(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体に放射性同位元素を投与し、この放射性同位元素から放出されるガンマ線を直接的に検出する半導体素子を２次元状に配列してなる少なくとも１台の２次元半導体検出器と、
前記被検体に対する前記２次元半導体検出器の相対的な位置を移動させる移動機構と、
前記２次元半導体検出器を前記相対的な位置の移動方向に対して傾斜させる傾斜機構と、
前記２次元半導体検出器の出力に基づいて、前記被検体の断面に関する前記放射性同位元素の濃度分布を再構成する再構成手段と、
前記移動機構と前記傾斜機構とを制御する制御手段とを具備する核医学診断装置において、
前記制御手段による制御によって、前記２次元半導体検出器は前記相対的な位置の移動方向に対して傾斜した状態で前記移動方向に移動することを特徴とする核医学診断装置。
【請求項２】
前記２次元半導体検出器の出力に基づいて所定の計数期間内に入射したガンマ線をフォトン数として半導体素子ごとに計数する計数手段と、前記計数期間の始期を前記半導体素子ごとに個別に制御する制御手段とをさらに備えることを特徴とする請求項１記載の核医学診断装置。
【請求項３】
前記移動機構は、前記２次元半導体検出器を前記被検体の体軸に略平行な回転軸回りに回転させる回転移動機構と、前記２次元半導体検出器と前記被検体との少なくとも一方を前記回転軸に沿って移動させる第１の平行移動機構とを含み、
前記制御手段による制御によって、前記被検体の周囲を１周回転する毎に、前記２次元半導体検出器と前記被検体との少なくとも一方が前記回転軸に沿ってｄ／ｎの距離を移動するものであり、前記ｄは前記回転軸に直交する直交軸の方向に関する隣り合う半導体素子の中心点間の距離であり、前記ｎは２以上の整数であることを特徴とする請求項１記載の核医学診断装置。
【請求項４】
前記制御手段による制御によって、前記２次元半導体検出器は前記回転軸に対して傾斜した状態で前記被検体の周囲を回転することを特徴とする請求項３記載の核医学診断装置。
【請求項５】
前記移動機構は、前記２次元半導体検出器と前記被検体との少なくとも一方を前記回転軸に沿って移動させる第１の平行移動機構と、前記２次元半導体検出器と前記被検体との少なくとも一方を前記回転軸に略直交する直交軸に沿って移動させる第２の平行移動機構をさらに備え、
前記制御手段による制御によって、前記２次元半導体検出器が前記回転軸に沿って往復移動すると共に、前記往復移動の中で移動の向きが反転するに際して前記２次元半導体検出器が前記直交軸に沿ってｄ／ｎの距離を移動することを特徴とする請求項３記載の核医学診断装置。
【請求項６】
前記２次元半導体検出器を前記回転軸に対して傾斜させる傾斜機構とをさらに備え、
前記制御手段による制御によって、前記２次元半導体検出器は前記回転軸に対して傾斜した状態で前記回転軸に沿って往復移動する請求項５記載の核医学診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体に放射性同位元素（ラジオアイソトープ；以下、ＲＩと略称する）を注入し、生体内のＲＩの濃度分布を検出器で捕らえ、病変部や血流量、さらに脂肪酸代謝量等の有益な診断情報を提供し得る核医学診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
核医学診断装置においては、検出器は、被検体に注入された放射線同位元素ＲＩ）からのガンマ線を検出する最前線の最も重要な構成要素のーつであり、この性能が装置全体の空間分解能やエネルギー分解能、さらには計数特性等の性能を左右するといっても過言ではない。
【０００３】
現在、主流を占めているのは、シンチレーション型検出器であり、これは周知の通り、ガンマ線の入射によりシンチレータ（蛍光体）で発生した光を、その背面に稠密に配列された複数の光電子増倍管（ＰＭＴ）又はホトダイオードアレイで検出する構造になっており、非常に大型で重いばかりでなく、エネルギー分解能も低いものであった。
【０００４】
これに対して、近年脚光を浴びているのが、半導体検出器であり、これはガンマ線を直接的に検出するので、ガンマ線一光一電気という２段階の変換過程を経る従来のシンチレーション型検出器よりも電気信号への変換効率が高く、しかも半導体セルでガンマ線を個別に検出できるので、エネルギー分解能や計数能力が著しく向上するものと期待されている。
【０００５】
