JP7214355B2 - Positron emission tomography system - Google Patents

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Description

本発明の実施形態は、陽電子放射断層撮像装置に関する。 Embodiments of the present invention relate to a positron emission tomography apparatus.

従来、医療の分野において、被検体内の生体組織の機能診断を行う際に用いられる医用画像診断装置の１つとして、陽電子放射断層撮像（Positron Emission Tomography：ＰＥＴ）装置が知られている。ＰＥＴ装置は、被検体に投与されたトレーサー中の陽電子放出核種から発生した陽電子が被検体内の電子と対消滅することによって放出される一対の対消滅ガンマ線を同時計数することで、被検体内におけるトレーサーの分布を示す画像を生成する装置である。 2. Description of the Related Art Conventionally, in the medical field, a positron emission tomography (PET) apparatus is known as one of medical image diagnostic apparatuses used for functional diagnosis of living tissue inside a subject. The PET apparatus coincidentally counts a pair of annihilation gamma rays emitted by pair annihilation of positrons generated from positron-emitting nuclides in the tracer administered to the subject with electrons in the subject. An apparatus for producing an image showing the distribution of a tracer in a

国際公開第２０１１／１２５２１２号WO2011/125212 米国特許出願公開第２０１４／２４６５９４号明細書U.S. Patent Application Publication No. 2014/246594 米国特許出願公開第２００５／２４９４３２号明細書U.S. Patent Application Publication No. 2005/249432

本発明が解決しようとする課題は、ＰＥＴ装置の空間分解能を向上させることである。 A problem to be solved by the present invention is to improve the spatial resolution of a PET apparatus.

実施形態に係るＰＥＴ装置は、複数の検出素子が円周方向及び中心軸方向に配置されたＰＥＴ検出器を備える。前記ＰＥＴ検出器は、前記複数の検出素子のうち、前記中心軸方向における中心部領域に配置された検出素子を前記中心軸方向における両端部領域それぞれに平行移動した場合に前記両端部領域の間で対角に位置する検出素子の対によって得られるＬＯＲ（Line Of Response）の太さと比べて小さい太さのＬＯＲが得られるように、各検出素子が配置されている。 A PET apparatus according to an embodiment includes a PET detector in which a plurality of detection elements are arranged in the circumferential direction and the central axis direction. In the PET detector, when the detecting element arranged in the central region in the central axis direction among the plurality of detecting elements is translated to each of the both end regions in the central axis direction, Detecting elements are arranged so as to obtain an LOR (Line Of Response) with a thickness smaller than that obtained by a pair of detecting elements positioned diagonally in .

図１は、第１の実施形態に係る陽電子放射断層撮像装置の構成例を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a positron emission tomography apparatus according to the first embodiment. 図２は、第１の実施形態に係る検出器モジュールの構成例を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of a detector module according to the first embodiment; 図３は、本実施形態に係るＰＥＴ装置の比較例を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a comparative example of the PET apparatus according to this embodiment. 図４は、本実施形態に係るＰＥＴ検出器に含まれる検出素子の対によって得られるＬＯＲの一例を示す図であるFIG. 4 is a diagram showing an example of LOR obtained by a pair of detection elements included in the PET detector according to this embodiment. 図５は、第１の実施形態に係るＰＥＴ検出器の構成例を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a configuration example of a PET detector according to the first embodiment. 図６は、第１の実施形態に係るＰＥＴ検出器の他の構成例を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing another configuration example of the PET detector according to the first embodiment. 図７は、第２の実施形態に係るＰＥＴ検出器の構成例を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a configuration example of a PET detector according to the second embodiment. 図８は、第３の実施形態に係るＰＥＴ検出器の構成例を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a configuration example of a PET detector according to the third embodiment.

以下、図面を参照しながら、陽電子放射断層撮像装置の実施形態について詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the positron emission tomography apparatus will be described in detail with reference to the drawings.

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る陽電子放射断層撮像（Positron Emission Tomography：ＰＥＴ）装置の構成例を示す図である。 (First embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a positron emission tomography (PET) apparatus according to the first embodiment.

例えば、図１に示すように、本実施形態に係るＰＥＴ装置１００は、架台装置１０と、コンソール２０とを備える。 For example, as shown in FIG. 1, a PET device 100 according to this embodiment includes a gantry device 10 and a console 20. As shown in FIG.

架台装置１０は、被検体Ｐから放出される対消滅ガンマ線を検出し、検出した対消滅ガンマ線に関する計数情報を収集する。ここで、架台装置１０には、水平方向に架台装置１０を貫通する空洞が形成されている。この空洞は、被検体Ｐの撮像が行われる撮像時に当該被検体Ｐが配置される撮像口となる。 The gantry device 10 detects pair annihilation gamma rays emitted from the subject P and collects count information about the detected pair annihilation gamma rays. Here, the gantry device 10 is formed with a cavity penetrating the gantry device 10 in the horizontal direction. This cavity serves as an imaging opening in which the subject P is placed when the subject P is imaged.

具体的には、架台装置１０は、天板１１と、寝台装置１２と、寝台ドライバ１３と、ＰＥＴ検出器１４と、計数情報収集回路１５とを備える。 Specifically, the gantry device 10 includes a tabletop 11 , a bed device 12 , a bed driver 13 , a PET detector 14 and a counting information collection circuit 15 .

天板１１は、被検体Ｐの撮像が行われる際に被検体Ｐが載置されるベッドである。寝台装置１２は、天板１１を移動可能に支持する。寝台ドライバ１３は、後述する寝台制御回路２３による制御のもと、寝台装置１２によって支持された天板１１を移動させる。 The top plate 11 is a bed on which the subject P is placed when the subject P is imaged. The bed device 12 movably supports the top board 11 . The bed driver 13 moves the tabletop 11 supported by the bed device 12 under the control of a bed control circuit 23, which will be described later.

ＰＥＴ検出器１４は、被検体Ｐから放出された対消滅ガンマ線を検出し、検出した対消滅ガンマ線に基づく電気信号を出力する。具体的には、ＰＥＴ検出器１４は、円筒状に形成されており、架台装置１０に形成された撮像口の周囲を囲むように配置されている。ここで、ＰＥＴ検出器１４は、円周方向及び中心軸方向に配置された複数の検出素子を有しており、各検出素子によって、撮像口に配置された被検体Ｐから当該被検体Ｐの周囲に放出された対消滅ガンマ線を検出する。 The PET detector 14 detects pair annihilation gamma rays emitted from the subject P and outputs an electrical signal based on the detected pair annihilation gamma rays. Specifically, the PET detector 14 is formed in a cylindrical shape, and is arranged so as to surround an imaging aperture formed in the gantry device 10 . Here, the PET detector 14 has a plurality of detection elements arranged in the circumferential direction and the central axis direction. Detect pair annihilation gamma rays emitted in the surroundings.

例えば、ＰＥＴ検出器１４は、当該ＰＥＴ検出器１４の円周方向及び中心軸方向に配列された複数の検出器モジュール１４０によって構成されている。 For example, the PET detector 14 is composed of a plurality of detector modules 140 arranged in the circumferential direction and central axis direction of the PET detector 14 .

図２は、第１の実施形態に係る検出器モジュール１４０の構成例を示す図である。 FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of the detector module 140 according to the first embodiment.

例えば、図２に示すように、本実施形態に係るＰＥＴ検出器１４では、複数の検出器モジュール１４０が、ＰＥＴ検出器１４の円周方向（矢印ＤCの方向）及び中心軸方向（矢印ＤAの方向）それぞれに沿って並べて配置されている。 For example, as shown in FIG. 2, in the PET detector 14 according to the present embodiment, a plurality of detector modules 140 are arranged in the circumferential direction (the direction of arrow D C ) and the central axial direction (the direction of arrow D A direction) are arranged side by side along each.

ここで、例えば、各検出器モジュール１４０は、フォトンカウンティング方式、アンガー型の検出器であり、ＰＥＴ検出器１４の円周方向及び中心軸方向に並べて配置された複数の検出素子１４１と、所定数の検出素子１４１ごとに配置された複数の光電子増倍管（Photomultiplier Tube：ＰＭＴ）１４２と、検出素子１４１とＰＭＴ１４２との間に配置されたライトガイド１４３とを有する。 Here, for example, each detector module 140 is a photon-counting Anger-type detector, and includes a plurality of detector elements 141 arranged side by side in the circumferential direction and central axis direction of the PET detector 14, and a predetermined number of a plurality of photomultiplier tubes (PMTs) 142 arranged for each detector element 141 and a light guide 143 arranged between the detector element 141 and the PMT 142 .

