JP5360418B2 - 放射線断層撮影装置 - Google Patents

Description

この発明は、本発明は、被検体から照射される消滅放射線対を検出して、被検体内の放射線薬剤の分布のイメージングを行う放射線断層撮影装置に関し、特に、消滅放射線対の入射時間を利用して消滅放射線対の発生位置を特定する放射線断層撮影装置に関する。

医療機関には、放射線薬剤の分布をイメージングする放射線断層撮影装置が配備されている。この様な放射線断層撮影装置の具体的な構成について説明する。従来の放射線断層撮影装置５１は、図１６に示すように、放射線を検出する放射線検出器が円環状に並んで構成される検出器リング６２が備えられている。この検出器リング６２は、被検体内の放射性薬剤から照射される互いが反対方向となっている一対の放射線（消滅放射線対）を検出する。放射線断層撮影装置は、消滅放射線対の発生位置を空間的にマッピングすることで被検体内の放射線薬剤の分布を取得するのである（特許文献１参照）。

放射線断層撮影装置は、検出器リング６２のどこに消滅放射線対が入射したかを区別できるようになっている。図１７において、消滅点Ｐで発生した消滅放射線対は、検出器リング６２の異なる２つの位置Ａ１，Ａ２に入射している。消滅点Ｐは、位置Ａ１と位置Ａ２とを結ぶ直線上に存在することになる。この様な直線をＬＯＲと呼ぶ。

また、放射線断層撮影装置は、消滅放射線対が検出器リング６２に入射した時刻を区別できるようになっている。図１７において、消滅点Ｐから位置Ａ１までの距離は、消滅点Ｐから位置Ａ２までの距離よりも長くなっている。したがって、消滅点Ｐから位置Ａ１に向かう放射線が位置Ａ１に入射する前に、消滅点Ｐから位置Ａ２に向かう放射線が位置Ａ２に既に入射している。つまり、位置Ａ１で放射線を検出した時刻は、位置Ａ２で放射線を検出した時刻よりも後になっている。

放射線断層撮影装置は、消滅放射線対が検出器リング６２に入射した時刻のズレを基に、消滅点がＬＯＲのどこに位置しているかを知ることができる。すなわち、位置Ａ１で放射線を検出した時刻が位置Ａ２で放射線を検出した時刻よりも遅ければ遅いほど、消滅点Ｐは位置Ａ２寄りに存在していたことが分かる。また、位置Ａ１で放射線を検出した時刻が位置Ａ２で放射線を検出した時刻よりも早ければ早いほど、消滅点Ｐは位置Ａ１寄りに存在していたことが分かる。

この様に消滅放射線対の入射時刻を比較して、消滅点Ｐの位置を決定する放射線断層撮影装置は、ＴＯＦ−ＰＥＴ(Time of flight-positron emission tomography)と呼ばれる。

特開２００１−２０８８４９号公報

しかしながら、従来構成の放射線断層撮影装置には次の様な問題点がある。
すなわち、検出器リング６２の部分によって、放射線の検出の時間的特性がまちまちなのである。例えば、図１８に示すように、検出器リング６２の位置Ａ１と位置Ａ２との中点に消滅点があったものとする。この場合、位置Ａ１と位置Ａ２には、全く同時に放射線が入射することになる。

しかし、位置Ａ１と位置Ａ２との放射線の検出の特性が異なっているために、位置Ａ２のほうが位置Ａ１よりも放射線が入射してから検出されるまでに例えば時間がかかったりする。この場合、実際は、位置Ａ１と位置Ａ２とには同時に放射線が入射しているのに、位置Ａ１のほうが位置Ａ２よりも早いタイミングで放射線を検出したものと誤認されるのである。

すると、実際の消滅点Ｐは位置Ａ１と位置Ａ２との中点にあるのに、図１８の点線で示すように、あたかも消滅点Ｐが位置Ａ１寄りであるかのような誤認が生じ、消滅放射線対の発生位置を正確に知ることができなくなってしまう。

この様な検出器リング６２の部分によってまちまちとなっている放射線の検出の時間的特性の影響を取り除くためには、被検体の撮影を行う前に予め放射線を発するファントムを検出器リング６２の内部に導入して、補正データを取得しておく。検出器リング６２の位置によって異なる放射線の検出の時間的特性を予め知っておけば、補正により、検出データの正確性を向上させることができるからである。従来の補正データの取得方法は、図１９に示すように、消滅放射線対を発する円柱形のファントムＰｈを検出器リング６２に内部に導入して補正データが取得される。例えば、位置Ａ１と位置Ａ２との間に見られる検出の時間差は、これらを結ぶ線分上のいずれかで発生した消滅放射線対を検出することで補正される。この様な補正データの取得方法は、一般的な放射線断層撮影装置（ＰＥＴ）で使用されているものであり、ＴＯＦ−ＰＥＴ用ではない。

従来構成の円柱形のファントムＰｈをＴＯＦ−ＰＥＴに用いてしまうと、図１９に示すように、線分上のどこに消滅点が存しているか分からない。位置Ａ１と位置Ａ２とで検出された消滅放射線対は、位置Ａ１の近傍で発生したものかもしれないし、位置Ａ２の近傍で発生したものかもしれない。補正データを取得するには、同一条件で消滅放射線対を複数回に亘って検出する必要があり、消滅放射線対の発生位置が検出の度に変動してしまうと、検出器リング６２の位置によって異なる放射線の検出の時間的特性を正確に知ることができなくなる。

ちなみに、一般的な放射線断層撮影装置では、消滅放射線対であるか認定できるほどの時間分解能があればよく、検出時間の差をそこまで厳密に知る必要はないので、補正データの取得には円柱形のファントムＰｈで十分である。しかし、検出時間の正確性が求められるＴＯＦ−ＰＥＴにとって不十分である。ファントムを円筒形としても、やはりいずれから消滅放射線対が発しているかは不明で、これを用いることもできない。

