(57)【要約】【課題】鮮明な画像を取得することが可能な陽電子放射断層撮影装置を提供すること。【解決手段】被検体から放出されるガンマ線を検出することで、前記被検体に関する画像を取得する陽電子放射断層撮影装置であって、前記ガンマ線を検出する第１の検出器が中心軸を挟んで対となるように配置され、当該対となる第１の検出器が前記中心軸を中心に円環状に複数配置された第１の検出部と、前記ガンマ線を検出する第２の検出器が対となるように配置され、当該対となる第２の検出器間の距離は前記対となる第１の検出器間の距離よりも小さい第２の検出部と、前記第１の検出部により検出されたデータと前記第２の検出部により検出されたデータとに基づいて、前記被検体に関する画像を生成する制御装置とを有する、陽電子放射断層撮影装置が提供される。【選択図】図１
2016211859.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体から放出されるガンマ線を検出することで、前記被検体に関する画像を取得する陽電子放射断層撮影装置であって、
前記ガンマ線を検出する第１の検出器が中心軸を挟んで対となるように配置され、当該対となる第１の検出器が前記中心軸を中心に円環状に複数配置された第１の検出部と、
前記ガンマ線を検出する第２の検出器が対となるように配置され、当該対となる第２の検出器間の距離は前記対となる第１の検出器間の距離よりも小さい第２の検出部と、
前記第１の検出部により検出されたデータと前記第２の検出部により検出されたデータとに基づいて、前記被検体に関する画像を生成する制御装置と
を有する、
陽電子放射断層撮影装置。
【請求項２】
前記第２の検出部は、前記中心軸に沿った方向に前記第１の検出部と並んで設けられている、
請求項１に記載の陽電子放射断層撮影装置。
【請求項３】
前記第１の検出部及び前記第２の検出部が同一の架台に取り付けられている、
請求項１又は２に記載の陽電子放射断層撮影装置。
【請求項４】
前記第２の検出器は、前記円環の径方向に移動可能である、
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の陽電子放射断層撮影装置。
【請求項５】
前記第２の検出器は、前記中心軸に沿った方向に移動可能である、
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の陽電子放射断層撮影装置。
【請求項６】
前記第２の検出器は、前記中心軸を回転軸として回転可能である、
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の陽電子放射断層撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、陽電子放射断層撮影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、生体（被検体）の内部の情報を得るための装置として、陽電子放射断層撮影装置が知られている。陽電子放射断層撮影装置を用いると、被検体内に投与された陽電子を放出する放射性同位元素（陽電子放出核種）の体内分布を画像化することができる。
【０００３】
陽電子放射断層撮影装置を用いて画像を取得する場合、陽電子放出核種で標識した検査用薬剤を被検体内に投与する。被検体内に投与された検査用薬剤は代謝により特定の部位に蓄積され、検査用薬剤に標識された陽電子放出核種から陽電子が放出される。放出された陽電子は、周囲の電子と結合して消滅する際、２本のガンマ線（一対のガンマ線）を互いに反対方向に放出する。
【０００４】
この一対のガンマ線を同時計数計測した後、得られたデータに基づいて画像を再構成することによって、陽電子放出核種の被検体内分布を断層画像として取得することができる。
【０００５】
陽電子放射断層撮影装置としては、被検体を取り囲むように複数の検出器を円環状に配置することで、断層面内のあらゆる角度の同時計数計測を行う装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−１８５６７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、被検体を取り囲むように複数の検出器を円環状に配置する装置では、様々な大きさの被検体を測定するために、円環径を大きくする必要がある。このため、被検体が小さい場合、被検体と検出器との間の距離が大きくなる。結果として、ガンマ線の検出感度が低下する、ガンマ線の角度揺動の影響が大きくなる等の要因により、得られる画像が不鮮明となることがある。
【０００８】
そこで、本発明の一つの案では、鮮明な画像を取得することが可能な陽電子放射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】
【０００９】
