(57)【要約】【課題】  被検体に対する様々な検査条件に対応した検査時間の短い陽電子放出型断層撮影装置を提供する。【解決手段】  セプタ１３には、周方向に間隔をおいて４個の挿入穴を穿設する。また、外側セプタ１４，１４間には、環状保持部１２の周方向に間隔をおいて４本のガイド棒１５，１５，…の両端を固定して取り付け、これら各ガイド棒１５をセプタ１３の挿入穴に挿入する。これにより、外側セプタ１４側に片寄せられた各セプタ１３を、ガイド棒１５を介して体軸方向に移動させ、被検体５の関心領域外からの放射線の放射線検出器１１への入射をセプタ１３を用いて阻止する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体内からの放射線を利用して前記被検体内の検査を行う陽電子放出型断層撮影装置において、前記被検体内からの放射線を検出する放射線検出器と、前記被検体の関心領域外からの放射線の前記放射線検出器への入射を阻止し前記放射線検出器及び前記関心領域を複数に分離するセプタとを備え、分離した前記関心領域毎に撮像することを特徴とする陽電子放出型断層撮影装置。
【請求項２】
前記被検体の検査条件に応じて前記セプタを移動することにより前記関心領域の大きさを変更することを特徴とする請求項１に記載の陽電子放出型断層撮影装置。
【請求項３】
前記被検体の検査条件に応じて前記セプタを取り外すかまたは交換することにより前記関心領域の大きさを変更することを特徴とする請求項１に記載の陽電子放出型断層撮影装置。
【請求項４】
前記放射線検出器は半導体検出器であることを特徴とする請求項１ないし請求項３に記載の陽電子放出型断層撮影装置。
【請求項５】
前記セプタはリング状の鉛またはタングステンを用いて形成したことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の陽電子放出型断層撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、陽電子放出型断層撮影装置（ポジトロン・エミッション・コンピューテッド・トモグラフィ（Positron Emission Computed Tomography）以下、ＰＥＴという）に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
放射線を利用した検査技術は、被検体内部を非破壊で検査することができる。特に人体に対する放射線検査技術の一例としてＰＥＴがある。ＰＥＴは、放射線の積分値（飛翔方向）の物理量を計測し、その積分値を逆投影することにより被検体内の各ボクセルの物理量を計算し、画像化する技術である。この技術によれば、膨大なデータを処理する必要があるものの、近年のコンピュータ技術の急速な発達に伴い、高速・高精細画像を提供できるようになってきた。
【０００３】
ＰＥＴは、陽電子放出核種（15Ｏ，13Ｎ，11Ｃ，18Ｆ等）、及び体内の特定の細胞に集まる性質を有する物質（以下、標識物質という）を含む放射性薬剤（以下、ＰＥＴ用薬剤という）を、被検体に投与し、ＰＥＴ用薬剤がどの部位で多く消費されているかを調べる方法である。ＰＥＴ用薬剤の一例として、フルオロデオキシグルコース（2-[F-18]fluoro-2-deoxy-D-glucose、１８ＦＤＧ）がある。１８ＦＤＧは、糖代謝により腫瘍組織に高集積するため、腫瘍部位の特定に使用される。特定の箇所に集積したＰＥＴ用薬剤に含まれた陽電子放出核種から放出された陽電子が付近の細胞の電子と結合して消滅し、５１１ｋｅＶのエネルギーを有した一対のγ線（以下、γ線対という）を放射する。γ線対は、互いに正反対の方向（１８０゜±０．６°）に放射されるので、それらのγ線対を放射線検出器で検出すれば、どの２つの放射線検出器の間で陽電子が放出されたかが分かる。それらの多数のγ線対を検出することによって、ＰＥＴ用薬剤を多く消費する場所が分かる。例えば、１８ＦＤＧは、前記のように糖代謝の激しい癌細胞に集まるため、ＰＥＴにより癌病巣を発見することが可能である。なお、得られたデータは、非特許文献１に記載のフィルタードバックプロジェクション法により各ボクセルの放射線発生密度に変換され、γ線の発生位置（放射線核種が集積する位置、即ち癌細胞の位置）を画像化することに貢献する。ＰＥＴに用いられる15Ｏ，13Ｎ，11Ｃ，18Ｆは２分から１１０分の短半減期の放射性同位元素である。