本発明は、この様な事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、検出器リングの部分によって異なる放射線の検出の時間的特性を正確に知ることにより、消滅放射線対の入射時間を利用して消滅放射線対の発生位置を正確に特定できる放射線断層撮影装置を提供することにある。

すなわち、本発明に係る放射線断層撮影装置は、被検体から照射される放射線を検出する放射線検出器がリング状に配列されて構成され、消滅放射線対を検出する検出器リングと、検出器リングの部分によって異なる消滅放射線対の検出における時間的特性の補正に用いられる補正データを生成する補正データ生成手段と、補正データに基づいて検出器リングが消滅放射線対を検出した時刻を示す時刻情報を補正する時刻情報補正手段と、検出器リングにおける消滅放射線対を検出した２点を結ぶ線分を特定する線分特定手段と、検出器リングにおける消滅放射線対を検出した２点の間で放射線を検出した時刻の比較をして、消滅放射線対が線分上のいずれから発したものかを特定する第１消滅点特定手段とを備え、補正データは、被検体の検査の前の段階で、検出器リングに消滅放射線対を発する線源を導入して発生位置が特定された消滅放射線対を検出器リングに検出させることで取得されたものであり、補正データは、被検体の検査の前の段階で、検出器リングに検出器リングの中心軸の伸びる方向と、中心軸と直交する幅方向の２方向がなす平面に沿って広がる板状の板状線源を検出器リングの中心軸周りに回転させながら取得されたものであり、放射線断層撮影装置は、板状線源を回転させる線源回転手段と、線源回転手段を制御する線源回転制御手段と、ある時刻における検出器リングに対する板状線源の回転角度を特定する位置特定手段とを更に備えおり、板状線源の幅方向に直交する方向を直交方向としたとき、補正データ生成手段は、進行方向が直交方向となっている消滅放射線対のみを用いて補正データを生成することを特徴とするものである。

［作用・効果］本発明の構成によれば、検出器リングの部分によって異なる消滅放射線対の検出における時間的特性を補正する構成となっている。このとき用いられる補正データは、被検体の検査の前の段階で、検出器リングに消滅放射線対を発する線源を導入して検出器リングに消滅放射線対を検出させることで取得されたものである。このとき、消滅放射線対の発生位置が分からなければ、検出器リングにおけるその消滅放射線対を検出した２点を結ぶ線分上のいずれから消滅放射線対が発生したのか分からないことになり、検出器リングにおける消滅放射線対を検出した２点の間で放射線を検出した時刻の比較をして、消滅放射線対が線分上のいずれから発したものかを特定するＴＯＦ−ＰＥＴにとっては、検出器リングの部分によって異なる消滅放射線対の検出における時間的特性を十分に知ることができない。

そこで本発明によれば、補正データを生成される検出される消滅放射線対は、検出器リングにおけるその消滅放射線対を検出した２点を結ぶ線分上の特定の点から発せられたものとなっている。この様にすれば、検出器リングの部分によって消滅放射線対の検出における時間的特性にバラツキが無い理想状態で、検出器リングにおけるその消滅放射線対を検出した２点において、放射線はどの程度の時間的なズレをもって検出されるかがわかることになる。したがって、補正データは、検出器リングの部分によって異なる消滅放射線対の検出における時間的特性をより正確に表したものとなる。この補正データを用いて検出データを補正すれば、放射性薬剤の位置をより忠実に表した断層画像を生成できる放射線断層撮影装置が提供できる。

［作用・効果］上述の構成は、補正データの生成時に用いられる線源の具体的な態様を示している。すなわち、補正データは、中心軸の伸びる方向と、幅方向に沿って延びた板状線源を検出器リング中心軸周りに回転させながら取得されたものである。そして、ある時刻における検出器リングに対する板状線源の回転角度を特定する位置特定手段が備えられている。これにより、検出器リングがある消滅放射線対を検出したその時点で、板状線源がどこに位置していたか判明する。検出器リングにおけるその消滅放射線対を検出した２点を結ぶ線分と板状線源とが交わる点が、消滅放射線対の発生した消滅点なのであり、消滅点の位置を確実に特定することができる。

［作用・効果］上述の板状線源を用いる場合、補正データ生成手段は、進行方向が板状線源に対して直交方向となっている消滅放射線対のみを用いて補正データを生成すれば、消滅放射線対の発生点（消滅点）は、検出器リングにおけるその消滅放射線対を検出した２点を結ぶ線分のちょうど中点に位置することになる。すると、検出器リングにおけるその消滅放射線対を検出する２点では、放射線を全く同時に検出するはずである。しかし実際には、検出器リングの部分によって消滅放射線対の検出における時間的特性がバラツイているがゆえに、放射線を検出する時刻がズレる。棒状線源を用いた場合では、検出時間のズレを消滅点が線分の中点にあったときの検出時間のズレに換算しなければならないが、板状線源を用いて、進行方向が直交方向となっている消滅放射線対のみを用いて補正データを生成すれば、この様な換算が必要でなくなる。

また、上述の被検体を載置するとともに検出器リングの内穴に挿入される天板を備え、さらに、（α）天板に対し中心軸周りに回転可能な放射線源と、（β）天板に対し中心軸周りに回転可能な放射線検出手段と、（γ）放射線源と放射線検出手段とを支持する支持手段と、（δ）支持手段を回転させる回転手段と、（ε）回転手段を制御する回転制御手段を備えた画像生成装置が中心軸を検出器リングの中心軸を共有して中心軸方向から隣接して設けられればより望ましい。

［作用・効果］上述の構成によれば、被検体の内部構造と、薬剤分布との両方を取得できる放射線断層撮影装置が提供できる。ＰＥＴ装置は、一般的に薬剤分布に係る情報を得ることができる。しかしながら、被検体の臓器や組織を写しこんだ断層画像を参照しながら診断を行う必要がある場合がある。上述の構成によれば、被検体の内部構造と、薬剤分布との両方を取得できるので、例えば両画像を重ね合わせることで、診断に好適な合成画像を生成させることができる。

