(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体を透過した放射線に対する、前記被検体の呼吸停止状態において検出された第１放射線検出信号に基づいて第１構造的断層像のデータを作成する手段と、
前記被検体を透過した放射線に対する、前記被検体の呼吸状態において検出された第２放射線検出信号に基づいて第２構造的断層像のデータを作成する手段と、
前記第１構造的断層像データ及び前記第２構造的断層像データに基づいて断層像の補正情報を作成する手段と、
放射性薬剤に起因して前記被検体から放出された放射線に対する、前記被検体の呼吸状態において検出された第３放射線検出信号、及び前記補正情報に基づいて機能的断層像のデータを作成する機能的断層像作成手段と
を備えたことを特徴とする断層像作成装置。
【請求項２】
前記機能的断層像作成手段は、前記第３放射線検出信号に基づいて第１機能的断層像のデータを作成する手段と、前記第１機能的断層像データを前記補正情報によって補正した第２機能的断層像のデータを作成する手段を有する請求項１記載の断層像作成装置。
【請求項３】
前記機能的断層像作成手段は、前記第３放射線検出信号に基づいて体内のボクセル情報を作成する手段と、前記補正情報によって補正された前記ボクセル情報に基づいて前記機能的断層像のデータを作成する手段を有する請求項１記載の断層像作成装置。
【請求項４】
被検体を透過した放射線に対する、前記被検体の呼吸停止状態において検出された第１放射線検出信号に基づいて第１構造的断層像のデータを作成する第１構造的断層像作成工程と、
前記被検体を透過した放射線に対する、前記被検体の呼吸状態において検出された第２放射線検出信号に基づいて第２構造的断層像のデータを作成する第２構造的断層像作成工程と、
前記第１構造的断層像データ及び前記第２構造的断層像データに基づいて断層像の補正情報を作成する補正情報作成工程と、
放射性薬剤に起因して前記被検体から放出された放射線に対する、前記被検体の呼吸状態において検出された第３放射線検出信号、及び前記補正情報に基づいて機能的断層像のデータを作成する機能的断層像作成工程と
を含むことを特徴とする断層像作成方法。
【請求項５】
前記第１放射線検出信号及び前記第２放射線検出信号は、放射線源から照射されて前記被検体を透過した前記放射線を検出する別々の放射線検査装置から出力された検出信号である請求項４記載の断層像作成方法。
【請求項６】
前記第２放射線検出信号及び前記第３放射線検出信号は、放射線源からの第２放射線を前記被検体に照射して検出する第２検査、及び前記被検体から放射性薬剤に起因して放出された第３放射線を検出する第３検査の両方の検査に用いられる放射線検査装置の放射線検出器から出力された検出信号である請求項４記載の断層像作成方法。
【請求項７】
前記第１放射線検出信号は、前記放射線源からの第１放射線を呼吸停止状態の前記被検体に照射して検出する第１検査に用いられる前記放射線検査装置の前記放射線検出器から出力された検出信号である請求項６記載の断層像作成方法。
【請求項８】
前記機能的断層像作成工程は、前記第３放射線検出信号に基づいて第１機能的断層像のデータを作成する工程と、前記第１機能的断層像データを前記補正情報によって補正した第２機能的断層像のデータを作成する工程を有する請求項４ないし請求項７のいずれかに記載の断層像作成方法。
【請求項９】
前記機能的断層像作成工程は、前記第３放射線検出信号に基づいて体内のボクセル情報を作成する工程と、前記補正情報によって補正された前記ボクセル情報に基づいて前記機能的断層像のデータを作成する工程を有する請求項４ないし請求項７のいずれかに記載の断層像作成方法。
【請求項１０】
放射線を放出する放射線源装置と、被検体を透過した放射線の検出信号である第１放射線検出信号、及び前記被検体から放射性薬剤に起因して放出された放射線の検出信号である第２放射線検出信号の両方を出力する複数の放射線検出器と、断層像作成装置とを備え、
前記断層像作成装置は、
被検体を透過した放射線に対する、前記被検体の呼吸停止状態において検出された第３放射線検出信号に基づいて第１構造的断層像のデータを作成する手段と、
前記被検体の呼吸状態において前記放射線検出器で検出された前記第１放射線検出信号に基づいて第２構造的断層像のデータを作成する手段と、
前記第１構造的断層像データ及び前記第２構造的断層像データに基づいて断層像の補正情報を作成する手段と、
前記被検体の呼吸状態において前記放射線検出器で検出された第２放射線検出信号、及び前記補正情報に基づいて機能的断層像のデータを作成する機能的断層像作成手段とを有する
ことを特徴とする放射線検査装置。
【請求項１１】
前記放射線源装置からの前記放射線の放出及び停止を交互に行わせかつその放射線の放出を設定された時間の間に行わせる制御装置を備えた請求項１０記載の放射線検査装置。
【請求項１２】
被検体を乗せて長手方向に移動可能なベッドを有する被検体保持装置と、撮像装置とを備え、
前記ベッドが挿入される領域を取囲み、複数の放射線検出器を含む放射線検出器環状体と、前記被検体にＸ線を照射するＸ線源と、前記Ｘ線源を前記放射線環状体の周方向に移動させるＸ線源移動装置とを有する前記撮像装置と、
前記被検体を透過した前記Ｘ線の検出信号である第１放射線検出信号、及び前記被検体から放出されたγ線の検出信号である第２放射線検出信号の両方を出力する前記それぞれの放射線検出器と、
前記被検体を透過した放射線に対する、前記被検体の呼吸停止状態において検出された第３放射線検出信号に基づいて第１構造的断層像のデータを作成し、前記被検体の呼吸状態において前記放射線検出器で検出された前記第１放射線検出信号に基づいて第２構造的断層像のデータを作成し、前記第１構造的断層像データ及び前記第２構造的断層像データに基づいて断層像の補正情報を作成し、前記被検体の呼吸状態において前記放射線検出器で検出された第２放射線検出信号、及び前記補正情報に基づいて機能的断層像のデータを作成する断層像作成装置とを有することを特徴とする放射線検査装置。
【請求項１３】
前記Ｘ線源装置からのＸ線の放出及び停止を交互に行わせかつそのＸ線の放出を設定された時間の間に行わせるＸ線源制御装置を備えた請求項１２記載の放射線検査装置。
【請求項１４】
前記第１放射線検出信号を処理する第１信号処理装置，前記第２放射線検出信号を処理する第２信号処理装置、及び前記放射線検出器からの前記第１放射線検出信号を前記第１信号処理装置に伝え、かつ前記放射線検出器からの前記第２放射線検出信号を前記第２信
号処理装置に伝える切替装置を有する信号処理装置を、前記放射線検出器毎に設け、
前記放射線検出器環状体の周方向における前記Ｘ線源移動装置の位置に応じて選択された前記放射線検出器から出力された前記第１放射線検出信号を前記第１信号処理装置に伝えるように前記切替装置を制御する切替制御装置を備えた請求項１３記載の放射線検査装置。
【請求項１５】
前記放射線検出器が半導体放射線検出器である請求項１０ないし請求項１４記載の放射線検査装置。
【請求項１６】
前記第３放射線検出信号が、前記被検体の呼吸停止状態において前記放射線検出器によって検出された、前記被検体を透過した前記Ｘ線の検出信号である請求項１０ないし請求項１５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、断層像作成装置及び断層像作成方法並びに放射線検査装置に係り、特に、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）による断層像作成、またはＸ線ＣＴ及び単光子放出型ＣＴ（シングル・フォトン・エミッション・コンピューテッド・トモグラフィ(Single Photon Emission Computed Tomography)）、以下、ＳＰＥＣＴという）による断層像作成に適用するのに好適な断層像作成装置及び断層像作成方法並びに放射線検査装置である。
【０００２】
【従来の技術】
