JP4049829B2 - 放射線診断装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は放射線画像作成方法及び放射線診断装置に係り、特に、Ｘ線ＣＴ装置と核医学診断装置とを協同させて、短時間に正確な診断を行うことができる放射線画像作成方法及び放射線診断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、臨床診断には形態的診断と機能的診断とがある。臨床診断において重要なことは、疾病によってその組織や臓器が正常に機能しているか否かである。先天性異常や外傷等を除いて、多くの疾病では機能の異常が進行していくと組織の解剖学的な形態変化が生じる。Ｘ線診断装置やＸ線ＣＴ装置はこの形態的診断の機器であり、従って形態変化を起こす以前の機能異常の早期発見は困難である。
【０００３】
Ｘ線診断装置やＸ線ＣＴ装置は、体外からＸ線を照射し、組織や臓器によるＸ線透過率の差を直接フィルム上に画像化したり、検出器によって測定した値から断層像を再構成するものである。
【０００４】
これに対し、放射性同位体（以下、ＲＩと省略する）またはその標識化合物が生体内の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、そのＲＩから放射されるγ線を体外から測定し、ＲＩの線量分布を画像化して診断する方法があり、核医学診断法と呼ばれている。
【０００５】
核医学診断法は、特定の組織や臓器に標識物質が集積されるという原理そのものが、組織や臓器の生理学的な機能及び生化学的物質代謝機能と結び付いているため、形態学的診断のみならず、病変の初期段階の機能診断が可能であり、この点は他の診断法にはない大きな特徴である。
【０００６】
この核医学診断法を用いた装置には、シンチスキャナやガンマカメラ装置を使用して２次元の分布画像を得るシンチグラムや、ガンマカメラを被検体の回りに回転させて得られる情報を再構成してＲＩ濃度分布の断層像を得るシングル・フォトン・エミッション・コンピューテッド・トモグラフィ（以下、ＳＰＥＣＴと省略する）等がある。
【０００７】
従来ＳＰＥＣＴによる正確な断層像を得るためには、γ線発生点からガンマカメラに入射するまでの断層面内の減衰係数分布を用いて減衰補正（吸収補正とも呼ばれる）する必要があり、このために外部線源としてＲＩを用いたトランスミッションＣＴ（以下、ＴＣＴと省略する）により減衰分布を求めていた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、形態と機能とを関連づけて診断することが必要な場合、従来のＸ線ＣＴ装置及びガンマカメラ装置はそれぞれ独立した診断装置として、被検体を別々に撮影していたため、それぞれの診断装置で被検体の姿勢が変わったり、同一のスライス位置を撮影することができないという問題点があった。
【０００９】
また、ＴＣＴのデータ収集とＳＰＥＣＴのデータ収集とは、被検体に一定の姿勢を長時間強いるため、被検体の苦痛が大きいという問題点があった。
【００１０】
また、ＲＩを用いたＴＣＴでは解像度が低く良好な減衰補正が行えないという問題点があった。
【００１１】
また、検査データ収集に長時間を要するため、検査のスループットが低いという問題点があった。
【００１２】
以上の問題点に鑑み、本発明の目的は、被検体の姿勢を一定に保ちつつ検査情報を収集すると同時に被検体の位置を測定し、Ｘ線ＣＴ装置により収集されたＸ線断層像とガンマカメラ装置により収集されたＳＰＥＣＴ像等とを位置合わせして、組織や臓器のどの部位にＲＩが集中または欠落しているかを正確に解剖学的に同定することができる放射線診断方法及び放射線診断装置を提供することである。
【００１３】
また、本発明の他の目的は、ＲＩを用いたＴＣＴより短時間にしかも高解像度の減衰係数分布像を得て、より正確な減衰補正を実現しＲＩ分布の定量を行うことができる放射線診断方法及び放射線診断装置を提供することである。
【００１４】
また、本発明の他の目的は、被検体の拘束時間を短縮しその苦痛を低減することのできる放射線診断方法及び放射線診断装置を提供することである。
【００１５】
さらに、本発明の他の目的は、検査時間を短縮して検査のスループットを向上させた放射線診断方法及び放射線診断装置を提供することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため本発明の放射線診断装置は、被検体のＸ線投影データを収集してＸ線ＣＴ画像を得るＸ線ＣＴ装置と、前記被検体からのγ線のデータを収集して核医学画像を得る核医学診断装置とがそれぞれの回転中心が共通になるように配置され、各装置間を前記被検体を移動させて順次データ収集を行う放射線診断装置であって、前記被検体のＸ線ＣＴ装置で収集されるＣＴ画像の位置と前記核医学診断装置で収集される核医学画像の相対位置情報を記憶する記憶手段と、前記被検体の周期的な体動の時相を測定して時相情報を得る時相測定手段と、前記時相測定手段により測定された時相に対応するＸ線ＣＴ画像及び前記核医学画像をそれぞれ再構成し、前記記憶手段に記憶された位置情報に基づいて前記各画像の位置合せを行うとともに前記時相測定手段による時相情報に基づいて前記各画像の時相合せを行って、前記時相合せを行った各位置の画像を用いて減衰補正を行うデータ処理装置と、を備えたことを特徴とする。
【００２１】