検出素子１４１は、被検体Ｐから放出された対消滅ガンマ線をシンチレーション光子（scintillation photons、optical photons）に変換して出力する。例えば、検出素子１４１は、ＬａＢｒ３（Lanthanum Bromide）、ＬＹＳＯ（Lutetium Yttrium Oxyorthosilicate）、ＬＳＯ（Lutetium Oxyorthosilicate）、ＬＧＳＯ（Lutetium Gadolinium Oxyorthosilicate）等のシンチレータ結晶によって形成されたシンチレータである。 The detection element 141 converts the annihilation gamma rays emitted from the subject P into scintillation photons (optical photons) and outputs the scintillation photons. For example, the detection element 141 is a scintillator formed of a scintillator crystal such as LaBr3 (Lanthanum Bromide), LYSO (Lutetium Yttrium Oxyorthosilicate), LSO (Lutetium Oxyorthosilicate), LGSO (Lutetium Gadolinium Oxyorthosilicate).

ＰＭＴ１４２は、検出素子１４１から出力されるシンチレーション光子を増倍して電気信号に変換し、当該電気信号を出力する。 The PMT 142 multiplies the scintillation photons output from the detection element 141, converts them into electrical signals, and outputs the electrical signals.

ライトガイド１４３は、検出素子１４１から出力されるシンチレーション光子をＰＭＴ１４２に伝達する。例えば、ライトガイド１４３は、光透過性に優れたプラスティック素材等によって形成されている。 Light guide 143 transmits scintillation photons output from detector element 141 to PMT 142 . For example, the light guide 143 is made of a plastic material or the like having excellent light transmittance.

このように、各検出器モジュール１４０は、被検体Ｐから放出された対消滅ガンマ線を検出素子１４１によってシンチレーション光子に変換し、変換したシンチレーション光子をＰＭＴ１４２によって電気信号に変換して出力する。 In this way, each detector module 140 converts the pair annihilation gamma rays emitted from the subject P into scintillation photons by the detector element 141, converts the converted scintillation photons into electrical signals by the PMTs 142, and outputs the electrical signals.

図１に戻って、計数情報収集回路１５は、ＰＥＴ検出器１４によって検出された対消滅ガンマ線に関する計数情報を収集する処理回路である。具体的には、計数情報収集回路１５は、ＰＥＴ検出器１４から出力される電気信号をＡ／Ｄ（Analog/Digital）変換器によってデジタル信号に変換して、対消滅ガンマ線の検出位置、エネルギー値、及び検出時間を含む計数情報のリストを生成する。そして、計数情報収集回路１５は、生成したリストをデータ記憶回路２４に格納する。 Returning to FIG. 1, the count information collection circuit 15 is a processing circuit that collects count information on pair annihilation gamma rays detected by the PET detector 14 . Specifically, the count information collection circuit 15 converts the electrical signal output from the PET detector 14 into a digital signal by an A/D (Analog/Digital) converter, and detects the detected position and energy value of pair annihilation gamma rays. , and the time of detection. The count information collection circuit 15 then stores the generated list in the data storage circuit 24 .

例えば、計数情報収集回路１５は、シンチレーション光を同じタイミングで電気信号に変換した複数のＰＭＴ１４２を特定する。そして、計数情報収集回路１５は、特定した各ＰＭＴ１４２の位置及び電気信号の強度を用いて重心の位置を計算し、対消滅ガンマ線が入射した検出素子１４１の位置を示す検出素子番号を特定する。なお、ＰＭＴ１４２が位置検出型のＰＭＴである場合には、ＰＭＴ１４２が位置を特定してもよい。 For example, the count information collection circuit 15 identifies a plurality of PMTs 142 that have converted scintillation light into electrical signals at the same timing. Then, the count information collection circuit 15 calculates the position of the center of gravity using the identified position of each PMT 142 and the intensity of the electric signal, and identifies the detection element number indicating the position of the detection element 141 on which the pair annihilation gamma rays have entered. In addition, when the PMT 142 is a position detection type PMT, the PMT 142 may identify the position.

また、計数情報収集回路１５は、各ＰＭＴ１４２から出力された電気信号の強度を積分計算することで、検出器モジュール１４０に入射した対消滅ガンマ線のエネルギー値を特定する。また、計数情報収集回路１５は、検出器モジュール１４０によって対消滅ガンマ線が検出された検出時間を特定する。例えば、計数情報収集回路１５は、１０－１２秒（ピコ秒）単位の精度で検出時間を特定する。なお、検出時間は、絶対時刻であってもよいし、撮像開始時点からの経過時間であってもよい。 In addition, the count information collection circuit 15 identifies the energy value of the pair annihilation gamma rays incident on the detector module 140 by integrally calculating the intensity of the electrical signal output from each PMT 142 . Also, the count information collection circuit 15 identifies the detection time at which the pair annihilation gamma ray was detected by the detector module 140 . For example, the count information collection circuit 15 identifies the detection time with an accuracy of 10 −12 seconds (picoseconds). Note that the detection time may be an absolute time or an elapsed time from the start of imaging.

そして、計数情報収集回路１５は、検出器モジュール１４０及び検出素子１４１ごとに、検出素子番号、エネルギー値、及び検出時間を含む計数情報のリストを生成する。例えば、計数情報収集回路１５は、計数情報として、「検出素子番号：Ｐ１１、エネルギー値：Ｅ１１、検出時間：Ｔ１１」や「検出素子番号：Ｐ２２、エネルギー値：Ｅ２２、検出時間：Ｔ２２」等のリストを生成する。そして、計数情報収集回路１５は、生成した計数情報をデータ記憶回路２４に格納する。 Then, the count information collection circuit 15 generates a count information list including the detection element number, energy value, and detection time for each detector module 140 and detection element 141 . For example, the count information collection circuit 15 collects count information such as "detection element number: P11, energy value: E11, detection time: T11" or "detection element number: P22, energy value: E22, detection time: T22." Generate a list. The count information collection circuit 15 then stores the generated count information in the data storage circuit 24 .

コンソール２０は、操作者からＰＥＴ装置１００に対する各種操作を受け付け、受け付けた操作に基づいて、ＰＥＴ装置１００の動作を制御する。 The console 20 receives various operations for the PET apparatus 100 from the operator, and controls the operation of the PET apparatus 100 based on the received operations.

具体的には、コンソール２０は、入力インターフェース２１と、ディスプレイ２２と、寝台制御回路２３と、データ記憶回路２４と、同時計数情報生成回路２５と、画像再構成回路２６と、システム制御回路２７とを備える。ここで、コンソール２０が備える各部は、バスを介して接続されている。 Specifically, the console 20 includes an input interface 21, a display 22, a bed control circuit 23, a data storage circuit 24, a coincidence counting information generation circuit 25, an image reconstruction circuit 26, and a system control circuit 27. Prepare. Here, each unit included in the console 20 is connected via a bus.

入力インターフェース２１は、操作者から各種指示及び各種情報の入力操作を受け付ける。具体的には、入力インターフェース２１は、操作者から受け付けた入力操作を電気信号へ変換してシステム制御回路２７に出力する。例えば、入力インターフェース２１は、撮像条件や関心領域（Region Of Interest：ＲＯＩ）の設定等を行うためのトラックボール、スイッチボタン、マウス、キーボード、操作面へ触れることで入力操作を行うタッチパッド、表示画面とタッチパッドとが一体化されたタッチスクリーン、光学センサを用いた非接触入力回路、及び音声入力回路等によって実現される。なお、本明細書において、入力インターフェース２１は、マウス、キーボード等の物理的な操作部品を備えるものだけに限られない。例えば、装置とは別体に設けられた外部の入力機器から入力操作に対応する電気信号を受け取り、この電気信号を制御回路へ出力する電気信号の処理回路も入力インターフェース２１の例に含まれる。 The input interface 21 receives input operations of various instructions and various information from the operator. Specifically, the input interface 21 converts an input operation received from the operator into an electric signal and outputs the electric signal to the system control circuit 27 . For example, the input interface 21 includes a trackball, a switch button, a mouse, a keyboard, a touch pad for performing input operations by touching the operation surface, a display for setting imaging conditions and a region of interest (ROI), and the like. It is realized by a touch screen in which a screen and a touch pad are integrated, a non-contact input circuit using an optical sensor, an audio input circuit, and the like. In this specification, the input interface 21 is not limited to having physical operation parts such as a mouse and a keyboard. For example, the input interface 21 also includes an electrical signal processing circuit that receives an electrical signal corresponding to an input operation from an external input device provided separately from the device and outputs the electrical signal to the control circuit.

