(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体を保持する被検体保持装置と、撮像装置とを備え、
前記撮像装置は、筒状のガントリーと、出し入れ可能に前記ガントリー内に設置されて複数のコリメータ部材で構成される環状のコリメータとを有し、
前記ガントリーは、前記被検体からの放射線を検出する複数の放射線検出器が環状に配置された環状放射線検出器配列を、軸方向に複数列有し、
前記コリメータは、共通の焦点領域を臨む複数の放射線通過通路を形成する前記複数のコリメータ部材を軸方向に配置して構成され、
隣接するそれぞれの前記コリメータ部材間に形成される各々の前記放射線通過通路が、複数の前記環状放射線検出器配列に面していることを特徴とする放射線検査装置。
【請求項２】
前記放射線検査装置は、ＰＥＴ装置であることを特徴とする請求項１に記載の放射線検査装置。
【請求項３】
前記撮像装置は、前記ガントリー内への前記コリメータの出し入れを行うコリメータ移動装置を備えた請求項１または請求項２に記載の放射線検査装置。
【請求項４】
前記撮像装置は、前記ガントリーから引き抜かれた前記コリメータを支持するコリメータ支持装置を、前記コリメータの引き抜き側に設けている請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の放射線検査装置。
【請求項５】
前記コリメータ部材は環状のコリメータ部材である請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の放射線検査装置。
【請求項６】
前記放射線検出器は半導体放射線検出器である請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の放射線検査装置。
【請求項７】
前記放射線検出器の出力信号に基づいて前記被検体の断層像を作成する断層像作成装置を備えた請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の放射線検査装置。
【請求項８】
断層像作成装置は、前記コリメータが前記ガントリーから引き抜かれているときに前記放射線検出器の前記出力信号に基づいて得られたγ線対発生情報を用いて、前記コリメータが前記ガントリー内に挿入されているときに前記放射線検出器の出力信号に基づいて得られたγ線対発生情報を補正し、補正された前記γ線対発生情報を用いて前記断層像を作成する請求項７記載の放射線検査装置。
【請求項９】
被検体を保持する被検体保持装置と、撮像装置とを備え、
前記撮像装置は、筒状のガントリーと、出し入れ可能に前記ガントリー内に設置されて複数のコリメータ部材で構成される環状のコリメータとを有し、
前記ガントリーは、前記被検体からの放射線を検出する複数の放射線検出器が環状に配置された環状放射線検出器配列を、軸方向に複数列有し、
前記コリメータは、共通の焦点領域を臨む複数の放射線通過通路を形成する前記複数のコリメータ部材を軸方向に配置して構成され、
前記コリメータ部材は前記ガントリーに対する傾き角を変更できる可動コリメータであることを特徴とする放射線検査装置。
【請求項１０】
隣接するそれぞれの前記コリメータ部材間に形成される各々の前記放射線通過通路が、複数の前記環状放射線検出器配列に面している請求項９記載の放射線検査装置。
【請求項１１】
前記撮像装置は、前記ガントリー内への前記コリメータの出し入れを行うコリメータ移動装置を備えた請求項９または１０に記載の放射線検査装置。
【請求項１２】
前記撮像装置は、前記ガントリーから引き抜かれた前記コリメータを支持するコリメータ支持装置を、前記コリメータの引き抜き側に設けている請求項９ないし請求項１１のいずれかに記載の放射線検査装置。
【請求項１３】
前記放射線検出器は半導体放射線検出器である請求項９ないし請求項１２のいずれかに記載の放射線検査装置。
【請求項１４】
前記ガントリーは多角形であり、前記コリメータ部材は、前記多角形状に配置された複数のコリメータ要素を有し、
前記コリメータ要素は、支持部材と、前記支持部材に回転可能に取り付けられて前記傾き角を変えられる一対のコリメータ板と、それぞれの前記コリメータ板を回転させる駆動装置とを備えている請求項９に記載の放射線検査装置。
【請求項１５】
前記放射線検出器の出力信号に基づいて前記被検体の断層像を作成する断層像作成装置を備えた請求項９ないし請求項１４のいずれかに記載の放射線検査装置。
【請求項１６】
前記コリメータは、筒状体、及びこの筒状体の内面に設置された前記複数のコリメータ部材を有する請求項１または請求項９に記載の放射線検査装置。
【請求項１７】
前記筒状体はプラスチックで構成される請求項１６に記載の放射線検査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、放射線検査装置に係り、特にポジトロン放出核種を利用した、陽電子放出型ＣＴ（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）装置に適用するのに好適な放射線検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
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にはＸ線ＣＴ装置，ＰＥＴ装置，ＳＰＥＣＴ（単光子放出型ＣＴ）装置等がある。これらの技術はいずれも、検出対象の物理量を放射線飛翔方向の積分値として計測し、その積分値を逆投影することによって被検体内の各ボクセルの物理量を計算し断層像として画像化する技術である。これらの技術は、膨大なデータを処理する必要があり、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】