【０００４】
現在のＰＥＴでは全身の検査に数十分の時間を要する。ＰＥＴでは、検査時間が非常に重要な性能の１つである。検査時間を短縮することによって、被検体の負担が低減するだけでなく、検査中の被検体の移動を低減して画質が向上する。検査時間を短縮するためには、放射線検出器の感度を向上すればよく、そのために新種のシンチレータが検討されている。また、ガントリ（検出器リング）の大型化（体軸長の増加）により実質的な感度を向上することが可能である。これは放射線検出器の被検体に対する立体角を増加させて実効的な検出感度を向上するものである。
【非特許文献１】アイ・イー・イー・イー  トランザクション  オン  ニュークリア  サイエンス（IEEE Transaction on Nuclear Science）ＮＳ−２１巻の２２８頁〜２２９頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、ＰＥＴの検査時間短縮のために、ガントリの体軸方向長さ（以下、ガントリ長という）を大きくすることは有効であるが、ただ単にガントリ長を増加させただけでは、検出されるγ線が増加し、偶発同時計数または回路系のデータ損失が増大し、装置の実効的な感度が飽和してしまう。
【０００６】
また、この飽和点は検査の条件により異なってくる。その検査条件とは、被検体に投与する放射能レベル、薬剤投与から検査までの時間、被検体の体格（身長、体重）等である。例えば、投与した放射能レベルが高いときには、ガントリ長を大きくすると、データ損失が増加して実質的な感度が増加しない。逆に投与放射能レベルが低いときは、ガントリ長を大きくしても、データ損失が増加せずに実質的な感度が増加する。つまり、ＰＥＴ検査の様々な検査条件に合わせて最適なガントリ長を変更せざるを得ず、被検体に対する様々な検査条件に対して検査時間を均一に短縮できないという問題がある。
【０００７】
そこで、本発明は、前記課題に鑑み、被検体に対する様々な検査条件に対応した検査時間の短い陽電子放出型断層撮影装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の陽電子放出型ＣＴ装置は、放射線の被検体の関心領域外から放射線検出器への入射を、セプタを用いて阻止するものである。従って、被検体の検査条件（身長、体重、薬剤の投与量、薬剤を投与してからの時間、薬剤が集積している部位等）に応じてセプタを移動または交換することにより、前記関心領域の大きさを変更することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明により、被検体に対する様々な検査条件に応じてセプタを移動または交換することにより、様々な検査条件に対応した検査時間の短いＰＥＴを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を、図１ないし図６の添付図面を参照して説明する。
【００１１】
図１は、本実施の形態に係るＰＥＴを示す全体構成図であり、図２は、図１中のセプタを単体で示す平面図である。図３は、図1中の撮像装置を示す拡大図であり、図４は、セプタを１枚にした状態を示す図３と同様の拡大図である。
【００１２】
図１に示すように、本実施の形態に係るＰＥＴは、撮像装置１、被検体保持装置２、信号処理装置３及びセプタ移動装置４を備えている。また、被検体保持装置２は、支持部材２１と、支持部材２１の上端部に設けられたベッド２２とを有する。ベッド２２は被検体５を保持し、長手方向に移動可能となっている。信号処理装置３は、信号増幅回路３１、信号弁別回路３２、同時計数回路３３、コンピュータ（例えば、ワークステーション）３４、記憶装置３５及び表示装置３６を備えている。
【００１３】