被検診者の体内の機能，形態を無侵襲で撮像する技術として、放射線を用いた検査がある。放射線検査装置の代表的なものとして、Ｘ線ＣＴ，ＭＲＩ，ＰＥＴ，ＳＰＥＣＴなどがある。
【０００３】
Ｘ線ＣＴはＸ線源から放出された放射線を被検診者に照射し、その被検診者の体内における放射線の透過率から体内の形態を撮像する方法である。体内を透過したＸ線の強度を放射線検出素子で検出することにより、Ｘ線源と放射線検出素子との間の線減弱係数が求まる。この線減弱係数をアイ・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２２８頁〜２２９頁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)などを用いて各ボクセルの線減弱係数を求め、その値をＣＴ値に変換する。Ｘ線ＣＴによく用いられる線源は約８０ｋｅＶ前後である。
【０００４】
ＰＥＴ検査は、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（標識物質という）を含む放射性薬剤（以下、ＰＥＴ用薬剤という）を被検体である被検診者に投与し、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用薬剤から放出された陽電子が、付近の電子と結合して陽電子消滅し５１１ｋｅＶのエネルギーを持つ、一対のγ線（以下、γ線対という）を放射する。γ線対の各γ線は、互いに正反対の方向に放射されるので、それらの対γ線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わかる。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わかる。例えば、標識物質として糖を用いたＰＥＴ用薬剤を被検診者に投与した場合には、糖代謝の激しい癌を発見できる。なお、得られたデータは、前述したフィルタードバックプロジェクションなどの方法により体内の各ボクセルのデータに変換する。
【０００５】
ＳＰＥＣＴ検査は、シングルフォトン放出核種(99Ｔｃ，67Ｇａ，201Ｔｌ等)を含む放射性薬剤（ＳＰＥＣＴ用薬剤）を被検診者に投与し、その核種から放出されるγ線をγ線検出器で検出する。ＳＰＥＣＴ検査によく用いられるシングルフォトン放出核種から放出されるγ線のエネルギーは数１００ｋｅＶ前後である。ＳＰＥＣＴの場合、単一γ線が放出されるため、放射線検出器に入射した角度が得られない。そこで、コリメータを用いて特定の角度から入射するγ線のみを放射線検出器で検出することにより角度情報を得ている。ＳＰＥＣＴの場合も、得られたデータはフィルタードバックプロジェクションなどの方法により体内の各ボクセルのデータに変換する。なお、ＳＰＥＣＴでもトランスミッション像を撮影することがしばしばある。ＳＰＥＣＴに用いられるシングルフォトン放出核種の半減期は、ＰＥＴに用いられる陽電子放出核種の半減期よりも長く６時間から３日である。
【０００６】
ＰＥＴ，ＳＰＥＣＴの核医学検査は検査時間が数分から数十分かかるが、MRI,Ｘ線ＣＴ検査は数秒から数十秒で終了する。このため、ＭＲＩ検査及びＸ線ＣＴ検査では被検診者が呼吸を停止した状態で検査をすることが可能である。しかし、ＰＥＴ及びＳＰＥＣＴなどでは呼吸停止状態での検査が不可能であるため、被検診者が呼吸をしている状態で検査を行っている。そのため、呼吸同期により特定の状態でのデータのみを収集する等の方法により体の動きによるアーチファクト（体の動きに伴う画像のずれ）を少なくする方法を用いる。
【０００７】
特許第３０２２７７３号公報は、被検診者の呼吸に伴う胸郭位置を位置センサにて検出し、このセンサの検出信号に基づいて、ＳＰＥＣＴ像を補正し、呼吸の動きにともなって発生する画像のボケを補正することを提案している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
呼吸同期により、呼吸のアーチファクトをなくす方法では、検査時間が長くなるため非効率的である。また、特許第３０２２７７３号公報記載の補正方法は、検査時間の短縮が可能である。しかしながら、特許第３０２２７７３号公報記載の補正方法は、被検診者の胸郭位置（呼吸により揺動）を位置センサにて検出しているため、被検診者の体内における個々の部位の揺動を正確に把握することができない。従って、特許第３０２２７７３号公報の補正によっては、精度の良い断層像を得ることがでず、体内で放射性薬剤が集まった領域に対する診断精度を向上できない。
【０００９】
本発明の目的は、放射性薬剤が集まる領域に対する診断精度を向上できる断層像作成装置及び断層像作成方法並びに放射線検査装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の特徴は、被検体を透過した放射線に対する、被検体の呼吸停止状態において検出された第１放射線検出信号に基づいて作成された第１構造的断層像のデータ、及び被検体を透過した放射線に対する、被検体の呼吸状態において検出された第２放射線検出信号に基づいて作成された第２構造的断層像のデータに基づいて断層像の補正情報を作成し、放射性薬剤に起因して被検体から放出された放射線に対する、被検体の呼吸状態において検出された第３放射線検出信号、及び前記補正情報に基づいて機能的断層像のデータを作成することにある。
【００１１】
上記の特徴によれば、呼吸停止状態における第１放射線検出信号に基づいて得られた第１構造的断層像及び呼吸状態における第２放射線検出信号に基づいて得られた第２構造的断層像の各データを用いた補正により、呼吸による揺動の影響の少ない、起因して被検体から放出された放射線に対する断層像を得ることができる。このため、放射性薬剤が集まる領域に対する診断精度が向上する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
（実施例１）
本発明の好適な一実施例である断層像作成方法には、図１に示すように第１の放射線検査装置１及び第２の放射線検査装置４０が用いられる。放射線検査装置１は、ＰＥＴ検査及びＸ線ＣＴ検査（Ｘ線源から放射されて被検診者の体内を透過したＸ線を放射線検出器で検出する行為）及びＰＥＴ検査（ＰＥＴ用の放射性薬剤に起因して被検診者の体内から放射されるγ線を放射線検出器で検出する行為）の両方を実施できる。放射線検査装置４０は、Ｘ線ＣＴ検査を実施するＸ線ＣＴである。
【００１３】
放射線検査装置４０の概略の構造を、図１を用いて以下に説明する。放射線検査装置４０は撮像装置４１及び被検診者保持装置４７を備える。撮像装置４１は、Ｘ線源４３及び複数の放射線検出器４４をケーシング４２内に設けている。撮像装置４１は、被検診者３５が検査のために挿入される観測領域である孔部４６を形成する。Ｘ線源４３と複数の放射線検出器４４は、孔部４６を間に挟んでほぼ１８０°反対方向に位置しており、それらは連結部材８０で連結される。Ｘ線源４３と複数の放射線検出器４４は、ケーシング４２内に設けられたガイド（図示せず）に沿って孔部４６の周囲を旋回可能である。被検診者保持装置４７は、支持部材（図示せず）の上端部に位置して長手方向に移動可能にその支持部材に設置されたベッド４８を有する。信号処理装置４９が、放射線検出器４４毎に設けられ、対応する放射線検出器４４に接続される。各信号処理装置４９は断層像作成装置３８のコンピュータ２７に接続される。
【００１４】
次に、放射線検査装置１を、図１，図２及び図３を用いて説明する。放射線検査装置１は、撮像装置２，被検診者保持装置１４，信号処理装置３７，断層像作成装置３８及び表示装置２９を備えている。信号処理装置３７は信号弁別装置１９及び同時計数装置２６を有する。断層像作成装置３８は、コンピュータ２７（例えば、ワークステーション）及び記憶装置２８を有する。被検診者保持装置１４は、支持部材１５、及び支持部材１５の上端部に位置して長手方向に移動可能に支持部材１５に設置されたベッド１６を有する。
【００１５】