ディスプレイ２２は、各種情報及び各種画像を表示する。具体的には、ディスプレイ２２は、システム制御回路２７から送られる各種情報及び各種画像のデータを表示用の電気信号に変換して出力する。例えば、ディスプレイ２２は、液晶モニタやＣＲＴ（Cathode Ray Tube）モニタ、タッチパネル等によって実現される。 The display 22 displays various information and various images. Specifically, the display 22 converts various information and image data sent from the system control circuit 27 into electrical signals for display and outputs the electrical signals. For example, the display 22 is realized by a liquid crystal monitor, a CRT (Cathode Ray Tube) monitor, a touch panel, or the like.

寝台制御回路２３は、寝台ドライバ１３を制御する処理回路である。具体的には、寝台制御回路２３は、入力インターフェース２１によって操作者から受け付けられた指示に応じて、寝台ドライバ１３を制御する。 The bed control circuit 23 is a processing circuit that controls the bed driver 13 . Specifically, the bed control circuit 23 controls the bed driver 13 according to instructions received from the operator through the input interface 21 .

データ記憶回路２４は、ＰＥＴ装置１００において用いられる各種データを記憶する。例えば、データ記憶回路２４は、ＲＡＭ（Random Access Memory）、フラッシュメモリ（flash memory）等の半導体メモリ素子や、ハードディスク、光ディスク等によって実現される。 The data storage circuit 24 stores various data used in the PET device 100 . For example, the data storage circuit 24 is implemented by a semiconductor memory device such as a RAM (Random Access Memory) or flash memory, a hard disk, an optical disk, or the like.

同時計数情報生成回路２５は、計数情報収集回路１５によって収集された計数情報を用いて同時計数情報の時系列リストを生成する処理回路である。具体的には、同時計数情報生成回路２５は、データ記憶回路２４に記憶された計数情報のリストから、計数情報の検出時間に基づいて、対消滅ガンマ線を略同時に計数した計数情報の組を検索する。そして、同時計数情報生成回路２５は、検索した計数情報の組ごとに同時計数情報を生成し、生成した同時計数情報を、概ね時系列順に並べながら、データ記憶回路２４に格納する。 The coincidence information generation circuit 25 is a processing circuit that uses the count information collected by the count information collection circuit 15 to generate a time-series list of coincidence count information. Specifically, the coincidence counting information generation circuit 25 retrieves a set of counting information in which pair annihilation gamma rays are counted substantially simultaneously from the counting information list stored in the data storage circuit 24 based on the detection time of the counting information. do. Then, the coincidence counting information generation circuit 25 generates coincidence counting information for each set of count information retrieved, and stores the generated coincidence counting information in the data storage circuit 24 while arranging them in roughly chronological order.

例えば、同時計数情報生成回路２５は、入力インターフェース２１によって操作者から受け付けられた同時計数情報生成条件に基づいて、同時計数情報を生成する。一例として、例えば、同時計数情報生成回路２５は、時間ウィンドウ幅に基づいて、同時計数情報を生成する。この場合に、同時計数情報生成回路２５は、データ記憶回路２４を参照し、検出器モジュール１４０間で、検出時間の時間差が時間ウィンドウ幅以内にある計数情報の組を検索する。例えば、同時計数情報生成回路２５は、同時計数情報生成条件を満たす組として、「検出素子番号：Ｐ１１、エネルギー値：Ｅ１１、検出時間：Ｔ１１」と「検出素子番号：Ｐ２２、エネルギー値：Ｅ２２、検出時間：Ｔ２２」との組を検索すると、この組を同時計数情報として生成し、同時計数情報記憶回路２４ｂに格納する。なお、同時計数情報生成回路２５は、時間ウィンドウ幅とともにエネルギーウィンドウ幅を用いて同時計数情報を生成してもよい。 For example, the coincidence information generation circuit 25 generates coincidence information based on the coincidence information generation conditions received from the operator through the input interface 21 . As an example, for example, the coincidence counting information generation circuit 25 generates coincidence counting information based on the time window width. In this case, the coincidence counting information generating circuit 25 refers to the data storage circuit 24 and searches for a set of counting information whose detection time difference is within the time window width between the detector modules 140 . For example, the coincidence counting information generation circuit 25 creates a set that satisfies the coincidence counting information generation condition: "detection element number: P11, energy value: E11, detection time: T11" and "detection element number: P22, energy value: E22, Detection time: T22" is retrieved, this set is generated as coincidence counting information and stored in the coincidence counting information storage circuit 24b. Note that the coincidence counting information generation circuit 25 may generate the coincidence counting information using the energy window width as well as the time window width.

画像再構成回路２６は、ＰＥＴ画像を再構成する処理回路である。具体的には、画像再構成回路２６は、同時計数情報記憶回路２４ｂに記憶された同時計数情報の時系列リストを読み出し、読み出した時系列リストを用いてＰＥＴ画像を再構成する。また、画像再構成回路２６は、再構成したＰＥＴ画像をＰＥＴ画像記憶回路２４ｃに格納する。 The image reconstruction circuit 26 is a processing circuit that reconstructs a PET image. Specifically, the image reconstruction circuit 26 reads the time-series list of the coincidence counting information stored in the coincidence counting information storage circuit 24b, and reconstructs the PET image using the read time-series list. The image reconstruction circuit 26 also stores the reconstructed PET image in the PET image storage circuit 24c.

システム制御回路２７は、架台装置１０及びコンソール２０の各部を制御することによって、ＰＥＴ装置１００の全体制御を行う処理回路である。例えば、システム制御回路２７は、寝台制御回路２３、同時計数情報生成回路２５、及び画像再構成回路２６を制御することで、ＰＥＴ装置１００による被検体Ｐの撮像を制御する。 The system control circuit 27 is a processing circuit that performs overall control of the PET apparatus 100 by controlling each part of the gantry 10 and the console 20 . For example, the system control circuit 27 controls imaging of the subject P by the PET apparatus 100 by controlling the bed control circuit 23 , the coincidence information generation circuit 25 , and the image reconstruction circuit 26 .

ここで、上述した構成要素のうち、例えば、計数情報収集回路１５、寝台制御回路２３、同時計数情報生成回路２５、画像再構成回路２６、及びシステム制御回路２７は、それぞれプロセッサによって実現される。この場合に、各処理回路が有する処理機能は、例えば、コンピュータによって実行可能なプログラムの形態でデータ記憶回路２４に記憶される。各処理回路は、データ記憶回路２４から各プログラムを読み出して実行することで、各プログラムに対応する機能を実現する。ここで、各処理回路は、複数のプロセッサによって構成され、各プロセッサがプログラムを実行することによって各処理機能を実現するものとしてもよい。また、各処理回路が有する処理機能は、単一又は複数の処理回路に適宜に分散又は統合されて実現されてもよい。また、ここでは、単一のデータ記憶回路２４が各処理機能に対応するプログラムを記憶するものとして説明したが、複数の記憶回路を分散して配置して、処理回路が個別の記憶回路から対応するプログラムを読み出す構成としても構わない。 Here, among the components described above, for example, the count information collection circuit 15, the bed control circuit 23, the coincidence counting information generation circuit 25, the image reconstruction circuit 26, and the system control circuit 27 are each implemented by a processor. In this case, the processing functions of each processing circuit are stored in the data storage circuit 24 in the form of a computer-executable program, for example. Each processing circuit reads out each program from the data storage circuit 24 and executes it, thereby realizing a function corresponding to each program. Here, each processing circuit may be composed of a plurality of processors, and each processor may implement each processing function by executing a program. Also, the processing functions of each processing circuit may be appropriately distributed or integrated in a single or a plurality of processing circuits. Also, although the single data storage circuit 24 stores the programs corresponding to the respective processing functions here, a plurality of storage circuits may be arranged in a distributed manner so that the processing circuits correspond to individual storage circuits. A configuration for reading out a program that

以上、第１の実施形態に係るＰＥＴ装置１００の構成例について説明した。ここで、前述したように、本実施形態に係るＰＥＴ装置１００では、ＰＥＴ検出器１４が円筒状に形成されている。そのため、本実施形態に係るＰＥＴ装置１００では、リング状のＰＥＴ検出器と比べて、対消滅ガンマ線の検出範囲、即ち、ＦＯＶ（Field Of View）が中心軸方向に長くなる。 The configuration example of the PET apparatus 100 according to the first embodiment has been described above. Here, as described above, in the PET apparatus 100 according to this embodiment, the PET detector 14 is formed in a cylindrical shape. Therefore, in the PET apparatus 100 according to the present embodiment, the detection range of pair annihilation gamma rays, that is, the FOV (Field Of View) is longer in the central axis direction than in a ring-shaped PET detector.

