JP3563477B2 - シンチレーションカメラ及びｓｐｅｃｔ装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、被検体内に投与した放射性同位元素（radioisotope；ＲＩ）の空間的分布を画像化するシンチレーションカメラ及びＳＰＥＣＴ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
核医学診断法は、放射性同位元素又はその標識化合物が特定の組織や臓器に選択的に取り込まれる性質を利用し、放射性同位元素から放射（ｅｍｉｓｓｉｏｎ）されるγ線を体外から測定し、放射性同位元素の空間的分布（シンチグラム）を画像化して診断するという診断法であり、組織や臓器の生理的機能や代謝機能に関する診断を可能にする。シンチレーションカメラはこの診断法を実現する装置である。
【０００３】
放射性同位元素から放射されるγ線のエネルギー分布は、当該放射性同位元素に固有の光電ピークを中心として広がっている。シンチレーションカメラは、上記光電ピークを中心とした所定幅のウインドウ（エネルギー帯域）に入るエネルギーを有する当該放射性同位元素からのγ線だけを計数するために、ウインドウ回路を備えている。
【０００４】
このような核医学診断法において、複数種類の放射性同位元素を被検体に同時投与し、各放射性同位元素のシンチグラムを比較検討することの有効性が最近示唆されている。しかし、これには次のようなクロストークの問題がある。
【０００５】
Ｔ１−２０１ とＩ−１２３の２種の放射性同位元素を同時投与するケースを考える。Ｉ−１２３は １６０ｋｅＶの光電ピークを固有する。Ｉ−１２３のウインドウは １６０ｋｅＶを中心に設定される。Ｔ１−２０１ は７１ｋｅＶと １６７ｋｅＶの２つの光電ピークを固有する。Ｔ１−２０１ に対しては、７１ｋｅＶを中心に設定されたウインドウと、 １６７ｋｅＶを中心に設定されたウインドウとの２つのウインドウが設定される。Ｉ−１２３のウインドウと、Ｔ１−２０１ の １６７ｋｅＶを中心に設定されたウインドウとは重なり合う。したがって、Ｉ−１２３からのγ線と、Ｔ１−２０１ からのγ線とを区別できない。これをクロストークという。
【０００６】
この問題に対する従来の解決策は次の通りである。まず、Ｉ−１２３のウインドウと、Ｔ１−２０１ の １６７ｋｅＶに対するウインドウとを合わせた広いウインドウを設定し、この広いウインドウ内のγ線を計数する。この広いウインドウ内のγ線のカウント数を、予めファントムを使って個別に測定した広いウインドウ内のＩ−１２３のカウント数とＴ１ −２０１のカウント数との比率にしたがって、Ｉ−１２３とＴ１−２０１ とに分配することにより、Ｉ−１２３とＴ１−２０１ それぞれのカウント数を推定するというものである。
しかし、この従来の解決策は、上記比率がファントムと実際の被検体とでは相違するため精度が悪かった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、複数種の放射性同位元素を同時投与したときに発生するクロストークの問題を解決できるシンチレーションカメラ及びＳＰＥＣＴ装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、被検体に同時投与された、第１の光電ピークと第２の光電ピークを有する第１の放射性同位元素と、前記第２の光電ピークに接近した第３の光電ピークを有する第２の放射性同位元素とからのγ線を検出するカメラ本体と、前記カメラ本体からの出力に基づいて、γ線のエネルギーを計算するエネルギー計算手段と、前記カメラ本体からの出力に基づいて、γ線の入射位置を計算する位置計算手段と、前記エネルギー計算手段と前記位置計算手段の出力に接続され、前記第１の光電ピークを含む第１のウインドウ内のエネルギーを有するγ線に関する第１の入射数を入射位置毎にカウントし、前記第２の光電ピークと前記第３の光電ピークとを含む第２のウインドウ内のエネルギーを有するγ線に関する第２の入射数を入射位置毎にカウントするカウント手段と、前記第１の放射性同位元素に関する前記第１の光電ピークに対する前記第２の光電ピークの壊変率と前記第１の入射数に基づいて、前記第１の放射性同位元素から放射されたγ線であって、且つ前記第２のウインドウ内のエネルギーを有するγ線に関する第３の入射数を求める手段と、前記第１の入射数と前記第３の入射数とに基づいて前記第１の放射性同位元素に関する第１の画像を作成する第１の画像作成手段と、前記第２の入射数と前記第３の入射数とに基づいて前記第２の放射性同位元素に関する第２の画像を作成する第２の画像作成手段とを具備することを特徴とするシンチレーションカメラである。
【０００９】
請求項３に係る発明は、被検体に同時投与された、第１の光電ピークと第２の光電ピークを有する第１の放射性同位元素と、前記第２の光電ピークに接近した第３の光電ピークを有する第２の放射性同位元素とからのγ線を被検体の周囲複数の方向から検出するカメラ本体と、前記カメラ本体からの出力に基づいて、γ線のエネルギーを計算するエネルギー計算手段と、前記カメラ本体からの出力に基づいて、γ線の入射位置を計算する位置計算手段と、前記エネルギー計算手段と前記位置計算手段の出力に接続され、前記第１の光電ピークを含む第１のウインドウ内のエネルギーを有するγ線の第１の入射数を入射位置及び方向毎にカウントし、前記第２の光電ピークと前記第３の光電ピークとを含む第２のウインドウ内のエネルギーを有するγ線の第２の入射数を入射位置及び方向毎にカウントするカウント手段と、前記第１の放射性同位元素に関する前記第１の光電ピークに対する前記第２の光電ピークの壊変率と前記第１の入射数に基づいて、前記第１の放射性同位元素から放射されたγ線であって、且つ前記第２のウインドウ内のエネルギーを有するγ線の第３の入射数を入射位置及び方向毎に求める手段と、前記第１の入射数と前記第３の入射数とに基づいて、前記第１の放射性同位元素から放射されたγ線であって、且つ前記第１のウインドウ又は前記第２のウインドウ内のエネルギーを有するγ線の第４の入射数を入射位置及び方向毎に求める手段と、前記第２の入射数と前記第３の入射数とに基づいて、前記第２の放射性同位元素から放射されたγ線であって、且つ前記第２のウインドウ内のエネルギーを有するγ線の第５の入射数を入射位置及び方向毎に求める手段と、前記第４の入射数に基づいて、前記第１の放射性同位元素に関する第１の断層像を再構成し、前記第５の入射数に基づいて前記第２の放射性同位元素に関する第２の断層像を再構成する再構成手段とを具備することを特徴とするＳＰＥＣＴ装置である。
【００１０】
請求項５に係る発明は、被検体に同時投与された、第１の光電ピークと第２の光電ピークを有する第１の放射性同位元素と、前記第２の光電ピークに接近した第３の光電ピークを有する第２の放射性同位元素とからのγ線を被検体の周囲複数の方向から検出するカメラ本体と、前記カメラ本体からの出力に基づいて、γ線のエネルギーを計算するエネルギー計算手段と、前記カメラ本体からの出力に基づいて、γ線の入射位置を計算する位置計算手段と、前記エネルギー計算手段と前記位置計算手段の出力に接続され、前記第１の光電ピークを含む第１のウインドウ内のエネルギーを有するγ線に関する第１の入射数を入射位置及び方向毎にカウントし、前記第２の光電ピークと前記第３の光電ピークとを含む第２のウインドウ内のエネルギーを有するγ線に関する第２の入射数を入射位置及び方向毎にカウントするカウント手段と、前記第１の入射数に基づいて第１の断層像を再構成し、前記第２の入射数に基づいて第２の断層像を再構成する再構成手段と、前記第１の放射性同位元素に関する前記第１の光電ピークに対する前記第２の光電ピークの壊変率と前記第１の断層像に基づいて、前記第１の放射性同位元素から放射されたγ線であって、且つ前記第２のウインドウ内のエネルギーを有するγ線に関する第３の断層像を作成する手段と、前記第１の断層像と前記第３の断層像とに基づいて前記第１の放射性同位元素に関する断層像を作成する手段と、前記第２の断層像と前記第３の断層像とに基づいて、前記第２の放射性同位元素に関する断層像を作成する手段とを具備することを特徴とするＳＰＥＣＴ装置である。
