JP2013011509A - 核医学診断装置及びｓｐｅｃｔ撮影方法 - Google Patents

Abstract

【課題】身体横断面の中心から偏心した位置に存在する臓器の撮影に適した核医学診断装置及びＳＰＥＣＴ撮影方法を提供する。
【解決手段】被検体内に投与された放射性同位元素から放出される放射線を検出し、被検体内の画像データを取得する核医学診断装置であって、放射線の入射方向を限定する非対称のファンビーム型のコリメータと、コリメータを通過した放射線を検出する検出器とを含む第１、第２ガンマカメラと、第１，第２のガンマカメラを、コリメータが被検体の観察対象に向くように、９０度を基準とする設定角度で組み合わせて、被検体の体軸周りに回転可能に取り付けた回転リングと、第１，第２のガンマカメラを被検体の体軸周りに予め設定した範囲内で回転する回転制御部と、を具備する。
【選択図】図４

Description

本発明の実施形態は、ガンマカメラを被検体の周囲に回転させるＳＰＥＣＴ撮影（Single Photon Emission Computed Tomography）に適した核医学診断装置及びＳＰＥＣＴ撮影方法に関する。

従来、医用画像診断装置として核医学診断装置がある。核医学診断装置は、放射線同位元素（ＲＩ）により標識した薬剤を被検体内に投与して、ＲＩから放射されるガンマ（γ）線を検出することによって、被検体内のＲＩ分布を画像化するものである。検出器としては、ガンマカメラ（ガンマ線を検出してＲＩの二次元分布を撮影するカメラ）を用いて撮影を行うようにしている。尚、核医学検査の主な手法としては、ガンマカメラを被検体の周囲に回転させ、所定の断層像を得るＳＰＥＣＴ撮影方法が広く知られている。

ガンマカメラは全体的に平板状を成し、二次元的に配置されたコリメータとガンマ線を電気信号に変換する検出器とを含み、回転リングに支持されて被検体の周囲を回転することができ、検出器からの電気信号はデータ収集装置（ＤＡＳ）によって収集されるようになっている。

図１０は、パラレルビームコリメータ１０１Ａを示す説明図であり、図１１は、ファンビームコリメータ１０１Ｂを示す説明図である。図１０、図１１において、コリメータ１０１Ａ，１０１Ｂは、検出器１０２に指向性を持たせるもので、一定方向からのガンマ線を検出器１０２に入射させる。検出器１０２はコリメータ１０１Ａ，１０１Ｂを介して到達したガンマ線を受け電気信号に変換する。

図１０のパラレルビームコリメータ１０１Ａは、有効視野は広いが感度が低い。一方、図１１のファンビームコリメータ１０１Ｂは、ファンビーム形状が対称になっており、撮影対象の拡大効果により感度を向上することができるが有効視野が狭くなる。従来のＳＰＥＣＴ検査では、感度の向上を図るために対称型のファンビームコリメータ１０１Ｂ（図１１）が用いられてきたが、ファンビームコリメータ１０１Ｂはパラレルビームコリメータ１０１Ａよりも測定視野が小さくなる欠点がある。

横断層画像を撮影する場合、全ての投影方向（検出器位置）において撮影対象の臓器全体が視野内に入る必要がある。視野内に収まらない場合はアーチファクトを生じ、画質の劣化、定量性の劣化を生じる。特に測定対象の臓器が撮影視野の中心にない場合（例えば心臓の左心室の測定）には、ファンビームコリメータ１０１Ｂでは視野に収まらないことが多い。

図１１はファンビームコリメータ１０１Ｂを用いて心臓部１０３を撮像する例を示したものであるが、ファンビームの有効視野から左心室１０４の一部がはみ出してしまう。したがって、測定対象の臓器が撮影視野の中心にない場合の撮影において、さらなる改善が求められている。

特開２００１−５９８７２号公報

発明が解決しようとする課題は、心臓（左心室）など身体横断面の中心から偏心した位置に存在する臓器の撮影に適した核医学診断装置及びＳＰＥＣＴ撮影方法を提供することにある。