撮像装置１は、ベッド２２の長手方向に対して直角となる方向に設置されており、放射線検出器１１、環状保持部１２、セプタ１３，１３，…及び外側セプタ１４を有している。放射線検出器１１は、環状保持部１２の内周側に周方向と軸方向に対して多数設置され、被検体５を取り囲むように環状に数万個配列されている。放射線検出器１１は半導体検出器であり、５ｍｍ立方体のカドミウムテルル（ＣｄＴｅ）によって構成されている。なお、放射線検出器１１は、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）、カドミウムテルル亜鉛（ＣＺＴ）等で構成してもよい。環状保持部１２は、支持部材２１上に設置されており、検査室の床に据え付けられている。
【００１４】
図２に示すように、セプタ１３には、周方向に間隔をおいて４個の挿入穴１３Ａ，１３Ａ，…が穿設されている。また、外側セプタ１４，１４間には、環状保持部１２の周方向に間隔をおいて４本のガイド棒１５，１５，…の両端が固定して取り付けられ、これら各ガイド棒１５はセプタ１３の挿入穴１３Ａに挿入されている。このため、図３に示すように、外側セプタ１４側に片寄せられた各セプタ１３は、図４に示すようにガイド棒１５を介して体軸方向に移動させる構成となっている。なお、セプタ１３及び外側セプタ１４はリング状の鉛を用いて形成され、γ線を遮蔽する。
【００１５】
図３は、１枚のセプタ１３を用いた場合の例を示している。ガントリ分割数が２個の場合には図３に示す１枚のセプタ１３を環状保持部１２の長さ方向中間部に移動すればよい。また、本実施の形態では、ガントリ分割数の最大個数を４個としている。この場合には図４に示すように、３個の全てのセプタ１３を外側セプタ１４側から体軸方向に移動すればよい。もちろんガントリを分割する必要がない場合には、各セプタ３を体軸方向に移動しなければよい。
【００１６】
セプタ移動装置４は、セプタ保持部駆動装置４１、セプタ保持部４３、ガイドレール４４及びセプタ移動装置保持部４２を備える。セプタ保持部４３は、ガイドレール４４を介してセプタ保持部駆動装置４１に保持されている。また、セプタ保持部駆動装置４１はセプタ移動装置保持部４２上に保持されており、セプタ移動装置保持部４２は支持部材２１に連結されている。セプタ保持部４３は、上下に移動すると共に体軸方向に伸縮し、セプタ１３を移動して交換することによりガントリの分割数を変更するようになっている。セプタ保持部駆動装置４１の内部には、モータおよび減速機構（いずれも図示せず）からなる第１，第２の駆動機構を有する。セプタ保持部４３は第１の駆動機構により上下に移動し、第２の駆動機構により体軸方向に伸縮する。
【００１７】
各放射線検出器１１は、それぞれ対応する信号増幅回路３１に接続され、この信号増幅回路３１は、各放射線検出器１１からの微少信号を増幅し、検出したγ線のエネルギーに相当する波高値を有するアナログ信号と共にγ線を検出したタイミング信号をそれぞれ出力する。
【００１８】
図１では、信号増幅回路３１が撮像装置１から離れて設置されているように図示しているが、実際には放射線検出器１１の傍に設置することが好ましい。放射線検出器１１がγ線を検出したときの信号は微少信号であり、ノイズの観点から信号増幅回路３１は放射線検出器１１の近くに設置すべきである。
【００１９】
信号弁別回路３２では信号増幅回路３１からのタイミング信号が入力されてγ線検出時間と、アナログデジタルコンバータ（図示せず）を介してγ線エネルギーを計測し、それぞれデジタルデータとして保持する。そして、信号弁別回路３２は、γ線検出時間、γ線エネルギー及びγ線を検出したセンサ番号を１パケットデータとして同時計数回路３３に転送する。
【００２０】
同時計数回路３３は、信号弁別回路３２からのγ線検出データであるバケットデータを受信して同時計測を実施し、同時と判定されたデータ対からセンサ番号対を生成してコンピュータ３４に転送する。同時計数回路３３による計測時には、コンピュータ３４は同時計数回路３３からのセンサ番号対に関するデータを記憶装置３５に記憶させる。計測終了時にコンピュータ３４は記憶装置３５に記憶されたデータを画像再構成処理し、ＰＥＴ画像を表示装置３６に出力する。
【００２１】
本実施の形態における検査を具体的に説明する前に、セプタ１３の利用方法について説明する。本実施の形態は、発明者らによる以下の検討に基づいてなされたものである。
【００２２】