【００１１】
【作用】
請求項１に係る発明では、第１の光電ピークと第２の光電ピークを有する第１の放射性同位元素と、前記第２の光電ピークに接近した第３の光電ピークを有する第２の放射性同位元素が被検体に同時投与された場合であっても、第２の光電ピークと第３の光電ピークの付近で発生するクロストークの問題を解決して、第１の放射性同位元素に関する第１の画像と、第２の放射性同位元素に関する第２の画像をそれぞれ分離して作成することができる。第１の入射数は、第１の放射性同位元素から放射されるγ線のうち、第１の光電ピーク付近のエネルギーの入射数である。第２の入射数は、第１の放射性同位元素から放射されるγ線のうち、第２の光電ピーク付近のエネルギーのγ線の入射数（第３の入射数）と、第２の放射性同位元素から放射され、第３の光電ピーク付近のエネルギーのγ線の入射数との合計数として与えられ、ここにクロストークが生じている。このクロストークの問題を解決するには、第２の入射数から、両放射性同位元素の入射数を分離しなければならない。請求項１に係る発明では、第１の放射性同位元素に関する第１の光電ピークに対する第２の光電ピークの壊変率に基づいて、第１の入射数から同じ第１の放射性同位元素に関する第２の光電ピーク付近の第３の入射数を求める。第１の放射性同位元素から放射される全γ線の入射数は、第１の入射数と第３の入射数とに基づいて与えられる。また、この第３の入射数と、第２の入射数とに基づいて、第２の放射性同位元素から放射される全γ線の入射数を求めることができる。各放射性同位元素から放射される全γ線の入射数を別々に使って、各放射性同位元素の画像を求めることができる。これによりクロストークの問題が解決される。
【００１２】
請求項３に係る発明では、請求項１に係る発明と同様の原理で各放射性同位元素からの全γ線の入射数を入射位置及び方向毎に求め、各放射性同位元素の断層像を再構成することができる。
【００１３】
請求項５に係る発明では、請求項３に係る発明と相違して、各ウインドウの入射数各々に基づいて２つの断層像を再構成し、２つの断層像に基づいて請求項１に係る発明と同様の原理で各放射性同位元素の断層像を求めることができる。
【００１４】
【実施例】
以下、図面を参照して本発明に係るシンチレーションカメラの好ましい実施例を説明する。ここでは、放射性同位元素として代表的なＴ１−２０１ とＩ−１２３とが同時投与されるものとする。図４に示すように、第１の放射性同位元素としてのＴ１−２０１ は７１ｋｅＶと １６７ｋｅＶの２つの光電ピークを固有する。図５に示すように、第２の放射性同位元素としてのＩ−１２３は １６０ｋｅＶの光電ピークを固有する。Ｔ１−２０１ の １６７ｋｅＶを中心に設定されるウインドウは、Ｉ−１２３の １６０ｋｅＶを中心に設定されるウインドウと重なり合う。
【００１５】
図１は、本発明に係るシンチレーションカメラの好ましい実施例の構成図である。カメラ本体１は、例えばヨウ化ナトリウム（ＮａＩ） を蛍光物質とするシンチレータ２を有する。シンチレータ２の前方には、鉛板に多数の平行孔が開けられたコリメータ３が設けられる。シンチレータ２の後方には、ライトガイド４を介して複数の光電子増倍管（ＰＭＴ）５がマトリクス状に配列される。被検体内の放射性同位元素から特定方向に放射されたγ線がシンチレータ２に入ると、その位置で蛍光が発生する。この光はライトガイド４を経て全てのＰＭＴ５に入射する。ＰＭＴ５はこの入射光に比例した振幅のパルスを生じる。
【００１６】
全てのＰＭＴ５からのパルスは、個別に、エネルギー計算部６と、位置計算部７に取り込まれる。エネルギー計算部６は、全てのＰＭＴ５の出力を加算することにより、入射γ線のエネルギーに比例したＺ信号を求める。位置計算部７は、パルス振幅の空間的変化に基づいて、γ線の入射位置（Ｘ，Ｙ）を求める。つまり、この位置計算は、或るＰＭＴ５の真下で光れば、そのＰＭＴ５からのパルスの振幅が全てのＰＭＴ５の中で最大となり、或る３つのＰＭＴ５の真ん中で光れば当該３つのＰＭＴ５からのパルスの振幅が等しくなることを概略的な原理とする。
【００１７】
Ｚ信号と位置信号（Ｘ，Ｙ）は、散乱線補正部８に取り込まれる。散乱線補正部８は、Ｔ１−２０１ の７１ｋｅＶを中心に設定されたウインドウＷ１２内のエネルギーを持つγ線のカウント数（入射数）ＰＷ１２ａｌｌから、散乱線数ＰＷ１２ｓｃａｔｌを位置（Ｘ，Ｙ）毎に減算することにより、体内のＴ１−２０１ からカメラ本体１にダイレクトに入射した、ウインドウＷ１２内のエネルギーを持つγ線だけの数ＰＷ１２ｐｒｉｍ を位置（Ｘ，Ｙ）毎に求める。
【００１８】
ＰＷ１２ａｌｌ＝ＰＷ１２ｐｒｉｍ ＋ＰＷ１２ｓｃａｔｌ …（１）
また、散乱線補正部８は、Ｔ１−２０１ の １６７ｋｅＶとＩ−１２３の １６０ｋｅＶとに基づいて設定された広いウインドウＷ２２内のエネルギーを持つγ線のカウント数（入射数）ＰＷ２２ａｌｌから、散乱線数ＰＷ２２ｓｃａｔｌを位置（Ｘ，Ｙ）毎に減算することにより、体内のＴ１−２０１ 又はＩ−１２３からカメラ本体１にダイレクトに入射した、広いウインドウＷ２２内のエネルギーを持つγ線だけの数ＰＷ２２ｐｒｉｍ を求める。
【００１９】
ＰＷ２２ａｌｌ＝ＰＷ２２ｐｒｉｍ ＋ＰＷ２２ｓｃａｔｌ …（２）
分離画像作成部９は、散乱線補正部８で求められたＰＷ１２ｐｒｉｍ（Ｘ，Ｙ）と、ＰＷ２２ｐｒｉｍ（Ｘ，Ｙ）とに基づいて、Ｔ１−２０１ だけの画像（シンチグラム）ＰＴ１−２０１（Ｘ，Ｙ） と、Ｉ−１２３だけの画像ＰＩ−１２３（Ｘ，Ｙ）を作成する。ＰＴ１−２０１（Ｘ，Ｙ） と画像ＰＩ−１２３（Ｘ，Ｙ）は、画像表示部１０に表示され、また磁気ディスク装置等の記憶部１１に記憶される。
【００２０】
図２は散乱線補正部８のブロック図である。散乱線の補正方法としては、種々実用されているが、それらのいずれを採用してもよい。ここでは、ＴＥＷ法と呼ばれる補正方法を採用するものとして説明する。ウインドウ部１２〜１７はそれぞれ、エネルギー計算部６からのＺ信号がウインドウＷ１１，Ｗ１２，Ｗ１３，Ｗ２１，Ｗ２２，Ｗ２３に含まれるとき、パルスを出力する。図６に示すように、ウインドウＷ１２は、Ｔ１−２０１ の７１ｋｅＶを中心に、例えば高低１０％の範囲に設定される。ウインドウＷ２２は、Ｔ１−２０１ の １６７ｋｅＶを中心とした例えば高低１０％の範囲と、Ｉ−１２３の １６０ｋｅＶを中心とした例えば高低１０％の範囲との中の最低値から最高値までの比較的広い範囲に設定される。ウインドウＷ１１，Ｗ１３，Ｗ２１，Ｗ２３は、ＴＥＷ法に特有のウインドウであり、ウインドウＷ１２，Ｗ２２の両側に隣接して、それぞれ例えば５ｋｅＶの幅に設定される。ウインドウＷ１１，Ｗ１２，Ｗ１３，Ｗ２１，Ｗ２２，Ｗ２３は重なり合わないので、１つのＺ信号に対してウインドウ部１２〜１７のいずれかから１つのパルスが出力される。
【００２１】
カウンタ１８は、ウインドウ部１２からのパルス数を位置（Ｘ，Ｙ）毎にカウントすることにより、ウインドウＷ１１内のエネルギーを持つγ線のカウント数（入射数）ＰＷ１１ａｌｌ（Ｘ，Ｙ） を求める。また、カウンタ１８は、ウインドウ部１３からのパルス数を位置（Ｘ，Ｙ）毎にカウントすることにより、ウインドウＷ１２内のエネルギーを持つγ線のカウント数（入射数）ＰＷ１２ａｌｌ（Ｘ，Ｙ） を求める。また、カウンタ１８は、ウインドウ部１４からのパルス数を位置（Ｘ，Ｙ）毎にカウントすることにより、ウインドウＷ１３内のエネルギーを持つγ線のカウント数（入射数）ＰＷ１３ａｌｌ（Ｘ，Ｙ） を求める。また、カウンタ１８は、ウインドウ部１５からのパルス数を位置（Ｘ，Ｙ）毎にカウントすることにより、ウインドウＷ２１内のエネルギーを持つγ線のカウント数（入射数）ＰＷ２１ａｌｌ（Ｘ，Ｙ） を求める。また、カウンタ１８は、ウインドウ部１６からのパルス数を位置（Ｘ，Ｙ）毎にカウントすることにより、ウインドウＷ２２内のエネルギーを持つγ線のカウント数（入射数）ＰＷ２２ａｌｌ（Ｘ，Ｙ） を求める。また、カウンタ１８は、ウインドウ部１７からのパルス数を位置（Ｘ，Ｙ）毎にカウントすることにより、ウインドウＷ２３内のエネルギーを持つγ線のカウント数（入射数）ＰＷ２３ａｌｌ（Ｘ，Ｙ） を求める。