撮像装置２は、ベッド１６の長手方向に対して直角の方向に設置されており、放射線検出器環状体３，Ｘ線源周方向移動装置７，駆動装置制御装置１７，Ｘ線源制御装置１８及びケーシング３６を有する。放射線検出器環状体３，Ｘ線源周方向移動装置７，駆動装置制御装置１７及びＸ線源制御装置１８はケーシング３６内に設置される。放射線検出器環状体３は、環状保持部５、及び環状保持部５の内側に環状に設置された多数の放射線検出器４を含む。放射線検出器環状体３の放射線検出器４の内側に、ベッド１６が挿入される観測領域である貫通した孔部３０が形成される。多数の放射線検出器４（合計約１００００個）は、環状保持部５に周方向のみならず孔部３０の軸方向にも複数列設置されている。放射線検出器４は、半導体放射線検出器であり、検出部である５mm立方体の半導体素子部をカドミウムテルル(ＣｄＴｅ)で構成している。その素子部はガリウムヒ素（ＧａＡｓ）またはカドミウムテルル亜鉛（ＣＺＴ）で構成してもよい。環状保持部５は、支持部材６上に設置される。支持部材６及び１５は、検査室の床に据付けられている。駆動装置制御装置１７及びＸ線源制御装置１８は環状保持部５の外面に設置される。
【００１６】
Ｘ線源周方向移動装置７は、Ｘ線源装置８、及び環状のＸ線源装置保持部１３を備える。Ｘ線源装置保持部１３は、環状保持部５の一端部で環状保持部５の外面に取付けられる。環状のガイドレール１２が、Ｘ線源装置保持部１３の一端面に設置される。ガイドレール１２及びＸ線源装置保持部１３は孔部３０の周囲を取囲む。Ｘ線源装置８は、Ｘ線源９，Ｘ線源駆動装置１０及び軸方向移動アーム１１を有する。Ｘ線源駆動装置１０は、図示されていないが、ケーシング内に第１モーター及び第１モーターの回転軸に連結される動力伝達機構を備える。伸縮可能な軸方向移動アーム１１はＸ線源駆動装置１０のケーシングに取付けられて孔部３０内に延びている。Ｘ線源９は軸方向移動アーム１１に取付けられる。軸方向移動アーム１１は、Ｘ線源駆動装置１０に設置された第２モーター（図示せず）の作動により伸縮される。Ｘ線源駆動装置１０は、落下しないようにかつガイドレール１２に沿って移動可能にガイドレール１２に取付けられる。Ｘ線源駆動装置１０は、図示していないが、ガイドレール１２に設けられたラックと噛合って、前述の動力伝達機構から回転力を受けるピニオンを有する。
【００１７】
Ｘ線源９は図示されていないが公知のＸ線管を有する。このＸ線管は、陽極，陰極，陰極の電流源、及び陽極と陰極との間に電圧を印加する電圧源を外筒内に備える。陰極はタングステン製のフィラメントである。電流源から陰極に電流を流すことによって陰極から電子が放出される。この電子は、電圧源から陰極と陽極との間に印加される電圧（数百ｋＶ）によって加速され、ターゲットである陽極（Ｗ，Ｍｏ等）に衝突する。８０ｋｅＶのＸ線が、電子の陽極への衝突によって発生し、Ｘ線源９から放出される。
【００１８】
各放射線検出器４は、それぞれ配線２３によって対応する信号弁別装置１９の可動端子３２に接続される。信号弁別装置１９は個々の放射線検出器４毎に１個設けられる。信号弁別装置の詳細な構成を図４に示す。信号弁別装置１９は、切替スイッチ３１，波形整形装置２０，γ線弁別装置２１、及びＸ線強度を求める信号処理装置２２を備える。切替装置である切替スイッチ３１は、可動端子３２、及び固定端子３３及び３４を有する。波形整形装置２０は固定端子３３及びγ線弁別装置２１に接続される。信号処理装置２２は固定端子３４に接続される。電源２５が配線２３及び放射線検出器４に接続される。γ線弁別装置２１は同時計数装置２６を介してコンピュータ２７に接続される。同時計数装置２６は１個であり全てのγ線弁別装置２１に接続される。各信号処理装置２２はコンピュータ２７に接続される。記憶装置２８及び表示装置２９がコンピュータ２７に接続される。信号弁別装置１９は、信号処理装置２２を含むＸ線検出信号処理装置、及び波形整形装置２０及びγ線弁別装置２１を有するγ線検出信号処理装置を備える。
【００１９】
本実施例の断層像作成方法を説明する前に、放射線検査装置１，４０を用いた放射線検査について説明する。被検診者３５にＰＥＴ用薬剤を投与する前に、Ｘ線ＣＴである放射線検査装置４０を用いたＸ線ＣＴ検査を行う。被検診者３５は、ベッド４８上に横たえられて孔部４６内に挿入される。Ｘ線源４３からのＸ線を被検診者３５に照射しながら、Ｘ線源４３及び放射線検出器４４を回転させる。被検診者３５を透過したＸ線は複数の放射線検出器４４によって検出される。各放射線検出器４４から出力されたＸ線の検出信号（以下、第１Ｘ線検出信号という）はそれぞれの信号処理装置４９に入力される。信号処理装置４９は第１Ｘ線検出信号に基づいてＸ線強度を求めてコンピュータ２７にＸ線強度情報を出力する。放射線検査装置４０を用いたＸ線ＣＴ検査は、放射線検査装置１を用いたＰＥＴ検査における検査範囲と同じ検査範囲に対して行われ、被検診者３５の呼吸を止めた状態（呼吸停止状態という）で行われる。
【００２０】
次に、放射線検査装置１を用いた放射線検査について説明する。放射線検査装置１は、Ｘ線ＣＴ検査及びＰＥＴ検査を一台の撮像装置２によって行う。
【００２１】
放射線検査装置１による検査を具体的に説明する前に、放射線検査装置１における放射線検出の原理について説明する。本実施例は、発明者らによる以下の検討を適用することによってなされた。Ｘ線ＣＴ像（Ｘ線ＣＴ検査によって得られたＸ線の検出信号に基づいて作成された、被検体に対する内臓及び骨の画像を含む断層像であり、生体構造的画像である）のデータは、Ｘ線源から放射されたＸ線を特定の方向に所定時間の間、被検体に照射し、体内を透過したＸ線を放射線検出器により検出する作業（スキャン）を繰り返し、複数の放射線検出器で検出されたＸ線の強度に基づいて作成される。精度の良いＸ線ＣＴ像のデータを得るためには、Ｘ線ＣＴ検査において、Ｘ線を検出している放射線検出器に、ＰＥＴ用薬剤に起因して被検体の内部から放出されるγ線が入射しないことが望ましい。このためには、「１つの放射線検出器においては、γ線の入射率に対応して被検体へのＸ線の照射時間を短くすればγ線の影響は無視可能である」との発明者らの新しい知見に基づいて、被検体へのＸ線の照射時間の短縮を図った。そのＸ線の照射時間Ｔを決めるために、まず、１つの放射線検出器へのγ線の入射率を考える。ＰＥＴ検査において被検体に投与するＰＥＴ用薬剤に基づいた体内の放射能をＮ(Ｂｑ)、発生するγ線の体内通過率をＡ、１つの放射線検出器の立体角から求めた入射率をＢ、検出素子の感度をＣとすると、１つの放射線検出器で検出するγ線の率α（個／sec ）は（１）式で与えられる。（１）式において係数の「２」は、１個の陽電子消滅の際に一対(２個)のγ線が放出されることを意味している。照射時間Ｔ内に１つの検出素子でγ線が検出される確率Ｗは（２）式
α＝２ＮＡＢＣ                                              …（１）
で与えられる。（２）式のＷの値を小さくするように照射時間Ｔを決めることに
Ｗ＝１−exp(−Ｔα)                                         …（２）
よって、Ｘ線ＣＴ検査時に、１つの放射線検出器に入射されるγ線の影響は無視できる程度になる。
【００２２】
Ｘ線の照射時間Ｔの一例を以下に述べる。（１）及び（２）式に基づいて具体的なＸ線の照射時間Ｔを求めた。ＰＥＴ検査において被検体に投与する放射性薬剤に起因する体内での放射線の強度は、最大で３７０ＭＢｑ程度であり（Ｎ＝３７０ＭＢｑ）、γ線の体内通過率Ａは被検体の体を半径１５cmの水と仮定すれば０.６程度（Ａ＝０.６）である。例えば一辺５mmの放射線検出器を半径５０cmでリング状に配置する場合を考えると、１つの放射線検出器の立体角から求めた入射率Ｂは８×１０-6（Ｂ＝８×１０-6）である。また、放射線検出器の検出感度Ｃは半導体放射線検出器を使用した場合最大で０.６程度（Ｃ＝０.６）である。これらの値から１つの放射線検出器のγ線の検出率αは２０００(個／sec）程度である。Ｘ線の照射時間Ｔを例えば１.５μsecとすれば、１つの放射線検出器がＸ線検出中にγ線を検出する確率Ｗは０.００３ となり、このγ線はほとんど無視できる。体内投与放射能を３６０ＭＢｑ以下とした場合、Ｘ線の照射時間を１.５μsec以下にすれば、Ｗ＜０.００３つまりγ線の検出確率は０.３％以下となり無視できる。
