(57)【要約】【課題】検出器の検出データに対して検出器の位置ずれに基づく補正を行うことにより、再生成される画像の精度や分解能を向上させた断層撮影装置を提供することを課題とする。【解決手段】  被検体設置領域の周囲の基台上に配設され、被検体から放出される放射線、又は被検体を透過するＸ線を検出する複数の検出器と、前記検出器の設置位置ずれを用いて前記検出器の検出結果を補正する補正部と、前記補正部で補正された検出結果に基づき画像を再生成する再生成部とを含む。【選択図】図１
2010184084.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体設置領域の周囲の基台上に配設され、被検体から放出される放射線、又は被検体を透過する放射線を検出する複数の検出器と、
前記検出器の設置位置ずれを用いて前記検出器の検出結果を補正する補正部と、
前記補正部で補正された検出結果に基づき画像を再生成する再生成部と
を含む断層撮影装置。
【請求項２】
前記再生成部は、前記検出結果をピクセル状に配列したデータを再生成することによって前記画像を再生成するように構成されており、
前記補正部は、前記設置位置ずれに応じて前記ピクセルをサブピクセルに分割し、前記サブピクセル内の値の平均値を前記ピクセル内の値とすることにより、前記検出器の検出結果を補正する、請求項１に記載の断層撮影装置。
【請求項３】
前記再生成部は、ピクセル状に配列したデータとしてサイノグラムを用いる、請求項２に記載の断層撮影装置。
【請求項４】
前記補正部は、前記検出器の設置位置ずれと前記検出器に含まれる検出素子の幅との比を用いて前記検出器の検出結果を補正する、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の断層撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検体内にある放射性同位元素から放出される放射線、又は被検体を透過する放射線を検出することにより、断層撮影を行う断層撮影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、生体（被検体）の内部の情報を得るために断層撮影装置が広く用いられるようになってきた。断層撮影装置としては、Ｘ線コンピュータ断層撮影（Ｘ線ＣＴ）装置、磁気共鳴映像装置、ＳＰＥＣＴ（single photon emission CT）装置、ポジトロン断層撮影（ＰＥＴ）装置が挙げられる。Ｘ線ＣＴ装置は、生体のある断面に多方向から幅の狭いＸ線ビームを曝射し、透過したＸ線を検出してその断面内でのＸ線の吸収の度合いの空間分布をコンピュータで計算し画像化している。このようにして、生体内部の形態的な異常、例えば出血巣を把握できる（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００３】
また、ＰＥＴ装置は被検体内の機能情報の精密情報が得られるため、近年、さかんに開発が進められている。ＰＥＴ装置を用いた診断方法は、まず、ポジトロン核種で標識された検査用薬剤を、注射や吸入等により被検体の内部に導入する。被検体内に導入された検査用薬剤は、検査用薬剤に応じた機能を有する特定の部位に蓄積される。例えば、糖類の検査用薬剤を用いた場合、ガン細胞等の新陳代謝の盛んな部位に選択的に蓄積される。このとき、検査用薬剤のポジトロン核種から陽電子が放出され、放出された陽電子と周囲の電子とが結合して消滅する際に２つのガンマ線（いわゆる消滅ガンマ線）が互いに約１８０度の方向に放出される。そこで、この２つのガンマ線を被検体の周りに配置した放射線検出器によりコインシデンス検出し、コンピュータ等で画像を再生成することにより被検体における放射性同位元素の分布画像データを取得する。このようにＰＥＴ装置では被検体の体内の機能情報が得られるため、様々な難病の病理解明が可能である。
（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２５３５７２号公報
【特許文献２】特開２００６−２２５号公報
【特許文献３】特開２００６−１１９０９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、放射線を検出する検出器の配置に位置ずれがあると、この位置ずれによる誤差がコンピュータ等で再生成される画像に含まれてしまい、再生成された画像の精度や分解能が劣化する。
【０００６】
分解能が比較的低い場合は、検出器の配置に位置ずれが含まれていても最終的に再生成される画像に与える影響は問題になりにくいが、装置性能の向上に伴って分解能が高くなるに連れ、検出器の位置ずれが画像に与える影響は増大する。
【０００７】