【００２２】
散乱成分除去部１９は、ウインドウＷ１１内のカウント数ＰＷ１１ａｌｌ（Ｘ，Ｙ） と、ウインドウＷ１３内のカウント数ＰＷ１３ａｌｌ（Ｘ，Ｙ） とに基づいて、ウインドウＷ１２内の散乱線数ＰＷ１２ｓｃａｔｌ（Ｘ，Ｙ） を推定する。この散乱線数ＰＷ１２ｓｃａｔｌ（Ｘ，Ｙ） は、図６において、エネルギー軸と、ウインドウＷ１２と、エネルギースペクトラムとウインドウＷ１２との２交点を結ぶ線とに囲まれた台形の面積を近似的に求めることにより得られる。この台形は、高さがＷ１２、下辺がＰＷ１１ａｌｌ（Ｘ，Ｙ） ／Ｗ１１、上辺がＰＷ１３ａｌｌ（Ｘ，Ｙ） ／Ｗ１３で定義されるので、その面積、つまりＰＷ１２ｓｃａｔｌ（Ｘ，Ｙ） は、（３）式で与えられる。
【００２３】
ＰＷ１２ｓｃａｔｌ（Ｘ，Ｙ）
＝｛（ＰＷ１１ａｌｌ（Ｘ，Ｙ） ／Ｗ１１＋ＰＷ１３ａｌｌ（Ｘ，Ｙ） ／Ｗ１３）×Ｗ１２｝／２…（３）
同様に、散乱成分除去部１９は、ウインドウＷ２１内のカウント数ＰＷ２１ａｌｌ（Ｘ，Ｙ） と、ウインドウＷ２３内のカウント数ＰＷ２３ａｌｌ（Ｘ，Ｙ） とに基づいて、ウインドウＷ２２内の散乱線数ＰＷ２２ｓｃａｔｌ（Ｘ，Ｙ） を、（４）式により推定する。
【００２４】
ＰＷ２２ｓｃａｔｌ（Ｘ，Ｙ）
＝｛（ＰＷ２１ａｌｌ（Ｘ，Ｙ） ／Ｗ２１＋ＰＷ２３ａｌｌ（Ｘ，Ｙ） ／Ｗ２３）×Ｗ２２｝／２…（４）
さらに、散乱成分除去部１９は、（１）式にしたがって、ＰＷ１２ａｌｌ（Ｘ，Ｙ） から、散乱線数ＰＷ１２ｓｃａｔｌ（Ｘ，Ｙ） を減算することにより、体内のＴ１−２０１ からカメラ本体１にダイレクトに入射し、且つウインドウＷ１２内のエネルギーを持つγ線だけの数ＰＷ１２ｐｒｉｍ （Ｘ，Ｙ） を求める。また、散乱成分除去部１９は、（２）式にしたがって、ＰＷ２２ａｌｌ（Ｘ，Ｙ） から、散乱線数ＰＷ２２ｓｃａｔｌ（Ｘ，Ｙ） を減算することにより、体内のＴ１−２０１ 又はＩ−１２３からカメラ本体１にダイレクトに入射し、且つ広いウインドウＷ２２内のエネルギーを持つγ線だけの数ＰＷ２２ｐｒｉｍ（Ｘ，Ｙ）を求める。
【００２５】
図３は分離画像作成部９のブロック図である。図７は、散乱線補正後の或る位置に関するエネルギースペクトラムを示している。図７において、Ｔ１−２０１ の光電ピーク １６７ｋｅＶ付近のエネルギースペクトラムを一点鎖線で示し、Ｉ−１２３の光電ピーク １６０ｋｅＶ付近のエネルギースペクトラムを二点鎖線で示している。
【００２６】
ここで、或る位置でカウントしたＴ１−２０１ だけの７１ｋｅＶ付近のカウント数をＰ７１ｐｒｉｍ（Ｘ，Ｙ） 、或る位置でカウントしたＴ１−２０１ だけの １６７ｋｅＶ付近のカウント数をＰ１６７ｐｒｉｍ（Ｘ，Ｙ）と表すものとする。なお、Ｐ７１ｐｒｉｍ（Ｘ，Ｙ） は、ウインドウＷ１２内のエネルギーを持つγ線の数ＰＷ１２ｐｒｉｍ （Ｘ，Ｙ） に等しいので、（５）式が得られる。
【００２７】
Ｐ７１ｐｒｉｍ（Ｘ，Ｙ） ＝ＰＷ１２ｐｒｉｍ （Ｘ，Ｙ） …（５）
Ｔ１−２０１ だけの画像ＰＴ１−２０１（Ｘ，Ｙ） は、２つの光電ピーク付近のカウント数の合計であるので、（６）式で定義される。
【００２８】
ＰＴ１−２０１（Ｘ，Ｙ） ＝Ｐ７１ｐｒｉｍ（Ｘ，Ｙ） ＋Ｐ１６７ｐｒｉｍ（Ｘ，Ｙ） …（６）
（６）式は、（５）式から次の（７）式に変形される。
ＰＴ１−２０１（Ｘ，Ｙ） ＝ＰＷ１２ｐｒｉｍ（Ｘ，Ｙ）＋Ｐ１６７ｐｒｉｍ（Ｘ，Ｙ） …（７）
また、Ｉ−１２３だけの １６０ｋｅＶ付近のカウント数をＰ１６０ｐｒｉｍ（Ｘ，Ｙ）と表すものとする。広いウインドウＷ２２内のカウント数ＰＷ２２ｐｒｉｍ（Ｘ，Ｙ）は、体内のＴ１−２０１ とからのγ線の数と、Ｉ−１２３からのγ線の数との合計であるので、（８）式で定義される。
【００２９】
ＰＷ２２ｐｒｉｍ（Ｘ，Ｙ）＝Ｐ１６７ｐｒｉｍ（Ｘ，Ｙ）＋Ｐ１６０ｐｒｉｍ（Ｘ，Ｙ） …（８）
Ｉ−１２３だけの画像ＰＩ−１２３（Ｘ，Ｙ）は、唯一の光電ピーク付近のγ線のカウント数であるので、（９）式で定義される。
【００３０】
ＰＩ−１２３（Ｘ，Ｙ）＝Ｐ１６０ｐｒｉｍ（Ｘ，Ｙ） …（９）
（９）式は、（８）式から次の（１０）式に変形される、
ＰＩ−１２３（Ｘ，Ｙ）＝ＰＷ２２ｐｒｉｍ（Ｘ，Ｙ）−Ｐ１６７ｐｒｉｍ（Ｘ，Ｙ） …（１０）
このように、Ｔ１−２０１ だけの画像ＰＴ１−２０１（Ｘ，Ｙ） は（７）式で、また、Ｉ−１２３だけの画像ＰＩ−１２３（Ｘ，Ｙ）は（１０）式から得られる。つまり、ウインドウＷ１２内のカウント数ＰＷ１２ｐｒｉｍ（Ｘ，Ｙ）と、ウインドウＷ２２内のカウント数ＰＷ２２ｐｒｉｍ（Ｘ，Ｙ）とは散乱線補正部８の出力として既知であるので、Ｔ１−２０１ だけの １６７ｋｅＶ付近のカウント数Ｐ１６７ｐｒｉｍ（Ｘ，Ｙ）が求められれば、Ｔ１−２０１ だけの画像ＰＴ１−２０１（Ｘ，Ｙ） と、Ｉ−１２３だけの画像ＰＩ−１２３（Ｘ，Ｙ）とが分離できることが理解されるであろう。
【００３１】
Ｔ１−２０１ だけの １６７ｋｅＶ付近のカウント数Ｐ１６７ｐｒｉｍ（Ｘ，Ｙ）は、壊変率乗算部２０で求めることができる。周知のように、Ｔ１−２０１ の７１ｋｅＶと １６７ｋｅＶの壊変比は、９６：１１である。したがって、Ｔ１−２０１ の７１ｋｅＶに対する １６７ｋｅＶの壊変率ｋは、１１／９６で与えられる。この壊変率ｋは、Ｔ１−２０１ に固有の値である。したがって、Ｐ１６７ｐｒｉｍ（Ｘ，Ｙ）は、次の（１１）式で与えられる。
【００３２】
壊変率乗算部２０で求められたＰ１６７ｐｒｉｍ（Ｘ，Ｙ）は、Ｔ１−２０１ 画像作成部２１と、Ｉ−１２３画像作成部２２とに送られる。Ｔ１−２０１ 画像作成部２１は上記（７）式にしたがってＴ１−２０１ の画像ＰＴ１−２０１（Ｘ，Ｙ） を、Ｉ−１２３画像作成部２２は上記（１０）式にしたがってＩ−１２３の画像ＰＩ−１２３（Ｘ，Ｙ）をそれぞれ作成する。
【００３３】
このように本実施例によれば、光電ピークが接近している複数の放射性同位元素が同時投与されたときでも、カウント数を放射性同位元素毎に分離して、放射性同位元素各々の画像を得ることができる。
【００３４】
上述では、本発明をシンチレーションカメラに適用した実施例を説明したが、ＳＰＥＣＴ装置にも適用できることは勿論である。ＳＰＥＣＴとは、Ｓｉｎｇｌｅ Ｐｈｏｔｏｎ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｃｏｍｐｕｔｅｄ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙの略である。例えばカメラ本体１が被検体の周囲を所定角度毎に間欠的に回転する。これら各角度において、被検体から放射されるγ線は、カメラ本体１により一定時間ずつ検出される。１個のγ線がカメラ本体１に入射する毎に、カメラ本体１の入射面（検出面）上での入射位置（Ｘ，Ｙ）が計算され、入射位置（Ｘ，Ｙ）毎に入射数がカウントされる。この入射数Ｐ（Ｘ，Ｙ）のカウントは、カメラ本体１の回転角度（θ）毎に繰り返される。これにより、各入射数は、入射位置と角度（Ｘ，Ｙ，θ）で識別される。各入射数は、Ｘ線ＣＴスキャナ装置でいうところの投影データと等価的に扱われ、Ｘ線ＣＴスキャナ装置と同様に再構成処理を施されることにより、横断面のγ線分布（断層像）を得ることができる。本発明をＳＰＥＣＴ装置に適用すると、或る横断面に関するＴ１−２０１ だけの断層像と、Ｉ−１２３だけの断層像が得られる。上述した実施例では、入射数を位置（Ｘ，Ｙ）で識別していたが、ＳＰＥＣＴ装置では入射位置と回転角度（投影方向）とで（Ｘ，Ｙ，θ）により識別されることになる。θは、ＳＰＥＣＴ装置が上記カメラ本体１が被検体の回りを回転する回転方式であれば、この回転角度を検出する例えばロータリエンコーダ等の角度検出器で求められ、また、ＳＰＥＣＴ装置が複数のγ線カウンタを被検体の周囲にリング状に配列したＳＰＥＣＴ専用器であれば、γ線カウンタのチャンネルとして得られる。散乱線補正部８は、（Ｘ，Ｙ，θ）毎に散乱線を補正することにより、ＰＷ１２ｐｒｉｍ（Ｘ，Ｙ，θ） 、ＰＷ２２ｐｒｉｍ（Ｘ，Ｙ，θ） を求める。そして、分離画像作成部９は、ＰＷ１２ｐｒｉｍ（Ｘ，Ｙ，θ） 、ＰＷ２２ｐｒｉｍ（Ｘ，Ｙ，θ） を使って、（Ｘ，Ｙ，θ）毎にＴ１−２０１ のカウント数ＰＴ１−２０１（Ｘ，Ｙ， θ） と、Ｉ−１２３のカウント数ＰＩ−１２３（Ｘ，Ｙ，θ） を求める。分離画像作成部９の出力には再構成処理部が設けられるであろう。再構成処理部は、或る横断面に関する３６０°又は１８０°分のＰＴ１−２０１（Ｘ，Ｙ， θ） に基づいて、当該横断面に関するＴ１−２０１ だけの断層像を再構成する。また、再構成処理部は、或る横断面に関する３６０°又は１８０°分のＰＩ−１２３（Ｘ，Ｙ，θ） に基づいて、当該横断面に関するＩ−１２３だけの断層像を再構成する。これら断層像は、画像表示部１０に表示され、また磁気ディスク装置等の記憶部１１に記憶される。