【００２３】
上記の原理を適用した放射線検査装置１によるＸ線ＣＴ検査及びＰＥＴ検査について具体的に説明する。まず、ＰＥＴ用薬剤が、体内投与放射能が３７０MBqになるように、被検体である被検診者３５に投与される。ＰＥＴ用薬剤は、検査目的(癌の場所を把握、または心臓の動脈流の検査等)に応じて選ばれる。ＰＥＴ用薬剤を投与して所定時間経過後に、被検診者３５をベッド１６上に寝かせて孔部３０内に挿入する。放射線検査装置１によるＸ線ＣＴ検査及びＰＥＴ検査は、この状態で、撮像装置２を用いて行われる。
【００２４】
Ｘ線源制御装置１８はＸ線源９からのＸ線の放出時間を制御する。すなわち、Ｘ線源制御装置１８は、Ｘ線ＣＴ検査中において、Ｘ線発生信号を出力してＸ線源９におけるＸ線管の陽極（または陰極）と電源との間に設けられた開閉器（以下、Ｘ線源開閉器という、図示せず）を閉じ、第１設定時間経過した時にＸ線停止信号を出力してＸ線源開閉器を開き、そして第２設定時間経過した時にＸ線源開閉器を閉じる、という制御を繰り返す。陽極と陰極との間には、第１設定時間の間で電圧が印加され、第２設定時間の間で電圧が印加されない。この制御によって、Ｘ線管からＸ線がパルス状に放出される。第１設定時間である照射時間Ｔは、放射線検出器４でのγ線の検出確率を無視できるように例えば１μsec に設定される。第２設定時間は、Ｘ線源９が１つの放射線検出器４とこれに周方向において隣接する他の放射線検出器４の間を移動する時間Ｔ０であり、ガイドレール１２の周方向におけるＸ線源９の移動速度で定まる。第１及び第２設定時間はＸ線源制御装置に記憶されている。
【００２５】
駆動装置制御装置１７は、Ｘ線ＣＴ検査を開始するとき、駆動開始信号を出力して、Ｘ線源駆動装置１０の第１モーターに接続された、電源とつながる開閉器（以下、第１モーター開閉器という）を閉じる。電流の供給により第１モーターが回転し、その回転力が動力伝達機構を介してピニオンに伝えられ、ピニオンが回転する。ピニオンの回転によって、Ｘ線源装置８、すなわちＸ線源９がガイドレール１２に沿って被検診者３５の周囲を設定速度で移動する。Ｘ線ＣＴ検査終了時には、駆動装置制御装置１７は駆動停止信号を出力して第１モーター開閉器を開く。これによって、Ｘ線源９の周方向への移動が停止される。本実施例では、周方向に環状に配置された全ての放射線検出器４は、その周方向に移動しなく、かつ孔部３０の軸方向にも移動しない。移動しないＸ線源制御装置及び駆動装置制御装置から移動するＸ線源装置への制御信号の伝送はＸ線源装置の移動に支障にならない公知の技術を適用する。
【００２６】
Ｘ線ＣＴ検査を開始する際に駆動装置制御装置１７から出力された駆動開始信号はＸ線源制御装置１８に入力される。Ｘ線源制御装置１８は、駆動開始信号の入力に基づいてＸ線発生信号を出力する。その後、Ｘ線停止信号及びＸ線発生信号を繰返して出力する。Ｘ線停止信号及びＸ線発生信号の繰返し出力によって、Ｘ線源９は、第１設定時間(１μsec）の間にＸ線を放出し、第２設定時間の間にＸ線の放出を停止する。このＸ線の放出及び停止がＸ線源９の周方向への移動期間中に繰返されることになる。Ｘ線源９から放出されたそのＸ線は、ファンビーム状に、孔部３０内の被検診者３５に対して照射される。Ｘ線源９の周方向の移動によって、ベッド１６上の被検診者３５は周囲よりＸ線を照射される。このＸ線は、被検診者３５を透過した後、孔部３０の軸心を基点にＸ線源９から１８０度反対方向の位置にある放射線検出器４を中心に周方向に位置する複数個の放射線検出器４によって検出される。これらの放射線検出器４は、そのＸ線の検出信号（以下、第２Ｘ線検出信号という）を出力する。この第２Ｘ線検出信号は、該当する配線２３を経て対応する信号弁別装置１９に入力される。上記のＸ線を検出しているそれらの放射線検出器４は、便宜的に第１放射線検出器４と称する。
【００２７】
孔部３０内の被検診者３５から、ＰＥＴ用薬剤に起因した５１１ｋｅＶのγ線が放出されている。第１放射線検出器４以外の放射線検出器４は、被検診者３５から放出されたそのγ線を検出し、このγ線の検出信号（以下、γ線検出信号という）を出力する。このγ線検出信号は、該当する配線２３を経て対応するそれぞれの信号弁別装置１９に入力される。γ線を検出している放射線検出器４を、便宜的に第２放射線検出器４と称する。
【００２８】
放射線検査装置１で前述のように実施されるＸ線ＣＴ検査及びＰＥＴ検査は被検診者３５が呼吸をしている状態（以下、呼吸状態という）で行われ、それらの検査における被検診者３５に対する検査範囲は同じである。呼吸状態では、被検診者３５の胸部及び腹部の体表面が、図８(Ｂ)に示す矢印６２のように揺動する。Ｘ線ＣＴ検査及びＰＥＴ検査での検査範囲が、例えば、被検診者３５の全身を対象としたような広い範囲を対象とする場合には、ベッド１６を移動させて被検診者３５の検査範囲が孔部３０内に入るようにしてそれらの検査が行われる。
【００２９】
信号弁別装置１９内で、第２放射線検出器４から出力されたγ線検出信号はγ線弁別装置２１に伝えられ、第１放射線検出器４から出力された第２Ｘ線検出信号は信号処理装置２２に伝えられる。このような各検出信号の伝送は、信号弁別装置１９の切替スイッチ３１の切替操作によって行われる。切替スイッチ３１の可動端子３２を固定端子３３または固定端子３４に接続する切替操作は、駆動装置制御装置１７の出力である切替制御信号に基づいて行われる。駆動装置制御装置１７は、前述のようにＸ線源装置１０の移動動作を制御するが、同時に第１放射線検出器４を選択し、この第１放射線検出器４に接続される信号弁別装置１９における切替スイッチ３１の可動端子３２を固定端子３４に接続する。
【００３０】
第１放射線検出器４の選択について説明する。Ｘ線源駆動装置１０内の第１モーターにはエンコーダー（図示せず）が連結される。駆動装置制御装置１７は、エンコーダーの検出信号を入力して周方向におけるＸ線源駆動装置１０、すなわちＸ線源９の位置を求め、このＸ線源９の位置と１８０°反対側に位置する放射線検出器４を、記憶している各放射線検出器４の位置のデータを用いて選択する。Ｘ線源９から放射されるＸ線はガイドレール１２の周方向である幅を有しているため、被検診者３５の体内を透過したＸ線を検出する放射線検出器４は、選択されたその放射線検出器４以外にも周方向に複数個存在することになる。駆動装置制御装置１７はその複数の放射線検出器４も選択する。これらの放射線検出器４が、第１放射線検出器である。周方向におけるＸ線源９の移動に伴って、第１放射線検出器４も違ってくる。Ｘ線源９の周方向への移動に伴って、第１放射線検出器４も擬似的に周方向に移動しているように見える。駆動装置制御装置１７が、Ｘ線源９の周方向への移動に伴って別の放射線検出器４を選択したときには、新たに第１放射線検出器４となる放射線検出器４に接続された可動端子３２は固定端子３４に接続される。Ｘ線源９の周方向への移動に伴って第１放射線検出器４でなくなった放射線検出器４に接続された可動端子３２は駆動装置制御装置１７によって固定端子３３に接続される。
【００３１】
第１放射線検出器４は、切替スイッチ３１によって信号処理装置２２に接続された放射線検出器４であるとも言える。また、第２放射線検出器４は、切替スイッチ３１によってγ線弁別装置２１に接続された放射線検出器４であるとも言える。環状保持部５に設置された個々の放射線検出器４は、Ｘ線源９の位置との関係で、あるときは第１放射線検出器４となり、別のあるときには第２放射線検出器４となる。このため、１つの放射線検出器４は、時間的にずれて別々ではあるが第２Ｘ線検出信号及びγ線検出信号の両方を出力する。
【００３２】