図５及び図６に体内投与放射能１５ｍＣｉ及び１ｍＣｉ時のシミュレーション結果を示す。被検体５は身長１７０ｃｍ、体重６０ｋｇとしてシミュレーションしている。図５及び図６において、横軸は、ガントリ長を示し、縦軸は、ＮＥＣＲ（Noise Equivalent Count Rate）を示している。ＮＥＣＲとは後記式１より算出されるノイズ成分を考慮した実効的なカウントレートである。ＮＥＣＲと測定時間は反比例の関係にある。
【００２３】
ＮＥＣＲ＝Ｃ（ｔ）／（１＋Ｃ（ｓ）／Ｃ（ｔ）＋２Ｃ（ｒ）／Ｃ（ｔ））…（式１）
【００２４】
式１中のＣ（ｔ）は、真事象（真の情報を与える事象）の同時計数率であり、Ｃ（ｓ）は、散乱事象の同時計数率である。散乱事象とは、体内散乱により角度変化したγ線を捉える場合の事象で、偽事象である。また、Ｃ（ｒ）は、偶発事象の同時計数率である。偶発事象とは、別のポジトロン崩壊により発生したγ線を偶発的に捉える場合の事象で、偽事象である。
【００２５】
体内投与放射能が大きい場合、具体的には図５に示すように、体内投与放射能が例えば１５ｍＣｉの場合、ガントリ長が２００〜２５０ｍｍを超えると、ＮＥＣＲは飽和する。これはガントリ長の増大により検出されるγ線のカウントレートが増加するものの、偶発事象Ｃ（ｒ）のカウントレートも増加するためである。
【００２６】
そこで、図５の場合、セプタ１３を１５０ｍｍ、３００ｍｍ、４５０ｍｍの３箇所に等間隔に配置し、各セプタ１３で区切られた領域のみで同時計測を実施するようにする。このようにセプタ１３を配置することにより、セプタ１３，１３，１３で区切られた領域は、他のセプタ１３，１３，１３で区切られた領域からのγ線の入射を遮蔽することができる。従って、セプタ１３で区切られた４個の各領域では、ＮＥＣＲが４５０ｋｃｐｓとなり、合計で１８００ｋｃｐｓ（４５０ｋｃｐｓ×４）となる。各セプタ１３を排除した場合は、図５に示すように１５０ｋｃｐｓとなり、セプタ１３によりＮＥＣＲを１２倍に増加させることができる。言い換えれば、セプタ１３により測定時間は１２分の１に短縮することが可能となる。
【００２７】
一方、体内投与放射能が小さい場合、具体的には体内投与放射能が例えば１ｍＣｉの場合、図６に示すように、ガントリ長を６００ｍｍとしてもＮＥＣＲは飽和しないことが分かる。これは体内から放射されるγ線が少ないためである。従って、図６（体内投与放射能１ｍＣｉ）の場合はセプタ１３を挿入しない。この場合、ＮＥＣＲは４００ｋｃｐｓとなる。仮に図６の場合において、図５のセプタ１３を取り付けるとすると、各セプタ１３間の各領域のＮＥＣＲは４０ｋｃｐｓであり、合計では、１６０ｋｃｐｓ（４０ｋｃｐｓ×４）にしかならないことが分かる。
【００２８】
このように構成される本実施の形態では、体内投与放射能の大きさに合わせてセプタ１３の取付位置を可変とし、最適な位置に取り付けたり、セプタ１３を取り外したり、交換することにより測定時間を短縮することが可能である。セプタ１３の位置を決める因子は、ガントリ内の被検体５中の放射能レベルである。ガントリ内の被検体５中の放射能レベルは、体内投与放射能、安静時間、被検体５の身長、体重等により変化する。安静時間とは薬剤投与から測定までの時間であり、半減期が短い薬剤を使用する場合には、測定時の被検体５中の放射能レベルは投与量よりも減少している。また、被検体５の身長、体重は空間的な薬剤の凝縮度を決定する。
【００２９】
ＰＥＴによる検査時における処理フローについて説明する。まず、被検体５の身長、体重を測定し、体内投与放射能、安静時間を決定しておき、それらの条件からセプタ１３の位置を決定し、セプタ１３を環状保持部１２内に挿入しておく。前記各種条件からセプタ１３の位置を決める方法は、本実施の形態のようにシミュレーション結果を基にしてもよいし、図５の特性線を予め実測しておき、実測のデータベースから決定してもよい。
【００３０】
