JP4424911B2 - Apparatus and method for single photon emission computed tomography - Google Patents
Apparatus and method for single photon emission computed tomography Download PDFInfo
- Publication number
- JP4424911B2 JP4424911B2 JP2003020533A JP2003020533A JP4424911B2 JP 4424911 B2 JP4424911 B2 JP 4424911B2 JP 2003020533 A JP2003020533 A JP 2003020533A JP 2003020533 A JP2003020533 A JP 2003020533A JP 4424911 B2 JP4424911 B2 JP 4424911B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- detector
- rotation
- pedestal
- radiation
- view
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Nuclear Medicine (AREA)
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、単一光子エミッションコンピュータ断層撮影(SPECT)に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
遺伝子治療を始めとする種々の組織再生を目的とした治療法が提案される中、組織および細胞の生理機能を、動物個体を生かした状態で3次元的かつ定量的に評価する方法の確立が望まれている。欧米では小動物専用の陽電子放射型断層撮像(PET)装置が開発され、ゲノム創薬やタンパク科学の分野で応用研究が行なわれている。
【0003】
一方、これに用いるものとして、単一光子エミッションコンピュータ断層撮影装置(SPECT装置)と呼ばれる装置が知られている。これは、放射性アイソトープで標識された医薬品を被写体に投与し、体内分布をイメージングするものである。SPECT装置で利用する放射性薬剤の寿命は長く、他施設からの入手が可能である。また使用するコリメータの工夫によりPETよりも高い解像度を得ることができる。感度はPETに劣る(約数百分の一)が、血流量のイメージングなど多くの検査は可能であり、実際に核医学臨床診断が広く実施されているとおり、小動物の機能評価が可能になるとその応用範囲は広いと考えられる。
【0004】
SPECT装置では、一枚の位置検出型の放射線検出器の表面にコリメータを装着し、被写体の外部に沿って回転させ、全周にわたって放射線データを収集し、回転に同期した信号を解析することで、被写体内部の放射性薬剤の分布を推定する。コリメータとしては、蜂の巣状のパラレルビームコリメータや一本の線状の焦点を有するファンビームコリメータが臨床装置には一般的である。
【0005】
一方、単一のホールを有するコリメータすなわちピンホールコリメータを装着したSPECT装置も開発が試みられており、多くの試作器が製作された。このようなピンホールSPECT装置(マイクロSPECT装置)では、台座(ベッド)上の被写体の近くに、ピンホールコリメータを備える位置検出型放射線検出器が設けられ、撮像時には放射線検出器が被写体の外部を回転される。被写体からの放射線はホールをとおりコーンビーム状となって放射線検出器により検出される。ピンホールコリメータを利用することにより、ホール径を小さくし、被写体に近接して撮像できるので、空間解像度を向上できる。また、ピンホールSPECT装置は、その設計構造が簡単であるという利点がある。実際に1mm程度の解像度を有する試作器は製造されており、すでにラットやマウスなどの小動物の断層撮像が行なわれた実績がある。コーンビームコンピュータ断層撮影では、画像再構成に、フィルター逆投影法を拡張したFeldkamp法(J. Opt, Soc. Am., A1, 612-619 (1984))が使われている。
【0006】
なお、Iidaらの論文(J. Nucl. Cardiol. 5: 313-31 (1998))は、従来はPETでのみ可能であった、心筋の局所組織血流量がSPECT装置でも測定可能であることを概説している。また、Meikleらの論文(Curr. Pharm. Des. 7, 1939-1960 (2001))は、現在開発されている動物専用PET装置およびSPECT装置のレビューを行い、さらに前臨床治験における役割を総括している。
【0007】
【非特許文献1】
L. A. Feldkamp, L. C. Davis and J. W. Kress, Practical cone-beam algorithm, J. Opt, Soc. Am., A1, 612-619 (1984)
【非特許文献2】
H. Iida and S. Eberl, Quantitative assessment of regional myocardial blood flow with thallium-201 and SPECT, J. Nucl. Cardiol. 5, 313-31 (1998)
【非特許文献3】
S. Meikle, S. Eberl and H. Iida, Instrumentation and Methodology for Quantitative Pre-Clinical Imaging Studies, Curr. Pharm. Des. 7, 1939-1960 (2001)
【非特許文献4】
H. K. Tuy, An inversion formula for cone-beam reconstruction, SIAM J. APPL. MATH. 1983, vol. 43, No. 3, 546-552
【非特許文献5】
工藤博幸、光学、29巻、354頁(2000年)(図1(f))
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
高解像度のSPECTイメージングは、ピンホールコリメータと位置検出型ガンマカメラを組み合わせることで実現でき、すでにいくつかの論文報告がなされている。国内においても複数の医用機器メーカーが臨床装置に専用のコリメータを設計製作して小動物イメージングを実現している。しかし、これらの報告は、試作器の研究室レベルでの性能評価に留まり、病態生理あるいは医学研究に応用された例は少ない。
【0009】