このように、ＦＯＶが中心軸方向に長い場合には、ＰＥＴ検出器１４が有する複数の検出素子１４１に含まれる各検出素子１４１の対によって得られるＬＯＲの太さが大きくなる。ここで、ＬＯＲは、２つの検出素子１４１を結ぶ線であり、各検出素子１４１の断面の大きさに応じた太さを有するものとして定義される。 As described above, when the FOV is long in the central axis direction, the thickness of the LOR obtained by each pair of detection elements 141 included in the plurality of detection elements 141 of the PET detector 14 increases. Here, LOR is a line connecting two detection elements 141 and is defined as having a thickness corresponding to the cross-sectional size of each detection element 141 .

図３は、本実施形態に係るＰＥＴ装置１００の比較例を示す図である。 FIG. 3 is a diagram showing a comparative example of the PET device 100 according to this embodiment.

ここで、図３は、円筒状に形成されたＰＥＴ検出器の中心軸Ａに沿った断面を概念的に示している。例えば、図３に示すように、円筒状に形成されたＰＥＴ検出器において、中心軸方向に同じ大きさの検出素子１４１ｘが並べて配置されていたとする。この場合には、ＰＥＴ検出器の中心軸方向における両端部領域の間で対角に位置する検出素子１４１ｘの対によって得られるＬＯＲ３０の太さは、ＰＥＴ検出器の中心軸方向における中心部領域に配置された検出素子１４１ｘの対によって得られるＬＯＲの太さと比べて大きくなる。 Here, FIG. 3 conceptually shows a cross section along the central axis A of the cylindrically formed PET detector. For example, as shown in FIG. 3, in a cylindrical PET detector, it is assumed that detection elements 141x of the same size are arranged side by side in the central axis direction. In this case, the thickness of the LOR 30 obtained by the pair of detecting elements 141x located diagonally between the end regions in the central axis direction of the PET detector is the thickness of the central region in the central axis direction of the PET detector. It is large compared to the thickness of the LOR obtained by the pair of arranged detector elements 141x.

このように、ＬＯＲの太さが大きくなると、対消滅ガンマ線の発生位置を特定する精度が低下し、ＰＥＴ装置１００の空間分解能が劣化することになる。このような空間分解能の劣化を防ぐための技術として、例えば、ＤＯＩ（Depth Of Interaction）技術が知られている。ＤＯＩ技術は、検出素子の深さ方向の情報を得ることが可能な技術であり、深さ情報に基づいてＬＯＲの領域を限定することによって、対消滅ガンマ線の発生位置を特定する精度を向上させることができる。 As described above, when the thickness of the LOR becomes large, the accuracy of specifying the generation position of pair annihilation gamma rays decreases, and the spatial resolution of the PET apparatus 100 deteriorates. As a technique for preventing such degradation of spatial resolution, for example, DOI (Depth Of Interaction) technique is known. The DOI technology is a technology that can obtain information in the depth direction of the detection element, and by limiting the LOR region based on the depth information, it improves the accuracy of identifying the position of the annihilation gamma ray. be able to.

しかしながら、ＤＯＩ技術は、検出素子の深さ方向の位置に応じて異なる信号を得るものであるため、その信号を得ること自体が難しく、また、導入するためのコストが大きいことが懸念される。さらに、ＤＯＩ技術を用いた場合には、後段のＡ／Ｄ変換器の回路規模が増大するため、その点でもコストが増大することが懸念される。このため、ＰＥＴ検出器１４が有する全ての検出素子１４１にＤＯＩ技術を適用することは、難しいと考えられる。 However, since the DOI technique obtains different signals depending on the position of the detection element in the depth direction, it is difficult to obtain such signals, and there is concern that the introduction cost is high. Furthermore, when the DOI technique is used, the circuit scale of the A/D converter in the subsequent stage increases, so there is concern that the cost will increase in this respect as well. Therefore, it is considered difficult to apply the DOI technique to all the detection elements 141 of the PET detector 14 .

このようなことから、本実施形態に係るＰＥＴ装置１００は、ＰＥＴ検出器１４が軸方向に長いＦＯＶを有する場合でも、空間分解能を向上させることができるように構成されている。 For this reason, the PET apparatus 100 according to this embodiment is configured to improve the spatial resolution even when the PET detector 14 has an axially long FOV.

さらに、本実施形態に係るＰＥＴ装置１００は、全ての検出素子１４１にＤＯＩ技術を適用する場合と比べて、コストの増大を抑えながら、空間分解能を向上させることができるように構成されている。 Furthermore, the PET apparatus 100 according to this embodiment is configured to improve spatial resolution while suppressing an increase in cost, compared to the case where DOI technology is applied to all the detection elements 141 .

具体的には、本実施形態では、ＰＥＴ検出器１４は、複数の検出素子１４１のうち、当該ＰＥＴ検出器１４の中心軸方向における中心部領域に配置された検出素子１４１を中心軸方向における両端部領域それぞれに平行移動した場合に両端部領域の間で対角に位置する検出素子１４１の対によって得られるＬＯＲの太さと比べて小さい太さのＬＯＲが得られるように、各検出素子１４１が配置されている。 Specifically, in the present embodiment, the PET detector 14 has the plurality of detection elements 141 arranged in the central region of the PET detector 14 in the central axis direction. Each detector element 141 is arranged such that when translated to each of the end regions, an LOR having a thickness smaller than that obtained by a pair of detector elements 141 located diagonally between the end regions is obtained. are placed.

例えば、ＰＥＴ検出器１４において、中心軸方向における中心部領域に配置された検出素子１４１を中心軸方向における両端部領域それぞれに平行移動した場合には、図３に示した比較例と同様に、両端部領域の間で対角に位置する検出素子１４１の対によって得られるＬＯＲの太さは、中心部領域に配置された検出素子１４１の対によって得られるＬＯＲの太さと比べて大きくなってしまう。 For example, in the PET detector 14, when the detection element 141 arranged in the central region in the central axis direction is translated to both end regions in the central axis direction, similar to the comparative example shown in FIG. The thickness of the LOR obtained by the pair of detector elements 141 located diagonally between the end regions is larger than the thickness of the LOR obtained by the pair of detector elements 141 arranged in the central region. .

これに対し、本実施形態では、ＰＥＴ検出器１４に含まれる各検出素子１４１が、ＰＥＴ検出器１４の中心軸方向における両端部領域それぞれに検出素子１４１を平行移動した場合に得られるＬＯＲの太さと比べて小さい太さのＬＯＲが得られるように配置されている。 On the other hand, in the present embodiment, the thickness of the LOR obtained when each detecting element 141 included in the PET detector 14 is translated to each of both end regions in the central axis direction of the PET detector 14 is obtained. are arranged so as to obtain an LOR with a thickness smaller than that of the .

ここで、例えば、検出素子１４１の対によって得られるＬＯＲの太さは、ＰＥＴ検出器１４の円周方向及び半径方向に沿った各検出素子１４１の断面の大きさに応じて定義される。 Here, for example, the thickness of the LOR obtained by a pair of detection elements 141 is defined according to the cross-sectional size of each detection element 141 along the circumferential direction and radial direction of the PET detector 14 .

図４は、本実施形態に係るＰＥＴ検出器１４に含まれる検出素子１４１の対によって得られるＬＯＲの一例を示す図である。 FIG. 4 is a diagram showing an example of LOR obtained by a pair of detection elements 141 included in the PET detector 14 according to this embodiment.