そこで、本発明は、検出器の検出データに対して検出器の位置ずれに基づく補正を行うことにより、再生成される画像の精度や分解能を向上させた断層撮影装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一局面の断層撮影装置は、被検体設置領域の周囲の基台上に配設され、被検体から放出される放射線、又は被検体を透過する放射線を検出する複数の検出器と、前記検出器の設置位置ずれを用いて前記検出器の検出結果を補正する補正部と、前記補正部で補正された検出結果に基づき画像を再生成する再生成部とを含む。
【０００９】
また、前記再生成部は、前記検出結果をピクセル状に配列したデータを再生成することによって前記画像を再生成するように構成されており、前記補正部は、前記設置位置ずれに応じて前記ピクセルをサブピクセルに分割し、前記サブピクセル内の値の平均値を前記ピクセル内の値とすることにより、前記検出器の検出結果を補正してもよい。
【００１０】
また、前記再生成部は、ピクセル状に配列したデータとしてサイノグラムを用いてもよい。
【００１１】
また、前記補正部は、前記検出器の設置位置ずれと前記検出器に含まれる検出素子の幅との比を用いて前記検出器の検出結果を補正してもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、検出器の検出データに対して検出器の位置ずれに基づく補正を行うことにより、再生成される画像の精度や分解能を向上させた断層撮影装置を提供できるという特有の効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の断層撮影装置を適用した実施の形態について説明する。
【００１４】
本発明の断層撮影装置は、断層撮影装置として一般な、Ｘ線コンピュータ断層撮影（Ｘ線ＣＴ）装置、磁気共鳴映像装置、ＳＰＥＣＴ（Single Photon Emission CT：単一光子放射形コンピュータ断層撮影）装置、及びポジトロン断層撮影（ＰＥＴ）装置のすべてに適用が可能であるが、ここでは、特に分解能の高い半導体素子を用いたＰＥＴ装置に適用した実施の形態について説明を行う。
【００１５】
図１は、実施の形態のＰＥＴ装置の構成を示すブロック図である。
【００１６】
本実施の形態のＰＥＴ装置１０は、平面視で被検体Ｓを３６０度囲むように被検体Ｓの周囲に配置され、ガンマ線を検出する放射線検出器１１と、放射線検出器１１で検出される検出データを処理し、得られた被検体Ｓの体内のポジトロン核種ＲＩの位置の画像データを再生成する情報処理部１２と、画像データを表示等する表示部１３と、被検体Ｓや放射線検出器１１の移動等の制御を行う制御部１４と、情報処理部１２や制御部１４に指示を送る端末や画像データを出力するプリンタ等を含む入出力部１５と、放射線検出器１１の位置データを格納する位置データ格納部１００とを含む。
【００１７】
放射線検出器１１は、被検体Ｓの設置領域の周囲の環状の基台１６上に配設され、被検体Ｓから放射されるγ線を検出する複数の検出器である。
【００１８】
放射線検出器１１は、半導体検出部２０と検出回路３０を含み、半導体検出部２０は、ガンマ線γａ，γｂの入射面が被検体Ｓに面するように配置される。なお、予め被検体Ｓにはポジトロン核種ＲＩで標識化された検査用薬剤が導入されている。
【００１９】
半導体検出部２０は、ポジトロン核種ＲＩからの陽電子の消滅の際に、同時に発生する２つのガンマ線γａ、γｂを検出する。２つのガンマ線γａ、γｂは、互いに略１８０度をなして放出されるので、被検体Ｓを挟んで対向する放射線検出器１１の半導体検出部２０に入射する。ガンマ線γａ、γｂが入射した２つの半導体検出部２０の各々は、ガンマ線γａ、γｂの入射により生じる電気信号（検出信号）を検出回路３０に送出する。
【００２０】
検出回路３０は、例えば、検出信号を増幅するためのＡＳＩＣと、入射時刻および入射位置をデジタルデータとして情報処理部１２に送出するＦＰＧＡを含む。検出回路３０は、半導体検出部２０で検出される検出信号から、ガンマ線γａ、γｂが検出素子に入射した時刻（入射時刻）と入射位置を決定し、検出信号、入射時刻、及び入射位置を含む検出データを情報処理部１２に送出する。なお、入射位置を表すデータには、検出素子の識別番号が含まれる。
【００２１】
情報処理部１２は、検出回路３０から入力される検出データに基づいてコインシデンス検出および画像再生成アルゴリズムによる画像データの再生成を行う。コインシデンス検出では、入射時刻が設定された時間幅以下の２つの検出データがある場合に、それらの検出データを有効と判定してコインシデンス検出データとし、一方、入射時刻が一致しない検出データを無効と判定して破棄する。
【００２２】
情報処理部１２は、コインシデンス検出データと、コインシデンス検出データに含まれる位置情報（入射位置の情報）を用いてサイノグラムを作成し、サイノグラムを用いて所定の画像再生成アルゴリズム（例えば、期待値最大化（Ｅｘｐｅｃｔａｔｉｏｎ Ｍａｘｉｍｉｚａｔｉｏｎ）法）に基づいて画像データを再生成する。表示部１３は、入出力部１５の要求に応じて再生成された画像データを表示する。なお、コインシデンス検出および画像再生成アルゴリズムは上述した事項に限定されず、公知の事項を用いることができる。