本発明の放射線診断装置によれば、各装置から得られた画像の収集位置情報に基づいて位置合せを行い、被検体の周期的な体動の時相に同期したＸ線断層像と時相同期分布画像とを得ることができ、同一収集位置のＸ線断層画像と核医学画像とを時相合せして減衰補正をするので、正確な減衰補正を行うことができる。
【００２７】
【実施例】
次に図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。
図１は、本発明に係る放射線診断装置の第１実施例の機構部の構成を示す正面図である。同図において、放射線診断装置１は、ガンマカメラ装置としてのＳＰＥＣＴ装置２、Ｘ線ＣＴ装置３、寝台装置４及びデータ処理装置５を備えて構成される。ＳＰＥＣＴ装置２とＸ線ＣＴ装置３とは、それぞれの有効視野中心（回転中心）が共通の有効視野中心線６に揃えて配置されている。
【００２８】
ＳＰＥＣＴ装置２は、有効視野中心線６を挟んで対向する２つのγ線検出器であるガンマカメラ２１ａ、２１ｂと、ガンマカメラ２１ａ、２１ｂをそれぞれ回転の半径方向に移動可能なように支持する半径動支持部２２ａ、２２ｂと、半径動支持部２２ａ、２２ｂを支持する検出器回転支持部２３と、検出器回転支持部２３を有効視野中心線６の回りに回転させる回転機構部２４と、図示されないガンマカメラ機構制御部（２５）と、同じく図示されないγ線データ収集部（２６）とを備えて構成されている。ＳＰＥＣＴ装置２は、被検体に取り込まれた放射性医薬品の２次元分布画像および３次元分布画像を収集することができる。
【００２９】
Ｘ線ＣＴ装置３は、Ｘ線発生管球３１と、Ｘ線検出器３２と、管球／検出器回転支持部３３と、管球／検出器回転支持部３３を有効視野中心線６の回りに回転させる回転機構部３４と、図示されないＣＴ機構制御部（３５）、同じく図示されないＣＴデータ収集部（３６）と、同ＣＴ画像再構成部（３７）とを備えて構成されている。Ｘ線ＣＴ装置３は、下記に説明される寝台装置４と協同して、例えば、特公平２−６０３３２号公報により開示されているヘリカルスキャン法によりデータ収集を行うことができる。
【００３０】
寝台装置４は、図示されない被検体を載置する寝台天板４１と、その基底部が床に固定されると共に寝台天板４１を上下動させる寝台上下動機構４２と、寝台天板４１をＸ線ＣＴ装置３のスライス方向有効視野１３及びＳＰＥＣＴ装置２のスライス方向有効視野１２に水平移動可能な天板移動機構４３と、天板移動位置を検出する天板位置検出部４４とを備えて構成されている。天板位置検出部４４は、例えば寝台天板部４１に固定されたラックと寝台基底部に設けられたピニオンにより、寝台天板の直線移動距離をピニオンの回転角度に変換し、ピニオン軸に配設されたロータリーエンコーダにより、移動距離に応じたパルスを発生しカウンタで計数する方法を利用してもよい。
【００３１】
データ処理装置５にはカラー画像表示装置を備えたワークステーションが用いられていて、放射線診断装置１のシステム全体の制御とともに画像表示、画像処理を行うことができる。
【００３２】
次に図２を参照して、本実施例による検査手順例を示す。本検査手順では、被検体の頭部を関心領域として図示するが、関心領域はこれに限定されることはない。
【００３３】
まず、被検体の関心領域の組織または臓器に選択的に取り込まれる放射性医薬品であるＲＩまたはその標識化合物が投与される。このＲＩまたはその標識化合物は、所望の検査内容に応じて適切な生理活性を有するものを選択してもよい。次いで、被検体が寝台に乗り易いように、寝台上下動機構４２により寝台天板４１が下降し、被検体は、寝台天板４１の上に仰臥する。次いで、寝台天板４１が上昇し、被検体の体軸中心と有効視野中心線６とが一致する高さで上昇が止められる。この位置が被検体の初期位置７１である。次いで被検体を載置した寝台天板４１は、左方向へ水平移動され、被検体の位置は、初期位置７１から順次、ＣＴ撮影位置７２、ＳＰＥＣＴ装置への移動中間位置７３を通過して、ＳＰＥＣＴ撮影位置７４に達する。
【００３４】
被検体を載置した寝台天板４１がＣＴスライス方向有効視野１３を通過する際に、Ｘ線ＣＴ装置３によりヘリカルスキャンと呼ばれる連続的なＸ線投影データが収集される。このときの寝台天板の移動速度は、所望のＸ線断層像のスライスピッチが実現されるように回転機構部３４の回転速度と同調する速度となるように制御される。
【００３５】
被検体を載置した寝台天板４１がＳＰＥＣＴ撮影位置７４に達すると停止し、ＳＰＥＣＴ装置２によりＳＰＥＣＴ投影データの収集が行われる。ＳＰＥＣＴ投影データの収集が終了すると、寝台天板４１は右方向に初期位置まで移動され、被検体の位置も初期位置７１に復帰する。
【００３６】
次に図３を参照して、本実施例におけるデータの流れを説明する。図３中のデータの流れに関係する各構成要素について、図１の構成図に示された構成要素と同じ構成要素には、同じ符号が付与されている。
【００３７】
図３において、まず、被検体が仰臥した寝台天板４１が上昇して、被検体の体軸中心と有効視野中心線６とが一致する高さである被検体の初期位置７１（図２）に停止する。次いで、ＣＴ機構制御部３５から天板移動機構４３に対して天板を左へ移動させる移動指示信号１０１が出され、被検体を載置した寝台天板４１はＸ線ＣＴ装置３の方向に移動し、ＣＴスライス方向有効視野１３の範囲内に入る。被検体がＣＴスライス方向有効視野１３に入ると、データ処理装置５からＣＴ画像再構成部３７に対して制御信号線１０６を介して、投影データの収集開始、ＣＴ画像の再構成の開始を指示する。このとき寝台天板４１の位置情報１０２は、天板位置検出部４４により検出され、ＣＴデータ収集部３６により収集される投影データ１０３、１０４とともにＣＴ画像再構成部３７に取り込まれ、連続ＣＴ画像が再構成され、その断層位置情報１０５とともにデータ処理装置５へ送られる。