特に、ＰＥＴ装置は、Ｘ線ＣＴではできない分子生物学レベルでの機能や代謝の検出が可能な手法であり、身体の機能画像を提供することが可能である。PETは、18Ｆ，15Ｏ，11Ｃといった陽電子（ポジトロン）放出核種で標識した放射性薬剤（ＰＥＴ用薬剤という）を体内に投与し、その分布を計測して画像化する手法である。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ことを利用し、腫瘍部位の特定に使用される。体内に取りこまれた放射線核種が崩壊してポジトロン(β+）を放出する。放出された陽電子は電子と結合し消滅する際に５１１ｋｅＶのエネルギーを持つ一対のγ線（γ線対）を放出する。このγ線対はほぼ反対方向(１８０±０.６°）に放射されるので、被検体の周りを取り囲むように配置した放射線検出器によってγ線対の両方のγ線を同時検出し、その放射方向データを蓄積して投影データを得ることができる。この投影データをアイ・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２１ページに記載されているフィルタード  バック  プロジェクション法（Filtered Back Projection Method）(以下ＦＢＰ法）などを用いて逆投影することによりγ線対発生密度を求めることが出来る。γ線対発生密度分布は放射線核種の集積位置を示しており、画像化することにより腫瘍等の位置同定が可能となる。
【０００４】
近年、ＰＥＴ装置の高性能化に伴い全身のＰＥＴ検査が実施されるようになってきた。全身のＰＥＴ検査を実施するためには、検査の高速化が必須であり、
ＰＥＴ装置は二次元ＰＥＴ（２Ｄ−ＰＥＴという）装置から三次元ＰＥＴ（３Ｄ−ＰＥＴという）装置へと進化してきた。複数の放射線検出器が一列で被検体の周りを取り囲むように環状に配置された構成を、１放射線検出器リングと称する。２Ｄ−ＰＥＴ装置は、１放射線検出器が作る２次元断面でＰＥＴ検査を行う。３Ｄ−ＰＥＴ装置は、体軸方向に複数の放射線検出器リングを並べて円筒形状の放射線検出器群を形成し、この円筒形状の放射線検出器群により囲まれる被検体の体積分を一度に検査する。
【０００５】
２Ｄ−ＰＥＴ装置は、１放射線検出器リングの両側で被検体側にコリメータ
（放射線遮へい材で構成）を備えている。このコリメータが散乱事象及び偶発事象におけるγ線の計測を防止しているため、２Ｄ−ＰＥＴ装置はノイズの少ない高画質の２次元画像を得ることができる。散乱事象及び偶発事象におけるγ線は、コリメータで遮られる。しかし、２Ｄ−ＰＥＴ装置は、被検体を見込む放射線検出器環状列の立体角が小さいため、得られるデータ量が少なく検査時間が長くなる。これに対して、３Ｄ−ＰＥＴ装置は、大きな体積を高速で測定できる反面、γ線の散乱事象及び偶発事象のγ線を検出するため、得られる断層像の画質が２Ｄ−ＰＥＴ装置よりも低下する。偶発事象は体内の異なる放射線発生源から放射されたγ線が偶発的に放射線検出器に計測される事象であり、散乱事象は体内で散乱されたγ線が計測される事象であって、どちらの事象の角度情報が不正確となる。
【０００６】
３Ｄ−ＰＥＴは、全身のＰＥＴ検査を実施し腫瘍等の病巣の候補を発見することはできるが、得られる画像が少し低画質であるため特定部位の診断には熟練が必要である。
【０００７】
特開平５−２６４７３６号公報の図２に示されたＰＥＴ装置は、４つの放射線検出器リングを体軸方向に並べた円筒形状の放射線検出器群を有する。このPET装置は、リング状のスライスコリメータを各放射線検出器リングの間に配置し、両端部の放射線検出器リングのそれぞれの外側にもリング状のスライスコリメータを配置する。この構造では散乱事象におけるγ線をスライスコリメータで排除できる。しかしながら、体軸方向の分解能が低減するため、特開平５−264736号公報の図１において、２つの放射線検出器リング毎に１つのスライスコリメータを配置することを提案し、画像分解能を低下させずに感度向上を図っている。
【０００８】
特表平１１−５０８０４８号公報に示されたＰＥＴ装置は、規則的な二十面対を被検体の周りに形成し、各面内に放射線検出器及びコリメータを設置している。各コリメータは被検体の一点に焦点を結ぶように形成されており、本焦点からの情報のみを選択的に検出することにより、画像分解能の向上を図っている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
特開平５−２６４７３６号公報では、一見すると画像分解能を低下させずに感度向上（測定の高速化）を図っているが、リング状のスライスコリメータを使用する従来技術（２Ｄ−ＰＥＴ）に対して１.５倍の感度向上しか図れない。
【００１０】
また、特表平１１−５０８０４８号公報では、コリメータの焦点部分が画像の各ピクセルに対応する微小領域であり画像分解能及び画質を向上することができるので、小動物のような微小領域を長時間かけて測定する場合には有効である。しかし、本構成では、被検体の体積が制限されるために、人体の検査には適応できない。また、人体の検査時に要求される高速性も実現できない。
【００１１】
本発明の目的は、検査範囲がより広い３Ｄ−ＰＥＴ検査、及び被検体の局所部位を対象とする局所−ＰＥＴ検査の両方を実施できる放射線検査装置を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成する本発明の特徴は、撮像装置が、筒状のガントリーと、出し入れ可能に前記ガントリー内に設置されて複数のコリメータ部材で構成される環状のコリメータとを有し、前記ガントリーは、前記被検体からの放射線を検出する複数の放射線検出器が環状に配置された環状放射線検出器配列を、軸方向に複数列有し、前記コリメータは、共通の焦点領域を臨む複数の放射線通過通路を形成する前記複数のコリメータ部材を軸方向に配置して構成されることにある。
【００１３】