今までSPECTイメージングの応用研究が展開されなかった1つの理由は、得られた画像の定量的信頼性が乏しく、特に視野周辺領域において画像が歪むという問題である。従来は、画像再構成にフィルター逆投影法を拡張した方法(Feldkamp法、1984年)が使われてきた。パラレルビームコリメータにおける完全な画像再構成には、Orlovの条件とよばれる幾何学条件を満足すること、すなわち、任意の大円(原点を中心とする単位円)が再構成に利用されるプロジェクションの方向ベクトル(軌道)と交差することが必要である。また、ピンホールコリメータにおける完全な画像再構成には、Tuyの条件(H. K. Tuy. An inversion formula for cone-beam reconstruction. SIAM J. APPL. MATH. 1983, vol. 43, No. 3, 546-552)が提示されている。しかし、従来のピンホールSPECT装置の幾何学設計では回転面以外の断面でこの前提条件が成り立たないので、ホールを含む回転面上の画像は原理的には正確に再構成できるのに対し、ホールを含まない断層面においては正確な放射能濃度が計測できないという欠点がある。また、ホールを含む回転面上の画像に不均一分解能による画像のゆがみが生じるという欠点がある。したがって、不完全データゆえに画像再構成において定量性に限界がある。これは、ひとつには画像を再構成する数学理論の限界が一因であるが、より本質的には、コーンビーム状の撮像データ収集において、数学的に理想的な収集データが撮像できていないためである。したがって、一様でかつ定量的な撮像データを提供できるピンホールSPECT装置の開発が望まれている。
【0010】
なお、似た問題としてX線CTにおけるコーンビームの利用が挙げられる。X線CTにおいてコーンビームを利用する場合、X線源から円錐状のX線ビームを被写体に照射して投影データを測定する。したがって、ピンホールコリメータを用いるSPECT装置と同様に、データはコーンビーム状に収集される。ここで、工藤(光学、29巻、354頁(2000年))は、X線CTにおいて厳密な画像再構成が可能な測定データを収集するため、すなわち、被写体と交わるすべての平面がX線源の軌道と交わるという条件を満足させるため、実現容易なX線源の軌道として、直交する2つの円軌道、円と直線の軌道、または、らせん軌道を提案している。
【0011】
この発明の目的は、ピンホールSPECTにおいて一様でかつ定量的な撮像データを収集できるようにすることである。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る第1の単一光子エミッションコンピュータ断層撮影装置は、被写体を支持可能な台座と、ピンホールコリメータと位置検出型放射線検出器を組み合わせた1台以上の検出器ブロックと、前記の検出器ブロックを、放射線検出器の視野の中心を1点に固定しつつ、視野中心を含む回転面上に取り付け、検出器ブロックを台座の周囲で回転する回転機構と、回転機構の回転を制御する制御装置と、回転機構の回転に同期させながらその回転軸に相対的に台座を周期的に揺さぶる揺動機構と、前記の検出器ブロックから、検出器により検出された放射線計測データを受け取り、記憶する記憶装置とを備える。
【0014】
本発明に係る第2の単一光子エミッションコンピュータ断層撮影装置は、被写体を支持可能な台座と、ピンホールコリメータと位置検出型放射線検出器を組み合わせた複数の検出器ブロックと、前記の検出器ブロックを、放射線検出器の視野の中心を1点に固定しつつ、視野中心を含む回転面上及び回転面外にも取り付け、検出器ブロックを台座の周囲で回転する回転機構と、回転機構の回転を制御する制御装置と、前記の検出器ブロックから、検出器により検出された放射線計測データを受け取り記憶する記憶装置とを備える。本発明に係る第3の単一光子エミッションコンピュータ断層撮影装置は、さらに、回転機構の回転に同期させながらその回転軸に平行な方向に台座を移動させる移動機構を備える。
【0015】
本発明に係る第4の単一光子エミッションコンピュータ断層撮影装置は、被写体を支持可能な台座と、ピンホールコリメータと位置検出型放射線検出器を組み合わせた複数の検出器ブロックと、前記の複数の検出器ブロックを、放射線検出器の視野の中心をずらして取り付け、検出器ブロックを台座の周囲で回転する回転機構と、回転機構の回転を制御する制御装置と、前記の検出器ブロックから、検出器により検出された放射線計測データを受け取り記憶する記憶装置とを備える。
【0016】
本発明に係る第5の単一光子エミッションコンピュータ断層撮影装置は、被写体を支持可能な台座と、ピンホールコリメータと位置検出型放射線検出器を組み合わせた複数の検出器ブロックと、前記の台座を放射線検出器の視野の中心で回転する回転機構と、この支持台座を放射線検出器の視野の中心で回転軸から傾斜させる機構と、回転機構の回転を制御する制御装置と、前記の検出器ブロックから、検出器により検出された放射線計測データを受け取り記憶する記憶装置とを備える。
【0017】
また、本発明に係る第1の単一光子エミッションコンピュータ断層撮影方法では、ピンホールコリメータを装着した位置検出型の放射線検出器を備える複数台の検出器ブロックを、放射線検出器が常に被写体を視野に含むように、被写体を支持可能な台座の周囲において、1つの回転面の上だけでなく回転面の外でも放射線を検出するように任意の位置に配置する。そして、検出器ブロックを、台座の周りを検出器が常に被写体を視野に含むように移動して、検出器ブロックにより放射線計測データを収集し記憶装置に記録する。
【0018】
また、本発明に係る第2の単一光子エミッションコンピュータ断層撮影方法では、ピンホールコリメータを装着した位置検出型の放射線検出器を備える1台以上の検出器ブロックを、放射線検出器が常に被写体を視野に含むように固定する。そして、台座を傾斜させつつ、回転させて、検出器ブロックにより放射線計測データを収集し記憶装置に記録する。
第1と第2の方法は、前述の第1から第5の単一光子エミッションコンピュータ断層撮影装置による撮影を含むものである。
【0019】
【発明の効果】
本発明では、ピンホールSPECTにおいて、検出器の配列を回転面上だけでなく異なる方向から被写体を見込む設計にすることで、または、被写体を支持する台座を検出器に対して揺動することで、一様でかつ定量的な撮像データを収集する。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。なお、図面において、同じ参照記号は同一または同等のものを示す。
ピンホールSPECT装置では、被写体(被験体)を支持可能な台座の周りに、1台以上の位置検出型放射線検出器が配置され、検出器は、被写体内部で発生されピンホールコリメータのホールを通って円錐状に分布する放射線を検出する。検出器は、常に被写体を視野に含むように設置され、台座の周囲を移動される。従来のピンホールSPECT装置では、検出器は1つの回転面上のみに設置されていたが、本発明では、検出器は、視野の中心を含む1つの回転面の上だけでなく、回転面の外でも放射線を検出するように配置される。本発明の検出手法は種々の構造で実現できる。後で具体的に説明するように、検出器の配列の工夫、ピンホール位置のずれ、台座の位置の揺動などが採用できる。このように、回転面からずらして放射能を検出することにより、データの完全性を保証でき、撮像データが数学的に画像再構成の構成要件を満たす。これにより、撮像データから得られる再構成画像の解像度が向上し、被写体内の放射能濃度の分布が正確に計測できるようになる。