【００３５】
なお、本発明をＳＰＥＣＴ装置に適用する場合、上記説明のように再構成処理前にクロストークを補正する他に、再構成処理後にクロストークを補正することが考えられる。この場合、散乱線補正部８の出力に再構成処理部が設けられるであろう。再構成処理部は、或る横断面に関する３６０°又は１８０°分のＰＷ１２ｐｒｉｍ（Ｘ，Ｙ，θ） に基づいて、Ｔ１−２０１ の光電ピーク７１ｋｅＶ付近のカウント数に関する第１の断層像を再構成する。また、再構成処理部は、或る横断面に関する３６０°又は１８０°分のＰＷ２２ｐｒｉｍ（Ｘ，Ｙ，θ） に基づいて、Ｔ１−２０１ 又はＩ−１２３から広いウインドウＷ２２を通過したカウント数に関する第２の断層像を再構成する。分離画像作成部９は、（１１）式のように、第１の断層像の各画素に壊変率を乗算することにより、Ｔ１−２０１ の光電ピーク １６７ｋｅＶ付近のカウント数に関する第３の断層像を求める。分離画像作成部９の画像作成部２１は、（７）式のように、第１の断層像と第３の断層像とをフレーム間で加算することにより、当該横断面に関するＴ１−２０１ だけの断層像を作成する。また、分離画像作成部９の画像作成部２２は、（１０）式のように、第２の断層像から第３の断層像をフレーム間でサブトラクションすることにより、当該横断面に関するＩ−１２３だけの断層像を作成する。
本発明は、上述した実施例に限定されることなく、種々変形して実施可能である。
【００３６】
【発明の効果】
請求項１に係る発明では、第１の光電ピークと第２の光電ピークを有する第１の放射性同位元素と、前記第２の光電ピークに接近した第３の光電ピークを有する第２の放射性同位元素が被検体に同時投与された場合であっても、第２の光電ピークと第３の光電ピークの付近で発生するクロストークの問題を解決して、第１の放射性同位元素に関する第１の画像と、第２の放射性同位元素に関する第２の画像をそれぞれ分離して作成することができる。第１の入射数は、第１の放射性同位元素から放射されるγ線のうち、第１の光電ピーク付近のエネルギーの入射数である。第２の入射数は、第１の放射性同位元素から放射されるγ線のうち、第２の光電ピーク付近のエネルギーのγ線の入射数（第３の入射数）と、第２の放射性同位元素から放射され、第３の光電ピーク付近のエネルギーのγ線の入射数との合計数として与えられ、ここにクロストークが生じている。このクロストークの問題を解決するには、第２の入射数から、両放射性同位元素の入射数を分離しなければならない。請求項１に係る発明では、第１の放射性同位元素に関する第１の光電ピークに対する第２の光電ピークの壊変率に基づいて、第１の入射数から同じ第１の放射性同位元素に関する第２の光電ピーク付近の第３の入射数を求める。第１の放射性同位元素から放射される全γ線の入射数は、第１の入射数と第３の入射数とに基づいて与えられる。また、この第３の入射数と、第２の入射数とに基づいて、第２の放射性同位元素から放射される全γ線の入射数を求めることができる。各放射性同位元素から放射される全γ線の入射数を別々に使って、各放射性同位元素の画像を求めることができる。これによりクロストークの問題が解決される。
【００３７】
請求項３に係る発明では、請求項１に係る発明と同様の原理で各放射性同位元素からの全γ線の入射数を入射位置及び方向毎に求め、各放射性同位元素の断層像を再構成することができる。
【００３８】
請求項５に係る発明では、請求項３に係る発明と相違して、各ウインドウの入射数各々に基づいて２つの断層像を再構成し、２つの断層像に基づいて請求項１に係る発明と同様の原理で各放射性同位元素の断層像を求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるシンチレーションカメラの一実施例の構成図。
【図２】図１の散乱線補正部のブロック図。
【図３】図１の分離画像作成部のブロック図。
【図４】Ｔ１−２０１ だけを投与したときの或る位置に関するエネルギースペクトルを示す図。
【図５】Ｉ−１２３だけを投与したときの或る位置に関するエネルギースペクトルを示す図。
【図６】Ｔ１−２０１ とＩ−１２３を同時投与したときの或る位置に関するエネルギースペクトルを示す図。
【図７】図６に対応する散乱線補正後のエネルギースペクトルを示す図。
【符号の説明】
１…カメラ本体、 ２…シンチレータ、
３…コリメータ、 ４…ライトガイド、
５…光電子増倍管、 ６…エネルギー計算部、
７…位置計算部、 ８…散乱線補正部、
９…分離画像作成部、 １０…画像表示部、
１１…記憶部。
【産業上の利用分野】
本発明は、被検体内に投与した放射性同位元素（radioisotope；ＲＩ）の空間的分布を画像化するシンチレーションカメラ及びＳＰＥＣＴ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
核医学診断法は、放射性同位元素又はその標識化合物が特定の組織や臓器に選択的に取り込まれる性質を利用し、放射性同位元素から放射（ｅｍｉｓｓｉｏｎ）されるγ線を体外から測定し、放射性同位元素の空間的分布（シンチグラム）を画像化して診断するという診断法であり、組織や臓器の生理的機能や代謝機能に関する診断を可能にする。シンチレーションカメラはこの診断法を実現する装置である。
【０００３】
放射性同位元素から放射されるγ線のエネルギー分布は、当該放射性同位元素に固有の光電ピークを中心として広がっている。シンチレーションカメラは、上記光電ピークを中心とした所定幅のウインドウ（エネルギー帯域）に入るエネルギーを有する当該放射性同位元素からのγ線だけを計数するために、ウインドウ回路を備えている。
【０００４】
このような核医学診断法において、複数種類の放射性同位元素を被検体に同時投与し、各放射性同位元素のシンチグラムを比較検討することの有効性が最近示唆されている。しかし、これには次のようなクロストークの問題がある。
【０００５】
Ｔ１−２０１ とＩ−１２３の２種の放射性同位元素を同時投与するケースを考える。Ｉ−１２３は １６０ｋｅＶの光電ピークを固有する。Ｉ−１２３のウインドウは １６０ｋｅＶを中心に設定される。Ｔ１−２０１ は７１ｋｅＶと １６７ｋｅＶの２つの光電ピークを固有する。Ｔ１−２０１ に対しては、７１ｋｅＶを中心に設定されたウインドウと、 １６７ｋｅＶを中心に設定されたウインドウとの２つのウインドウが設定される。Ｉ−１２３のウインドウと、Ｔ１−２０１ の １６７ｋｅＶを中心に設定されたウインドウとは重なり合う。したがって、Ｉ−１２３からのγ線と、Ｔ１−２０１ からのγ線とを区別できない。これをクロストークという。
【０００６】
この問題に対する従来の解決策は次の通りである。まず、Ｉ−１２３のウインドウと、Ｔ１−２０１ の １６７ｋｅＶに対するウインドウとを合わせた広いウインドウを設定し、この広いウインドウ内のγ線を計数する。この広いウインドウ内のγ線のカウント数を、予めファントムを使って個別に測定した広いウインドウ内のＩ−１２３のカウント数とＴ１ −２０１のカウント数との比率にしたがって、Ｉ−１２３とＴ１−２０１ とに分配することにより、Ｉ−１２３とＴ１−２０１ それぞれのカウント数を推定するというものである。