一つの案では、被検体から放出されるガンマ線を検出することで、前記被検体に関する画像を取得する陽電子放射断層撮影装置であって、前記ガンマ線を検出する第１の検出器が中心軸を挟んで対となるように配置され、当該対となる第１の検出器が前記中心軸を中心に円環状に複数配置された第１の検出部と、前記ガンマ線を検出する第２の検出器が対となるように配置され、当該対となる第２の検出器間の距離は前記対となる第１の検出器間の距離よりも小さい第２の検出部と、前記第１の検出部により検出されたデータと前記第２の検出部により検出されたデータとに基づいて、前記被検体に関する画像を生成する制御装置とを有する、陽電子放射断層撮影装置が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
一態様によれば、鮮明な画像を取得することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施形態に係るＰＥＴ装置の概略斜視図である。
【図２】本実施形態に係るＰＥＴ装置の検出部を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本実施形態について添付の図面を参照しながら説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複した説明を省く。
【００１３】
（陽電子放射断層撮影装置の構成）
本実施形態に係る陽電子放射断層撮影（ＰＥＴ：Positron Emission Tomography）装置の一例について、図１及び図２を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係るＰＥＴ装置の概略斜視図である。図２は、本実施形態に係るＰＥＴ装置の検出部を説明する図である。具体的には、図２（ａ）は図１に示すＰＥＴ装置を−Ｙ方向から視たときの検出部の配置を説明する図であり、図２（ｂ）は図１に示すＰＥＴ装置を＋Ｚ方向から視たときの検出部の配置を説明する図である。
【００１４】
本実施形態に係るＰＥＴ装置１は、架台１０、第１の検出部２０、第２の検出部３０、載置台４０及び制御装置５０を有する。
【００１５】
架台１０は、被検体Ｓを導入するための円筒状のトンネル部１１を有する。
【００１６】
第１の検出部２０は、トンネル部１１の外周に設けられている。第１の検出部２０は、図２（ａ）に示すように、リング（円環）状に配置された複数の第１の検出器２１を有する。
【００１７】
第１の検出器２１は、被検体Ｓから放出されるガンマ線を検出する検出器であり、被検体Ｓには予め陽電子放出核種ＲＩで標識した検査用薬剤が投与されている。第１の検出器２１は、半導体検出部と検出回路とを含み、半導体検出部は、ガンマ線の入射面が被検体Ｓに面するように配置される。なお、半導体検出部と検出回路とを備える構成は公知であるため、その図示を省略する。
【００１８】
半導体検出部は、陽電子放出核種ＲＩから放出される陽電子が消滅する際に同時に発生する２つのガンマ線γａ、γｂを検出する。ガンマ線γａ、γｂは、互いに略１８０°をなして放出されるので、被検体Ｓを挟んで対向する第１の検出器２１の半導体検出部に入射する。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）を検出回路に送出する。
【００１９】
検出回路は、例えば検出信号を増幅するためのＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）と、入射時刻及び入射位置をデジタルデータとして制御装置５０に送出するＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）とを含む。検出回路は、半導体検出部で検出される検出信号から、ガンマ線γａ、γｂが半導体検出部に入射した時刻（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測定データを制御装置５０に送出する。
【００２０】
半導体検出部に用いられる材料としては、例えばテルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）、テルル化カドミウム亜鉛（ＣｄＺｎＴｅ）、臭化タリウム（ＴｌＢｒ）等の半導体結晶が挙げられる。
【００２１】
第２の検出部３０は、第１の検出部２０の円環の中心軸ＣＬを挟んで対向して（対となるように）配置される２つの第２の検出器３１を有する。
【００２２】
第２の検出器３１は、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、第１の検出器２１よりも中心軸ＣＬから近い位置でガンマ線γａ、γｂを検出する検出器である。すなわち、ガンマ線γａ、γｂを検出する際の対向する２つの第２の検出器３１間の距離Ｌは、円環状に配置された複数の第１の検出器２１の円環内径Ｒよりも小さくなっている。
【００２３】