例えば、図４に示すように、ＰＥＴ検出器１４に含まれる２つの検出素子１４１によって得られるＬＯＲ３０の太さＬLORは、各検出素子１４１におけるＰＥＴ検出器１４の円周方向（矢印ＤCの方向）及び半径方向（矢印ＤRの方向）に沿った断面Ｘが有する４つの頂点のうちの対角に位置する２つの頂点同士を結んだ線分の間の距離で定義される。 For example, as shown in FIG. 4, the thickness L LOR of the LOR 30 obtained by the two detection elements 141 included in the PET detector 14 is determined by the circumferential direction of the PET detector 14 in each detection element 141 (arrow D C direction) and radial direction (direction of arrow D R ) and the distance between line segments connecting two vertices located diagonally among four vertices of the cross section X along the radial direction (direction of arrow D R ).

例えば、各検出素子１４１の断面Ｘの中心を結んだ線とＰＥＴ検出器１４の中心軸Ａとの間の角度をθとすると、ＬＯＲ３０の太さＬLORは、以下の式で表される。 For example, if the angle between the line connecting the centers of the cross sections X of the detection elements 141 and the center axis A of the PET detector 14 is θ, the thickness L LOR of the LOR 30 is expressed by the following formula.

ＬLOR＝ｌｃｏｓθ＋ｄｓｉｎθ L LOR = l cos θ + d sin θ

ここで、前述したように、ＰＥＴ検出器１４の中心軸方向における中心部領域に配置された検出素子１４１を中心軸方向における両端部領域それぞれに平行移動した場合には、角度θが小さくなり、それに伴って、ＬＯＲ３０の太さＬLORが大きくなる。 Here, as described above, when the detection element 141 arranged in the central region in the central axis direction of the PET detector 14 is translated to both end regions in the central axis direction, the angle θ becomes smaller, Along with this, the thickness L LOR of the LOR 30 increases.

このような場合に、本実施形態では、ＰＥＴ検出器１４に含まれる各検出素子１４１が、ＰＥＴ検出器１４の中心軸方向における両端部領域それぞれに検出素子１４１を平行移動した場合の角度θから得られるＬLORと比較して小さい太さのＬＯＲ３０が得られるように配置されている。 In such a case, in the present embodiment, each detecting element 141 included in the PET detector 14 is moved from an angle θ to each of both end regions in the central axis direction of the PET detector 14 in parallel. It is arranged to give a LOR 30 of small thickness compared to the resulting L LOR .

より具体的には、本実施形態では、ＰＥＴ検出器１４は、複数の検出素子１４１のうち、当該ＰＥＴ検出器１４の中心軸方向における両端部領域に配置された検出素子１４１内での発光位置をＤＯＩ技術によって特定するように構成されている。 More specifically, in the present embodiment, the PET detector 14 is arranged at both end regions in the central axis direction of the PET detector 14 among the plurality of detection elements 141. is configured to be identified by DOI technology.

例えば、ＰＥＴ検出器１４は、当該ＰＥＴ検出器１４の中心軸方向における両端部領域に配置された検出素子１４１が、当該ＰＥＴ検出器１４の半径方向に検出素子が分割されたＤＯＩ検出素子であり、当該ＤＯＩ検出素子によって当該検出素子１４１内での発光位置を特定するように構成されている。 For example, in the PET detector 14, the detection elements 141 arranged in both end regions in the central axis direction of the PET detector 14 are DOI detection elements divided in the radial direction of the PET detector 14. , the DOI detection element is configured to identify the light emitting position in the detection element 141 .

図５は、第１の実施形態に係るＰＥＴ検出器１４の構成例を示す図である。 FIG. 5 is a diagram showing a configuration example of the PET detector 14 according to the first embodiment.

ここで、図５は、ＰＥＴ検出器１４の中心軸Ａに沿った断面を概念的に示している。例えば、図５に示すように、本実施形態では、ＰＥＴ検出器１４は、当該ＰＥＴ検出器１４の中心軸方向における両端部領域に近付くにつれて、半径方向における検出素子の分割数が増えるように構成されている。 Here, FIG. 5 conceptually shows a cross section along the central axis A of the PET detector 14. As shown in FIG. For example, as shown in FIG. 5, in the present embodiment, the PET detector 14 is configured so that the number of divisions of the detection elements in the radial direction increases as it approaches both end regions in the central axis direction of the PET detector 14. It is

例えば、図５に示す例では、ＰＥＴ検出器１４において、当該ＰＥＴ検出器１４の中心軸方向における中心部領域には、ＤＯＩ検出素子ではない、即ち、分割されていない検出素子１４１ａが配置されている。また、ＰＥＴ検出器１４の中心軸方向における両端部領域には、検出素子が４つに分割されたＤＯＩ検出素子１４１ｂが配置されている。そして、ＰＥＴ検出器１４の中心部領域と両端部領域との間には、両端部領域に配置されているＤＯＩ検出素子１４１ｂより分割数が少ない、検出素子が２つに分割されたＤＯＩ検出素子１４１ｃが配置されている。 For example, in the example shown in FIG. 5, in the PET detector 14, a detection element 141a that is not a DOI detection element, i.e., that is not divided, is arranged in the central region of the PET detector 14 in the central axis direction. there is DOI detection elements 141b, which are divided into four detection elements, are arranged in both end regions of the PET detector 14 in the central axis direction. Between the central region and the both end regions of the PET detector 14, a DOI detection element divided into two, which has a smaller number of divisions than the DOI detection elements 141b arranged in the both end regions, is provided. 141c is arranged.

この場合に、ＰＥＴ検出器１４は、ＤＯＩ検出素子１４１ｂ及び１４１ｃについては、分割された検出素子ごとに発光位置を特定することで、各ＤＯＩ検出素子によって得られるＬＯＲ３０の領域をＰＥＴ検出器１４の半径方向に限定することができる。 In this case, for the DOI detection elements 141b and 141c, the PET detector 14 identifies the light emission position for each of the divided detection elements, and the PET detector 14 detects the area of the LOR 30 obtained by each DOI detection element. It can be limited radially.

なお、ここでは、ＰＥＴ検出器１４の中心軸方向における両端部領域に近付くにつれて検出素子の分割数が増えるようにＰＥＴ検出器１４を構成した場合の例を説明したが、実施形態はこれに限られない。すなわち、本実施形態では、少なくとも、中心軸方向における両端部領域に配置された検出素子１４１が、ＤＯＩ検出素子であればよい。例えば、ＰＥＴ検出器１４の中心軸方向における中心部領域と両端部領域との間に配置される検出素子１４１は、ＤＯＩ検出素子であってもよいし、分割されていない検出素子であってもよい。また、例えば、ＰＥＴ検出器１４の中心軸方向における中心部領域と両端部領域との間に配置される検出素子１４１がＤＯＩ検出素子である場合は、両端部領域に配置されたＤＯＩ検出素子と分割数が同じであってもよい。 Here, an example in which the PET detector 14 is configured so that the number of divisions of the detection elements increases as it approaches both end regions in the central axis direction of the PET detector 14 has been described, but the embodiment is limited to this. can't That is, in the present embodiment, at least the detection elements 141 arranged in both end regions in the central axis direction should be DOI detection elements. For example, the detection elements 141 arranged between the center region and the end regions in the central axis direction of the PET detector 14 may be DOI detection elements or undivided detection elements. good. Further, for example, when the detection element 141 arranged between the central region and the end regions in the central axis direction of the PET detector 14 is a DOI detection element, the DOI detection elements arranged in the end regions The number of divisions may be the same.

また、ここでは、ＰＥＴ検出器１４の半径方向に検出素子が分割されたＤＯＩ検出素子が用いられる場合の例を説明したが、本実施形態において、ＰＥＴ検出器１４で用いられるＤＯＩ技術の例は、これに限られない。 Also, here, an example in which a DOI detection element in which the detection element is divided in the radial direction of the PET detector 14 is used has been described. , but not limited to this.

例えば、ＰＥＴ検出器１４は、当該ＰＥＴ検出器１４の中心軸方向における両端部領域に配置された検出素子１４１の少なくとも１つの面に設けられた光センサを有し、当該光センサによって当該検出素子１４１内での発光位置を特定するように構成されていてもよい。 For example, the PET detector 14 has an optical sensor provided on at least one surface of the detection element 141 arranged in both end regions in the central axis direction of the PET detector 14, and the optical sensor detects the detection element. It may be configured to identify the light emitting position within 141 .

図６は、第１の実施形態に係るＰＥＴ検出器１４の他の構成例を示す図である。 FIG. 6 is a diagram showing another configuration example of the PET detector 14 according to the first embodiment.