しかし、この従来の解決策は、上記比率がファントムと実際の被検体とでは相違するため精度が悪かった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、複数種の放射性同位元素を同時投与したときに発生するクロストークの問題を解決できるシンチレーションカメラ及びＳＰＥＣＴ装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、被検体に同時投与された、第１の光電ピークと第２の光電ピークを有する第１の放射性同位元素と、前記第２の光電ピークに接近した第３の光電ピークを有する第２の放射性同位元素とからのγ線を検出するカメラ本体と、前記カメラ本体からの出力に基づいて、γ線のエネルギーを計算するエネルギー計算手段と、前記カメラ本体からの出力に基づいて、γ線の入射位置を計算する位置計算手段と、前記エネルギー計算手段と前記位置計算手段の出力に接続され、前記第１の光電ピークを含む第１のウインドウ内のエネルギーを有するγ線に関する第１の入射数を入射位置毎にカウントし、前記第２の光電ピークと前記第３の光電ピークとを含む第２のウインドウ内のエネルギーを有するγ線に関する第２の入射数を入射位置毎にカウントするカウント手段と、前記第１の放射性同位元素に関する前記第１の光電ピークに対する前記第２の光電ピークの壊変率と前記第１の入射数に基づいて、前記第１の放射性同位元素から放射されたγ線であって、且つ前記第２のウインドウ内のエネルギーを有するγ線に関する第３の入射数を求める手段と、前記第１の入射数と前記第３の入射数とに基づいて前記第１の放射性同位元素に関する第１の画像を作成する第１の画像作成手段と、前記第２の入射数と前記第３の入射数とに基づいて前記第２の放射性同位元素に関する第２の画像を作成する第２の画像作成手段とを具備することを特徴とするシンチレーションカメラである。
【０００９】
請求項３に係る発明は、被検体に同時投与された、第１の光電ピークと第２の光電ピークを有する第１の放射性同位元素と、前記第２の光電ピークに接近した第３の光電ピークを有する第２の放射性同位元素とからのγ線を被検体の周囲複数の方向から検出するカメラ本体と、前記カメラ本体からの出力に基づいて、γ線のエネルギーを計算するエネルギー計算手段と、前記カメラ本体からの出力に基づいて、γ線の入射位置を計算する位置計算手段と、前記エネルギー計算手段と前記位置計算手段の出力に接続され、前記第１の光電ピークを含む第１のウインドウ内のエネルギーを有するγ線の第１の入射数を入射位置及び方向毎にカウントし、前記第２の光電ピークと前記第３の光電ピークとを含む第２のウインドウ内のエネルギーを有するγ線の第２の入射数を入射位置及び方向毎にカウントするカウント手段と、前記第１の放射性同位元素に関する前記第１の光電ピークに対する前記第２の光電ピークの壊変率と前記第１の入射数に基づいて、前記第１の放射性同位元素から放射されたγ線であって、且つ前記第２のウインドウ内のエネルギーを有するγ線の第３の入射数を入射位置及び方向毎に求める手段と、前記第１の入射数と前記第３の入射数とに基づいて、前記第１の放射性同位元素から放射されたγ線であって、且つ前記第１のウインドウ又は前記第２のウインドウ内のエネルギーを有するγ線の第４の入射数を入射位置及び方向毎に求める手段と、前記第２の入射数と前記第３の入射数とに基づいて、前記第２の放射性同位元素から放射されたγ線であって、且つ前記第２のウインドウ内のエネルギーを有するγ線の第５の入射数を入射位置及び方向毎に求める手段と、前記第４の入射数に基づいて、前記第１の放射性同位元素に関する第１の断層像を再構成し、前記第５の入射数に基づいて前記第２の放射性同位元素に関する第２の断層像を再構成する再構成手段とを具備することを特徴とするＳＰＥＣＴ装置である。
【００１０】
請求項５に係る発明は、被検体に同時投与された、第１の光電ピークと第２の光電ピークを有する第１の放射性同位元素と、前記第２の光電ピークに接近した第３の光電ピークを有する第２の放射性同位元素とからのγ線を被検体の周囲複数の方向から検出するカメラ本体と、前記カメラ本体からの出力に基づいて、γ線のエネルギーを計算するエネルギー計算手段と、前記カメラ本体からの出力に基づいて、γ線の入射位置を計算する位置計算手段と、前記エネルギー計算手段と前記位置計算手段の出力に接続され、前記第１の光電ピークを含む第１のウインドウ内のエネルギーを有するγ線に関する第１の入射数を入射位置及び方向毎にカウントし、前記第２の光電ピークと前記第３の光電ピークとを含む第２のウインドウ内のエネルギーを有するγ線に関する第２の入射数を入射位置及び方向毎にカウントするカウント手段と、前記第１の入射数に基づいて第１の断層像を再構成し、前記第２の入射数に基づいて第２の断層像を再構成する再構成手段と、前記第１の放射性同位元素に関する前記第１の光電ピークに対する前記第２の光電ピークの壊変率と前記第１の断層像に基づいて、前記第１の放射性同位元素から放射されたγ線であって、且つ前記第２のウインドウ内のエネルギーを有するγ線に関する第３の断層像を作成する手段と、前記第１の断層像と前記第３の断層像とに基づいて前記第１の放射性同位元素に関する断層像を作成する手段と、前記第２の断層像と前記第３の断層像とに基づいて、前記第２の放射性同位元素に関する断層像を作成する手段とを具備することを特徴とするＳＰＥＣＴ装置である。
【００１１】
【作用】
請求項１に係る発明では、第１の光電ピークと第２の光電ピークを有する第１の放射性同位元素と、前記第２の光電ピークに接近した第３の光電ピークを有する第２の放射性同位元素が被検体に同時投与された場合であっても、第２の光電ピークと第３の光電ピークの付近で発生するクロストークの問題を解決して、第１の放射性同位元素に関する第１の画像と、第２の放射性同位元素に関する第２の画像をそれぞれ分離して作成することができる。第１の入射数は、第１の放射性同位元素から放射されるγ線のうち、第１の光電ピーク付近のエネルギーの入射数である。第２の入射数は、第１の放射性同位元素から放射されるγ線のうち、第２の光電ピーク付近のエネルギーのγ線の入射数（第３の入射数）と、第２の放射性同位元素から放射され、第３の光電ピーク付近のエネルギーのγ線の入射数との合計数として与えられ、ここにクロストークが生じている。このクロストークの問題を解決するには、第２の入射数から、両放射性同位元素の入射数を分離しなければならない。請求項１に係る発明では、第１の放射性同位元素に関する第１の光電ピークに対する第２の光電ピークの壊変率に基づいて、第１の入射数から同じ第１の放射性同位元素に関する第２の光電ピーク付近の第３の入射数を求める。第１の放射性同位元素から放射される全γ線の入射数は、第１の入射数と第３の入射数とに基づいて与えられる。また、この第３の入射数と、第２の入射数とに基づいて、第２の放射性同位元素から放射される全γ線の入射数を求めることができる。各放射性同位元素から放射される全γ線の入射数を別々に使って、各放射性同位元素の画像を求めることができる。これによりクロストークの問題が解決される。
【００１２】
請求項３に係る発明では、請求項１に係る発明と同様の原理で各放射性同位元素からの全γ線の入射数を入射位置及び方向毎に求め、各放射性同位元素の断層像を再構成することができる。
【００１３】
請求項５に係る発明では、請求項３に係る発明と相違して、各ウインドウの入射数各々に基づいて２つの断層像を再構成し、２つの断層像に基づいて請求項１に係る発明と同様の原理で各放射性同位元素の断層像を求めることができる。
【００１４】
【実施例】