実施形態の核医学診断装置は、被検体内に投与された放射性同位元素から放出される放射線を検出し、前記被検体内の画像データを取得する核医学診断装置であって、前記放射線の入射方向を限定する非対称のファンビーム型のコリメータと、前記コリメータを通過した放射線を検出する検出器とを含む第１、第２ガンマカメラと、前記第１，第２のガンマカメラを、前記コリメータが前記被検体の観察対象に向くように、９０度を基準とする設定角度で組み合わせて、前記被検体の体軸周りに回転可能に取り付けた回転リングと、前記第１，第２のガンマカメラを前記被検体の体軸周りに予め設定した範囲内で回転する回転制御部と、を具備する。

一実施形態に係る核医学診断装置の全体構成を示す斜視図。 一実施形態に係る核医学診断装置の構成を示すブロック図。 一実施形態におけるコリメータと検出器を示す構成図。 一実施形態におけるガンマカメラの構成図。 一実施形態における２個のガンマカメラの回転状態を示す説明図。 一実施形態における２個のガンマカメラの他の回転状態を示す説明図。 一実施形態において一方のガンマカメラの位置を可変にした構成図。 第２の実施形態においてガンマカメラを鈍角で組み合わせた構成図。 第２の実施形態においてガンマカメラを鋭角で組み合わせた構成図。 ガンマカメラのパラレルビームコリメータを示す説明図。 ガンマカメラのファンビームコリメータを示す説明図。

以下、実施形態に係る核医学診断装置について図面を参照して詳細に説明する。尚、各図において同一箇所については同一の符号を付す。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の核医学診断装置の一実施形態の全体構成を示す斜視図である。図１において、核医学診断装置１は、寝台１０と架台２０を含む。寝台１０は被検体Ｐを載置する天板１１と、天板１１を支持する支持部１２，１３を有している。支持部１２，１３は、駆動機構（図示せず）によって天板１１を上下方向に移動可能であって、天板１１を垂直方向に昇降させる。

一方、架台２０は、固定台２１と、この固定台２１に回転自在に取り付けられた回転リング２２と、回転リング２２に支持された２個のガンマカメラ２３を備えている。ガンマカメラ２３は、被検体Ｐに投与されたＲＩから放射される放射線（ガンマ線）の入射方向を限定するコリメータ２４と、入射した放射線（ガンマ線）を電気信号に変換する検出器２５を有し、さらに図示は省略するが電気信号を収集するデータ収集部（ＤＡＳ）を有している。

検出器２５は、放射線の入射面側に設けたシンチレータと、シンチレータの背面に多数配置した光電子増倍管を含む。シンチレータは放射線を光に変換し、光電子増倍管はシンチレータの発光を検出して電気信号に変換する。回転リング２２は、２個のガンマカメラ２３を支持するための支持部材を有し、駆動部によって回転リング２２が回転することで、２個のガンマカメラ２３を共に被検体Ｐの体軸周り（α方向）に回転することができる。

尚、寝台１０の天板１１は架台２０に対して移動可能になっており、被検体Ｐを回転リング２２内に挿入することができる。或いは架台２０を、床面に設けたレールに沿って移動可能にし、架台２０を寝台１０の方向に移動することもできる。これにより架台２０と寝台１０は、図１の矢印Ｙ１−Ｙ２方向に相対的に移動可能である。

図２は、第１の実施形態の核医学診断装置１の構成を示すブロック図である。図２において、架台２０の回転リング２２には２個のガンマカメラ２３が取り付けられ、架台２０の開口部には寝台１０の天板１１に載置された被検体Ｐが挿入される。寝台１０には、天板１１の高さ位置や架台方向への移動を制御する駆動部１４を設けている。

ガンマカメラ２３は、ガンマ線の入射方向を限定するコリメータ２４と、入射したガンマ線を電気信号に変換する検出器２５を有し、被検体Ｐに注入された核種（放射性同位元素：ＲＩ）から放出されるガンマ線の分布を２次元的に検出し、その検出結果を後述するデータ収集部３２に送る。

寝台１０と架台２０は、コンピュータシステム３０によって制御される。コンピュータシステム３０はバスライン３０１を有し、バスライン３０１には、システム制御部３１、データ収集部３２、データ処理部３３、データ記憶部３４、入力部３５、表示部３６が接続されている。

