(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２次元的な検出面を持ちその検出面に放射線が入射したことを表わすイベント信号とその検出面における２次元的な入射位置を表わす位置信号とを出力する２次元放射線検出手段と、この２次元放射線検出手段を少なくとも２台実質的に対向させるよう保持する保持手段と、該保持手段を回転させる駆動手段と、上記の２台以上の２次元放射線検出手段の２次元的な検出面上にそれぞれ配置された、２次元的な検出面の上記回転軸に直角な方向に伸びる放射線吸収板を間隔を置きながら上記の回転軸方向に多数配列してなるコリメート手段と、上記の２台以上の２次元放射線検出手段のイベント信号を同時計数する同時計数手段と、この同時計数がなされたときにそれらのイベント信号を発した２次元放射線検出手段の位置信号の組み合わせごとにカウントを行なうデータ収集手段と、上記回転の各角度ごとに収集したデータを用いて上記回転軸方向の各スライスごとの断層像を再構成する手段とを備えることを特徴とするポジトロン映像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ポジトロン放出性ＲＩの濃度分布像を撮影するポジトロン映像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ポジトロン映像装置は、ポジトロン放出性のＲＩ（放射性核種）を用い、その消滅ガンマ線を検出してＲＩの濃度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ＲＩ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ＲＩが存在しているという位置情報が得られる。
【０００３】
実際には、このような位置情報ごとに同時計数データを収集する。そして、このデータを所定のアルゴリズムで処理することにより、人体を所定の方向から見たＲＩの濃度分布を表わす平面像や、所定の断面でのＲＩの濃度分布像を再構成することができる。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。
【０００４】
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を多数リング型に配列したリング型検出器を用いることもあるが、これはポジトロン映像のための専用のものとなるため、近年では、シングルフォトン放出性ＲＩの映像のためのシンチレーションカメラなどの放射線カメラを２台以上組み合わせたものが使用されるようになってきている。この場合、放射線カメラを１台しか用いなければ通常のシングルフォトン映像を撮影することができ、２台以上対向させれば（３台あるいは５台の場合は１８０°対向する位置関係とはできず、厳密には対向させたとは言えないが、それぞれ中心を向けて配置させれば実質的には対向させたと言える）ポジトロン映像のためのデータを収集することができるので、両者に兼用できるからである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の放射線カメラを複数台用いるポジトロン映像装置では、放射線カメラの検出面に入射した放射線はどの方向からのものでもすべて検出するようにしているので、感度は高くなるが、同時に放射線の計数率が非常に高くなって、良好な画質の画像が得られないという問題がある。
【０００６】
すなわち、放射線の計数率が高くなりすぎると、計数損失が増えるので計数率直線性、空間分解能が低下する。その上、散乱同時計数も増えるとともに、同時計数時に生じる偶発同時計数が異常に高くなり、すなわちノイズが増える。そのため、結果として良好な画質の画像を得ることができない。
【０００７】
この発明は、上記に鑑み、計数率が高くなりすぎることを抑えて、計数率直線性・空間分解能を向上させ、偶発同時計数を低減して、良好な画像を得ることができるように改善した、ポジトロン映像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】