第１放射線検出器４は、第１設定時間である１μsec の間にＸ線源９から照射されて被検診者３５を透過したＸ線を検出する。１μsec の間に第１放射線検出器４が被検診者３５から放出されるγ線を検出する確率は、前述したように、無視できるほど小さい。ＰＥＴ用薬剤に起因して被検診者３５の体内で発生した多数のγ線は、特定の方向に放出されるのではなく、あらゆる方向に放出される。これらのγ線は、前述したように、対となってほぼ正反対の方向（１８０°±０.６°)に放出され、放射線検出器環状体３のいずれかの第２放射線検出器４によって検出される。
【００３３】
放射線検出器４から出力された第２Ｘ線検出信号及びγ線検出信号を入力したときの信号弁別装置１９の信号処理について説明する。第１放射線検出器４から出力された第２Ｘ線検出信号は、前述したように、切替スイッチ３１の作用によって信号処理装置２２に入力される。信号処理装置２２は、入力した第２Ｘ線検出信号に基づいて第２Ｘ線検出信号の強度を求め、その強度情報を出力する。
【００３４】
第２放射線検出器４から出力されたγ線検出信号は、切替スイッチ３１の作用によって波形整形装置２０に入力される。波形整形装置２０に入力されるγ線検出信号は、図５に示すように、最初に急激に立下り、その後、指数関数的に０に近づくような形になっている。波形整形装置２０の出力信号を入力するγ線弁別装置２１は、図５に示すような波形のγ線検出信号を処理できない。このため、波形整形装置２０は、図５に示すような波形のγ線検出信号を、例えば図６に示すような時間的なガウス分布の波形を有するγ線検出信号に変換して出力する。ＰＥＴ用薬剤から放出された陽電子が陽電子消滅により体内で生成するγ線のエネルギーは先に述べたように５１１ｋｅＶである。しかし、半導体素子部内でγ線のエネルギー全てが電荷に変わるとは限らない。このため、γ線弁別装置２１は、例えばエネルギーが５１１ｋｅＶよりも低い４５０ｋｅＶをエネルギー設定値として、このエネルギー設定値（第１エネルギー設定値という）以上のエネルギーを有する撮像信号を入力したときに所定のエネルギーを有するパルス信号を発生させる。すなわち、γ線弁別装置２１は、第１エネルギー設定値以上のエネルギーを有する撮像信号（γ線検出信号）が入力されたときに上記のエネルギーを有するパルス信号を発生させる装置である。
【００３５】
上記のように、γ線弁別装置２１において特定のエネルギーを有するγ線検出信号を処理するためには、所定のエネルギー範囲の撮像信号を通過させるフィルターをγ線弁別装置２１内（またはγ線弁別装置２１の前段）に設けるとよい。γ線弁別装置２１は第１フィルターを通過した撮像信号に対してパルス信号を発生する。
【００３６】
同時計数装置２６は、各信号弁別装置１９のγ線弁別装置２１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γ線対毎に同時計数を行い、γ線検出信号に対する計数値を求める。更に、同時計数装置２６は、γ線対に対する一対のパルス信号によりそのγ線対の各γ線を検出した２つの検出点（孔部３０の軸心を中心にしてほぼ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４の位置）をγ線検出の位置情報としてデータ化する。
【００３７】
断層像作成装置３８における断層像作成処理について説明する。放射線検出器４及び４４から出力されたそれぞれのＸ線検出信号に基づいて作成された、被検体に対するそれぞれの断層像を、Ｘ線ＣＴ像と称する。このＸ線ＣＴ像は被検体に対する内臓及び骨の画像を含む断層像であり、生体構造的画像である。これに対して、放射線検出器４から出力されたγ線検出信号に基づいて作成された、被検体に対する断層像を、ＰＥＴ像と称する。ＰＥＴ像は、放射性薬剤が集まった被検体内の領域（例えば、患部）を含む断層像であり、生体機能的画像である。断層像作成装置３８は、放射線検出器４４からの第１Ｘ線検出信号に基づいてＸ線ＣＴ像（以下、第１Ｘ線ＣＴ像という）を再構成し、放射線検出器４からの第２Ｘ線検出信号に基づいてＸ線ＣＴ像（以下、第２Ｘ線ＣＴ像という）を再構成し、放射線検出器４から出力されたγ線検出信号に基づいてＰＥＴ像を再構成する。更に、断層像作成装置３８は、呼吸停止状態で検出された第１Ｘ線検出信号に基づいて得られた第１Ｘ線ＣＴ像に対する呼吸状態で検出された第２Ｘ線検出信号に基づいた第２Ｘ線ＣＴ像の歪度合いに基づいてＰＥＴ像のデータを補正する。断層像作成装置３８の上記の処理によって、呼吸状態でのγ線検出信号に基づいて得たＰＥＴ像データから、呼吸停止状態におけるＰＥＴ像データ（補正ＰＥＴ像データという）を作成できる。
【００３８】
断層像作成装置３８における断層像再構成処理について、具体的に説明する。コンピュータ２７は、図７に示すステップ５１〜６１の処理手順に基づいて断層像再構成処理を実行する。同時計数装置２６によって計数されたγ線検出信号の計数値，同時計数装置２６から出力された検出点の位置情報，信号処理装置２２から出力された第２Ｘ線検出信号の強度、及び信号処理装置４９から出力された第１Ｘ線検出信号の強度を入力して記憶装置２８に記憶する（ステップ５１）。記憶装置２８に記憶されている第１Ｘ線検出信号の強度を用いて、被検診者３５に対する断層像である第１Ｘ線ＣＴ像を再構成する（ステップ５２）。作成された第１Ｘ線ＣＴ像のデータ（例えば、図８（Ａ）の格子部に示された第１Ｘ線ＣＴ像）のデータは記憶装置２８に記憶される。記憶装置２８に記憶されている第２Ｘ線検出信号の強度を用いて、被検診者３５に対する断層像である第２Ｘ線ＣＴ像を再構成する（ステップ５３）。作成された第２Ｘ線ＣＴ像（例えば、図８（Ｂ）の格子部に示された第２Ｘ線ＣＴ像）のデータは記憶装置２８に記憶される。ステップ５２及び５３における各Ｘ線ＣＴ像の再構成は、前述のアイ・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  ＮＳ−２１巻の２２８頁〜２２９頁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により行われる。次に、γ線検出信号の計数値及び検出点の位置情報を用いて、被検診者３５に対する断層像であるＰＥＴ像を再構成する(ステップ５４)。作成されたＰＥＴ像のデータは記憶装置２８に記憶される。ＰＥＴ検査において２次元撮像を行った場合におけるＰＥＴ像の再構成は、前述のフィルタードバックプロジェクション法を用いればよい。ＰＥＴ検査において３次元撮像を行った場合におけるＰＥＴ像の再構成は、例えば１９９７年のアイ・イー・イー・イー  トランザクションズ  オン  メディカル  イメージング第１６巻，１４５頁(IEEE Transactions on Medical Imaging)に記載されているフーリエリビニング法を用いればよい。ステップ５２〜５４の各処理の処理順序は、どれから行ってもよい。
【００３９】
次に、呼吸停止状態の第１Ｘ線ＣＴ像と呼吸状態の第２Ｘ線ＣＴ像とにおける各部位の大域的な位置合せをする（ステップ５５）。ここでいう大域的な位置合せとは、体表，骨などの人体の中で比較的大きい部分の位置を合わせることをいう。大域的な位置合せでは、背骨，肺，体表など両方の像に共通して存在しかつ比較しやすく、さらに人体の中で比較的大きな幾つかの部位を選択する。選択された部位について、両方の像内での大域的な位置合せを行う。
【００４０】
大域的な位置合せをする方法の一例を以下に述べる。人間が呼吸を行った場合、肺野サイズが変わるため体積が変化する。また、そのときの体表面の移動方向及び移動距離は個人差がある。例えば、呼吸状態において図８（Ｂ）の矢印６２の方向に被検診者３５の体表面が動いた場合、第１Ｘ線ＣＴ像及び第２Ｘ線ＣＴ像内の選択された共通部位の単純な移動，回転，拡大縮小ではその共通部位はマッチングしない。そのため、選択された共通部位を大域的な位置合せするために、例えばデフォーマブルモデルを用いて両画像における選択した共通の部位の位置合せを行う。デフォーマブルモデルを用いた大域的な位置合せの一例としては、アイ・イー・イー・イー  トランザクションズ  オン  メディカル  イメージング第１８巻，７１２頁より論じられているフリーフォームデフォメーションズを用いる。この手法は、被検診者全体の大きな動きはアフィン変換（回転，平行移動，拡大縮小による変換）を用いて表し、肺野などの像の中の一部分の動きはベータスプライン関数を用いたデフォーマブルモデルを使う方法である。