例えば、図６に示すように、ＰＥＴ検出器１４の中心軸方向における両端部領域に配置された検出素子１４１ｄが有する複数の面のうち、ＰＥＴ検出器１４の半径方向における両端面それぞれに光センサ１４４が設けられる。 For example, as shown in FIG. 6, among the plurality of surfaces of the detection elements 141d arranged in the both end regions of the PET detector 14 in the central axis direction, optical sensors are provided on both end faces in the radial direction of the PET detector 14, respectively. 144 are provided.

光センサ１４４は、検出素子１４１ｄから出力されるシンチレーション光子を検出して電気信号に変換し、当該電気信号を出力する。例えば、光センサ１４４は、ＭＰＰＣ（Multi-Pixel Photon Counter）等のＳｉＰＭ（Silicon Photomultiplier）である。 The optical sensor 144 detects the scintillation photons output from the detection element 141d, converts them into electrical signals, and outputs the electrical signals. For example, the optical sensor 144 is a SiPM (Silicon Photomultiplier) such as an MPPC (Multi-Pixel Photon Counter).

この場合に、ＰＥＴ検出器１４は、各光センサ１４４から出力される電気信号に基づいて、各光センサ１４４によって検出されたシンチレーション光子の数を特定する。そして、ＰＥＴ検出器１４は、２つの光センサ１４４によって検出されたシンチレーション光子の数の割合に応じて発光位置を特定することで、検出素子１４１ｄによって得られるＬＯＲ３０の領域をＰＥＴ検出器１４の半径方向に限定することができる。 In this case, the PET detector 14 identifies the number of scintillation photons detected by each photosensor 144 based on the electrical signals output from each photosensor 144 . Then, the PET detector 14 specifies the light emission position according to the ratio of the number of scintillation photons detected by the two optical sensors 144, and the area of the LOR 30 obtained by the detection element 141d is defined by the radius of the PET detector 14. direction can be limited.

なお、検出素子１４１ｄで光センサ１４４が設けられる面の数は２つに限られず、検出素子１４１ｄの６面全てに設けられてもよいし、３面、４面又は５面に設けられてもよい。また、光センサ１４４は、必ずしも半径方向の両端面に設ける必要性はなく、例えば、半径方向に沿った複数の側面のうちの１つに複数枚設置されてもよい。その場合には、半径方向に並ぶ光センサ１４４のうちで発光位置に最も近い光センサ１４４の出力が大きくなり、それによって、半径方向における発光位置を特定することができる。 The number of surfaces of the detection element 141d on which the optical sensors 144 are provided is not limited to two, and may be provided on all six surfaces of the detection element 141d, or may be provided on three, four, or five surfaces. good. Also, the optical sensors 144 do not necessarily need to be provided on both radial end faces, and for example, a plurality of optical sensors 144 may be provided on one of a plurality of radial side faces. In this case, among the optical sensors 144 arranged in the radial direction, the output of the optical sensor 144 closest to the light emission position is increased, thereby making it possible to identify the light emission position in the radial direction.

このように、第１の実施形態では、ＰＥＴ検出器１４の中心軸方向における両端部領域に配置された検出素子１４１内での発光位置をＤＯＩ技術によって特定することによって、中心部領域に配置された検出素子１４１を両端部領域それぞれに平行移動した場合と比べて、両端部領域の間で対角に位置する検出素子１４１の対によって得られるＬＯＲ３０の太さを小さくすることができる。このため、第１の実施形態によれば、ＰＥＴ検出器１４が軸方向に長いＦＯＶを有する場合でも、空間分解能を向上させることができる。 As described above, in the first embodiment, by specifying the light emitting positions in the detection elements 141 arranged in both end regions in the central axis direction of the PET detector 14 by the DOI technique, The thickness of the LOR 30 obtained by the pair of detecting elements 141 diagonally positioned between the end regions can be reduced compared to the case where the detecting elements 141 are moved parallel to each of the end regions. Therefore, according to the first embodiment, the spatial resolution can be improved even when the PET detector 14 has a long FOV in the axial direction.

また、第１の実施形態では、ＰＥＴ検出器１４が有する全ての検出素子１４１にＤＯＩ技術を適用するのではなく、ＰＥＴ検出器１４の中心軸方向における両端部領域に配置された検出素子１４１について、ＤＯＩ技術を適用するようにしている。このため、第１の実施形態によれば、全ての検出素子１４１にＤＯＩ技術を適用する場合と比べて、コストの増大を抑えながら、空間分解能を向上させることができる。 Further, in the first embodiment, instead of applying the DOI technique to all the detection elements 141 of the PET detector 14, the detection elements 141 arranged in both end regions in the central axis direction of the PET detector 14 are , the DOI technology is applied. Therefore, according to the first embodiment, it is possible to improve the spatial resolution while suppressing an increase in cost, compared to the case where the DOI technology is applied to all the detection elements 141 .

なお、上述した第１の実施形態では、ＰＥＴ検出器１４が、中心軸方向における両端部領域に配置された検出素子１４１にＤＯＩ技術を適用した場合の例を説明したが、実施形態はこれに限られない。そこで、以下では、ＰＥＴ検出器１４に関する他の実施形態について説明する。なお、以下で説明する実施形態では、第１の実施形態と異なる点を中心に説明することとし、第１の実施形態と共通する内容については説明を省略する。 In the above-described first embodiment, an example in which the DOI technique is applied to the detection elements 141 arranged in both end regions in the central axis direction of the PET detector 14 has been described. Not limited. Therefore, other embodiments of the PET detector 14 will be described below. In addition, in the embodiment described below, the points different from the first embodiment will be mainly described, and the description of the contents common to the first embodiment will be omitted.

（第２の実施形態）
例えば、ＰＥＴ検出器１４は、複数の検出素子１４１のうち、当該ＰＥＴ検出器１４の中心軸方向における両端部領域に配置された検出素子１４１のＰＥＴ検出器１４の半径方向における厚みが、中心軸方向における中心部領域に配置された検出素子１４１の半径方向における厚みより小さくなるように構成されていてもよい。 (Second embodiment)
For example, in the PET detector 14, among the plurality of detecting elements 141, the thickness in the radial direction of the PET detector 14 of the detecting elements 141 arranged in both end regions in the central axis direction of the PET detector 14 is equal to the central axis It may be configured to be smaller than the thickness in the radial direction of the detection element 141 arranged in the central region in the direction.

図７は、第２の実施形態に係るＰＥＴ検出器１４の構成例を示す図である。 FIG. 7 is a diagram showing a configuration example of the PET detector 14 according to the second embodiment.

ここで、図７は、ＰＥＴ検出器１４の中心軸Ａに沿った断面を概念的に示している。例えば、図７に示すように、本実施形態では、ＰＥＴ検出器１４において、当該ＰＥＴ検出器１４の中心軸方向における中心部領域から両端部領域に近付くにつれて、ＰＥＴ検出器１４の半径方向における厚みがより小さくなるように、各検出素子１４１が配置されている。 Here, FIG. 7 conceptually shows a cross section along the central axis A of the PET detector 14. As shown in FIG. For example, as shown in FIG. 7, in the present embodiment, in the PET detector 14, the thickness in the radial direction of the PET detector 14 is Each detection element 141 is arranged so that .

例えば、図７に示す例では、ＰＥＴ検出器１４において、当該ＰＥＴ検出器１４の中心軸方向における両端部領域には、中心部領域に配置された検出素子１４１ｅより半径方向における厚みが小さい検出素子１４１ｆが配置されている。また、ＰＥＴ検出器１４の中心軸方向における中心部領域と両端部領域との間には、中心部領域に配置されている検出素子１４１ｅより半径方向における厚みが小さく、かつ、両端部領域に配置されている検出素子１４１ｆより半径方向における厚みが小さい検出素子１４１ｇが配置されている。 For example, in the example shown in FIG. 7, in the PET detector 14, both end regions in the central axis direction of the PET detector 14 have detecting elements having a smaller thickness in the radial direction than the detecting element 141e arranged in the central region. 141f are arranged. In addition, between the center region and both end regions in the central axis direction of the PET detector 14, the thickness in the radial direction is smaller than the detection element 141e arranged in the center region, and the thickness is arranged in both end regions. A detecting element 141g having a thickness in the radial direction smaller than that of the detecting element 141f is arranged.