【0021】
図1〜図4は、第1の実施の形態のピンホールSPECT装置を示す。このピンホールSPECT装置では、被写体は台座(ベッド)10の上に支持される。ピンホールコリメータ12を位置検出型放射線検出器(NaIなど)14に装着した検出ブロックが、台座10の周りに配置される。具体的には、複数の検出ブロックがガントリー16に取り付けられる。ガントリー16に隣接して設けられる回転駆動装置18が、ステッピングモータ(図示しない)を内蔵し、ガントリー16を回転駆動する。ガントリー16への取り付け位置を調節することにより、検出器回転径は、被写体の大きさに依存して変化される。台座10は、台座10に関して回転駆動装置18と反対側に設置される支持部20により固定される。ガントリー16、回転駆動装置18、支持部20は装置の基部22に固定される。データ収集の際にガントリー16が回転されると、その回転に伴って検出器14が台座10の周りで放射線を検出する。なお、検出器14の数は、多いほどよいが、図2に示すように、この装置では6個である。なお、図1は、図2のA−A断面を示し、検出器は、回転面内に位置される。回転面とは、ガントリー16の回転軸に垂直であり、視野の中心を含む面をいう。また、図3と図4は、図2のB−B断面とC−C断面を示し、回転面からそれぞれ15°と30°傾いた面に位置される検出器14を示す。
【0022】
検出ブロックの配置について説明すると、複数の検出器のそれぞれのピンホールコリメータ10の視野中心は一致させる。すなわち、検出器14が見込む視野の中心は常に一点に固定する。また台座10の回転中心もこの点に一致する。この複数の検出器14の一部は、回転面内にはなく、その回転面の外に設置される。
【0023】
図5は、ピンホールSPECT装置の全体の構成を示す。この装置を制御するコンピュータ40は、データ収集のための撮像制御プログラム42と、撮像データを基に画像を再構成する画像再構成プログラム44を備える。撮像制御プログラム42は、撮像データ収集の開始にあたって、シーケンサ46にパラメータを設定し、次に、データ収集の開始を指示する。これに対応して、シーケンサ46は、シーケンス制御プログラムに従って、回転駆動装置18などの駆動系48及び放射能検出器14やデータ収集回路50の動作を制御し、それぞれの角度毎のプロジェクションデータを収集する。回転駆動装置18は、指示に応じて、ガントリー16の回転を行う。検出器14が検出した位置とエネルギーのデータは、データ処理回路50を経て、角度終了毎にメモリ52に逐次転送・格納される。画像再構成プログラム44は、メモリ52に取り込まれた撮像データを用いて画像再構成を行う。
【0024】
なお、撮像画像からの画像再構成のための既存のプログラムでは、回転中心を通る画像を基に画像を再構成している。視野中心を一致させるのは、この画像再構成プログラムを使用するためであり、必ずしもそうでなければならないということではない。一般的には、1台以上の検出器が、被写体を視野に含むように設置されていて、かつ被写体に対する位置が分かっていればよい。
【0025】
次に、第1の実施の形態のピンホールSPECT装置の変形例について説明する。この変形例では、ガントリー16の回転に同期させながらその回転軸に平行な方向に台座10を移動させる移動機構(図示しない)を備える。移動機構としては、従来のCT装置で台座の移動に使用されているものを用いればよい。この装置は、その他の点では、第1の実施の形態のSPECT装置と同じであるので、説明を省略する。
【0026】
次に、第2の実施の形態のピンホールSPECT装置について説明する。このピンホールSPECT装置において、複数の検出器のそれぞれの視野中心は一致させるが、ホールの位置は、視野中心を含む回転面から外れたものも含む。
【0027】
図6に示す例では、ピンホールSPECT装置は、リング状の放射線検出器14’とリング状のコリメータ12’とを備える。検出器14’はガントリー16に設置される。その他の点では、第1の実施の形態のピンホールSPECT装置と同じである。コリメータ12’には2つのホール13が設けられている。1つのホール13(図6において上側のホール)は、視野中心を含む回転面内にあるが、他方のホール13(図7において上側のホール)は、回転面外にある。
【0028】
また、図7に示す例では、ピンホールSPECT装置は、平板状の2個の放射線検出器14"とそれぞれに対応するコリメータ12"とを備える。検出器14"は、ガントリー16に、台座に対して上下に取り付けられる。その他の点では、第1の実施の形態のピンホールSPECT装置と同じである。
【0029】
次に、第3の実施の形態におけるピンホールSPECT装置を説明する。このピンホールSPECT装置では、検出器14の回転に同期させつつ台座10をその回転中心の周りに左右(あるいは上下など)に揺さぶる揺動機構22を用いる。図8に示す装置では、台座を通る水平面内で(図8の上下方向に、破線で示すように)揺さぶられる。この揺動機構22は、図9に示す例では、台座10の揺動中心に対応する中心を備える円板22aと、その円板を所定周期で揺動する駆動モータ22bとからなり、台座10を支持する支持部20は、円板22aに固定される。それぞれピンホールコリメータ12を装着した複数(たとえば6個)の検出器14が、回転面内に配置される。台座10の揺動中心は、検出器14の回転面内にあり、また各ピンホールコリメータ12の視野中心に一致する。検出器14の回転と台座10の揺動とは同期される。このピンホールSPECT装置は、その他の点では第1の実施の形態のピンホールSPECT装置と同様である。回転軸の一点を見込むように検出器14の回転に同期させながら台座10を揺動しつつ、撮像データを収集する。
【0030】
前述のいずれかの撮像装置により、被写体内部の放射能濃度分布が正確に計測できる。したがって、たとえば、体内の放射性薬剤の分布が定量的に計測できるので、被写体の局所組織の生理機能を数値として評価できるような撮像システムが構築できる。これにより、放射性薬剤の体内動態の正確な計測に基づき体内の生理機能(血流量など)が正確に推定できるようになる。さらに、体内動態を数理モデルに基づいた解析により、血流量などの生理機能の画像化が可能になる。
【0031】