この発明のポジトロン映像装置においては、２次元的な検出面を持ちその検出面に放射線が入射したことを表わすイベント信号とその検出面における２次元的な入射位置を表わす位置信号とを出力する２次元放射線検出手段と、この２次元放射線検出手段を少なくとも２台実質的に対向させるよう保持する保持手段と、該保持手段を回転させる駆動手段と、上記の２台以上の２次元放射線検出手段の２次元的な検出面上にそれぞれ配置された、２次元的な検出面の上記回転軸に直角な方向に伸びる放射線吸収板を間隔を置きながら上記の回転軸方向に多数配列してなるコリメート手段と、上記の２台以上の２次元放射線検出手段のイベント信号を同時計数する同時計数手段と、この同時計数がなされたときにそれらのイベント信号を発した２次元放射線検出手段の位置信号の組み合わせごとにカウントを行なうデータ収集手段と、上記回転の各角度ごとに収集したデータを用いて上記回転軸方向の各スライスごとの断層像を再構成する手段とが備えられることが特徴となっている。
【０００９】
コリメート手段により、２次元放射線検出手段の検出面に入射する放射線の方向が回転軸方向において制限されるようになり、計数率が高くなりすぎることが防止される。その結果、計数損失を少なくでき、計数率直線性および空間分解能を高めることができるとともに、偶発同時計数を減少させることができる。また、そのことから、ＲＩの投与量を増加することも可能であり、これらによって画質を向上させることができる。
【００１０】
コリメート手段により入射放射線の方向を回転軸方向において制限するだけでなく、位置信号の組み合わせから入射方向を知ることができるため、位置信号の組み合わせを回転軸方向のある範囲に制限して、その範囲を外れたものはカウントしないこととして、電子的に入射方向の回転軸方向での制限を行なうことも可能である。
【００１１】
【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。図１は実施の形態にかかるポジトロン映像装置の全体の外観を概略的に示す斜視図で、この図において、２台の放射線カメラ１０が対向するようにそれぞれアーム２２によって回転フレーム２１に取り付けられている。この回転フレーム２１は基台２０により回転可能に保持され、かつ基台２０内に納められた駆動装置によって回転駆動される。
【００１２】
これらの放射線カメラ１０は、いわゆるシンチレーションカメラなどから構成され、互いに対向する面側が放射線の検出面となっていて、その検出面に入射した放射線を検出し、入射事象を表わすイベント信号と２次元的な検出面のどこに入射したかの位置を表わす位置信号とを出力する。ここでは、図に示すように、回転フレーム２１の回転軸方向をＺ軸、このＺ軸に直角な水平方向をＸ軸、高さ方向をＹ軸とすると、放射線カメラ１０からはＸ−Ｚ面内の位置信号ｘ、ｙが得られる。
【００１３】
これらの放射線カメラ１０のそれぞれの検出面にはコリメータ１１が取り付けられている。このコリメータ１１は、Ｘ方向に伸びる放射線吸収板を多数枚、所定の間隔を置きながら、Ｚ方向に並べて構成されている。それらの放射線吸収板は、タングステンや鉛などの放射線を吸収する材質で形成されている。板と板との間の間隔には放射線透過性の良好な発泡樹脂などを充填してもよいし、あるいは単なる空間（空気層）としておいてもよい。
【００１４】
コリメータ１１におけるこのような放射線吸収板により、放射線カメラ１０に入射する放射線は、Ｙ−Ｚ面内の方向において所定の角度範囲のものに制限されることになる。すなわち、図２に示すように、Ｙ−Ｚ面内で放射線カメラ１０の検出面に直角な方向からある角度範囲（グレーで示す）内の入射角度を持つ放射線のみが検出面に到達可能となる。
【００１５】
これらの放射線カメラ１０に挟まれる空間に、図２に示すように、ＲＩが投与された被検体４０が挿入される。被検体４０中のＲＩから１８０°方向に放出されたガンマ線が２台の放射線カメラ１０に同時に入射したとする。すると、これらの放射線カメラ１０から出力されたイベント信号は同時計数回路３１に導かれて、同時に放射線が入射したことが検出される。
【００１６】
また、このとき、一方の放射線カメラ１０から位置信号ｘ１、ｚ１が、他方の放射線カメラ１０から位置信号ｘ２、ｚ２がそれぞれ出力されたとすると、そのＺ方向の位置信号ｚ１、ｚ２が位置間隔判定回路３２および座標変換回路３３に入力され、Ｘ方向の位置信号ｘ１、ｘ２がデータ収集メモリ３４に送られる。
【００１７】
位置間隔判定回路３２は、Ｚ方向の位置間隔つまり｜ｚ１−ｚ２｜が所定の値（ａとする）を超えていないかどうかを判定する。つまり｜ｚ１−ｚ２｜≦ａを判定し、これが満たされたときに出力信号を生じる。Ｚ方向の位置間隔が大きいというのはそれだけ大きな角度（コリメータ１１によって排除されなければならない角度）で２台の放射線カメラ１０に入射したガンマ線による信号であるか、あるいは偶発的に同時に入射したガンマ線による信号であるから、いずれにしてもこの事象はカウントすべきでなく、そのため上記の条件が満たされないときは位置間隔判定回路３２から出力が生じない。
