放射線断層撮影装置
【課題】対消滅γ線のペアの数え落としを防止し、高画質な断層画像を取得できる放射線断層撮影装置を提供する。
【解決手段】本発明の構成によれば、第１の放射線検出器が検出した放射線と、第１の放射線検出器が放射線を検出した時点を含んだ時間幅である検出時点時間幅に経時的に隣接した隣接時間幅の期間に第２の放射線検出器が検出した放射線との間で同時計数を行う同時計数手段を備えている。この様にすることで、時間幅を跨ぐ対消滅放射線の検出が可能となる。これにより同時計数のカウント数が低下せず、断層画像の画質の劣化が防がれる。
【解決手段】本発明の構成によれば、第１の放射線検出器が検出した放射線と、第１の放射線検出器が放射線を検出した時点を含んだ時間幅である検出時点時間幅に経時的に隣接した隣接時間幅の期間に第２の放射線検出器が検出した放射線との間で同時計数を行う同時計数手段を備えている。この様にすることで、時間幅を跨ぐ対消滅放射線の検出が可能となる。これにより同時計数のカウント数が低下せず、断層画像の画質の劣化が防がれる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検体から放出されたγ線をイメージングする放射線断層撮影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の放射線断層撮影装置の具体的な構成について説明する。従来の放射線断層撮影装置５０は、図１８に示すように被検体Ｍを載置する天板５２と、同時入射のγ線を検出する検出器リング６２とを備えている。検出器リング６２の開口は天板５２ごと被検体Ｍを挿入できるようになっている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
従来の放射線断層撮影装置５０を用いて、被検体Ｍの放射性薬剤の分布を知ろうとする場合は、被検体Ｍが検出器リング６２の開口の内部に存する位置に移動される。そして、被検体Ｍから放出された対消滅γ線のペアの発生位置をイメージングして放射線断層画像が取得される。この様な放射線断層撮影装置をＰＥＴ(positron emission tomography)装置と呼ぶ。検出器リング６２は、複数の放射線検出器を円環状に配列して構成されている。
【０００４】
対消滅γ線のペアの検出は、検出器リング６２における異なる２つの場所で、同時にγ線を検出することで行われる。すなわち、検出器リング６２を構成する２つの放射線検出器が同時にγ線を検出したとき、この２つのγ線は対消滅γ線のペアであるとされるのである。
【０００５】
検出器リング６２が検出した２つのγ線についての同時性の判断は、放射線検出器がγ線を検出したときの時刻を基に行われる。すなわち、１つのγ線が検出された時点を中心に時間的な幅を考えて、この期間に別のγ線が検出された場合、これら２つのγ線は、同時に検出器リング６２に入射されたものとされる。このときの時間的幅はタイムウィンドウと呼ばれ、数〜数十ｎ秒程度である。
【０００６】
放射線検出器が用いる時刻情報について説明する。放射線検出器は、０ｎ秒から１２６ｎ秒までについて２ｎ秒ごとに付したシリアル番号を用いて放射線が入射した時刻を表す。放射線検出器がγ線を検出したときに出力する検出データには、このシリアル番号が付された時刻情報が含まれている。シリアル番号の桁数は、所定の桁数に設定される。桁数を大きくしすぎると、検出データあたりのデータサイズが大きくなり、単位時間当たりに転送できる検出データ数の制限が厳しくなるからである。
【０００７】
したがって、放射線検出器が出力する検出データに付されたシリアル番号は、ある一定の時間ごとに同じ値が繰り返されることになる。放射線検出器が内蔵するクロック装置は、０ｎ秒からカウントを始めて１２６ｎ秒までカウントする。１２６ｎ秒までカウント終えると、クロック装置は、再び０ｎ秒からカウントを始める。したがって、放射線検出器が出力する検出データには、０ｎ秒〜１２６ｎ秒までのいずれかを表す時刻情報が付されていることになる。
【０００８】
対消滅γ線のペアを検出する同時計数部は、２つの検出データに含まれる時刻情報同士を比較する。時刻情報が同時とされた検出データは、対消滅γ線とされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００７−２３２５４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、従来構成によれば、次のような問題がある。
すなわち、従来装置によれば、対消滅γ線のペアの数え落としが生じてしまう。この問題について説明する。時刻情報が繰り返す０ｎ秒から１２６ｎ秒までの期間をフレームとよぶ。放射線検出器が内蔵するクロック装置は、放射線検出器の間で同期されているので、フレームの開始・終了タイミングは同期している。対消滅γ線のペアの検出は、同期したフレームの間でしかすることができない。
【００１１】
説明の簡単のため、検出器リング６２は、２つの放射線検出器によって構成されているとする。２つの放射線検出器は、時刻情報を出力することができ、互いの時刻情報は、同期している。図１９に示すように、一方の放射線検出器のフレームは、１２８ｎ秒ごとにフレームｍ１，ｍ２，ｍ３と変遷しているものとし、もう一方の放射線検出器のフレームは、１２８ｎ秒ごとにフレームｎ１，ｎ２，ｎ３と変遷しているものとする。そして、フレームｍ１，ｍ２，ｍ３は、フレームｎ１，ｎ２，ｎ３のそれぞれに同期しているものとする。
【００１２】
フレームｍ２の期間内に一方の放射線検出器がγ線を検出したとする。この検出時点を図１９では矢印で示している。このγ線のペアを探索するときには、もう一方の放射線検出器の検出データが参照されることになる。このとき検出データが参照される範囲は、フレームｍ２に同期しているフレームｎ２に限られる。同期していないフレームが示す時刻情報は互いに異なる時点を表すので、同期していないフレーム同士で同時性を判断することはできないからである。
【００１３】
次に、フレームｍ２の期間内において、１ｎ秒の時点でγ線が検出されたとする。この検出時点を図２０では実線の矢印で示している。このとき、ペアのγ線は、やはりフレームｎ２の中から探索される。しかしながら、実際は、ペアのγ線が図２０に示すようにフレームｎ１の末端で検出されていた場合もある。この検出時点を図２０では破線の矢印で示している。
【００１４】
この様な事情があるにも関わらず、従来の構成によれば、同期したフレーム同士でしかγ線の同時性を判断しない。したがって、図２０のようにフレームの切り替わり時点を跨いで検出される対消滅γ線のペアは、検出されない。
【００１５】
本発明は、この様な事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、対消滅γ線のペアの数え落としを防止し、より高画質な断層画像を取得できる放射線断層撮影装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は上述の課題を解決するために次のような構成をとる。
すなわち、本発明に係る放射線断層撮影装置は、被検体から照射される対消滅放射線をイメージングする放射線断層撮影装置であって、複数の放射線検出器と、所定の時間幅の開始から終了までを示す時刻情報を放射線検出器の各々に送信し、時間幅が終了すると、再び時間幅を開始させて時刻情報を放射線検出器の各々に送信する動作を繰り返す時刻情報送信手段と、第１の放射線検出器と第２の放射線検出器とのそれぞれが検出した放射線について対消滅放射線の同時計数を行う同時計数手段とを備え、同時計数手段は、第１の放射線検出器が検出した放射線と、第１の放射線検出器が放射線を検出した時点を含んだ時間幅である検出時点時間幅に経時的に隣接した隣接時間幅の期間に第２の放射線検出器が検出した放射線との間で同時計数を行うことを特徴とするものである。
【００１７】
［作用・効果］本発明の構成によれば、第１の放射線検出器が検出した放射線と、第１の放射線検出器が放射線を検出した時点を含んだ時間幅である検出時点時間幅に経時的に隣接した隣接時間幅の期間に第２の放射線検出器が検出した放射線との間で同時計数を行う同時計数手段を備えている。この様にすることで、時間幅を跨ぐ対消滅放射線のペアの検出が可能となる。これにより同時計数のカウント数が増加し、断層画像の画質を向上できる。
【００１８】
また、本発明の構成によれば、時間幅を短くすることができる。従来構成では、時間幅の切り替わりの頻度を少なくする必要があるので、時間幅を短くすることができない。従来構成のまま時間幅を短くすると、時間幅を跨いで入射する対消滅放射線が増加し、同時計数の数え落としが増大するからである。しかし、本発明によれば、この様な制約がないので、時間幅が短くできる。これにより、放射線検出器が出力する検出データのサイズを小さくすることができる。時間幅が短いとそれだけ検出データに含まれる時刻情報のサイズが小さくなるからである。したがって、本発明によれば、装置構成が簡単で、検出データの処理速度が改善された放射線断層撮影装置が提供できる。
【００１９】
また、上述の放射線断層撮影装置において、同時計数手段は、隣接時間幅に加えて、検出時点時間幅で第２の放射線検出器が検出した放射線についても同時計数を行えばより望ましい。
【００２０】
［作用・効果］上述の構成は、本発明装置のより具体的な構成を示すものとなっている。上述の構成によれば、時間幅を跨いでの対消滅放射線の検出に加えて、従来通りの時間幅を跨がない対消滅放射線の検出も行うので、より確実に高画質の断層画像を生成することができる。
【００２１】
また、上述の放射線断層撮影装置において、同時計数手段は、検出時点時間幅に対して未来方向に隣接した隣接時間幅と、検出時点時間幅に対して過去方向に隣接した隣接時間幅とのいずれかの期間に第２の放射線検出器が検出した放射線について同時計数を行えばより望ましい。
【００２２】
［作用・効果］上述の構成は、本発明装置のより具体的な構成を示すものとなっている。同時計数手段が同時計数をする隣接時間幅は、検出時点時間幅にとっての未来方向の隣接時間幅、および過去方向の隣接時間幅であれば、検出時点時間幅にとって未来方向、過去方向のいずれの方向に時間幅を跨ぐ対消滅放射線であっても検出が可能となる。
【００２３】
また、上述の放射線断層撮影装置において、第１の放射線検出器が検出した放射線と、第１の放射線検出器が放射線を検出した時点から所定の時間だけ離間した時点において第２の放射線検出器が検出した放射線との間で同時計数を行う遅延同時計数手段を備え、遅延同時計数手段は、第１の放射線検出器が検出時点時間幅の期間に検出した放射線と、第２の放射線検出器が隣接時間幅の期間に検出した放射線との間で同時計数を行えばより望ましい。
【００２４】
［作用・効果］上述の構成は、本発明装置のより具体的な構成を示すものとなっている。すなわち、偶発的な放射線の同時検出が同時計数に与える影響を除去する目的で行われる遅延同時計数についても同時計数と同様に時間幅を跨ぐ対消滅放射線をカウントする。このようにすることで遅延同時計数をするときの条件を同時計数をするときの条件に合わせるようにすることができる。したがって、同時計数に含まれる偶発同時計数を正確に除去できる遅延同時計数をカウントすることができる。
【００２５】
また、上述の放射線断層撮影装置において、同時計数手段は、検出時点時間幅および隣接時間幅の期間に検出された放射線の検出データを用いることにより、第１の放射線検出器が出力する検出データが示す時刻と、第２の放射線検出器とが出力する検出データが示す時刻とのズレを認識して、このズレを補正して動作すればより望ましい。
【００２６】
［作用・効果］上述の構成は、本発明装置のより具体的な構成を示すものとなっている。すなわち、同時計数手段が検出時点時間幅および隣接時間幅の期間に検出された放射線の検出データを用いることにより、放射線検出器の各々が出力する検出データが示す時刻とのズレを認識するようになっている。この様にすればより時刻のズレを正確に認識することができる。時刻のズレの認識は時間幅の影響を受けることがないからである。
【００２７】
また、上述の放射線断層撮影装置において、同時計数手段は、検出データの時刻のズレを補正するときに被検体測定時に得られる検出データを用いて動作すればより望ましい。
【００２８】
［作用・効果］上述の構成は、本発明装置のより具体的な構成を示すものとなっている。すなわち、同時計数手段は、検出データの時刻のズレを補正するときに被検体測定時に得られる検出データを用いて動作する。この様にすれば、被検体の撮影の前にファントムを撮影する必要がなくなる。従来構成であれば、被検体の検出データでは時刻のズレを正確に知ることはできない。しかし、本発明によれば、従来構成よりも時刻のズレを正確に認識することができるので、ファントムの撮影を省略することができる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明の構成によれば、第１の放射線検出器が検出した放射線と、第１の放射線検出器が放射線を検出した時点を含んだ時間幅である検出時点時間幅に経時的に隣接した隣接時間幅の期間に第２の放射線検出器が検出した放射線との間で同時計数を行う同時計数手段を備えている。この様にすることで、時間幅を跨ぐ対消滅放射線のペアの検出が可能となる。これにより同時計数のカウント数が増加し、断層画像の画質を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】実施例１に係る放射線断層撮影装置の構成を説明する機能ブロック図である。
【図２】実施例１に係る放射線検出器の構成を説明する斜視図である。
【図３】実施例１に係る検出器リングの構成を説明する平面図である。
【図４】実施例１に係る同時計数部の動作について説明する模式図である。
【図５】実施例１に係る同時計数部の動作について説明する模式図である。
【図６】実施例１に係る同時計数部の動作について説明する模式図である。
【図７】実施例１の効果について説明する模式図である。
【図８】実施例１の効果について説明する模式図である。
【図９】実施例１の効果について説明する模式図である。
【図１０】実施例１の効果について説明する模式図である。
【図１１】実施例１の効果について説明する模式図である。
【図１２】実施例１の効果について説明する模式図である。
【図１３】実施例１の効果について説明する模式図である。
【図１４】実施例１の効果について説明する模式図である。
【図１５】実施例１の効果について説明する模式図である。
【図１６】実施例１の効果について説明する模式図である。
【図１７】実施例１に係る放射線断層撮影装置の動作を説明するフローチャートである。
【図１８】従来の放射線断層撮影装置の構成を説明する図である。
【図１９】従来の放射線断層撮影装置の構成を説明する図である。
【図２０】従来の放射線断層撮影装置の構成を説明する図である。
【実施例１】
【００３１】
＜放射線断層撮影装置の構成＞
以下、本発明に係る放射線断層撮影装置９の実施例を図面を参照しながら説明する。図１は、実施例１に係る放射線断層撮影装置９の構成を説明する機能ブロック図である。実施例１に係る放射線断層撮影装置９は、全身撮影用となっており、被検体Ｍを載置する天板１０と、天板１０をその長手方向（ｚ方向）から導入させる開口を有するガントリ１１と、ガントリ１１の内部に設けられた天板１０をｚ方向に導入させるリング状の検出器リング１２とを備えている。検出器リング１２に設けられた開口は、ｚ方向（天板１０の長手方向、被検体Ｍの体軸方向）に伸びた円筒形となっている。したがって、検出器リング１２自身もｚ方向に延伸している。ガントリ１１は、被検体Ｍが収納できる程度の大きさの開口が設けられている。この開口に被検体Ｍが挿入されることになる。
【００３２】
天板１０は、ガントリ１１（検出器リング１２）の開口をｚ方向から貫通するように設けられているとともに、ｚ方向に沿って進退自在となっている。この様な天板１０の摺動は、天板移動機構１５によって実現される。天板移動機構１５は、天板移動制御部１６によって制御される。天板移動制御部１６は、天板移動機構１５を制御する天板移動制御手段である。天板１０は、その全域が検出器リング１２の外側に位置している位置から摺動して、検出器リング１２の開口にその一方側から導入される。
【００３３】
ガントリ１１の内部には、被検体Ｍから放射される対消滅γ線のペアを検出する検出器リング１２が備えられている。この検出器リング１２は、被検体Ｍの体軸方向に伸びた筒状であり、そのｚ方向の長さは、１５ｃｍから２６ｃｍ程度である。リング状の吸収体１３ａ，１３ｂは、検出器リング１２の中心軸方向（ｚ方向）の両端を覆うように設けられている。吸収体１３ａ，１３ｂは、γ線を透過しにくい部材で生成されており、検出器リング１２の外部から内部にγ線が入射するのを防いでいる。吸収体１３ａ，１３ｂは、被検体Ｍの断層画像Ｄの撮影に邪魔となる検出器リング１２の外部で生じたγ線を除去する目的で設けられている。この吸収体１３ａ，１３ｂの内径は、検出器リング１２の内径よりも小さくなっている。
【００３４】
検出器リング１２を構成する放射線検出器１の構成について簡単に説明する。図２は、実施例１に係る放射線検出器の構成を説明する斜視図である。放射線検出器１は、図２に示すようにγ線を蛍光に変換するシンチレータ２と、蛍光を検出する光検出器３とを備えている。そして、シンチレータ２と光検出器３との介在する位置には、蛍光を授受するライトガイド４が備えられている。
【００３５】
シンチレータ２は、シンチレータ結晶が二次元的に配列されて構成されている。シンチレータ結晶Ｃは、Ｃｅが拡散したＬｕ２（１−Ｘ）Ｙ２ＸＳｉＯ５（以下、ＬＹＳＯとよぶ）によって構成されている。そして、光検出器３は、どのシンチレータ結晶が蛍光を発したかという蛍光発生位置を特定することができるようになっているとともに、蛍光の強度や、蛍光の発生した時刻をも特定することができる。放射線検出器１は、蛍光の強度により検出したγ線のエネルギーを求め、エネルギーデータを出力することができる。また、実施例１の構成のシンチレータ２は、採用しうる態様の例示にすぎない。したがって、本発明の構成は、これに限られるものではない。
【００３６】
検出器リング１２の構成について説明する。実施例１によれば、図３に示すように複数個の放射線検出器１がｚ方向に垂直な平面上の仮想円に配列することで１つの単位リング１２ｂが形成される。この単位リング１２ｂを中心軸方向（ｚ方向）に複数配列されて検出器リング１２を構成してもよい。
【００３７】
クロック１９は、放射線検出器１の各々に時刻情報を送信する。クロック１９が送出する時刻情報は、例えば、所定の桁数を有するシリアルナンバーとなっている。クロック１９が送信するシリアルナンバーが２進数で６桁あるとし、２ｎ秒ごとにシリアルナンバーの番号を１ずつ増加させていくものとする。この場合、クロック１９は、１２８ｎ秒の間の時間を識別しうる時刻情報を生成することができることになる。また、高精度の時間情報を生成するために専用のＩＣ（ＴＤＣ）を用いてもよい。時刻情報の生成に関して、本発明の構成は、これに限られるものではない。
【００３８】
クロック１９が生成する時刻情報における時間識別可能な長さをフレームＦと呼ぶことにする。クロック１９は、０ｎ秒から１２６ｎ秒までカウントをして、２ｎ秒ごとにシリアルナンバーを放射線検出器１の各々に送出する。クロック１９は、１２６ｎ秒までカウントを終えると再び０ｎ秒からカウントを開始する。つまり、クロック１９は、フレームＦの開始から終了までを示す時刻情報を放射線検出器１の各々に送信し、フレームＦが終了すると、再びフレームＦを開始させて時刻情報を放射線検出器の各々に送信するという動作を繰り返す。
【００３９】
放射線検出器１は、γ線を検出すると、検出強度を示すデータに、検出時点の時刻情報を付加して検出データを生成し、検出データを同時計数部２０に送出する。同時計数部２０は、このγ線が対消滅γ線であったとしたときのもう一方のγ線を探し出す動作をする。具体的には同時計数部２０は、各放射線検出器１から送られてくる検出データを検索して、このγ線を検出した放射線検出器１とは別の放射線検出器１がγ線を検出しているかを調べる。同時計数部２０は、γ線が検出された時刻に近い時点で別のγ線が検出されている場合にこれら２つのγ線が対消滅γ線のペアであることを認識する。同時計数部２０は、この対消滅γ線のペアを計数して、結果をデータ保持部２２に送出する。データ保持部２２は、同時計数データを保持する目的で設けられている。
【００４０】
検出データは、遅延同時計数部２１にも送出される。遅延同時計数部２１は、放射線検出器１がγ線を検出した時点から、所定の時間だけ遅れた時点において検出されたγ線を探し出す動作をする。具体的には、遅延同時計数部２１は、各放射線検出器１から送られてくる検出データを検索して、このγ線とは別のγ線を検出しているかを調べる。遅延同時計数部２１は、γ線が検出された時刻から所定の時間だけ遅れた時刻に近い時点で別のγ線が検出されている場合にこれら２つのγ線を認識する。遅延同時計数部２１も同時計数部２０と同様にタイムウィンドウをγ線のペアの認定に用いている。遅延同時計数部２１の用いるタイムウィンドウの時間的位置は、同時計数部２０の場合と異なりγ線の入射時点からずれた範囲となっている。遅延同時計数部２１は、このγ線のペアを計数して、結果をデータ保持部２２に送出する。データ保持部２２は、上述の同時計数データの他、遅延同時計数データをも保持する。
【００４１】
遅延同時計数データの意味について説明する。同時計数データは、対消滅γ線でないγ線のペアについても計数を行ってしまっている。つまり、同時計数データが示す計数値は、実際の対消滅γ線の計数値よりも多いことになる。この様な現象が起こる理由について説明する。同時計数部２０は、同時に（正確にはほぼ同時に）検出されたγ線を対消滅γ線のペアとするという動作を行う。このような同時に検出された２つのγ線には、対消滅γ線のペアの他、２つのγ線が偶発的に同時に検出されたものも含まれている。このような偶発的なペアは、対消滅γ線のペアではない。同時計数データは、この様な偶発的なペアについても計数してしまっている。
【００４２】
遅延同時計数データは、同時計数データにおける偶発的なペアの数えすぎを補正する目的で計数される。すなわち、遅延同時計数データは、所定時間だけずれて検出された２つの放射線対であり、対消滅γ線のペアではないことは確実である。むしろ、この２つの放射線対は、一方のγ線と、このγ線が検出されてから、所定時間だけ遅れて偶然検出されたγ線とのペアなのである。同時計数データには、遅延同時計数データが示す計数値の分だけ偶発的に２つのγ線が余計に検出されていると推察される。
【００４３】
したがって、同時計数データの計数値より遅延同時計数データだけ計数を減算して補正すれば、同時計数データにおける偶発的なγ線のペアについての影響を除去することができるのである。
【００４４】
＜同時計数部の動作＞
次に、本発明の最も特徴的な部分である同時計数部２０の動作について説明する。図４は、同時計数部２０の動作を説明する模式図である。図４においては、簡単のため、検出器リング１２を構成する２つの放射線検出器の間の動作について説明するものであり、以降の説明においても同様とする。図４におけるフレームＦａ１，Ｆａ２，Ｆａ３，Ｆａ４はこの順に経時的に隣接したフレームであり、一方の放射線検出器についてのフレームを意味している。同様に、フレームＦｂ１，Ｆｂ２，Ｆｂ３，Ｆｂ４はこの順に経時的に隣接したフレームであり、もう一方の放射線検出器についてのフレームを意味している。フレームＦａ１，Ｆａ２，Ｆａ３，Ｆａ４の順は時間の経過に対応しており、フレームＦａ１，Ｆａ２，Ｆａ３，Ｆａ４の各々は、フレームＦｂ１，Ｆｂ２，Ｆｂ３，Ｆｂ４の各々と同期している。各フレームの長さは１２８ｎ秒である。また、説明の便宜上、同時計数部２０は、検出器リング１２を構成する２つの放射線検出器の組み合わせについて動作するものとする。
【００４５】
図４においては、一方の放射線検出器がフレームＦａ２に属する時点に検出されたγ線ｐについて同時計数部２０が同時計数を行う様子を示している。同時計数部２０は、γ線ｐが対消滅γ線のペアであったとしたときの対をなすγ線をもう一方の放射線検出器が出力した検出データから探し出す。対をなすγ線は、γ線ｐが検出された時点から時間的にさほど違いがない時点で検出されているはずである。そこで、同時計数部２０は、γ線ｐが検出した時点を中心に所定の幅を有するタイムウィンドウＴＷの期間内にもう一方の放射線検出器がγ線を検出していないかを調べるのである。タイムウィンドウＴＷの幅としては例えば１０ｎ秒が選択される。図４のようにγ線ｐの検出時点がフレームＦａ２の中間的な位置に属するときは同時計数部２０は、フレームＦａ２と同期しているフレームＦｂ２の期間中に検出されたγ線の中から対をなすγ線を探索する。
【００４６】
図５は、γ線ｐがフレームＦａ２の後端で検出された場合を図示している。フレームＦａ２の後端とは、フレームＦａ２から後続フレームＦａ３への切り替わりの直前を表し、フレームＦａ２の期間の終わり頃を意味している。この様な場合、タイムウィンドウＴＷがフレームＦｂ２に収まりきらない。この場合、同時計数部２０は、タイムウィンドウＴＷをフレームＦｂ３まで拡張して、タイムウィンドウＴＷの幅を確保する。この様にすることで、一方の放射線検出器が検出したγ線と、この放射線検出器がγ線を検出した時点を含んだフレームであるフレームＦａ２（検出時点時間幅）に経時的に隣接したフレームＦｂ３（隣接時間幅）の期間にもう一方の放射線検出器が検出したγ線との間で同時計数を行う。
【００４７】
また、γ線ｐがフレームＦａ２の前端で検出された場合は、同時計数部２０は、タイムウィンドウＴＷをフレームＦｂ１まで拡張してタイムウィンドウＴＷの幅を確保して動作することになる。フレームＦａ２の前端とは、前段のフレームＦａ１から現在のフレームＦａ２へ切り替わった直後を表し、フレームＦａ２の期間が始まった頃を意味している。この様にすることで、一方の放射線検出器が検出したγ線と、この放射線検出器がγ線を検出した時点を含んだフレームであるフレームＦａ２（検出時点時間幅）に経時的に隣接したフレームＦｂ１（隣接時間幅）の期間にもう一方の放射線検出器が検出したγ線との間で同時計数を行う。
【００４８】
つまり、図６に示すように、同時計数部２０は、フレームＦａ２（検出時点時間幅）に対して未来方向に隣接したフレームＦｂ３（隣接時間幅）と、フレームＦａ２（検出時点時間幅）に対して過去方向に隣接したフレームＦｂ１（隣接時間幅）とのいずれかの期間にもう一方の放射線検出器が検出したγ線について同時計数を行う。図６においては、γ線ｐを検出した時点が属するフレームＦａ２を網掛けで示している。また、このγ線のペアを検索する際に参照とされるフレームＦｂ１，Ｆｂ２，Ｆｂ３は斜線で表している。この様に同時計数部２０は、フレームＦａ１に同期しているフレームＦｂ１（隣接時間幅）に加えて、γ線ｐの検出時点が属するフレームＦａ２に同期しているフレームＦｂ２（検出時点時間幅）でもう一方の放射線検出器が検出したγ線についても同時計数を行う。
【００４９】
＜遅延同時計数部の動作＞
遅延同時計数部２１の動作は、同時計数部２０の動作と同様である。異なる点は、タイムウィンドウＴＷがγ線ｐが検出された時点から過去方向または未来方向にシフトしていることである。すなわち、遅延同時計数部２１は、一方の放射線検出器が検出したγ線と、一方の放射線検出器がγ線を検出した時点から所定の時間だけ離間した時点においてもう一方の放射線検出器が検出したγ線との間で同時計数を行う。また、説明の便宜上、遅延同時計数部２１は、検出器リング１２を構成する２つの放射線検出器の組み合わせについて動作するものとする。
【００５０】
遅延同時計数部２１においても、γ線ｐがフレームＦａ２の後端で検出された場合は、γ線ｐと、フレームＦｂ２およびフレームＦｂ３の期間中に検出されたγ線との間で同時計数を行う。また、遅延同時計数部２１は、γ線ｐがフレームＦａ２の前端で検出された場合は、γ線ｐと、フレームＦｂ２およびフレームＦｂ１の期間中に検出されたγ線との間で同時計数を行う。つまり、遅延同時計数部２１は、一方の放射線検出器がフレームＦａ２の期間に検出したγ線と、もう一方の放射線検出器が隣接時間幅の期間に検出したγ線との間で同時計数を行う。γ線ｐの検出のタイミング、タイムウィンドウＴＷの検出時点とのシフト量によっては、タイムウィンドウＴＷがフレームＦｂ１，Ｆｂ２，Ｆ３のいずれかのみに属する場合もある。
【００５１】
このように構成することにより、同時計数や遅延同時計数をする際に動作対象のγ線ｐの検出時点がフレームＦａ２のどこにあったとしても、同時計数や遅延同時計数をする際のタイムウィンドウＴＷは、縮小しない。これにより、フレームＦｂ２，Ｆｂ３を跨いで検出された対消滅γ線も数え落とすことなく正確に同時計数や遅延同時計数ができる。
【００５２】
画像生成部２５は、データ保持部２２が保持する同時計数に関するデータ、および遅延同時計数に関するデータを基に被検体内の放射性薬剤の分布がイメージングされた断層画像Ｄを生成する。
【００５３】
なお、放射線断層撮影装置９は、各部を統括的に制御する主制御部４１と、放射線断層画像を表示する表示部３６とを備えている。この主制御部４１は、ＣＰＵによって構成され、各種のプログラムを実行することにより、各部１６，１９，２０，２１，２３，２５を実現している。なお、上述の各部はそれらを担当する制御装置に分割されて実現されてもよい。操作卓３５は、各部１６，１９，２０，２１，２３，２５に対して術者の操作を入力させるものである。
【００５４】
＜本発明の効果＞
本発明の効果としては、同時計数の数え落としを防ぎ、鮮明な断層像を取得することにある。本発明の構成は、この効果の他、偶発同時計数をより正確に行う効果も有している。この効果の詳細について説明する。
【００５５】
（１）従来構成の場合
図７は、従来の構成を示している。従来構成によれば、同時計数はフレームＦａとこのフレームに同期したフレームＦｂとの間で同時計数を行う。フレームＦａは対消滅γ線を検出する一方の放射線検出器についてのフレームである。同様にフレームＦｂは、対消滅γ線を検出するもう一方の放射線検出器についてのフレームである。
【００５６】
図７に示すように、一方の放射線検出器が時点ｐ１にγ線を検出したとし、もう一方の放射線検出器が時点ｐ２にγ線を検出したとする。時点ｐ１と時点ｐ２との間の時間をΔｐとして表すことにする。
【００５７】
図８は、Δｐを変化させると対消滅γ線の検出がどのように変化するかを示している。同時計数は、各フレームを６４分割してこれを２ｎ秒幅の単位時間として計数動作をするものとする。すなわち、同時計数は、単位時間よりも細かい同時性を判断しないで動作する。図８の左側は、Δｐが０ｎ秒のときを表している。Δｐが０ｎ秒であるとは、すなわち、時点ｐ１と時点ｐ２が等しいということである。この場合、図８左側の斜線で示すように、同時刻となっている単位時間同士で対消滅γ線の計数が行われる。このとき対消滅γ線と判定される可能性のある単位時間のペアは、６４通りあることになる。単位時間は、１フレームに６４個あるからである。
【００５８】
図８の右側は、Δｐが２ｎ秒のときを表している。Δｐが２ｎ秒であるとは、すなわち、時点ｐ２は時点ｐ１よりも２ｎ秒だけ遅いということである。この場合、図８右側の斜線で示すように、フレームＦａの終端に位置する単位時間のペアはフレームＦｂにはない。従来の構成では、フレームＦａとフレームＦｂとの間で同時計数がされるからである。したがって、このとき対消滅γ線と判定される可能性のある単位時間のペアは、先程から１つ減って６３通りあることになる。
【００５９】
このように、Δｐが０ｎ秒から離れるにつれ対消滅γ線と判定される可能性のある単位時間のペアは、減少する。すなわち、Δｐが０ｎ秒から増加するにつれ、対消滅γ線と判定される可能性のある単位時間のペア減少し、Δｐが６２ｎ秒のときペアは、１通りとなる。また、Δｐが０ｎ秒から減少するにつれ、対消滅γ線と判定される可能性のある単位時間のペア減少し、Δｐが−６２ｎ秒のときペアは、１通りとなる。
【００６０】
このことは、Δｐの絶対値が大きくなるにつれ同時計数でカウントされる対消滅γ線のカウント数が減少することを意味している。Δｐが０ｎ秒のときは、６４通りあるペアのいずれかで対消滅γ線の判定をなすことできるので、対消滅γ線が見つかる機会が多い。しかし、Δｐが６２ｎ秒のときは、１通りのペアにより対消滅γ線の判定をせねばならず、対消滅γ線が見つかる機会が少ない。図９は、Δｐと対消滅γ線のカウント数との関係を示している。この関係図は、Δｐが０ｎ秒であるときを頂点とする三角形状となっている。
【００６１】
図１０は、この三角形状において同時計数と遅延同時計数がどのような位置に当たるかを意味している。三角形状のΔｐが０ｎ秒付近における斜線で示す部分は、同時計数で用いられるカウントを意味している。この部分がΔｐの方向に幅を有するのは、同時計数がタイムウィンドウＴＷを用いて実行されるからである（図４参照）。図１０における三角形状の両傍らにおける網掛けで示す部分は、遅延同時計数で用いられるカウントを意味している。この部分は、Δｐが正の領域と負の領域の２つに分かれて存在する。この様にしないと遅延同時計数をするときのカウント数が足りず、正確な遅延同時計数をすることができないからである。
【００６２】
（２）本発明の構成の場合
図１１は、本発明の構成を示している。本発明の構成によれば、同時計数はフレームＦａ２とフレームＦｂ１，フレームＦｂ２，フレームＦｂ３との間で同時計数を行う。フレームＦａ２は対消滅γ線を検出する一方の放射線検出器についてのフレームである。同様にフレームＦｂ１，フレームＦｂ２，フレームＦｂ３は、対消滅γ線を検出するもう一方の放射線検出器についてのフレームである。
【００６３】
図１２は、Δｐが２ｎ秒であるときの対消滅γ線の検出の様子を意味している。この場合、図１２の斜線で示すように、フレームＦａ２の終端に位置する単位時間のペアはフレームＦｂ３にある。本発明の構成では、フレームＦａ２とフレームＦｂ３との間でも同時計数がされるからである。したがって、このとき対消滅γ線と判定される可能性のある単位時間のペアは、図８で説明した減少が起こらず、６４通りあることになる。図１３は、Δｐと対消滅γ線のカウント数との関係を示している。この関係図は、Δｐが０ｎ秒であるときを中心とする台形状となっている。
【００６４】
図１４は、この三角形状において同時計数と遅延同時計数がどのような位置に当たるかを意味している。三角形状のΔｐが０ｎ秒付近における斜線で示す部分は、同時計数で用いられるカウントを意味している。この部分がΔｐの方向に幅を有するのは、同時計数がタイムウィンドウＴＷを用いて実行されるからである（図４参照）。図１４における網掛けで示す部分は、遅延同時計数で用いられるカウントを意味している。この部分は、Δｐが負の領域に存在する。この様にしても遅延同時計数をするときのカウント数が十分であり、正確な遅延同時計数をすることができるからである。
【００６５】
図１０と図１４とにおいて網掛けで示す遅延同時計数のカウントを見れば分かるように、本発明における遅延同時計数のカウントは同時計数のカウントをΔｐについて負の方向にシフトしたようになっている。このようにすることで、遅延同時計数をするときの条件を同時計数をするときの条件に合わせるようにすることができる。したがって、同時計数に含まれる偶発同時計数を正確に除去できる遅延同時計数をカウントすることができる。
【００６６】
＜本発明の別の効果＞
本発明の構成は、この効果の他、放射線検出器の時間的ズレをより正確に補正できるという効果も有している。この効果の詳細について説明する。
【００６７】
図１５は、従来装置におけるΔｐと対消滅γ線との関係を表している。図９を用いた説明では言及しなかったが、実測に基づく関係図には、符号ｂで示すピークが現れる。このピークは、対消滅γ線に由来している。図１５に示すピークｂは、本来はΔｐが０ｎ秒のところに現れるはずである。対消滅γ線は、２つの放射線検出器に同時に入射するからである。図１５によれば、ピークｂの位置はΔｐについて正の方向にシフトしている。この原因は、２つの放射線検出器が認識している時刻に差があるからである。放射線検出器には検出の個体差があり、検出器リング１２に設けられている位置も異なる。すると、対消滅γ線のペアが２つの放射線検出器に同時に入射したとしても、２つの放射線検出器は、それぞれ異なる時刻情報が付与された検出データを出力することがあるのである。
【００６８】
同時計数部２０は、図１５に示す関係図を基にピークｂの位置を取得し、放射線検出器同士の時間的ズレを補正して同時計数を行う。すなわち、同時計数部２０は、フレームＦｂ１，フレームＦｂ２，フレームＦｂ３の期間に検出されたγ線の検出データを用いることにより、一方の放射線検出器が出力する検出データが示す時刻と、もう一方の放射線検出器とが出力する検出データが示す時刻とのズレを認識して、このズレを補正して動作する。遅延同時計数部２１も同様の動作をする。しかし、従来の構成によれば、ピークｂは、図１５に示す三角形状のグラフ形の傍らに現れるので、同時計数部２０は、ピークｂの位置を正確に取得することが難しい。図１５のグラフ形は、説明の便宜上、ピークｂ以外の部分は直線的に描いている。しかし、実際は多くのノイズを含むので、グラフ形はギザギザとなっている。この中からピークｂの位置を正確に特定することは難しい。
【００６９】
図１６は、本発明におけるΔｐと対消滅γ線との関係を表している。図１６のグラフ形には図１５で説明したのと同様に対消滅γ線に由来するピークｂが現れている。図１６によれば、ピークｂの位置はΔｐについて正の方向にシフトしている。この原因は、２つの放射線検出器が認識している時刻に差があるからである。この詳細は図１５を用いて既に説明済みである。
【００７０】
同時計数部２０は、図１６に示す関係図を基にピークｂの位置を取得し、放射線検出器同士の時間的ズレを補正して同時計数を行う。遅延同時計数部２１も同様の動作をする。本発明の構成によれば、ピークｂは、図１６に示す台形状の上底部に現れるので、同時計数部２０は、ピークｂの位置を正確に取得することができる。図１６におけるグラフ形もノイズによりギザギザとなっている。しかし、図１５の場合と異なり、図１６の場合は、平坦となっている台形の上底部に現れるのであるから、この中からピークｂの位置を正確に特定することが容易なのである。
【００７１】
＜放射線断層撮影装置の動作＞
次に、図１７に示す放射線断層撮影装置９の動作について説明する。
【００７２】
＜被検体載置ステップＳ１＞
実施例１の構成により、放射性薬剤の分布を知る検査を行うには、図１に示すように放射性薬剤が投与された被検体Ｍが天板１０に載置される。そして、天板移動機構１５により天板１０が移動され、被検体Ｍが検出器リング１２の内部に導入される。
【００７３】
＜同時計数開始ステップＳ２＞
続いて、術者が操作卓３５を通じて同時計数の開始を指示すると、被検体Ｍから放射される対消滅γ線の検出が開始される。このとき、同時計数部２０がフレームＦａ２の期間に検出されたγ線に対し各フレームＦｂ１，Ｆｂ２，Ｆｂ３を跨いだ期間に検出されたγ線について同時計数を開始する。同時計数部２０は、同時計数を行うフレームをフレームＦａ２からフレームＦａ３，そしてフレームＦａ４……の順に変更し、その度に同時計数する相手のフレームをフレームＦｂ１，Ｆｂ２，Ｆｂ３から、フレームＦｂ２，Ｆｂ３，Ｆｂ４，そしてフレームＦｂ３，Ｆｂ４，Ｆｂ５……と変更する。遅延同時計数部２１も同様の動作を行う。
【００７４】
同時計数部２０は、同時計数開始ステップＳ２を行う際、図１６で説明したような放射線検出器同士の時間的ズレを補正しながら同時計数を行う。時間的ズレの補正値は、遅延同時計数部２１にも送出され、遅延同時計数部２１は、この補正値に基づいて検出データの時刻情報を補正しながら動作する。つまり、同時計数部２０は、放射線検出器の出力データの間における時刻のズレを補正するときに被検体測定時に得られる検出データを用いて動作する。この様な構成とできるのは、本発明によれば放射線検出器同士の時間的ズレをより正確に取得できるからである。とはいうものの、従来のように放射性のファントムを検出器リング１２に導入して時間ズレを予め求めておいて、これを基に被検体測定時の検出データを補正するようにしてもよい。
【００７５】
＜再構成ステップＳ３＞
同時計数部２０および遅延同時計数部２１は、同時計数データおよび遅延同時計数データをデータ保持部２２に送出する。画像生成部２５か両データを基に被検体内の放射性薬剤の分布を示した断層画像Ｄを取得する。この断層画像Ｄが表示部３６に表示されて検査は終了となる。
【００７６】
以上のように本発明の構成によれば、一方の放射線検出器が検出したγ線と、一方の放射線検出器がγ線を検出した時点を含んだフレームＦであるフレームＦａ２に経時的に隣接した隣接フレームＦの期間にもう一方の放射線検出器が検出したγ線との間で同時計数を行う同時計数部２０を備えている。この様にすることで、フレームＦを跨ぐ対消滅γ線のペアの検出が可能となる。これにより同時計数のカウント数が低下せず、断層画像Ｄの画質の劣化が防がれる。
【００７７】
また、本発明の構成によれば、時間幅を短くすることができる。従来構成では、フレームＦの切り替わりの頻度を少なくする必要があるので、フレームＦを短くすることができない。従来構成のままフレームＦを短くすると、フレームＦを跨いで入射する対消滅γ線が増加し、同時計数の数え落としが増大するからである。しかし、本発明によれば、この様な制約がないので、フレームＦが短くできる。これにより、放射線検出器１が出力する検出データのサイズを小さくすることができる。フレームＦが短いとそれだけ、検出データに含まれる時刻情報のサイズが小さくなるからである。したがって、本発明によれば、装置構成が簡単で、検出データの処理速度が改善された放射線断層撮影装置が提供できる。
【００７８】
また、上述の構成は、フレームＦを跨いでの対消滅γ線の検出に加えて、従来通りのフレームＦを跨がない対消滅γ線の検出も行うので、より確実に高画質の断層画像Ｄを生成することができる。
【００７９】
上述の構成における同時計数部２０が同時計数をする隣接フレームＦは、フレームＦａ２にとっての未来方向に隣接するフレームＦｂ３，および過去方向に隣接するフレームＦｂ１であれば、フレームＦａ２にとって未来方向、過去方向のいずれの方向にフレームＦを跨ぐ対消滅γ線であっても検出が可能となる。
【００８０】
また、上述の構成は、偶発的なγ線の同時検出が同時計数に与える影響を除去する目的で行われる遅延同時計数についても同時計数と同様にフレームＦを跨ぐ対消滅γ線をカウントする。このようにすることで遅延同時計数をするときの条件を同時計数をするときの条件に合わせるようにすることができる。したがって、同時計数に含まれる偶発同時計数を正確に除去できる遅延同時計数をカウントすることができる。
【００８１】
本発明では、同時計数手部２０がフレームＦａ２および隣接フレームＦの期間に検出されたγ線の検出データを用いることにより、放射線検出器の各々が出力する検出データが示す時刻とのズレを認識するようになっている。この様にすればより時刻のズレを正確に認識することができる。時刻のズレの認識はフレームＦの影響を受けることがないからである。
【００８２】
上述の同時計数部２０は、検出データの時刻のズレを補正するときに被検体測定時に得られる検出データを用いて動作する。この様にすれば、被検体Ｍの撮影の前にファントムを撮影する必要がなくなる。従来構成であれば、被検体Ｍの検出データでは時刻のズレを正確に知ることはできない。しかし、本発明によれば、従来構成よりも時刻のズレを正確に認識することができるので、ファントムの撮影を省略することができる。
【００８３】
本発明は、上述の構成に限られず、下記のように変形実施することが可能である。
【００８４】
（１）上述した実施例のいうシンチレータ結晶は、ＬＹＳＯで構成されていたが、本発明においては、その代わりに、ＬＧＳＯ（Ｌｕ２（１−Ｘ）Ｇ２ＸＳｉＯ５）やＧＳＯ（Ｇｄ２ＳｉＯ５）などの他の材料でシンチレータ結晶を構成してもよい。本変形例によれば、より安価な放射線検出器が提供できる放射線検出器の製造方法が提供できる。
【００８５】
（２）上述した実施例において、光検出器は、光電子増倍管で構成されていたが、本発明はこれに限らない。光電子増倍管に代わって、フォトダイオードやアバランシェフォトダイオードや半導体検出器などを用いてもよい。
【符号の説明】
【００８６】
１ 放射線検出器
Ｆ フレーム（時間幅）
Ｆａ２ フレーム（検出時点時間幅）
Ｆｂ３ フレーム（隣接時間幅）
１９ クロック（時刻情報送信手段）
２０ 同時計数部（同時計数手段）
２３ 遅延同時計数部（遅延同時計数手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検体から放出されたγ線をイメージングする放射線断層撮影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の放射線断層撮影装置の具体的な構成について説明する。従来の放射線断層撮影装置５０は、図１８に示すように被検体Ｍを載置する天板５２と、同時入射のγ線を検出する検出器リング６２とを備えている。検出器リング６２の開口は天板５２ごと被検体Ｍを挿入できるようになっている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
従来の放射線断層撮影装置５０を用いて、被検体Ｍの放射性薬剤の分布を知ろうとする場合は、被検体Ｍが検出器リング６２の開口の内部に存する位置に移動される。そして、被検体Ｍから放出された対消滅γ線のペアの発生位置をイメージングして放射線断層画像が取得される。この様な放射線断層撮影装置をＰＥＴ(positron emission tomography)装置と呼ぶ。検出器リング６２は、複数の放射線検出器を円環状に配列して構成されている。
【０００４】
対消滅γ線のペアの検出は、検出器リング６２における異なる２つの場所で、同時にγ線を検出することで行われる。すなわち、検出器リング６２を構成する２つの放射線検出器が同時にγ線を検出したとき、この２つのγ線は対消滅γ線のペアであるとされるのである。
【０００５】
検出器リング６２が検出した２つのγ線についての同時性の判断は、放射線検出器がγ線を検出したときの時刻を基に行われる。すなわち、１つのγ線が検出された時点を中心に時間的な幅を考えて、この期間に別のγ線が検出された場合、これら２つのγ線は、同時に検出器リング６２に入射されたものとされる。このときの時間的幅はタイムウィンドウと呼ばれ、数〜数十ｎ秒程度である。
【０００６】
放射線検出器が用いる時刻情報について説明する。放射線検出器は、０ｎ秒から１２６ｎ秒までについて２ｎ秒ごとに付したシリアル番号を用いて放射線が入射した時刻を表す。放射線検出器がγ線を検出したときに出力する検出データには、このシリアル番号が付された時刻情報が含まれている。シリアル番号の桁数は、所定の桁数に設定される。桁数を大きくしすぎると、検出データあたりのデータサイズが大きくなり、単位時間当たりに転送できる検出データ数の制限が厳しくなるからである。
【０００７】
したがって、放射線検出器が出力する検出データに付されたシリアル番号は、ある一定の時間ごとに同じ値が繰り返されることになる。放射線検出器が内蔵するクロック装置は、０ｎ秒からカウントを始めて１２６ｎ秒までカウントする。１２６ｎ秒までカウント終えると、クロック装置は、再び０ｎ秒からカウントを始める。したがって、放射線検出器が出力する検出データには、０ｎ秒〜１２６ｎ秒までのいずれかを表す時刻情報が付されていることになる。
【０００８】
対消滅γ線のペアを検出する同時計数部は、２つの検出データに含まれる時刻情報同士を比較する。時刻情報が同時とされた検出データは、対消滅γ線とされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００７−２３２５４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、従来構成によれば、次のような問題がある。
すなわち、従来装置によれば、対消滅γ線のペアの数え落としが生じてしまう。この問題について説明する。時刻情報が繰り返す０ｎ秒から１２６ｎ秒までの期間をフレームとよぶ。放射線検出器が内蔵するクロック装置は、放射線検出器の間で同期されているので、フレームの開始・終了タイミングは同期している。対消滅γ線のペアの検出は、同期したフレームの間でしかすることができない。
【００１１】
説明の簡単のため、検出器リング６２は、２つの放射線検出器によって構成されているとする。２つの放射線検出器は、時刻情報を出力することができ、互いの時刻情報は、同期している。図１９に示すように、一方の放射線検出器のフレームは、１２８ｎ秒ごとにフレームｍ１，ｍ２，ｍ３と変遷しているものとし、もう一方の放射線検出器のフレームは、１２８ｎ秒ごとにフレームｎ１，ｎ２，ｎ３と変遷しているものとする。そして、フレームｍ１，ｍ２，ｍ３は、フレームｎ１，ｎ２，ｎ３のそれぞれに同期しているものとする。
【００１２】
フレームｍ２の期間内に一方の放射線検出器がγ線を検出したとする。この検出時点を図１９では矢印で示している。このγ線のペアを探索するときには、もう一方の放射線検出器の検出データが参照されることになる。このとき検出データが参照される範囲は、フレームｍ２に同期しているフレームｎ２に限られる。同期していないフレームが示す時刻情報は互いに異なる時点を表すので、同期していないフレーム同士で同時性を判断することはできないからである。
【００１３】
次に、フレームｍ２の期間内において、１ｎ秒の時点でγ線が検出されたとする。この検出時点を図２０では実線の矢印で示している。このとき、ペアのγ線は、やはりフレームｎ２の中から探索される。しかしながら、実際は、ペアのγ線が図２０に示すようにフレームｎ１の末端で検出されていた場合もある。この検出時点を図２０では破線の矢印で示している。
【００１４】
この様な事情があるにも関わらず、従来の構成によれば、同期したフレーム同士でしかγ線の同時性を判断しない。したがって、図２０のようにフレームの切り替わり時点を跨いで検出される対消滅γ線のペアは、検出されない。
【００１５】
本発明は、この様な事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、対消滅γ線のペアの数え落としを防止し、より高画質な断層画像を取得できる放射線断層撮影装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は上述の課題を解決するために次のような構成をとる。
すなわち、本発明に係る放射線断層撮影装置は、被検体から照射される対消滅放射線をイメージングする放射線断層撮影装置であって、複数の放射線検出器と、所定の時間幅の開始から終了までを示す時刻情報を放射線検出器の各々に送信し、時間幅が終了すると、再び時間幅を開始させて時刻情報を放射線検出器の各々に送信する動作を繰り返す時刻情報送信手段と、第１の放射線検出器と第２の放射線検出器とのそれぞれが検出した放射線について対消滅放射線の同時計数を行う同時計数手段とを備え、同時計数手段は、第１の放射線検出器が検出した放射線と、第１の放射線検出器が放射線を検出した時点を含んだ時間幅である検出時点時間幅に経時的に隣接した隣接時間幅の期間に第２の放射線検出器が検出した放射線との間で同時計数を行うことを特徴とするものである。
【００１７】
［作用・効果］本発明の構成によれば、第１の放射線検出器が検出した放射線と、第１の放射線検出器が放射線を検出した時点を含んだ時間幅である検出時点時間幅に経時的に隣接した隣接時間幅の期間に第２の放射線検出器が検出した放射線との間で同時計数を行う同時計数手段を備えている。この様にすることで、時間幅を跨ぐ対消滅放射線のペアの検出が可能となる。これにより同時計数のカウント数が増加し、断層画像の画質を向上できる。
【００１８】
また、本発明の構成によれば、時間幅を短くすることができる。従来構成では、時間幅の切り替わりの頻度を少なくする必要があるので、時間幅を短くすることができない。従来構成のまま時間幅を短くすると、時間幅を跨いで入射する対消滅放射線が増加し、同時計数の数え落としが増大するからである。しかし、本発明によれば、この様な制約がないので、時間幅が短くできる。これにより、放射線検出器が出力する検出データのサイズを小さくすることができる。時間幅が短いとそれだけ検出データに含まれる時刻情報のサイズが小さくなるからである。したがって、本発明によれば、装置構成が簡単で、検出データの処理速度が改善された放射線断層撮影装置が提供できる。
【００１９】
また、上述の放射線断層撮影装置において、同時計数手段は、隣接時間幅に加えて、検出時点時間幅で第２の放射線検出器が検出した放射線についても同時計数を行えばより望ましい。
【００２０】
［作用・効果］上述の構成は、本発明装置のより具体的な構成を示すものとなっている。上述の構成によれば、時間幅を跨いでの対消滅放射線の検出に加えて、従来通りの時間幅を跨がない対消滅放射線の検出も行うので、より確実に高画質の断層画像を生成することができる。
【００２１】
また、上述の放射線断層撮影装置において、同時計数手段は、検出時点時間幅に対して未来方向に隣接した隣接時間幅と、検出時点時間幅に対して過去方向に隣接した隣接時間幅とのいずれかの期間に第２の放射線検出器が検出した放射線について同時計数を行えばより望ましい。
【００２２】
［作用・効果］上述の構成は、本発明装置のより具体的な構成を示すものとなっている。同時計数手段が同時計数をする隣接時間幅は、検出時点時間幅にとっての未来方向の隣接時間幅、および過去方向の隣接時間幅であれば、検出時点時間幅にとって未来方向、過去方向のいずれの方向に時間幅を跨ぐ対消滅放射線であっても検出が可能となる。
【００２３】
また、上述の放射線断層撮影装置において、第１の放射線検出器が検出した放射線と、第１の放射線検出器が放射線を検出した時点から所定の時間だけ離間した時点において第２の放射線検出器が検出した放射線との間で同時計数を行う遅延同時計数手段を備え、遅延同時計数手段は、第１の放射線検出器が検出時点時間幅の期間に検出した放射線と、第２の放射線検出器が隣接時間幅の期間に検出した放射線との間で同時計数を行えばより望ましい。
【００２４】
［作用・効果］上述の構成は、本発明装置のより具体的な構成を示すものとなっている。すなわち、偶発的な放射線の同時検出が同時計数に与える影響を除去する目的で行われる遅延同時計数についても同時計数と同様に時間幅を跨ぐ対消滅放射線をカウントする。このようにすることで遅延同時計数をするときの条件を同時計数をするときの条件に合わせるようにすることができる。したがって、同時計数に含まれる偶発同時計数を正確に除去できる遅延同時計数をカウントすることができる。
【００２５】
また、上述の放射線断層撮影装置において、同時計数手段は、検出時点時間幅および隣接時間幅の期間に検出された放射線の検出データを用いることにより、第１の放射線検出器が出力する検出データが示す時刻と、第２の放射線検出器とが出力する検出データが示す時刻とのズレを認識して、このズレを補正して動作すればより望ましい。
【００２６】
［作用・効果］上述の構成は、本発明装置のより具体的な構成を示すものとなっている。すなわち、同時計数手段が検出時点時間幅および隣接時間幅の期間に検出された放射線の検出データを用いることにより、放射線検出器の各々が出力する検出データが示す時刻とのズレを認識するようになっている。この様にすればより時刻のズレを正確に認識することができる。時刻のズレの認識は時間幅の影響を受けることがないからである。
【００２７】
また、上述の放射線断層撮影装置において、同時計数手段は、検出データの時刻のズレを補正するときに被検体測定時に得られる検出データを用いて動作すればより望ましい。
【００２８】
［作用・効果］上述の構成は、本発明装置のより具体的な構成を示すものとなっている。すなわち、同時計数手段は、検出データの時刻のズレを補正するときに被検体測定時に得られる検出データを用いて動作する。この様にすれば、被検体の撮影の前にファントムを撮影する必要がなくなる。従来構成であれば、被検体の検出データでは時刻のズレを正確に知ることはできない。しかし、本発明によれば、従来構成よりも時刻のズレを正確に認識することができるので、ファントムの撮影を省略することができる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明の構成によれば、第１の放射線検出器が検出した放射線と、第１の放射線検出器が放射線を検出した時点を含んだ時間幅である検出時点時間幅に経時的に隣接した隣接時間幅の期間に第２の放射線検出器が検出した放射線との間で同時計数を行う同時計数手段を備えている。この様にすることで、時間幅を跨ぐ対消滅放射線のペアの検出が可能となる。これにより同時計数のカウント数が増加し、断層画像の画質を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】実施例１に係る放射線断層撮影装置の構成を説明する機能ブロック図である。
【図２】実施例１に係る放射線検出器の構成を説明する斜視図である。
【図３】実施例１に係る検出器リングの構成を説明する平面図である。
【図４】実施例１に係る同時計数部の動作について説明する模式図である。
【図５】実施例１に係る同時計数部の動作について説明する模式図である。
【図６】実施例１に係る同時計数部の動作について説明する模式図である。
【図７】実施例１の効果について説明する模式図である。
【図８】実施例１の効果について説明する模式図である。
【図９】実施例１の効果について説明する模式図である。
【図１０】実施例１の効果について説明する模式図である。
【図１１】実施例１の効果について説明する模式図である。
【図１２】実施例１の効果について説明する模式図である。
【図１３】実施例１の効果について説明する模式図である。
【図１４】実施例１の効果について説明する模式図である。
【図１５】実施例１の効果について説明する模式図である。
【図１６】実施例１の効果について説明する模式図である。
【図１７】実施例１に係る放射線断層撮影装置の動作を説明するフローチャートである。
【図１８】従来の放射線断層撮影装置の構成を説明する図である。
【図１９】従来の放射線断層撮影装置の構成を説明する図である。
【図２０】従来の放射線断層撮影装置の構成を説明する図である。
【実施例１】
【００３１】
＜放射線断層撮影装置の構成＞
以下、本発明に係る放射線断層撮影装置９の実施例を図面を参照しながら説明する。図１は、実施例１に係る放射線断層撮影装置９の構成を説明する機能ブロック図である。実施例１に係る放射線断層撮影装置９は、全身撮影用となっており、被検体Ｍを載置する天板１０と、天板１０をその長手方向（ｚ方向）から導入させる開口を有するガントリ１１と、ガントリ１１の内部に設けられた天板１０をｚ方向に導入させるリング状の検出器リング１２とを備えている。検出器リング１２に設けられた開口は、ｚ方向（天板１０の長手方向、被検体Ｍの体軸方向）に伸びた円筒形となっている。したがって、検出器リング１２自身もｚ方向に延伸している。ガントリ１１は、被検体Ｍが収納できる程度の大きさの開口が設けられている。この開口に被検体Ｍが挿入されることになる。
【００３２】
天板１０は、ガントリ１１（検出器リング１２）の開口をｚ方向から貫通するように設けられているとともに、ｚ方向に沿って進退自在となっている。この様な天板１０の摺動は、天板移動機構１５によって実現される。天板移動機構１５は、天板移動制御部１６によって制御される。天板移動制御部１６は、天板移動機構１５を制御する天板移動制御手段である。天板１０は、その全域が検出器リング１２の外側に位置している位置から摺動して、検出器リング１２の開口にその一方側から導入される。
【００３３】
ガントリ１１の内部には、被検体Ｍから放射される対消滅γ線のペアを検出する検出器リング１２が備えられている。この検出器リング１２は、被検体Ｍの体軸方向に伸びた筒状であり、そのｚ方向の長さは、１５ｃｍから２６ｃｍ程度である。リング状の吸収体１３ａ，１３ｂは、検出器リング１２の中心軸方向（ｚ方向）の両端を覆うように設けられている。吸収体１３ａ，１３ｂは、γ線を透過しにくい部材で生成されており、検出器リング１２の外部から内部にγ線が入射するのを防いでいる。吸収体１３ａ，１３ｂは、被検体Ｍの断層画像Ｄの撮影に邪魔となる検出器リング１２の外部で生じたγ線を除去する目的で設けられている。この吸収体１３ａ，１３ｂの内径は、検出器リング１２の内径よりも小さくなっている。
【００３４】
検出器リング１２を構成する放射線検出器１の構成について簡単に説明する。図２は、実施例１に係る放射線検出器の構成を説明する斜視図である。放射線検出器１は、図２に示すようにγ線を蛍光に変換するシンチレータ２と、蛍光を検出する光検出器３とを備えている。そして、シンチレータ２と光検出器３との介在する位置には、蛍光を授受するライトガイド４が備えられている。
【００３５】
シンチレータ２は、シンチレータ結晶が二次元的に配列されて構成されている。シンチレータ結晶Ｃは、Ｃｅが拡散したＬｕ２（１−Ｘ）Ｙ２ＸＳｉＯ５（以下、ＬＹＳＯとよぶ）によって構成されている。そして、光検出器３は、どのシンチレータ結晶が蛍光を発したかという蛍光発生位置を特定することができるようになっているとともに、蛍光の強度や、蛍光の発生した時刻をも特定することができる。放射線検出器１は、蛍光の強度により検出したγ線のエネルギーを求め、エネルギーデータを出力することができる。また、実施例１の構成のシンチレータ２は、採用しうる態様の例示にすぎない。したがって、本発明の構成は、これに限られるものではない。
【００３６】
検出器リング１２の構成について説明する。実施例１によれば、図３に示すように複数個の放射線検出器１がｚ方向に垂直な平面上の仮想円に配列することで１つの単位リング１２ｂが形成される。この単位リング１２ｂを中心軸方向（ｚ方向）に複数配列されて検出器リング１２を構成してもよい。
【００３７】
クロック１９は、放射線検出器１の各々に時刻情報を送信する。クロック１９が送出する時刻情報は、例えば、所定の桁数を有するシリアルナンバーとなっている。クロック１９が送信するシリアルナンバーが２進数で６桁あるとし、２ｎ秒ごとにシリアルナンバーの番号を１ずつ増加させていくものとする。この場合、クロック１９は、１２８ｎ秒の間の時間を識別しうる時刻情報を生成することができることになる。また、高精度の時間情報を生成するために専用のＩＣ（ＴＤＣ）を用いてもよい。時刻情報の生成に関して、本発明の構成は、これに限られるものではない。
【００３８】
クロック１９が生成する時刻情報における時間識別可能な長さをフレームＦと呼ぶことにする。クロック１９は、０ｎ秒から１２６ｎ秒までカウントをして、２ｎ秒ごとにシリアルナンバーを放射線検出器１の各々に送出する。クロック１９は、１２６ｎ秒までカウントを終えると再び０ｎ秒からカウントを開始する。つまり、クロック１９は、フレームＦの開始から終了までを示す時刻情報を放射線検出器１の各々に送信し、フレームＦが終了すると、再びフレームＦを開始させて時刻情報を放射線検出器の各々に送信するという動作を繰り返す。
【００３９】
放射線検出器１は、γ線を検出すると、検出強度を示すデータに、検出時点の時刻情報を付加して検出データを生成し、検出データを同時計数部２０に送出する。同時計数部２０は、このγ線が対消滅γ線であったとしたときのもう一方のγ線を探し出す動作をする。具体的には同時計数部２０は、各放射線検出器１から送られてくる検出データを検索して、このγ線を検出した放射線検出器１とは別の放射線検出器１がγ線を検出しているかを調べる。同時計数部２０は、γ線が検出された時刻に近い時点で別のγ線が検出されている場合にこれら２つのγ線が対消滅γ線のペアであることを認識する。同時計数部２０は、この対消滅γ線のペアを計数して、結果をデータ保持部２２に送出する。データ保持部２２は、同時計数データを保持する目的で設けられている。
【００４０】
検出データは、遅延同時計数部２１にも送出される。遅延同時計数部２１は、放射線検出器１がγ線を検出した時点から、所定の時間だけ遅れた時点において検出されたγ線を探し出す動作をする。具体的には、遅延同時計数部２１は、各放射線検出器１から送られてくる検出データを検索して、このγ線とは別のγ線を検出しているかを調べる。遅延同時計数部２１は、γ線が検出された時刻から所定の時間だけ遅れた時刻に近い時点で別のγ線が検出されている場合にこれら２つのγ線を認識する。遅延同時計数部２１も同時計数部２０と同様にタイムウィンドウをγ線のペアの認定に用いている。遅延同時計数部２１の用いるタイムウィンドウの時間的位置は、同時計数部２０の場合と異なりγ線の入射時点からずれた範囲となっている。遅延同時計数部２１は、このγ線のペアを計数して、結果をデータ保持部２２に送出する。データ保持部２２は、上述の同時計数データの他、遅延同時計数データをも保持する。
【００４１】
遅延同時計数データの意味について説明する。同時計数データは、対消滅γ線でないγ線のペアについても計数を行ってしまっている。つまり、同時計数データが示す計数値は、実際の対消滅γ線の計数値よりも多いことになる。この様な現象が起こる理由について説明する。同時計数部２０は、同時に（正確にはほぼ同時に）検出されたγ線を対消滅γ線のペアとするという動作を行う。このような同時に検出された２つのγ線には、対消滅γ線のペアの他、２つのγ線が偶発的に同時に検出されたものも含まれている。このような偶発的なペアは、対消滅γ線のペアではない。同時計数データは、この様な偶発的なペアについても計数してしまっている。
【００４２】
遅延同時計数データは、同時計数データにおける偶発的なペアの数えすぎを補正する目的で計数される。すなわち、遅延同時計数データは、所定時間だけずれて検出された２つの放射線対であり、対消滅γ線のペアではないことは確実である。むしろ、この２つの放射線対は、一方のγ線と、このγ線が検出されてから、所定時間だけ遅れて偶然検出されたγ線とのペアなのである。同時計数データには、遅延同時計数データが示す計数値の分だけ偶発的に２つのγ線が余計に検出されていると推察される。
【００４３】
したがって、同時計数データの計数値より遅延同時計数データだけ計数を減算して補正すれば、同時計数データにおける偶発的なγ線のペアについての影響を除去することができるのである。
【００４４】
＜同時計数部の動作＞
次に、本発明の最も特徴的な部分である同時計数部２０の動作について説明する。図４は、同時計数部２０の動作を説明する模式図である。図４においては、簡単のため、検出器リング１２を構成する２つの放射線検出器の間の動作について説明するものであり、以降の説明においても同様とする。図４におけるフレームＦａ１，Ｆａ２，Ｆａ３，Ｆａ４はこの順に経時的に隣接したフレームであり、一方の放射線検出器についてのフレームを意味している。同様に、フレームＦｂ１，Ｆｂ２，Ｆｂ３，Ｆｂ４はこの順に経時的に隣接したフレームであり、もう一方の放射線検出器についてのフレームを意味している。フレームＦａ１，Ｆａ２，Ｆａ３，Ｆａ４の順は時間の経過に対応しており、フレームＦａ１，Ｆａ２，Ｆａ３，Ｆａ４の各々は、フレームＦｂ１，Ｆｂ２，Ｆｂ３，Ｆｂ４の各々と同期している。各フレームの長さは１２８ｎ秒である。また、説明の便宜上、同時計数部２０は、検出器リング１２を構成する２つの放射線検出器の組み合わせについて動作するものとする。
【００４５】
図４においては、一方の放射線検出器がフレームＦａ２に属する時点に検出されたγ線ｐについて同時計数部２０が同時計数を行う様子を示している。同時計数部２０は、γ線ｐが対消滅γ線のペアであったとしたときの対をなすγ線をもう一方の放射線検出器が出力した検出データから探し出す。対をなすγ線は、γ線ｐが検出された時点から時間的にさほど違いがない時点で検出されているはずである。そこで、同時計数部２０は、γ線ｐが検出した時点を中心に所定の幅を有するタイムウィンドウＴＷの期間内にもう一方の放射線検出器がγ線を検出していないかを調べるのである。タイムウィンドウＴＷの幅としては例えば１０ｎ秒が選択される。図４のようにγ線ｐの検出時点がフレームＦａ２の中間的な位置に属するときは同時計数部２０は、フレームＦａ２と同期しているフレームＦｂ２の期間中に検出されたγ線の中から対をなすγ線を探索する。
【００４６】
図５は、γ線ｐがフレームＦａ２の後端で検出された場合を図示している。フレームＦａ２の後端とは、フレームＦａ２から後続フレームＦａ３への切り替わりの直前を表し、フレームＦａ２の期間の終わり頃を意味している。この様な場合、タイムウィンドウＴＷがフレームＦｂ２に収まりきらない。この場合、同時計数部２０は、タイムウィンドウＴＷをフレームＦｂ３まで拡張して、タイムウィンドウＴＷの幅を確保する。この様にすることで、一方の放射線検出器が検出したγ線と、この放射線検出器がγ線を検出した時点を含んだフレームであるフレームＦａ２（検出時点時間幅）に経時的に隣接したフレームＦｂ３（隣接時間幅）の期間にもう一方の放射線検出器が検出したγ線との間で同時計数を行う。
【００４７】
また、γ線ｐがフレームＦａ２の前端で検出された場合は、同時計数部２０は、タイムウィンドウＴＷをフレームＦｂ１まで拡張してタイムウィンドウＴＷの幅を確保して動作することになる。フレームＦａ２の前端とは、前段のフレームＦａ１から現在のフレームＦａ２へ切り替わった直後を表し、フレームＦａ２の期間が始まった頃を意味している。この様にすることで、一方の放射線検出器が検出したγ線と、この放射線検出器がγ線を検出した時点を含んだフレームであるフレームＦａ２（検出時点時間幅）に経時的に隣接したフレームＦｂ１（隣接時間幅）の期間にもう一方の放射線検出器が検出したγ線との間で同時計数を行う。
【００４８】
つまり、図６に示すように、同時計数部２０は、フレームＦａ２（検出時点時間幅）に対して未来方向に隣接したフレームＦｂ３（隣接時間幅）と、フレームＦａ２（検出時点時間幅）に対して過去方向に隣接したフレームＦｂ１（隣接時間幅）とのいずれかの期間にもう一方の放射線検出器が検出したγ線について同時計数を行う。図６においては、γ線ｐを検出した時点が属するフレームＦａ２を網掛けで示している。また、このγ線のペアを検索する際に参照とされるフレームＦｂ１，Ｆｂ２，Ｆｂ３は斜線で表している。この様に同時計数部２０は、フレームＦａ１に同期しているフレームＦｂ１（隣接時間幅）に加えて、γ線ｐの検出時点が属するフレームＦａ２に同期しているフレームＦｂ２（検出時点時間幅）でもう一方の放射線検出器が検出したγ線についても同時計数を行う。
【００４９】
＜遅延同時計数部の動作＞
遅延同時計数部２１の動作は、同時計数部２０の動作と同様である。異なる点は、タイムウィンドウＴＷがγ線ｐが検出された時点から過去方向または未来方向にシフトしていることである。すなわち、遅延同時計数部２１は、一方の放射線検出器が検出したγ線と、一方の放射線検出器がγ線を検出した時点から所定の時間だけ離間した時点においてもう一方の放射線検出器が検出したγ線との間で同時計数を行う。また、説明の便宜上、遅延同時計数部２１は、検出器リング１２を構成する２つの放射線検出器の組み合わせについて動作するものとする。
【００５０】
遅延同時計数部２１においても、γ線ｐがフレームＦａ２の後端で検出された場合は、γ線ｐと、フレームＦｂ２およびフレームＦｂ３の期間中に検出されたγ線との間で同時計数を行う。また、遅延同時計数部２１は、γ線ｐがフレームＦａ２の前端で検出された場合は、γ線ｐと、フレームＦｂ２およびフレームＦｂ１の期間中に検出されたγ線との間で同時計数を行う。つまり、遅延同時計数部２１は、一方の放射線検出器がフレームＦａ２の期間に検出したγ線と、もう一方の放射線検出器が隣接時間幅の期間に検出したγ線との間で同時計数を行う。γ線ｐの検出のタイミング、タイムウィンドウＴＷの検出時点とのシフト量によっては、タイムウィンドウＴＷがフレームＦｂ１，Ｆｂ２，Ｆ３のいずれかのみに属する場合もある。
【００５１】
このように構成することにより、同時計数や遅延同時計数をする際に動作対象のγ線ｐの検出時点がフレームＦａ２のどこにあったとしても、同時計数や遅延同時計数をする際のタイムウィンドウＴＷは、縮小しない。これにより、フレームＦｂ２，Ｆｂ３を跨いで検出された対消滅γ線も数え落とすことなく正確に同時計数や遅延同時計数ができる。
【００５２】
画像生成部２５は、データ保持部２２が保持する同時計数に関するデータ、および遅延同時計数に関するデータを基に被検体内の放射性薬剤の分布がイメージングされた断層画像Ｄを生成する。
【００５３】
なお、放射線断層撮影装置９は、各部を統括的に制御する主制御部４１と、放射線断層画像を表示する表示部３６とを備えている。この主制御部４１は、ＣＰＵによって構成され、各種のプログラムを実行することにより、各部１６，１９，２０，２１，２３，２５を実現している。なお、上述の各部はそれらを担当する制御装置に分割されて実現されてもよい。操作卓３５は、各部１６，１９，２０，２１，２３，２５に対して術者の操作を入力させるものである。
【００５４】
＜本発明の効果＞
本発明の効果としては、同時計数の数え落としを防ぎ、鮮明な断層像を取得することにある。本発明の構成は、この効果の他、偶発同時計数をより正確に行う効果も有している。この効果の詳細について説明する。
【００５５】
（１）従来構成の場合
図７は、従来の構成を示している。従来構成によれば、同時計数はフレームＦａとこのフレームに同期したフレームＦｂとの間で同時計数を行う。フレームＦａは対消滅γ線を検出する一方の放射線検出器についてのフレームである。同様にフレームＦｂは、対消滅γ線を検出するもう一方の放射線検出器についてのフレームである。
【００５６】
図７に示すように、一方の放射線検出器が時点ｐ１にγ線を検出したとし、もう一方の放射線検出器が時点ｐ２にγ線を検出したとする。時点ｐ１と時点ｐ２との間の時間をΔｐとして表すことにする。
【００５７】
図８は、Δｐを変化させると対消滅γ線の検出がどのように変化するかを示している。同時計数は、各フレームを６４分割してこれを２ｎ秒幅の単位時間として計数動作をするものとする。すなわち、同時計数は、単位時間よりも細かい同時性を判断しないで動作する。図８の左側は、Δｐが０ｎ秒のときを表している。Δｐが０ｎ秒であるとは、すなわち、時点ｐ１と時点ｐ２が等しいということである。この場合、図８左側の斜線で示すように、同時刻となっている単位時間同士で対消滅γ線の計数が行われる。このとき対消滅γ線と判定される可能性のある単位時間のペアは、６４通りあることになる。単位時間は、１フレームに６４個あるからである。
【００５８】
図８の右側は、Δｐが２ｎ秒のときを表している。Δｐが２ｎ秒であるとは、すなわち、時点ｐ２は時点ｐ１よりも２ｎ秒だけ遅いということである。この場合、図８右側の斜線で示すように、フレームＦａの終端に位置する単位時間のペアはフレームＦｂにはない。従来の構成では、フレームＦａとフレームＦｂとの間で同時計数がされるからである。したがって、このとき対消滅γ線と判定される可能性のある単位時間のペアは、先程から１つ減って６３通りあることになる。
【００５９】
このように、Δｐが０ｎ秒から離れるにつれ対消滅γ線と判定される可能性のある単位時間のペアは、減少する。すなわち、Δｐが０ｎ秒から増加するにつれ、対消滅γ線と判定される可能性のある単位時間のペア減少し、Δｐが６２ｎ秒のときペアは、１通りとなる。また、Δｐが０ｎ秒から減少するにつれ、対消滅γ線と判定される可能性のある単位時間のペア減少し、Δｐが−６２ｎ秒のときペアは、１通りとなる。
【００６０】
このことは、Δｐの絶対値が大きくなるにつれ同時計数でカウントされる対消滅γ線のカウント数が減少することを意味している。Δｐが０ｎ秒のときは、６４通りあるペアのいずれかで対消滅γ線の判定をなすことできるので、対消滅γ線が見つかる機会が多い。しかし、Δｐが６２ｎ秒のときは、１通りのペアにより対消滅γ線の判定をせねばならず、対消滅γ線が見つかる機会が少ない。図９は、Δｐと対消滅γ線のカウント数との関係を示している。この関係図は、Δｐが０ｎ秒であるときを頂点とする三角形状となっている。
【００６１】
図１０は、この三角形状において同時計数と遅延同時計数がどのような位置に当たるかを意味している。三角形状のΔｐが０ｎ秒付近における斜線で示す部分は、同時計数で用いられるカウントを意味している。この部分がΔｐの方向に幅を有するのは、同時計数がタイムウィンドウＴＷを用いて実行されるからである（図４参照）。図１０における三角形状の両傍らにおける網掛けで示す部分は、遅延同時計数で用いられるカウントを意味している。この部分は、Δｐが正の領域と負の領域の２つに分かれて存在する。この様にしないと遅延同時計数をするときのカウント数が足りず、正確な遅延同時計数をすることができないからである。
【００６２】
（２）本発明の構成の場合
図１１は、本発明の構成を示している。本発明の構成によれば、同時計数はフレームＦａ２とフレームＦｂ１，フレームＦｂ２，フレームＦｂ３との間で同時計数を行う。フレームＦａ２は対消滅γ線を検出する一方の放射線検出器についてのフレームである。同様にフレームＦｂ１，フレームＦｂ２，フレームＦｂ３は、対消滅γ線を検出するもう一方の放射線検出器についてのフレームである。
【００６３】
図１２は、Δｐが２ｎ秒であるときの対消滅γ線の検出の様子を意味している。この場合、図１２の斜線で示すように、フレームＦａ２の終端に位置する単位時間のペアはフレームＦｂ３にある。本発明の構成では、フレームＦａ２とフレームＦｂ３との間でも同時計数がされるからである。したがって、このとき対消滅γ線と判定される可能性のある単位時間のペアは、図８で説明した減少が起こらず、６４通りあることになる。図１３は、Δｐと対消滅γ線のカウント数との関係を示している。この関係図は、Δｐが０ｎ秒であるときを中心とする台形状となっている。
【００６４】
図１４は、この三角形状において同時計数と遅延同時計数がどのような位置に当たるかを意味している。三角形状のΔｐが０ｎ秒付近における斜線で示す部分は、同時計数で用いられるカウントを意味している。この部分がΔｐの方向に幅を有するのは、同時計数がタイムウィンドウＴＷを用いて実行されるからである（図４参照）。図１４における網掛けで示す部分は、遅延同時計数で用いられるカウントを意味している。この部分は、Δｐが負の領域に存在する。この様にしても遅延同時計数をするときのカウント数が十分であり、正確な遅延同時計数をすることができるからである。
【００６５】
図１０と図１４とにおいて網掛けで示す遅延同時計数のカウントを見れば分かるように、本発明における遅延同時計数のカウントは同時計数のカウントをΔｐについて負の方向にシフトしたようになっている。このようにすることで、遅延同時計数をするときの条件を同時計数をするときの条件に合わせるようにすることができる。したがって、同時計数に含まれる偶発同時計数を正確に除去できる遅延同時計数をカウントすることができる。
【００６６】
＜本発明の別の効果＞
本発明の構成は、この効果の他、放射線検出器の時間的ズレをより正確に補正できるという効果も有している。この効果の詳細について説明する。
【００６７】
図１５は、従来装置におけるΔｐと対消滅γ線との関係を表している。図９を用いた説明では言及しなかったが、実測に基づく関係図には、符号ｂで示すピークが現れる。このピークは、対消滅γ線に由来している。図１５に示すピークｂは、本来はΔｐが０ｎ秒のところに現れるはずである。対消滅γ線は、２つの放射線検出器に同時に入射するからである。図１５によれば、ピークｂの位置はΔｐについて正の方向にシフトしている。この原因は、２つの放射線検出器が認識している時刻に差があるからである。放射線検出器には検出の個体差があり、検出器リング１２に設けられている位置も異なる。すると、対消滅γ線のペアが２つの放射線検出器に同時に入射したとしても、２つの放射線検出器は、それぞれ異なる時刻情報が付与された検出データを出力することがあるのである。
【００６８】
同時計数部２０は、図１５に示す関係図を基にピークｂの位置を取得し、放射線検出器同士の時間的ズレを補正して同時計数を行う。すなわち、同時計数部２０は、フレームＦｂ１，フレームＦｂ２，フレームＦｂ３の期間に検出されたγ線の検出データを用いることにより、一方の放射線検出器が出力する検出データが示す時刻と、もう一方の放射線検出器とが出力する検出データが示す時刻とのズレを認識して、このズレを補正して動作する。遅延同時計数部２１も同様の動作をする。しかし、従来の構成によれば、ピークｂは、図１５に示す三角形状のグラフ形の傍らに現れるので、同時計数部２０は、ピークｂの位置を正確に取得することが難しい。図１５のグラフ形は、説明の便宜上、ピークｂ以外の部分は直線的に描いている。しかし、実際は多くのノイズを含むので、グラフ形はギザギザとなっている。この中からピークｂの位置を正確に特定することは難しい。
【００６９】
図１６は、本発明におけるΔｐと対消滅γ線との関係を表している。図１６のグラフ形には図１５で説明したのと同様に対消滅γ線に由来するピークｂが現れている。図１６によれば、ピークｂの位置はΔｐについて正の方向にシフトしている。この原因は、２つの放射線検出器が認識している時刻に差があるからである。この詳細は図１５を用いて既に説明済みである。
【００７０】
同時計数部２０は、図１６に示す関係図を基にピークｂの位置を取得し、放射線検出器同士の時間的ズレを補正して同時計数を行う。遅延同時計数部２１も同様の動作をする。本発明の構成によれば、ピークｂは、図１６に示す台形状の上底部に現れるので、同時計数部２０は、ピークｂの位置を正確に取得することができる。図１６におけるグラフ形もノイズによりギザギザとなっている。しかし、図１５の場合と異なり、図１６の場合は、平坦となっている台形の上底部に現れるのであるから、この中からピークｂの位置を正確に特定することが容易なのである。
【００７１】
＜放射線断層撮影装置の動作＞
次に、図１７に示す放射線断層撮影装置９の動作について説明する。
【００７２】
＜被検体載置ステップＳ１＞
実施例１の構成により、放射性薬剤の分布を知る検査を行うには、図１に示すように放射性薬剤が投与された被検体Ｍが天板１０に載置される。そして、天板移動機構１５により天板１０が移動され、被検体Ｍが検出器リング１２の内部に導入される。
【００７３】
＜同時計数開始ステップＳ２＞
続いて、術者が操作卓３５を通じて同時計数の開始を指示すると、被検体Ｍから放射される対消滅γ線の検出が開始される。このとき、同時計数部２０がフレームＦａ２の期間に検出されたγ線に対し各フレームＦｂ１，Ｆｂ２，Ｆｂ３を跨いだ期間に検出されたγ線について同時計数を開始する。同時計数部２０は、同時計数を行うフレームをフレームＦａ２からフレームＦａ３，そしてフレームＦａ４……の順に変更し、その度に同時計数する相手のフレームをフレームＦｂ１，Ｆｂ２，Ｆｂ３から、フレームＦｂ２，Ｆｂ３，Ｆｂ４，そしてフレームＦｂ３，Ｆｂ４，Ｆｂ５……と変更する。遅延同時計数部２１も同様の動作を行う。
【００７４】
同時計数部２０は、同時計数開始ステップＳ２を行う際、図１６で説明したような放射線検出器同士の時間的ズレを補正しながら同時計数を行う。時間的ズレの補正値は、遅延同時計数部２１にも送出され、遅延同時計数部２１は、この補正値に基づいて検出データの時刻情報を補正しながら動作する。つまり、同時計数部２０は、放射線検出器の出力データの間における時刻のズレを補正するときに被検体測定時に得られる検出データを用いて動作する。この様な構成とできるのは、本発明によれば放射線検出器同士の時間的ズレをより正確に取得できるからである。とはいうものの、従来のように放射性のファントムを検出器リング１２に導入して時間ズレを予め求めておいて、これを基に被検体測定時の検出データを補正するようにしてもよい。
【００７５】
＜再構成ステップＳ３＞
同時計数部２０および遅延同時計数部２１は、同時計数データおよび遅延同時計数データをデータ保持部２２に送出する。画像生成部２５か両データを基に被検体内の放射性薬剤の分布を示した断層画像Ｄを取得する。この断層画像Ｄが表示部３６に表示されて検査は終了となる。
【００７６】
以上のように本発明の構成によれば、一方の放射線検出器が検出したγ線と、一方の放射線検出器がγ線を検出した時点を含んだフレームＦであるフレームＦａ２に経時的に隣接した隣接フレームＦの期間にもう一方の放射線検出器が検出したγ線との間で同時計数を行う同時計数部２０を備えている。この様にすることで、フレームＦを跨ぐ対消滅γ線のペアの検出が可能となる。これにより同時計数のカウント数が低下せず、断層画像Ｄの画質の劣化が防がれる。
【００７７】
また、本発明の構成によれば、時間幅を短くすることができる。従来構成では、フレームＦの切り替わりの頻度を少なくする必要があるので、フレームＦを短くすることができない。従来構成のままフレームＦを短くすると、フレームＦを跨いで入射する対消滅γ線が増加し、同時計数の数え落としが増大するからである。しかし、本発明によれば、この様な制約がないので、フレームＦが短くできる。これにより、放射線検出器１が出力する検出データのサイズを小さくすることができる。フレームＦが短いとそれだけ、検出データに含まれる時刻情報のサイズが小さくなるからである。したがって、本発明によれば、装置構成が簡単で、検出データの処理速度が改善された放射線断層撮影装置が提供できる。
【００７８】
また、上述の構成は、フレームＦを跨いでの対消滅γ線の検出に加えて、従来通りのフレームＦを跨がない対消滅γ線の検出も行うので、より確実に高画質の断層画像Ｄを生成することができる。
【００７９】
上述の構成における同時計数部２０が同時計数をする隣接フレームＦは、フレームＦａ２にとっての未来方向に隣接するフレームＦｂ３，および過去方向に隣接するフレームＦｂ１であれば、フレームＦａ２にとって未来方向、過去方向のいずれの方向にフレームＦを跨ぐ対消滅γ線であっても検出が可能となる。
【００８０】
また、上述の構成は、偶発的なγ線の同時検出が同時計数に与える影響を除去する目的で行われる遅延同時計数についても同時計数と同様にフレームＦを跨ぐ対消滅γ線をカウントする。このようにすることで遅延同時計数をするときの条件を同時計数をするときの条件に合わせるようにすることができる。したがって、同時計数に含まれる偶発同時計数を正確に除去できる遅延同時計数をカウントすることができる。
【００８１】
本発明では、同時計数手部２０がフレームＦａ２および隣接フレームＦの期間に検出されたγ線の検出データを用いることにより、放射線検出器の各々が出力する検出データが示す時刻とのズレを認識するようになっている。この様にすればより時刻のズレを正確に認識することができる。時刻のズレの認識はフレームＦの影響を受けることがないからである。
【００８２】
上述の同時計数部２０は、検出データの時刻のズレを補正するときに被検体測定時に得られる検出データを用いて動作する。この様にすれば、被検体Ｍの撮影の前にファントムを撮影する必要がなくなる。従来構成であれば、被検体Ｍの検出データでは時刻のズレを正確に知ることはできない。しかし、本発明によれば、従来構成よりも時刻のズレを正確に認識することができるので、ファントムの撮影を省略することができる。
【００８３】
本発明は、上述の構成に限られず、下記のように変形実施することが可能である。
【００８４】
（１）上述した実施例のいうシンチレータ結晶は、ＬＹＳＯで構成されていたが、本発明においては、その代わりに、ＬＧＳＯ（Ｌｕ２（１−Ｘ）Ｇ２ＸＳｉＯ５）やＧＳＯ（Ｇｄ２ＳｉＯ５）などの他の材料でシンチレータ結晶を構成してもよい。本変形例によれば、より安価な放射線検出器が提供できる放射線検出器の製造方法が提供できる。
【００８５】
（２）上述した実施例において、光検出器は、光電子増倍管で構成されていたが、本発明はこれに限らない。光電子増倍管に代わって、フォトダイオードやアバランシェフォトダイオードや半導体検出器などを用いてもよい。
【符号の説明】
【００８６】
１ 放射線検出器
Ｆ フレーム（時間幅）
Ｆａ２ フレーム（検出時点時間幅）
Ｆｂ３ フレーム（隣接時間幅）
１９ クロック（時刻情報送信手段）
２０ 同時計数部（同時計数手段）
２３ 遅延同時計数部（遅延同時計数手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体から照射される対消滅放射線をイメージングする放射線断層撮影装置であって、
複数の放射線検出器と、
所定の時間幅の開始から終了までを示す時刻情報を放射線検出器の各々に送信し、前記時間幅が終了すると、再び前記時間幅を開始させて時刻情報を放射線検出器の各々に送信する動作を繰り返す時刻情報送信手段と、
第１の放射線検出器と第２の放射線検出器とのそれぞれが検出した放射線について対消滅放射線の同時計数を行う同時計数手段とを備え、
前記同時計数手段は、前記第１の放射線検出器が検出した放射線と、前記第１の放射線検出器が放射線を検出した時点を含んだ時間幅である検出時点時間幅に経時的に隣接した隣接時間幅の期間に第２の放射線検出器が検出した放射線との間で同時計数を行うことを特徴とする放射線断層撮影装置。
【請求項２】
請求項１に記載の放射線断層撮影装置において、
前記同時計数手段は、前記隣接時間幅に加えて、前記検出時点時間幅で第２の放射線検出器が検出した放射線についても同時計数を行うことを特徴とする放射線断層撮影装置。
【請求項３】
請求項２に記載の放射線断層撮影装置において、
前記同時計数手段は、前記検出時点時間幅に対して未来方向に隣接した隣接時間幅と、前記検出時点時間幅に対して過去方向に隣接した隣接時間幅とのいずれかの期間に第２の放射線検出器が検出した放射線について同時計数を行うことを特徴とする放射線断層撮影装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の放射線断層撮影装置において、
前記第１の放射線検出器が検出した放射線と、前記第１の放射線検出器が放射線を検出した時点から所定の時間だけ離間した時点において前記第２の放射線検出器が検出した放射線との間で同時計数を行う遅延同時計数手段を備え、
前記遅延同時計数手段は、前記第１の放射線検出器が前記検出時点時間幅の期間に検出した放射線と、前記第２の放射線検出器が前記隣接時間幅の期間に検出した放射線との間で同時計数を行うことを特徴とする放射線断層撮影装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の放射線断層撮影装置において、
前記同時計数手段は、前記検出時点時間幅および前記隣接時間幅の期間に検出された放射線の検出データを用いることにより、前記第１の放射線検出器が出力する検出データが示す時刻と、前記第２の放射線検出器とが出力する検出データが示す時刻とのズレを認識して、このズレを補正して動作することを特徴とする放射線断層撮影装置。
【請求項６】
請求項５に記載の放射線断層撮影装置において、
同時計数手段は、検出データの時刻のズレを補正するときに被検体測定時に得られる検出データを用いて動作することを特徴とする放射線断層撮影装置。
【請求項１】
被検体から照射される対消滅放射線をイメージングする放射線断層撮影装置であって、
複数の放射線検出器と、
所定の時間幅の開始から終了までを示す時刻情報を放射線検出器の各々に送信し、前記時間幅が終了すると、再び前記時間幅を開始させて時刻情報を放射線検出器の各々に送信する動作を繰り返す時刻情報送信手段と、
第１の放射線検出器と第２の放射線検出器とのそれぞれが検出した放射線について対消滅放射線の同時計数を行う同時計数手段とを備え、
前記同時計数手段は、前記第１の放射線検出器が検出した放射線と、前記第１の放射線検出器が放射線を検出した時点を含んだ時間幅である検出時点時間幅に経時的に隣接した隣接時間幅の期間に第２の放射線検出器が検出した放射線との間で同時計数を行うことを特徴とする放射線断層撮影装置。
【請求項２】
請求項１に記載の放射線断層撮影装置において、
前記同時計数手段は、前記隣接時間幅に加えて、前記検出時点時間幅で第２の放射線検出器が検出した放射線についても同時計数を行うことを特徴とする放射線断層撮影装置。
【請求項３】
請求項２に記載の放射線断層撮影装置において、
前記同時計数手段は、前記検出時点時間幅に対して未来方向に隣接した隣接時間幅と、前記検出時点時間幅に対して過去方向に隣接した隣接時間幅とのいずれかの期間に第２の放射線検出器が検出した放射線について同時計数を行うことを特徴とする放射線断層撮影装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の放射線断層撮影装置において、
前記第１の放射線検出器が検出した放射線と、前記第１の放射線検出器が放射線を検出した時点から所定の時間だけ離間した時点において前記第２の放射線検出器が検出した放射線との間で同時計数を行う遅延同時計数手段を備え、
前記遅延同時計数手段は、前記第１の放射線検出器が前記検出時点時間幅の期間に検出した放射線と、前記第２の放射線検出器が前記隣接時間幅の期間に検出した放射線との間で同時計数を行うことを特徴とする放射線断層撮影装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の放射線断層撮影装置において、
前記同時計数手段は、前記検出時点時間幅および前記隣接時間幅の期間に検出された放射線の検出データを用いることにより、前記第１の放射線検出器が出力する検出データが示す時刻と、前記第２の放射線検出器とが出力する検出データが示す時刻とのズレを認識して、このズレを補正して動作することを特徴とする放射線断層撮影装置。
【請求項６】
請求項５に記載の放射線断層撮影装置において、
同時計数手段は、検出データの時刻のズレを補正するときに被検体測定時に得られる検出データを用いて動作することを特徴とする放射線断層撮影装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【公開番号】特開２０１３−８８３８５（Ｐ２０１３−８８３８５Ａ）
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２３１５９２（Ｐ２０１１−２３１５９２）
【出願日】平成２３年１０月２１日（２０１１．１０．２１）
【出願人】（０００００１９９３）株式会社島津製作所 (3,708)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月２１日（２０１１．１０．２１）
【出願人】（０００００１９９３）株式会社島津製作所 (3,708)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]