次に、第4の実施の形態におけるピンホールSPECT装置を説明する。このSPECT装置では、検出器14が常に被写体を視野に含むように検出器ブロックを固定し、被写体を支持する台座10を、検出器の視野内に配置する。台座10は傾斜させ、かつ、回転される。この状態で、検出器ブロックにより放射線計測データを収集し記憶装置に記録する。図10に示すように、このSPECT装置は、被写体を支持する台座10を傾斜させる機構24を設け、傾斜された台座10が検出器14の視野内にあるように、ピンホールコリメータ12を装着した位置検出型の放射線検出器を備える検出器ブロックを固定する。さらに、図10で矢印で示すように検出器14の視野の中心で台座10を回転する回転機構26を設ける。この装置は、その他の点では、第1の実施の形態のSPECT装置と同じであるので、説明を省略する。ただし、ガントリーの回転駆動装置18は使用しない。傾斜されている台座10を回転機構26により回転させて、検出器14により放射線計測データを収集する。
【0032】
図11は、ピンホールSPECT装置による測定データの1例を示す。ねずみにTl−201標識塩化タリウム(放射性薬剤)を投与して、SPECT装置の台座に載せて断層撮像を行い、心筋内の放射線濃度の時間曲線を測定した。図11のグラフは、SPECTにより得られた放射線計数値と、動脈血の計数値を示す。
【0033】
動物専用SPECT装置の開発により、遺伝子治療などの先駆的治療法や創薬研究において客観的評価指針を与えるツールが提供できることになり、この分野の新しいマーケット創出が期待できる。昨今多くの治療法が開発されているが、治療を施した動物を生かした状態で、その生理機能の改善をモニターできる方法の開発が待たれており、多くの貢献が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 第1の実施の形態のピンホールSPECT装置の台座近傍を示す図
【図2】 検出器の配置を示す図
【図3】 図1のB−B線の断面図
【図4】 図1のC−C線の断面図
【図5】 ピンホールSPECT装置の全体の構成を示すブロック図
【図6】 第2の実施の形態のピンホールSPECT装置の1例の台座近傍を示す図
【図7】 第2の実施の形態のピンホールSPECT装置の他の1例の台座近傍を示す図
【図8】 第3の実施の形態のピンホールSPECT装置の1例の台座近傍を示す図
【図9】 ピンホールSPECT装置の揺動機構を示す図
【図10】 第4の実施の形態のピンホールSPECT装置の一部の斜視図
【図11】 SPECTにより得られた放射線計数値と動脈血の計数値のグラフ
【符号の説明】
10 台座、 12 ピンホールコリメータ、 14 放射線検出器、 16 ガントリー、 18 回転駆動装置、 22 揺動機構、 24傾斜機構、 26 回転機構。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to single photon emission computed tomography (SPECT).
[0002]
[Prior art]
While therapies for various tissue regeneration including gene therapy have been proposed, establishment of a method to evaluate the physiological functions of tissues and cells in a three-dimensional and quantitative manner in a state where an individual animal is utilized. It is desired. In Europe and the United States, positron emission tomography (PET) devices dedicated to small animals have been developed and applied research in the fields of genome drug discovery and protein science.
[0003]
On the other hand, an apparatus called a single photon emission computed tomography apparatus (SPECT apparatus) is known as one used for this. In this method, a drug labeled with a radioisotope is administered to a subject, and the distribution in the body is imaged. The radiopharmaceutical used in the SPECT apparatus has a long life and can be obtained from other facilities. Also, higher resolution than PET can be obtained by devising the collimator used. Sensitivity is inferior to PET (about one-hundredth), but many tests such as blood flow imaging are possible, and it is possible to evaluate the function of small animals, as nuclear medicine clinical diagnosis is actually widely practiced. Its application range is considered wide.
[0004]
In a SPECT device, a collimator is mounted on the surface of a single position detection type radiation detector, rotated along the outside of the subject, collected radiation data over the entire circumference, and analyzed for signals synchronized with the rotation. Estimate the distribution of the radiopharmaceutical inside the subject. As a collimator, a honeycomb parallel beam collimator and a fan beam collimator having a single linear focus are generally used for clinical devices.