複数のコリメータ部材によって共通の焦点領域を臨む複数の放射線通過通路が形成されたコリメータをガントリー内に出し入れできるように設けているので、１つの放射線検査装置で、被検体のより広い範囲を対象とする３Ｄ−ＰＥＴ検査、及び３Ｄ−ＰＥＴ検査の対象範囲よりも狭い被検体の局所部位を対象とする局所−ＰＥＴ検査の両方を実施することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
前述の偶発事象及び散乱事象について、図５を用いてもう少し説明する。γ線対の検出事象（Ｃ）は、γ線対の真の放射方向を示す真事象（Ｔ）、及び偽事象である偶発事象（Ｒ）及び散乱事象（Ｓ）が含まれる場合がある（(１)式参照）。偶発事象（Ｒ）及び散乱事象（Ｓ）とも、偽事象つまりノイズ成分である。こ
Ｃ＝Ｔ＋Ｒ＋Ｓ                                              …（１）
れらの事象におけるγ線の計測値をいかに低く抑えるかが断層像の画質向上のポイントとなる。また、真事象の計測レートを高めることによって、計測時間の短縮（高速計測）が可能となる。つまり、ＰＥＴ装置の高性能化（高速，高精細検査）に重要なことは、偽事象を抑え真事象のみを高レートで計測することである。以上の事項も考慮した本発明の実施例を以下に説明する。
【００１５】
（実施例１）
本発明の好適な一実施例である実施例１の放射線検査装置を、図１及び図２に基づいて説明する。本実施例の放射線検査装置は、ＰＥＴ装置である。
【００１６】
本実施例の放射線検査装置１は、撮像装置２及び被検体保持装置１０を備える。被検体保持装置１０は、支持部材１１，支持部材１１の上端部に設けられたベッド１２、及びベッド１２をベッド１２の長手方向に移動させる駆動装置（図示せず）を有する。被検体保持装置１０は、ベッド１２を高さ方向、及び上記長手方向と直交する水平方向にもベッド１２を移動させる他の駆動装置（図示せず）を有する。
【００１７】
撮像装置２は、ケーシング（図示せず）、環状の放射線検出器保持部４の内側に設置された複数の放射線検出器３、及びコリメータ集合体５を備える。放射線検出器保持部４は、床面に設置される支持部材８上に設置される。放射線検出器３，放射線検出器保持部４及び支持部材８は、ケーシング内に設けられる。支持部材８は支持部材１１と連結している。複数の放射線検出器３及び放射線検出器保持部４は、ケーシングに設けられた孔部９を取り囲んでいる。これらの放射線検出器３は放射線検出器保持部４の内側に設置される。孔部９を取り囲む環状の放射線検出器配列の一列を放射線検出器リングという。放射線検出器３は、孔部９の軸方向にも複数設置される。すなわち、複数の放射線検出器リングが孔部９の軸方向に配置される。放射線検出器３は、５mm立方体の半導体放射線検出器を使用し、半導体素子部をガドミウムテルル（ＣｄＴｅ）で構成する。複数の放射線検出器３が円筒状に配置された部分をガントリーと称する。コリメータ集合体５は、筒状体である円筒部７、及び複数の環状コリメータ６を有する。円筒部７は、γ線に対して透明な（ほぼ無反応で通過する）プラスチック部材（アクリル，塩化ビニール等）で構成され、ガントリー１３の内側に位置する。環状コリメータ６としては、図２に示すように６個の環状コリメータ６Ａ〜６Ｆが用いられる。コリメータ部材である環状コリメータ６Ａ〜６Ｆはネジ等によって円筒部７の内面に取り付けられる。環状コリメータ６Ａ〜６Ｆはタングステン製でありγ線を遮へいする。コリメータ集合体５は、環状コリメータ６Ａ〜６Ｆのうち隣接する２つの環状コリメータを用いて形成された５つの環状γ線通過通路３７Ａ〜３７Ｅを有する。環状γ線通過通路３７Ｃはコリメータ集合体５の中心軸と直交する方向を向いている。焦点領域３０が環状γ線通過通路３７Ｃの延長線とコリメータ集合体５の中心軸と交差する位置に形成される。他の環状γ線通過通路３７Ａ，３７Ｂ，３７Ｄ及び３７Ｅは、焦点領域３０を向くように傾斜して形成される。コリメータ集合体５がガントリー１３内に挿入された状態において、環状コリメータ６Ａ〜６Ｆはガントリー１３を軸方向において５つの放射線検出領域１４〜１８に分割する。放射線検出領域１４〜１８は、それぞれ環状の独立した領域である。１つの放射線検出領域内には、ガントリー１３の軸方向において複数の放射線検出器３（例えば４個）を含んでいる。
【００１８】
環状コリメータ６Ａ〜６Ｆは共通の焦点領域３０を形成する。このため、環状コリメータ６Ａ，６Ｂ，６Ｅ及び６Ｆは、ガントリー１３の軸方向における両面を、ガントリー１３の中心軸（孔部９の中心軸）に対して傾斜させている。環状コリメータ６Ｃ及び環状コリメータ６Ｄは、互いに対向する垂直面２３，２４を有し、ガントリー１３の中心軸に対して傾斜する傾斜面２２，２５を有する。環状コリメータ６Ａの傾斜面１９及び環状コリメータ６Ｅの傾斜面２７の傾斜角は等しく、傾斜面１９は傾斜面２７の延長線上に位置する。環状コリメータ６Ｂの傾斜面２０及び環状コリメータ６Ｆの傾斜面２８の傾斜角は等しく、傾斜面２０は傾斜面２８の延長線上に位置する。環状コリメータ６Ｂの傾斜面２１及び環状コリメータ６Ｄの傾斜面２５の傾斜角は等しく、傾斜面２１は傾斜面２５の延長線上に位置する。環状コリメータ６Ｃの傾斜面２２及び環状コリメータ６Ｅの傾斜面２６の傾斜角は等しく、傾斜面２２は傾斜面２６の延長線上に位置する。焦点領域３０は、被検体の局所的な検査領域であり、例えば直径１５cmの球状の領域である。
【００１９】