システム制御部３１は、コンピュータシステム３０の全体の動作を制御する。データ収集部３２は、ガンマカメラ２３から送られてきた検出信号をもとにデジタル投影データを生成し、この投影データをデータ処理部３３に送る。データ処理部３３は、データ収集部３２で収集したデータを処理して所定の撮影方向からみたときの投影像（画像データ）を生成する。データ記憶部３４は、画像データを格納するものである。

入力部３５は、オペレータが操作するもので、入力部３５の操作により回転リング２２の回転や、撮影開始、撮影停止等の各種の操作情報を与える。表示部３６は、データ処理部３３で生成された投影像等を表示するとともに、オペレータが入力部３５を介して与えた操作情報等を表示する。入力部３５、表示部３６は、システム制御部３１とともにユーザインターフェースを構成する。

また、バスライン３０１には、ガンマカメラ２３を制御するカメラ制御部３７と、寝台１０に設けた駆動部１４を制御する寝台駆動部３８を接続している。また回転リング２２を回転させ、ガンマカメラ２３を被検体Ｐの周り（α方向）に回転させる回転制御部３９を設けている。寝台駆動部３８は、システム制御部３１の制御のもとに駆動部１４を制御し、天板１１の位置を制御する。また、架台２０が移動可能な構成である場合は、システム制御部３１によって架台２０を矢印Ｙ１−Ｙ２方向に位置を制御する。またバスライン３０１には、ネットワークインターフェース４０を接続しており、ネットワークを介して外部機器（例えばコンピュータ端末等）と通信可能である。

コンピュータシステム３０は、システム制御部３１の制御のもとに動作し、２個のガンマカメラ２３の検出信号から核医学診断のための画像データを生成する。実際のデータ収集に当たっては、回転リング２２を回転させ、ガンマカメラ２３を被検体Ｐの周り（α方向）に回転させて、複数の撮影方向から撮影を行う。

図３は、第１の実施形態におけるコリメータ２４と検出器２５を示す構成図である。コリメータ２４はガンマ線の入射方向を限定し、検出器２５は入射したガンマ線を電気信号に変換する。コリメータ２４は、ファンビーム形状が非対称のものを使用する。

即ち、図３のコリメータ２４は、検出器２５の一端部から垂下した位置にファンの仮想焦点４１があり、検出器２５の一端部から他端部に沿って設けたコリメータ２４の隔壁２４１，２４２…２４ｎが焦点４１の方向に向いた非対称ファンビームコリメータである。つまり、仮想焦点４１が検出器２５の一端部側に偏っており、ファンビーム形状が非対称となっている。またＳＰＥＣＴ回転中心を４２としたとき、非対称ファンビームの有効視野角４３内の仮想焦点４１から最外隔壁２４ｎに向かうパスの内側にＳＰＥＣＴ回転中心４２が位置するようにしている。

第１の実施形態では、図３のような非対称ファンビームコリメータ２４と検出器２５を含むガンマカメラ２３を２個、９０度を基準とする設定角度でＬ字型に組み合わせている（図４では２個のガンマカメラ２３を９０度の角度で組み合わせている）。以下、Ａ，Ｂの符号を付し、２個のガンマカメラを区分する。

図４は、検出器２５Ａ，２５Ｂを９０度の角度で組み合わせたガンマカメラ２３Ａ，２３Ｂの構成図である。２個の検出器２５Ａ，２５Ｂは、コリメータ２４Ａ，２４Ｂが被検体Ｐの観察対象に向くように、隔壁２４１側の一端部がほぼ９０度の角度で接近し、隔壁２４ｎ側の他端部に仮想焦点４１Ａ，４１Ｂがある。

測定対象の臓器は、例えば心臓の左心室のように被検体の体軸中心から偏心した位置にある小さな臓器とする。２つのガンマカメラ２３Ａ，２３Ｂは被検体の周りを、９０度を基準範囲として回転し、例えば９０度もしくは９０度に近い角度だけ回転して撮影を行う。偏心している臓器は、横断面の有効視野（円４４）の１／４の領域４５内に収まっている。心臓を撮影する場合について例示すると、図４では左心室が１／４の領域４５内にある。

２つのガンマカメラ２３Ａ，２３Ｂを被検体の周りに９０度回転させた状態を図５（ａ）〜（ｃ）に示す。図５（ａ）〜（ｃ）では、ガンマカメラ２３Ａ，２３Ｂの動きを分かりやすくするため、便宜上、上段にガンマカメラ２３Ａを、下段にガンマカメラ２３Ｂを示している（実際には図４のように９０度の角度で組み合わされる）。