本発明の構成によれば、検出器リングの部分によって異なる消滅放射線対の検出における時間的特性を補正する構成となっている。このとき用いられる補正データは、被検体の検査の前の段階で、検出器リングに消滅放射線対を発する線源を導入して検出器リングに消滅放射線対を検出させることで取得されたものである。本発明によれば、補正データを生成される検出される消滅放射線対は、検出器リングにおけるその消滅放射線対を検出した２点を結ぶ線分上の特定の点から発せられたものとなっている。この様にすれば、補正データは、検出器リングの部分によって異なる消滅放射線対の検出における時間的特性をより正確に表したものとなる。この補正データを用いて検出データを補正すれば、放射性薬剤の位置をより忠実に表した断層画像を生成できる放射線断層撮影装置が提供できる。

実施例１に係る放射線断層撮影装置の構成を説明する機能ブロック図である。 実施例１に係る放射線断層撮影装置の構成を説明する機能ブロック図である。 実施例１に係る放射線検出器の構成を説明する斜視図である。 実施例１に係る検出器リングの構成を説明する平面図である。 実施例１に係る検出器リングの構成を説明する斜視図である。 実施例１に係る補正データの生成方法を説明する概念図である。 実施例１に係る補正データの生成方法を説明する概念図である。 実施例１に係る補正データの生成方法を説明する概念図である。 実施例１に係る補正データの生成方法を説明する概念図である。 実施例１に係る補正データの生成方法を説明する概念図である。 実施例１に係る補正データの生成方法を説明する概念図である。 実施例１に係る放射線断層撮影装置の構成を説明する機能ブロック図である。 実施例１に係る補正データの生成方法を説明する概念図である。 実施例２に係る放射線断層撮影装置の構成を説明する機能ブロック図である。 本発明の１変形例に係る補正データの生成方法を説明する概念図である。 従来構成の放射線断層撮影装置の構成を説明する機能ブロック図である。 従来構成の補正データの生成方法を説明する概念図である。 従来構成の補正データの生成方法を説明する概念図である。 従来構成の補正データの生成方法を説明する概念図である。

＜放射線断層撮影装置の構成＞
以下、本発明に係る放射線断層撮影装置の各実施例を図面を参照しながら説明する。実施例１におけるγ線は、本発明の放射線の一例である。図１は、実施例１に係る放射線断層撮影装置の構成を説明する機能ブロック図である。実施例１に係る放射線断層撮影装置９は、被検体Ｍを載置する天板１０と、天板１０をその長手方向（ｚ方向）から導入させる開口を有するガントリ１１と、ガントリ１１の内部に設けられた天板１０をｚ方向に導入させるリング状の検出器リング１２とを備えている。検出器リング１２に設けられた開口は、ｚ方向（天板１０の長手方向、被検体Ｍの体軸方向）に伸びた円筒形となっている。したがって、検出器リング１２自身もｚ方向に延伸している。

天板１０は、ガントリ１１（検出器リング１２）の開口をｚ方向から貫通するように設けられているとともに、ｚ方向に沿って進退自在となっている。この様な天板１０の摺動は、天板移動機構１５によって実現される。天板移動機構１５は、天板移動制御部１６によって制御される。天板移動制御部１６は、天板移動機構１５を制御する天板移動制御手段である。天板１０は、その全域が検出器リング１２の外側に位置している位置から摺動して、検出器リング１２の開口にその一方側から導入されるとともに、検出器リング１２の内部を貫通して、検出器リング１２の開口のもう一方側から突き出ることができる。

ガントリ１１の内部には、被検体Ｍから放射される消滅γ線対を検出する検出器リング１２が備えられている。この検出器リング１２は、被検体Ｍの体軸方向に伸びた筒状であり、そのｚ方向の長さは、２６ｃｍ程度である。クロック１９は、検出器リング１２にシリアルナンバーとなっている時刻情報を送出する。検出器リング１２から出力される検出データは、γ線をどの時点で検出されたかという時刻情報が付与され、後述の同時計数部２０に入力されることになる。

同時計数部２０には、検出器リング１２から出力された検出データが送られてきている。検出器リング１２に同時に入射した２つのγ線は、被検体内の放射性薬剤に起因する消滅γ線対である。同時計数部２０は、検出器リング１２を構成するシンチレータ結晶のうちの２つの組み合わせ毎に消滅γ線対が検出された回数をカウントし、この結果を時刻情報補正部２１に送出する。なお、同時計数部２０による検出データの同時性の判断は、クロック１９によって検出データに付与された時刻情報が用いられる。

同時計数部２０は、消滅γ線対を検出した２つのシンチレータ結晶の位置関係と、２つのシンチレータ結晶の組合せ毎に記憶される消滅γ線対の検出の回数および消滅γ線対のエネルギー強度、２つのシンチレータ結晶が消滅γ線対を検出した時刻を示す時刻情報などからなるデータセットを時刻情報補正部２１に出力している。時刻情報補正部２１は、１つのシンチレータ結晶がγ線を検出した時点と、もう１つのシンチレータ結晶がγ線を検出した時点との間の時間を適宜補正する。補正されたデータセットは、ＬＯＲ特定部２２に送出される。ＬＯＲ特定部２２は、２つのシンチレータ結晶を結ぶ線分ＬＯＲ(Line of response)を決定する。消滅γ線対は、この線分ＬＯＲ上の消滅点から検出器リング１２に向けて飛んできたことになる。時刻情報補正部２１は、本発明の時刻情報補正手段に相当する。