【００４１】
第１Ｘ線ＣＴ像及び第２Ｘ線ＣＴ像の各データを表示装置２９に出力する（ステップ５６）。図８（Ａ）に示された第１Ｘ線ＣＴ像、及び図８（Ｂ）に示された第２Ｘ線ＣＴ像が表示装置２９に表示される。次に、フィルタ関数が入力される（ステップ５７）。オペレータは、表示装置２９に表示されたされたそれらの断層像を見て、補正ＰＥＴ像の作成に必要とするフィルタ関数を選定する。ステップ５５にてデフォーマブルモデルを用いて位置合せをしているため、オペレーターは各位置でどのように動いたかをある程度把握することが可能である。もし、第１Ｘ線ＣＴ像及び第２Ｘ線ＣＴ像が大域的にも、局所的にも一致していればデータフィルタ関数の選定は、用いたデフォーマブルモデルを表す関数がフィルタ関数となる。しかし大域的な位置合せを行っても局所的に見ると一致していない部分が存在する。それらは表示装置２９に表示された複数のフィルタ関数内からオペレータが適切なフィルタ関数を選定する。表示装置２９への複数のフィルタ関数の表示は、コンピュータ２７が記憶装置２８に記憶されている複数のフィルタ関数を取り込んで表示装置２９に出力することによって行われる。選定されたフィルタ関数はコンピュータ２７内に入力される。表示されたフィルタ関数内に適切なフィルタ関数がない場合には、オペレータは、入力装置（例えば、キーボード）を用いて適切なフィルタ関数をコンピュータ２７に入力する。
【００４２】
フィルタ関数は、第１Ｘ線ＣＴ像と位置合せをした第２Ｘ線ＣＴ像の第１Ｘ線ＣＴ像に対する画像のボケ（歪）を補正するために用いる、画像の位置関係を示す補正情報である。ステップ５５の大域的な位置合せの処理によって、第１Ｘ線ＣＴ像、及びこのＣＴ像と位置合せをした第２Ｘ線ＣＴ像の両者においては、デフォーマブルモデルを用いて局所的な臓器などのずれをモデル化して補正を行うため骨，臓器の重心位置、及び体表面サイズなどが一致している。しかし、呼吸状態での断層像である第２Ｘ線ＣＴ像では、呼吸などで揺動する部位の画像は揺動のためボケている。このため、第２Ｘ線ＣＴ像のボケた部位の画像を補正して、第１Ｘ線ＣＴ像のようなボケていない部位の画像にすることを考えた。フィルタ関数は、第２Ｘ線ＣＴ像のボケた部位の画像をボケていない部位の画像に補正する際に用いられる。
【００４３】
例えば、図８（Ａ）に示される揺動のない第１Ｘ線ＣＴ像において円６３Ａで表される部位が、局所的な揺動のため図８（Ｂ）の第２Ｘ線ＣＴ像においてそれと同じ部位が楕円６３Ｂで表されているとする。この場合には、楕円６３Ｂを円６３Ａにするフィルタ関数を用いて楕円６３Ｂになっている部位を補正することによって、第２Ｘ線ＣＴ像内において楕円６３Ｂで表されているその部位の形状を円に訂正することができる。一方、第１Ｘ線ＣＴ像（図８（Ａ））において円６４Ａになっている部位と同じ部位が第２Ｘ線ＣＴ像（図８(Ｂ)）においも同様な円６４Ｂになっている場合には、第２Ｘ線ＣＴ像内の円６４Ｂで示された部位は、矢印６２による揺動の影響が無いため、その部位に対するフィルタ関数による局所的な補正は不要である。従って、その部位に対するフィルタ関数は先に用いたデフォーマブルモデルの関数と一致する。楕円６３Ｂの関数が（３）式で表され、円６３Ａの関数が（４）式で表されるとき、楕円６３Ｂを円６３Ａに補正
(ｘ−ｘ1)2／ａ2＋(ｙ−ｙ1)2／ｂ2＝１                        …（３）
(ｘ−ｘ2)2／ｒ2＋(ｙ−ｙ2)2／ｒ2＝１                        …（４）
する補正係数であるフィルタ関数ｆは（５）式で表される。ｒは円の半径、ａは
ｆ(ｘ，ｙ)＝(ｒ(ｘ−ｘ1)／ａ＋ｘ2，ｒ(ｙ−ｙ2)／ｂ＋ｙ2)    …（５）
楕円の長径及びｂは楕円の短径である。
【００４４】
フィルタ関数の計算に必要な数値がコンピュータ２７に入力される（ステップ５８）。オペレータは、表示装置２９に表示された第１Ｘ線ＣＴ像及び第２Ｘ線ＣＴ像を見て、該当するフィルタ関数の計算に必要な数値をキーボードより入力する。例えば、（５）式のフィルタ関数におけるｒ，ａ及びｂの数値を表示装置２９に表示された各ＣＴ像から読み取って入力する。
【００４５】
ステップ５４で得られた、呼吸状態でのＰＥＴ像を補正する（ステップ５９）。呼吸状態におけるＰＥＴ像を補正することによって、呼吸停止状態でのＰＥＴ像を得ることができる。この補正に際して、ステップ５８で入力した数値を該当するフィルタ関数（例えば、フィルタ関数ｆ）に代入する。求めたフィルタ関数を用いて、呼吸状態におけるＰＥＴ像を補正する。このＰＥＴ像と第２Ｘ線ＣＴ像は、被検診者３５の呼吸状態において検出されたγ線検出信号，第２Ｘ線検出信号を用いて再構成されるため、被検診者３５の呼吸による像のボケ具合は同じである。従って、数値を代入したフィルタ関数を用いて、ステップ５４で再構成された画像がボケたＰＥＴ像を補正することにより、そのボケが解消された補正ＰＥＴ像を作成することができる。補正ＰＥＴ像の作成によって、ボケている部分が著しく少なくなった精度の良いＰＥＴ像を得ることができる。
【００４６】
補正ＰＥＴ像とＸ線ＣＴ像を合成することによって、合成断層像を作成する（ステップ６０）。合成断層像は、補正ＰＥＴ像と第１Ｘ線ＣＴ像とを合成することによって作成される。放射線検査装置１において放射線検出器４から第２Ｘ線検出信号及びγ線検出信号の両方が出力され、第２Ｘ線検出信号に基づいて作成された第２Ｘ線ＣＴ像とγ線検出信号に基づいて作成されたＰＥＴ像とは、孔部３０の軸心の位置が一致する。第２Ｘ線ＣＴ像と第１Ｘ線ＣＴ像は、生体構造的画像であるため、呼吸状態でも揺動しない部位（例えば背骨）を合せることによって、第２Ｘ線ＣＴ像における孔部３０の軸心の位置を第１Ｘ線ＣＴ像に移すことができる。補正ＰＥＴ像はステップ５４で作成されたＰＥＴ像を補正して得られるため、両ＰＥＴ像における孔部３０の軸心の位置は一致する。従って、補正ＰＥＴ像と第１Ｘ線ＣＴ像は孔部３０の軸心の位置を一致させることによって簡単にかつ精度良く合成することができ、生体構造的画像及び生体機能的画像を含む合成断層像を作成できる。合成断層像のデータが表示装置２９に出力される（ステップ６１）。合成断層像データが表示装置２９に表示される。
【００４７】
ステップ５４の後に、第２Ｘ線ＣＴ像とステップ５４で作成されたＰＥＴ像を孔部３０の軸心を基準に合成して合成断層像を作成して、ステップ５５〜５８の処理を行い、その後、ステップ５９においてＰＥＴ像に対して実行される補正の処理を第２Ｘ線ＣＴ像及びＰＥＴ像を含む合成断層像に対して行ってもよい。これによって、呼吸状態でのボケが解消された合成断層像を得ることができる。本手法では、第２Ｘ線ＣＴ像に対しても補正処理が行われるため、前述の実施例に比べてボケが解消された合成断層像の作成に要する処理時間が長くなる。
【００４８】
本実施例によれば、以下に示す効果を得ることができる。
【００４９】
（１）呼吸による体の揺動の影響を受けていなくてボケていない第１Ｘ線ＣＴ像とその揺動の影響を受けてボケている第２Ｘ線ＣＴ像とにおける画像の位置関係を示す補正情報に基づいて、呼吸による体の揺動の影響を受けてボケているＰＥＴ像を補正するため、呼吸による揺動の影響を排除したＰＥＴ像を得ることができる。本実施例は、上記のように画像の位置関係を示す補正情報を用いた補正を行っているため、特許第３０２２７７３号公報に記載されているセンサで検出された被検診者の体動情報に基づいた補正に比べて精度良く補正することができる。これは、本実施例では第１Ｘ線ＣＴ像及び第２Ｘ線ＣＴ像に基づいて体内の個々の部位における揺動の状況を把握できて補正に反映できるのに対して、センサで検出された体動情報では体内の個々の部位の揺動を正確に把握できないからである。このため、本実施例は、特許第３０２２７７３号公報に比べて、被検診者３５の体内でＰＥＴ用薬剤が集まる領域に対する精密な診断が可能になる。