以下、図面を参照して本発明に係るシンチレーションカメラの好ましい実施例を説明する。ここでは、放射性同位元素として代表的なＴ１−２０１ とＩ−１２３とが同時投与されるものとする。図４に示すように、第１の放射性同位元素としてのＴ１−２０１ は７１ｋｅＶと １６７ｋｅＶの２つの光電ピークを固有する。図５に示すように、第２の放射性同位元素としてのＩ−１２３は １６０ｋｅＶの光電ピークを固有する。Ｔ１−２０１ の １６７ｋｅＶを中心に設定されるウインドウは、Ｉ−１２３の １６０ｋｅＶを中心に設定されるウインドウと重なり合う。
【００１５】
図１は、本発明に係るシンチレーションカメラの好ましい実施例の構成図である。カメラ本体１は、例えばヨウ化ナトリウム（ＮａＩ） を蛍光物質とするシンチレータ２を有する。シンチレータ２の前方には、鉛板に多数の平行孔が開けられたコリメータ３が設けられる。シンチレータ２の後方には、ライトガイド４を介して複数の光電子増倍管（ＰＭＴ）５がマトリクス状に配列される。被検体内の放射性同位元素から特定方向に放射されたγ線がシンチレータ２に入ると、その位置で蛍光が発生する。この光はライトガイド４を経て全てのＰＭＴ５に入射する。ＰＭＴ５はこの入射光に比例した振幅のパルスを生じる。
【００１６】
全てのＰＭＴ５からのパルスは、個別に、エネルギー計算部６と、位置計算部７に取り込まれる。エネルギー計算部６は、全てのＰＭＴ５の出力を加算することにより、入射γ線のエネルギーに比例したＺ信号を求める。位置計算部７は、パルス振幅の空間的変化に基づいて、γ線の入射位置（Ｘ，Ｙ）を求める。つまり、この位置計算は、或るＰＭＴ５の真下で光れば、そのＰＭＴ５からのパルスの振幅が全てのＰＭＴ５の中で最大となり、或る３つのＰＭＴ５の真ん中で光れば当該３つのＰＭＴ５からのパルスの振幅が等しくなることを概略的な原理とする。
【００１７】
Ｚ信号と位置信号（Ｘ，Ｙ）は、散乱線補正部８に取り込まれる。散乱線補正部８は、Ｔ１−２０１ の７１ｋｅＶを中心に設定されたウインドウＷ１２内のエネルギーを持つγ線のカウント数（入射数）ＰＷ１２ａｌｌから、散乱線数ＰＷ１２ｓｃａｔｌを位置（Ｘ，Ｙ）毎に減算することにより、体内のＴ１−２０１ からカメラ本体１にダイレクトに入射した、ウインドウＷ１２内のエネルギーを持つγ線だけの数ＰＷ１２ｐｒｉｍ を位置（Ｘ，Ｙ）毎に求める。
【００１８】
ＰＷ１２ａｌｌ＝ＰＷ１２ｐｒｉｍ ＋ＰＷ１２ｓｃａｔｌ …（１）
また、散乱線補正部８は、Ｔ１−２０１ の １６７ｋｅＶとＩ−１２３の １６０ｋｅＶとに基づいて設定された広いウインドウＷ２２内のエネルギーを持つγ線のカウント数（入射数）ＰＷ２２ａｌｌから、散乱線数ＰＷ２２ｓｃａｔｌを位置（Ｘ，Ｙ）毎に減算することにより、体内のＴ１−２０１ 又はＩ−１２３からカメラ本体１にダイレクトに入射した、広いウインドウＷ２２内のエネルギーを持つγ線だけの数ＰＷ２２ｐｒｉｍ を求める。
【００１９】
ＰＷ２２ａｌｌ＝ＰＷ２２ｐｒｉｍ ＋ＰＷ２２ｓｃａｔｌ …（２）
分離画像作成部９は、散乱線補正部８で求められたＰＷ１２ｐｒｉｍ（Ｘ，Ｙ）と、ＰＷ２２ｐｒｉｍ（Ｘ，Ｙ）とに基づいて、Ｔ１−２０１ だけの画像（シンチグラム）ＰＴ１−２０１（Ｘ，Ｙ） と、Ｉ−１２３だけの画像ＰＩ−１２３（Ｘ，Ｙ）を作成する。ＰＴ１−２０１（Ｘ，Ｙ） と画像ＰＩ−１２３（Ｘ，Ｙ）は、画像表示部１０に表示され、また磁気ディスク装置等の記憶部１１に記憶される。
【００２０】
図２は散乱線補正部８のブロック図である。散乱線の補正方法としては、種々実用されているが、それらのいずれを採用してもよい。ここでは、ＴＥＷ法と呼ばれる補正方法を採用するものとして説明する。ウインドウ部１２〜１７はそれぞれ、エネルギー計算部６からのＺ信号がウインドウＷ１１，Ｗ１２，Ｗ１３，Ｗ２１，Ｗ２２，Ｗ２３に含まれるとき、パルスを出力する。図６に示すように、ウインドウＷ１２は、Ｔ１−２０１ の７１ｋｅＶを中心に、例えば高低１０％の範囲に設定される。ウインドウＷ２２は、Ｔ１−２０１ の １６７ｋｅＶを中心とした例えば高低１０％の範囲と、Ｉ−１２３の １６０ｋｅＶを中心とした例えば高低１０％の範囲との中の最低値から最高値までの比較的広い範囲に設定される。ウインドウＷ１１，Ｗ１３，Ｗ２１，Ｗ２３は、ＴＥＷ法に特有のウインドウであり、ウインドウＷ１２，Ｗ２２の両側に隣接して、それぞれ例えば５ｋｅＶの幅に設定される。ウインドウＷ１１，Ｗ１２，Ｗ１３，Ｗ２１，Ｗ２２，Ｗ２３は重なり合わないので、１つのＺ信号に対してウインドウ部１２〜１７のいずれかから１つのパルスが出力される。
【００２１】
カウンタ１８は、ウインドウ部１２からのパルス数を位置（Ｘ，Ｙ）毎にカウントすることにより、ウインドウＷ１１内のエネルギーを持つγ線のカウント数（入射数）ＰＷ１１ａｌｌ（Ｘ，Ｙ） を求める。また、カウンタ１８は、ウインドウ部１３からのパルス数を位置（Ｘ，Ｙ）毎にカウントすることにより、ウインドウＷ１２内のエネルギーを持つγ線のカウント数（入射数）ＰＷ１２ａｌｌ（Ｘ，Ｙ） を求める。また、カウンタ１８は、ウインドウ部１４からのパルス数を位置（Ｘ，Ｙ）毎にカウントすることにより、ウインドウＷ１３内のエネルギーを持つγ線のカウント数（入射数）ＰＷ１３ａｌｌ（Ｘ，Ｙ） を求める。また、カウンタ１８は、ウインドウ部１５からのパルス数を位置（Ｘ，Ｙ）毎にカウントすることにより、ウインドウＷ２１内のエネルギーを持つγ線のカウント数（入射数）ＰＷ２１ａｌｌ（Ｘ，Ｙ） を求める。また、カウンタ１８は、ウインドウ部１６からのパルス数を位置（Ｘ，Ｙ）毎にカウントすることにより、ウインドウＷ２２内のエネルギーを持つγ線のカウント数（入射数）ＰＷ２２ａｌｌ（Ｘ，Ｙ） を求める。また、カウンタ１８は、ウインドウ部１７からのパルス数を位置（Ｘ，Ｙ）毎にカウントすることにより、ウインドウＷ２３内のエネルギーを持つγ線のカウント数（入射数）ＰＷ２３ａｌｌ（Ｘ，Ｙ） を求める。
【００２２】
散乱成分除去部１９は、ウインドウＷ１１内のカウント数ＰＷ１１ａｌｌ（Ｘ，Ｙ） と、ウインドウＷ１３内のカウント数ＰＷ１３ａｌｌ（Ｘ，Ｙ） とに基づいて、ウインドウＷ１２内の散乱線数ＰＷ１２ｓｃａｔｌ（Ｘ，Ｙ） を推定する。この散乱線数ＰＷ１２ｓｃａｔｌ（Ｘ，Ｙ） は、図６において、エネルギー軸と、ウインドウＷ１２と、エネルギースペクトラムとウインドウＷ１２との２交点を結ぶ線とに囲まれた台形の面積を近似的に求めることにより得られる。この台形は、高さがＷ１２、下辺がＰＷ１１ａｌｌ（Ｘ，Ｙ） ／Ｗ１１、上辺がＰＷ１３ａｌｌ（Ｘ，Ｙ） ／Ｗ１３で定義されるので、その面積、つまりＰＷ１２ｓｃａｔｌ（Ｘ，Ｙ） は、（３）式で与えられる。
【００２３】
ＰＷ１２ｓｃａｔｌ（Ｘ，Ｙ）
＝｛（ＰＷ１１ａｌｌ（Ｘ，Ｙ） ／Ｗ１１＋ＰＷ１３ａｌｌ（Ｘ，Ｙ） ／Ｗ１３）×Ｗ１２｝／２…（３）
同様に、散乱成分除去部１９は、ウインドウＷ２１内のカウント数ＰＷ２１ａｌｌ（Ｘ，Ｙ） と、ウインドウＷ２３内のカウント数ＰＷ２３ａｌｌ（Ｘ，Ｙ） とに基づいて、ウインドウＷ２２内の散乱線数ＰＷ２２ｓｃａｔｌ（Ｘ，Ｙ） を、（４）式により推定する。
【００２４】
ＰＷ２２ｓｃａｔｌ（Ｘ，Ｙ）
＝｛（ＰＷ２１ａｌｌ（Ｘ，Ｙ） ／Ｗ２１＋ＰＷ２３ａｌｌ（Ｘ，Ｙ） ／Ｗ２３）×Ｗ２２｝／２…（４）
さらに、散乱成分除去部１９は、（１）式にしたがって、ＰＷ１２ａｌｌ（Ｘ，Ｙ） から、散乱線数ＰＷ１２ｓｃａｔｌ（Ｘ，Ｙ） を減算することにより、体内のＴ１−２０１ からカメラ本体１にダイレクトに入射し、且つウインドウＷ１２内のエネルギーを持つγ線だけの数ＰＷ１２ｐｒｉｍ （Ｘ，Ｙ） を求める。また、散乱成分除去部１９は、（２）式にしたがって、ＰＷ２２ａｌｌ（Ｘ，Ｙ） から、散乱線数ＰＷ２２ｓｃａｔｌ（Ｘ，Ｙ） を減算することにより、体内のＴ１−２０１ 又はＩ−１２３からカメラ本体１にダイレクトに入射し、且つ広いウインドウＷ２２内のエネルギーを持つγ線だけの数ＰＷ２２ｐｒｉｍ（Ｘ，Ｙ）を求める。
【００２５】
図３は分離画像作成部９のブロック図である。図７は、散乱線補正後の或る位置に関するエネルギースペクトラムを示している。図７において、Ｔ１−２０１ の光電ピーク １６７ｋｅＶ付近のエネルギースペクトラムを一点鎖線で示し、Ｉ−１２３の光電ピーク １６０ｋｅＶ付近のエネルギースペクトラムを二点鎖線で示している。