【００２３】
位置データ格納部１００は、放射線検出器１１内の半導体検出部２０に含まれる検出素子の識別番号と検出素子の入射面の座標値とを関連付けて格納する。なお、座標と座標値については、後述するが、位置データ格納部１００には、放射線検出器１１の各々の設置位置のずれを表す位置ずれ値も検出素子の識別番号と検出素子の入射面の座標値とを関連付けて格納される。
【００２４】
以上の構成および動作により、ＰＥＴ装置１０は、被検体Ｓの体内に選択的に位置するポジトロン核種ＲＩからのガンマ線を検出し、サイノグラムの作成を経て、ポジトロン核種ＲＩの分布状態の画像データを再生成する。なお、本実施の形態に係るＰＥＴ装置１０は、放射線検出器１１に主な特徴がある。以下、放射線検出器１１を詳しく説明する。
【００２５】
画像データを再生成する際には、情報処理部１２は、位置データ格納部１００に格納された放射線検出器１１の各々の設置位置のずれを表す位置ずれ値を用いてサイノグラムを補正し、補正後のサイノグラムに基づいて画像データが再生成される。なお、放射線検出器１１の各々の位置ずれ値は、例えば、ＰＥＴ装置１０の組み立て時に正確に測定しておけばよく、位置ずれ値を表すデータは、位置データ格納部１００に格納されている。
【００２６】
ＰＥＴ装置１０の放射線検出器１１1〜１１8は、被検体Ｓの周囲に３６０度に亘って配置される。各々の放射線検出器１１1〜１１8には、被検体Ｓ側に半導体検出部２０が設けられている。ここで、被検体Ｓの体軸方向（紙面を貫く方向）をＺ軸方向（紙面裏側から表側に向かう方向が＋Ｚ方向、紙面表側から裏側に向かう方向が−Ｚ方向）とする。
【００２７】
また、放射線検出器１１1の半導体検出部２０の幅方向を＋ｘ方向とするｘ軸をとり、放射線検出器１１1の半導体検出部２０の奥行き方向を＋ｙ方向とするｙ軸をとる。
【００２８】
ここで、放射線検出器１１は、被検体Ｓに対して相対的にＺ軸方向に移動可能としてもよい。なお、図１において８個の放射線検出器１１1〜１１8が示されているがこれらの数は一例に過ぎず、放射線検出器の数は適宜選択される。
【００２９】
図２は、放射線検出器１１1に含まれる半導体検出部２０の構成を示す斜視図であり、ガンマ線の略入射側から半導体検出部を見た図である。図３は、半導体検出部の模式的平面図である。図４は、半導体検出素子の動作を説明するための図である。
【００３０】
図２〜図４を参照するに、半導体検出部２０は、配線基板２１と、配線基板２１上に配置された２つの半導体検出素子アレイ２２ａ，２２ｂと、半導体検出部２０の出力を検出回路（図１に示す検出回路３０）に送出するためのコネクタ２９等を含む。半導体検出素子アレイ２２ａ，２２ｂは、各々、略平板状の半導体結晶体２４のＺ軸方向に垂直な２つの面に、第１電極２５および第２電極２６が設けられてなる。半導体検出素子アレイ２２ａ，２２ｂは、各々、第２電極２６側の面にＹ軸方向に沿って形成された溝部２４ｂによって半導体結晶体２４がＸ軸方向に互いに区切られてなる半導体検出素子２３1〜２３6と、半導体検出素子２３1〜２３6の配列方向の両側（Ｘ軸方向外側）に設けられたガード部材２８ａ，２８ｂ等を含む。半導体結晶体２４とガード部材２８ａ，２８ｂとは同一材料からなり一体化されている。なお、図２および図３では、隣接する半導体検出素子２３1〜２３6間に、破線あるいは実線で区切り位置を示しているが、区切り位置は溝部のＸ軸方向の中央を通り、かつＹ軸方向に沿って延びている。半導体検出素子２３1〜２３6の間隔は、隣接する区切り位置間の距離に相当する。
【００３１】
なお、図２では、放射線検出器１１1に含まれる半導体検出部２０内の半導体検出素子２３1〜２３6が配列されている方向を配列方向（Ｘ軸方向）、２つの半導体検出素子アレイ２２ａ，２２ｂが配列される方向を奥行き方向（Ｙ軸方向）、配線基板２１と半導体検出素子アレイ２２ａ，２２ｂとが積層される方向を積層方向（Ｚ軸方向）と称する。また、ここでは、半導体検出素子アレイ２２ａ，２２ｂの各々の半導体検出素子２３1〜２３6の数を６個としているが、２個以上であればその数に特に制限はない。
【００３２】
また、図２には、放射線検出器１１1に含まれる半導体検出部２０が配線基板２１に搭載されている状態を示すが、放射線検出器１１２〜１１８に含まれる半導体検出部２０も同一の配線基板２１に搭載されている。
【００３３】
各々の半導体検出素子２３1〜２３6は、それぞれ、半導体結晶体２４と、半導体結晶体２４の上面に形成された第１電極部２５と下面に形成された第２電極部２６を含む。
【００３４】