本実施形態では、第２の検出器３１は、ボールねじ、シリンダ等により、円環の径方向（図１の矢印ｘで示す方向）及び中心軸ＣＬに沿った方向（図１の矢印ｙで示す方向）に移動可能な状態で、架台１０に取り付けられている。これにより、第２の検出器３１は、第１の検出器２１よりも中心軸ＣＬから近い位置でガンマ線γａ、γｂを検出することができる。また、被検体Ｓをトンネル部１１に搬送する際、第２の検出器３１を中心軸ＣＬから遠い位置に移動させることで、被検体Ｓと第２の検出器３１とが接触することを抑制することができる。
【００２４】
第２の検出器３１は、第１の検出器２１と同様、半導体検出部と検出回路とを含み、半導体検出部は、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、半導体検出部と検出回路とを備える構成は公知であるため、その図示を省略する。
【００２５】
半導体検出部は、陽電子放出核種ＲＩから放出される陽電子が消滅する際に同時に発生する２つのガンマ線γａ、γｂを検出する。ガンマ線γａ、γｂは、互いに略１８０°をなして放出されるので、被検体Ｓを挟んで対向する第２の検出器３１の半導体検出部に入射する。ガンマ線γａ、γｂが入射した２つの半導体検出部の各々は、ガンマ線γａ、γｂの入射により生じる検出信号を検出回路に送出する。
【００２６】
検出回路及び半導体検出部については、第１の検出器２１と同様とすることができる。
【００２７】
載置台４０は、例えば昇降機構、移動機構等の駆動機構を有し、上下方向（Ｚ方向）に昇降し、中心軸ＣＬに沿った方向（Ｙ方向）に移動することが可能となっている。なお、駆動機構を用いる構成は公知であるため、その説明を省略する。載置台４０は、例えば天板４１と支持部４２とを有する。天板４１は被検体Ｓが載置される部分であり、支持部４２は天板４１を支持する部分である。
【００２８】
ＰＥＴ装置１には、装置各部の動作、検出回路から送出された測定データ等の処理等を制御する制御装置５０が設けられている。
【００２９】
制御装置５０は、検出回路から送出される測定データに基づいて、同時計数計測及び画像再構成アルゴリズムによる画像データの再構成を行う。同時計数計測では、入射時刻が設定された時間幅以下の２つの測定データがある場合、それらの測定データを有効と判定して同時計数データとし、一方、入射時刻が一致しない測定データを無効と判定して破棄する。
【００３０】
制御装置５０は、同時計数データと、同時計数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（投影データ）を作成し、投影データを用いて所定の画像再構成アルゴリズムに基づいて画像データを再構成する。画像再構成アルゴリズムとしては、特に限定されないが、例えば期待値最大化（ＥＭ：Expectation Maximization）法を用いることができる。なお、同時計数計測及び画像再構成アルゴリズムは前述した方法に限定されず、その他の公知の方法を用いることができる。
【００３１】
（陽電子放射断層撮影装置の動作）
次に、本実施形態に係るＰＥＴ装置１の動作の一例について説明する。
【００３２】
まず、被検体Ｓに陽電子放出核種ＲＩで標識した検査用薬剤を投与し、被検体Ｓを載置台４０の天板４１に載置する。続いて、載置台４０を中心軸ＣＬに沿って図１の＋Ｙ方向に移動させ、被検体Ｓをトンネル部１１に導入し、被検体Ｓの測定対象の部位を第１の検出器２１の撮像領域内に収める。このとき、被検体Ｓ内に分布した検査用薬剤から略１８０°反対方向に２本のガンマ線が放出される。放出された２本のガンマ線は、第１の検出部２０のいずれか２つの第１の検出器２１により検出される。
【００３３】
制御装置５０は、検出回路から送出される測定データに基づいて、同時計数計測を行う。そして、制御装置５０は、同時計数データと、同時計数データに含まれる位置情報を用いて投影データを作成する。
【００３４】
続いて、載置台４０を中心軸ＣＬに沿って図１の−Ｙ方向に移動させ、被検体Ｓの測定対象の部位を第２の検出器３１の撮像領域内に収める。このとき、被検体Ｓ内に分布した検査用薬剤から略１８０°反対方向に２本のガンマ線が放出される。放出された２本のガンマ線は、第２の検出部３０の対向配置された２つの第２の検出部３０により検出される。
【００３５】
制御装置５０は、検出回路から送出される測定データに基づいて、同時計数計測を行う。そして、制御装置５０は、同時計数データと、同時計数データに含まれる位置情報を用いて投影データを作成する。
【００３６】
続いて、制御装置５０は、第１の検出部２０で得られた投影データと第２の検出部３０で得られた投影データとに基づいて、被検体Ｓに関する断層画像を生成する。また、制御装置５０は、第１の検出部２０で得られた投影データと第２の検出部３０で得られた投影データとの間に重みづけを行い、重みづけされた投影データに基づいて、被検体Ｓに関する断層画像を生成してもよい。
【００３７】