コリメータ集合体５は、孔部９、すなわちガントリー１３内に出し入れ可能な構造になっている。円筒部７の外面には、軸方向の全長にわたって、ラック（図示せず）が、コリメータ集合体５のガントリー１３内への出し入れに支障をきたさないように設けられる。ラックは図１に示すピニオン２９と噛合っている。ピニオン２９は減速機構（図示せず）を介してモーター（図示せず）に連結される。減速機構及びモーターは放射線検出器保持部４に取り付けられている。ピニオン２９，減速機構及びモーターはコリメータ集合体移動装置を構成する。コリメータ集合体５がガントリー１３から引き抜かれたときに落下しないようにコリメータ集合体５を支えるために、放射線検出器保持部４のピニオン２９側の端部が、コリメータ支持装置であるコリメータ支持部４４となる。コリメータ支持部４４はガントリー１３の端面よりもピニオン２９側に張り出しており、コリメータ支持部４４の内径はガントリー１３の内径に等しくなっている。
【００２０】
各放射線検出器３は配線３１によって対応するγ線信号弁別装置３２に接続される。γ線弁別装置３２は放射線検出器３毎に設けられる。全てのγ線弁別装置３２は同時計数装置３３に接続される。同時計数装置３３はコンピュータ３４に接続される。記憶装置３５及び表示装置３６がコンピュータ３４に接続される。コンピュータ３４は断層像作成装置である。
【００２１】
本実施例に用いられるコリメータ集合体は、発明者らの以下に示す同時計数レートの検討結果から考案されたものである。この検討結果を以下に説明する。簡単のために、放射線源(体内でＰＥＴ用薬剤が集まった部分)はガントリーの中心軸上に位置する点源であると仮定する。また、その放射線源の放射能をＮ(Ｂｑ)とする。放射線源から放射されたγ線は一部が体内で吸収されるために、実際に放射線検出器に到達するγ線の量が減少する。このγ線の体内通過率をＡで表す。また、γ線は、４πラジアンの立体角で照射されるが、ガントリーの立体角（Ω）の範囲内で放射線検出器によって計測される。その範囲内で計測されるγ線の割合を、幾何学的入射率Ｂ（＝Ω／(４π)）で表す。また、放射線検出器に入射したγ線も、その放射線検出器の特性により決まる感度Ｓの割合だけ検出されるとする。以上のパラメータを使用すると、放射線検出器が計測するシングルのγ線の計数レートα（Count／sec以下ＣＰＳ）は（２）で与えられる。
【００２２】
α＝２ＮＡＢＳ                                              …（２）
（２）式の係数の「２」はＮ個のポジトロンの放出に対して２Ｎ個のγ線（シングル）が放出されることを意味する。また、γ線対の同時係数レート(ＣＰＳ)は（３）式で与えられる。
【００２３】
Ｃ＝ＮＢ(ＡＳ)2                                             …（３）
（３）式において、幾何学的入射率Ｂはγ線対により決まるので１乗で寄与し、体内通過率Ａと放射線検出器感度Ｓはシングルγ線（２本分）の寄与があるので２乗で積算されている。
【００２４】
同時計数時間窓長ｈ（ｓ）内にシングルγ線の計数される率Ｒはランダム事象がPoisson分布をすることより（４）式で与えられる。
【００２５】
Ｒ＝１−exp(−αｈ)                                         …（４）
γ線対の検出と同時に(同時計数時間窓長ｈ内）にシングルγ線が検出(１個以上）された場合、このγ線対は無効となる。従って、ランダム事象を考慮した同時計数レートＣ（Count／Sec(以下ＣＰＳ)）は、この無効成分を（３）式より差し引いたものであり、（５）式で与えられる。
【００２６】
【数５】
0003778094.tif 000002
（５）式より、放射能レベルＮ（ポジトロンの発生レート）に対する同時計数レートＣの関係を図３に示す。図３に記載されたＮｍａｘ及びＣｍａｘはそれぞれ（６）式及び（７）式で与えられる。
【００２７】
【数６】
0003778094.tif 000003
【数７】
0003778094.tif 000004
ガントリーのサイズによって影響を受ける状態量は幾何学的入射率Ｂのみであり、変数Ａ，Ｓ，ｈはその影響を受けない。例えば、２Ｄ−ＰＥＴの幾何学的入射率Ｂ0に対して３Ｄ−ＰＥＴの幾何学的入射率Ｂが５倍(Ｂ＝５Ｂ0）になったとすると、（６）式より３Ｄ−ＰＥＴのＮｍａｘは５分の１となる。しかし(７)式よりＣｍａｘの値は変化しない。つまり、ガントリーサイズを大きくしても、同時計数レートの最大値を与える放射能レベルは小さくなるがその最大値は変化しない。検査時間は同時計数レートに反比例するので、上記考察によって、ただ単にガントリーを大きくしても計測時間を短縮することが出来ないことが分かる。放射能レベルを増加していくと同時計数レートが飽和し最大値を持つ原因は、（５）式の考察よりシングルのγ線が増加し数え落としが発生するためである。
【００２８】
そこで、図４の特性に基づいて、本実施例のコリメータ集合体５の効果を考察する。コリメータ集合体がガントリー１３内に挿入されることによって、γ線の検出が可能な５つの放射線検出領域１４〜１８が形成される。各放射線検出領域はガントリー１３全体の立体角の６分の１である。図４に記載された３Ｄ−PETの曲線は、コリメータ集合体５をガントリー１３内に挿入していない状態でのガントリー１３全体における同時計数レートを示している。２Ｄ−ＰＥＴの曲線は、コリメータ集合体５をガントリー１３内に挿入した状態での一つの放射線検出領域（放射線検出領域１６）の同時計数レートを示している。上記考察より両曲線の同時計数レートの最大値及び最大値を与える放射能レベルは、それぞれ式
（８）式及び（９）式で与えられる。
【００２９】
Ｃｍａｘ(３Ｄ）＝Ｃｍａｘ(２Ｄ）                            …（８）
Ｎｍａｘ(２Ｄ）＝６×Ｎｍａｘ(３Ｄ）                        …（９）
また、コリメータ集合体５挿入時の焦点領域３０の検査は、コリメータ集合体５によって分割された各放射線検出領域による検査を足し合わせた効果がある。同時計数レートの最大レートＣｍａｘ(colli）及びその時の放射能レベル