次に、注射等により予め決定したＰＥＴ用薬剤を被検体５に投与する。ＰＥＴ用薬剤は、検査する患部に応じて選ばれる。その後、ＰＥＴ用薬剤が被検体５の体内に拡散して患部（例えば癌の患部）に集まって撮像可能な状態になるまでの安静時間の間、被検体５は待機する。その安静時間が経過した後に、被検体５が横たわったベッド２２が環状保持部１２内に被検体５と共に挿入され、ＰＥＴ検査が撮像装置１を用いて行われる。ＰＥＴ用薬剤が投与された被検体５が前記孔部内に挿入され、各放射線検出器１１に電源（図示せず）により電圧が印可された後、各放射線検出器１１は被検体５から放出されたγ線を検出し、ＰＥＴ検査が開始される。
【００３１】
同時計数回路３３は、セプタ１３の取付位置により同時判定する領域を分割し、同時計測する必要がある。そのため予め設定したセプタ１３の取付位置により分割される領域を放射線検出器１１の位置情報で識別しておき、同時計数回路３３ではその領域毎のデータで同時計測を実施すればよい。
【００３２】
測定中にセプタ１３の取付位置を変更してもよい。特に半減期の短い放射性同位元素を使用する場合には、測定中に放射能が減衰するので、その放射能レベルに応じて測定中にセプタ１３を移動し、最適なセプタ１３の取付位置を実現することも可能である。
【００３３】
本実施の形態によれば、以下に示す効果を得ることができる。
（１）本実施の形態によれば、ＰＥＴのガントリ内にセプタ１３を挿入し、同時計測する領域を分割することにより、実効的な検出感度を向上でき、測定時間を例えば約１０分の１に短縮することができる。
（２）本実施の形態によれば、様々な検査条件に対応した最適なセプタ１３の取付位置を決定でき、測定時間を短縮することができる。
（３）本実施の形態によれば、測定中にセプタ１３の取付位置を変更することにより、半減期による放射能レベルに対応した最適なセプタの取付位置を決定でき、測定時間を短縮することができる。
（４）本実施の形態によれば、ガントリの分割個数に対応したセプタ１３を複数個使用し、セプタ１３を移動または交換することにより最適なセプタ１３の取付位置を実現することができる。複数のセプタ１３を設置する構成としているため、セプタ１３の位置決め作業を簡略化でき、誤差を少なくできると共に、セプタ保持部４３及びその移動機構の構造を簡略化できる。
（５）本実施の形態によれば、個々のセプタ１３を最適な位置に配置すればよい。従って移動するセプタ１３の重量が減少するので、セプタ保持部４３およびその移動機構を簡略化できる。また、セプタ１３をガントリの外に取り出す必要がなくなり、セプタ１３の交換作業スペース及び使用しないセプタ１３の保存スペースを必要としないため、ＰＥＴ全体を小型化することができる。
（６）本実施の形態によれば、同時計数回路３３はセプタ１３の取付位置により同時判定する領域を分割して同時計測する必要があり、予め設定したセプタ位置により分割される領域を放射線検出器１１の位置情報で識別しておき、同時計数回路３３では、その領域毎のデータで同時計測を実施している。つまり、信号処理によりセプタ１３の取付位置の変更に対応している。従って、ハードウェアである同時計数回路３３を増やすことなく、装置全体の小型化、小コスト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施の形態に係るＰＥＴを示す全体構成図である。
【図２】図１中のセプタを単体で示す平面図である。
【図３】図１中のセプタを示す拡大図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る他のセプタを示す拡大図である。
【図５】本発明の実施の形態に係るガントリ長とＮＥＣＲとの関係を示す特性線図である。
【図６】本発明の実施の形態に係るガントリ長とＮＥＣＲとの関係を示す他の特性線図である。
【符号の説明】
【００３５】
１      撮像装置
２      被検体保持装置
３      信号処理装置
４      セプタ移動装置
５      被検体
１１    放射線検出器（半導体検出器）
１３    セプタ
【図１】
2005098708.tif 000003
【図２】
2005098708.tif 000004
【図３】
2005098708.tif 000005
【図４】
2005098708.tif 000006
【図５】
2005098708.tif 000007
【図６】
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