本実施形態に係るＰＥＴ装置１では、ガンマ線を検出する第１の検出器２１が中心軸ＣＬを挟んで対となるように配置され、当該対となる第１の検出器２１が中心軸ＣＬを中心に円環状に複数配置された第１の検出部２０と、ガンマ線を検出する第２の検出器３１が対となるように配置され、当該対となる第２の検出器３１間の距離は対となる第１の検出器２１間の距離よりも小さい第２の検出部３０と、第１の検出部２０により検出されたデータと第２の検出部３０により検出されたデータとに基づいて、被検体Ｓに関する画像を生成する制御装置５０とを有する。これにより、第２の検出器３１を被検体Ｓの測定対象の部位に近づけて、被検体Ｓ内から放出されたガンマ線を検出することができるため、ガンマ線の角度揺動の影響を抑制することができる。結果として、鮮明な画像を取得することができる。
【００３８】
以上、陽電子放射断層撮影装置を実施形態により説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能である。
【００３９】
前述の実施形態では、第２の検出器３１は、ボールねじ、シリンダ等により、円環の径方向（図１の矢印ｘで示す方向）及び中心軸ＣＬに沿った方向（図１の矢印ｙで示す方向）に移動可能な状態で、架台１０に取り付けられている形態について説明した。しかしながら、本発明はこの点において限定されるものではなく、第２の検出器３１が、第１の検出器２１よりも中心軸ＣＬから近い位置でガンマ線を検出することができればよい。
【００４０】
例えば、第２の検出器３１は、第１の検出器２１よりも中心軸ＣＬから近い位置に固定されていてもよい。また例えば、第２の検出器３１は、架台１０に取り付けられることなく、中心軸ＣＬに沿った方向に架台１０と並んで設けられた２軸の移動ステージ上に設けられ、円環の径方向及び中心軸ＣＬに沿った方向に自由に移動可能な形態であってもよい。中でも、被検体Ｓの大きさに応じて被検体Ｓとの距離を調整することができるという観点から、第２の検出器３１は、円環の径方向に移動可能であることが好ましい。
【００４１】
また、第２の検出器３１は、中心軸ＣＬを回転軸として回転可能であることが好ましい。これにより、被検体Ｓから放出されるガンマ線をあらゆる角度から検出することができ、画像の鮮明度を向上させることができる。なお、中心軸ＣＬを回転軸として第２の検出器３１を回転させる方法としては、特に限定されるものではないが、例えば図１に示すように、中心軸ＣＬを回転軸として回転可能な回転リング１２を架台１０に設け、第２の検出器３１を回転リング１２に取り付ける方法が挙げられる。
【００４２】
また、第１の検出器２１及び第２の検出器３１は、同一の架台１０に取り付けられていることが好ましい。これにより、共通の駆動系を用いることができるため、簡単な装置構成で鮮明な画像を取得することが可能なＰＥＴ装置を実現することができる。
【００４３】
また、前述の実施形態では、載置台４０が移動することにより被検体Ｓが第１の検出器２１及び第２の検出器３１の撮像領域内に収められる形態について説明したが、本発明はこの点において限定されるものではない。例えば、架台１０が移動することにより、被検体Ｓが第１の検出器２１及び第２の検出器３１の撮像領域内に収められる形態であってもよい。また例えば、架台１０と載置台４０の両方が移動することにより、被検体Ｓが第１の検出器２１及び第２の検出器３１の撮像領域内に収められる形態であってもよい。
【００４４】
また、前述の実施形態では、第１の検出部２０により被検体Ｓ内から放出される放射線を検出した後、第２の検出部３０により被検体Ｓ内から放出されるガンマ線を検出する形態について説明したが、本発明はこの点において限定されるものではない。例えば、第２の検出部３０により被検体Ｓ内から放出されるガンマ線を検出した後、第１の検出部２０により被検体Ｓ内から放出されるガンマ線を検出してもよい。また例えば、第１の検出部２０によるガンマ線の検出と第２の検出部３０によるガンマ線の検出とを繰り返しおこなってもよい。
【００４５】
また、前述の実施形態では、第１の検出器２１及び第２の検出器３１として、半導体結晶を材料とする半導体検出部を含む形態について説明したが、本発明はこの点において限定されるものではない。例えば、第１の検出器２１及び第２の検出器３１としては、ゲルマン酸ビスマス（ＢＧＯ）、ケイ酸ルテチウム（ＬＳＯ）、ケイ酸ガドリニウム（ＧＳＯ）等の結晶を材料とするシンチレータを含む形態であってもよい。なお、結晶サイズを小さくすることができ、高分解能な画像が得られるという観点から、第１の検出器２１及び第２の検出器３１としては、半導体検出部を含む形態であることが好ましい。
【００４６】
また、前述の実施形態では、第２の検出部３０として、第２の検出器３１が中心軸ＣＬを挟んで対となるように配置された形態について説明したが、本発明はこの点において限定されるものではない。第２の検出部３０としては、第２の検出器３１が対となるように配置されていればよく、中心軸ＣＬを挟む位置に配置されていなくてもよい。
【符号の説明】
【００４７】
１    ＰＥＴ装置
１０  架台
１１  トンネル部
１２  回転リング
２０  第１の検出部
２１  第１の検出器
３０  第２の検出部
３１  第２の検出器
４０  載置台
５０  制御装置
ＣＬ  中心軸
Ｓ    被検体
【図１】
2016211859.tif 000003
【図２】
2016211859.tif 000004