Ｎｍａｘ(colli）はそれぞれ（１０）式及び（１１）式で与えられる。
【００３０】
Ｃｍａｘ(colli）＝５×Ｃｍａｘ（３Ｄ）                    …（１０）
Ｎｍａｘ(colli）＝６×Ｎｍａｘ（３Ｄ）                    …（１１）
つまり、コリメータ集合体５を用いる局所−ＰＥＴ検査では、コリメータ集合体５を用いない３Ｄ−ＰＥＴ検査時と比較して６倍の放射能レベルで５倍の同時計数レートを得ることができる。しかし、実際には被曝の観点から６倍の放射能を体内に投入することはできない場合がある。例えば、２倍(２×Ｎmax(３Ｄ)）のＰＥＴ用薬剤を投入可能とすれば、本実施例は、同時計数レートが約２.５ 倍(２.５×Ｃｍａｘ(３Ｄ)）となってγ線の計測時間を２.５ 分の１に短縮することができる。つまり、本実施例は、シングルγ線をコリメータ集合体５で除去することにより、３Ｄ−ＰＥＴにおいて飽和していた同時計数レートを増大させている。
【００３１】
次に、本実施例の放射線検査装置１を用いたＰＥＴ検査及び放射線検出器３で検出した計測値の処理について説明する。ＰＥＴ検査を実施する前に、まず、被検体である被検者１９の体内に、予め注射などの方法により所定量のＰＥＴ用薬剤を投与する。更に、被検者１９は、投与されたＰＥＴ用薬剤が撮像可能な状態に拡散するまで待機する。ＰＥＴ用薬剤が体内に十分拡散した後、被検者１９は、ベッド１２上に横たわった状態で孔部９内に挿入される。被検者１９に対して３Ｄ−ＰＥＴ検査が必要な場合（例えば全身検査が必要な場合）には、上記のようにベッド１２を孔部９に挿入する前に、コリメータ集合体５をガントリー１３内から引き抜いておく。すなわち、モーターを駆動させてピニオン２９を回転させてコリメータ集合体５を、ガントリー１３の軸方向において、被検体保持装置１０とは反対側に移動させ、ガントリー１３から引き抜く。ガントリー１３から引き抜かれたコリメータ集合体５の端部はコリメータ支持部４４によって支えられる。必要に応じて、棒状の２本のサポート部材を、引き抜かれたコリメータ集合体５の下側を支持できるように、放射線検出器保持部４（または支持部材８）に取り付けてもよい。
【００３２】
３Ｄ−ＰＥＴ検査においては、ＰＥＴ用薬剤に起因して体内から放出されるγ線対は、ほぼ１８０°反対方向に位置する２つの放射線検出器３で計測される。これらのγ線のエネルギーは、５１１ｋｅＶである。被検者１９の全身に対する３Ｄ−ＰＥＴ検査は、ベッド１２をその長手方向に移動させて行われる。それぞれの放射線検出器３から出力された、γ線の計測信号は、該当するγ線信号弁別装置３２にそれぞれ入力される。入力されるその計測信号は、最初に急激に立下って、その後、指数関数的に０に近づくような形になっている。信号弁別装置３２は、上記の波形を有する計測信号を、まず、時間的なガウス分布の波形に整形する。そして、信号弁別装置３２は、エネルギー設定値(例えば４５０ｋｅＶ)以上のエネルギーを有する計測信号を弁別し、弁別された計測信号に基づいてパルス信号を発生させる。
【００３３】
同時計数装置３３は、各信号弁別装置３２から出力されたパルス信号を入力しこれらのパルス信号を用いて同時計数を行い、γ線の計測信号に対する計数値を求める。同時計数とは、時間的に同時という意味ではなく、ＰＥＴ用薬剤から放出される１つの陽子が消滅する際に体内の同じ位置で発生するγ線対のそれぞれのγ線の計測信号に基づいて得られたパルス信号を、計数することを意味する。ＰＥＴ用薬剤から放出される１つの陽子が消滅する際に体内の同じ位置で発生したγ線対のそれぞれのパルス信号の同時計数は、同時計数時間窓長を例えば１０ｎｓとして、その時間内に２つのγ線弁別装置３２のそれぞれからパルス信号が同時計数装置３３に入力されたとき、同時計数装置３３がそれらのパルス信号を有効であると判断してそれらのパルス信号を計数することである。更に、同時計数装置２６は、前述の一対のγ線に対する一対のパルス信号によりその一対のγ線を検出した２つの検出点（ほぼ１８０°（厳密には１８０°±０.６°)方向が異なっている一対の放射線検出器３の位置）をγ線検出の位置情報としてデータ化する。
【００３４】
同時計数は、上記のように同時計数装置２６内でリアルタイムで実施してもよいが、同時計数装置２６ではなくコンピュータ３４で行ってもよい。この場合は、全ての計測されたγ線に対してその計測した位置情報と時間情報をともに計測してコンピュータ３４に転送し、データのリスト（位置情報及び時間情報を検出した順番で保存しておく）を作成しておき、γ線の計測後または計測中にコンピュータ３４においてデータ処理により同時計数を実施する。この場合、同時計数とはデータリストの時間情報から同時計数時間窓長内のγ線対を有効とし、そのγ線対を計数する方法である。
【００３５】
計数値、及びγ線検出の位置情報はコンピュータ３４に入力されて、記憶装置３５に記憶される。コンピュータ３４は計数値及びγ線検出の位置情報を用いて被検者１９に対する断層像を作成する。この断層像の作成は、具体的には以下のように行われる。すなわち、計数値及びγ線検出の位置情報を用いて、該当する２つの放射線検出器３（１８０°反対方向に位置する）間における体内でのγ線対発生数を求める。このγ線対発生数を用いて、ＦＢＰ法（または逐次近似法）の手法により逆投影して各ボクセルのγ線対発生密度を求める。この各ボクセルのγ線対発生密度により断層像を作成する。断層像は、被検者１９の全身に対して多数作成される。医者は表示装置３６に表示されたそれらの断層像を見て癌の有無を診断する。
【００３６】