[0005]
On the other hand, a SPECT apparatus equipped with a collimator having a single hole, that is, a pinhole collimator, has been developed, and many prototypes have been manufactured. In such a pinhole SPECT apparatus (micro SPECT apparatus), a position detection type radiation detector provided with a pinhole collimator is provided near a subject on a pedestal (bed). It is rotated. The radiation from the subject passes through the hole and becomes a cone beam shape and is detected by the radiation detector. By using a pinhole collimator, the hole diameter can be reduced and imaging can be performed close to the subject, so that the spatial resolution can be improved. Further, the pinhole SPECT apparatus has an advantage that its design structure is simple. Actually, a prototype having a resolution of about 1 mm has been manufactured, and there has been a track record of tomographic imaging of small animals such as rats and mice. In cone beam computed tomography, the Feldkamp method (J. Opt, Soc. Am., A1, 612-619 (1984)), which is an extension of the filter back projection method, is used for image reconstruction.
[0006]
The paper by Iida et al. (J. Nucl. Cardiol. 5: 313-31 (1998)) shows that the local tissue blood flow of the myocardium can be measured with a SPECT apparatus, which was conventionally possible only with PET. It is outlined. A paper by Meikle et al. (Curr. Pharm. Des. 7, 1939-1960 (2001)) reviewed currently developed PET devices for animals and SPECT devices, and summarized their roles in preclinical trials. ing.
[0007]
[Non-Patent Document 1]
LA Feldkamp, LC Davis and JW Kress, Practical cone-beam algorithm, J. Opt, Soc. Am., A1, 612-619 (1984)
[Non-Patent Document 2]
H. Iida and S. Eberl, Quantitative assessment of regional myocardial blood flow with thallium-201 and SPECT, J. Nucl. Cardiol. 5, 313-31 (1998)
[Non-Patent Document 3]
S. Meikle, S. Eberl and H. Iida, Instrumentation and Methodology for Quantitative Pre-Clinical Imaging Studies, Curr. Pharm. Des. 7, 1939-1960 (2001)
[Non-Patent Document 4]
HK Tuy, An inversion formula for cone-beam reconstruction, SIAM J. APPL. MATH. 1983, vol. 43, No. 3, 546-552
[Non-Patent Document 5]
Hiroyuki Kudo, Optics, 29, 354 (2000) (Fig. 1 (f))
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
High-resolution SPECT imaging can be realized by combining a pinhole collimator and a position detection type gamma camera, and several papers have already been reported. In Japan, several medical device manufacturers have designed and manufactured collimators dedicated to clinical devices to realize small animal imaging. However, these reports are limited to the performance evaluation of prototypes at the laboratory level, and have not been applied to pathophysiology or medical research.
[0009]
One reason that SPECT imaging applied research has not been developed so far is the problem that the obtained image has poor quantitative reliability, and the image is distorted particularly in the peripheral region of the visual field. Conventionally, a method in which the filter back projection method is extended for image reconstruction (Feldkamp method, 1984) has been used. Complete image reconstruction in a parallel beam collimator satisfies the geometric condition called Orlov's condition, that is, an arbitrary great circle (unit circle centered at the origin) is used for reconstruction. It is necessary to intersect the direction vector (trajectory). For complete image reconstruction in a pinhole collimator, Tuy's condition (HK Tuy. An inversion formula for cone-beam reconstruction. SIAM J. APPL. MATH. 1983, vol. 43, No. 3, 546-552 ) Is presented. However, in the geometric design of the conventional pinhole SPECT apparatus, this precondition is not satisfied in a cross section other than the rotating surface, so that the image on the rotating surface including the hole can be accurately reconstructed in principle. There is a drawback that accurate radioactivity concentration cannot be measured on a fault plane that does not contain. In addition, there is a drawback that the image on the rotating surface including the hole is distorted by non-uniform resolution. Therefore, there is a limit to quantitativeness in image reconstruction due to incomplete data. This is partly due to the limitations of mathematical theory for reconstructing images, but more essentially, in the acquisition of cone-beam imaging data, mathematically ideal acquisition data cannot be captured. Because. Therefore, it is desired to develop a pinhole SPECT apparatus that can provide uniform and quantitative imaging data.
[0010]
A similar problem is the use of a cone beam in X-ray CT. When a cone beam is used in X-ray CT, projection data is measured by irradiating a subject with a conical X-ray beam from an X-ray source. Therefore, data is collected in the shape of a cone beam, similar to a SPECT apparatus using a pinhole collimator. Here, Kudo (Optics, Vol. 29, page 354 (2000)) collects measurement data capable of exact image reconstruction in X-ray CT, that is, all planes intersecting the subject are X-ray sources. In order to satisfy the condition of intersecting with the trajectory, two orthogonal circular trajectories, circular and straight trajectories, or a spiral trajectory have been proposed as easy-to-implement X-ray source trajectories.
[0011]
An object of the present invention is to enable uniform and quantitative imaging data to be collected in pinhole SPECT.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
A first single photon emission computed tomography apparatus according to the present invention includes a pedestal capable of supporting a subject, one or more detector blocks combining a pinhole collimator and a position detection type radiation detector, and the detection described above. The detector block is mounted on a rotation surface including the center of the field of view while fixing the center of the field of view of the radiation detector at one point, and a rotation mechanism for rotating the detector block around the pedestal and the rotation of the rotation mechanism are controlled. Receives and stores radiation measurement data detected by the detector from the control block, a swing mechanism that periodically swings the pedestal relative to the rotation axis while synchronizing with the rotation of the rotation mechanism, and the detector block. And a storage device.
