專利名稱：核醫學診斷裝置以及透射攝像方法
技術領域：
本發明涉及一種進行使用外部射線源的透射攝像的核醫學診斷裝置以及透射攝像方法。
背景技術：
作為核醫學診斷裝置，具有伽馬照相機、單光子發射斷層成像裝置(SinglePhton Emission Computed Tomography，以下記為SPECT裝置。)以及正電子發射斷層成像裝置(Positron Emission Computed Tomography，以下記為PET裝置。)等。
在使用核醫學診斷裝置的檢查中，使作為被檢測體的被檢測者服下含有具有在特定的部位聚集的性質的物質的放射性藥劑，通過放射線檢測器檢測由于在該部位聚集的放射性藥劑從被檢測者的病患部發射出的γ射線。從被檢測者的病患部發射出的γ射線具有特定的能量峰值(在使用PET裝置檢查時使用511KeV左右的放射性藥劑，在使用SPECT裝置檢查時使用100KeV左右的放射性藥劑。)。核醫學診斷裝置根據從檢測到γ射線的放射線檢測器輸出的檢測信號，生成包含放射性藥劑的聚集部位的圖像的斷層圖像(以下稱為功能圖像。)。將其稱為放射攝像(或者放射計測)。
在放射攝像中，具有二維攝像和三維攝像。二維攝像因為在檢測器與檢測器之間設置賽普特膜(scepter)進行攝像，所以攝像裝置軸方向的檢測靈敏度均一，而且可以抑制散射線的影響。但是，由于整個攝像裝置的靈敏度較低，所以為了收集生成功能圖像所需要的數據，需要較長的時間。另一方面，不設置賽普特膜的三維攝像存在難以確保攝像裝置軸方向的檢測靈敏度均一，容易混入由散射線或隨機符合(coincidence)產生的噪聲等問題，但是因為整個攝像裝置的檢測靈敏度較高，所以用于收集生成功能圖像所需要的數據的時間較短。近年來，要求生產能力的提高，使三維攝像成為主流。
從被檢測者放出的γ射線在透過被檢測者的體內時被減弱(吸收)。在使用核醫學診斷裝置的檢查中，為了確保定量性，對在體內的γ射線的減弱量(吸收量)進行評價，根據該評價對放射計測中的γ射線的減弱進行補償(減弱補償或者吸收補償)是重要的。把收集減弱補償所需要的數據(以下稱為投射數據。)的計測稱為透射攝像(或透射計測)。透射攝像使用設置在被檢測者與放射線檢測器之間的外部伽馬射線源(以下稱為外部射線源。)，透射數據的收集方法因外部射線源的種類而不同。在外部射線源中具有使用作為正電子原子核素的68Ge-68Ga(鍺68-鎵68)的棒狀射線源、使用作為單光子發射原子核素的137Cs的點射線源等。
68Ge-68Ga的棒狀射線源的一對具有511KeV能量的γ射線成180°地放射。在使用了棒狀射線源的透射攝像中，在從棒狀射線源放射出的一對γ射線中，使其中一方的γ射線透過被檢測者由放射線檢測器進行檢測，使另一方的γ射線不透過被檢測者由另一放射線檢測器進行檢測。根據檢測到γ射線的放射線檢測器輸出的各個檢測信號進行同時計數，收集該檢測器之間的透射數據。在使用PET裝置的檢查(以下稱為PET檢查)中，采用使被檢測者服下放射性藥劑，在經過了放射性藥劑向檢測部位聚集所需要的時間(30～60分鐘)后，連續地進行透射攝像和放射攝像的進樣后方法。此時，由于從68Ge-68Ga的棒狀射線源放射出的γ射線和由于在被檢測者的體內聚集的放射性藥劑放射的γ射線的能量同為511keV，所以在透射和放射之間產生數據的混入，噪聲變多。此外，從棒狀射線源放射出的另一方的γ射線不透過被檢測體，直接射入設置在棒狀射線源附近位置的放射線檢測器中。因此，該放射線檢測器的計數率較高，對棒狀射線源的射線源強度存在限制。
另一方面，137Cs(銫137)的點射線源具有放射性物質和控制γ射線的照射方向并且形成γ射線的照射區域(例如圓錐狀)的遮蔽體，放射具有662keV能量的γ射線。在使用點射線源的透射攝像中，使形成了照射形狀放射出的γ射線透過被檢測者，通過放射線檢測器檢測該γ射線。PET裝置根據檢測到γ射線的放射線檢測器的位置信息和外部射線源的位置信息，收集透射數據。在采用進樣法使用137Cs的點射線源的情況下，因為從點射線源放射出的γ射線和從被檢測體的體內放射出的γ射線的能量不同，所以具有透射和放射之間的數據混入較少的優點。此外，點射線源通過遮蔽容器和準直器限定γ射線的照射范圍，γ射線不會射入設置在點射線源附近的放射線檢測器，所以可以提高點射線源的射線源強度，可以在短時間內收集統計噪聲少的透射數據。如此，通過透射數據質量的提高，功能圖像的畫質也提高。根據以上的觀點，使用點射線源的透射攝像已成為目前的主流。
專利文獻1記載了一種SPECT裝置，其具有一個外部射線源，該外部射線源具有對從外部射線源放射出的γ射線的照射區域進行限制的屏蔽以及設置在該屏蔽開口部的沿水平方向進退驅動的快門(shutter)。專利文獻1通過打開、關閉快門，對來自外部射線源的γ射線的照射開始以及照射停止進行控制。放射線檢測器被設置在與外部射線源相向的位置，按照所支持的旋轉傳動比級(step)與外部射線源一起旋轉。在使用一個外部射線源的透射攝像中，攝像裝置的可攝像范圍內的攝像視野狹窄，此外，在伴隨移動的透射攝像中攝像時間較長。
專利文獻2記載了沿攝像裝置內的床的長度方向設置了多個點射線源的PET裝置以及SPECT裝置。PET裝置以及SPECT裝置為了使從多個點射線源照射的γ射線不同時射入相同的放射線檢測器，在點射線源與點射線源之間設置了準直器。在專利文獻2這樣的點射線源和準直器的組合中，當為了縮短攝像時間提高射線源強度時，需要增加各個準直器的厚度，所以對于提高強度具有限制。此外，專利文獻2中記載的PET裝置以及SPECT裝置的檢測器被設置在環的一部分中，所以攝像裝置的斷面內的攝像視野被限定。
專利文獻1特開平9-264961號公報專利文獻2美國專利第6,040,580號說明書發明內容在使用一個點射線源的透射攝像中，床的長度方向的視野狹窄。在無法一次對全部的檢查對象范圍進行攝像時(例如全身的癌檢查)，使攝像裝置或者床進行移動，使攝影范圍重疊地將檢查對象范圍分割為多個來進行攝影，但在伴隨移動的透射攝像中，需要取得較寬的疊加寬度，全身透射攝像需要較長時間。此外，不伴隨床移動的腦功能檢查、心功能檢查要求不移動攝像裝置或床，在一個攝像位置對腦或心等目標器官進行攝像。但是，因為點射線源的攝像范圍窄，所以難以一次拍攝檢查對象范圍(關心部位)。
本發明的目的在于，使用多個點射線源，從其中一個點射線源放出放射線來確保較寬的視野，縮短透射攝像所需要的時間。
為了達成上述目的，本發明的第一特征在于，具有形成了插入床的孔部的攝像裝置和減弱補償數據生成裝置；攝像裝置具有設置在孔部周圍的多個放射線檢測器、在與孔部最近的位置設置的放射線檢測器和孔部之間沿床的長度方向設置的多個γ射線發生單元；多個γ射線發生單元各自具備作為單光子發射原子核素的γ射線源，具有交互地從某一個γ射線發生單元對其外部，向孔部發出γ射線的結構；減弱補償數據生成裝置根據通過從γ射線發生單元放出的γ射線的射入從放射線檢測器輸出的檢測信號，生成減弱補償數據。
此外，為了達成上述目的，本發明的第二特征在于，具有形成了插入床的孔部的攝像裝置和減弱補償數據生成裝置；攝像裝置具有設置在孔部周圍的多個放射線檢測器、和γ射線發生單元，該γ射線發生單元具有作為單光子發射原子核素的、在與孔部最近的位置設置的放射線檢測器和孔部之間設置的多個γ射線源，以及向孔部放出來自γ射線源的γ射線的多個放出窗口；γ射線發生單元具有從某一個放出窗口交互地放出γ射線的結構；減弱補償數據生成裝置根據通過從γ射線發生單元放出的γ射線的射入從放射線檢測器輸出的檢測信號，生成減弱補償數據。
根據本發明，可以使用點射線源確保視野，縮短透射攝像所需要的時間。
圖1是表示本發明一最佳實施例的PET裝置的攝像裝置的、床的長度方向的斷面結構的結構圖。
圖2表示了使用了點射線源時的斷面內有效視野(FOV)以及軸方向有效視野(AFOV)。
圖3示意地表示了圖1所示的PET裝置的外部射線源的、射線源支撐旋轉軸的軸方向的斷面結構。
圖4示意地表示了內嚙合齒輪、旋轉環以及射線源支撐旋轉軸的結構。
圖5示意地表示了外部射線源以及射線源支撐旋轉軸的結構。(a)是表示點射線源的設置位置的示意圖，(b)是表示外部射線源1a放出γ射線時的點射線源的設置位置的示意圖，(c)是表示外部射線源1b放出γ射線時的點射線源的設置位置的示意圖。
圖6是表示簡單設置了兩個點射線源時的FOV的示意圖。(a)是表示設置了扇角為θ的點射線源時的FOV的示意圖，(b)是表示FOV為最大時的點射線源的設置位置的示意圖。
圖7是表示圖1所示的點射線源的設置位置以及γ射線的放出區域的示意圖。
圖8是表示作為本發明的其它實施例的PET裝置的點射線源的設置位置以及γ射線的放出區域的示意圖。
圖9是比較了簡單設置了兩個點射線源時的攝像視野和圖1所示的使用了兩個外部射線源時的攝像視野的坐標圖。
圖10是比較了簡單設置了三個點射線源時的攝像視野和本發明其它實施例的使用了三個外部射線源時的攝像視野的坐標圖。
圖11是表示作為本實施例的一個最佳實施例的PET裝置的結構的斜視圖。
圖12示意地表示了圖11所示的PET裝置。
圖13是表示圖12所示的組件基板的結構圖。
具體實施例方式
以下，使用附圖對實施例進行說明。
(實施例1)使用附圖，對作為本發明一最佳實施例的核醫學診斷裝置進行說明。以具有兩個外部射線源的PET裝置100為例，說明本實施例的核醫學診斷裝置，上述外部射線源使用作為點光子發射原子核素的137Cs(銫137)。
如圖11所示，PET裝置100具有攝像裝置11、床15、數據處理裝置(數據存儲裝置)23以及顯示裝置24。如圖12所示，數據處理裝置23具有信號辨別裝置28、同時計數裝置25、斷層圖像信息生成裝置26、透射數據處理裝置(減弱補償數據生成裝置)29、存儲裝置30、以及射線源位置檢測裝置33。信號辨別裝置28與同時計數裝置25以及減弱補償數據生成裝置29連接。同時計數裝置25與斷層圖像信息生成裝置26連接。減弱補償數據生成裝置29與存儲裝置30連接。存儲裝置30與斷層圖像信息生成裝置26連接。斷層圖像信息生成裝置26與顯示裝置32連接。
如圖12所示，攝像裝置11形成用于插入床15的孔部(貫通部)17，包圍該孔部17的周圍地設置多個檢測器組件12。檢測器組件12在床15的長度方向上具備多個組件基板41。如圖13所示，組件基板41具有多個放射線檢測器(半導體放射線檢測器)21、多個模擬ASIC40、多個數據取得IC38以及數據匯集IC39。模擬ASIC40具備多個信號處理裝置27。數據取得IC38具備多個分組數據生成裝置36以及數據匯集裝置37。多個放射線檢測器21包圍孔部17地設置在其周圍。還在床15的長度方向上設置多列放射線檢測器21。此外，沿孔部17的徑向方向設置多列放射線檢測器21。各個放射線檢測器21分別與各個信號處理裝置27相連接。即，對每個放射線檢測器21設置信號處理裝置27。各個信號處理裝置27與分組數據生成裝置36連接。多個分組數據生成裝置36與數據匯集裝置37連接。多個數據匯集裝置37與數據匯集IC39連接。數據匯集IC39與設置在數據處理裝置23中的信號辨別裝置28連接。
此外，如圖1所示，攝像裝置11具有外罩(casing)19，在其內部具有外部射線源1a，1b、放射線遮蔽容器13以及環狀的旋轉環5。包圍孔部17的周圍、且在內側形成齒條(rack)的內嚙合齒輪8設置在外罩19的內部，并無法旋轉地固定在外罩19上。內嚙合齒輪8可以在床15的長度方向上滑動地安裝在外罩19上。在與孔部17最近的位置設置的放射線檢測器21和孔部17之間設置外部射線源1a、1b。外部射線源1a、1b沿床15的長度方向并排地設置，并由固定在旋轉環5上的射線源外殼(housing)支撐棒6支撐。射線源外殼支撐棒6在其內部具有射線源支撐旋轉軸9。射線源支撐旋轉軸9貫通旋轉環5，在前端具有齒輪10。齒輪10被插入內嚙合齒輪8內，與在內嚙合齒輪8的內部形成的齒條嚙合(圖4)。旋轉驅動裝置7被設置在外罩19內，具有電動機(未圖示)、動力傳遞機構(未圖示)以及齒輪22。動力傳遞機構與電動機連結。齒輪22被安裝在動力傳遞機構的旋轉軸上。齒輪22與在旋轉環5中形成的齒條嚙合。與旋轉驅動裝置7的旋轉軸連結的旋轉角度檢測器34以及與射線源支撐旋轉軸9連結的旋轉角度檢測器35分別與射線源位置檢測裝置33連接。
如圖3所示，外部射線源1a具有射線源外殼18A、透射用點射線源(137Cs，以下稱為點射線源)2a以及遮蔽體4a。點射線源2a以及遮蔽體4a設置在射線源外殼18A的內部。在射線源外殼18A上形成的放射線放出窗口(放射線放出口)3a使從點射線源2a放射出的γ射線形成希望的形狀，將該γ射線放出到射線源外殼18A的外部。在將從點射線源2a放射出的γ射線向孔部17放出的位置形成放射線放出窗口3a。射線源外殼18A是放射線遮蔽體，對從放射線放出窗口3a以外的區域向外部放射的γ射線進行遮蔽。使射線源外殼18A和射線源外殼支撐棒6一體化。遮蔽體4a在射線源外殼18A內被固定在射線源支撐旋轉軸9上。點射線源2a設置在遮蔽體4a的表面部分上。
外部射線源1b具有射線源外殼18B、點射線源2b以及遮蔽體4b。點射線源2b以及遮蔽體4b被設置在形成了與放射線放出窗口3a相同的放射線放出窗口3b的射線源外殼18B內。射線源外殼18B與射線源外殼18A結合。遮蔽體4b經由設置在射線源外殼18A、18B內的旋轉軸9a，被安裝在遮蔽體4a上。在遮蔽體4b的表面部分上設置的點射線源2b被設置在射線源支撐旋轉軸9的旋轉方向上與點射線源2a成180度的位置上。
以下，對本實施例的放射攝像以及透射攝像的方法進行說明。在本實施例中，以被檢測者的心功能檢查為例，對采用同時進行放射攝像和透射攝像的放射/透射同時攝像方法(ET同時攝像法)的情況進行說明。
在進行PET檢查之前，預先通過注射使作為被檢測體的被檢測者14服下放射性藥劑(例如18F)。被檢測者14等待被檢測者14服下的PET用藥劑在體內擴散，進入作為檢查部位的心肌并聚集所需要的時間(30分鐘～60分鐘)。之后，使被檢測者14躺在床15上。
操作員對設置在操作員控制臺(未圖示)上的按鈕進行操作，對集中控制部(未圖示)輸出檢查開始信號。當輸入檢查開始信號時，集中控制部把與被檢測者14的檢查對象范圍有關的信息以及床移動開始信號輸出給床移動控制裝置(未圖示)。輸入了床移動開始信號的床移動控制裝置根據輸入的信息，移動床15使作為被檢測者14的檢查對象的心臟進入PET裝置100的γ射線檢測區域(孔部17)。此外，集中控制部將射線源設置信號輸出給前進驅動裝置(未圖示)。前進驅動裝置根據射線源設置信號，使射線源外殼1、旋轉環5、射線源外殼支撐棒6以及外部射線源1a，1b在孔部17的軸方向(床15的長度方向)上移動。外部射線源1a，1b通過該移動，被從放射線遮蔽容器13中取出，設置在規定位置上。在該狀態下，開始透射攝像以及放射攝像。
首先，對透射攝像進行說明。集中控制部閉合與旋轉驅動裝置7的電動機相連接的電源所連接的開閉裝置(未圖示)。通過電流的供給，該電動機旋轉，該旋轉力經由動力傳遞機構傳遞給齒輪22。旋轉環5通過齒輪22的旋轉，在孔部17的周圍向箭頭(圖4)的方向旋轉。外部射線源1a、1b以及射線源外殼支撐棒6等通過旋轉環5旋轉，在孔部17的周圍，即被檢測者14的周圍旋轉。而且，由于旋轉環5的旋轉，與內嚙合齒輪8的齒條嚙合的齒輪10旋轉，射線源支撐旋轉軸9、點射線源2a、2b以及遮蔽體4a、4b向圖5(b)(c)所示的箭頭方向旋轉。遮蔽體4a進行遮蔽，以使在點射線源2a位于放射線放出窗口3a以外的位置時，從點射線源2a放出的γ射線不從放射線放出窗口3a向孔部17放出。遮蔽體4b進行遮蔽，以使在點射線源2b位于放射線放出窗口3b以外的位置時，從點射線源2b放出的γ射線不從放射線放出窗口3b向孔部17放出。而且，如上所述，點射線源2a、2b被分別設置在成180度的位置上(圖5(a))，所以通過它們的旋轉，從外部射線源1a以及1b中的某一方的外部射線源放出γ射線。γ射線交互地從外部射線源1a以及1b中的某一方射出。
這些γ射線在透過被檢測者14之后，通過以連結孔部17的軸心和點射線源2a、2b的各個直線的延長線上的放射線檢測器21為中心，位于圓周方向上的多個放射線檢測器21進行檢測。這些放射線檢測器21把與該γ射線的能量對應的γ射線檢測信號(以下稱為透射信號)輸出給各個相應的信號處理裝置27。信號處理裝置27根據從各個放射線檢測器21輸出的透射信號，生成用于確定γ射線的檢測時刻的定時信號。所生成的定時信號被發送給分組數據生成裝置36。分組數據生成裝置36根據定時信號，決定γ射線的檢測時刻(τ)，確定檢測器ID(用于判別放射線檢測器21的ID)(N)。此外，信號處理裝置27根據透射信號，生成γ射線的峰值信息，并將生成的峰值信息發送給分組數據生成裝置36。分組數據生成裝置36將峰值信息轉換為數字的峰值信息(E)。分組數據生成裝置36在時刻信息(τ)、檢測器ID(N)中附加峰值信息(E)來生成分組數據(N，τ，E)。分組數據(N，τ，E)經由數據匯集裝置37以及數據匯集裝置IC被發送給信號辨別裝置28。
然后，對放射攝像進行說明。從插入孔部17內的床15上的被檢測者14的體內，因放射性藥劑產生的511keV的成對的γ射線向所有的方向發射。該成對的γ射線的各γ射線通過位于180°相反方向上的各個放射線檢測器21進行檢測。從這些放射線檢測器21輸出的與該γ射線的能量對應的各個γ射線檢測信號(以下稱為放射信號)被輸入各相應的信號處理裝置27中。信號處理裝置27根據從各個放射線檢測器21輸出的放射信號，生成用于確定γ射線的檢測時刻的定時信號。生成的定時信號被發送給分組數據生成裝置36。分組數據生成裝置36根據定時信號，決定γ射線的檢測時刻(τ)，確定檢測器ID(用于判別放射線檢測器21的ID)(N)。此外，信號處理裝置27根據透射信號，生成γ射線的峰值信息，并將生成的峰值信息發送給分組數據生成裝置36。分組數據生成裝置36將峰值信息轉換為數字的峰值信息(E)。分組數據生成裝置36在時刻信息(τ)、檢測器ID(N)中附加峰值信息(E)來生成分組數據(N，τ，E)。分組數據(N，τ，E)經由數據匯集裝置37以及數據匯集裝置IC被發送給信號辨別裝置28。此外，將放射線檢測器21的位置信息設為第一位置信息。
信號辨別裝置28當輸入了具有第一設定范圍的峰值信息的分組數據時，將該分組數據輸出給減弱補償數據生成裝置29，當輸入了具有第二設定范圍的峰值信息的分組數據時，將該分組數據輸出給同時計數裝置25。在本實施例中，向被檢測者14照射的γ射線的能量為662keV，所以將第一設定范圍設為600keV至680keV。因放射性藥劑產生的γ射線的能量為511keV，所以將第二設定范圍設為450keV至530keV。即，信號辨別裝置28根據分組數據中包含的峰值信息，判斷所輸入的分組數據是因從外部射線源1a或1b放射出的γ射線產生的，還是因PET用藥劑放射出的γ射線產生的。信號辨別裝置28根據該判定結果，將該分組數據如前所述輸出給減弱補償數據生成裝置29或同時計數裝置25。
以下，對射線源位置檢測裝置33取得在時刻τ的外部射線源的位置信息的方法進行說明。射線源位置檢測裝置33取得孔部17的圓周方向上的點射線源2a、2b的各自的位置信息(第二位置信息)，攝像裝置11的軸方向(孔部17的軸方向)上的點射線源2a、2b的各自的位置信息(第三位置信息)，以及求出點射線源2a、2b的哪一個正在照射γ射線，并取得正在放射出γ射線的外部射線源的點射線源的位置信息(X)。具體地說，設置在旋轉驅動裝置7上的旋轉角度檢測器34把表示旋轉環5的旋轉角度的信號(旋轉角度檢測信號)輸出給射線源位置檢測裝置33。射線源位置檢測裝置33根據輸入的旋轉角度檢測信號，求出點射線源2a以及2b的各自的第二位置信息。射線源位置檢測裝置33根據通過前進驅動裝置點射線源2a以及2b在攝像裝置11的軸方向上的移動量，可以求出該軸方向上的點射線源2a以及2b各自的第三位置信息。此外，射線源位置檢測裝置33具備未圖示的存儲裝置，該存儲裝置存儲旋轉環5的旋轉角度和齒輪10的旋轉角度的關系，即存儲與旋轉環5的旋轉角度檢測信號對應的射線源支撐旋轉軸9的旋轉角度信息。射線源位置檢測裝置33在從旋轉角度檢測器34輸入了旋轉角度信號時，讀出與該旋轉角度信息對應的射線源支撐旋轉軸9的旋轉角度信息，根據該旋轉角度信息求出點射線源2a或點射線源2b的哪一個面向放射線放出窗口。由此，射線源位置檢測裝置33識別外部射線源1a、1b中的哪一個正在發射出γ射線。射線源位置檢測裝置33根據這些信息(第二位置信息、第三位置信息以及表示哪個外部射線源放射出了γ射線的信息)，求出正在向被檢測者14放出γ射線的點射線源的位置信息(N1)，并在該位置信息(N1)中附加時刻信息(t)輸出給射線源位置存儲裝置31。射線源位置存儲裝置31把從射線源位置檢測裝置33輸出的點射線源的位置信息(N1)以及時刻信息(t)相關聯地進行存儲。
減弱補償數據生成裝置29根據從信號辨別裝置28輸入的分組數據(N，τ，E)的檢測時刻τ，從射線源位置檢測裝置33取得在檢測時刻τ的點射線源的位置信息。例如，射線源位置檢測裝置33在減弱補償數據生成裝置29請求在時刻(t1)的點射線源的位置信息(X1)時，將該位置信息(X1)輸出給減弱補償數據生成裝置29。減弱補償數據生成裝置29根據點射線源的位置信息、分組數據中包含的檢測器ID以及γ射線檢測信號的計數值，計算被檢測者14體內的各體元的γ射線的衰減率。減弱補償數據生成裝置29具有作為生成減弱補償數據的減弱補償數據生成裝置的功能。該衰減率作為透射數據存儲在存儲裝置30中。
當取得了被檢測者14體內的全部體元的衰減率時，集中控制部打開開閉裝置。之后，電動機停止，旋轉環5的旋轉停止。集中控制部將射線源儲存信號輸出給前進驅動裝置。前進驅動裝置使外部射線源1a、1b在孔部17的軸方向上移動，儲存到放射線遮蔽容器13中。因此，透射攝像結束。
同時計數裝置25根據從信號辨別裝置28輸入的各分組數據中包含的各個檢測時刻，進行同時計數處理，所述各分組數據針對與所述成對的γ射線對應的各放射信號。即，當對于一對放射信號的各檢測時刻的差在所設定的時間窗口的范圍內時，判斷該一對的放射信號是通過基于一個正電子的消失同時產生的一對γ射線產生的一對放射信號。同時計數裝置25通過同時計數處理，把檢測到該一對γ射線中的各γ射線的兩個檢測點，即一對放射線檢測器21的位置信息輸出給斷層圖像信息生成裝置26，上述同時計數處理基于與一對γ射線相對的一組分組數據。斷層圖像信息生成裝置26讀出存儲裝置30中存儲的透射數據，來進行放射信號的計數值的減弱補償。根據這些補償后的放射信號的計數值以及檢測點的位置信息，斷層圖像信息生成裝置26生成斷層圖像信息。將該斷層圖像信息在顯示裝置32上進行顯示。
使用圖7，對使用本實施例的外部射線源1a、1b進行透射攝像時可以實現的攝像視野進行說明。在本實施例中，把通過孔部17的中心O的水平方向的坐標軸設為x坐標，把通過該中心O的垂直方向的坐標軸設為y坐標，把孔部17的軸方向的坐標軸設為z坐標(參照圖6)。在表示攝像視野的具有代表性的參數中具有縱斷面內的攝像視野(以下稱為FOV。)和床15的長度方向的攝像視野(以下稱為AFOV)(圖2)。FOV的區域以及AFOV的區域越寬廣，透射攝像的攝像視野越廣。在本實施例中，把床15的長度方向上的放射線檢測器21的設置范圍設為d，把點射線源2a以及2b在被檢測者14的周圍旋轉的旋轉半徑設為r(圖7)。點射線源2a以及2b的各個坐標為(z，y)＝(zs，r)，(z，y)＝(d-z，r)，關于放射線檢測器21的設置范圍的中點(z坐標為d/2的點)對稱地設置。如此對稱地設置是為了使點射線源2a照射γ射線的區域以及點射線源2b照射的區域相等，使各自的FOV相等。
如圖7所示，點射線源2a在從點射線源2a延長的兩條直線之間的區域內，從點射線源2a放出γ射線(在z軸上照射線段AD)。點射線源2b在從點射線源2b延長的兩條直線之間的區域內放出γ射線(在z軸上照射線段EB)。z軸上的A、B點的坐標為A(z，y)＝(zs/2，0)，B(z，y)＝(d-zs/2，0)。AFOV為線段AB的長度(由A點以及B點的z坐標的差表示)，所以由(式1)表示。此外，FOV在床15的長度方向的被檢測者14的縱斷面上不同，最小的FOV由(式2)表示。
(1)d-zs(式1)(2)2r(11-zr/d-1)]]>(式2)作為使用多個外部射線源進行透射攝像的方法，如圖6(a)(b)所示，還考慮在孔部17的圓周方向的一個縱平面內設置兩個點射線源2a以及2b(以下稱為簡單設置)，從它們同時照射γ射線的情況。在簡單設置點射線源2a以及2b進行了透射攝像時，求出可以實現的攝像視野，與本實施例的攝像視野進行比較。
在將放射線檢測器21設置成環狀簡單設置點射線源2a、2b時，AFOV由沿床15的長度方向設置的放射線檢測器21的設置范圍決定。此外，FOV由從點射線源2a以及2b放出的γ射線的圓錐狀的扇角θ以及設置了點射線源20a、20b的孔部17的圓周方向的位置決定。但是，外部射線源1a，1b需要滿足以下的條件1以及2地進行設置，由此FOV的區域受到限制。條件1為在來自點射線源2a的γ射線的放出范圍(以下稱為點射線源2a的放出范圍)內不能設置其它的點射線源2b。在點射線源2a的照射范圍內存在點射線源2b時，來自點射線源2a的γ射線被設置在其它的點射線源2b的射線源外殼18A遮擋，不能到達放射線檢測器21，無法取得該區域的透射數據。條件2為點射線源2a、2b不照射放射線檢測器21的同一區域。在從不同的多個點射線源放射出的γ射線射入同一放射線檢測器21時，無法區別檢測到的γ射線是從哪個點射線源照射的γ射線。根據透過被檢測者14的γ射線的能量的信息以及照射了γ射線的點射線源的位置信息，取得透射數據，所以在不滿足條件2時，無法取得透射數據。使用圖6(b)所示的x-y坐標求出滿足以上兩個條件設置了點射線源2a、2b時的FOV的最大值。設點射線源2a、2b的旋轉半徑為r，從各點射線源照射的γ射線由于放射線放出窗口成為扇角θ的圓錐形狀。點射線源2a被設置在坐標(x，y)＝(0，r)。
點射線源2a的放出范圍為由連結點射線源2a和A點的線段、連結點射線源20a和B點的線段以及弧AB圍成的區域。A點以及B點的坐標為A(cos(32π-θ),sin(32π-θ)),B(cos(32π+θ),sin(32π+θ))]]>點射線源2b的放出范圍為由連結點射線源2b和C點的線段、連結點射線源20b和D點的線段以及弧CD圍成的區域。為了滿足條件2，需要使作為點射線源2b的放出范圍的弧CD與點射線源2b的放出范圍的弧AB不重疊地設置點射線源2b。在使作為點射線源2b的放出范圍的一端的D點與作為點射線源2a的放出范圍的一端的B點一致時(圖6(a))，C點以及D點的坐標為C(cos(32π+3θ),sin(32π+3θ)),D(cos(32π+θ),sin(32π+θ))]]>通過使作為點射線源2b的放出范圍的一端的C點與點射線源2a的設置位置一致地設置點射線源2b(圖6(b))，可以滿足條件1，并且可以使點射線源2a以及2b的照射區域的弧AC為最大。即，在點射線源2a以及2b的扇角θ＝π/3時，弧AC為最大，FOV也為最大值。FOV由(式3)表示。FOV的最大值為r。
(3)rsinθ2]]>(式3)使用圖9，對簡單設置兩個點射線源2a、2b時的透射攝像的攝像視野和本實施例的攝像視野進行比較。橫軸是把孔部17的軸方向的放射線檢測器21的設置范圍d設為1時的與孔部17的軸方向z相關的射線源位置(考慮射線源設置的對稱性，僅由一個點射線源的位置代表，所以z可以取到的范圍為0≤z≤0.5)。縱軸表示把可以確保的攝像視野的最大值(關于AFOV為d，關于FOV為2r)設為1時的實際可以攝像的視野的比例。AFOV因為使用本實施例的情況和簡單設置的情況相同，所以表示為AFOV(common)。關于FOV，把使用本實施例的情況表示為FOV_flash，把簡單設置的情況表示為FOV_conventional。關于FOV，將簡單設置與本實施例進行比較時，兩者在橫軸為1/3以下的區域其縱軸的值相同。但是，當橫軸大于1/3時，簡單設置時的縱軸為一定值(縱軸為0.5)，與此相對，本實施例的情況下的縱軸取0.5以上1.0以下的值。即，與通過簡單設置可以取得的最大FOV相比，取得1～2倍寬廣的攝像視野。具體地說，在點射線源的旋轉半徑r為700mm時，簡單設置的FOV最大值為350mm，但通過使用本實施例，可以確保350mm至700mm。
根據本實施例可以得到以下的效果。
(1)在本實施例中，使用多個點射線源，進行控制以使從這些點射線源中的一個點射線源放出γ射線。因此，可以確保寬廣的視野，由此可以縮短透射攝像所需要的時間。透射攝像所需要的攝像時間占據PET攝像的攝像時間的三分之一，所以通過縮短透射攝像的攝像時間可以縮短每個被檢測者14進行PET檢查所需要的時間，降低被檢測者14的負擔，此外增加一天中可以被檢查的被檢測者14的人數。
(2)在本實施例中，使用多個外部射線源，進行控制以使從這些外部射線源中的一個外部射線源放出γ射線，所以從多個不同的外部射線源放出的γ射線不會同時射入同一放射線檢測器21。因此，可以正確地區別由放射線檢測器21檢測到的γ射線是從哪個外部射線源放出的γ射線。由此，可以正確地評價在被檢測者14的體內的γ射線的減弱量，在放射攝像的γ射線的減弱補償中，可以確保高的定量性。
(3)本實施例的結構為通過旋轉環5的旋轉，與內嚙合齒輪8的齒條嚙合的齒輪10旋轉，射線源支撐旋轉軸9，點射線源2a、2b以及遮蔽體4a、4b在射線源外殼18A、18B的內部進行旋轉。即，通過使外部射線源1a，1b以及射線源外殼支撐棒6等在孔部17的周圍旋轉(以下稱為公轉)的結構，使射線源保護旋轉軸9、點射線源2a，2b以及遮蔽體4a，4b在射線源外殼18A，18B的內部旋轉(以下稱為自轉)。因此，無需設置使點射線源2a，2b等自轉的其它的旋轉機構，可以簡化外部射線源1a，1b的結構。
(4)在本實施例中，外部射線源1a具有形成放射線放出窗口3a的射線源外殼18，點射線源2a以及遮蔽體4b，點射線源2a以及遮蔽體4a被設置在射線源外殼18A的內部。因此，可以進行控制，以使從點射線2a發射出的γ射線從放射線放出窗口3a放出，而不從其它的區域放出。
(5)在本實施例中，把點射線源2b設置在表面部分的遮蔽體4b經由旋轉軸9a被安裝在把點射線源2a設置在表面部分的遮蔽體4a上，該遮蔽體4a安裝在射線源支撐旋轉軸9上。如此，射線源支撐旋轉軸9、遮蔽體4a、旋轉軸9a以及遮蔽體4b各自結合，所以通過使射線源支撐旋轉軸9自轉，可以同時使點射線源2a以及點射線源2b自轉。因此，無需分別設置使點射線源2a自轉的旋轉機構以及使點射線源2b自轉的旋轉機構，簡化外部射線源1a，1b的結構。
(6)在本實施例中，進行控制，以使在遮蔽體4a的表面部分設置的點射線源2a以及在遮蔽體4b的表面部分設置的點射線源2b自轉，從某一個外部射線源放出γ射線。因此，無需在外部射線源1a以及1b設置對來自外部射線源1a以及外部射線源1b的γ射線的放出進行控制的快門，簡化外部射線源1a以及1b的結構。
(7)本實施例將點射線源2a以及點射線源2b分別設置在射線源支撐旋轉軸9的旋轉方向的不同位置上，所以可以進行控制，以使通過使這些點射線源2a以及2b自轉，從外部射線源1a或外部射線源1b的某一個放出γ射線。
(8)在本實施例中，射線源位置檢測裝置33根據從旋轉角度檢測器34輸出的旋轉角度檢測信號，求出從外部射線源1a或外部射線源1b的哪一個放出γ射線。因此，無需在外部射線源設置監視從哪個外部射線源放出γ射線的裝置，簡化外部射線源的結構。
(9)在本實施例中，在床15的長度方向上分別設置外部射線源1a以及外部射線源1b，并且同時在孔部17的周圍進行公轉，因此，在來自外部射線源1a的γ射線的放出范圍內，不設置其它的外部射線源1b。因此，不產生以下的問題來自外部射線源1a的γ射線被設置在外部射線源1b的射線源外殼18B遮擋，不能到達放射線檢測器21，無法取得該區域的透射數據。
(10)本實施例的結構為將射線源外殼支撐棒6安裝在旋轉環5上，通過該旋轉環5的旋轉，使外部射線源1a，1b在孔部17(被檢測者14)的周圍旋轉。因此，無需在放射線檢測器21和孔部17之間設置用于使外部射線源1a，1b公轉的軌道等。即，不產生以下的問題從外部射線源1a，1b放出的γ射線被軌道等遮擋，不能到達放射線檢測器21，無法取得該區域的透射數據。
(11)在本實施例中，把點光子發射原子核素用作點射線源2a，并且該點光子發射原子核素放出的γ射線所具有的能量與在被檢測者14的體內聚集的放射性藥劑放出的γ射線的能量不同。因此，PET裝置100可以判別根據從點射線源2a放射的γ射線產生的γ射線檢測信號和根據從被檢測者14的體內放射的γ射線產生的γ射線檢測信號，所以即使在采用進樣后方法的情況下，透射和放射之間的數據混入也減少。
在本實施例中，設置了固定在射線源支撐旋轉軸9上的遮蔽體4a以及固定在旋轉軸9a上的遮蔽體4b。但是，也可以不設置遮蔽體4a以及4b，由具有遮蔽功能的材料來構成整個射線源支撐旋轉軸9。在該情況下，可以得到和本實施例相同的效果。
(實施例2)使用附圖對作為本發明其它實施例的核醫學診斷裝置進行說明。本實施例的核醫學診斷裝置以具備三個外部射線源的PET裝置為例進行說明，所述外部射線源使用作為點光子發射原子核素的137Cs(銫137)。
本實施例的PET裝置100A具有在實施例1的PET裝置100中，將外部射線源1a、1b置換為外部射線源1c、1d、1e的結構。外部射線源1c具有射線源外殼18C、透射用點射線源(137CS，以下稱為點射線源)2c以及遮蔽體4c。外部射線源1d具有射線源外殼18D、透射用點射線源(137CS，以下稱為點射線源)2d以及遮蔽體4d。設置在遮蔽體4d的表面部分的點射線源2d被設置在沿射線源支撐旋轉軸9的旋轉方向與點射線源2c成120度的位置上。外部射線源1e具有射線源外殼18E、透射用點射線源(137CS，以下稱為點射線源)2e以及遮蔽體4e。設置在遮蔽體4e的表面部分的點射線源2e被設置在沿射線源支撐旋轉軸9的旋轉方向與點射線源2d成120度的位置上。設置在遮蔽體4c的表面部分的點射線源2c被設置在沿射線源支撐旋轉軸9的旋轉方向與點射線源2e成120度的位置上。PET裝置100A的其它結構與PET裝置100相同。本實施例也從外部射線源1c、1d、1e中的某一個外部射線源放出γ射線。
對使用本實施例的外部射線源1c、1d、1e進行透射攝像時可以實現的攝像視野進行說明。在本實施例中，把通過孔部17的中心O的水平方向的坐標軸設為x坐標，把通過該中心O的垂直方向的坐標軸設為y坐標，把孔部17的軸方向的坐標軸設為z坐標。在本實施例中，把床15的長度方向上的放射線檢測器21的設置范圍設為d，把點射線源2c、2d、2e在被檢測者14的周圍旋轉的旋轉半徑設為r(圖8)。把點射線源2d設置在放射線檢測器21的設置范圍的中點(z坐標為d/2的點)，點射線源2c、2e以點射線源2d為中心對稱地設置。通過如此對稱地設置，可以使點射線源2c照射γ射線的區域、點射線源2d照射γ射線的區域以及點射線源2e照射γ射線的區域相等，使各自的FOV相等。
如圖8所示，點射線源2c在從點射線源2c延長的兩條直線之間的區域內從點射線源2c放出γ射線。點射線源2d在從點射線源2d延長的兩條直線之間的區域內從點射線源2d放出γ射線。點射線源2e在從點射線源2e延長的兩條直線之間的區域內從點射線源2e放出γ射線。即，點射線源2c、2d、2e在Z軸上的線段AB照射γ射線。Z軸上的A、B點的坐標為A(zs/2，0)，B(d-zs/2，0)。AFOV為線段AB的長度，所以由(式4)表示。此外，FOV由d-zs表示。此外，FOV在床15長度方向的被檢測者14的縱斷面上不同，最小的FOV由(式5)表示。
(4)d-zs(式4)(5)2r(1+2(zs/d)3-2(zs/d))]]>(式5)在攝像裝置11內，在孔部17的圓周方向上簡單設置三個點射線源2c、2d、2e，在從它們同時照射γ射線的情況下，求出可以實現的攝像視野，并與本實施例的攝像視野進行比較。在滿足所述條件1以及2，簡單設置了點射線源2c、2d、2e時，FOV由與實施例1相同的(式3)表示。由此，FOV的最大值為r。
使用圖10，對簡單設置三個點射線源2c、2d、2e時的透射攝像的攝像視野和本實施例的攝像視野進行比較。橫軸是把床15的長度方向的放射線檢測器21的設置范圍d設為1時的與該長度方向z相關的射線源位置(考慮射線源設置的對稱性，僅由一個射線源的位置代表，所以z可以取到的范圍為0≤z≤0.5)。縱軸表示把可以確保的攝像視野的最大值(關于AFOV為d，關于FOV為2r)設為1時的實際可以攝像的視野的比例。AFOV因為在使用本實施例的情況和簡單設置的情況下相同，所以表示為AFOV(common)。關于FOV，把使用本實施例的情況表示為FOV_flash，把簡單設置的情況表示為FOV_conventional。與實施例1相同，根據本實施例，在橫軸為1/6以上的區域，與簡單設置相比可以得到1～2倍寬廣的攝像視野。
根據本實施例，可以得到實施例1中產生的效果(1)～(11)。
在第一實施例以及第二實施例中，把點射線源設為137CS，但也可以是57Co(鈷57)、99mTc(锝99m)、123mTe(碲123m)、139Ce(鈰139)、153Gd(釓153)、241Am(镅241)、22Na(鈉22)中的任意一種。
在第一實施例以及第二實施例中，以同時實施透射攝像和放射攝像的放射/透射同時收集法(ET同時收集法)為例進行了說明，但也可以采用連續地進行透射攝像和放射攝像的進樣后法。
權利要求
1.一種核醫學診斷裝置，其特征在于，具有形成了插入床的孔部的攝像裝置和減弱補償數據生成裝置，所述攝像裝置具有設置在所述孔部周圍的多個放射線檢測器；在與所述孔部最近的位置設置的所述放射線檢測器和所述孔部之間，沿所述床的長度方向設置的多個γ射線發生單元，所述多個γ射線發生單元各自具備作為單光子發射原子核素的γ射線源，具有交互地從某一個所述γ射線發生單元對其外部，向所述孔部放出γ射線的結構，所述減弱補償數據生成裝置根據通過從所述γ射線發生單元放出的所述γ射線的射入從所述放射線檢測器輸出的檢測信號，生成減弱補償數據。
2.根據權利要求1所述的核醫學診斷裝置，其特征在于，所述γ射線發生單元各自具有作為包圍所述γ射線源的放射線遮蔽體的外殼，所述外殼形成了把從所述γ射線源放出的所述γ射線向所述孔部放出的放出窗口。
3.根據權利要求2所述的核醫學診斷裝置，其特征在于，具有支撐所述多個外殼的支撐部件；安裝所述支撐部件，進行旋轉使所述支撐部件在所述孔部的周圍旋轉的旋轉體；安裝所述γ射線源，在所述外殼內進行旋轉使來自所述γ射線源的所述γ射線向所述孔部放出的射線源支撐部件。
4.根據權利要求3所述的核醫學診斷裝置，其特征在于，具有旋轉驅動所述旋轉體的驅動裝置；在內部形成齒條的內嚙合齒輪；設置在所述射線源支撐部件上與所述齒條嚙合，通過所述旋轉體的旋轉進行旋轉的齒輪。
5.根據權利要求3或權利要求4所述的核醫學診斷裝置，其特征在于，所述各個γ射線源被設置在沿所述射線源支撐部件的旋轉方向不同的位置上。
6.根據權利要求3所述的核醫學診斷裝置，其特征在于，具備放射線遮蔽體，其被設置在所述射線源支撐部件上，當所述點射線源位于所述放出窗口以外的位置時，進行遮蔽以使從所述點射線源放出的γ射線不從所述放出窗口放出。
7.根據權利要求2所述的核醫學診斷裝置，其特征在于，所述多個γ射線發生單元是具備第一所述γ射線源的第一γ射線發生單元以及具有第二所述γ射線源的第二γ射線發生單元，具備設置各自的所述γ射線源的射線源支撐部件；和使所述射線源支撐部件在所述孔部的周圍旋轉，并使其在所述外殼內部旋轉的驅動裝置。
8.根據權利要求7所述的核醫學診斷裝置，其特征在于，所述第一γ射線源被設置在沿所述射線源支撐部件的旋轉方向，與所述第二γ射線源不同的位置上。
9.根據權利要求7所述的核醫學診斷裝置，其特征在于，將所述床的長度方向的所述放射線檢測器的設置范圍的長度設為d，沿所述床的長度方向在距離所述放射線檢測器的一端d/3至2d/3的位置設置所述第一γ射線源以及第二γ射線源。
10.根據權利要求2所述的核醫學診斷裝置，其特征在于，所述多個γ射線發生單元是具備第一所述γ射線源的第一γ射線發生單元、具有第二所述γ射線源的第二γ射線發生單元以及具有第三所述γ射線源的第三γ射線發生單元，具備設置各自的所述γ射線的射線源支撐部件；和使所述射線源支撐部件在所述孔部的周圍旋轉，并使其在所述外殼內部旋轉的驅動裝置，將所述床的長度方向的所述放射線檢測器的設置范圍的長度設為d，沿所述床的長度方向在距離所述放射線檢測器的一端d/6至5d/6的位置設置所述第一γ射線源、所述第二γ射線源以及所述第三γ射線源。
11.一種核醫學診斷裝置，其特征在于，具有形成了插入床的孔部的攝像裝置和減弱補償數據生成裝置，所述攝像裝置具有設置在所述孔部周圍的多個放射線檢測器；和γ射線發生單元，該γ射線發生單元具有作為單光子發射原子核素的、在與孔部最近的位置設置的所述放射線檢測器和所述孔部之間設置的多個γ射線源，以及向所述孔部放出來自所述γ射線源的γ射線的多個放出窗口，所述γ射線發生單元具有從某一個所述放出窗口交互地放出所述γ射線的結構，所述減弱補償數據生成裝置根據通過從所述γ射線發生單元放出的所述γ射線的射入從所述放射線檢測器輸出的檢測信號，生成減弱補償數據。
12.根據權利要求11所述的核醫學診斷裝置，其特征在于，所述γ射線發生單元具有包圍所述多個γ射線源，遮蔽在所述放出窗口以外的區域放出的所述γ射線的外殼。
13.根據權利要求12所述的核醫學診斷裝置，其特征在于，具有多個放射線遮蔽體，當所述多個點射線源分別位于所述放出窗口以外的位置時，進行遮蔽以使從所述點射線源放出的所述γ射線不從所述放出窗口放出；和射線源支撐部件，安裝所述多個γ射線源，在所述外殼內進行旋轉，所述各個γ射線源被設置在沿所述射線源支撐部件的旋轉方向不同的位置上。
14.根據權利要求12所述的核醫學診斷裝置，其特征在于，具有支撐所述外殼的支撐部件；安裝所述支撐部件，并進行旋轉使所述支撐部件在所述孔部的周圍旋轉的旋轉體；以及旋轉驅動所述旋轉體的驅動裝置。
15.根據權利要求13所述的核醫學診斷裝置，其特征在于，具有在內部形成齒條的內嚙合齒輪；和設置在所述射線源支撐部件上與所述齒條嚙合進行旋轉的齒輪。
全文摘要
在使用外部射線源進行透射攝像的核醫學診斷裝置以及透射攝像方法中，以作為外部射線源使用點射線源確保寬闊的視野、縮短透射攝像所需要的時間為課題。具有形成了插入床的孔部的攝像裝置和減弱補償數據生成裝置，攝像裝置具有設置在孔部周圍的多個放射線檢測器；和在與孔部最近的位置設置的放射線檢測器和孔部之間，沿床的長度方向設置的多個γ射線發生單元；多個γ射線發生單元各自具備作為單光子發射原子核素的γ射線源，具有交互地從某一個γ射線發生單元對其外部，向孔部發出γ射線的結構；減弱補償數據生成裝置根據通過從γ射線發生單元放出的γ射線的射入從放射線檢測器輸出的檢測信號，生成減弱補償數據。由此來解決上述課題。
文檔編號A61B6/00GK1965759SQ20061014672
公開日2007年5月23日 申請日期2006年11月16日 優先權日2005年11月17日
發明者松崎和喜, 小橋啟司, 森本裕一 申請人:株式會社日立制作所