癌、例えば肝臓癌が発見された場合には、肝臓付近に対して局所−ＰＥＴ検査による精密検査を実施する。局所−ＰＥＴ検査の対象範囲は３Ｄ−ＰＥＴ検査の検査対象範囲よりも狭い局所部位である。局所−ＰＥＴ検査を行う前に、モーターを駆動してピニオン２９を回転させてコリメータ集合体５を、ガントリー１３の軸方向に移動させて図１の状態になるまでガントリー１３内に挿入する。被検者９が横たわっているベッド１２が長手方向，高さ方向、及び長手方向と直交する水平方向に移動されて、患部、すなわち癌が存在する肝臓が焦点領域３０に位置合せされる。被検者１９にはＰＥＴ用薬剤が投与されている。
【００３７】
焦点領域３０内に位置する肝臓癌においてＰＥＴ用薬剤に起因して発生した多数のγ線は、肝臓癌を中心に四方八方に放出され、放射線検出領域１４〜１８内の各放射線検出器３によって計測される。例えば、γ線対の一方のγ線が放射線検出領域１４内の１つの放射線検出器３で検出された場合には、他方のγ線は、その放射線検出器３とほぼ１８０°反対方向に位置する、放射線検出領域１８内の他の１つの放射線検出器３で検出される。同様に、γ線対の一方のγ線が放射線検出領域１５内の１つの放射線検出器３で検出された場合には、他方のγ線は、その放射線検出器３とほぼ１８０°反対方向に位置する、放射線検出領域１７内の他の１つの放射線検出器３で検出される。γ線対の一方のγ線が放射線検出領域１６内の１つの放射線検出器３で検出された場合には、他方のγ線は、その放射線検出器３とほぼ１８０°反対方向に位置する、同じ放射線検出領域１６内の他の１つの放射線検出器３で検出される。
【００３８】
放射線検出領域１４〜１８内の各放射線検出器３から出力された各計測信号は該当する各γ線弁別装置３２に入力され、それぞれのγ線弁別装置３２は前述のようにパルス信号を出力する。同時計数装置３３は、それらのγ線弁別装置３２から出力された全パルス信号を入力してパルス信号の計数値、及びγ線検出の位置情報を出力する。コンピュータ３４は、局所−ＰＥＴ検査における計数値、及びγ線検出の位置情報に基づいて被検者１９の肝臓付近での断層像を作成する。これらの断層像は表示装置３６に表示される。
【００３９】
本実施例は以下に示すそれぞれの効果を得ることができる。
（１）複数の環状コリメータ（コリメータ集合体５の軸方向に配置）によって焦点領域３０を臨む複数の環状γ線通過通路が形成されたコリメータ集合体５をガントリー１３内に出し入れできるように設けているので、１つの放射線検査装置で、被検者１９の広い範囲(２Ｄ−ＰＥＴ検査の検査範囲よりも広い範囲)を対象とする３Ｄ−ＰＥＴ検査、及び被検者１９の局所部位を対象とする局所−ＰＥＴ検査の両方を実施することができる。
（２）３Ｄ−ＰＥＴ検査及び局所−ＰＥＴ検査において、ガントリー１３を兼用できるので、放射線検査装置がコンパクトになる。
（３）複数の環状コリメータによって焦点領域３０を臨む複数の環状γ線通過通路が形成されたコリメータ集合体５を使用しているため、偽事象であるγ線を除去でき、被検者１９の局所部位の高精細ＰＥＴ検査が可能となる。
（４）上記のコリメータ集合体５を使用しているため、偽事象うち、特に偶発事象を除去でき、同時計数レートの飽和を抑制できる。このため、同時計数レートを高めた計測が可能となり、ＰＥＴ検査時間の著しい短縮、すなわちＰＥＴ検査の高速化が図れる。
（５）１つの環状γ線通過通路に複数の放射線検出器３が面しているため、ガントリー１３の軸方向における空間分解能をほどんど劣化させることなく感度を向上させることができる。
（６）ベッド１２を３方向に移動可能とする被検体保持装置１０を備えているので、局所−ＰＥＴ検査で被検者１９の特定局所部位（例えば患部）を簡単にコリメータ集合体５の焦点領域３０に合せることができる。このため、その特定局所部位に対する高精細検査が可能になる。
（７）被検者１９の特定局所部位が焦点領域３０よりも大きい場合でも、ベッド１２を３方向に移動可能とする被検体保持装置１０を備えているため、その特定局所領域に対する局所−ＰＥＴ検査が実施できる。すなわち、特定局所部位を分轄し、その分轄した部位を時間的にずらして被検体保持装置１０によって焦点領域３０内に移動させることにより、特定局所部位全体に対する局所−ＰＥＴ検査を実施できる。
（８）コリメータ集合体５を上記のようにガントリー１３内に出し入れできる構造とすることによって、コリメータ集合体５をガントリー１３から取り出した状態での３Ｄ−ＰＥＴ検査により、詳細に検査したい特定局所部位の位置を確認することができる。このため、２Ｄ−ＰＥＴ検査の位置を簡単に設定できる。
（９）放射線検出器３として半導体放射線検出器を用いているため、ガントリー１３を小型化できる。このため、撮像装置２もコンパクトになる。
【００４０】
本実施例は、被検者１９の移動を被検体保持装置１０を用いて行っている。被検者１９を移動させず、ガントリー１３を軸方向，高さ方向、及び軸方向と直交する水平方向に移動できるように構成してもよい。放射線検出器としては、半導体放射線検出器以外に、例えばＢＧＯなどのシンチレータ及び光電子増倍管を使用してもよい。
【００４１】
（実施例２）
以下、本発明の他の実施例である実施例２の放射線検査装置、図６及び図７に基づいて説明する。本実施例の放射線検査装置も、ＰＥＴ検査に用いられる。
【００４２】
本実施例の放射線検査装置１Ａは、放射線検出器３を孔部９を取り囲むように六角形状に配置し、コリメータ集合体５Ａを複数の可動コリメータにて構成している点で放射線検査装置１と異なっている。放射線検査装置１Ａの他の構成は放射線検査装置１と同じである。
【００４３】
本実施例における撮像装置２Ａに設けられた放射線検出器リングは、孔部９を取り囲むように六角形をしている。このような複数の放射線検出器リングを孔部９の軸方向に配置して構成されるガントリー１３Ａは、縦断面が六角形の筒である。ガントリー１３Ａ内に出し入れ可能なコリメータ集合体５Ａも、縦断面が六角形をしている。コリメータ集合体５Ａは、筒状体である六角形筒部３８、及びコリメータ部材である可動コリメータ部４０を有する。複数の可動コリメータ部４０が所定の間隔で配置される。１つの可動コリメータ部４０は、６つのコリメータ板３９Ａ1 〜３９Ａ6 、これらに対向する６つのコリメータ板３９Ｂ1 〜３９Ｂ6(コリメータ板３９Ｂ1 のみ図示）及び支持板４１を有し、別の見方をすれば、６つの可動コリメータ部エレメント４２を有する。コリメータ板３９Ａ1〜３９Ａ6 ，コリメータ板３９Ｂ1〜３９Ｂ6及び支持板４１は、γ線遮へい材であるタングステンで作られている。