半導体結晶体２４は、その材料としては、例えば、エネルギーが５１１ｋｅＶのガンマ線に有感なテルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）、Ｃｄ1-xＺｎxＴｅ（ＣＺＴ）、臭化タリウム（ＴｌＢｒ）、シリコンなどが挙げられる。また、これらの材料には導電性等を制御するためのドーパントが含まれていてもよい。
【００３５】
また、半導体結晶体２４は、半導体検出素子２３1〜２３6のいずれのものも、幅、奥行き、および幅がそれぞれ同等に設定されている。半導体結晶体２４は、例えば、幅（Ｘ軸方向）が１．２ｍｍ、奥行き（Ｙ軸方向）が５ｍｍ、厚さが約１ｍｍの寸法を有する。なお、半導体結晶体２４は、半導体の結晶成長法であるブリッジマン法や、移動加熱法を用いて半導体結晶を形成し、所定の結晶方位に切出される。
【００３６】
第１電極２５は、半導体結晶体２４の上面を略覆う導電膜である。第１電極２５には負のバイアス電圧Ｖｂが印加され、カソードとなっている。半導体結晶体２４がＣｄＴｅで構成される場合は第１電極２５には例えばＰｔが用いられる。バイアス電圧Ｖbは、直流電圧で例えば−６０Ｖ〜−１０００Ｖに設定される。なお、第１電極２５は、６つの半導体結晶体２４の上面全体に亘って連続して形成されている。但し、第１電極２５は、ガード部材２８ａ，２８ｂの上面を覆っているが、これは必須ではない。なお、バイアス電圧は、配線基板２１の外部から配線パターン３６およびワイヤ配線３５を介して供給される。
【００３７】
第２電極２６は、半導体結晶体２４の溝部２４ｂと溝部２４ｂとの間の下面を略覆う導電膜を含む。第２電極２６はアノードとして機能する。なお、第２電極２６側の半導体結晶体２４中にはＩｎ（インジウム）が注入されている。半導体結晶体２４がＣｄＴｅで構成される場合は、第２電極２６に例えばＡｕが用いられる。第２電極２６は半導体検出素子２３1〜２３6のそれぞれに設けられており、互いに隣接する第２電極２６同士は電気的に絶縁されている。第２電極２６は、導電性接着層２７およびパッド電極３２を介して配線基板２１に設けられた配線パターン（不図示）を介してコネクタ２９と電気的に接続される。
【００３８】
なお、第２電極２５は、ガード部材２８ａ，２８ｂの下面にも形成されており、導電性接着層２７およびパッド電極３２を介して接地されている。このようにすることで、ガード部材２８ａ，２８ｂに入射したガンマ線により生じた電子正孔対を接地電位に流すことで、検出信号に雑音として混入することを回避できる。なお。このガード部材２８ａ，２８ｂの下面の構造は必須ではなく、ガード部材を半導体結晶体以外の材料を用いた場合は設けなくともよい。
【００３９】
導電性接着層２７は、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、およびこれらの合金から選択される金属粉やカーボンフィラーと、樹脂製の導電性接着剤で構成され、例えば、導電性ペーストや異方性接着剤を用いることができる。
【００４０】
図４に示すように、半導体検出素子２３は、半導体結晶体２４にガンマ線γが入射すると、ガンマ線のエネルギーに応じた数の電子正孔対が生成される。半導体結晶体２４には、第２電極２６から第１電極２５の方向に電界が印加されているので正孔は第１電極２５に引きつけられ、電子は第２電極２６に引きつけられる。これにより検出信号が生じ検出回路に送出される。なお、ガンマ線γが半導体結晶体２４に入射しても電子正孔対の生成は確率的であり、半導体結晶体２４中で電子正孔対の生成が行われず、突き抜けてしまう場合もある。
【００４１】
図２および図３に戻り、ガード部材２８ａ，２８ｂは、半導体検出素子アレイ２２ａ，２２ｂの配列方向の両端部に設けられ、半導体検出素子２３1および２３6の外側面を保護する。ガード部材２８ａ，２８ｂの材料は第１電極２５と第２電極２６とを電気的に導通させない材料であれば特に限定されないが、製造工程における加熱によって熱膨張係数差により生じる応力による悪影響を回避できる点で、半導体結晶体２４と同一材料を含むことが好ましい。さらに、ガード部材２８ａ，２８ｂは、半導体結晶体２４と連続した同一結晶板から形成されてなることがとりわけ好ましい。これにより、ガード部材２８ａ，２８ｂを半導体結晶体２４に接着する必要がなく、ガード部材２８ａ，２８ｂの形成工程を簡略化できる。但し、ガード部材２８ａと半導体検出素子２３1との間、およびガード部材２８ｂと半導体検出素子２３6との間には、溝部２４ｃを形成することが好ましい。これによりガード部材２８ａ，２８ｂに入射したガンマ線によって生じた電子正孔対が隣接する半導体検出素子２３1，２３6の第２電極２６に流れ込むことを回避できる。なお、溝部２４ｃは、溝部２４ｂと同等の形状に形成すればよい。また、ガード部材２８ａ，２８ｂの幅は、後ほど詳述するが半導体検出素子２３1〜２３6の間隔に基づく所定の幅に設定される。
【００４２】