なお、ここでは、ＰＥＴ検出器１４の中心軸方向における中心部領域から両端部領域に近付くにつれて厚みがより小さくなるように各検出素子１４１を配置した場合の例を説明したが、実施形態はこれに限られない。すなわち、本実施形態では、少なくとも、中心軸方向における両端部領域に配置された検出素子１４１ｆが、中心部領域に配置されている検出素子１４１ｅより小さい厚みとなっていればよい。例えば、ＰＥＴ検出器１４の中心軸方向における中心部領域と両端部領域との間に配置される検出素子１４１ｇは、中心部領域に配置された検出素子１４１ｅと同じ厚みであってもよいし、両端部領域に配置された検出素子１４１ｆと同じ厚みであってもよい。 Here, an example in which each detecting element 141 is arranged so that the thickness becomes smaller as it approaches the both end regions from the center region in the central axis direction of the PET detector 14 has been described, but the embodiment is this. is not limited to That is, in the present embodiment, at least the detecting elements 141f arranged in both end regions in the central axis direction should have a smaller thickness than the detecting elements 141e arranged in the central region. For example, the detection element 141g arranged between the central region and the end regions in the central axis direction of the PET detector 14 may have the same thickness as the detection element 141e arranged in the central region, The thickness may be the same as that of the detection elements 141f arranged in the both end regions.

このように、第２の実施形態では、ＰＥＴ検出器１４の中心軸方向における両端部領域に配置された検出素子１４１ｆの半径方向における厚みを中心部領域に配置された１４１ｅより小さくすることによって、中心部領域に配置された検出素子１４１ｅを両端部領域それぞれに平行移動した場合と比べて、両端部領域の間で対角に位置する検出素子１４１ｆの対によって得られるＬＯＲ３０の太さを小さくすることができる。このため、第２の実施形態によれば、ＰＥＴ検出器１４が軸方向に長いＦＯＶを有する場合でも、空間分解能を向上させることができる。 Thus, in the second embodiment, by making the thickness in the radial direction of the detection elements 141f arranged in both end regions in the central axis direction of the PET detector 14 smaller than the thickness in the radial direction of the detection elements 141e arranged in the central region, The thickness of the LOR 30 obtained by the pair of detecting elements 141f located diagonally between the end regions is reduced compared to the case where the detecting element 141e arranged in the center region is translated to each of the end regions. be able to. Therefore, according to the second embodiment, the spatial resolution can be improved even when the PET detector 14 has a long FOV in the axial direction.

（第３の実施形態）
また、例えば、ＰＥＴ検出器１４は、複数の検出素子１４１のうち、当該ＰＥＴ検出器１４の中心軸方向における両端部領域に配置された検出素子１４１が、ＰＥＴ検出器１４の中心側に入射面を向けて配置されるように構成されていてもよい。 (Third Embodiment)
Further, for example, in the PET detector 14 , among the plurality of detection elements 141 , the detection elements 141 arranged in the both end regions in the central axis direction of the PET detector 14 are arranged on the center side of the PET detector 14 on the incident surface. may be arranged so as to face the

図８は、第３の実施形態に係るＰＥＴ検出器１４の構成例を示す図である。 FIG. 8 is a diagram showing a configuration example of the PET detector 14 according to the third embodiment.

ここで、図８は、ＰＥＴ検出器１４の中心軸Ａに沿った断面を概念的に示している。例えば、図８に示すように、本実施形態では、ＰＥＴ検出器１４において、全ての検出素子１４１ｈが入射面を中心側に向けて配置されている。 Here, FIG. 8 conceptually shows a cross section along the central axis A of the PET detector 14 . For example, as shown in FIG. 8, in the present embodiment, in the PET detector 14, all the detection elements 141h are arranged with the incident surface directed toward the center.

例えば、図８に示す例では、ＰＥＴ検出器１４において、各検出素子１４１ｈが、ＰＥＴ検出器１４の中心を中心とした球の球面Ｓに沿って、入射面がＰＥＴ検出器１４の中心側に向くように配置されている。言い換えると、各検出素子１４１は、ＰＥＴ検出器１４の中心を通る面内で、ＰＥＴ検出器１４の中心を中心とした円の円周に沿って、入射面がＰＥＴ検出器１４の中心側に向くように配置されている。なお、ＰＥＴ検出器１４の中心軸と球面Ｓとが交差する付近は、撮像口が形成される位置であるため、検出素子１４１ｈは配置されていない。 For example, in the example shown in FIG. 8, in the PET detector 14, each detection element 141h is arranged along the spherical surface S of a sphere centered at the center of the PET detector 14, with the incident surface on the center side of the PET detector 14. placed to face. In other words, each detection element 141 has an incident surface on the center side of the PET detector 14 along the circumference of a circle centered on the center of the PET detector 14 within a plane passing through the center of the PET detector 14 . placed to face. Since the vicinity of the intersection of the central axis of the PET detector 14 and the spherical surface S is the position where the imaging aperture is formed, the detection element 141h is not arranged.

なお、ここでは、全ての検出素子１４１ｈが入射面を中心側に向けて配置される場合の例を説明したが、実施形態はこれに限られない。すなわち、本実施形態では、少なくとも、中心軸方向における両端部領域に配置された検出素子１４１が、入射面を中心側に向けて配置されていればよい。例えば、中心軸方向における両端部領域に配置された検出素子１４１ｈについては、ＰＥＴ検出器１４の中心側に入射面を向けて配置され、それ以外の検出素子１４１ｈについては、ＰＥＴ検出器１４の中心軸に入射面を向けて配置されていてもよい。 Here, an example in which all the detection elements 141h are arranged with the incident surfaces facing the center side has been described, but the embodiment is not limited to this. That is, in the present embodiment, at least the detection elements 141 arranged in the both end regions in the central axis direction should be arranged with the incident surfaces directed toward the center. For example, the detection elements 141h arranged in both end regions in the central axis direction are arranged with the incident surface facing the center side of the PET detector 14, and the other detection elements 141h are arranged at the center of the PET detector 14. It may be arranged with the incident surface facing the axis.

このように、第３の実施形態では、ＰＥＴ検出器１４の中心軸方向における両端部領域に配置された検出素子１４１ｈを、当該検出素子１４１ｈの入射面がＰＥＴ検出器１４の中心側に向くように傾けて配置することによって、中心部領域に配置された検出素子１４１ｈを両端部領域それぞれに平行移動した場合と比べて、両端部領域の間で対角に位置する検出素子１４１ｈの対によって得られるＬＯＲ３０の太さを小さくすることができる。このため、第３の実施形態によれば、ＰＥＴ検出器１４が軸方向に長いＦＯＶを有する場合でも、空間分解能を向上させることができる。 As described above, in the third embodiment, the detection elements 141h arranged in both end regions in the central axis direction of the PET detector 14 are arranged so that the incident surfaces of the detection elements 141h face the center side of the PET detector 14. , compared to the case where the detector elements 141h arranged in the center region are translated to each of the end regions, the pair of detector elements 141h located diagonally between the end regions obtains The thickness of the LOR 30 that is used can be reduced. Therefore, according to the third embodiment, spatial resolution can be improved even when the PET detector 14 has a long FOV in the axial direction.

なお、第３の実施形態では、ＰＥＴ検出器１４において、中心軸方向に直交する同一面内に配置される検出素子１４１ｈの対によって得られるＬＯＲ３１は、中心軸方向における両端部領域に近付くにつれて太さが大きくなる。しかしながら、ＰＥＴ検出器１４の感度は、中心部付近で最大となり、端部付近では小さくなるため、このような構成でも空間分解能に大きな影響は与えられないと考えられる。 In the third embodiment, in the PET detector 14, the LOR 31 obtained by the pair of detection elements 141h arranged in the same plane perpendicular to the central axis direction becomes thicker as it approaches both end regions in the central axis direction. becomes larger. However, since the sensitivity of the PET detector 14 is maximized near the center and decreases near the edges, it is considered that such a configuration does not significantly affect the spatial resolution.

以上、第１～第３の実施形態について説明したが、各実施形態で説明したＰＥＴ検出器を適用可能な装置はＰＥＴ装置に限られない。例えば、上述した各実施形態で説明したＰＥＴ検出器は、ＰＥＴ装置とＸ線ＣＴ（Computed Tomography）装置とを組み合わせたＰＥＴ－ＣＴ装置や、ＰＥＴ装置とＭＲＩ装置とを組み合わせたＰＥＴ－ＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）装置に備えられるＰＥＴ検出器としても同様に適用することが可能である。 Although the first to third embodiments have been described above, devices to which the PET detectors described in each embodiment can be applied are not limited to PET devices. For example, the PET detector described in each of the above-described embodiments may be a PET-CT device that combines a PET device and an X-ray CT (Computed Tomography) device, or a PET-MRI (Magnetic MRI) device that combines a PET device and an MRI device. Resonance Imaging) can be similarly applied as a PET detector provided in an apparatus.