【００２６】
ここで、或る位置でカウントしたＴ１−２０１ だけの７１ｋｅＶ付近のカウント数をＰ７１ｐｒｉｍ（Ｘ，Ｙ） 、或る位置でカウントしたＴ１−２０１ だけの １６７ｋｅＶ付近のカウント数をＰ１６７ｐｒｉｍ（Ｘ，Ｙ）と表すものとする。なお、Ｐ７１ｐｒｉｍ（Ｘ，Ｙ） は、ウインドウＷ１２内のエネルギーを持つγ線の数ＰＷ１２ｐｒｉｍ （Ｘ，Ｙ） に等しいので、（５）式が得られる。
【００２７】
Ｐ７１ｐｒｉｍ（Ｘ，Ｙ） ＝ＰＷ１２ｐｒｉｍ （Ｘ，Ｙ） …（５）
Ｔ１−２０１ だけの画像ＰＴ１−２０１（Ｘ，Ｙ） は、２つの光電ピーク付近のカウント数の合計であるので、（６）式で定義される。
【００２８】
ＰＴ１−２０１（Ｘ，Ｙ） ＝Ｐ７１ｐｒｉｍ（Ｘ，Ｙ） ＋Ｐ１６７ｐｒｉｍ（Ｘ，Ｙ） …（６）
（６）式は、（５）式から次の（７）式に変形される。
ＰＴ１−２０１（Ｘ，Ｙ） ＝ＰＷ１２ｐｒｉｍ（Ｘ，Ｙ）＋Ｐ１６７ｐｒｉｍ（Ｘ，Ｙ） …（７）
また、Ｉ−１２３だけの １６０ｋｅＶ付近のカウント数をＰ１６０ｐｒｉｍ（Ｘ，Ｙ）と表すものとする。広いウインドウＷ２２内のカウント数ＰＷ２２ｐｒｉｍ（Ｘ，Ｙ）は、体内のＴ１−２０１ とからのγ線の数と、Ｉ−１２３からのγ線の数との合計であるので、（８）式で定義される。
【００２９】
ＰＷ２２ｐｒｉｍ（Ｘ，Ｙ）＝Ｐ１６７ｐｒｉｍ（Ｘ，Ｙ）＋Ｐ１６０ｐｒｉｍ（Ｘ，Ｙ） …（８）
Ｉ−１２３だけの画像ＰＩ−１２３（Ｘ，Ｙ）は、唯一の光電ピーク付近のγ線のカウント数であるので、（９）式で定義される。
【００３０】
ＰＩ−１２３（Ｘ，Ｙ）＝Ｐ１６０ｐｒｉｍ（Ｘ，Ｙ） …（９）
（９）式は、（８）式から次の（１０）式に変形される、
ＰＩ−１２３（Ｘ，Ｙ）＝ＰＷ２２ｐｒｉｍ（Ｘ，Ｙ）−Ｐ１６７ｐｒｉｍ（Ｘ，Ｙ） …（１０）
このように、Ｔ１−２０１ だけの画像ＰＴ１−２０１（Ｘ，Ｙ） は（７）式で、また、Ｉ−１２３だけの画像ＰＩ−１２３（Ｘ，Ｙ）は（１０）式から得られる。つまり、ウインドウＷ１２内のカウント数ＰＷ１２ｐｒｉｍ（Ｘ，Ｙ）と、ウインドウＷ２２内のカウント数ＰＷ２２ｐｒｉｍ（Ｘ，Ｙ）とは散乱線補正部８の出力として既知であるので、Ｔ１−２０１ だけの １６７ｋｅＶ付近のカウント数Ｐ１６７ｐｒｉｍ（Ｘ，Ｙ）が求められれば、Ｔ１−２０１ だけの画像ＰＴ１−２０１（Ｘ，Ｙ） と、Ｉ−１２３だけの画像ＰＩ−１２３（Ｘ，Ｙ）とが分離できることが理解されるであろう。
【００３１】
Ｔ１−２０１ だけの １６７ｋｅＶ付近のカウント数Ｐ１６７ｐｒｉｍ（Ｘ，Ｙ）は、壊変率乗算部２０で求めることができる。周知のように、Ｔ１−２０１ の７１ｋｅＶと １６７ｋｅＶの壊変比は、９６：１１である。したがって、Ｔ１−２０１ の７１ｋｅＶに対する １６７ｋｅＶの壊変率ｋは、１１／９６で与えられる。この壊変率ｋは、Ｔ１−２０１ に固有の値である。したがって、Ｐ１６７ｐｒｉｍ（Ｘ，Ｙ）は、次の（１１）式で与えられる。
【００３２】
【００３３】
このように本実施例によれば、光電ピークが接近している複数の放射性同位元素が同時投与されたときでも、カウント数を放射性同位元素毎に分離して、放射性同位元素各々の画像を得ることができる。
【００３４】
上述では、本発明をシンチレーションカメラに適用した実施例を説明したが、ＳＰＥＣＴ装置にも適用できることは勿論である。ＳＰＥＣＴとは、Ｓｉｎｇｌｅ Ｐｈｏｔｏｎ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｃｏｍｐｕｔｅｄ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙの略である。例えばカメラ本体１が被検体の周囲を所定角度毎に間欠的に回転する。これら各角度において、被検体から放射されるγ線は、カメラ本体１により一定時間ずつ検出される。１個のγ線がカメラ本体１に入射する毎に、カメラ本体１の入射面（検出面）上での入射位置（Ｘ，Ｙ）が計算され、入射位置（Ｘ，Ｙ）毎に入射数がカウントされる。この入射数Ｐ（Ｘ，Ｙ）のカウントは、カメラ本体１の回転角度（θ）毎に繰り返される。これにより、各入射数は、入射位置と角度（Ｘ，Ｙ，θ）で識別される。各入射数は、Ｘ線ＣＴスキャナ装置でいうところの投影データと等価的に扱われ、Ｘ線ＣＴスキャナ装置と同様に再構成処理を施されることにより、横断面のγ線分布（断層像）を得ることができる。本発明をＳＰＥＣＴ装置に適用すると、或る横断面に関するＴ１−２０１ だけの断層像と、Ｉ−１２３だけの断層像が得られる。上述した実施例では、入射数を位置（Ｘ，Ｙ）で識別していたが、ＳＰＥＣＴ装置では入射位置と回転角度（投影方向）とで（Ｘ，Ｙ，θ）により識別されることになる。θは、ＳＰＥＣＴ装置が上記カメラ本体１が被検体の回りを回転する回転方式であれば、この回転角度を検出する例えばロータリエンコーダ等の角度検出器で求められ、また、ＳＰＥＣＴ装置が複数のγ線カウンタを被検体の周囲にリング状に配列したＳＰＥＣＴ専用器であれば、γ線カウンタのチャンネルとして得られる。散乱線補正部８は、（Ｘ，Ｙ，θ）毎に散乱線を補正することにより、ＰＷ１２ｐｒｉｍ（Ｘ，Ｙ，θ） 、ＰＷ２２ｐｒｉｍ（Ｘ，Ｙ，θ） を求める。そして、分離画像作成部９は、ＰＷ１２ｐｒｉｍ（Ｘ，Ｙ，θ） 、ＰＷ２２ｐｒｉｍ（Ｘ，Ｙ，θ） を使って、（Ｘ，Ｙ，θ）毎にＴ１−２０１ のカウント数ＰＴ１−２０１（Ｘ，Ｙ， θ） と、Ｉ−１２３のカウント数ＰＩ−１２３（Ｘ，Ｙ，θ） を求める。分離画像作成部９の出力には再構成処理部が設けられるであろう。再構成処理部は、或る横断面に関する３６０°又は１８０°分のＰＴ１−２０１（Ｘ，Ｙ， θ） に基づいて、当該横断面に関するＴ１−２０１ だけの断層像を再構成する。また、再構成処理部は、或る横断面に関する３６０°又は１８０°分のＰＩ−１２３（Ｘ，Ｙ，θ） に基づいて、当該横断面に関するＩ−１２３だけの断層像を再構成する。これら断層像は、画像表示部１０に表示され、また磁気ディスク装置等の記憶部１１に記憶される。
【００３５】
なお、本発明をＳＰＥＣＴ装置に適用する場合、上記説明のように再構成処理前にクロストークを補正する他に、再構成処理後にクロストークを補正することが考えられる。この場合、散乱線補正部８の出力に再構成処理部が設けられるであろう。再構成処理部は、或る横断面に関する３６０°又は１８０°分のＰＷ１２ｐｒｉｍ（Ｘ，Ｙ，θ） に基づいて、Ｔ１−２０１ の光電ピーク７１ｋｅＶ付近のカウント数に関する第１の断層像を再構成する。また、再構成処理部は、或る横断面に関する３６０°又は１８０°分のＰＷ２２ｐｒｉｍ（Ｘ，Ｙ，θ） に基づいて、Ｔ１−２０１ 又はＩ−１２３から広いウインドウＷ２２を通過したカウント数に関する第２の断層像を再構成する。分離画像作成部９は、（１１）式のように、第１の断層像の各画素に壊変率を乗算することにより、Ｔ１−２０１ の光電ピーク １６７ｋｅＶ付近のカウント数に関する第３の断層像を求める。分離画像作成部９の画像作成部２１は、（７）式のように、第１の断層像と第３の断層像とをフレーム間で加算することにより、当該横断面に関するＴ１−２０１ だけの断層像を作成する。また、分離画像作成部９の画像作成部２２は、（１０）式のように、第２の断層像から第３の断層像をフレーム間でサブトラクションすることにより、当該横断面に関するＩ−１２３だけの断層像を作成する。
本発明は、上述した実施例に限定されることなく、種々変形して実施可能である。
【００３６】
【発明の効果】
