(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体に投与されたＲＩから放射されるガンマ線を多方向から計数し、得られた計数値から前記ＲＩの断層分布を再構成するエミッションＣＴシステムにおいて、
前記ＲＩの断層分布から、前記ＲＩが集積する第１組織の輪郭から前記エミッションＣＴシステム固有の空間分解能の２倍以上の距離内側に入った第１位置でのＲＩ数を特定する手段と、
前記第１位置でのＲＩ数に基づいて、前記第１組織の輪郭から前記空間分解能だけ内側に入った第２位置から前記第１組織の輪郭から前記空間分解能だけ外側に出た第３位置までの範囲で生じる前記第１組織から前記ＲＩが集積する第２組織へのクロストーク量を推定するクロストーク量推定手段と、
この推定したクロストーク量により前記断層分布を補正する手段とを具備することを特徴とするエミッションＣＴシステム。
【請求項２】
前記クロストーク量推定手段は、前記第２位置から前記第３位置までの範囲で、ＲＩ数が前記第１位置でのＲＩ数からゼロ値まで変化するように１次関数、２次関数又はガウス関数を特定し、この関数から前記クロストーク量を推定することを特徴とする請求項１記載のエミッションＣＴシステム。
【請求項３】
前記クロストーク量推定手段は、前記第２位置から前記第３位置までの範囲を対象に前記関数を積分することにより前記クロストーク量を計算することを特徴とする請求項２記載のエミッションＣＴシステム。
【請求項４】
前記クロストーク量を前記第２の組織内のＲＩ数から減算することを特徴とする請求項１記載のエミッションＣＴシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被検体に投与された放射性同位元素( 以下、“ＲＩ”と略す) から放射されるガンマ線を多方向から計数し、この計数値に基づいてＲＩの断層分布を再構成するエミッションＣＴ(emission computed tomography)システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
エミッションＣＴシステムは、ＲＩの崩壊時に１個のフォトンを放出するシングルフォトン核種を用いて断層イメージングを行うシングルフォトンＥＣＴ（ＳＰＥＣＴ）と、陽電子の消滅時にペアのフォトンを逆向きに放出するポジトロン核種を用いて断層イメージングを行うポジトロンＥＣＴ（ＰＥＴ）とがある。ＳＰＥＣＴでは、コリメータによりガンマ線の入射方向を制限するが、ＰＥＴではガンマ線の同時性に従って入射方向を測定することからコリメータを必要としないという特徴を有しているが、いずれのタイプでも、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置と同様に、ガンマ線を多方向から計数し、この計数結果から断層分布を再構成するという点については共通している。
【０００３】
ただし、このようなエミッションＣＴでは、シンチレータと光電子増倍管（ＰＭＴ）とを組み合わせた検出器を使ってガンマ線を検出するタイプが一般的であり、このような構造では検出素子ピッチをあまり短くすることはできない。このため、この断層分布の空間分解能は、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置等に比べて比較的悪く、数ミリから数十ミリ程度が一般的である。
【０００４】
このように比較的大きな空間分解能の影響により、例えば心筋検査では、肝臓のＲＩ分布と、それと近隣する心筋のＲＩ分布とが、特に左心室の下壁部位において重なりいわゆる組織間の空間的なクロストークを生じさせ、心筋におけるＲＩの集積数の過大評価を伴って、心筋欠損部位などの診断を著しく阻害してしまうという問題があった。
【０００５】