２つの半導体検出素子アレイ２２ａ，２２ｂは、いずれも上述した構造を有しているが、図３に示すように配線基板２１上の配置が異なっている。以下、ガンマ線γが入射する側に配置された半導体検出素子アレイを第１半導体検出素子アレイ２２ａ、奥側に配置された半導体検出素子アレイを第２半導体検出素子アレイ２２ｂと呼ぶ。但し両者の区別が不要な場合は単に半導体検出素子アレイ２２ａ，２２ｂと呼ぶ。
【００４３】
第１半導体検出素子アレイ２２ａおよび第２半導体検出素子アレイ２２ｂは、互いの半導体検出素子の位置関係に特徴がある。第１半導体検出素子アレイ２２ａおよび第２半導体検出素子アレイ２２ｂのいずれも配列方向（Ｘ軸方向）にそれぞれ所定の間隔ＰＴで配置されている。さらに、第１半導体検出素子アレイ２２ａの半導体検出素子２３1の紙面左側面２３1aは、基準線Ｘａ−Ｘａから間隔ＰＴだけ離隔した位置に配置されている。他方、第２半導体検出素子アレイ２２ａの半導体検出素子２３1の紙面左側面２３1bは、基準線Ｘａ−Ｘａから間隔ＰＴ／２だけ離隔した位置に配置されている。このようにして、第１半導体検出素子アレイ２２ａの半導体検出素子２３1〜２３6の各々と、第２半導体検出素子アレイ２２ｂの半導体検出素子２３1〜２３6の各々とは、互いに配列方向にＰＴ／２だけ変位して配置される。
【００４４】
また、第１半導体検出素子アレイ２２ａの紙面左端のガード部材２８ａは間隔ＰＴと同等の幅に設定され、紙面右端のガード部材２８ｂは間隔ＰＴの１／２に設定される。他方、第２半導体検出素子アレイ２２ｂの紙面左端のガード部材２８ｂは間隔ＰＴの１／２に設定され、紙面右端のガード部材２８ａは間隔ＰＴに設定される。このようにガード部材２８ａ，２８ｂを設けることにより、半導体検出素子アレイ２２ａおよび２２ｂの幅（配列方向の長さ）を互いに同等とする。そして、半導体検出素子アレイ２２ａおよび２２ｂはその紙面左端が基準線Ｘａ−Ｘａに一致するように配置される。このようにすることで、半導体検出部２０の組立工程において、２つの半導体検出素子アレイ２２ａおよび２２ｂを配置する際に、それぞれの半導体検出素子２３1〜２３6を上述した位置関係になるようにする位置決めが飛躍的に容易になる。なお、このようにガード部材２８ａ、２８ｂは設ける方が好ましいが、本発明に必須のものではない。
【００４５】
なお、上記では、半導体検出素子アレイ２２ａ、２２ｂの紙面左端の端部で位置決めを行ったが、紙面右端の基準線Ｘb−Ｘbで位置決めを同様に行ってもよい。
【００４６】
このように、第１半導体検出素子アレイ２２ａおよび第２半導体検出素子アレイ２２ｂは、半導体検出素子２３1〜２３6の間隔ＰＴの１／２だけ配列方向にずらして、かつ奥行き方向に配列されることにより、半導体検出部２０は、その視野中央（すなわち、半導体検出部２０の略正面から入射するガンマ線）の空間分解能が、半導体検出素子アレイを一つだけ設けた場合の視野中央の空間分解能よりも向上する。その向上の程度は、半導体検出部２０の視野中央の空間分解能は、半導体検出素子の幅を１／２に設定したときの視野中央の空間分解能に略同等となる。
【００４７】
さらに、第１半導体検出素子アレイ２２ａおよび第２半導体検出素子アレイ２２ｂはそれぞれ奥行き方向（Ｙ軸方向）に配列され、各々の半導体検出素子アレイ２２ａ、２２ｂは、半導体検出素子アレイを一個だけ設けてその半導体検出素子の奥行きを半導体検出素子アレイ２２ａおよび２２ｂの奥行きの和と同等に設定した場合よりも短小化されている。これにより、先の図２（Ｂ）において説明したように、半導体検出部２０の視野周辺部での空間分解能を向上できる。
【００４８】
さらに、半導体検出部２０の検出効率は、半導体検出素子アレイを一個だけ設けてその半導体検出素子の奥行きを半導体検出素子アレイ２２ａおよび２２ｂの奥行きの和と同等に設定した場合と同様となるので、検出効率を維持できる。これらの点については後述するシミュレーションによって示すが、以下、その効果を簡単に説明する。
【００４９】
図５は、半導体検出部の概略正面透視図である。なお、図５中、第１電極、第２電極、および導電性接着層の図示を省略している。
【００５０】
図５を参照するに、半導体検出部２０をその正面（ガンマ線の入射側）から透視すると、第１半導体検出素子アレイ２２ａの半導体検出素子２３1〜２３6と第２半導体検出素子アレイ２２ｂの半導体検出素子２３1〜２３6とが互いに重なり、あたかも間隔ＰＴの１／２の半導体検出素子が一列に配列して形成されているように見える。ガンマ線は、第１半導体検出素子アレイ２２ａで電子正孔対を生成するものと、第１半導体検出素子アレイ２２ａを透過して第２半導体検出素子アレイ２２ｂで電子正孔対を生成するものとが確率的に存在する。そのため、ガンマ線にとって、半導体検出素子アレイ２２ａ、２２ｂは、図５の透視図のように、１／２の半導体検出素子が一列に配列して形成されているのと略同等となる。このことから、半導体検出部２０は、その視野中央の空間分解能が、半導体検出素子の間隔ＰＴの１／２に設定したときの空間分解能に近づくことが十分推察される。さらにこのことは、半導体検出部２０の視野周辺部の空間分解能の向上にも寄与すると推察される。