【００３８】
次いで、被検者が図２のＳＰＥＣＴ装置へ移動中間位置７３を経由して、ＳＰＥＣＴ撮影位置７４に達すると、天板位置検出部４４からの位置情報１０２、１０５をデータ処理装置５が判定して、被検体の関心領域が完全にＳＰＥＣＴスライス方向有効視野１２に入ったところで、天板移動機構４３に天板の移動を停止させる。そして、被検体のＣＴ連続画像の位置とこれから引き続き収集されるＳＰＥＣＴ画像の相対位置情報１０２、１０５がデータ処理装置５により一連のＣＴ像とＳＰＥＣＴ像の付帯情報として記憶される。
【００３９】
次いで、データ処理装置によりＳＰＥＣＴ収集開始の信号１１０がガンマカメラ機構制御部２５とガンマカメラ収集部２６とに送られる。これにより、ガンマカメラ機構制御部２５から回転制御信号１１１が回転機構部２４に送られ、ガンマカメラ２１ａ，２１ｂから得られたＳＰＥＣＴ画像投影データ１１２、１１３がガンマカメラ収集部２６に収集され、ＳＰＥＣＴ画像再構成のためにデータ処理部５に送られる（１１４）。
【００４０】
図４は、ＣＴ値と特定のエネルギーのγ線（例えば、 99mＴｃ）に対する減衰係数の換算テーブルを作成するためのファントムの外形図（ａ）、及びこのファントムから得られる換算テーブルをグラフ（ｂ）として示したものである。このファントムは、全体の直径Ｌ＝２０〜３０ｃｍ，厚さ１０ｃｍの容器に、それぞれ直径３ｃｍの肺から骨までの等価な減衰係数の物質Ｐ２〜Ｐ８が配置され、その他の部分は水Ｐ１で満たされている。
【００４１】
このファントムのＸ線ＣＴ像を撮影し、そのＣＴ値と減衰係数との換算関係または換算テーブルを作成する。この換算関係をグラフで示すと、例えば図４（ｂ）となり、中間のＣＴ値については、例えば線形補間を行う。
【００４２】
次に、ＣＴ像とＳＰＥＣＴ像の処理例を説明する。図５（ａ）は、連続ＣＴ像により被検体から得られたスライス像の位置関係を示すものである。スライス位置Ｓ１からＳ５は、心臓部のＣＴと心筋ＳＰＥＣＴの組み合わせの例である。
【００４３】
図５（ｂ）はスライス位置Ｓ３におけるＸ線ＣＴ像であり、肺野、脊椎、筋肉等の組織の画素毎のＣＴ値が図４（ｂ）に示すような換算関係を使用してＳＰＥＣＴの検出γ線のエネルギーの減衰係数に換算され、減衰係数分布像が求められる。
【００４４】
次いで、図５（ｃ）に示すスライス位置Ｓ３のＳＰＥＣＴ画像（心筋像）が減衰係数分布像を用いて減衰補正される。この減衰補正されたＳＰＥＣＴ像は、注目する放射性医薬品を標識した放射性同位体の比放射能（Ｂｑ／ｍｌ）に換算される。この画像は、また同一位置のＣＴ画像と重ねて図５（ｄ）に示すように表示することもできる。
【００４５】
次にＣＴ像とシンチグラム（プレナー）像の処理例を図５（ａ）と図６を用いて説明する。図５（ａ）のスライス位置Ｓ１４で腎臓を横切るＣＴ画像を図６（ａ）に示す。このＣＴ画像から、プレナー像の計数方向の体表から腎臓までの深さｄ１及び腎臓自体の深さｄ２（奥行き方向の長さ）を計測することができる。図６（ｂ）は、被検体の背面から撮影した腎臓のシンチグラム像である。図６（ｂ）のシンチグラム像における腎臓の計数値は、ＣＴ像から得られた深さとガンマカメラによりシンチグラム像に計数される経路Ｌ上の減衰係数値から減衰補正され、比放射能に換算される。
【００４６】
次に、図７及び図８を参照して、被検体の周期的な体動の時相を測定し、時相情報とともにＸ線ＣＴデータ及び放射線分布画像を収集する実施例を説明する。
周期的な体動には、心臓の鼓動による体動や呼吸による体動などがあり、前者は心電計や心音計を用いる心拍同期、後者は胸囲を測定する呼吸量センサによる呼吸同期が知られている。まず、本実施例では図７に示すように、被検体７に呼吸量センサ装置９のセンサ９−１を装着し、呼吸量センサ装置９とデータ処理装置５とを接続する。その他の構成は、図１と同様である。
【００４７】
次いで、被検体７に呼吸させながら、低速度で被検体を載置した寝台天板をＣＴスライス方向有効視野を通過させてヘリカルＣＴスキャンを行い、呼吸量情報とともにＸ線投影データを収集する（図８）。次いで、投影データを再構成してスライス画像を作成する。そして、例えば、Ｂ１，Ｂ２，…，Ｂｎというように、呼吸量を幾つかに区分し、同一区分、例えばＢ１に属するほぼ等しい呼吸量を持つ画像を集めて、補間することにより、その呼吸量Ｂ１に対応する３次元Ｘ線ＣＴ画像を構成し、同じことを各呼吸量の区分について行う。こうして、各呼吸量Ｂ１，Ｂ２，…，Ｂｎ毎の３次元Ｘ線ＣＴ画像を構成する。
【００４８】
Ｘ線ＣＴと同様に、ＳＰＥＣＴ画像の収集の際にも呼吸量を計測する。そして、ほぼ等しい呼吸量Ｂ１を持つガンマカメラの投影データを集めて、呼吸量Ｂ１のＳＰＥＣＴ画像を再構成する。同様に、呼吸量Ｂ２，Ｂ３，…，Ｂｎについても呼吸量毎にガンマカメラの投影データを集めて再構成することにより、各呼吸量Ｂ１，Ｂ２，…，Ｂｎ毎の３次元ＳＰＥＣＴ画像を構成する。
【００４９】
こうして、呼吸体動による臓器や組織の変形の影響が除去されたＣＴ画像とＳＰＥＣＴ画像が得らる。そして、これを使用して各呼吸量Ｂ１，Ｂ２，…，Ｂｎについての正確な減衰補正を行うことができる。
【００５０】
次に、呼吸量センサを使用して呼吸体動の影響を除去する他の実施例を説明する。図７と同様に、被検体に呼吸量センサを装着し、ある所定の呼吸量Ｂｆのときに被検体に息を止める指示を送る。これには、呼吸量センサからの信号をオペレータが認識しやすい形で表示し、オペレータがマイクで被検体に呼び掛けてもよいし、呼吸量センサからの信号と設定値とを比較器で比較し、比較結果信号により音声発生器またはディスプレイ装置で被検体に指示してもよい。そして呼吸量ＢｆのヘリカルＣＴスキャンを行って、データを収集しＣＴ像を再構成する。
【００５１】
次いで、被検体に呼吸をさせながら、呼吸量の測定とＳＰＥＣＴの投影データの収集とを並行して行う。そして投影データの中から呼吸量Ｂｆに近い呼吸量のときの投影データだけ集めてＳＰＥＣＴ画像の再構成を行う。こうして、呼吸量Ｂｆというある一定の呼吸量に対するＸ線ＣＴ画像とＳＰＥＣＴ画像とが得られる。その後の処理は先に説明した実施例と同様である。
【００５２】
次に、寝台上の被検体を固定し、ＳＰＥＣＴ装置及びＸ線ＣＴ装置を被検体に対して移動させることにより、相対運動させる実施例を説明する。
図９は、寝台４−１を両持ち型の固定寝台とし、この寝台４−１に対してＳＰＥＣＴ装置２−１及びＸ線ＣＴ装置３−１を移動可能とした構成を示す正面図である。この構成においては、検査室の床面に軌条１０を敷設し、その上をＳＰＥＣＴ装置２−１及びＸ線ＣＴ装置３−１がそれぞれ図に示す移動可能範囲を移動するための図示されない駆動装置を設ける。また、寝台４−１に対する移動量を検出するために、ＳＰＥＣＴ装置２−１及びＸ線ＣＴ装置３−１にそれぞれ図示されない位置検出手段を備える。
【００５３】
図１０は、固定された寝台に対してＳＰＥＣＴ装置及びＸ線ＣＴ装置を移動可能とした変形例の構成を示す平面図である。図１０において、ＳＰＥＣＴ装置２−２及びＸ線ＣＴ装置３−２がそれぞれ軌条１０上を寝台装置４−２に対して移動可能となっている構成は図９と同様であるが、軌条１０と直交するＸ線ＣＴ装置分離用軌条１０−１及びＸ線ＣＴ専用寝台装置４−３が追加されている。さらに寝台装置４−２の寝台天板４１−１は、例えば固定ネジ４６を用いて寝台基底部に着脱可能なように固定されている。
【００５４】
これにより本発明の放射線診断方法を行わない場合には、Ｘ線ＣＴ装置３−２は、Ｘ線ＣＴ装置分離用軌条１０−１上をＸ線ＣＴ装置単独使用位置３−３へ移動されてＳＰＥＣＴ装置２−２と分離することができる。そして、天板移動機能を有するＸ線ＣＴ専用寝台装置４−３と組み合わせてＸ線ＣＴ装置３−２の単独使用が可能となり、またＳＰＥＣＴ装置２−２の単独使用の際にも同時にＸ線ＣＴ装置を移動させる必要がなくなり、検査設備の稼働効率を高めることができる。
なお、以上の各実施例の構成において、ＳＰＥＣＴ装置とＸ線ＣＴ装置との配置が互いに入れ替わっても本発明の目的を達成できることは明らかである。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、各装置から得られた画像の収集位置情報に基づいて位置合せを行い、被検体の周期的な体動の時相に同期したＸ線断層像と時相同期分布画像とを得ることができ、同一収集位置のＸ線断層画像と核医学画像とを時相合せして減衰補正をするので、正確な減衰補正を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る放射線診断装置の実施例を示すシステム構成図である。
【図２】実施例におけるＳＰＥＣＴ装置及びＸ線ＣＴ装置に対する被検体の移動を示す説明図である。
【図３】実施例のデータ及び制御信号の流れを説明するブロック図である。
【図４】（ａ）ＣＴ値から減衰係数を求めるファントムの形状説明図、及び（ｂ）ＣＴ値−減衰係数の対応関係を示すグラフである。
【図５】Ｘ線ＣＴ像とＳＰＥＣＴ心筋像との合成を説明する図である。
【図６】ＣＴ像から得られる情報を用いてシンチグラム像（プレナー像）を減衰補正する方法を説明する図である。
【図７】呼吸量センサ装置を用いて体動の影響を除去したＸ線ＣＴ像とＳＰＥＣＴ像との合成を行うシステム構成図である。
【図８】呼吸量とＸ線ＣＴ画像収集のタイミングを説明する図である。
【図９】寝台装置を固定しＳＰＥＣＴ装置及びＸ線ＣＴ装置を移動可能とした他の実施例を示すシステム構成図（正面図）である。
【図１０】寝台装置を固定しＳＰＥＣＴ装置及びＸ線ＣＴ装置を移動可能とした他の実施例の変形例を示すシステム構成図（平面図）である。
【符号の説明】
１ 放射線診断装置 ２ ＳＰＥＣＴ装置 ３ Ｘ線ＣＴ装置 ４ 寝台装置 ５ データ処理装置 ６ 有効視野中心 ７ 被検体 ８ 天板移動範囲 ９ 呼吸量センサ装置 ４１ 寝台天板 ４３ 天板移動機構 ４４ 天板位置検出部
【産業上の利用分野】
本発明は放射線画像作成方法及び放射線診断装置に係り、特に、Ｘ線ＣＴ装置と核医学診断装置とを協同させて、短時間に正確な診断を行うことができる放射線画像作成方法及び放射線診断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、臨床診断には形態的診断と機能的診断とがある。臨床診断において重要なことは、疾病によってその組織や臓器が正常に機能しているか否かである。先天性異常や外傷等を除いて、多くの疾病では機能の異常が進行していくと組織の解剖学的な形態変化が生じる。Ｘ線診断装置やＸ線ＣＴ装置はこの形態的診断の機器であり、従って形態変化を起こす以前の機能異常の早期発見は困難である。
【０００３】
Ｘ線診断装置やＸ線ＣＴ装置は、体外からＸ線を照射し、組織や臓器によるＸ線透過率の差を直接フィルム上に画像化したり、検出器によって測定した値から断層像を再構成するものである。
【０００４】
これに対し、放射性同位体（以下、ＲＩと省略する）またはその標識化合物が生体内の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、そのＲＩから放射されるγ線を体外から測定し、ＲＩの線量分布を画像化して診断する方法があり、核医学診断法と呼ばれている。
【０００５】
核医学診断法は、特定の組織や臓器に標識物質が集積されるという原理そのものが、組織や臓器の生理学的な機能及び生化学的物質代謝機能と結び付いているため、形態学的診断のみならず、病変の初期段階の機能診断が可能であり、この点は他の診断法にはない大きな特徴である。
【０００６】
この核医学診断法を用いた装置には、シンチスキャナやガンマカメラ装置を使用して２次元の分布画像を得るシンチグラムや、ガンマカメラを被検体の回りに回転させて得られる情報を再構成してＲＩ濃度分布の断層像を得るシングル・フォトン・エミッション・コンピューテッド・トモグラフィ（以下、ＳＰＥＣＴと省略する）等がある。
【０００７】
従来ＳＰＥＣＴによる正確な断層像を得るためには、γ線発生点からガンマカメラに入射するまでの断層面内の減衰係数分布を用いて減衰補正（吸収補正とも呼ばれる）する必要があり、このために外部線源としてＲＩを用いたトランスミッションＣＴ（以下、ＴＣＴと省略する）により減衰分布を求めていた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、形態と機能とを関連づけて診断することが必要な場合、従来のＸ線ＣＴ装置及びガンマカメラ装置はそれぞれ独立した診断装置として、被検体を別々に撮影していたため、それぞれの診断装置で被検体の姿勢が変わったり、同一のスライス位置を撮影することができないという問題点があった。
【０００９】
また、ＴＣＴのデータ収集とＳＰＥＣＴのデータ収集とは、被検体に一定の姿勢を長時間強いるため、被検体の苦痛が大きいという問題点があった。
【００１０】
また、ＲＩを用いたＴＣＴでは解像度が低く良好な減衰補正が行えないという問題点があった。
【００１１】
また、検査データ収集に長時間を要するため、検査のスループットが低いという問題点があった。
【００１２】
以上の問題点に鑑み、本発明の目的は、被検体の姿勢を一定に保ちつつ検査情報を収集すると同時に被検体の位置を測定し、Ｘ線ＣＴ装置により収集されたＸ線断層像とガンマカメラ装置により収集されたＳＰＥＣＴ像等とを位置合わせして、組織や臓器のどの部位にＲＩが集中または欠落しているかを正確に解剖学的に同定することができる放射線診断方法及び放射線診断装置を提供することである。
【００１３】
また、本発明の他の目的は、ＲＩを用いたＴＣＴより短時間にしかも高解像度の減衰係数分布像を得て、より正確な減衰補正を実現しＲＩ分布の定量を行うことができる放射線診断方法及び放射線診断装置を提供することである。
【００１４】
また、本発明の他の目的は、被検体の拘束時間を短縮しその苦痛を低減することのできる放射線診断方法及び放射線診断装置を提供することである。
【００１５】
さらに、本発明の他の目的は、検査時間を短縮して検査のスループットを向上させた放射線診断方法及び放射線診断装置を提供することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため本発明の放射線診断装置は、被検体のＸ線投影データを収集してＸ線ＣＴ画像を得るＸ線ＣＴ装置と、前記被検体からのγ線のデータを収集して核医学画像を得る核医学診断装置とがそれぞれの回転中心が共通になるように配置され、各装置間を前記被検体を移動させて順次データ収集を行う放射線診断装置であって、前記被検体のＸ線ＣＴ装置で収集されるＣＴ画像の位置と前記核医学診断装置で収集される核医学画像の相対位置情報を記憶する記憶手段と、前記被検体の周期的な体動の時相を測定して時相情報を得る時相測定手段と、前記時相測定手段により測定された時相に対応するＸ線ＣＴ画像及び前記核医学画像をそれぞれ再構成し、前記記憶手段に記憶された位置情報に基づいて前記各画像の位置合せを行うとともに前記時相測定手段による時相情報に基づいて前記各画像の時相合せを行って、前記時相合せを行った各位置の画像を用いて減衰補正を行うデータ処理装置と、を備えたことを特徴とする。
【００２１】
本発明の放射線診断装置によれば、各装置から得られた画像の収集位置情報に基づいて位置合せを行い、被検体の周期的な体動の時相に同期したＸ線断層像と時相同期分布画像とを得ることができ、同一収集位置のＸ線断層画像と核医学画像とを時相合せして減衰補正をするので、正確な減衰補正を行うことができる。
【００２７】
【実施例】
次に図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。
図１は、本発明に係る放射線診断装置の第１実施例の機構部の構成を示す正面図である。同図において、放射線診断装置１は、ガンマカメラ装置としてのＳＰＥＣＴ装置２、Ｘ線ＣＴ装置３、寝台装置４及びデータ処理装置５を備えて構成される。ＳＰＥＣＴ装置２とＸ線ＣＴ装置３とは、それぞれの有効視野中心（回転中心）が共通の有効視野中心線６に揃えて配置されている。
【００２８】
ＳＰＥＣＴ装置２は、有効視野中心線６を挟んで対向する２つのγ線検出器であるガンマカメラ２１ａ、２１ｂと、ガンマカメラ２１ａ、２１ｂをそれぞれ回転の半径方向に移動可能なように支持する半径動支持部２２ａ、２２ｂと、半径動支持部２２ａ、２２ｂを支持する検出器回転支持部２３と、検出器回転支持部２３を有効視野中心線６の回りに回転させる回転機構部２４と、図示されないガンマカメラ機構制御部（２５）と、同じく図示されないγ線データ収集部（２６）とを備えて構成されている。ＳＰＥＣＴ装置２は、被検体に取り込まれた放射性医薬品の２次元分布画像および３次元分布画像を収集することができる。
【００２９】
Ｘ線ＣＴ装置３は、Ｘ線発生管球３１と、Ｘ線検出器３２と、管球／検出器回転支持部３３と、管球／検出器回転支持部３３を有効視野中心線６の回りに回転させる回転機構部３４と、図示されないＣＴ機構制御部（３５）、同じく図示されないＣＴデータ収集部（３６）と、同ＣＴ画像再構成部（３７）とを備えて構成されている。Ｘ線ＣＴ装置３は、下記に説明される寝台装置４と協同して、例えば、特公平２−６０３３２号公報により開示されているヘリカルスキャン法によりデータ収集を行うことができる。
【００３０】
寝台装置４は、図示されない被検体を載置する寝台天板４１と、その基底部が床に固定されると共に寝台天板４１を上下動させる寝台上下動機構４２と、寝台天板４１をＸ線ＣＴ装置３のスライス方向有効視野１３及びＳＰＥＣＴ装置２のスライス方向有効視野１２に水平移動可能な天板移動機構４３と、天板移動位置を検出する天板位置検出部４４とを備えて構成されている。天板位置検出部４４は、例えば寝台天板部４１に固定されたラックと寝台基底部に設けられたピニオンにより、寝台天板の直線移動距離をピニオンの回転角度に変換し、ピニオン軸に配設されたロータリーエンコーダにより、移動距離に応じたパルスを発生しカウンタで計数する方法を利用してもよい。
【００３１】
データ処理装置５にはカラー画像表示装置を備えたワークステーションが用いられていて、放射線診断装置１のシステム全体の制御とともに画像表示、画像処理を行うことができる。
【００３２】
次に図２を参照して、本実施例による検査手順例を示す。本検査手順では、被検体の頭部を関心領域として図示するが、関心領域はこれに限定されることはない。
【００３３】
まず、被検体の関心領域の組織または臓器に選択的に取り込まれる放射性医薬品であるＲＩまたはその標識化合物が投与される。このＲＩまたはその標識化合物は、所望の検査内容に応じて適切な生理活性を有するものを選択してもよい。次いで、被検体が寝台に乗り易いように、寝台上下動機構４２により寝台天板４１が下降し、被検体は、寝台天板４１の上に仰臥する。次いで、寝台天板４１が上昇し、被検体の体軸中心と有効視野中心線６とが一致する高さで上昇が止められる。この位置が被検体の初期位置７１である。次いで被検体を載置した寝台天板４１は、左方向へ水平移動され、被検体の位置は、初期位置７１から順次、ＣＴ撮影位置７２、ＳＰＥＣＴ装置への移動中間位置７３を通過して、ＳＰＥＣＴ撮影位置７４に達する。
【００３４】
被検体を載置した寝台天板４１がＣＴスライス方向有効視野１３を通過する際に、Ｘ線ＣＴ装置３によりヘリカルスキャンと呼ばれる連続的なＸ線投影データが収集される。このときの寝台天板の移動速度は、所望のＸ線断層像のスライスピッチが実現されるように回転機構部３４の回転速度と同調する速度となるように制御される。
【００３５】
被検体を載置した寝台天板４１がＳＰＥＣＴ撮影位置７４に達すると停止し、ＳＰＥＣＴ装置２によりＳＰＥＣＴ投影データの収集が行われる。ＳＰＥＣＴ投影データの収集が終了すると、寝台天板４１は右方向に初期位置まで移動され、被検体の位置も初期位置７１に復帰する。
【００３６】
次に図３を参照して、本実施例におけるデータの流れを説明する。図３中のデータの流れに関係する各構成要素について、図１の構成図に示された構成要素と同じ構成要素には、同じ符号が付与されている。
【００３７】
図３において、まず、被検体が仰臥した寝台天板４１が上昇して、被検体の体軸中心と有効視野中心線６とが一致する高さである被検体の初期位置７１（図２）に停止する。次いで、ＣＴ機構制御部３５から天板移動機構４３に対して天板を左へ移動させる移動指示信号１０１が出され、被検体を載置した寝台天板４１はＸ線ＣＴ装置３の方向に移動し、ＣＴスライス方向有効視野１３の範囲内に入る。被検体がＣＴスライス方向有効視野１３に入ると、データ処理装置５からＣＴ画像再構成部３７に対して制御信号線１０６を介して、投影データの収集開始、ＣＴ画像の再構成の開始を指示する。このとき寝台天板４１の位置情報１０２は、天板位置検出部４４により検出され、ＣＴデータ収集部３６により収集される投影データ１０３、１０４とともにＣＴ画像再構成部３７に取り込まれ、連続ＣＴ画像が再構成され、その断層位置情報１０５とともにデータ処理装置５へ送られる。
【００３８】
次いで、被検者が図２のＳＰＥＣＴ装置へ移動中間位置７３を経由して、ＳＰＥＣＴ撮影位置７４に達すると、天板位置検出部４４からの位置情報１０２、１０５をデータ処理装置５が判定して、被検体の関心領域が完全にＳＰＥＣＴスライス方向有効視野１２に入ったところで、天板移動機構４３に天板の移動を停止させる。そして、被検体のＣＴ連続画像の位置とこれから引き続き収集されるＳＰＥＣＴ画像の相対位置情報１０２、１０５がデータ処理装置５により一連のＣＴ像とＳＰＥＣＴ像の付帯情報として記憶される。
【００３９】
次いで、データ処理装置によりＳＰＥＣＴ収集開始の信号１１０がガンマカメラ機構制御部２５とガンマカメラ収集部２６とに送られる。これにより、ガンマカメラ機構制御部２５から回転制御信号１１１が回転機構部２４に送られ、ガンマカメラ２１ａ，２１ｂから得られたＳＰＥＣＴ画像投影データ１１２、１１３がガンマカメラ収集部２６に収集され、ＳＰＥＣＴ画像再構成のためにデータ処理部５に送られる（１１４）。
【００４０】
図４は、ＣＴ値と特定のエネルギーのγ線（例えば、 99mＴｃ）に対する減衰係数の換算テーブルを作成するためのファントムの外形図（ａ）、及びこのファントムから得られる換算テーブルをグラフ（ｂ）として示したものである。このファントムは、全体の直径Ｌ＝２０〜３０ｃｍ，厚さ１０ｃｍの容器に、それぞれ直径３ｃｍの肺から骨までの等価な減衰係数の物質Ｐ２〜Ｐ８が配置され、その他の部分は水Ｐ１で満たされている。
【００４１】
このファントムのＸ線ＣＴ像を撮影し、そのＣＴ値と減衰係数との換算関係または換算テーブルを作成する。この換算関係をグラフで示すと、例えば図４（ｂ）となり、中間のＣＴ値については、例えば線形補間を行う。
【００４２】
次に、ＣＴ像とＳＰＥＣＴ像の処理例を説明する。図５（ａ）は、連続ＣＴ像により被検体から得られたスライス像の位置関係を示すものである。スライス位置Ｓ１からＳ５は、心臓部のＣＴと心筋ＳＰＥＣＴの組み合わせの例である。
【００４３】
図５（ｂ）はスライス位置Ｓ３におけるＸ線ＣＴ像であり、肺野、脊椎、筋肉等の組織の画素毎のＣＴ値が図４（ｂ）に示すような換算関係を使用してＳＰＥＣＴの検出γ線のエネルギーの減衰係数に換算され、減衰係数分布像が求められる。
【００４４】
次いで、図５（ｃ）に示すスライス位置Ｓ３のＳＰＥＣＴ画像（心筋像）が減衰係数分布像を用いて減衰補正される。この減衰補正されたＳＰＥＣＴ像は、注目する放射性医薬品を標識した放射性同位体の比放射能（Ｂｑ／ｍｌ）に換算される。この画像は、また同一位置のＣＴ画像と重ねて図５（ｄ）に示すように表示することもできる。
【００４５】
次にＣＴ像とシンチグラム（プレナー）像の処理例を図５（ａ）と図６を用いて説明する。図５（ａ）のスライス位置Ｓ１４で腎臓を横切るＣＴ画像を図６（ａ）に示す。このＣＴ画像から、プレナー像の計数方向の体表から腎臓までの深さｄ１及び腎臓自体の深さｄ２（奥行き方向の長さ）を計測することができる。図６（ｂ）は、被検体の背面から撮影した腎臓のシンチグラム像である。図６（ｂ）のシンチグラム像における腎臓の計数値は、ＣＴ像から得られた深さとガンマカメラによりシンチグラム像に計数される経路Ｌ上の減衰係数値から減衰補正され、比放射能に換算される。
【００４６】
次に、図７及び図８を参照して、被検体の周期的な体動の時相を測定し、時相情報とともにＸ線ＣＴデータ及び放射線分布画像を収集する実施例を説明する。
周期的な体動には、心臓の鼓動による体動や呼吸による体動などがあり、前者は心電計や心音計を用いる心拍同期、後者は胸囲を測定する呼吸量センサによる呼吸同期が知られている。まず、本実施例では図７に示すように、被検体７に呼吸量センサ装置９のセンサ９−１を装着し、呼吸量センサ装置９とデータ処理装置５とを接続する。その他の構成は、図１と同様である。
【００４７】
次いで、被検体７に呼吸させながら、低速度で被検体を載置した寝台天板をＣＴスライス方向有効視野を通過させてヘリカルＣＴスキャンを行い、呼吸量情報とともにＸ線投影データを収集する（図８）。次いで、投影データを再構成してスライス画像を作成する。そして、例えば、Ｂ１，Ｂ２，…，Ｂｎというように、呼吸量を幾つかに区分し、同一区分、例えばＢ１に属するほぼ等しい呼吸量を持つ画像を集めて、補間することにより、その呼吸量Ｂ１に対応する３次元Ｘ線ＣＴ画像を構成し、同じことを各呼吸量の区分について行う。こうして、各呼吸量Ｂ１，Ｂ２，…，Ｂｎ毎の３次元Ｘ線ＣＴ画像を構成する。
【００４８】
Ｘ線ＣＴと同様に、ＳＰＥＣＴ画像の収集の際にも呼吸量を計測する。そして、ほぼ等しい呼吸量Ｂ１を持つガンマカメラの投影データを集めて、呼吸量Ｂ１のＳＰＥＣＴ画像を再構成する。同様に、呼吸量Ｂ２，Ｂ３，…，Ｂｎについても呼吸量毎にガンマカメラの投影データを集めて再構成することにより、各呼吸量Ｂ１，Ｂ２，…，Ｂｎ毎の３次元ＳＰＥＣＴ画像を構成する。
【００４９】
こうして、呼吸体動による臓器や組織の変形の影響が除去されたＣＴ画像とＳＰＥＣＴ画像が得らる。そして、これを使用して各呼吸量Ｂ１，Ｂ２，…，Ｂｎについての正確な減衰補正を行うことができる。
【００５０】
次に、呼吸量センサを使用して呼吸体動の影響を除去する他の実施例を説明する。図７と同様に、被検体に呼吸量センサを装着し、ある所定の呼吸量Ｂｆのときに被検体に息を止める指示を送る。これには、呼吸量センサからの信号をオペレータが認識しやすい形で表示し、オペレータがマイクで被検体に呼び掛けてもよいし、呼吸量センサからの信号と設定値とを比較器で比較し、比較結果信号により音声発生器またはディスプレイ装置で被検体に指示してもよい。そして呼吸量ＢｆのヘリカルＣＴスキャンを行って、データを収集しＣＴ像を再構成する。
【００５１】
次いで、被検体に呼吸をさせながら、呼吸量の測定とＳＰＥＣＴの投影データの収集とを並行して行う。そして投影データの中から呼吸量Ｂｆに近い呼吸量のときの投影データだけ集めてＳＰＥＣＴ画像の再構成を行う。こうして、呼吸量Ｂｆというある一定の呼吸量に対するＸ線ＣＴ画像とＳＰＥＣＴ画像とが得られる。その後の処理は先に説明した実施例と同様である。
【００５２】
次に、寝台上の被検体を固定し、ＳＰＥＣＴ装置及びＸ線ＣＴ装置を被検体に対して移動させることにより、相対運動させる実施例を説明する。
図９は、寝台４−１を両持ち型の固定寝台とし、この寝台４−１に対してＳＰＥＣＴ装置２−１及びＸ線ＣＴ装置３−１を移動可能とした構成を示す正面図である。この構成においては、検査室の床面に軌条１０を敷設し、その上をＳＰＥＣＴ装置２−１及びＸ線ＣＴ装置３−１がそれぞれ図に示す移動可能範囲を移動するための図示されない駆動装置を設ける。また、寝台４−１に対する移動量を検出するために、ＳＰＥＣＴ装置２−１及びＸ線ＣＴ装置３−１にそれぞれ図示されない位置検出手段を備える。
【００５３】
図１０は、固定された寝台に対してＳＰＥＣＴ装置及びＸ線ＣＴ装置を移動可能とした変形例の構成を示す平面図である。図１０において、ＳＰＥＣＴ装置２−２及びＸ線ＣＴ装置３−２がそれぞれ軌条１０上を寝台装置４−２に対して移動可能となっている構成は図９と同様であるが、軌条１０と直交するＸ線ＣＴ装置分離用軌条１０−１及びＸ線ＣＴ専用寝台装置４−３が追加されている。さらに寝台装置４−２の寝台天板４１−１は、例えば固定ネジ４６を用いて寝台基底部に着脱可能なように固定されている。
【００５４】
これにより本発明の放射線診断方法を行わない場合には、Ｘ線ＣＴ装置３−２は、Ｘ線ＣＴ装置分離用軌条１０−１上をＸ線ＣＴ装置単独使用位置３−３へ移動されてＳＰＥＣＴ装置２−２と分離することができる。そして、天板移動機能を有するＸ線ＣＴ専用寝台装置４−３と組み合わせてＸ線ＣＴ装置３−２の単独使用が可能となり、またＳＰＥＣＴ装置２−２の単独使用の際にも同時にＸ線ＣＴ装置を移動させる必要がなくなり、検査設備の稼働効率を高めることができる。
なお、以上の各実施例の構成において、ＳＰＥＣＴ装置とＸ線ＣＴ装置との配置が互いに入れ替わっても本発明の目的を達成できることは明らかである。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、各装置から得られた画像の収集位置情報に基づいて位置合せを行い、被検体の周期的な体動の時相に同期したＸ線断層像と時相同期分布画像とを得ることができ、同一収集位置のＸ線断層画像と核医学画像とを時相合せして減衰補正をするので、正確な減衰補正を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る放射線診断装置の実施例を示すシステム構成図である。
【図２】実施例におけるＳＰＥＣＴ装置及びＸ線ＣＴ装置に対する被検体の移動を示す説明図である。
【図３】実施例のデータ及び制御信号の流れを説明するブロック図である。
【図４】（ａ）ＣＴ値から減衰係数を求めるファントムの形状説明図、及び（ｂ）ＣＴ値−減衰係数の対応関係を示すグラフである。
【図５】Ｘ線ＣＴ像とＳＰＥＣＴ心筋像との合成を説明する図である。
【図６】ＣＴ像から得られる情報を用いてシンチグラム像（プレナー像）を減衰補正する方法を説明する図である。
【図７】呼吸量センサ装置を用いて体動の影響を除去したＸ線ＣＴ像とＳＰＥＣＴ像との合成を行うシステム構成図である。
【図８】呼吸量とＸ線ＣＴ画像収集のタイミングを説明する図である。
【図９】寝台装置を固定しＳＰＥＣＴ装置及びＸ線ＣＴ装置を移動可能とした他の実施例を示すシステム構成図（正面図）である。
【図１０】寝台装置を固定しＳＰＥＣＴ装置及びＸ線ＣＴ装置を移動可能とした他の実施例の変形例を示すシステム構成図（平面図）である。
【符号の説明】
１ 放射線診断装置 ２ ＳＰＥＣＴ装置 ３ Ｘ線ＣＴ装置 ４ 寝台装置 ５ データ処理装置 ６ 有効視野中心 ７ 被検体 ８ 天板移動範囲 ９ 呼吸量センサ装置 ４１ 寝台天板 ４３ 天板移動機構 ４４ 天板位置検出部
Claims (2)
- 被検体のＸ線投影データを収集してＸ線ＣＴ画像を得るＸ線ＣＴ装置と、
前記被検体からのγ線のデータを収集して核医学画像を得る核医学診断装置とがそれぞれの回転中心が共通になるように配置され、各装置間を前記被検体を移動させて順次データ収集を行う放射線診断装置であって、
前記被検体のＸ線ＣＴ装置で収集されるＣＴ画像の位置と前記核医学診断装置で収集される核医学画像の相対位置情報を記憶する記憶手段と、
前記被検体の周期的な体動の時相を測定して時相情報を得る時相測定手段と、
前記時相測定手段により測定された時相に対応するＸ線ＣＴ画像及び前記核医学画像をそれぞれ再構成し、前記記憶手段に記憶された位置情報に基づいて前記各画像の位置合せを行うとともに前記時相測定手段による時相情報に基づいて前記各画像の時相合せを行って、前記時相合せを行った各位置の画像を用いて減衰補正を行うデータ処理装置と、
を備えたことを特徴とする放射線診断装置。 - 前記データ処理装置は、前記Ｘ線ＣＴ画像から、前記核医学画像の収集に用いられる放射性医薬品から放射されるγ線のエネルギーに対する被検体の減衰係数分布像を作成する手段と、
前記減衰係数分布像に基づいて前記核医学画像の減衰補正を行う手段と、
を備えることを特徴とする請求項１記載の放射線診断装置。
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