【００５０】
（２）呼吸による揺動を検出するセンサを新たに設置する必要がなく、放射線検査装置４０としては病院等に設置されたＸ線ＣＴを利用してこのＸ線ＣＴの放射線検出器から出力されたＸ線検出信号を第１Ｘ線検出信号として用いればよい。なお、そのＸ線ＣＴが他の病院に設置されている場合には、得られた第１Ｘ線検出信号はインターネット等の通信回線を利用して断層像作成装置３８に伝送させればよい。
【００５１】
（３）本実施例は、環状に配置されたそれらの放射線検出器４によって、被検体である被検診者３５からＰＥＴ用薬剤に起因して放出されるγ線、及び周方向に移動するＸ線源９から放出されて被検診者３５を透過したＸ線の両方を検出できる。このため、従来技術は撮像装置として透過Ｘ線を検出する撮像装置及びγ線を検出する他の撮像装置を必要としていたが、本実施例は、撮像装置は一台あればよく、Ｘ線ＣＴ検査及びＰＥＴ検査の両方を実施できる放射線検査装置の構成が単純化できる。
【００５２】
（４）本実施例は、環状に配置された放射線検出器４のそれぞれが被検診者３５の体内を透過したＸ線の検出信号である第２Ｘ線検出信号、及び放射性薬剤に起因してその体内から放出されたγ線の検出信号であるγ線検出信号の両方を出力する。このような構成も、放射線検査装置の構成の更なる単純化、及び放射線検査装置の小型化に貢献する。
【００５３】
（５）本実施例は、環状に配置された放射線検出器４の１つの出力信号である第２Ｘ線検出信号を用いて、被検診者３５の、内臓及び骨の画像を含む第２Ｘ線ＣＴ像を再構成でき、その第２Ｘ線検出信号を出力する放射線検出器４の他の出力信号であるγ線検出信号を用いて、その被検診者３５の、ＰＥＴ用薬剤が集まる領域（例えば癌の患部）の画像を含むＰＥＴ像を再構成できる。第２Ｘ線ＣＴ像のデータ及びＰＥＴ像のデータはそれぞれの放射線検出器４から出力された第２Ｘ線検出信号及びγ線検出信号に基づいて再構成されているので、呼吸による揺動の影響を受けていない、第１Ｘ線断層像のデータ及び補正ＰＥＴ像のそれぞれのデータを精度良く位置合せして合成することができる。このため、精度のよい、ＰＥＴ用薬剤が集まる領域の画像、及び内臓及び骨の画像を含む断層像（合成断層像）を簡単に得ることができる。この合成断層像によれば、内臓及び骨との関係で、患部の位置を正確に知ることができる。例えば、第１断層像のデータ及び第２断層像のデータを、撮像装置２の孔部３０の軸心を中心に合わせることによって、簡単に両断層像を合成した画像データを得ることができる。
【００５４】
（６）本実施例は、第１の断層像を作成するために必要な撮像信号、及び第２の断層像を作成するために必要な撮像信号を共用する放射線検出器４から得ることができるため、被検診者３５の検査に要する時間（検査時間）を著しく短縮できる。換言すれば、短い検査時間で、第１の断層像を作成するために必要な撮像信号、及び第２の断層像を作成するために必要な撮像信号を得ることができる。本実施例は、従来技術のように、被検診者を、透過Ｘ線を検出する撮像装置からγ線を検出する他の撮像装置まで移動させる必要がなく、被検診者が動く確率を低減できる。被検診者を、透過Ｘ線を検出する撮像装置からγ線を検出する他の撮像装置まで移動させる必要がなくなることも、被検診者の検査時間の短縮に寄与する。
【００５５】
（７）本実施例は、Ｘ線源９を周回させて放射線検出器環状体３、すなわち放射線検出器４を孔部３０の周方向及び軸方向に移動させないため、放射線検出器環状体３を移動させるに必要なモーターに比べてＸ線源９を周回させるモーターの容量を小さくできる。後者のモーターの駆動に要する消費電力も、前者のモーターのそれよりも少なくできる。
【００５６】
（８）信号処理装置２２、すなわち第１信号処理装置に入力されるγ線検出信号が著しく減少するため、精度の良い第１断層像のデータを得ることができる。このため、第１断層像のデータと第２断層像のデータとを合成して得られた画像データを用いることにより、患部の位置をより正確に知ることができる。
【００５７】
（９）本実施例は、環状に配置された放射線検出器４の内側でＸ線源９が周回するため、環状保持部５の直径が大きくなり、環状保持部５の内側で周方向に設置できる放射線検出器４の個数を多くすることができる。周方向における放射線検出器４の個数の増加は、感度の向上をもたらし、被検診者３５の横断面の分解能を向上させる。
【００５８】
（１０）本実施例では、Ｘ線源９が取付けられる軸方向移動アーム１１及びＸ線源９は放射線検出器４の内側に位置しているため、それらが被検診者３５から放出されるγ線を遮って、それらの真後ろに位置する放射線検出器４がそのγ線を検出できなく、ＰＥＴ像の作成に必要な検出データが欠損する可能性がある。しかし、本実施例は、前述のように、Ｘ線源駆動装置１０によってＸ線源９及び軸方向移動アーム１１が周方向に周回しているので、実質的にはデータの欠損は問題とならない。特に、Ｘ線源９及び軸方向移動アーム１１の周回速度は約１秒／１スライスであり、最短で数分オーダーのＰＥＴ検査に要する時間と比較すると十分短い。これによっても、実質的にはそのデータの欠損は問題にならない。また、Ｘ線ＣＴ検査を行わない時は、Ｘ線ＣＴ検査関係の機器は放射線検出器４内から撤去し格納する構成とする。例えば、本実施例において、Ｘ線源９はＸ線源駆動装置１０の中に格納する構成としている。
【００５９】
（実施例２）
本発明の他の実施例である断層像作成方法を、図９を用いて説明する。本実施例の断層像作成方法には放射線検査装置１Ａが用いられる。放射線検査装置１Ａは放射線検査装置１の断層像作成装置３８を断層像作成装置３８Ａに替えた構成を有し、放射線検査装置１Ａの他の構成は放射線検査装置１の構成と同じである。断層像作成装置３８Ａは、第１Ｘ線検出信号を放射線検出器４から入力する。
【００６０】
本実施例では、呼吸停止状態でのＸ線ＣＴ検査を放射線検査装置１Ａを用いて行う。すなわち、ＰＥＴ用薬剤を投与していない被検診者３５をベッド１６に乗せて孔部３０内に挿入する。Ｘ線源駆動装置１０を用いてＸ線源９を被検診者３５の周囲を旋回させてＸ線源９から放出されたＸ線を呼吸を止めている被検診者３５に照射し、呼吸停止状態でのＸ線ＣＴ検査を行う。呼吸停止状態でのＸ線ＣＴ検査においては、放射線検出器４は第１Ｘ線検出信号を出力する。信号弁別装置１９の信号処理装置２２は、第１Ｘ線検出信号を入力して第１Ｘ線検出信号の強度信号を断層像作成装置３８Ａに出力する。断層像作成装置３８Ａは、図７に示すステップ５１〜６１の各処理を実行し、合成断層像を作成し、合成断層像のデータを表示装置２９に表示する。
【００６１】
本実施例は、実施例１で生じる効果（１）〜（１０）を得ることができる。更に、本実施例は、呼吸停止状態でのＸ線ＣＴ検査を別の放射線検査装置４０を用いて行う必要がなく、呼吸状態におけるＸ線ＣＴ検査の実施に用いる放射線検査装置１Ａを用いて行うことができる。
【００６２】
（実施例３）
本発明の他の実施例である断層像作成方法について説明する。本実施例では、図１に示す放射線検査装置１，４０が用いられる。本実施例における断層像作成装置３８は、図１０に示すステップ５１〜５３，５５〜５８，６５〜６８及び
６１の各処理を実行する。
【００６３】
実施例１と同様に、放射線検査装置４０を用いて、呼吸停止状態での被検診者３５に対するＸ線ＣＴ検査を行う。放射線検出器４４から出力された第１Ｘ線検出信号の強度が信号処理装置４９で求められてコンピュータ２７に入力される。放射線検査装置１を用いて呼吸状態におけるＸ線ＣＴ検査及びＰＥＴ検査が、実施例１と同様に行われる。ただし、呼吸状態におけるそのＸ線ＣＴ検査は短時間（例えば１秒程度で）で行う。このため、その短時間の間における被検診者３５の体の、呼吸に伴う揺動は、非常に小さくなる。信号処理装置２２からの第２Ｘ線検出信号の強度、及び同時係数装置２６からの出力されたγ線検出信号の計数値及び検出点の位置情報が、コンピュータ２７に入力される。コンピュータ２７は、実施例１と同様に、ステップ５１〜５３の処理を行う。本実施例のステップ５３で再構成される第２Ｘ線ＣＴ像は、前述のようにＸ線ＣＴ検査が短時間で行われるため、呼吸による揺動の影響が少ない。更に、ステップ５５〜５８の処理が実行される。