図５（ａ）のように、検出器２４Ａが左上に位置し検出器２４Ｂが右上に位置している状態を回転の始点とすると、図５（ｂ）は始点から時計回りに４５度回転し、図５（ｃ）ではさらに４５度回転し、トータル的に９０度回転する。被検体の左心室は、ガンマカメラ２３Ａ，２３Ｂの有効視野の１／４の領域４５内に常にある。したがって、２つのガンマカメラ２３Ａ，２３Ｂを９０回転させて１８０度の領域を撮影すれば、全投影方向において有効視野（円４４）の１／４の領域４５内では視野が欠けることはない。よってデータの欠落によるアーチファクトが生じない高画質、定量性の高いＳＰＥＣＴ画像を得ることができる。

また回転始点は、撮影対象の臓器によって設定することができる。例えば、図６（ａ）〜（ｃ）で示すように、有効視野４４の左下の１／４の領域４５’内に撮影対象がある場合は、図６（ａ）のように検出器２４Ａが右下に位置し、検出器２４Ｂが左下に位置している状態を回転の始点とする。図６（ｂ）は始点から時計回りに４５度回転し、図６（ｃ）ではさらに４５度回転し、トータル的に９０度回転する。図６にあっても被検体の観察対象は、ガンマカメラ２３Ａ，２３Ｂの有効視野の１／４の領域４５’内に常にある。したがって、２つのガンマカメラ２３Ａ，２３Ｂを９０回転させて１８０度の領域を撮影すれば、全投影方向において有効視野（円４４）の１／４の領域４５’内では視野が欠けることはない。

また第１の実施形態では種々の変形が可能である。例えば、図７に示すように、ガンマカメラ２３Ａ，２３Ｂを９０度の角度で組み合わせ、かつガンマカメラ２３Ａ，２３Ｂの一方の位置を可変にすることもできる。例えば図７（ａ）では、ガンマカメラ２３Ａに対して、ガンマカメラ２３Ｂを９０度の角度を保った状態で観察対象の方向に移動可能としている。移動したガンマカメラ２３Ｂの位置を点線で示す。

また図７（ｂ）のように、ガンマカメラ２３Ｂに対してガンマカメラ２３Ａを９０度の角度を保った状態で観察対象の方向に移動可能としている。移動したガンマカメラ２３Ａの位置を点線で示す。このようにガンマカメラ２３Ａ，２３Ｂの相対位置を可変にすることで観察対象の位置に合わせてより正確な撮影が可能になる。

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態の核医学診断装置について説明する。上述した第１の実施形態では、ガンマカメラ２３Ａ，２３Ｂを９０度の角度で配置したが、第２の実施形態では、９０度を基準とする設定角度（例えば９０度±１５度）で組み合わせたものでる。

図８は、ガンマカメラ２３Ａ，２３Ｂを、コリメータ２４Ａ，２４Ｂが被検体Ｐの観察対象に向くように約１０５度の鈍角で組み合わせたものである。ガンマカメラ２３Ａについて言えば、図８のコリメータ２４Ａは、検出器２５Ａの一端部から９０度よりも広い角度の位置に仮想焦点４１Ａがある。検出器２５Ａの一端部から他端部に沿って設けたコリメータ２４の隔壁２４１，２４２…２４ｎは、仮想焦点４１の方向に向いており非対称ファンビームコリメータを形成している。ガンマカメラ２３Ｂはガンマカメラ２３Ａに対して左右対称の構成を有しており、仮想焦点４１Ａ，４１Ｂは互いに逆の位置にある。

図９は、ガンマカメラ２３Ａ，２３Ｂを、コリメータ２４Ａ，２４Ｂが被検体Ｐの観察対象に向くように約７５度の鋭角で組み合わせたものである。ガンマカメラ２３Ａについて言えば、図９のコリメータ２４Ａは、検出器２５Ａの一端部から９０度よりも狭い角度の位置に仮想焦点４１Ａがある。検出器２５Ａの一端部から他端部に沿って設けたコリメータ２４の隔壁２４１，２４２…２４ｎは、仮想焦点４１の方向に向いており非対称ファンビームコリメータを形成している。ガンマカメラ２３Ｂはガンマカメラ２３Ａに対して左右対称の構成を有しており、仮想焦点４１Ａ，４１Ｂは互いに逆の位置にある。