請求項１に係る発明では、第１の光電ピークと第２の光電ピークを有する第１の放射性同位元素と、前記第２の光電ピークに接近した第３の光電ピークを有する第２の放射性同位元素が被検体に同時投与された場合であっても、第２の光電ピークと第３の光電ピークの付近で発生するクロストークの問題を解決して、第１の放射性同位元素に関する第１の画像と、第２の放射性同位元素に関する第２の画像をそれぞれ分離して作成することができる。第１の入射数は、第１の放射性同位元素から放射されるγ線のうち、第１の光電ピーク付近のエネルギーの入射数である。第２の入射数は、第１の放射性同位元素から放射されるγ線のうち、第２の光電ピーク付近のエネルギーのγ線の入射数（第３の入射数）と、第２の放射性同位元素から放射され、第３の光電ピーク付近のエネルギーのγ線の入射数との合計数として与えられ、ここにクロストークが生じている。このクロストークの問題を解決するには、第２の入射数から、両放射性同位元素の入射数を分離しなければならない。請求項１に係る発明では、第１の放射性同位元素に関する第１の光電ピークに対する第２の光電ピークの壊変率に基づいて、第１の入射数から同じ第１の放射性同位元素に関する第２の光電ピーク付近の第３の入射数を求める。第１の放射性同位元素から放射される全γ線の入射数は、第１の入射数と第３の入射数とに基づいて与えられる。また、この第３の入射数と、第２の入射数とに基づいて、第２の放射性同位元素から放射される全γ線の入射数を求めることができる。各放射性同位元素から放射される全γ線の入射数を別々に使って、各放射性同位元素の画像を求めることができる。これによりクロストークの問題が解決される。
【００３７】
請求項３に係る発明では、請求項１に係る発明と同様の原理で各放射性同位元素からの全γ線の入射数を入射位置及び方向毎に求め、各放射性同位元素の断層像を再構成することができる。
【００３８】
請求項５に係る発明では、請求項３に係る発明と相違して、各ウインドウの入射数各々に基づいて２つの断層像を再構成し、２つの断層像に基づいて請求項１に係る発明と同様の原理で各放射性同位元素の断層像を求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるシンチレーションカメラの一実施例の構成図。
【図２】図１の散乱線補正部のブロック図。
【図３】図１の分離画像作成部のブロック図。
【図４】Ｔ１−２０１ だけを投与したときの或る位置に関するエネルギースペクトルを示す図。
【図５】Ｉ−１２３だけを投与したときの或る位置に関するエネルギースペクトルを示す図。
【図６】Ｔ１−２０１ とＩ−１２３を同時投与したときの或る位置に関するエネルギースペクトルを示す図。
【図７】図６に対応する散乱線補正後のエネルギースペクトルを示す図。
【符号の説明】
１…カメラ本体、 ２…シンチレータ、
３…コリメータ、 ４…ライトガイド、
５…光電子増倍管、 ６…エネルギー計算部、
７…位置計算部、 ８…散乱線補正部、
９…分離画像作成部、 １０…画像表示部、
１１…記憶部。
Claims (6)
- 被検体に同時投与された、第１の光電ピークと第２の光電ピークを有する第１の放射性同位元素と、前記第２の光電ピークに接近した第３の光電ピークを有する第２の放射性同位元素とからのγ線を検出するカメラ本体と、
前記カメラ本体からの出力に基づいて、γ線のエネルギーを計算するエネルギー計算手段と、
前記カメラ本体からの出力に基づいて、γ線の入射位置を計算する位置計算手段と、
前記エネルギー計算手段と前記位置計算手段の出力に接続され、前記第１の光電ピークを含む第１のウインドウ内のエネルギーを有するγ線に関する第１の入射数を入射位置毎にカウントし、前記第２の光電ピークと前記第３の光電ピークとを含む第２のウインドウ内のエネルギーを有するγ線に関する第２の入射数を入射位置毎にカウントするカウント手段と、
前記第１の放射性同位元素に関する前記第１の光電ピークに対する前記第２の光電ピークの壊変率と前記第１の入射数に基づいて、前記第１の放射性同位元素から放射されたγ線であって、且つ前記第２のウインドウ内のエネルギーを有するγ線に関する第３の入射数を求める手段と、
前記第１の入射数と前記第３の入射数とに基づいて前記第１の放射性同位元素に関する第１の画像を作成する第１の画像作成手段と、前記第２の入射数と前記第３の入射数とに基づいて前記第２の放射性同位元素に関する第２の画像を作成する第２の画像作成手段とを具備することを特徴とするシンチレーションカメラ。 - 前記第１の入射数と前記第２の入射数各々に対して散乱線補正を行う手段をさらに備えることを特徴とする請求項１記載のシンチレーションカメラ。
- 被検体に同時投与された、第１の光電ピークと第２の光電ピークを有する第１の放射性同位元素と、前記第２の光電ピークに接近した第３の光電ピークを有する第２の放射性同位元素とからのγ線を被検体の周囲複数の方向から検出するカメラ本体と、
前記カメラ本体からの出力に基づいて、γ線のエネルギーを計算するエネルギー計算手段と、
前記カメラ本体からの出力に基づいて、γ線の入射位置を計算する位置計算手段と、
前記エネルギー計算手段と前記位置計算手段の出力に接続され、前記第１の光電ピークを含む第１のウインドウ内のエネルギーを有するγ線の第１の入射数を入射位置及び方向毎にカウントし、前記第２の光電ピークと前記第３の光電ピークとを含む第２のウインドウ内のエネルギーを有するγ線の第２の入射数を入射位置及び方向毎にカウントするカウント手段と、
前記第１の放射性同位元素に関する前記第１の光電ピークに対する前記第２の光電ピークの壊変率と前記第１の入射数に基づいて、前記第１の放射性同位元素から放射されたγ線であって、且つ前記第２のウインドウ内のエネルギーを有するγ線の第３の入射数を入射位置及び方向毎に求める手段と、
前記第１の入射数と前記第３の入射数とに基づいて、前記第１の放射性同位元素から放射されたγ線であって、且つ前記第１のウインドウ又は前記第２のウインドウ内のエネルギーを有するγ線の第４の入射数を入射位置及び方向毎に求める手段と、
前記第２の入射数と前記第３の入射数とに基づいて、前記第２の放射性同位元素から放射されたγ線であって、且つ前記第２のウインドウ内のエネルギーを有するγ線の第５の入射数を入射位置及び方向毎に求める手段と、
前記第４の入射数に基づいて、前記第１の放射性同位元素に関する第１の断層像を再構成し、前記第５の入射数に基づいて前記第２の放射性同位元素に関する第２の断層像を再構成する再構成手段とを具備することを特徴とするＳＰＥＣＴ装置。 - 前記第１の入射数と前記第２の入射数各々に対して散乱線補正を行う手段をさらに備えることを特徴とする請求項３記載のＳＰＥＣＴ装置。
- 被検体に同時投与された、第１の光電ピークと第２の光電ピークを有する第１の放射性同位元素と、前記第２の光電ピークに接近した第３の光電ピークを有する第２の放射性同位元素とからのγ線を被検体の周囲複数の方向から検出するカメラ本体と、
前記カメラ本体からの出力に基づいて、γ線のエネルギーを計算するエネルギー計算手段と、
前記カメラ本体からの出力に基づいて、γ線の入射位置を計算する位置計算手段と、
前記エネルギー計算手段と前記位置計算手段の出力に接続され、前記第１の光電ピークを含む第１のウインドウ内のエネルギーを有するγ線に関する第１の入射数を入射位置及び方向毎にカウントし、前記第２の光電ピークと前記第３の光電ピークとを含む第２のウインドウ内のエネルギーを有するγ線に関する第２の入射数を入射位置及び方向毎にカウントするカウント手段と、
前記第１の入射数に基づいて第１の断層像を再構成し、前記第２の入射数に基づいて第２の断層像を再構成する再構成手段と、
前記第１の放射性同位元素に関する前記第１の光電ピークに対する前記第２の光電ピークの壊変率と前記第１の断層像に基づいて、前記第１の放射性同位元素から放射されたγ線であって、且つ前記第２のウインドウ内のエネルギーを有するγ線に関する第３の断層像を作成する手段と、
前記第１の断層像と前記第３の断層像とに基づいて前記第１の放射性同位元素に関する断層像を作成する手段と、
前記第２の断層像と前記第３の断層像とに基づいて、前記第２の放射性同位元素に関する断層像を作成する手段とを具備することを特徴とするＳＰＥＣＴ装置。 - 前記第１の入射数と前記第２の入射数各々に対して散乱線補正を行う手段をさらに備えることを特徴とする請求項５記載のＳＰＥＣＴ装置。
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