この問題に対して、ファントムを使って肝臓から心筋へのクロストークを事前に計測しておき、この計測したクロストーク量から経験則的に断層分布を補正する等の方法があったが、従来の補正方法では経験則に頼る部分が大きく、信頼性が低くならざるを得なかった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、空間分解能の影響による組織間の空間的なクロストークを高精度で補正することができるエミッションＣＴシステムを提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、被検体に投与されたＲＩから放射されるガンマ線を多方向から計数し、得られた計数値から前記ＲＩの断層分布を再構成するエミッションＣＴシステムにおいて、前記ＲＩの断層分布から、前記ＲＩが集積する第１組織の輪郭から前記エミッションＣＴシステム固有の空間分解能の２倍以上の距離内側に入った第１位置でのＲＩ数を特定する手段と、前記第１位置でのＲＩ数に基づいて、前記第１組織の輪郭から前記空間分解能だけ内側に入った第２位置から前記第１組織の輪郭から前記空間分解能だけ外側に出た第３位置までの範囲で生じる前記第１組織から前記ＲＩが集積する第２組織へのクロストーク量を推定するクロストーク量推定手段と、この推定したクロストーク量により前記断層分布を補正する手段とを具備することを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明によるエミッションＣＴシステムを好ましい実施例により説明する。なお、エミッションＣＴシステムは、上述したように、ＲＩの崩壊時に１個のフォトンを放出するシングルフォトン核種を用いて断層イメージングを行うＳＰＥＣＴと、陽電子の消滅時にペアのフォトンを逆向きに放出するポジトロン核種を用いて断層イメージングを行うＰＥＴとがある。ここでは説明の便宜上、前者のＳＰＥＣＴを使って心筋検査を行う場合を例にとって説明するものとする。
【０００９】
図１に、本実施例によるエミッションＣＴシステムの構成を示している。ガンマ線検出器１としては、例えばアンガータイプ検出器、又は近年開発されたガンマ線を直接的に電気信号として検出できる半導体検出器である。アンガータイプ検出器は、まず平行多孔形コリメータでガンマ線の入射方向を制限し、このコリメータを通過したガンマ線を光にシンチレータで変換する。このシンチレータにはライトガイドを隔てて複数本の光電子増倍管（ＰＭＴ）が稠密に配置されていて、光をこれらＰＭＴで検出する。そして、これらＰＭＴそれぞれの出力強度の空間的変化から、ガンマ線の入射位置を計算し、また全出力を加算することによりガンマ線のエネルギーを計算するようになっている。また、半導体検出器は、複数の半導体素子がマトリクス状に配列され、１つのガンマ線の入射に対して１つの素子から信号出力がなされるようになっているので、上述した入射位置計算やエネルギー計算が不要になっている。
【００１０】
このようなガンマ線検出器１は、例えば被検体の周囲に円弧状に配列され、又は回転スタンドにより被検体の周囲を自由に回転できるように支持されていて、前者であれば、計数器２では、所定時間の間、エネルギーが投与核種に応じたエネルギー範囲（エネルギーウインドウと呼ばれている）に入るガンマ線だけを対象に入射位置ごとに計数し、後者であれば当該回転中に、このエネルギーウインドウに入るガンマ線だけを対象に入射位置ごとに計数するという計数動作を検出器１が被検体の周囲を少なくとも１周する間に周期的に繰り返す。
【００１１】
このようにして得られた被検体周囲の３６０度分の多方向からガンマ線を計数器２で計数した計数結果に対して、再構成プロセッサ３では、散乱線補正や吸収補正を行い、これら補正をされた計数結果に基づいてＲＩの断層分布を再構成する。
【００１２】
この断層分布は、ディスプレイ４に送られ濃淡表示されると共に、当該断層分布に対して、空間分解能に起因する組織間の空間的なクロストークを低減するという補正処理を施す画像補正プロセッサ５にも送られる。この画像補正プロセッサ５には、当該補正に必要な上方をオペレータが入力するために操作卓６が接続される。
【００１３】
次に、特徴的な画像補正プロセッサ５による補正処理について詳細に説明する。ここでは心筋検査を想定する。心筋に集積するＲＩ又はその標識化合物は、その心筋だけでなく、肝臓にも集積する。これら心筋と肝臓とは、図２に示すように、生体内で非常に近接しており、また接触している場合もあり、これら両者間の距離が、ガンマ線検出器１の検出素子ピッチや再構成演算のボクセルサイズやコリメータや検出器１の回転半径等によって決まる空間分解能より近いとき、これら臓器間にクロストークが生じてしまう。このクロストークとは、例えば肝臓に集積したＲＩから放射されたガンマ線が、例えば心筋内の位置として誤認されてしまうことをいう。