[0014]
A second single photon emission computed tomography apparatus according to the present invention includes a pedestal capable of supporting a subject, a plurality of detector blocks combining a pinhole collimator and a position detection type radiation detector, and the detector block described above. , While fixing the center of the field of view of the radiation detector to one point, it is also mounted on the rotation surface including the center of the field of view and outside the rotation surface, and a rotation mechanism for rotating the detector block around the pedestal, and rotation of the rotation mechanism And a storage device that receives and stores radiation measurement data detected by the detector from the detector block. The third single photon emission computed tomography apparatus according to the present invention further includes a moving mechanism for moving the pedestal in a direction parallel to the rotation axis while synchronizing with the rotation of the rotation mechanism.
[0015]
A fourth single-photon emission computed tomography apparatus according to the present invention includes a pedestal capable of supporting a subject, a plurality of detector blocks combining a pinhole collimator and a position detection type radiation detector, and the plurality of detections. The detector block is mounted by shifting the center of the field of view of the radiation detector, the rotating mechanism for rotating the detector block around the pedestal, the control device for controlling the rotation of the rotating mechanism, and the detector block. And a storage device that receives and stores the radiation measurement data detected by.
[0016]
A fifth single photon emission computed tomography apparatus according to the present invention includes a pedestal capable of supporting a subject, a plurality of detector blocks in which a pinhole collimator and a position detection type radiation detector are combined, and radiation of the pedestal. A rotation mechanism that rotates at the center of the field of view of the detector, a mechanism that tilts the support pedestal from the rotation axis at the center of the field of view of the radiation detector, a control device that controls the rotation of the rotation mechanism, and the detector block And a storage device for receiving and storing radiation measurement data detected by the detector.
[0017]
Further, in the first single photon emission computed tomography method according to the present invention, a plurality of detector blocks each including a position detection type radiation detector equipped with a pinhole collimator are used. As shown in FIG. 4, the radiation sensor is arranged at an arbitrary position around the pedestal capable of supporting the subject so as to detect the radiation not only on one rotating surface but also outside the rotating surface . Then, the detector block is moved around the pedestal so that the detector always includes the subject in the visual field, and the radiation measurement data is collected by the detector block and recorded in the storage device.
[0018]
In the second single-photon emission computed tomography method according to the present invention, one or more detector blocks each including a position detection type radiation detector equipped with a pinhole collimator are used, and the radiation detector always detects a subject. Fix to include in the field of view. Then, the pedestal is tilted and rotated, and radiation measurement data is collected by the detector block and recorded in the storage device.
The first and second methods include imaging by the first to fifth single photon emission computed tomography apparatuses described above.
[0019]
【The invention's effect】
In the present invention, in the pinhole SPECT, the detector arrangement is designed to look at the subject from different directions as well as on the rotation surface, or the pedestal supporting the subject is swung with respect to the detector. Collect uniform and quantitative imaging data.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the same reference symbols denote the same or equivalent.
In the pinhole SPECT apparatus, one or more position detection type radiation detectors are arranged around a pedestal capable of supporting a subject (subject), and the detector is generated inside the subject and passes through a hole of the pinhole collimator. Detecting radiation distributed in a cone. The detector is always installed so as to include the subject in the field of view, and is moved around the pedestal. In the conventional pinhole SPECT apparatus, the detector is installed only on one rotation surface. However, in the present invention, the detector is not only on one rotation surface including the center of the field of view, but also on the rotation surface. It is arranged to detect radiation even outside. The detection method of the present invention can be realized with various structures. As will be described in detail later, an arrangement of detectors, a deviation of the pinhole position, a swing of the pedestal position, and the like can be employed. Thus, by detecting the radioactivity by shifting from the plane of rotation, the integrity of the data can be guaranteed, and the imaging data mathematically satisfies the structural requirements for image reconstruction. Thereby, the resolution of the reconstructed image obtained from the imaging data is improved, and the distribution of the radioactivity concentration in the subject can be accurately measured.
[0021]
1 to 4 show a pinhole SPECT apparatus according to a first embodiment. In this pinhole SPECT apparatus, the subject is supported on a pedestal (bed) 10. A detection block in which the
[0022]
The arrangement of the detection block will be described. The visual field centers of the
[0023]
FIG. 5 shows the overall configuration of the pinhole SPECT apparatus. A
[0024]
Note that in an existing program for image reconstruction from a captured image, an image is reconstructed based on an image passing through the center of rotation. Matching the field centers is to use this image reconstruction program, not necessarily. Generally, it is sufficient that one or more detectors are installed so as to include the subject in the field of view and the position with respect to the subject is known.
[0025]
Next, a modification of the pinhole SPECT apparatus according to the first embodiment will be described. In this modification, a moving mechanism (not shown) that moves the base 10 in a direction parallel to the rotation axis while synchronizing with the rotation of the
[0026]
Next, a pinhole SPECT apparatus according to a second embodiment will be described. In this pinhole SPECT apparatus, the respective visual field centers of the plurality of detectors are made to coincide with each other, but the positions of the holes include those out of the rotation plane including the visual field center.
[0027]
In the example shown in FIG. 6, the pinhole SPECT apparatus includes a ring-shaped
[0028]
In the example shown in FIG. 7, the pinhole SPECT apparatus includes two
[0029]
Next, a pinhole SPECT apparatus according to the third embodiment will be described. This pinhole SPECT apparatus uses a
[0030]
The radioactivity concentration distribution inside the subject can be accurately measured by any of the imaging devices described above. Therefore, for example, since the distribution of the radiopharmaceutical in the body can be measured quantitatively, an imaging system that can evaluate the physiological function of the local tissue of the subject as a numerical value can be constructed. This makes it possible to accurately estimate physiological functions (such as blood flow) in the body based on accurate measurement of the pharmacokinetics of the radiopharmaceutical. Furthermore, by analyzing the pharmacokinetics based on a mathematical model, it is possible to image physiological functions such as blood flow.