第１消滅点特定部２３は、時刻情報補正部２１により補正された時刻情報を基に線分ＬＯＲのどの位置に消滅点が存在するかを特定する。２つのシンチレータ結晶が全く同時にγ線を検出したならば、消滅点はＬＯＲの中点に位置していることになり、２つのシンチレータ結晶のうちの１つが先にγ線を検出したならば、消滅点は、先にγ線を検出した方のシンチレータ結晶側に位置していることになる。位置が特定された消滅点のデータは、画像生成部２４に出力される。画像生成部２４は、消滅γ線対の強度を消滅点の位置に応じて空間的にマッピングし、被検体の放射性薬剤分布が写りこんだ断層画像を生成する。第１消滅点特定部２３は、本発明の第１消滅点特定手段に相当する。

放射線断層撮影装置９には、時刻情報補正部２１が参照する補正データを求めるための各部が設けられている。図２は、これらについて説明している。補正データを求める際、同時計数部２０が出力するデータセットは、ＬＯＲ特定部２２，ＬＯＲ分割部２９を通じて補正データ生成部３０に送出される。補正データ生成部３０は、ＬＯＲ分割部２９の情報を参照しながら、検出器リング１２が有する２つのシンチレータ結晶の組合せについて、時刻情報の補正値を決定して、補正データを生成する。生成された補正データは、設定値記憶部３７に記憶される。ＬＯＲ特定部２２は、本発明の線分特定手段に相当する。

補正データを求める際、ガントリ１１の内部には、被検体や天板１０の代わりに、γ線を放射する棒状線源Ｐｈ１が挿入される（図２参照）。この棒状線源Ｐｈ１は、検出器リング１２の中心軸に沿った棒状であり、消滅γ線対を照射する薬剤が含まれている。検出器リング１２の内壁に沿うように回転移動されることができる。棒状線源Ｐｈ１は、線源回転機構３３によって回転される。この線源回転機構３３を制御するのが線源回転制御部３４である。基準点センサ３１は、線源回転機構３３に付設された部材で、棒状線源Ｐｈ１の検出器リング１２に対する位置情報を第２消滅点特定部２７に出力するものである。第２消滅点特定部２７は、時間に応じた消滅放射線対の発生位置（消滅点の位置）を特定する。棒状線源Ｐｈ１の存する位置が消滅点であることになる。このとき第２消滅点特定部２７は、クロック１９の出力を参照する。ＬＯＲ分割部２９は、ＬＯＲ特定部２２で特定されたＬＯＲを消滅点の位置に応じて分割するものである。補正データ生成部３０は、分割されたＬＯＲの長さに応じて、消滅点から生じたγ線がシンチレータ結晶まで到達する時間を換算して、同時計数部２０が出力したデータセットを基に補正データを生成する。補正データ生成部３０は、本発明の補正データ生成手段に相当し、線源回転制御部３４は、本発明の線源回転制御手段に相当する。また、線源回転機構３３は、本発明の線源回転手段に相当し、基準点センサ３１は、本発明の位置特定手段に相当する。第２消滅点特定部２７は、本発明の第２消滅点特定手段に相当する。

次に、検出器リング１２を構成する放射線検出器１の構成について簡単に説明する。図３は、実施例１に係る放射線検出器の構成を説明する斜視図である。放射線検出器１は、図３に示すようにγ線を蛍光に変換するシンチレータ２と、蛍光を検出する光検出器３とを備えている。そして、シンチレータ２と光検出器３との介在する位置には、蛍光を授受するライトガイド４が備えられている。

シンチレータ２は、シンチレータ結晶が二次元的に配列されて構成されている。シンチレータ結晶は、Ｃｅが拡散したＬｕ_{２（１−Ｘ）}Ｙ_２ＸＳｉＯ_５（以下、ＬＹＳＯとよぶ）によって構成されている。そして、光検出器３は、どのシンチレータ結晶が蛍光を発したかという蛍光発生位置を特定することができるようになっているとともに、蛍光の強度や、蛍光の発生した時刻をも特定することができる。また、実施例１の構成のシンチレータ２は、採用しうる態様の例示にすぎない。したがって、本発明の構成は、これに限られるものではない。

検出器リング１２の構成について説明する。実施例１によれば、図４に示すように１００個前後の放射線検出器１がｚ方向に垂直な平面上の仮想円に配列することで１つの単位リング１２ｂが形成される。この単位リング１２ｂが図５に示すように、ｚ方向に配列されて検出器リング１２が構成される。

なお、放射線断層撮影装置９は、各部を統括的に制御する主制御部４１と、放射線断層画像を表示する表示部３６とを備えている。この主制御部４１は、ＣＰＵによって構成され、各種のプログラムを実行することにより、各部１６，１９，２０，２１，２２，２３，２４，３４を実現している。なお、上述の各部はそれらを担当する制御装置に分割されて実現されてもよい。

設定値記憶部３７は、各部１６，１９，２０，２１，２２，２３，２４，３４が出力する出力や、各部の設定値の一切を記憶する。例えば、補正データ生成部３０が生成する補正データを記憶する。

＜補正データの取得方法＞
次に、補正データの取得方法について説明する。補正データは、図６のように検出器リング１２の内側に棒状線源Ｐｈ１を挿入することで取得される。棒状線源Ｐｈ１は、検出器リング１２の中心軸方向に伸びており、中心軸周りに回転する。この棒状線源Ｐｈ１の回転は線源回転機構３３が行う。

図６における２つのシンチレータ結晶Ｃａ，Ｃｂについての補正データを取得するものとする。シンチレータ結晶Ｃａ，Ｃｂを結ぶＬＯＲは、図６に示す通りとなっている。シンチレータ結晶Ｃａ，Ｃｂのペアが検出できる消滅γ線対は限られている。具体的には、シンチレータ結晶Ｃａ，Ｃｂのペアは、棒状線源Ｐｈ１が図６に示すａの位置にある場合か、ｂの位置にある場合に発せられた消滅γ線対しか検出できないのである。

