(57)【特許請求の範囲】
【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に放射線が入射したときに発生するアンブランク信号が同時に２つ入力し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２つの放射線検出手段の識別信号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データ収集手段と、上記のポジトロン放出性放射線発生手段が配置され回転させられる状態で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を、その位置に対応する放射線検出手段からの擬似アンブランク信号と擬似識別信号とに変換しこの擬似アンブランク信号を同時検出手段へ入力してつねにアクティブにさせることにより、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るとともに、この同時検出手段からの出力を上記データ収集手段でカウントするアドレスを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により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。
【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に放射線が入射したときに発生するアンブランク信号が同時に２つ入力し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２つの放射線検出手段の識別信号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データ収集手段と、上記のポジトロン放出性放射線発生手段が配置され回転させられる状態で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を、その位置に対応する放射線検出手段からの擬似アンブランク信号と擬似識別信号とに変換しこの擬似アンブランク信号を同時検出手段へ入力してつねにアクティブにさせることにより、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るとともに、この同時検出手段からの出力を上記データ収集手段でカウントするアドレスを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により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、その位置に対応する放射線検出手段からの擬似アンブランク信号およびその位置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。この擬似アンブランク信号が同時検出手段に入力されてつねにアクティブにされるため、一つの放射線検出手段に実際に放射線が入射してアンブランク信号と識別信号とが生じたとき、ただちにそのアンブランク信号により同時検出手段から出力が生じ、上記の擬似識別信号と実際の放射線入射によって生じた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。このように擬似アンブランク信号により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１１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１１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１７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２４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２５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２１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。つまり、エンコーダ４２から生じた信号Ａが、擬似的なアンブランク信号としてＯＲ回路４３を経てコインシデンス回路１２に入力されている状態となる。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ＰＭＩＤ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
【図１】
0003551608.tif 000002
【図２】
0003551608.tif 000003
【図３】
0003551608.tif 000004
【図４】
0003551608.tif 000005