[0031]
Next, a pinhole SPECT apparatus according to the fourth embodiment will be described. In this SPECT apparatus, the detector block is fixed so that the
[0032]
FIG. 11 shows an example of measurement data obtained by a pinhole SPECT apparatus. The mice were administered Tl-201 labeled thallium chloride (a radiopharmaceutical), placed on the pedestal of the SPECT device, tomographically imaged, and the time curve of the radiation concentration in the myocardium was measured. The graph of FIG. 11 shows the radiation count value obtained by SPECT and the count value of arterial blood.
[0033]
The development of a SPECT device dedicated to animals can provide pioneering therapies such as gene therapy and tools that provide objective evaluation guidelines in drug discovery research, and can be expected to create new markets in this field. Many treatments have been developed recently, but the development of a method that can monitor the improvement of the physiological function in the state where the treated animals are utilized is expected, and many contributions can be expected.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a view showing the vicinity of a pedestal of the pinhole SPECT apparatus according to the first embodiment. FIG. 2 is a view showing the arrangement of detectors. FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. FIG. 5 is a block diagram showing the entire configuration of the pinhole SPECT apparatus. FIG. 6 is a diagram showing the vicinity of a base of an example of the pinhole SPECT apparatus according to the second embodiment. 7 is a view showing the vicinity of a pedestal of another example of the pinhole SPECT apparatus according to the second embodiment. FIG. 8 is a view showing the vicinity of a pedestal of an example of the pinhole SPECT apparatus according to the third embodiment. FIG. 9 is a view showing a swing mechanism of the pinhole SPECT apparatus. FIG. 10 is a perspective view of a part of the pinhole SPECT apparatus according to the fourth embodiment. FIG. 11 is a radiation count value obtained by SPECT and arterial blood. Graph of the count value [Explanation of symbols]
10 pedestals, 12 pinhole collimator, 14 radiation detector, 16 gantry, 18 rotation drive device, 22 swing mechanism, 24 tilt mechanism, 26 rotation mechanism.
Claims (7)
ピンホールコリメータと位置検出型放射線検出器を組み合わせた1台以上の検出器ブロックと、
前記の検出器ブロックを、放射線検出器の視野の中心を1点に固定しつつ、視野中心を含む回転面上に取り付け、検出器ブロックを台座の周囲で回転する回転機構と、
回転機構の回転を制御する制御装置と、
回転機構の回転に同期させながらその回転軸に相対的に台座を周期的に揺さぶる揺動機構と、
前記の検出器ブロックから、検出器により検出された放射線計測データを受け取り、記憶する記憶装置と
を備える単一光子エミッションコンピュータ断層撮影装置。A pedestal that can support the subject,
One or more detector blocks combining a pinhole collimator and a position detection type radiation detector;
A rotation mechanism for rotating the detector block around the pedestal, mounting the detector block on a rotating surface including the center of the field of view while fixing the center of the field of view of the radiation detector at one point;
A control device for controlling the rotation of the rotation mechanism;
A swinging mechanism that periodically swings the pedestal relative to the rotating shaft while synchronizing with the rotation of the rotating mechanism;
A single photon emission computed tomography apparatus comprising: a storage device that receives and stores radiation measurement data detected by the detector from the detector block.
ピンホールコリメータと位置検出型放射線検出器を組み合わせた複数の検出器ブロックと、
前記の検出器ブロックを、放射線検出器の視野の中心を1点に固定しつつ、視野中心を含む回転面上及び回転面外にも取り付け、検出器ブロックを台座の周囲で回転する回転機構と、
回転機構の回転を制御する制御装置と、
前記の検出器ブロックから、検出器により検出された放射線計測データを受け取り記憶する記憶装置と
を備える単一光子エミッションコンピュータ断層撮影装置。A pedestal that can support the subject,
A plurality of detector blocks combining a pinhole collimator and a position detection type radiation detector;
A rotation mechanism for rotating the detector block around the pedestal, with the detector block fixed on the center of the field of view of the radiation detector at one point, and mounted on the rotation surface including the center of the field of view and the rotation surface; ,
A control device for controlling the rotation of the rotation mechanism;
A single photon emission computed tomography apparatus comprising: a storage device that receives and stores radiation measurement data detected by the detector from the detector block.
回転機構の回転に同期させながらその回転軸に平行な方向に台座を移動させる移動機構を備える、請求項2に記載された単一光子エミッションコンピュータ断層撮影装置。 further,
The single photon emission computed tomography apparatus according to claim 2, further comprising a moving mechanism that moves the pedestal in a direction parallel to the rotation axis while synchronizing with the rotation of the rotation mechanism.
ピンホールコリメータと位置検出型放射線検出器を組み合わせた複数の検出器ブロックと、
前記の複数の検出器ブロックを、放射線検出器の視野の中心をずらして取り付け、検出器ブロックを台座の周囲で回転する回転機構と、
回転機構の回転を制御する制御装置と、
前記の検出器ブロックから、検出器により検出された放射線計測データを受け取り記憶する記憶装置と
を備える単一光子エミッションコンピュータ断層撮影装置。A pedestal that can support the subject,
A plurality of detector blocks combining a pinhole collimator and a position detection type radiation detector;
A plurality of the detector blocks are attached by shifting the center of the field of view of the radiation detector, and a rotation mechanism for rotating the detector blocks around the pedestal;
A control device for controlling the rotation of the rotation mechanism;
A single photon emission computed tomography apparatus comprising: a storage device that receives and stores radiation measurement data detected by the detector from the detector block.