【００４４】
可動コリメータ部エレメント４２の一部の詳細構造を図７を用いて説明する。対向しているコリメータ板３９Ａ1 とコリメータ板３９Ｂ1 とは、支持板４１に回転可能に設置された回転軸４２Ａ及び４２Ｂに取り付けられる。支持板４１は、六角形筒部３８の内面で１つの面に設置される。回転軸４２Ａに設けられた歯車（図示せず）が支持板４１に設置されるモーター４３Ａに連結された他の歯車と噛合っている。回転軸４２Ｂに設けられた歯車（図示せず）が支持板４１に設置されるモーター４３Ｂに連結された他の歯車と噛合っている。モーター４３Ａの駆動によって回転軸４２Ａが回転するため、コリメータ板３９Ａ1 の六角形筒部３８に対する傾き角が変えられる。コリメータ板３９Ｂ1 の六角形筒部３８に対する傾き角も、モーター４３Ｂの駆動による回転軸４２Ｂの回転によって変更できる。コリメータ板３９Ａ2〜３９Ａ6をそれぞれ有する他の可動コリメータ部エレメント４２も同じ構成を有する。１つの可動コリメータ部４０は、それらの可動コリメータ部エレメント４２が一列になって孔部９を取り囲むように六角形筒部３８の内面に設置されて構成される。１つの可動コリメータ部４０内で隣接する可動コリメータ部エレメント４２のコリメータ板（例えば、コリメータ板３９Ａ1 とコリメータ板３９Ａ2 ）は、カメラの絞りのように、互いに一部が重なり合っている。このような構造によって、コリメータ板３９Ａ1 及び３９Ａ2 の傾き角を変更する場合における、コリメータ板３９Ａ1とコリメータ板３９Ａ2との干渉を避けることができる。
【００４５】
コリメータ集合体５Ａは、ピニオン２９の回転によって実施例１と同様にガントリー１３Ａ内に出し入れできる。コリメータ集合体５Ａに設けられた６つの可動コリメータ部４０によって、実施例１と同様に、ガントリー１３Ａに分轄された放射線検出領域１４〜１８が形成される。
【００４６】
放射線検査装置１Ａも、コリメータ集合体５Ａをガントリー１３Ａから引き抜いた状態で３Ｄ−ＰＥＴ検査を実施し、そのＰＥＴ検査で特定された局所部位（癌の患部）を対象にコリメータ集合体５Ａをガントリー１３Ａ内に挿入された状態で局所−ＰＥＴ検査を実施する。局所−ＰＥＴ検査は、各可動コリメータ部４０において各可動コリメータ部エレメント４２のコリメータ板（例えば、コリメータ板３９Ａ1 及びコリメータ板３９Ａ2 ）の傾き角をモーターの駆動によって調節し、各可動コリメータ部４０の相互間に形成される各γ線通過通路が臨む焦点領域３０を患部の位置に合せるように変更してから行われる。
【００４７】
本実施例においても、実施例１で生じる（１）〜（６），（８）及び（９）の効果を得ることができる。更に、以下に示す（１０）〜（１２）の効果も得ることができる。
（１０）可動コリメータ部４０の設置によって焦点領域３０の位置が変えられるので、被検者１９を移動する必要がなくなる。従って、被検者１９の移動による被検体保持装置１０に対する相対的な被検者１９の位置ずれが予防でき、局所検査部位の高速，高精細ＰＥＴ検査が可能となる。
（１１）可動コリメータ部４０により患部の大きさに合せて焦点領域３０の大きさが変えられるので、実施例１の（６）で述べたような被検体保持装置１０による被検者１９の移動が不要になり、大きな患部でも一回の２Ｄ−ＰＥＴ検査で検査できる。このため、２Ｄ−ＰＥＴ検査に要する時間を更に低減できる。
（１２）一つの可動コリメータ部４０を対向して配置されたコリメータ板及び支持板４１で中空状に構成しているため、コリメータ集合体５Ａの重量を低減できる。このため、コリメータ集合体移動装置のモーターの容量を低減できる。
【００４８】
（実施例３）
本発明の他の実施例である実施例３の放射線検査装置を説明する。本実施例の放射線検査装置は、ハード構成が放射線検査装置１と同じである。本実施例の放射線検査装置は、断層像作成装置であるコンピュータ３４におけるデータ処理が、放射線検査装置１のコンピュータ３４で行われるデータ処理と異なっている。本実施例のコンピュータ３４で行われるデータ処理のうち、放射線検査装置１のコンピュータ３４で行われるデータ処理と異なる部分について説明する。
【００４９】
本実施例におけるコンピュータ３４（実施例１におけるコンピュータ３４と区別するために、以下、本コンピュータ３４という）は、３Ｄ−ＰＥＴ検査における各放射線検出器３の計測値をもとにして得られたパルス信号の計数値、及びγ線検出の位置情報を用いて、被検者１９の断層像を作成する。本コンピュータ３４は、その断層像作成に際して求めらた各ボクセルのγ線対発生密度（第１γ線対発生密度という）を記憶装置３５に記憶する。本コンピュータ３４は、実施例１で説明した局所−ＰＥＴ検査で得られた各放射線検出器３の計測値をもとにして得られたパルス信号の計数値、及びγ線検出の位置情報を用いて、被検者１９の特定の局所部位が含まれる部分の断層像（局所部位断層像という）を作成する。
【００５０】
本実施例における局所部位断層像の作成について、具体的に説明する。本コンピュータ３４は、局所部位断層像の作成過程において、番号ｉの放射線検出器３とこれと１８０°反対方向に位置する番号ｊの放射線検出器３で同時計数された計数値に基づいて算出されたγ線対発生数の補正係数Ｋijを、記憶装置３５に記憶している第１γ線対発生密度を用いて、（１２）式により算出する。αijは、図８に示すように、番号ｉの放射線検出器３と番号ｊの放射線検出器３を結んで
Ｋij＝αij／βij                                          …（１２）