この半導体検出器の構造及び検出の仕組みとしては、周知の通り、例えば、ＣｄＴｅ（テルル化カドミウム）といった化合物半導体に電極が形成され、その両面電極にバイアス電極と信号電極とを貼り合わせてなり、このような構造に対して、バイアス電圧を印加した状態で、ガンマ線が入射すると、電子と正孔の対が多数発生し、それぞれが正電極と負電極に移動する際に誘導される誘導電荷が正電極側に設置されるチャージアンプに蓄積され、これがエネルギーに比例した信号として出力される。
【０００６】
本発明のある局面は、被検体に放射性同位元素を投与し、この放射性同位元素から放出されるガンマ線を直接的に検出する半導体素子を２次元状に配列してなる少なくとも１台の２次元半導体検出器と、前記被検体に対する前記２次元半導体検出器の相対的な位置を移動させる移動機構と、前記２次元半導体検出器を前記相対的な位置の移動方向に対して傾斜させる傾斜機構と、前記２次元半導体検出器の出力に基づいて、前記被検体の断面に関する前記放射性同位元素の濃度分布を再構成する再構成手段と、前記移動機構と前記傾斜機構とを制御する制御手段とを具備する核医学診断装置において、前記制御手段による制御によって、前記２次元半導体検出器は前記相対的な位置の移動方向に対して傾斜した状態で前記移動方向に移動することを特徴とする。
【０００７】
上記（２）の課題を解決する手法としては、現在のところウォーブリングという検出器を微小に動かす又は振動させる技術が知られている。しかし、アンガー型に比べて非常の軽量化しているとはいえ、２０ｋｇに達しようかという半導体検出器を安定的に微小に動かすことは容易なことではなく、不安定な動きにより誤差が発生したり増大する事態が起こりかねないし、しかもこれを実現するための耐荷重の大きな機構やスタンドは高コストでしかも大型になってしまう。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、２次元半導体検出器を装備した核医学診断装置において、半導体素子の中心点間距離よりも空間分解能を向上すること及び素子間のギャップによるデータ欠損を解消することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のある局面は、被検体に放射性同位元素を投与し、この放射性同位元素から放出されるガンマ線を直接的に検出する半導体素子を２次元状に配列してなる少なくとも１台の２次元半導体検出器と、前記２次元半導体検出器を前記被検体の体軸に略平行な回転軸回りに回転させる回転機構と、前記２次元半導体検出器を前記回転軸に対して傾斜させる傾斜機構と、前記２次元半導体検出器の出力に基づいて、前記被検体の断面に関する前記放射性同位元素の濃度分布を再構成する再構成手段と、前記回転機構と前記傾斜機構とを制御する制御手段とを具備する核医学診断装置において、前記制御手段による制御によって、前記２次元半導体検出器は前記回転軸に対して傾斜されることを特徴とする核医学診断装置を提供する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、２次元半導体検出器を装備した核医学診断装置において、半導体素子の中心点間距離よりも空間分解能を向上すること及び素子間のギャップによるデータ欠損を解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の好ましい実施形態に係る核医学診断装置の構成を示す図。
【図２】図１の半導体検出器の平面図。
【図３】本実施形態のホールボディ撮影時の動作手順を示すフローチャート。
【図４】ホールボディ撮影時のある半導体素子の中心点の軌道を示す図。
【図５】本実施形態による空間分解能を示す図。
【図６】２次元半導体検出器の傾斜角を示す図。
【図７】ホールボディ撮影時の図６の隣り合う半導体素子Ａ，Ｂの中心点軌道を示す図。
【図８】本実施形態のＳＰＥＣＴ撮影時の動作手順を示すフローチャート。
【図９】ＳＰＥＣＴ撮影時のある半導本素子の中心点の軌道を示す図。
【図１０】ＳＰＥＣＴ撮影時の図６の隣り合う半導体素子Ａ，Ｂの中心点軌道を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して、本発明による核医学診断装置を好ましい実施形態により説明する。図１は本実施形態に係る核医学診断装置の構成を示している。２次元半導体検出器１，２は、図２に示すように、例えば、ＣｄＴｅ（テルル化カドミウム）といった化合物半導体片にバイアス電極と信号電極とを貼り合わせてなる半導体素子が２次元的に配列されてなる。なお、２次元半導体検出器１，２は、必ずしも２器必要ではなく、１器だけでも良いし、３期でも、それ以上でも良い。