【００１８】
上記の条件が満足されて位置間隔判定回路３２から出力が生じたとき、同時計数回路３１の出力がデータ収集メモリ３４にストローブ信号として送られる。また、このとき座標変換回路３３が動作して出力を生じる。この座標変換回路３３は、２つのＺ方向の位置信号ｚ１、ｚ２を、その中間に位置する新たなＺ方向の１つの位置信号ｚに変換するものである。たとえば、（ｚ１＋ｚ２）／２の計算を行ないかつ適当な量子化を施すことによりｚが得られる。つまり、（ｚ１＋ｚ２）／２の計算により求めたＺ方向位置に、Ｚ方向位置分解能によって定まる最も近い位置はどれかを求めたものとなる。
【００１９】
このＺ方向の中間位置ｚとＸ方向の２つの位置ｘ１、ｘ２とで指定されるアドレスにおいて、上記のストローブ信号が入力されたときにデータ収集メモリ３４で１つの放射線事象がカウントされる。
【００２０】
このようなデータ収集が、回転フレーム２１が回転せずに一定時間静止している間にのみ行なわれるとすると、その収集後のデータをコンピュータ３５に送って処理すれば、Ｙ方向から見た被検体４０内のＲＩ濃度分布を示す平面像（Ｘ−Ｚ面像）が再構成できる。すなわち、放射線入射事象のカウントが、Ｘ−Ｙ平面内の位置・角度を示す情報であるｘ１、ｘ２およびＺ方向位置ｚごとに収集されているため、Ｘ−Ｚ面におけるＲＩの濃度分布像を再構成することは容易である。
【００２１】
上記のようなデータ収集を回転フレーム２１を回転させながら行なえば、つまり所定の角度で一定時間静止してその期間にデータ収集を行ない、小さな角度だけ回転した後再び一定時間静止してデータ収集を行なうということを繰り返して、回転フレーム２１を１回転（または半回転）させれば、Ｚ方向の各位置ごとの断層像を再構成するためのデータ収集ができる。
【００２２】
この場合、図では示していないが基台２０から回転フレーム２１の角度情報を得て、これによりデータ収集メモリ３４におけるアドレスを指定し、上記のようなデータ収集を各角度ごとに行なう。そして、コンピュータ３５においては通常のポジトロンＣＴにおける画像再構成アルゴリズムを用いて、位置信号ｚで定まるスライスごとに断層像を再構成することができる。
【００２３】
なお、上記では放射線カメラ１０は２台用いているが、３台、４台、５台、６台などの構成も可能である。１台のみ用いたとすると、通常のシンチレーションカメラと同様の画像が得られる。すなわち、シングルフォトン放出性のＲＩを被検体４０に投与してその１方向から見た濃度分布を表わす平面像を得ることができる。この１台の放射線カメラ１０を回転させながらデータ収集すれば、シングルフォトンエミッションＣＴ像の再構成が可能である。また、具体的な機構や回路等は上記に限定されず、この発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々に構成可能である。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明のポジトロン映像装置によれば、検出する放射線の方向を回転軸方向において絞って計数率が高くなりすぎることを防止しており、これにより計数損失を少なくでき、計数率直線性および空間分解能を高めることができるとともに、偶発同時計数を減少させることができる。また、そのことから、ＲＩの投与量を増加することも可能であり、これらによって画質を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態にかかるポジトロン映像装置の外観を概略的に示す斜視図。
【図２】同装置の信号処理系を示すブロック図。
【符号の説明】
１０          放射線カメラ
１１          コリメータ
２０          基台
２１          回転フレーム
２２          アーム
３１          同時計数回路
３２          位置間隔判定回路
３３          座標変換回路
３４          データ収集メモリ
３５          コンピュータ
４０          被検体
【図１】
0003555276.tif 000002
【図２】
0003555276.tif 000003