【００６４】
体内の各ボクセルにおけるγ線対発生密度を求める（ステップ６５）。γ線検出信号の計数値及び検出点の位置情報に基づいて、γ線対のそれぞれのγ線を検出した一対の放射線検出器４間に存在する各ボクセルに対するγ線対発生密度を求める。γ線対発生密度は、各γ線対に対するそれぞれの一対の放射線検出器４間に存在する各ボクセルに対して求められる。
【００６５】
得られた位置合せの変換情報、及び数値を代入したフィルタ関数を用いて、ＰＥＴデータの補正を行う（ステップ６６）。すなわち、それらのボクセルの位置を、位置合せの変換情報、及び数値を代入したフィルタ関数を用いて補正する。このＰＥＴデータの補正を、図１１を用いて説明する。例えば、図１１（Ａ）は、放射線検査装置４０を用いたある時間におけるＸ線ＣＴ検査によって得られた第１Ｘ線検出信号に基づいて作成された第１Ｘ線ＣＴ像を示している。また、図１１(Ｂ)は、放射線検査装置１を用いたある時間におけるＸ線ＣＴ検査によって得られた第２Ｘ線検出信号に基づいて作成された第２Ｘ線ＣＴ像を示している。放射線検査装置１を用いたその時間におけるＰＥＴ検査によって得られたγ線対のそれぞれのγ線が、一対の放射線検出器４Ａ，４Ｂで検出されたとする。このとき、一対の放射線検出器４Ａと放射線検出器４Ｂとの間の領域７１Ｂ（図１１（Ｂ））内でγ線対が発生している。この領域７１Ｂ内の各ボクセルの位置を、位置合せの変換情報、及び数値を代入したフィルタ関数を用いて補正する。この補正によって、呼吸による揺動の影響を受けない状態での各ボクセルの位置（補正位置という）が求まる。各ボクセルの補正位置を示すと、図１１（Ａ）に示す領域７１Ａのようになる。数値を代入したフィルタ関数は、楕円６３Ｂ内のボクセルの補正位置の算出に用いられる。このようなボクセルの補正位置は全γ線対に対して求められる。ボクセルの位置及びそのボクセルにおけるγ線対発生密度はボクセル情報であり、位置合せの変換情報及び数値を代入したフィルタ関数によるボクセルの位置の補正はボクセル情報を補正情報にて補正することを意味する。
【００６６】
その後、ＰＥＴ像が再構成される（ステップ６７）。ＰＥＴ像は、各ボクセルの補正位置情報、及びそれらのボクセルに対する上記のγ線対発生密度を用いて再構成される。再構成されたＰＥＴ像は呼吸による揺動の影響を排除されたものとなる。ＰＥＴ像の再構成は、例えば、メディカル  イメージング  テクノロジー（Medical Imaging Technology）１８巻１号，４０頁〜４５頁に記載されている反復法を用いた再構成法により行われる。このＰＥＴ像と第１Ｘ線ＣＴ像とを合成して、合成断層像を作成する（ステップ６８）。ステップ６１によって、合成断層像のデータが表示装置２９に表示される。
【００６７】
なお、ＰＥＴ検査の間で、常時、Ｘ線ＣＴ検査を実施することが困難な場合は、例えば第２Ｘ線ＣＴ像の再構成に必要な第２Ｘ線検出信号を検出できるＸ線ＣＴ検査を、被検診者３５の呼吸１周期の間に実施し、ＰＥＴ検査時にはマーカーを用いて体が先に撮像した第２Ｘ線ＣＴ像のどの状態にあるかを計測して、対応第２Ｘ線ＣＴ像から各時間における補正関数を計算してもよい。
【００６８】
本実施例は実施例１で生じる効果（１）〜（１０）を得ることができる。更に、本実施例は、ボクセルの位置が補正されたＰＥＴデータを用いてＰＥＴ像を再構成しているため、実施例１に比べて第２Ｘ線検出信号の検出時間が短く、呼吸による揺動の影響を排除したより精細なＰＥＴ像を得ることができる。実施例１では、放射線検査装置１を用いたＸ線ＣＴ検査を長時間にわたって行っているため、その検査時間が長いほど補正が不正確になる問題があった。本実施例はこの問題を解消できる。
【００６９】
実施例３において、実施例２と同様に、放射線検査装置４０を用いないで第２Ｘ線検出信号を放射線検査装置１の放射線検出器４から得てもよい。
【００７０】
以上説明した実施例１〜３の各実施例は、ＰＥＴを対象にしたものであるが、これらの実施例における断層像作成装置及び断層像作成方法は放射線検査装置１及び１ＢにおいてＳＰＥＣＴ検査及びＸ線ＣＴ検査を実施する場合にも適用可能である。この場合においては、放射線検査装置１及び１Ｂとも放射線検出器群の内側に、各放射線検出器へのγ線の入射方向を特定するコリメータを設置する。
【００７１】
【発明の効果】
本発明によれば、呼吸停止状態における第１放射線検出信号に基づいて得られた第１構造的断層像及び呼吸状態における第２放射線検出信号に基づいて得られた第２構造的断層像の各データを用いた補正により、呼吸による揺動の影響の少ない、起因して被検体から放出された放射線に対する断層像を得ることができる。このため、放射性薬剤が集まる領域に対する診断精度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好適的な一実施例である実施例１の断層像作成方法に用いられる放射線検査システムの構成図である。
【図２】図１の放射線検査装置１の詳細構成図である。
【図３】図２のIII−III断面図である。
【図４】図２の信号弁別装置の詳細構成図である。
【図５】図４の波形成形装置に入力されるγ線検出信号の波形を示す説明図である。
【図６】図４の波形成形装置から出力されたγ線検出信号の波形を示す説明図である。
【図７】図２のコンピュータで実行される断層像作成処理のフローチャートである。
【図８】実施例１において、放射線検査装置１，４０で検出された各Ｘ線検出信号に基づいて得られた断層像を示し、（Ａ）は放射線検査装置４０を用いて行われた呼吸停止状態におけるＸ線ＣＴ検査で得られたＸ線検出信号に基づいて得られた第１Ｘ線ＣＴ像の説明図であり、（Ｂ）は放射線検査装置１を用いて行われた呼吸状態におけるＸ線ＣＴ検査で得られたＸ線検出信号に基づいて得られた第２Ｘ線ＣＴ像の説明図である。
【図９】本発明の他の実施例である実施例２の断層像作成方法に用いられる放射線検査装置の構成図である。
【図１０】本発明の他の実施例である実施例３の断層像作成方法に用いられる放射線検査システムのコンピュータで実行される断層像作成処理のフローチャートである。
【図１１】実施例３において、放射線検査装置１，４０で検出された各Ｘ線検出信号に基づいて得られた断層像を示し、（Ａ）は放射線検査装置４０を用いて行われた呼吸停止状態におけるＸ線ＣＴ検査で得られたＸ線検出信号に基づいて得られた第１Ｘ線ＣＴ像の説明図であり、（Ｂ）は放射線検査装置１を用いて行われた呼吸状態におけるＸ線ＣＴ検査で得られたＸ線検出信号に基づいて得られた第２Ｘ線ＣＴ像の説明図である。
【符号の説明】
１，１Ａ，４０…放射線検査装置、２，４１…撮像装置、３…放射線検出器環状体、４，４４…放射線検出器、６…支持部材、７…Ｘ線源周方向移動装置、８…Ｘ線源装置、９，４３…Ｘ線源、１０…Ｘ線源駆動装置、１４，４７…被検診者保持装置、１２…ガイドレール、１６，４８…ベッド、１７…駆動装置制御装置、１８…Ｘ線源制御装置、１９…信号弁別装置、２０…波形整形装置、２１…γ線弁別装置、２２，３７，４９…信号処理装置、２６…同時計数装置、２７…コンピュータ、２８…記憶装置、２９…表示装置、３０…孔部、３１…切替スイッチ、３８，３８Ａ…断層像作成装置。
【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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【図１０】
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【図１１】
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