シンチレータ結晶Ｃａ，ＣｂについてのＬＯＲと、検出された時間などを含んだデータセットを受け取ったＬＯＲ分割部２９は、棒状線源Ｐｈ１がａの位置にある場合と、ｂの位置にある場合とで場合分けしてＬＯＲを分割する。すなわち、棒状線源Ｐｈ１がａの位置にある場合、ＬＯＲ分割部２９は、図７（ａ）に示すように、ＬＯＲをａの位置で区切って、距離Ｒ１と距離Ｒ２に分解する。この場合、距離Ｒ１のほうが長いので、消滅点から生じたγ線がシンチレータ結晶Ｃｂに入射するには、シンチレータ結晶Ｃａに入射するよりも長い時間が必要となる。

また、棒状線源Ｐｈ１がｂの位置にある場合、ＬＯＲ分割部２９は、図７（ｂ）に示すように、ＬＯＲをｂの位置で区切って、距離Ｒ１と距離Ｒ２に分解する。この場合、距離Ｒ２のほうが長いので、消滅点から生じたγ線がシンチレータ結晶Ｃａに入射するには、シンチレータ結晶Ｃｂに入射するよりも長い時間が必要となる。

同時計数部２０が出力する消滅γ線対の検出データについて棒状線源Ｐｈ１が何れの位置にあるときに検出されたものであるかは、第２消滅点特定部２７が基準点センサ３１の出力と、データセットの時刻情報を比較することで判別できる。ＬＯＲ分割部２９は、第２消滅点特定部２７の出力を通じて、時点Ｔａにおいて、棒状線源Ｐｈ１が位置ａにあること、および時点Ｔｂにおいて、棒状線源Ｐｈ１が位置ｂにあることを認識したとする。これを踏まえて、ＬＯＲ特定部２２から出力される消滅γ線対の検出データに含まれる時刻情報を参照すると、検出データは、必ず時点Ｔａ，または時点Ｔｂで取得されたもののいずれかである。その理由は、シンチレータ結晶Ｃａ，Ｃｂのペアは、棒状線源Ｐｈ１が図６に示すａか、ｂの位置にある場合に発せられた消滅γ線対しか検出できないことによる。

分割されたＬＯＲのデータ、およびその他のデータを格納したデータセットは、補正データ生成部３０に送出される。図７（ａ）の場合、シンチレータ結晶Ｃａは、シンチレータ結晶Ｃｂよりも先にγ線を検出する。Ｒ２＜Ｒ１となっているからである。

この場合、シンチレータ結晶Ｃａがγ線を検出する時刻は、より遅く、シンチレータ結晶Ｃｂがγ線を検出する時刻は、より早いはずである。シンチレータ結晶Ｃａ，Ｃｂがγ線を検出した時刻は予め分かっており、Ｒ２，Ｒ１の距離は判明していることから、仮に、消滅点がＬＯＲの中点にあったとしたときのシンチレータ結晶Ｃａの検出時刻と、シンチレータ結晶Ｃｂの検出時刻を比例計算より求めることができる。すると、補正データ生成部３０により、両者は互いに等しくなるはずである。補正データ生成部３０は、上述の処理を行うことにより、シンチレータ結晶Ｃａ，Ｃｂの検出時刻のズレの原因となっている消滅点から両シンチレータ結晶までの距離の違いが除かれる。

しかし、消滅点がＬＯＲの中点にあるものと換算しても、実際の検出時刻は等しくならない。シンチレータ結晶によって放射線検出の時間的特性が異なるからである。これは、シンチレータ結晶の個々の特性に由来するのではあるが、消滅γ線対を検出する性質上、２つのシンチレータ結晶の相性によって、時間的特性が変動すると考えたほうが実に即している。

シンチレータ結晶Ｃａ，Ｃｂの間で消滅γ線対を例えば１，０００回測定したとすると、シンチレータ結晶Ｃａ，Ｃｂのγ線を検出する時間差は、図８のように時間差Ｑ１を中心としてある程度の広がりを持っている。時間差Ｑ１は、本来は、０となるはずであるが、シンチレータ結晶Ｃａ，Ｃｂのいずれかの検出のレスポンスに差があるため、右側にシフトしている。

補正データ生成部３０は、図８の分布関数に作用させる演算様式を導出する。この演算とは、図８の分布関数に作用させると、図９のようになる演算であり、具体的には、分布関数をシフトさせる演算である。図９は、シンチレータ結晶Ｃａ，Ｃｂの検出の時間差が理想どおりとなっている時の分布関数である。分布関数の中心は０となっている。補正データ生成部３０により導出される演算様式は、シンチレータ結晶Ｃａ，Ｃｂの組合せについての補正データである。

上述の説明は、シンチレータ結晶Ｃａ，Ｃｂについての補正データの生成についての動作についてのものであったが、検出器リング１２における任意の２つのシンチレータ結晶の組合せについて同様な補正データが生成される。もっとも、ＬＯＲが短すぎるなどして断層画像の生成に用いることができないシンチレータ結晶の組合せについては、補正データを求める必要はない。

＜板状線源について＞
上述の構成において、用いられる線源は、棒状線源であったが、これに代わって、板状線源Ｐｈ２を用いても同様の効果が達成できる。板状線源Ｐｈ２を用いて補正データを取得するには、まず、板状線源Ｐｈ２を、図１０のように検出器リング１２の内側に挿入することで取得される。板状線源Ｐｈ２は、検出器リング１２の中心軸Ｚ方向に伸びており、中心軸Ｚを中心として回転する。この板状線源Ｐｈ２の回転は線源回転機構３３が行う。板状線源Ｐｈ２は、中心軸Ｚから検出器リング１２の内壁に向けて両方向に伸びている。つまり、板状線源Ｐｈ２は、検出器リング１２の内壁の一端から、検出器リング１２の中心を通過して、検出器リング１２の内壁の他端に向けた方向（幅方向に相当）に延びているとともに中心軸Ｚ方向に伸びた板状である。

