの擬似ＰＭＩＤ信号、擬似
ＳＣＩＤ信号がデータ収集メモリ１３に送られるように
なる。

【００２８】したがって、このときは、実質的に、グル
ープａに属するシンチレータクリスタル１７のどれかに
放射線が入射したことのシングル計数がなされることに
なる。そのため、グループａでの数え落としなどに影響
されず、トランスミッションデータの収集感度が向上す
る。

【００２９】なお、上記では、検出器リング型配列１０
が１層であるとして、その層に対応するスライス面での
同時検出についてのみ説明したが、検出器リング型配列
１０が多層に積重され、多数のスライス面でデータ収集
・画像再構成する構成とした場合にも、適用できるもの
である。多層の場合、各スライスごとに同時計数を行な
うため、ライン線源２１の代わりにポイント線源を用
い、その位置を円周方向のみでなく、スライス厚さ方向
にも移動させ、スライス厚さ方向での位置を表わす位置
信号を得る。そして、この位置信号からスライス方向に
区別されたシンチレータクリスタル、フォトマルチプラ
イア、グループのＩＤ信号を得るように構成する。

【００３０】その他、この発明の趣旨を逸脱しない範囲
で種々に変更できることはもちろんである。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、この発明のポジト
ロンＥＣＴ装置によれば、吸収補正用のトランスミッシ
ョンデータを高い感度で収集でき、収集時間・検査時間
を短縮して患者の負担を軽減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明にかかるポジトロンＥＣＴ装置のブロ
ック図。

【図２】検出器の例を示す模式図。

【図３】ライン線源の保持・回転機構を示す模式図。

【図４】同時計数データ収集系のブロック図。

【符号の説明】

１０ 検出器リング型配列 １１ 検出器 １２ コインシデンス回路 １３ データ収集メモリ １４ 演算器 １５ 画像再構成装置 １６ ディスプレイ装置 １７ シンチレータクリスタル １８ フォトマルチプライア ２１ ライン線源 ２２ 線源保持リング ２３ モータ ２４ 切片 ２５ フォトセンサ ２６ シャフトエンコーダ ２７ 位置カウンタ ３０ 被検体 ４１ ルックアップテーブル ４２ エンコーダ ４３、４４ ＯＲ回路 ４５〜４８ セレクタ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 多数の放射線検出手段がリング型に配列
   された放射線検出手段のリング型配列と、該リング型配
   列内に取り外し自在に配置され、該リング型配列に沿っ
   て回転移動させられるポジトロン放出性放射線発生手段
   と、その回転位置情報を得る手段と、上記の多数の放射
   線検出手段の各々の１ペアから同時に出力が生じたこと
   を検出する同時検出手段と、この同時検出手段からの出
   力を上記の各ペアに対応したアドレスでカウントするこ
   とによりデータ収集する手段と、上記のポジトロン放出
   性放射線発生手段が配置されて吸収補正用トランスミッ
   ションデータを収集するときに、上記の回転位置情報か
   らその位置に対応する放射線検出手段の擬似識別信号を
   発生するとともに、その放射線検出手段から同時検出手
   段への入力をつねにアクティブにさせて、その同時検出
   手段の他方の入力があったときにただちに同時検出手段
   から出力を生じさせ、その他方の入力を与えた放射線検
   出手段の識別信号と上記の擬似識別信号とで上記データ
   収集手段のアドレスを指定する手段とを備えることを特
   徴とするポジトロンＥＣＴ装置。