【００１３】
２次元半導体検出器１，２は、移動・傾斜・シフト機構１６に支持されている。さらに、移動・傾斜・シフト機構１６は、回転フレーム４に支持されている。回転フレーム４は、２次元半導体検出器１，２を、被検体Ｐの体軸に略平行な回転軸回りに回転させるために必要な構造及び駆動源を有していて、全体回転制御部６により制御される。
【００１４】
移動・傾斜・シフト機構１６は、２次元半導体検出器１，２を回転軸に沿って移動及びシフトさせるために必要な構造及び駆動源と、２次元半導体検出器１，２を回転軸に対して略直交する直交軸に沿ってシフトさせるために必要な構造及び駆動源と、２次元半導体検出器１，２を回転軸に対して傾斜させるために必要な構造及び駆動源とを有していて、検出器移動・傾斜・シフト制御部７により制御される。
【００１５】
寝台３は、被検体Ｐを載置した状態で回転軸に沿って移動及びシフトするために必要な構造及び駆動源と、被検体Ｐを載置した状態で回転軸に対して略直交する直交軸に沿ってシフトするために必要な構造及び駆動源とを有していて、寝台検出器移動・傾斜・シフト制御部７により制御される。
【００１６】
検出器素子毎の時間制御回路８，９は、２次元半導体検出器１，２を傾斜した状態で撮影する際に、計数期間の始期を半導体素子毎に制御するために設けられている。なお、撮影とは、被検体に投与された放射性同位元素からのガンマ線をフォトン数として計数する動作のことである。
【００１７】
位置・エネルギー計算回路１０，１１は、２次元半導体検出器１，２〜の出力に基づいて、ガンマ線が入射する毎に、その入射位置及び角度を表す位置信号とそのエネルギーを表すエネルギー信号とを出力する。イメージメモリ１２は、位置信号とエネルギー信号とに基づいて、入射位置と角度とエネルギー毎にガンマ線をフォトン数として計数する。データ処理回路１３は、イメージメモリ１２に保持されている計数結果に基づいて、ホールボディ撮影時（全身撮影時）には放射性同位元素の平面的な濃度分布（プレーナ像）を生成し、またＳＰＥＣＴ撮影時には被検体の断面内の放射性同位元素の濃度分布（断層像）を再構成する。これらプレーナ像や断層像は表示回路１４に送られ例えば濃淡で表示される。コン卜ローラ１５は、これら装置全体の動きを統括制御するために設けられている。
【００１８】
このような本実施形態に係る核医学診断装置は、ホールボディ撮影とＳＰＥＣＴ撮影とを選択的に行うことができる。以下、各々の撮影動作について順番に説明する。
【００１９】
（ホールボディ撮影）
図３には、本実施形態のホールボディ撮影時の動作手順を示しており、図４には、ホールボディ撮影時のある半導体素子の中心点の軌道を示している。まず、ホールボディ撮影時の基本的な動きは、２次元半導体検出器１，２を被検体Ｐに対して相対的に回転軸（体軸）方向に沿って連続的に移動させ、この連続的な移動と並行して一定の計数期間Ｔで計数動作を繰り返すというもので、このような動きにより、被検体Ｐのほぼ全身を対象として多数の位置でガンマ線を計数することができる。
【００２０】
本実施形態では、このような基本的な動きを、２次元半導体検出器１，２を一定のストロークで往復移動させながら繰り返すというもので、特に、往路から復路及びその逆の移動方向が反転する間に、回転軸に対して略直交する直交軸の方向に、ｄ／ｎの距離だけシフトさせることに特徴がある。ここで、ｄは、直交軸の方向に関する隣り合う半導体素子の中心点間の距離であり、ｎは２以上の整数である。
【００２１】
このようなシフトにより、直交軸の方向に関する空間分解能は、図５に示すように、シフトしない場合の空間分解能ｄに比べて、１／ｎに向上する。
【００２２】
次に、図６に示すように、２次元半導体検出器１，２を回転軸（体軸）に対して、だけ傾斜させる場合の動作について説明する。このように２次元半導体検出器１，２を回転軸（体軸）に対して、θ゜だけ傾斜させた状態で、上述のホールボディ撮影の基本的な動きを行うことにより、直交軸の方向に関する空間分解能は、傾斜させない場合の空間分解能ｄから、ｄ・ｃｏｓθに向上する。例えば、θ＝１１．５゜のとき、直交軸の方向に関する空間分解能は、略ｄ／５になる。
【００２３】