２つのシンチレータ結晶Ｃａ，Ｃｂについての補正データを取得するものとする。シンチレータ結晶Ｃａ，Ｃｂを結ぶＬＯＲは、図１１に示す通りとなっている。シンチレータ結晶Ｃａ，Ｃｂのペアが検出できる消滅γ線対は多様なものがあるが、シンチレータ結晶Ｃａ，Ｃｂに係る補正データの生成に用いる消滅γ線対の検出データは、板状線源Ｐｈ２が特定の回転角度となっているときに限定される。具体的には、板状線源Ｐｈ２の幅方向がシンチレータ結晶Ｃａ，Ｃｂを結ぶＬＯＲに垂直となっているときに発せられた消滅γ線対についての検出データのみでシンチレータ結晶Ｃａ，Ｃｂの補正データを求めるのである。板状線源Ｐｈ２の回転角度によらず、シンチレータ結晶Ｃａ，Ｃｂはいつでも消滅γ線対を検出する可能性があるが、ＬＯＲと板状線源Ｐｈ２の位置関係が上記以外となっている検出データについては、後述のフィルタ部２８により破棄されて補正データの生成には用いられない。

なお、シンチレータ結晶Ｃａ，Ｃｂを結ぶＬＯＲと平行なＬＯＲ（図１１において点線で表示）を有する他のシンチレータ結晶のペアについての補正データの取得は、板状線源Ｐｈ２が図１１のように傾斜しているときに発せられた消滅γ線対の検出データを基に行われる。

次に、シンチレータ結晶Ｃａ，Ｃｂに係る補正データの具体的な取得方法について説明する。図１２は、板状線源Ｐｈ２の場合における補正データ生成に関する各部の構成について説明している。補正データを求める際、同時計数部２０が出力するデータセットは、ＬＯＲ特定部２２，フィルタ部２８を通じて補正データ生成部３０に送出される。補正データ生成部３０は、フィルタ部２８から送出されたデータを参照しながら、検出器リング１２が有する２つのシンチレータ結晶の組合せについて、時刻情報の補正値を決定して、補正データを生成する。生成された補正データは、設定値記憶部３７に記憶される。

フィルタ部２８は、消滅γ線対が発せれた時点の板状線源Ｐｈ２の幅方向がその消滅γ線対のＬＯＲと直交しているという条件を満たした消滅γ線対の検出データのみを補正データ生成部３０に送出する。

この様な検出データの選抜を行う目的について説明する。図１３に示すように、消滅γ線対が検出された時点での距離Ｒ１と、距離Ｒ２とは等しくなっているはずである。距離Ｒ１は、シンチレータ結晶Ｃａから板状線源Ｐｈ２までの距離であり、距離Ｒ２は、シンチレータ結晶Ｃｂから板状線源Ｐｈ２までの距離である。

Ｒ１＝Ｒ２なのであるから、シンチレータ結晶Ｃａ，Ｃｂは、全く同時に放射線を検出するはずである。しかし、実際はそうなるとは限らない。シンチレータ結晶によって放射線検出の時間的特性が異なるからである。補正データ生成部３０は、この放射線検出の時間的特性の違いを補正するべく、シンチレータ結晶Ｃａ，Ｃｂについての補正データを取得する。実際の取得方法は、図８，図９を用いて既に説明済みである。フィルタ部２８は、本発明の第２消滅点特定手段に相当する。

上述の説明は、シンチレータ結晶Ｃａ，Ｃｂについての補正データの生成についての動作についてのものであったが、検出器リング１２における任意の２つのシンチレータ結晶の組合せについて同様な補正データが生成される。以上のようにして、補正データが生成される。

＜放射線断層撮影装置の動作＞
次に、実施例１に係る放射線断層撮影装置の動作について説明する。まず、被検体Ｍに放射性薬剤が注射される。この時点から所定の時間が経過した時点で、被検体Ｍが天板１０に載置され、被検体Ｍが検出器リング１２の内穴に挿入される。術者が操作卓３５を通じて、消滅γ線対に検出を指示すると、検出器リング１２は、同時計数部２０に検出データの送出を開始する。同時計数部２０は、検出データの同時計数を行い、時刻情報補正部２１は、設定値記憶部３７に記憶されている補正データに基づいて、シンチレータ結晶の組合せの各々について検出データの補正を行う。この時点で、検出器リング１２の部分によって放射線検出の時間的特性が異なる影響が取り除かれる。

補正後の検出データは、ＬＯＲ特定部２２，第１消滅点特定部２３に出力され、消滅γ線対の発生位置が特定される。画像生成部２４は、消滅γ線対の発生位置をマッピングして被検体を輪切りにするような断層画像を生成する。これが表示部３６に表示される。これをもって実施例１に係る放射線断層撮影装置の動作は終了となる。

以上のように、実施例１の構成によれば、検出器リング１２の部分によって異なる消滅γ線対の検出における時間的特性を補正する構成となっている。このとき用いられる補正データは、被検体Ｍの検査の前の段階で、検出器リング１２に消滅γ線対を発する線源を導入して検出器リング１２に消滅γ線対を検出させることで取得されたものである。このとき、消滅γ線対の発生位置が分からなければ、検出器リング１２におけるその消滅γ線対を検出した２点を結ぶ線分上のいずれから消滅γ線対が発生したのか分からないことになり、検出器リング１２における消滅γ線対を検出した２点の間で放射線を検出した時刻の比較をして、消滅γ線対が線分上のいずれから発したものかを特定するＴＯＦ−ＰＥＴにとっては、検出器リング１２の部分によって異なる消滅γ線対の検出における時間的特性を十分に知ることができない。