なお、上述した説明で用いた「プロセッサ」という文言は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、或いは、特定用途向け集積回路（Application Specific Integrated Circuit：ＡＳＩＣ）、プログラマブル論理デバイス（例えば、単純プログラマブル論理デバイス（Simple Programmable Logic Device：ＳＰＬＤ）、複合プログラマブル論理デバイス（Complex Programmable Logic Device：ＣＰＬＤ）、及びフィールドプログラマブルゲートアレイ（Field Programmable Gate Array：ＦＰＧＡ））等の回路を意味する。なお、記憶回路にプログラムを保存する代わりに、プロセッサの回路内にプログラムを直接組み込むように構成しても構わない。この場合には、プロセッサは回路内に組み込まれたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。また、本実施形態の各プロセッサは、プロセッサごとに単一の回路として構成される場合に限らず、複数の独立した回路を組み合わせて一つのプロセッサとして構成され、その機能を実現するようにしてもよい。さらに、図１における複数の構成要素を一つのプロセッサへ統合してその機能を実現するようにしてもよい。 In addition, the term "processor" used in the above description is, for example, a CPU (Central Processing Unit), a GPU (Graphics Processing Unit), or an application specific integrated circuit (ASIC), a programmable logic device (eg, Simple Programmable Logic Device (SPLD), Complex Programmable Logic Device (CPLD), and Field Programmable Gate Array (FPGA)). Instead of storing the program in the memory circuit, the program may be directly incorporated in the circuit of the processor. In this case, the processor implements its functions by reading and executing the program embedded in the circuit. Further, each processor of the present embodiment is not limited to being configured as a single circuit for each processor, and may be configured as one processor by combining a plurality of independent circuits to realize its function. good. Furthermore, a plurality of components in FIG. 1 may be integrated into one processor to realize its functions.

ここで、プロセッサによって実行されるプログラムは、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）や記憶回路等に予め組み込まれて提供される。このプログラムは、これらの装置にインストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ（Compact Disk）－ＲＯＭ、ＦＤ（Flexible Disk）、ＣＤ－Ｒ（Recordable）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）等のコンピュータで読み取り可能な記憶媒体に記録されて提供されてもよい。また、このプログラムは、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納され、ネットワーク経由でダウンロードされることにより提供又は配布されてもよい。例えば、このプログラムは、上述した各機能部を含むモジュールで構成される。実際のハードウェアとしては、ＣＰＵが、ＲＯＭ等の記憶媒体からプログラムを読み出して実行することにより、各モジュールが主記憶装置上にロードされて、主記憶装置上に生成される。 Here, the program to be executed by the processor is provided by being pre-installed in, for example, a ROM (Read Only Memory), a storage circuit, or the like. This program is a file in a format that can be installed in these devices or a file in a format that can be installed on a computer such as CD (Compact Disk)-ROM, FD (Flexible Disk), CD-R (Recordable), DVD (Digital Versatile Disk), etc. may be recorded on a readable storage medium and provided. Also, this program may be provided or distributed by being stored on a computer connected to a network such as the Internet and downloaded via the network. For example, this program is composed of modules including each functional unit described above. As actual hardware, the CPU reads out a program from a storage medium such as a ROM and executes it, so that each module is loaded onto the main storage device and generated on the main storage device.

以上説明した少なくとも１つの実施形態によれば、ＰＥＴ装置の空間分解能を向上させることができる。 According to at least one embodiment described above, it is possible to improve the spatial resolution of the PET apparatus.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、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。 While several embodiments of the invention have been described, these embodiments have been presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and modifications can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and spirit of the invention, as well as the scope of the invention described in the claims and equivalents thereof.

１００ 陽電子放射断層撮像（Positron Emission Tomography：ＰＥＴ）装置
１４ ＰＥＴ検出器
１４０ 検出器モジュール
１４１ 検出素子 100 Positron Emission Tomography (PET) Device 14 PET Detector 140 Detector Module 141 Detection Element

Claims (5)

複数の検出素子が円周方向及び中心軸方向に配置されたＰＥＴ検出器を備え、
前記複数の検出素子は、それぞれ、前記ＰＥＴ検出器の中心軸に沿った前記検出素子の断面に沿った軸方向が前記ＰＥＴ検出器の前記中心軸方向と直交する前記ＰＥＴ検出器の半径方向に沿うように配置されており、
前記ＰＥＴ検出器は、前記複数の検出素子のうち、前記中心軸方向における両端部領域に配置されている検出素子として、前記中心軸方向における中心部領域に配置されている検出素子と比べて前記ＰＥＴ検出器の半径方向に検出範囲を限定することが可能な検出素子を用いることで、前記中心軸方向における中心部領域に配置されている検出素子を前記中心軸方向における両端部領域それぞれに平行移動した場合に前記両端部領域の間で対角に位置する検出素子の対によって得られるＬＯＲ（Line Of Response）の太さと比べて小さい太さのＬＯＲが得られるように構成されている、
陽電子放射断層撮像装置。 A PET detector in which a plurality of detection elements are arranged in the circumferential direction and the central axis direction,
Each of the plurality of detection elements has an axial direction along a cross section of the detection element along the central axis of the PET detector in a radial direction of the PET detector perpendicular to the central axis direction of the PET detector. are arranged along the
In the PET detector, among the plurality of detection elements, the detection elements arranged in both end regions in the central axis direction are compared with the detection elements arranged in the central region in the central axis direction. By using the detection element capable of limiting the detection range in the radial direction of the PET detector, the detection element arranged in the central region in the central axis direction is parallel to each of the end regions in the central axis direction. It is configured such that when it is moved, an LOR having a smaller thickness than the thickness of the LOR (Line Of Response) obtained by a pair of detection elements located diagonally between the end regions is obtained.
Positron emission tomography system. 前記ＰＥＴ検出器は、前記両端部領域に配置されている検出素子として、当該検出素子内での発光位置をＤＯＩ（Depth Of Interaction）技術によって特定することが可能な検出素子を用いることで、前記小さい太さのＬＯＲが得られるように構成されている、
請求項１に記載の陽電子放射断層撮像装置。 The PET detector uses a detection element capable of specifying a light emission position in the detection element by DOI (Depth Of Interaction) technology as the detection element arranged in the both end regions. configured to obtain a small thickness LOR,
The positron emission tomography apparatus according to claim 1. 前記ＰＥＴ検出器は、前記両端部領域に配置されている検出素子として、前記ＰＥＴ検出器の半径方向に検出素子が分割されたＤＯＩ検出素子を用いることで、当該ＤＯＩ検出素子によって当該検出素子内での発光位置を特定するように構成されている、
請求項２に記載の陽電子放射断層撮像装置。 The PET detector uses DOI detection elements, which are divided in the radial direction of the PET detector, as the detection elements arranged in the both end regions. configured to identify the position of light emission at
The positron emission tomography apparatus according to claim 2. 前記ＰＥＴ検出器は、前記両端部領域に配置されている検出素子の少なくとも１つの面に設けられた光センサを有し、当該光センサによって当該検出素子内での発光位置を特定するように構成されている、
請求項２に記載の陽電子放射断層撮像装置。 The PET detector has an optical sensor provided on at least one surface of the detection elements arranged in the end regions, and is configured to identify the light emission position in the detection element by the optical sensor. has been
The positron emission tomography apparatus according to claim 2. 前記ＰＥＴ検出器は、前記両端部領域に配置されている検出素子として、前記ＰＥＴ検出器の半径方向における厚みが、前記中心軸方向における中心部領域に配置されている検出素子の前記半径方向における厚みより小さい検出素子を用いることで、前記小さい太さのＬＯＲが得られるように構成されている、
請求項１に記載の陽電子放射断層撮像装置。 In the PET detector, the thickness in the radial direction of the detecting element arranged in the both end regions is equal to the thickness in the radial direction of the detecting element arranged in the central region in the central axis direction By using a detection element smaller than the thickness, it is configured so that the LOR with the small thickness can be obtained.
The positron emission tomography apparatus according to claim 1.
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