図３には、図２のＡ−Ｂ上のＲＩ数の空間的分布を太線で示している。なお、理解を容易にするために、Ａ−Ｂの中で心筋上の点を“ａ”で表し、肝臓上の点を“ｂ”で表している。まず、肝臓と心筋それぞれの輪郭を、目視により判断して操作卓６を適当に操作してマニュアルで入力し、またはＲＩ数に関する所定のしきい値を使ったしきい値処理により画像補正プロセッサ５で自動トレースする。なお、肝臓と心筋との間の距離が空間分解能（例えば１５mm）以下の部分、特に接触しているような部分では、互いにクロストークの影響でＲＩ数が高くなっているので、自動トレースは困難である。そこで、このしきい値処理不能で輪郭が脱落している部分については、その周囲のトレース結果から輪郭の連続性に基づいて輪郭推定をする。
【００１４】
なお、この心筋の輪郭線とＡ−Ｂラインとの交点を“ａ0 ”、肝臓の輪郭線とＡ−Ｂラインとの交点を“ｂ0 ”で表している。また、心筋の内側の輪郭とＡ−Ｂラインとの交点を“ａ1 ”、また左心室を隔てて反対側の心筋の輪郭とＡ−Ｂラインとの交点を“ａ2 ”、“ａ3 ”とする。
【００１５】
ここで、図３に示すように、空間分解能の影響が出るのは、輪郭を中心として半径が空間分解能の１５mmの範囲である。そこで、肝臓内における心筋からのクロストークの影響の無い位置、つまり肝臓輪郭点“ｂ0 ”から１５mm以上、好ましくは空間分解能の２倍（３０mm）以上、肝臓中心側の自動的に選ばれた又はマニュアルで指定された適当な位置“ｂ2 ”のＲＩ数（Ｈ）を、画像補正プロセッサ５で断層分布からピックアップする。
【００１６】
次に、画像補正プロセッサ５では、空間分解能の影響が出始める位置、つまり肝臓輪郭点“ｂ0 ”から空間分解能の１５mmだけ肝臓中心側に入った位置“ｂ1 ”で、高さ（ＲＩ数）が“Ｈ”の点（Ｑ）を極大点として、この点（Ｑ）と、空間分解能の影響が終了する位置、つまり肝臓輪郭点“ｂ0 ”から空間分解能の１５mmだけ肝臓から外側に出た位置で、高さ（ＲＩ数）がゼロの点（Ｐ）との２点を通るように、１次または２次以上の関数、又はガウス関数等を変形する（図３中の１点又は２点鎖線を参照のこと）。
【００１７】
このように得られた関数は、肝臓に集積されたＲＩからのガンマ線が心筋内として位置誤認されてしまうガンマ線の数の空間的変化を推定するものである。従って、心筋内として位置誤認されてしまう肝臓内のＲＩの総数（クロストーク数）は、肝臓の輪郭から心筋側に１５mmの範囲と心筋の輪郭から肝臓側に１５mmの範囲との重なり合う範囲（例えば、両者が、接触している場合、接触点（ａ0 ，ｂ0 ）を中心として幅３０mmの範囲）と、当該関数とで限定される部分の面積として推定することができる。そして、この推定値を、心筋側のＲＩ数から減算することにより、ラインＡ−Ｂに関する心筋に対する肝臓からの空間的なクロストークの影響を高精度に低減することができる。そしてラインの位置を少しずつ変えながら、同様の計算を繰り返すことにより、断層分布全体に関してクロストークの影響を低減することができる。
本発明は、上述した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。
【００１８】
【発明の効果】
本発明によれば、断層分布の空間分解能と、ＲＩが集積する第１組織と第２組織との間の距離と、第１の組織の輪郭から空間分解能の距離以上内側に入ったＲＩ数、つまり第２の組織からのクロストークの無いＲＩ数とに基づいて、第１組織から第２組織へのクロストーク量を推定し、このクロストーク量により断層分布を補正するので、従来のように経験則の部分が無く、空間分解能の影響による組織間の空間的なクロストークを高精度で補正することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るエミッションＣＴシステムの構成を示すブロック図。
【図２】図１の再構成プロセッサで再構成された断層分布の一部分を示す図。
【図３】図２のＡ−Ｂ上のＲＩ数の空間的変化を示す図。
【図４】図１の画像補正プロセッサの補正処理の原理説明図。
【符号の説明】
１…ガンマ線検出器、
２…計数器、
３…再構成プロセッサ、
４…ディスプレイ、
５…画像補正プロセッサ、
６…操作卓。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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