第２の実施形態では、偏心した観察対象の位置に応じてガンマカメラ２３Ａ，２３Ｂの組み合わせ角度や、回転角度を９０度を基準として変えるとよい。

以上述べた実施形態によれば、ＳＰＥＣＴ検査を行う場合に、非対称のファンビームコリメータを有するガンマカメラを２個組み合わせて観察対象を撮影することによって、測定感度を向上し、位置分解能の向上を図ることができる。またガンマカメラを９０度程度回転するだけで撮影対象を視野が欠けることなく撮影することができる。

以上、本発明のいくつかの実施形態を述べたが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１…核医学診断装置
１０…寝台
１１…天板
２０…架台
２２…回転リング
２３Ａ，２３Ｂ…ガンマカメラ
２４Ａ，２４Ｂ…コリメータ
２５Ａ，２５Ｂ…検出部
３０…コンピュータシステム
３１…システム制御部
３９…回転制御部
４１Ａ，４１Ｂ…仮想焦点

Claims (10)

1. 被検体内に投与された放射性同位元素から放出される放射線を検出し、前記被検体内の画像データを取得する核医学診断装置であって、
   前記放射線の入射方向を限定する非対称のファンビーム型のコリメータと、前記コリメータを通過した放射線を検出する検出器とを含む第１、第２ガンマカメラと、
   前記第１，第２のガンマカメラを、前記コリメータが前記被検体の観察対象に向くように、９０度を基準とする設定角度で組み合わせて、前記被検体の体軸周りに回転可能に取り付けた回転リングと、
   前記第１，第２のガンマカメラを前記被検体の体軸周りに予め設定した範囲内で回転する回転制御部と、を具備する核医学診断装置。
2. 前記第１、第２のガンマカメラは、前記検出器の一端部側に近い位置に仮想焦点を設定し、前記コリメータは、前記検出器の一端部から他端部に沿って前記仮想焦点に向けて形成した複数の隔壁を有する請求項１記載の核医学診断装置。
3. 前記第１、第２のガンマカメラによって形成する撮影有効視野内に、前記被検体の偏心した観察対象が入るようにした請求項１記載の核医学診断装置。
4. 前記第１、第２のガンマカメラは、それぞれ前記被検体の観察対象の周囲を、９０度を基準範囲として回転する請求項１記載の核医学診断装置。
5. 前記第１、第２のガンマカメラは、前記被検体の観察対象に応じて回転始点を決め、前記回転始点から前記９０度を基準範囲として回転する請求項４記載の核医学診断装置。
6. 被検体内に投与された放射性同位元素から放出される放射線を検出し、前記被検体内の画像データを取得するＳＰＥＣＴ撮影方法であって、
   前記放射線の入射方向を限定する非対称のファンビーム型のコリメータと、前記コリメータを通過した放射線を検出する検出器とを含む第１、第２ガンマカメラを、前記コリメータが前記被検体の観察対象に向くように、９０度を基準とする設定角度で組み合わせ、
   前記第１、第２ガンマカメラを被検体の体軸周りに予め設定した範囲内で回転するＳＰＥＣＴ撮影方法。
7. 前記第１、第２のガンマカメラは、前記検出器の一端部側に近い位置に仮想焦点を設定し、前記コリメータは、前記検出器の一端部から他端部に沿って前記仮想焦点に向けて形成した複数の隔壁を有する請求項６記載のＳＰＥＣＴ撮影方法。
8. 前記第１、第２のガンマカメラによって形成する撮影有効視野内に、前記被検体の偏心した観察対象が入るようにした請求項６記載のＳＰＥＣＴ撮影方法。
9. 前記第１、第２のガンマカメラは、それぞれ前記被検体の観察対象の周囲を、９０度を基準範囲として回転する請求項６記載のＳＰＥＣＴ撮影方法。
10. 前記第１、第２のガンマカメラは、前記被検体の観察対象に応じて回転始点を決め、前記回転始点から前記９０度を基準範囲として回転する請求項９記載のＳＰＥＣＴ撮影方法。

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