そこで実施例１によれば、補正データを生成される検出される消滅γ線対は、検出器リング１２におけるその消滅γ線対を検出した２点を結ぶ線分上の特定の点から発せられたものとなっている。この様にすれば、検出器リング１２の部分によって消滅γ線対の検出における時間的特性にバラツキが無い理想状態で、検出器リング１２におけるその消滅γ線対を検出した２点において、放射線はどの程度の時間的なズレをもって検出されるかがわかることになる。したがって、補正データは、検出器リング１２の部分によって異なる消滅γ線対の検出における時間的特性をより正確に表したものとなる。この補正データを用いて検出データを補正すれば、放射性薬剤の位置をより忠実に表した断層画像を生成できる放射線断層撮影装置が提供できる。

また、線源としては、棒状線源を用いることができる。すなわち、補正データは、検出器リング１２に検出器リング１２の中心軸に延びた棒状線源Ｐｈ１を検出器リング１２の内壁に沿って回転移動させながら取得されることになる。そして、ある時刻における検出器リング１２に対する棒状線源Ｐｈ１の位置を特定する基準点センサ３１が備えられている。これにより、検出器リング１２がある消滅γ線対を検出したその時点で、棒状線源Ｐｈ１がどこに位置していたか判明する。検出器リング１２におけるその消滅γ線対を検出した２点を結ぶ線分と棒状線源Ｐｈ１とが交わる点が、消滅γ線対の発生した消滅点なのであり、消滅点の位置を確実に特定することができる。

また、線源として、棒状線源を用いることもできる。補正データは、中心軸の伸びる方向と、幅方向に沿って延びた板状線源Ｐｈ２を検出器リング中心軸周りに回転させながら取得されることになる。そして、ある時刻における検出器リング１２に対する板状線源Ｐｈ２の回転角度を特定する基準点センサ３１が備えられている。これにより、検出器リング１２がある消滅γ線対を検出したその時点で、板状線源Ｐｈ２がどこに位置していたか判明する。検出器リング１２におけるその消滅γ線対を検出した２点を結ぶ線分と板状線源Ｐｈ２とが交わる点が、消滅γ線対の発生した消滅点なのであり、消滅点の位置を確実に特定することができる。

上述の板状線源Ｐｈ２を用いる場合、補正データ生成部３０は、板状線源Ｐｈ２に対して進行方向が直交方向となっている消滅γ線対のみを用いて補正データを生成すれば、消滅γ線対の発生点（消滅点）は、検出器リング１２におけるその消滅γ線対を検出した２点を結ぶ線分のちょうど中点に位置することになる。棒状線源Ｐｈ１を用いた場合では、検出時間のズレを消滅点が線分の中点にあったときの検出時間のズレに換算しなければならないが、板状線源Ｐｈ２を用いて、進行方向が直交方向となっている消滅γ線対のみを用いて補正データを生成すれば、この様な換算が必要でなくなる。

次に、実施例２に係るＰＥＴ／ＣＴ装置について説明する。ＰＥＴ／ＣＴ装置とは、実施例１で説明した放射線断層撮影装置（ＰＥＴ装置）９と、Ｘ線を用いた断層画像を生成するＣＴ装置８とを有する構成で、両者で得られた断層画像を重ね合わせた合成画像を生成することができる医用装置である。

実施例２に係るＰＥＴ／ＣＴ装置の構成について説明する。実施例２に係るＰＥＴ／ＣＴ装置におけるＰＥＴ装置においては、実施例１で説明した放射線断層撮影装置（ＰＥＴ装置）９を用いることができる。したがって、実施例２における特徴的な部分であるＣＴ装置について説明する。図１４に示すように、ＣＴ装置８は、ガントリ４５を有している。ガントリ４５には、ｚ方向に伸びた開口が設けられており、この開口に天板１０が挿入されている。なお、ＣＴ装置８は、放射線断層撮影装置９のガントリ１１にｚ方向から隣接する。ｚ軸は、本発明の中心軸に相当する。

ガントリ４５の内部には、Ｘ線を被検体に向けて照射するＸ線管４３と、被検体を透過してきたＦＰＤ（フラット・パネル・ディテクタ）４４と、Ｘ線管４３とＦＰＤ４４とを支持する支持体４７とが備えられている。支持体４７は、リング形状となっており、ｚ軸周りに回転自在となっている。この支持体４７の回転は、例えばモータのような動力発生手段と、例えば歯車のような動力伝達手段とから構成される回転機構３９が実行する。また、回転制御部４０は、この回転機構３９を制御するものである。Ｘ線管４３は、本発明の放射線源に相当する。ＦＰＤ４４は、本発明の放射線検出手段に相当し、支持体４７は、本発明の支持手段に相当する。回転機構３９は、本発明の回転手段に相当し、回転制御部４０は、本発明の回転制御手段に相当する。支持体４７（Ｘ線管４３とＦＰＤ４４）の回転における中心軸は、検出器リング１２の中心軸と一致している。すなわち、ＣＴ装置８は、その中心軸を検出器リングの中心軸を共有してｚ方向からＰＥＴ装置に隣接して設けられている。

ＣＴ画像生成部４８は、ＦＰＤ４４から出力されたＸ線検出データを基に、被検体ＭのＸ線断層画像を生成するものである。また、重ね合わせ部４９は、放射線断層撮影装置（ＰＥＴ装置）９から出力された被検体内の薬剤分布を示すＰＥＴ画像と、上述のＸ線断層画像とを重ね合わせることで重合画像を生成する構成となっている。

主制御部４１は、各種のプログラムを実行することにより、実施例１に係る各部の他、回転制御部４０，ＣＴ画像生成部４８，重ね合わせ部４９，およびＸ線管制御部４６とを実現している。なお、上述の各部はそれらを担当する制御装置に分割されて実現されてもよい。