【００５１】
なお、ここでは、放射線検出器１１1に含まれる半導体検出部２０内の半導体検出素子２３1〜２３6について説明したが、放射線検出器１１２〜１１８も同様に考えることができる。
【００５２】
ところで、放射線検出器１１１〜１１８のうちのいずれかの半導体検出部２０の位置に位置ずれがあると、再生成される画像の精度が低下する。これは、画像を再生成する段階において生成されるサイノグラムに位置ずれが含まれるためである。
【００５３】
このため、本実施の形態のＰＥＴ装置では、図１に示す位置データ格納部１００には、放射線検出器１１の各々の設置位置のずれ（半導体検出部２０の設置位置のずれ）を表す位置ずれ値が格納されており、サイノグラムを作成する際に、半導体検出部２０の検出信号を位置ずれ値に基づいて補正をしている。
【００５４】
ＰＥＴ装置１０の放射線検出器１１1〜１１8の各々に含まれる半導体検出部２０の入射面の座表値は、被検体Ｓが設置される領域の中央を原点（ｘ、ｙ、ｚ）＝（０，０，０）として、組み立て時に正確に測定されている。測定された座標値は、放射線検出器１１1〜１１8の各々に含まれる半導体検出部２０の座標値（ｘ、ｙ、ｚ）として、位置データ格納部１００に格納されている。
【００５５】
ここで、上述のように、放射線検出器１１1〜１１8に含まれるすべての半導体検出部２０は、同一の配線基板２１に搭載されている。このため、座標値（ｘ、ｙ、ｚ）のうち、ｚ座標値についての位置ずれは無視できる。また、半導体検出部２０の奥行き方向の位置ずれは、光路長に対する微差に過ぎないので無視できる。しかしながら、半導体検出部２０の幅方向の位置ずれは、入射面のｘ座標値、ｙ座標値における位置ずれとなり、入射面の幅（Ｘ軸方向）が１．２ｍｍの半導体結晶体２４の位置ずれとなる。この位置ずれは、例えば、コンマ数ミリ生じるだけでも検出信号に与える影響が大きい。
【００５６】
このため、本実施の形態の断層撮影装置では、入射面の位置ずれ値（半導体検出部２０の幅方向の位置ずれ量）を用いて、半導体検出部２０から出力される検出信号の補正を行う。
【００５７】
具体的には、各半導体検出部２０の入射面の位置を（ｘ、ｙ）座標で表したデータを座標値と、座標値と設計値とのずれを表す位置ずれ値とを放射線検出器１１1〜１１8に含まれるすべての半導体検出部２０について位置データ格納部１００に格納し、検出信号の入射位置の補正に用いる。
【００５８】
すなわち、情報処理部１２は、位置データ格納部１００に格納された入射面の位置ずれ値（半導体検出部２０の幅方向の位置ずれ量）を用いて、放射線検出器１１1〜１１8の各々で検出される検出データ（検出信号、入射時刻、及び入射位置）のうちの入射位置を補正する。
【００５９】
ここで、放射線検出器１１1〜１１8の各々には半導体検出部２０が含まれ、各半導体検出部２０には半導体検出素子アレイ２２ａ，２２ｂが含まれるが、放射線検出器１１1〜１１8の各々の内部における半導体検出素子アレイ２２ａ，２２ｂや半導体検出素子２３1〜２３6の位置ずれは生じにくいため、位置ずれ値としては、放射線検出器１１1〜１１8の位置ずれを断層撮影装置の組み立て時に設計値とのずれとして測定しておく。
【００６０】
なお、半導体検出部２０の入射面は、各半導体検出部２０の半導体検出素子アレイ２２ａ，２２ｂに含まれる半導体検出素子２３1〜２３6の各々の入射面の集合となる。
【００６１】
このため、すべての半導体検出素子２３1〜２３6の入射面の位置を座標値（ｘ、ｙ）とｘ座標値、ｙ座標値の取り得る値の範囲で規定し、γ線が入射した半導体検出素子２３1〜２３6の入射位置を補正することとする。
【００６２】
図６は、本実施の形態の断層撮影装置におけるサイノグラムの補正処理及び断層画像の再生成処理の手順を示す図である。この処理は、情報処理部１２によって実行される処理である。
【００６３】
情報処理部１２は、放射線検出器１１1〜１１8から検出データが入力されたか否かを判定する（ステップＳ１）。検出データに含まれる位置情報の位置ずれを補正する必要があるからである。なお、ステップＳ１の処理は、ユーザにより設定された測定時間に至るまで繰り返し実行される。
【００６４】
情報処理部１２は、検出データに含まれる位置情報の位置ずれを補正し、サイノグラムを作成する（ステップＳ２）。具体的には、放射線検出器１１1〜１１8から入力される検出データに含まれる検出素子の識別番号を用いて位置データ格納部１００に格納されている位置ずれ値を読み込み、読み込んだ位置ずれ値を用いて検出データに含まれる入射位置を補正する。そして、入射位置を補正した検出データを用いてサイノグラムを作成する。
【００６５】