形成される被検者１９の体内の体積Ｖのうちで焦点領域３０の体積内でのγ線発生数である。βijはその体積Ｖ内でのγ線対発生数である。それらのγ線対発生数は、第１γ線対発生密度の分布に基づいて算出される。本コンピュータ３４は、局所−ＰＥＴ検査で得られた各放射線検出器３の計測値をもとにして得られたパルス信号の計数値、及びγ線検出の位置情報を用いて、γ線対を検出した一対の放射線検出器３間における体内のγ線対発生数を求める。本コンピュータ３４は、求めたγ線対発生数を補正係数Ｋijで補正して補正γ線対発生数を算出する。本コンピュータ３４は、補正γ線対発生数を用いて、ＦＢＰ法（または逐次近似法）の手法により逆投影して各ボクセルのγ線対発生密度を求める。この各ボクセルのγ線対発生密度により局所部位断層像を作成する。局所部位断層像は表示装置３６に表示される。
【００５１】
本実施例は、実施例１で生じる（１）〜（９）の効果を得ることができる。更に、本実施例は、補正係数Ｋijを用いて算出された補正γ線対発生数を用いて局所部位断層像を作成するため、局所部位断層像の画質を向上できる。これは、補正係数Ｋijの利用によって焦点領域３０以外の体内から放出されて放射線検出器３で検出されてしまうγ線（ノイズ）を除去されるからである。
【００５２】
補正係数Ｋijを用いて補正された補正γ線対発生数を用いて、各ボクセルのγ線対発生密度を求め、局所部位断層像を作成することは、実施例２に対しても適用できる。
【００５３】
（実施例４）
本発明の他の実施例である実施例４の放射線検査装置１Ｂを、図９を用いて説明する。放射線検査装置１Ｂは、撮像装置２Ｂ以外の構成が放射線検査装置１と同じである。撮像装置２Ｂは、コリメータ集合体移動装置を設けていない点で撮像装置２と異なっている。撮像装置２Ｂの他の構成は撮像装置２と同じである。放射線検査装置１Ｂは、放射線検査装置１と同様に、３Ｄ−ＰＥＴ検査及び局所−ＰＥＴ検査を実施できる。放射線検査装置１Ｂにおけるコリメータ集合体５のガントリー１３内への出し入れは、コリメータ集合体移動装置ではなく、コリメータ着脱装置４５を用いて行う。
【００５４】
コリメータ着脱装置４５は、床面上を移動できる本体４６、本体４６に設けられたガイド溝４９内に挿入されたアーム４７、及びコリメータ保持部４８を備える。アーム４７は、ガイド溝４９内を上下動する。アーム４７の上端部に設けられたコリメータ保持部４８は、コリメータ集合体５の６つの環状コリメータ６Ａ〜６Ｆを受ける６つの切り欠き部５０を有する。
【００５５】
３Ｄ−ＰＥＴ検査のために、コリメータ集合体５をガントリー１３から引き出す作業について説明する。本体４６を床面上で移動させてコリメータ保持部４８を、孔部９内に挿入する。各切り欠き部５０と環状コリメータ６Ａ〜６Ｆとの位置合せをした後、本体４６にもうけられたアーム駆動装置（図示せず）を駆動させてアーム４７をガイド溝４９に沿って上昇させ、各切り欠き部５０の底面と環状コリメータ６Ａ〜６Ｆに接触させる。接触した時点で、アーム４７の上昇を停止し、本体４６をガントリー１３から離れる方向に移動させる。本体４６の移動に伴って、コリメータ集合体５の環状コリメータ６Ａ〜６Ｆがコリメータ保持部４８に引っかかり、コリメータ集合体５がガントリー１３より引き出される。引き出されたコリメータ集合体５は、コリメータ保持部４８に保持される。３Ｄ−ＰＥＴ検査終了後で２Ｄ−ＰＥＴ検査前にコリメータ集合体５をガントリー１３内に挿入するときは、コリメータ着脱装置４５を用いて上記の操作と逆の操作を行えばよい。
【００５６】
本実施例は実施例１で得られる効果を得ることができる。
【００５７】
【発明の効果】
本発明によれば、１つの放射線検査装置を用いて、被検体の広い範囲を対象とする３Ｄ−ＰＥＴ検査、及び被検体の局所部位を対象とする局所−ＰＥＴ検査の両方を実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好適な一実施例である放射線検査装置の構成図である。
【図２】図１のガントリー部の詳細縦断面図である。
【図３】放射能レベルと同時計数レートとの関係を示す特性図である。
【図４】２Ｄ−ＰＥＴ検査，３Ｄ−ＰＥＴ検査及び図１の実施例における放射能レベルと同時計数レートとの関係を示す特性図である。
【図５】ＰＥＴ検査において放射線検出器が検出するγ線の各事象を示す説明図である。
【図６】本発明の他の実施例である放射線検査装置の構成図である。
【図７】図６のVII−VII断面図である。
【図８】本発明の他の実施例である放射線検査装置における補正方法の概念を示す説明図である。
【図９】本発明の他の実施例である放射線検査装置の構成図である。
【符号の説明】
１，１Ａ，１Ｂ…放射線検査装置、２，２Ａ，２Ｂ…撮像装置、３…放射線検出器、４…放射線検出器保持部、５，５Ａ…コリメータ集合体、６，６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄ，６Ｅ，６Ｆ…環状コリメータ、７…円筒部、１０…被検体保持装置、１２…ベッド、１３…ガントリー、１４，１５，１６，１７，１８…放射線検出領域、２９…ピニオン、３０…焦点領域、３２…γ線弁別装置、３３…同時計数装置、３４…コンピュータ、３７Ａ，３７Ｂ，３７Ｃ，３７Ｄ，３７Ｅ…環状γ線通過通路、３８…六角筒部、４０…可動コリメータ部、４２…可動コリメータ部エレメント、４４…コリメータ支持部、４５…コリメータ着脱装置。
【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】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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