Ｘ線透視画像の取得方法について説明する。Ｘ線管４３とＦＰＤ４４とは、互いの相対位置を保った状態でｚ軸周りに回転する。このときＸ線管４３は間歇的にＸ線を被検体Ｍに向けて照射し、その度ごとに、ＣＴ画像生成部４８は、Ｘ線透視画像を生成する。この複数枚のＸ線透視画像は、ＣＴ画像生成部４８において例えば、既存のバック・プロジェクション法を用いて単一の断層画像に組み立てられる。

次に、合成画像の生成方法について説明する。ＰＥＴ／ＣＴ装置にて合成画像を取得するには、被検体Ｍの関心部位をＣＴ装置に導入して、被検体Ｍとガントリ４５との位置を変更しながらＸ線断層画像を取得する。そして、被検体Ｍの関心部位を放射線断層撮影装置（ＰＥＴ装置）９に導入してＰＥＴ画像を取得する。重ね合わせ部４９によって両画像が重ね合わせられ、完成した合成画像は、表示部３６にて表示される。これにより、薬剤分布と被検体の内部構造とを同時に認識することができるので診断に好適な断層画像が提供できる。

実施例２の構成によれば、被検体Ｍの内部構造と、薬剤分布との両方を取得できる放射線断層撮影装置９が提供できる。ＰＥＴ装置は、一般的に薬剤分布に係る情報を得ることができる。しかしながら、被検体Ｍの臓器や組織を写しこんだ断層画像を参照しながら診断を行う必要がある場合がある。上述の構成によれば、被検体Ｍの内部構造と、薬剤分布との両方を取得できるので、例えば両画像を重ね合わせることで、診断に好適な合成画像を生成させることができる。

本発明は、上述の実施例に限られず、下記のように変形実施することができる。

（１）板状線源Ｐｈ２を用いる場合において、図１５に示すように、中心軸Ｚを通過するＬＯＲについては、板状線源Ｐｈ２の幅方向に直交した状態で検出されたものでなくても、補正データの生成に用いることができる。検出器リング１２の中心軸Ｚを通過するＬＯＲについては、板状線源Ｐｈ２の回転角度によらず、消滅点は、常にＬＯＲの中点となっているからである。

（２）上述した各実施例のいうシンチレータ結晶は、ＬＹＳＯで構成されていたが、本発明においては、その代わりに、ＧＳＯ（Ｇｄ_２ＳｉＯ_５）などのほかの材料でシンチレータ結晶を構成してもよい。本変形例によれば、より安価な放射線検出器が提供できる放射線検出器の製造方法が提供できる。

（３）上述した各実施例において、光検出器は、光電子増倍管で構成されていたが、本発明はこれに限らない。光電子増倍管に代わって、フォトダイオードやアバランシェフォトダイオードや半導体検出器などを用いていもよい。

Ｐｈ１ 棒状線源
Ｐｈ２ 板状線源
１ 放射線検出器
１２ 検出器リング
２２ ＬＯＲ特定部（線分特定手段）
３０ 補正データ生成部（補正データ生成手段）
２１ 時刻情報補正部（時刻情報補正手段）
２３ 第１消滅点特定部（第１消滅点特定手段）
２７ 第２消滅点特定部（第２消滅点特定手段）
２８ フィルタ部（第２消滅点特定手段）
３３ 線源回転機構（線源回転手段）
３４ 線源回転制御部（線源回転制御手段）
３１ 基準点センサ（位置特定手段）

Claims (2)

1. 被検体から照射される放射線を検出する放射線検出器がリング状に配列されて構成され、消滅放射線対を検出する検出器リングと、
   前記検出器リングの部分によって異なる消滅放射線対の検出における時間的特性の補正に用いられる補正データを生成する補正データ生成手段と、
   前記補正データに基づいて前記検出器リングが消滅放射線対を検出した時刻を示す時刻情報を補正する時刻情報補正手段と、
   前記検出器リングにおける消滅放射線対を検出した２点を結ぶ線分を特定する線分特定手段と、
   前記検出器リングにおける消滅放射線対を検出した２点の間で放射線を検出した時刻の比較をして、消滅放射線対が線分上のいずれから発したものかを特定する第１消滅点特定手段とを備え、
   前記補正データは、被検体の検査の前の段階で、前記検出器リングに消滅放射線対を発する線源を導入して発生位置が特定された消滅放射線対を検出器リングに検出させることで取得されたものであり、
   前記補正データは、
   被検体の検査の前の段階で、前記検出器リングに検出器リングの中心軸の伸びる方向と、前記中心軸と直交する幅方向の２方向がなす平面に沿って広がる板状の板状線源を前記検出器リングの中心軸周りに回転させながら取得されたものであり、
   前記放射線断層撮影装置は、
   前記板状線源を回転させる線源回転手段と、
   前記線源回転手段を制御する線源回転制御手段と、
   ある時刻における前記検出器リングに対する前記板状線源の回転角度を特定する位置特定手段とを更に備えおり、
   前記板状線源の幅方向に直交する方向を直交方向としたとき、
   前記補正データ生成手段は、進行方向が直交方向となっている消滅放射線対のみを用いて前記補正データを生成することを特徴とする放射線断層撮影装置。
2. 請求項１に記載の放射線断層撮影装置において、
   被検体を載置するとともに前記検出器リングの内穴に挿入される天板を備え、
   さらに、
   （α）前記天板に対し中心軸周りに回転可能な放射線源と、
   （β）前記天板に対し中心軸周りに回転可能な放射線検出手段と、
   （γ）前記放射線源と前記放射線検出手段とを支持する支持手段と、
   （δ）前記支持手段を回転させる回転手段と、
   （ε）前記回転手段を制御する回転制御手段を備えた画像生成装置が
   前記中心軸を前記検出器リングの中心軸を共有して前記中心軸方向から隣接して設けられることを特徴とする放射線断層撮影装置。

Images