次いで、情報処理部１２は、サイノグラムに基づき、断層画像を再生成する（ステップＳ３）。ここで用いるサイノグラムは、ステップＳ２の処理において、入射位置が補正された検出データに基づいて作成されているため、放射線検出器１１1〜１１8の設置位置のずれによって生じる分解能や精度の低下が除去された断層画像を再生成することができる。
【００６６】
図７は、本実施の形態の断層撮影装置におけるサイノグラムの補正処理の手法を概念的に示す図である。
【００６７】
ここでは、図１に示す放射線検出器１１1と１１５でγ線を検出した場合において、放射線検出器１１５に位置ずれがない場合（図７（ａ））と、位置ずれがある場合（図７（ｂ））について説明する。
【００６８】
図７には、サイノグラムを９ピクセルのデータとして示す。９ピクセルのうち、縦方向はγ線が放射する方向とｘ軸がなす角度（図１のｘ軸に対して反時計回りの方向で与えられる角度）を表し、これを角度方向という。また、９ピクセルのうち、横方向は、動径方向といい、角度方向に対して直角な方向を表す。なお、説明の便宜上、放射線検出器１１１は半導体検出素子１〜３を含み、放射線検出器１１５は半導体検出素子４〜６を含むものとする。
【００６９】
図７（ａ）に示すように、放射線検出器１１１と１１５に位置ずれがない場合に、γ線の入射によって半導体検出素子１−４で５カウント、半導体検出素子２−５で３カウント、半導体検出素子３−６で１カウントの検出信号を検出したとする。
【００７０】
この場合に、情報処理部１２は、位置データ格納部１００から、放射線検出器１１１と１１５の位置データ（ｘ，ｙ）を呼び出す。ここで、半導体検出素子１の位置を（ｘ１，ｙ１）、半導体検出素子２の位置を（ｘ２，ｙ１）、半導体検出素子３の位置を（ｘ３，ｙ１）、半導体検出素子４の位置を（ｘ４，ｙ５）、半導体検出素子５の位置を（ｘ５，ｙ５）、半導体検出素子６の位置を（ｘ６，ｙ５）、とする。まず、情報処理部１２は、式１により、角度方向座標θを計算する。なお、角度方向座標θは、図１に示すように、ｙ軸の正の方向に対してガンマ線γａの放射される方向がなす角度（ｙ軸の正の方向に対する反時計回りの角度）として示し、これは、ｙ軸の負の方向に対してガンマ線γｂの放射される方向がなす角度と同一である。
【００７１】
【数１】
2010184084.tif 000003
次に、情報処理部１２は、式２により、動径方向座標ｓを計算する。
【００７２】
【数２】
2010184084.tif 000004
求めた角度方向座標θと動径方向座標ｓに対応するサイノグラムのピクセルにそれぞれ得られたカウントを付与する。すなわち、（θ１，ｓ１）のピクセルに５カウント、（θ１，ｓ２）のピクセルに３カウント、（θ１，ｓ３）のピクセルに１カウントが付与される。
【００７３】
一方、図７（ｂ）では、放射線検出器１１５に半導体結晶体２４の幅Ｗの半分に相当する位置ずれＥ（＝Ｗ／２）があるものとする。この場合に、本実施の形態の断層撮影装置では、半導体結晶体２４の幅ＷをＥで除して得る整数の数にサイノグラムのピクセルを分割し、前述の処理に従って、角度方向座標、動径方向座標を決定する。
【００７４】
ここでは、Ｗ／Ｅ＝Ｗ／（Ｗ／２）＝２であるため、ピクセルを２つのサブピクセルに分割する。
【００７５】
位置データ格納部から呼び出すデータは、放射線検出器１１１は同じであるが、放射線検出器１１５は、半導体検出素子４の位置が（ｘ４＋Ｅ，ｙ５）、半導体検出素子５の位置が（ｘ５＋Ｅ，ｙ５）、半導体検出素子６の位置が（ｘ６＋Ｅ，ｙ５）、となる。
【００７６】
まず、情報処理部１２は、式３により、位置ずれがある角度方向座標θ'を計算する。
【００７７】
【数３】
2010184084.tif 000005
次に、情報処理部１２は、式４により、動径方向座標ｓ'を計算する。
【００７８】
【数４】
2010184084.tif 000006
計算によって得た角度方向座標θ'と動径方向座標ｓ'に対応するサイノグラムのサブピクセル２つにそれぞれ得られたカウントを付与する。すなわち、（θ１'，ｓ１'）内の２つのサブピクセルに５カウント、（θ１'，ｓ２'） 内の２つのサブピクセルに３カウント、（θ１'，ｓ３'） 内の２つのサブピクセルに１カウントを付与する。この結果、７つのサブピクセルに動径方向に"５"、"５"、"３"、"３"、"１"、"１"、"０"の値が付与される。なお、図中一番左のサブピクセルの値が"０"になっているのは、カウント値が存在しないからである。
【００７９】
ここで、半導体検出素子１と半導体検出素子４に位置ずれがない場合には、ｘ１＝ｘ４であるので（ｘ１−ｘ４）／（ｙ１−ｙ５）＝０になる。
【００８０】
また、半導体結晶体２４の幅Ｗは１．２ｍｍであり、Ｅ＝Ｗ／２であるため、半導体検出素子１と半導体検出素子４に位置ずれがある場合には、（ｘ１−ｘ４−Ｅ）／（ｙ１−ｙ５）≒０．００５となる。
【００８１】