このような傾斜撮影において、基本的なホールボディ撮影と同様に、全半導体素子で一律に同期して計数動作を繰り返すと、図７（ａ）に示すように、計数期間Ｔに半導体素子が移動する範囲（太線）は、直交軸の方向に関して隣り合う半導体素子Ａ，Ｂの間でずれが生じてしまう。このずれを解消して、隣り合う半導体素子  Ａ，Ｂの間で計数範囲が一致するように、図７（ｂ）に示すように、時間制御回路８，９では、計数期間Ｔの始期を半導体素子Ａ，Ｂの間で、移動速度Ｖと中心点間距離ｄと傾斜角θに応じた時間、具体的には、（ｄ・ｃｏｓθ）／Ｖだけずらすように、計数期間Ｔの始期を半導体素子毎に個別に制御している。
【００２４】
なお、２次元半導体検出器１，２を傾斜させた状態で、２次元半導体検出器１，２を往復移動し、その反転の間に直交軸方向に少しシフトする動きを行うようにしても良い。この場合、シフトする距離は、（ｄ・ｃｏｓθ）／ｎになり、この方向の空間分解能も（ｄ−ｃｏｓθ）／ｎに向上させることができる。
【００２５】
（ＳＰＥＣＴ撮影）
図８には、本実施形態のＳＰＥＣＴ撮影時の動作手順を示しており、図９には、ＳＰＥＣＴ撮影時のある半導体素子の中心点の軌道を示している。まず、ＳＰＥＣＴ撮影時の基本的な動きは、２次元半導体検出器１，２を被検体Ｐの周囲を連続的に回転させ、この連続的な回転と並行して一定の計数期間Ｔで計数動作を繰り返すというもので、このような動きにより、被検体Ｐに対して多方向からガンマ線を計数することができる。
【００２６】
本実施形態では、このような基本的な動きを、２次元半導体検出器１，２を被検体の周囲を複数回転させながら、繰り返すというもので、特に、２次元半導体検出器１，２を被検体の周囲を１周回転する毎に、回転軸（体軸）の方向に沿って、ｄ／ｎの距離だけシフトさせることに特徴がある。この場合、ｄは回転軸の方向に関する隣り合う半導体素子の中心点間の距離になる。
【００２７】
このようなシフトにより、回転軸（体軸）の方向に関する空間分解能は、図５に示したように、シフトしない場合の空間分解能ｄに比べて、１／ｎに向上する。
【００２８】
このＳＰＥＣＴ撮影においても、図６に示したように、２次元半導体検出器１，２を回転軸（体軸）に対して、θ゜だけ傾斜させた状態で、上述のＳＰＥＣＴ撮影の基本的な動きを行うことにより、回転軸の方向に関する空間分解能は、傾斜させない場合の空間分解能ｄから、ｄ・ｃｏｓθに向上する。ここでも、θ＝１１．５゜のと  き、回転軸の方向に関する空間分解能は、略ｄ／５になる。
【００２９】
このようなＳＰＥＣＴの傾斜撮影においても、基本的なＳＰＥＣＴ撮影と同様に、全半導体素子で一律に同期して計数動作を繰り返すと、図１０（ａ）に示すように、計数期間Ｔに半導体素子が回転する角度範囲（太線）は、回転軸の方向に関して隣り合う半導体素子Ａ，Ｂの問でずれが生じてしまう。このずれを解消して、隣り合う半導体素子Ａ，Ｂの間で角度範囲が一致するように、図１０（ｂ）に示すように、時間制御回路８，９では、計数期間Ｔの始期を半導体素子Ａ，Ｂの間で、回転速度ωと中心点間距離ｄと傾斜角０に応じた時間、具体的には、（ｄ・ｃｏｓθ）／ωだけずらすように、計数期間Ｔの始期を半導体素子毎に個別に制御している。
【００３０】
なお、２次元半導体検出器１，２を傾斜させた状態で、２次元半導体検出器１，２を複数回転し、１周毎に回転軸方向に少しシフトする動きを行うようにしても良い。この場合、シフトする距離は、（ｄ・ｃｏｓθ）／ｎになり、この方向の空間分解能も（ｄ・ｃｏｓθ）／ｎに向上させることができる。
【００３１】
本発明は、上述の実施形態に限定されることなく、種々変形して実施可能であるのは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明は、の分野に利用可能性がある。
【符号の説明】
【００３３】
１，２…２次元半導体検出器、３…寝台、４…回転フレーム、５…寝台移動・シフト・上下制御部、６…全体回転制御部、７…検出器移動・傾斜・シフト制御部、８，９…時間制御回路、１０，１１…位置・エネルギー計算回路、１２…イメージメモリ、１３…データ処理回路、１４…表示回路、１５…コントローラ、１６…移動・傾斜・シフト機構
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
0004497557.tif 000006
【図６】
0004497557.tif 000007
【図７】
0004497557.tif 000008
【図８】
0004497557.tif 000009
【図９】
0004497557.tif 000010
【図１０】
0004497557.tif 000011