ピンホールコリメータと位置検出型放射線検出器を組み合わせた複数の検出器ブロックと、
前記の台座を放射線検出器の視野の中心で回転する回転機構と、
この台座を放射線検出器の視野の中心で回転軸から傾斜させる機構と、
回転機構の回転を制御する制御装置と、
前記の検出器ブロックから、検出器により検出された放射線計測データを受け取り記憶する記憶装置とを備える単一光子エミッションコンピュータ断層撮影装置。A pedestal that can support the subject,
A plurality of detector blocks combining a pinhole collimator and a position detection type radiation detector;
A rotation mechanism for rotating the pedestal at the center of the field of view of the radiation detector;
A mechanism for tilting the pedestal from the rotation axis at the center of the field of view of the radiation detector;
A control device for controlling the rotation of the rotation mechanism;
A single photon emission computed tomography apparatus comprising: a storage device that receives and stores radiation measurement data detected by the detector from the detector block.
検出器ブロックを台座の周りを、検出器が常に被写体を視野に含むように移動して、検出器ブロックにより放射線計測データを収集し記憶装置に記録する
単一光子エミッションコンピュータ断層撮影方法。A plurality of detector blocks having a position detection type radiation detector pinhole collimator is mounted such that the radiation detector comprises always an object in view, the periphery of the support can mount an object, one rotating surface Placed at any position to detect radiation not only on the rotating surface but also outside the rotating surface ,
A single-photon emission computed tomography method in which a detector block is moved around a pedestal so that the detector always includes a subject in the field of view, and radiation measurement data is collected by the detector block and recorded in a storage device.
台座を傾斜させつつ、回転させて、検出器ブロックにより放射線計測データを収集し記憶装置に記録する
単一光子エミッションコンピュータ断層撮影方法。Fix one or more detector blocks equipped with a position detection type radiation detector equipped with a pinhole collimator so that the radiation detector always includes the subject in the field of view,
A single photon emission computed tomography method in which the pedestal is tilted and rotated, and radiation measurement data is collected by a detector block and recorded in a storage device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003020533A JP4424911B2 (en) | 2003-01-29 | 2003-01-29 | Apparatus and method for single photon emission computed tomography |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003020533A JP4424911B2 (en) | 2003-01-29 | 2003-01-29 | Apparatus and method for single photon emission computed tomography |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004233149A JP2004233149A (en) | 2004-08-19 |
| JP2004233149A5 JP2004233149A5 (en) | 2006-04-13 |
| JP4424911B2 true JP4424911B2 (en) | 2010-03-03 |
Family
ID=32950145
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003020533A Expired - Fee Related JP4424911B2 (en) | 2003-01-29 | 2003-01-29 | Apparatus and method for single photon emission computed tomography |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4424911B2 (en) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4929448B2 (en) | 2005-07-29 | 2012-05-09 | 財団法人ヒューマンサイエンス振興財団 | Tomography equipment |
| KR100963844B1 (en) * | 2008-03-11 | 2010-06-16 | (주) 뉴캐어메디컬시스템 | How to Shoot Single Photon Emission Tomography for Effective Field Crop Prevention |
| JP5413019B2 (en) * | 2009-07-27 | 2014-02-12 | 大日本印刷株式会社 | Radiation image processing apparatus, radiation image processing method, and radiation image processing program |
| JP6000550B2 (en) * | 2012-01-04 | 2016-09-28 | 東芝メディカルシステムズ株式会社 | Single photon emission tomography apparatus and single photon emission tomography program |
| JP6131043B2 (en) * | 2012-12-27 | 2017-05-17 | 株式会社日立製作所 | Radiation imaging device |
-
2003
- 2003-01-29 JP JP2003020533A patent/JP4424911B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2004233149A (en) | 2004-08-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2452385C2 (en) | Obtaining computer-tomographic images | |
| CN101945614B (en) | Multiple-source imaging system with flat-panel detector | |
| US6242743B1 (en) | Non-orbiting tomographic imaging system | |
| JP4633460B2 (en) | Gamma camera workflow automation | |
| US8467584B2 (en) | Use of multifocal collimators in both organ-specific and non-specific SPECT acquisitions | |
| US20080048124A1 (en) | Multi-modality imaging system | |
| JP2002045355A (en) | Computer tomography method | |
| JP5393102B2 (en) | Nuclear medicine diagnostic equipment | |
| GULLBERG et al. | Cone beam tomography of the heart using single-photon emission-computed tomography | |
| JP6021347B2 (en) | Medical image capturing apparatus and medical image capturing method | |
| JPH10260258A (en) | Nuclear medicine diagnostic equipment | |
| CN101681521B (en) | Imaging system and imaging method for imaging a region of interest | |
| JP4424911B2 (en) | Apparatus and method for single photon emission computed tomography | |
| JP4346286B2 (en) | Nuclear medicine diagnostic equipment | |
| JP2009031306A (en) | Nuclear medicine diagnostic equipment | |
| US7378661B2 (en) | Asymmetrical positron emission tomograph detectors | |
| CN1537515A (en) | Combined device for tomography and radiographic projection systems | |
| EP1882238B1 (en) | Reconstruction method for helical cone-beam ct | |
| WO2017083611A1 (en) | System and method for improved performance in nuclear medicine imaging | |
| CN101861530A (en) | Imaging device, imaging method and computer program for determining an image of a region of interest | |
| CN121925576A (en) | Radiation detection method and system | |
| US7561657B2 (en) | X-ray CT device | |
| KR20110130962A (en) | PET device with improved resolution | |
| JP4929448B2 (en) | Tomography equipment | |
| JP6132477B2 (en) | Medical diagnostic imaging equipment |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 Effective date: 20060120 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060127 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060127 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20060120 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090512 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090713 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20091110 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20091208 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4424911 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121218 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121218 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131218 Year of fee payment: 4 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |