この発明は、核医学診断装置とデータ収集装置とを備えて構成された診断システムに係り、特に、各々の装置構造の技術に関する。
上述した核医学診断装置、すなわちECT(Emission Computed Tomography)装置として、PET(Positron Emission Tomography)装置を例に採って説明する。PET装置は、陽電子(Positron)、すなわちポジトロンの消滅によって発生する複数本のγ線を検出して複数個の検出器でγ線を同時に検出したときのみ被検体の断層画像を再構成するように構成されている。
このPET装置では、放射性薬剤を被検体に投与した後、対象組織における薬剤蓄積の過程を経時的に測定することで、様々な生体機能の定量測定が可能である。したがって、PET装置によって得られる断層画像は機能情報を有する。
しかしながら、上述した断層画像では位置情報などの形態情報については乏しい。そこで、PET装置とX線CT装置とを組み合わせて、X線CT装置で得られた断層画像とPET装置で得られた断層画像とを重ね合わせて機能情報および形態情報の2つの情報を得る診断システム(PET−CT装置)が近年用いられている(例えば、特許文献1、2参照)。X線CT装置の他に、核磁気共鳴装置 (MRI: magnetic resonance imaging)やトランスミッションなどに代表されるデータ収集装置とPET装置とを組み合わせた診断システムもある。トランスミッションとPET装置とを組み合わせた場合には、被検体に投与された放射性薬剤と同一の線源を被検体外で配設して、同一の線源から被検体にγ線を照射して、そのγ線に基づいて吸収補正データ(『トランスミッションデータ』とも呼ばれる)を求めて、その吸収補正データに基づいてPET装置で得られた断層画像を補正する(例えば、特許文献3参照)。
上述した特許文献1、2に示すように、従来のPET−CT装置では、被検体を載置する同一天板(ベッド)に対してX線CT用ガントリとPET用ガントリとを被検体の体軸方向に並べて配設している。X線CT用ガントリとPET用ガントリとに対して天板を移動させて、それぞれのデータを取得している。上述した特許文献3に示すように、従来のトランスミッションとPET装置とを組み合わせた装置の場合には、トランスミッション用検出器とPET用検出器(エミッション用検出器)とを備えたものがある。上述したPET−CT装置と同様に、同一天板に対してトランスミッション用検出器とPET用検出器とを被検体の体軸方向に並べて配設している。そして、トランスミッション用検出器とPET用検出器とに対して天板を移動させて、それぞれのデータを取得している。
特開2005−312930号公報(第4,5,8頁、図1,5)
特開2005−121530号公報(第4頁、図1)
特開2007−86089号公報(第4,5頁、図1)
しかしながら、PET装置と種類の異なるデータ収集装置(X線CT装置あるいはトランスミッション)とを上述のように体軸方向に並べているので、体軸方向にガントリが長くなり、装置が大型になる。天板から見て、後方に配設されたガントリでデータ収集を行う場合、被検体が人体(患者)のときには患者はガントリの長いトンネル内に挿入され、圧迫感を感じる。また、ガスマスクの装着などが必要な場合には使いづらい。また、長いガントリに遮られて検査中の患者の視認性が悪い。
この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、ガントリを短くして核医学用データとともに異なる種類のデータを収集することができる診断システムを提供することを目的とする。
この発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。
すなわち、請求項1に記載の発明は、放射性薬剤が投与された被検体から発生した放射線に基づいて被検体の核医学用データを求める核医学診断装置と、被検体に関するデータを収集するデータ収集装置とを備えて構成された診断システムであって、前記被検体から発生した放射線を検出する検出器群で構成された核医学用検出手段と、前記被検体に関するデータを検出する収集データ用検出手段とを備え、被検体を通す開口部を有したガントリ内に前記収集データ用検出手段を配設するとともに、前記核医学用検出手段の検出器群が前記収集データ用検出手段内に収容することができるように当該ガントリの開口部が貫通することで、前記核医学用検出手段の検出器群を前記ガントリの開口部に挿入可能に配設し、前記核医学診断装置は、基台と、その基台に対してスライド移動可能な支持部と、その支持部に支持された前記核医学用検出手段とを備え、前記支持部の移動に伴って、それに支持された前記核医学用検出手段を前記ガントリの開口部に挿入可能に配設することを特徴とするものである。
また、請求項2に記載の発明は、放射性薬剤が投与された被検体から発生した放射線に基づいて被検体の核医学用データを求める核医学診断装置と、被検体に関するデータを収集するデータ収集装置とを備えて構成された診断システムであって、前記被検体から発生した放射線を検出する検出器群で構成された核医学用検出手段と、前記被検体に関するデータを検出する収集データ用検出手段とを備え、被検体を通す開口部を有したガントリ内に前記収集データ用検出手段を配設するとともに、前記核医学用検出手段の検出器群を前記ガントリの開口部に挿入可能に配設し、前記核医学診断装置は、基台と、その基台に立設された支持部と、その支持部に支持された前記核医学用検出手段とを備え、前記支持部および前記核医学用検出手段は固定であり、前記ガントリを前記基台に立設し、前記ガントリは、前記基台に対してスライド移動可能に構成することで、前記核医学用検出手段を前記ガントリの開口部に挿入可能に配設することを特徴とするものである。
[作用・効果]請求項1、2に記載の発明によれば、ガントリ内に収集データ用検出手段を配設するとともに、核医学用検出手段の検出器群をガントリの開口部に挿入可能に配設する。核医学用検出手段において、それを構成する検出器群は、通常、軸心周りに円状に配設されて構成されているので、検出器群を被検体に近接させて感度および空間分解能を上げるためには、検出器群の径は小さい方が好ましい。したがって、ガントリ内に収集データ用検出手段を配設するとともに、核医学用検出手段の検出器群をガントリの開口部に挿入可能に配設することで、ガントリの内径よりも小さく検出器群をそれぞれ配設することができて、検出器群を被検体に近接させて感度および空間分解能を上げることができる。
そのために、請求項1に記載の発明において、核医学診断装置は、基台と、その基台に対してスライド移動可能な支持部と、その支持部に支持された核医学用検出手段とを備え、支持部の移動に伴って、それに支持された核医学用検出手段をガントリの開口部に挿入可能に配設する。その結果、いずれの検出手段によるデータの収集も1つのガントリで行われ、ガントリを短くして核医学用データとともに異なる種類のデータを収集することができる。
また、請求項2に記載の発明において、ガントリ内に収集データ用検出手段を配設するとともに、核医学用検出手段の検出器群をガントリの開口部に挿入可能に配設するために、核医学診断装置は、基台と、その基台に立設された支持部と、その支持部に支持された核医学用検出手段とを備え、支持部および核医学用検出手段は固定であり、ガントリを基台に立設し、ガントリは、基台に対してスライド移動可能に構成することで、核医学用検出手段をガントリの開口部に挿入可能に配設する。その結果、いずれの検出手段によるデータの収集も1つのガントリで行われ、ガントリを短くして核医学用データとともに異なる種類のデータを収集することができる。
この発明に係る診断システムによれば、ガントリ内に収集データ用検出手段を配設するとともに、核医学用検出手段の検出器群をガントリの開口部に挿入可能に配設することで、いずれの検出手段によるデータの収集も1つのガントリで行われ、ガントリを短くして核医学用データとともに異なる種類のデータを収集することができる。
また、ガントリ内に収集データ用検出手段を配設するとともに、核医学用検出手段の検出器群をガントリの開口部に挿入可能に配設することで、ガントリの内径よりも小さく検出器群をそれぞれ配設することができて、検出器群を被検体に近接させて感度および空間分解能を上げることができる。
以下、図面を参照してこの発明の実施例1を説明する。
図1は、実施例1に係るPET−CT装置の側面図であり、図2は、実施例1に係るPET−CT装置のブロック図である。なお、本実施例1では、核医学診断装置として、PET (Positron Emission Tomography) 装置を例に採って説明するとともに、データ収集装置としてX線CT装置を例に採って説明し、診断システムとしてPET装置とX線CT装置とを組み合わせたPET−CT装置を例に採って説明する。
図1に示すように、本実施例1に係るPET−CT装置1は、水平姿勢(例えば仰向け(仰臥姿勢))の被検体Mを載置する天板22を有した寝台2を備えている。天板1に載置された被検体Mの頭部を診断するためにPET装置3とX線CT装置4とを備えている。PET−CT装置1は、この発明における診断システムに相当し、PET装置3は、この発明における核医学診断装置に相当し、X線CT装置4は、この発明におけるデータ収集装置に相当する。
寝台2は、上述した天板22を支持するベッド21と、天板22とを備えている。天板22はベッド21に対してスライド移動可能である。本実施例1では、一連の診断(撮像)を始める前、あるいは一連の診断(撮像)を終了した時のみ天板22を移動させ、PET装置3での診断時・X線CT装置4での診断時では天板22を移動させないが、もちろん天板22を移動させてもよい。
PET装置3は、基台31と、その基台31に対してスライド移動可能なPET検出器支持部32と、被検体Mから発生したγ線を検出し、PET検出器支持部32に支持されたPET検出器33とを備えている。PET検出器支持部32は、図1(a)に示す位置から図1(b)に示す位置まで基台31に対してスライド移動可能である。PET検出器支持部32の移動に伴って、それに支持されたPET検出器33も移動する。
PET検出器支持部32の構造については特に限定されない。例えば、基台31に溝部を設け、その溝部に嵌合するラックをPET検出器支持部32の底部に配設するとともに、PET検出器支持部32にモータを配設し、モータの駆動によって基台31の溝部に嵌合されたラックを移動させることでPET検出器支持部32をスライド移動させてもよい。その他にも、基台31にレールを配設し、PET検出器支持部32にモータを配設するとともに、PET検出器支持部32の底部に車輪等を配設して、モータの駆動によってレール上を移動するようにしてもよい。
PET検出器33は、複数のγ線検出器群からなり、γ線検出器群を被検体Mの体軸の軸心周りに円状に配設するとともに、体軸方向に沿って配設してPET検出器33を構成している。PET検出器33は、この発明における核医学用検出手段に相当する。
PET検出器33のγ線検出器群は、シンチレータブロックとライトガイドと光電子増倍管と(いずれも図示省略)を備えている。シンチレータブロックは、複数個のシンチレータからなる。放射性薬剤が投与された被検体Mから発生したγ線をシンチレータブロックが光に変換して、変換されたその光をライトガイドが案内して、光電子増倍管が光電変換して電気信号に出力する。
一方、X線CT装置4は、被検体Mの頭部を通す開口部41aを有したガントリ41を備えている。ガントリ41内には、被検体MにX線を照射するX線管42と、被検体Mを透過したX線を検出するX線検出器43とを配設している。X線管42およびX線検出器43が互いに対向位置になるようにそれぞれを配設しており、モータ(図示省略)の駆動によってガントリ41内でX線管42およびX線検出器43を被検体Mの体軸の軸心周りに回転させる。本実施例1では、X線検出器43としてフラットパネル型X線検出器(FPD)を採用している。もちろん、フラットパネル型X線検出器(FPD)以外のX線検出器を用いてもよい。X線検出器43は、この発明における収集データ用検出手段に相当する。
なお、上述したようにガントリ41内にX線検出器43を配設している。そして、本実施例1では、PET検出器33のγ線検出器群をガントリ41の開口部41aに挿入可能に配設している。図1(b)に示す位置にPET検出器33が移動したときに、PET検出器33のγ線検出器群はガントリ41の開口部41aに挿入される。
なお、本実施例1では、上述したようにPET装置3での診断時・X線CT装置4での診断時では天板22を移動させないが、天板22の移動に同期してガントリ41を被検体Mの体軸方向に沿って移動させて、PET装置3の方を固定させてもよい。天板22の移動に同期してガントリ41を被検体Mの体軸方向に沿って移動させることで、被検体Mに対してガントリ41を有したX線CT装置4は相対的に同じ位置に位置することになる。したがって、被検体Mの頭部はガントリ41の開口部41aに挿入された状態で被検体Mの体軸方向に沿って移動することになる。
続いて、PET−CT装置1のブロック図について説明する。図2に示すように、PET−CT装置1は、上述した寝台2やPET装置3やX線CT装置4の他に、PETコンソール5とCTコンソール6とを備えている。本実施例1では、PET装置3用のコンソールとしてPETコンソール5を備え、X線CT装置4用のコンソールとしてCTコンソール6を備えたが、後述する実施例2のように、1つのコンソールとして一体となっていてもよい。
寝台2は、上述したベッド21や天板22の他に、寝台駆動制御部23と寝台駆動部24とを備えている。PET装置3は、上述した基台31やPET検出器支持部32やPET検出器33の他に、位置検出センサ34とPET駆動制御部35とPET駆動部36とPETデータ収集部37とを備えている。X線CT装置4は、上述したガントリ41やX線管42やX線検出器43の他に、X線CT駆動制御部44とX線CT駆動部45とCTデータ収集部46とX線管制御部47とを備えている。
PETコンソール5は、データ収集部51と画像再構成部52と入力部53と出力部54と撮像制御部55とを備えている。また、CTコンソール6も、PETコンソール5と同様に、データ収集部61と画像再構成部62と入力部63と出力部64と撮像制御部65とを備えている。
寝台駆動制御部23は、寝台駆動部24を制御する。寝台駆動部24はモータなどで構成されており、モータの駆動によって天板22はベッド21に対してスライド移動可能である。上述したように、本実施例1では、PET装置3での診断時・X線CT装置4での診断時では天板22を移動させないが、後述する実施例2のように天板22を移動させる場合には、寝台駆動制御部23が寝台駆動部24を制御することで、天板22が移動する。寝台駆動制御部23,PET駆動制御部35,X線CT駆動制御部44,X線管制御部47,撮像制御部55および撮像制御部65は、中央演算処理装置(CPU)などで構成されている。
位置検出センサ34は、例えば上述したPET検出器支持部32にフォトセンサとして設けられており、PET検出器支持部32が図1(b)に示す位置までスライド移動したときに、フォトセンサの投光素子からの光が、透過型の場合にはガントリ41によって遮られる(遮光される)あるいは反射型の場合にはガントリ41によって反射されるのを利用して、図1(b)に示す位置までPET検出器支持部32とともにPET検出器33が移動したことを検出する。また、図1(b)に示す位置までPET検出器33が移動したことを位置検出センサ34が検出したら、PET検出器33の移動終了のタイミングをPET駆動制御部35に出力する。位置検出センサ34については、上述したフォトセンサなどに代表される非接触型センサであってもよいし、マイクロスイッチなどに代表される接触型センサであってもよい。
PET駆動制御部35は、PET駆動部36を制御し、上述した位置検出センサ34から移動終了のタイミングを受信したらPET駆動部36に制動命令を出力したり、撮像制御部55にデータ収集の命令を出力する。PET駆動部36は、PET検出器支持部32に配設された上述したようなモータなどで構成されており、モータの駆動によってPET検出器支持部32は基台31に対してスライド移動可能である。PET検出器支持部32とともにPET検出器33を移動させる場合には、PET駆動制御部35がPET駆動部36を制御することで、PET検出器支持部32とともにPET検出器33が移動する。
一方、X線CT駆動制御部44は、X線CT駆動部45を制御し、X線検出器42によってX線を検出し終えたら、撮像制御部65にデータ収集の命令を出力する。X線CT駆動部45は、上述したようなモータなどで構成されており、モータの駆動によってガントリ41内でX線管42およびX線検出器43は被検体Mの体軸の軸心周りに回転可能である。X線管42およびX線検出器43を被検体Mの体軸の軸心周りに回転させる場合には、X線CT駆動制御部44がX線CT駆動部45を制御することで、X線管42およびX線検出器43が回転する。
PETデータ収集部37は、PET検出器33で検出されたγ線に基づいてPETデータ(核医学用データ)を収集する。PETデータ収集部37は同時計数回路(図示省略)の機能等を備えている。PETデータ収集部37で収集されたPETデータをデータ収集部51に送り込む。なお、データ収集部51を介してデータ収集部61に送り込むことも可能である。CTデータ収集部46は、X線検出器43で検出されたX線に基づいて投影データをCTデータ(X線CT用のデータ)として収集する。CT収集部44で収集されたCTデータをデータ収集部61に送り込む。なお、データ収集部61を介してデータ収集部51に送り込むことも可能である。X線管制御部47は、X線管42に管電圧や管電流を付与してX線を発生させたり、X線管42からのX線照射を開始あるいは終了する命令をX線管42に出力する。
データ収集部51は、PETデータ収集部37で収集されたPETデータを収集するとともに、データ収集部61は、CTデータ収集部46で収集されたCTデータを収集する。このとき、PETデータをデータ収集部51からデータ収集部61に送り込む、あるいはCTデータをデータ収集部61からデータ収集部51に送り込んで、PETデータとCTデータとを重畳する。また、CTデータ収集部46で収集されたCTデータをトランスミッションデータとしてPETデータに作用させて、PETデータの吸収補正を行ってもよい。データ収集部51,61は、重畳された投影データを画像再構成部52,62に送り込む。画像再構成部52,62は、データ収集部51,61で重畳された投影データを再構成して断層画像を生成する。
入力部53は、オペレータが入力したデータや命令を撮像制御部55に送り込む。同様に、入力部54は、オペレータが入力したデータや命令を撮像制御部56に送り込む。入力部53,63は、マウスやキーボードやジョイスティックやトラックボールやタッチパネルなどに代表されるポインティングデバイスで構成されている。出力部54,64はモニタなどに代表される表示部やプリンタなどで構成されている。
撮像制御部55,65は、本実施例1に係るPET−CT装置1を構成する各部分統括制御する。具体的には、撮像制御部55は、PET装置3での診断時における寝台駆動部24の駆動に関しては、寝台駆動制御部23を介して行わせるとともに、PET駆動部36の駆動に関しては、PET駆動制御部35を介して行わせる。撮像制御部65は、X線CT装置4での診断時における寝台駆動部24の駆動に関しては、寝台駆動制御部23を介して行わせるとともに、X線CT駆動部45の駆動に関しては、X線CT駆動制御部44を介して行わせる。位置検出センサ34に基づいてPET検出器33の移動終了のタイミングをPET駆動制御部35が受信したら、PET駆動制御部35から出力されたデータ収集の命令を撮像制御部55が受信して、PETデータ収集部37やCTデータ収集部6やデータ収集部51,61に各々のデータの収集の命令を出力するとともに、画像再構成部52,62に投影データの再構成の命令を出力する。また、PETデータ収集部37やCTデータ収集部46やデータ収集部51,61で収集された各々のデータや画像再構成部52,62で再構成された断層画像を、撮像制御部55,65を介して出力部54,64に送り込んで出力する。出力部54,64が表示部の場合には出力表示し、出力部54,64がプリンタの場合には出力印刷する。
放射性薬剤が投与された被検体Mから発生したγ線をPET検出器33のγ線検出器群のうち該当するγ線検出器のシンチレータブロックが光に変換して、変換されたその光をγ線検出器の光電子増倍管が光電変換して電気信号に出力する。その電気信号を画像情報(画素値)としてPETデータ収集部37に送り込む。
具体的には、被検体Mに放射性薬剤を投与すると、ポジトロン放出型のRIのポジトロンが消滅することにより、2本のγ線が発生する。PETデータ収集部37は、γ線検出器のシンチレータブロックの位置とγ線の入射タイミングとをチェックし、被検体Mを挟んで互いに対向位置にある2つのシンチレータブロックでγ線が同時に入射したとき(すなわち同時計数したとき)のみ、送り込まれた画像情報を適正なデータと判定する。一方のシンチレータブロックのみにγ線が入射したときには、PETデータ収集部37は、ポジトロンの消滅により生じたγ線ではなくノイズとして扱い、そのときに送り込まれた画像情報もノイズと判定してそれを棄却する。
PETデータ収集部37に送り込まれた画像情報を投影データ(PETデータ)として、データ収集部51,61に送り込む。一方、X線CT駆動部45によってX線管42およびX線検出器43を回転させながらX線管42から被検体MにX線を照射して、被検体Mの外部から照射されて被検体Mを透過したX線をX線検出器43が電気信号に変換することでX線を検出する。X線検出器43で変換された電気信号を画像情報(画素値)としてCTデータ収集46に送り込む。CTデータ収集部46は、送り込まれた画像情報の分布をX線検出器44の投影面に投影された投影データ(CTデータ)として収集して、データ収集部51,61に送り込む。
データ収集部51,61は、PETデータの吸収補正やPETデータおよびCTデータの重畳を行って、画像再構成部52,62に送り込み、送り込まれた投影データを画像再構成部52,62は再構成して断層画像を生成する。
次に、一連の診断(撮像)における撮像態様について、図1を参照して説明する。図1(a)は、CT装置での診断時の撮像態様であり、図1(b)は、PET装置での診断時の撮像態様である。
被検体Mに放射性薬剤を投与して、水平姿勢にして被検体Mの頭部をガントリ41の開口部41aに挿入させるように寝台駆動制御部23(図2を参照)は寝台駆動部24(図2を参照)を制御して、被検体Mを載置した天板22を移動させてセッティングする。一方、オペレータは、X線CT装置4での診断時には撮像条件をCTコンソール6(図2を参照)の入力部63(図2を参照)に入力して、入力された撮像条件を撮像制御部65(図2を参照)に送り込み、PET装置3での診断時には撮像条件をPETコンソール5(図2を参照)の入力部53(図2を参照)に入力して、入力された撮像条件を撮像制御部55(図2を参照)に送り込む。入力された撮像条件に基づいて、撮像制御部55は、データの収集の命令をPETデータ収集部37(図2を参照)やCTデータ収集部46(図2を参照)やデータ収集部51,61(図2を参照)に、PET検出器33の設置などのPET駆動部36(図2を参照)に関する駆動命令をPET駆動制御部35(図2を参照)にそれぞれ出力する。同じく、入力された撮像条件に基づいて、撮像制御部65は、データの収集の命令をPETデータ収集部37やCTデータ収集部46やデータ収集部51,61に、X線条件(例えば管電圧や管電流)をX線管制御部47(図2を参照)に、X線管42やX線検出器43の設置などのX線CT駆動部45(図2を参照)に関する駆動命令をX線CT駆動制御部44(図2を参照)にそれぞれ出力する。
先ず、図1(a)に示す態様でX線CT装置4での診断を行う。撮像制御部65は、CTコンソール6の入力部63から入力されたX線条件をX線管制御部47に出力し、X線CT駆動部45の駆動に関しては、X線CT駆動制御部44を介して行わせる。かかるX線条件の下で、X線CT駆動部45は、X線管42およびX線検出器43を被検体Mの体軸の軸心周りに回転させながら、X線管42から被検体MにX線を照射して、被検体Mの外部から照射されて被検体Mを透過したX線をX線検出器43が電気信号に変換することでX線を検出する。そして、X線検出器43で変換された電気信号を画像情報(画素値)としてCTデータ収集部46は収集して、その送り込まれた画像情報の分布をX線検出器44の投影面に投影された投影データ(CTデータ)として、データ収集部51,61に送り込む。
次に、図1(b)に示す態様でPET装置3での診断を行う。撮像制御部55は、PET駆動部36の駆動に関しては、PET駆動制御部35を介して行わせる。具体的には、PET駆動部36の駆動によってPET検出器支持部32とともにPET検出器33が図1(b)に示す位置まで移動するようにPET駆動制御部35が制御する。PET検出器支持部32とともにPET検出器33が図1(b)に示す位置まで移動したことを、PET検出器支持部32に設けられた位置検出センサ34(図2を参照)が検出したら、PET検出器33の移動終了のタイミングをPET駆動制御部35に出力する。位置検出センサ34に基づいて移動終了のタイミングをPET駆動制御部35が受信したら、PET駆動制御部35から出力された制動命令をPET駆動部36が受信し、PET駆動制御部35から出力されたデータ収集の命令を撮像制御部55が受信する。制動命令をPET駆動部36が受信したら、PET駆動部36が駆動を停止することでPET検出器支持部32とともにPET検出器33の停止終了のための制動を行う。
PET検出器33のγ線検出器は、放射性薬剤が投与された被検体Mから発生したγ線を検出し、撮像制御部55は、データの収集の命令をPETデータ収集部37に出力して、PET検出器33のγ線検出器で同時計数されたγ線の計数値とγ線の入射位置とγ線の発生位置とを画像情報としてPETデータ収集部37は収集する。そして、PETデータ収集部37に送り込まれた画像情報を投影データ(PETデータ)として、データ収集部51,61に送り込む。
PET装置3およびX線CT装置4の診断がそれぞれ済んだら、撮像制御部55,65は、データの収集の命令をデータ収集部51,61に出力して、データ収集部51,61は、PETデータの吸収補正やPETデータおよびCTデータの重畳を行って、画像再構成部52,62(図2を参照)に送り込み、送り込まれた投影データを画像再構成部52,62は再構成して断層画像を生成する。そして、生成された断層画像を、撮像制御部55を介して出力部54(図2を参照)に送り込んで出力、あるいは撮像制御部65を介して出力部64(図2を参照)に送り込んで出力する。なお、必要に応じてPETデータ収集部37やCTデータ収集部46で収集された投影データを、撮像制御部55,56を介して出力部54に送り込んで出力してもよい。
上述の構成を備えた本実施例1に係るPET−CT装置1によれば、PET検出器33のγ線検出器群またはX線検出器43のいずれか一方を、被検体M(本実施例1では被検体Mの頭部)を通す開口部41aを有したガントリ41内に配設するとともに、他方をガントリ41の開口部41aに挿入可能に配設することで、PET検出器33のγ線検出器群での検出によるPETデータ(核医学用データ)の収集、またはX線検出器43での検出によるCTデータ(X線CT用のデータ)の収集のいずれか一方は、ガントリ41内に配設された検出手段(本実施例1ではX線検出器43)によって行われ、他方はガントリ41の開口部41aに挿入可能に配設された検出手段(本実施例1ではPET検出器33)によって行われる。その結果、いずれの検出手段によるデータの収集も1つのガントリ41で行われ、図1(b)に示すようにガントリ41を短くしてPETデータ(核医学用データ)とともに異なる種類のデータ(本実施例1ではCTデータ)を収集することができる。
本実施例1では、好ましくは、上述したガントリ41内にX線検出器43を配設するとともに、PET検出器33のγ線検出器群をガントリ41の開口部41aに挿入可能に配設している。PET検出器33において、それを構成するγ線検出器群は、通常、軸心周りに円状に配設されて構成されているので、γ線検出器群を被検体Mに近接させて感度および空間分解能を上げるためには、γ線検出器群の径は小さい方が好ましい。したがって、ガントリ41内にX線検出器43を配設するとともに、PET検出器33のγ線検出器群をガントリ41の開口部41aに挿入可能に配設することで、ガントリ41の内径よりも小さくγ線検出器群をそれぞれ配設することができて、γ線検出器群を被検体Mに近接させて感度および空間分解能を上げることができる。
次に、図面を参照してこの発明の実施例2を説明する。
図3は、実施例2に係るトランスミッション型のPET装置の側面図であり、図4は、実施例2に係るトランスミッション型のPET装置のブロック図である。本実施例2では、核医学診断装置として、上述した実施例1と同様にPET (Positron Emission Tomography) 装置を例に採って説明するとともに、データ収集装置としてトランスミッション装置を例に採って説明し、診断システムとしてPET装置とトランスミッション装置とを組み合わせたトランスミッション型のPET装置を例に採って説明する。
図3に示すように、本実施例2に係るトランスミッション型のPET装置1は、上述した実施例1と同様に、寝台2とPET装置3とを備えている。本実施例2では、上述した実施例1のX線CT装置4の替わりにトランスミッション装置7を備えている。トランスミッション型のPET装置1は、この発明における診断システムに相当し、PET装置3は、この発明における核医学診断装置に相当し、トランスミッション装置7は、この発明におけるデータ収集装置に相当する。
本実施例2では、PET装置3での診断時・X線CT装置4での診断時においても天板22を移動させることが可能で、特に、図3(b)に示すようにPET装置3での診断のために天板22を移動させてセッティングする。この天板22の移動に同期して後述するトランスミッション装置7のガントリ71を被検体Mの体軸方向に沿って移動させることで、被検体Mの頭部はガントリ71の開口部71aに挿入された状態で被検体Mの体軸方向に沿って移動することになる。
また、本実施例2では、PET装置3のPET検出器支持部32およびPET検出器33は固定である。もちろん、上述した実施例1と同様に、PET検出器支持部32およびPET検出器33を移動させてもよい。なお、基台31の上にガントリ71を立設し、ガントリ71は基台31に対してスライド移動可能である。それ以外の寝台20やPET装置3については、上述した実施例1と同じであるので、その説明を省略する。
トランスミッション装置7は、被検体Mの頭部を通す開口部71aを有したガントリ71を備えている。ガントリ71内には、被検体Mに投与する放射性薬剤、すなわち放射性同位元素(RI)と同種の放射線(本実施例2ではγ線)を照射させる線源72と、被検体Mを透過したγ線を検出するトランスミッション検出器73とを配設している。モータ(図示省略)の駆動によってガントリ71内で線源72を被検体Mの体軸の軸心周りに回転させる。トランスミッション検出器73については被検体Mの体軸の軸心周りに円状に配設しており、静止させている。もちろん、線源72と同様に、トランスミッション検出器73を被検体Mの体軸の軸心周りに回転させてもよい。トランスミッション検出器73は、この発明における収集データ用検出手段に相当する。
上述したように、ガントリ71は、図3(a)に示す位置から図3(b)に示す位置まで基台31に対してスライド移動可能である。ガントリ71の移動に伴って、それに配設された線源72およびトランスミッション検出器73も移動する。上述した実施例1のPET検出器支持部32と同様に、ガントリ71の構造についても特に限定されない。例えば、基台31に溝部を設け、その溝部に嵌合するラックをガントリ71の底部に配設するとともに、ガントリ71にモータを配設し、モータの駆動によって基台31の溝部に嵌合されたラックを移動させることでガントリ71をスライド移動させてもよい。その他にも、基台31にレールを配設し、ガントリ71にモータを配設するとともに、ガントリ71の底部に車輪等を配設して、モータの駆動によってレール上を移動するようにしてもよい。
なお、上述したようにガントリ71内にトランスミッション検出器73を配設している。そして、本実施例2では、PET検出器33のγ線検出器群をガントリ71の開口部71aに挿入可能に配設している。図3(b)に示す位置にガントリ71とともに線源72およびトランスミッション検出器73が移動したときに、PET検出器33のγ線検出器群はガントリ71の開口部71aに挿入される。
続いて、トランスミッション型のPET装置1のブロック図について説明する。図4に示すように、トランスミッション型のPET装置1は、上述した寝台2やPET装置3やトランスミッション装置7の他に、PETコンソール5を備えている。本実施例2では、PETコンソール5が1つのコンソールとして一体となっている。
寝台2およびPET装置3のブロック図については、上述した実施例1と同じであるので、その説明を省略する。PETコンソール5は、データ収集部51と画像再構成部52と入力部53と出力部54と撮像制御部55とを備えており、トランスミッションデータに関する処理もPETコンソール5で行う。
トランスミッション装置7は、上述したガントリ71や線源72やトランスミッション検出器73の他に、位置検出センサ74とトランスミッション駆動制御部75とトランスミッション駆動部76とトランスミッションデータ収集部77と線源駆動部78とを備えている。
位置検出センサ74は、例えば上述したガントリ71にフォトセンサとして設けられており、ガントリ71が図3(b)に示す位置までスライド移動したときに、フォトセンサの投光素子からの光が、透過型の場合にはPET検出器支持部32によって遮られる(遮光される)あるいは反射型の場合にはPET検出器支持部32によって反射されるのを利用して、図3(b)に示す位置までガントリ71とともに線源72およびトランスミッション検出器73が移動したことを検出する。また、図3(b)に示す位置まで線源72およびトランスミッション検出器73が移動したことを位置検出センサ74が検出したら、線源72およびトランスミッション検出器73の移動終了のタイミングをトランスミッション駆動制御部75に出力する。実施例1で述べた位置検出センサ34と同様に、位置検出センサ74については、上述したフォトセンサなどに代表される非接触型センサであってもよいし、マイクロスイッチなどに代表される接触型センサであってもよい。
トランスミッション駆動制御部75は、トランスミッション駆動部76を制御し、上述した位置検出センサ74から移動終了のタイミングを受信したらトランスミッション駆動部76に制動命令を出力したり、撮像制御部55にデータ収集の命令を出力する。トランスミッション駆動部76は、ガントリ71に配設された上述したようなモータなどで構成されており、モータの駆動によってガントリ71は基台31に対してスライド移動可能である。ガントリ71とともに線源72およびトランスミッション検出器73を移動させる場合には、トランスミッション駆動制御部75がトランスミッション駆動部76を制御することで、ガントリ71とともに線源72およびトランスミッション検出器73が移動する。トランスミッション駆動制御部75は、実施例1で述べた撮像制御部55などと同様に、中央演算処理装置(CPU)などで構成されている。
トランスミッション駆動制御部75は、線源駆動部78を制御し、トランスミッション検出器73によってγ線を検出し終えたら、撮像制御部55にデータ収集の命令を出力する。線源駆動部78は、上述したようなモータなどで構成されており、モータの駆動によってガントリ71内で線源72は被検体Mの体軸の軸心周りに回転可能である。線源72を被検体Mの体軸の軸心周りに回転させる場合には、撮像制御部55が線源駆動部78を制御することで、線源72が回転する。
PETデータ収集部37は、PET検出器33で検出されたγ線に基づいてPETデータ(核医学用データ)を収集する。PETデータ収集部37は同時計数回路(図示省略)の機能等を備えている。PETデータ収集部37で収集されたPETデータをデータ収集部51に送り込む。トランスミッションデータ収集部77は、トランスミッション検出器73で検出されたγ線に基づいてγ線吸収係数の分布データをトランスミッションデータ(吸収補正データ)として収集する。トランスミッションデータ収集部77で収集されたトランスミッションデータをデータ収集部51に送り込む。
データ収集部51は、PETデータ収集部37で収集されたPETデータに、トランスミッションデータ収集部77で収集されたトランスミッションデータを作用させて、被検体Mの体内でのγ線の吸収を考慮した投影データに補正する。すなわち、トランスミッションデータをPETデータに作用させてPETデータの吸収補正を行う。データ収集部51は、吸収補正された投影データを再構成して断層画像を生成する。入力部53や出力部54については、上述した実施例1と同じであるので、その説明を省略する。
撮像制御部55は、本実施例2に係るトランスミッション型のPET装置1を構成する各部分統括制御する。具体的には、撮像制御部55は、図3(b)に示す位置までガントリ71とともに線源72およびトランスミッション検出器73を移動させる場合に、その移動に同期させて寝台駆動部24を駆動させて天板22を移動させるときに関して、寝台駆動制御部23を介して行わせるとともに、トランスミッション駆動部76の駆動に関しては、トランスミッション駆動制御部75を介して行う。位置検出センサ74に基づいて線源72およびトランスミッション検出器73の移動終了のタイミングをトランスミッション駆動制御部75が受信したら、トランスミッション駆動制御部75から出力されたデータ収集の命令を撮像制御部55が受信して、PETデータ収集部37やトランスミッションデータ収集部77やデータ収集部51に各々のデータの収集の命令を出力するとともに、画像再構成部52に投影データの再構成の命令を出力する。また、PETデータ収集部37やトランスミッションデータ収集部77やデータ収集部51で収集された各々のデータや画像再構成部52で再構成された断層画像を、撮像制御部55を介して出力部54に送り込んで出力する。出力部54が表示部の場合には出力表示し、出力部54がプリンタの場合には出力印刷する。
実施例1でも述べたように、被検体Mに放射性薬剤を投与して、PETデータ収集部37は、PET検出器33で検出されたγ線に基づく画像情報を投影データ(PETデータ)として、データ収集部51に送り込む。一方、線源駆動部78によって線源72を回転させながら線源72から被検体Mにγ線を照射して、被検体Mの外部から照射されて被検体Mを透過したγ線をトランスミッション検出器73が電気信号に変換することでγ線を検出する。トランスミッション検出器73で変換された電気信号を画像情報(画素値)としてトランスミッションデータ収集部77に送り込む。トランスミッションデータ収集部77は、送り込まれた画像情報に基づいてトランスミッションデータ(吸収補正データ)を求める。トランスミッションデータ収集部77は、γ線またはX線の吸収係数とエネルギーとの関係を表す演算を利用することで、CT用の投影データ、すなわちX線吸収係数の分布データをγ線吸収係数の分布データに変換して、γ線吸収係数の分布データをトランスミッションデータ(吸収補正データ)として収集する。トランスミッションデータ収集部77は、トランスミッションデータをデータ収集部51に送り込む。
データ収集部51は、PETデータの吸収補正を行って、画像再構成部52に送り込み、送り込まれた吸収補正後の投影データを画像再構成部52は再構成して、被検体Mの体内でのγ線の吸収を考慮した断層画像を生成する。
次に、一連の診断(撮像)における撮像態様について、図3を参照して説明する。図3(a)は、トランスミッション装置での診断時の撮像態様であり、図3(b)は、PET装置での診断時の撮像態様である。
被検体Mに放射性薬剤を投与して、水平姿勢にして被検体Mの頭部をガントリ71の開口部71aの開口部71aに挿入させるように寝台駆動制御部23(図4を参照)は寝台駆動部24(図4を参照)を制御して、被検体Mを載置した天板22を移動させてセッティングする。一方、オペレータは、撮像条件をコンソール5(図4を参照)の入力部53(図4を参照)に入力して、入力された撮像条件を撮像制御部55(図4を参照)に送り込む。入力された撮像条件に基づいて、撮像制御部55は、データの収集の命令をPETデータ収集部37(図4を参照)やトランスミッションデータ収集部77(図4を参照)やデータ収集部51(図4を参照)に、線源72やトランスミッション検出器73の設置などの駆動命令をトランスミッション駆動制御部75(図4を参照)に、線源72の回転などの駆動命令を線源駆動部78(図4を参照)にそれぞれ出力する。
先ず、図3(a)に示す態様でトランスミッション装置7での診断を行う。撮像制御部55は、PETコンソール5の入力部53から入力された撮像条件の下で、線源駆動部78を駆動させて、線源駆動部78によって線源72を回転させながら、線源72から被検体Mにγ線を照射して、被検体Mの外部から照射されて被検体Mを透過したγ線をトランスミッション検出器73が電気信号に変換することでγ線を検出する。そして、トランスミッション検出器73で変換された電気信号を画像情報(画素値)としてトランスミッションデータ収集部77は収集して、その送り込まれた画像情報に基づくγ線吸収係数の分布データをトランスミッションデータ(吸収補正データ)として、データ収集部51に送り込む。
次に、図3(b)に示す態様でPET装置3での診断を行う。撮像制御部55は、図3(b)に示す位置までガントリ71とともに線源72およびトランスミッション検出器73を移動させる場合に、その移動に同期させて寝台駆動部24を駆動させて天板22を移動させるときに関して、寝台駆動制御部23を介して行わせる。具体的には、撮像制御部55は、寝台駆動部24の駆動を、寝台駆動制御部23を介して行わせ、寝台駆動制御部23は寝台駆動部24を制御して、被検体Mを載置した天板22を移動させる。この天板22の移動に同期して、撮像制御部55はトランスミッション駆動制御部75を介してトランスミッション駆動部76(図4を参照)を駆動させ、トランスミッション駆動部76によってガントリ71とともに線源72およびトランスミッション検出器73を被検体Mの体軸方向に沿って移動させる。ガントリ71とともに線源72およびトランスミッション検出器73が図3(b)に示す位置まで移動したことを、ガントリ71に設けられた位置検出センサ74(図4を参照)が検出したら、線源72およびトランスミッション検出器73の移動終了のタイミングをトランスミッション駆動制御部75に出力する。位置検出センサ74に基づいて移動終了のタイミングをトランスミッション駆動制御部75が受信したら、トランスミッション駆動制御部75から出力された制動命令をトランスミッション駆動部76が受信し、トランスミッション駆動制御部75から出力されたデータ収集の命令を撮像制御部55が受信する。制動命令をトランスミッション駆動部76が受信したら、トランスミッション駆動部76が駆動を停止することでガントリ71とともに線源72およびトランスミッション検出器73の停止終了のための制動を行う。
PET検出器33のγ線検出器は、放射性薬剤が投与された被検体Mから発生したγ線を検出し、撮像制御部55は、データの収集の命令をPETデータ収集部37に出力して、PET検出器33のγ線検出器で同時計数されたγ線の計数値とγ線の入射位置とγ線の発生位置とを画像情報としてPETデータ収集部37は収集する。そして、PETデータ収集部37に送り込まれた画像情報を投影データ(PETデータ)として、データ収集部51に送り込む。
PET装置3およびトランスミッション装置7の診断がそれぞれ済んだら、撮像制御部55は、データの収集の命令をデータ収集部51に出力して、データ収集部51は、PETデータの吸収補正を行って、画像再構成部52(図4を参照)に送り込み、送り込まれた(吸収補正後の)投影データを画像再構成部52は再構成して断層画像を生成する。そして、生成された断層画像を、撮像制御部55を介して出力部54(図4を参照)に送り込んで出力する。なお、必要に応じてPETデータ収集部37やトランスミッションデータ収集部77で収集された投影データを、撮像制御部55を介して出力部54に送り込んで出力してもよい。
上述の構成を備えた本実施例2に係るトランスミッション型のPET装置1によれば、PET検出器33のγ線検出器群またはトランスミッション検出器73のいずれか一方を、被検体M(本実施例2では被検体Mの頭部)を通す開口部71aを有したガントリ71内に配設するとともに、他方をガントリ71の開口部71aに挿入可能に配設することで、PET検出器33のγ線検出器群での検出によるPETデータ(核医学用データ)の収集、またはトランスミッション検出器73での検出によるトランスミッションデータ(吸収補正データ)の収集のいずれか一方は、ガントリ71内に配設された検出手段(本実施例2ではトランスミッション検出器73)によって行われ、他方はガントリ71の開口部71aに挿入可能に配設された検出手段(本実施例2ではPET検出器33)によって行われる。その結果、いずれの検出手段によるデータの収集も1つのガントリ71で行われ、図3(b)に示すようにガントリ71を短くしてPETデータ(核医学用データ)とともに異なる種類のデータ(本実施例2ではトランスミッションデータ)を収集することができる。
本実施例2では、好ましくは、上述したガントリ71内にトランスミッション検出器73を配設するとともに、PET検出器33のγ線検出器群をガントリ71の開口部71aに挿入可能に配設している。PET検出器33において、それを構成するγ線検出器群は、通常、軸心周りに円状に配設されて構成されているので、γ線検出器群を被検体Mに近接させて感度および空間分解能を上げるためには、γ線検出器群の径は小さい方が好ましい。したがって、ガントリ71内にトランスミッション検出器73を配設するとともに、PET検出器33のγ線検出器群をガントリ71の開口部71aに挿入可能に配設することで、ガントリ71の内径よりも小さくγ線検出器群をそれぞれ配設することができて、γ線検出器群を被検体Mに近接させて感度および空間分解能を上げることができる。
この発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。
(1)上述した各実施例では、PET装置とデータ収集装置(実施例1ではX線CT装置4、実施例2ではトランスミッション装置7)とを組み合わせた装置を例に採って説明したが、この発明は、単一のγ線を検出して被検体の断層画像を再構成するSPECT(Single Photon Emission CT)装置とデータ収集装置とを組み合わせた装置などにも適用することができる。
(2)上述した各実施例では、被検体の頭部を診断する装置を例に採って説明したが、それ以外の箇所(例えば脚部)を診断する装置に適用してもよい。
(3)上述した各実施例では、ガントリ内に収集データ用検出手段(実施例1ではX線検出器43、実施例2ではトランスミッション検出器73)を配設するとともに、核医学用検出手段(実施例1,2ではPET検出器33)のγ線検出器群をガントリの開口部に挿入可能に配設したが、γ線検出器群を被検体に近接させて感度および空間分解能を上げるのを考慮しなければ、これに限定されない。逆に、ガントリ内に核医学用検出手段(PET検出器33)を配設するとともに、収集データ用検出手段(実施例1ではX線検出器43、実施例2ではトランスミッション検出器73)をガントリの開口部に挿入可能に配設してもよい。
(4)上述した実施例1では、データ収集装置としてX線CT装置4を例に採って説明し、上述した実施例2では、データ収集装置としてトランスミッション装置7を例に採って説明したが、これらのデータ収集装置に限定されない。核医学用データと異なる種類のデータであって、被検体に関するデータを収集するために、被検体に関するデータを検出する収集データ用検出手段を備えたデータ収集装置であれば、核磁気共鳴装置などに例示されるように特に限定されない。
実施例1に係るPET−CT装置の側面図であり、(a)はCT装置での診断時の撮像態様、(b)はPET装置での診断時の撮像態様である。
実施例1に係るPET−CT装置のブロック図である。
実施例2に係るトランスミッション型のPET装置の側面図であり、(a)はトランスミッション装置での診断時の撮像態様、(b)はPET装置での診断時の撮像態様である。
実施例2に係るトランスミッション型のPET装置のブロック図である。
符号の説明
1 … PET−CT装置、トランスミッション型のPET装置
3 … PET装置
4 … X線CT装置
7 … トランスミッション装置
33 … PET検出器
41,71 … ガントリ
43 … X線検出器
47 … 回転部
73 … トランスミッション検出器
M … 被検体