このため、ここでは、θ１≒θ１'として扱うことができるので、サブピクセルに付与した値をもとの角度方向座標θ及び動径方向座標ｓで規定される３つのピクセル（（θ１，ｓ１）、（θ１，ｓ２）、（θ１，ｓ３）のピクセル）内で平均化することにより、（θ１，ｓ１）、（θ１，ｓ２）、（θ１，ｓ３）のピクセルには、それぞれ、４、２、０．５のカウントが付与される。このようにして、位置ずれ値に応じて補正された検出データを用いたサイノグラムを作成することができる。
【００８２】
このように、本実施の形態の断層撮影装置は、再生成部としての情報処理部１２は、放射線検出器１１の検出結果をピクセル状に配列したサイノグラムを再生成することによって断層画像を再生成するように構成されている。また、補正部としての情報処理部１２は、サイノグラムのピクセルの各々を放射線検出器１１５の設置位置ずれと検出素子としての半導体結晶体２４の幅との比から求まる整数個のサブピクセルに分割し、さらにピクセルの各々に含まれるサブピクセル内の値の平均値をピクセル内の値とすることにより、放射線検出器１１５の検出結果を補正している。
【００８３】
図８は、本実施の形態の断層撮影装置によって得られる断層画像を示す図である。
【００８４】
図８（ａ）は、検出データの位置ずれを補正しないで作成したサイノグラムから再生成される断層画像を示す図であり、図８（ｂ）は、検出データの位置ずれを補正して作成したサイノグラムから再生成される断層画像を示す図である。
【００８５】
図８（ａ）、（ｂ）を比較すると、補正後の検出データを用いて作成したサイノグラムを用いた断層画像の方が中央部が円形になっており、検出データの補正により、分解能や精度の低下が除去された断層画像を再生成することができることが分かる。
【００８６】
以上、本実施の形態の断層撮影装置によれば、検出データの位置ずれを補正して作成したサイノグラムを用いて断層画像を再生成するので、分解能や精度の低下が除去された断層画像を再生成することができる。
【００８７】
なお、ＰＥＴ装置と異なり、ＣＴ装置やＳＰＥＣＴ装置では、被検体Ｓに対して放射線検出部１１を回転させる必要がある。特に放射線検出部１１は重いため、位置ずれに加えて回転による配置位置のぶれが加わる可能性がある。
【００８８】
これに対して、ＰＥＴ装置の場合、放射線検出部１１を被検体Ｓに対して回転させる必要がないため、組み立て時の位置ずれを測定して検出データを補正することにより、位置ずれによる精度や分解能の低下を抑制しやすいというメリットがある。
【００８９】
なお、本実施の形態では、ＰＥＴ装置を例に説明したが、本発明は、ＳＰＥＣＴ（単一光子放射形コンピュータ断層撮影）装置や、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置にも適用できる。
【００９０】
以上、本発明の例示的な実施の形態の断層撮影装置について説明したが、本発明は、具体的に開示された実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】第１の実施の形態のＰＥＴ装置の構成を示すブロック図である。
【図２】放射線検出器１１1に含まれる半導体検出部２０の構成を示す斜視図である。
【図３】半導体検出部の概略平面図である。
【図４】半導体検出素子の動作を説明するための図である。
【図５】半導体検出部の概略正面透視図である。
【図６】本実施の形態の断層撮影装置におけるサイノグラムの補正処理及び断層画像の再生成処理の手順を示す図である。
【図７】本実施の形態の断層撮影装置におけるサイノグラムの補正処理の手法を概念的に示す図である。
【図８】本実施の形態の断層撮影装置によって得られる断層画像を示す図である。
【符号の説明】
【００９２】
１０  ＰＥＴ装置
１１、１１1〜１１8  放射線検出器
１２  情報処理部
１３  表示部
１４  制御部
１５ 入出力部
１６  基台
２０、４０、５０  半導体検出部
２１  配線基板
２２、２２1〜２２n  半導体検出素子アレイ
２２ａ  第１半導体検出素子アレイ
２２ｂ  第２半導体検出素子アレイ
２３、２３1〜２３6  半導体検出素子
２４  半導体結晶体
２４ａ  入射面
２４ｂ、２４ｃ  溝部
２５  第１電極
２６  第２電極
２７  導電性接着層
２８ａ、２８ｂ、２８1〜２８n  ガード部材
２９  コネクタ
３０  検出回路
１００  位置データ格納部
【図１】
2010184084.tif 000007
【図２】
2010184084.tif 000008
【図３】
2010184084.tif 000009
【図４】
2010184084.tif 000010
【図５】
2010184084.tif 000011
【図６】
2010184084.tif 000012
【図７】
2010184084.tif 000013
【図８】
2010184084.tif 000014