特開 2024-33150 画像取得装置および画像取得方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024033150

(43)【公開日】2024-03-13

(54)【発明の名称】画像取得装置および画像取得方法

(51)【国際特許分類】

   G01T 1/161 20060101AFI20240306BHJP

   G01T 1/20 20060101ALI20240306BHJP

【ＦＩ】

G01T1/161 A

G01T1/161 C

G01T1/20 G

【審査請求】未請求

【請求項の数】18

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022136575

(22)【出願日】2022-08-30

(71)【出願人】

【識別番号】000236436

【氏名又は名称】浜松ホトニクス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100140442

【弁理士】

【氏名又は名称】柴山 健一

(74)【代理人】

【識別番号】100110582

【弁理士】

【氏名又は名称】柴田 昌聰

(72)【発明者】

【氏名】大田 良亮

(72)【発明者】

【氏名】大手 希望

(72)【発明者】

【氏名】橋本 二三生

(72)【発明者】

【氏名】犬伏 知生

(72)【発明者】

【氏名】大西 佑弥

(72)【発明者】

【氏名】磯部 卓志

【テーマコード（参考）】

2G188

4C188

【Ｆターム（参考）】

2G188AA02

2G188BB04

2G188BB07

2G188CC21

2G188CC26

2G188CC28

2G188DD05

2G188DD30

2G188EE01

2G188EE12

2G188EE16

2G188EE39

4C188EE02

4C188FF07

4C188GG19

4C188GG21

4C188JJ05

4C188KK02

4C188KK09

4C188KK15

4C188KK33

4C188KK35

4C188LL05

(57)【要約】

【課題】画像再構成処理を行うことなく被検体の解剖学的情報を表す断層画像を取得することができる画像取得装置および画像取得方法を提供する。
【解決手段】画像取得装置１Ａは、測定部１０および処理部２０を備える。処理部２０は、陽電子放出核種８１における電子・陽電子の対消滅事象により生成される一対のガンマ線光子を第１検出器１１および第２検出器１２が同時計数した同時計数事象毎に、第１検出器１１および第２検出器１２のうちの一方に到来したガンマ線光子が被検体９０内でコンプトン散乱することなく到来したものであり、他方に到来したガンマ線光子が被検体９０内でコンプトン散乱した後に到来したものであるとして、第１検出器１１および第２検出器１２それぞれによるガンマ線光子の検出位置および検出時刻ならびに陽電子放出核種８１の位置に基づいて、ガンマ線光子が被検体９０内でコンプトン散乱した位置を求める。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

各々ガンマ線光子を検出する第１検出器および第２検出器を含み、前記第１検出器および前記第２検出器それぞれがガンマ線光子を検出したときに検出位置および検出時刻を表す信号を出力する測定部と、
前記第１検出器および前記第２検出器それぞれから出力される信号を処理する処理部と、
を備え、
前記測定部は、第１測定モードでは、前記第１検出器と前記第２検出器との間に被検体が置かれ、前記第１検出器または前記第２検出器と前記被検体との間に陽電子放出核種が置かれた状態で、前記第１検出器および前記第２検出器それぞれによるガンマ線光子の検出位置および検出時刻を表す信号を出力し、
前記処理部は、前記第１測定モードでは、陽電子放出核種における電子・陽電子の対消滅事象により生成される一対のガンマ線光子を前記第１検出器および前記第２検出器が同時計数した同時計数事象毎に、前記第１検出器および前記第２検出器のうちの一方に到来したガンマ線光子が前記被検体内でコンプトン散乱することなく到来したものであり、他方に到来したガンマ線光子が前記被検体内でコンプトン散乱した後に到来したものであるとして、前記第１検出器および前記第２検出器それぞれによるガンマ線光子の検出位置および検出時刻ならびに陽電子放出核種の位置に基づいて、ガンマ線光子が前記被検体内でコンプトン散乱した位置を求め、複数の同時計数事象それぞれについて求めた前記被検体におけるコンプトン散乱位置の分布を表す第１断層画像を作成する、
画像取得装置。

【請求項2】

前記測定部は、第２測定モードでは、陽電子放出核種で標識された薬剤を投与された前記被検体が前記第１検出器と前記第２検出器との間に置かれた状態で、前記第１検出器および前記第２検出器それぞれによるガンマ線光子の検出位置および検出時刻を表す信号を出力し、
前記処理部は、
前記第２測定モードでは、陽電子放出核種における電子・陽電子の対消滅事象により生成される一対のガンマ線光子を前記第１検出器および前記第２検出器が同時計数した同時計数事象毎に、前記第１検出器および前記第２検出器それぞれによるガンマ線光子の検出位置および検出時刻に基づいて、前記対消滅事象が発生した位置を求め、複数の同時計数事象それぞれについて求めた前記被検体における対消滅事象発生位置の分布を表す第２断層画像を作成し、
前記第２断層画像を前記第１断層画像に基づいて補正する、
請求項１に記載の画像取得装置。

【請求項3】

各々ガンマ線光子を検出する第１検出器および第２検出器を含み、前記第１検出器および前記第２検出器それぞれがガンマ線光子を検出したときに検出位置および検出時刻を表す信号を出力する測定部と、
前記第１検出器および前記第２検出器それぞれから出力される信号を処理する処理部と、
を備え、
前記測定部は、陽電子放出核種で標識された薬剤を投与された被検体が前記第１検出器と前記第２検出器との間に置かれるとともに、前記第１検出器または前記第２検出器と前記被検体との間に陽電子放出核種が置かれた状態で、前記第１検出器および前記第２検出器それぞれによるガンマ線光子の検出位置および検出時刻を表す信号を出力し、
前記処理部は、
陽電子放出核種における電子・陽電子の対消滅事象により生成される一対のガンマ線光子を前記第１検出器および前記第２検出器が同時計数した同時計数事象毎に、
前記第１検出器および前記第２検出器のうちの一方に到来したガンマ線光子が前記被検体内でコンプトン散乱することなく到来したものであり、他方に到来したガンマ線光子が前記被検体内でコンプトン散乱した後に到来したものである場合に、前記第１検出器および前記第２検出器それぞれによるガンマ線光子の検出位置および検出時刻、ならびに、前記第１検出器または前記第２検出器と前記被検体との間に置かれた陽電子放出核種の位置に基づいて、ガンマ線光子が前記被検体内でコンプトン散乱した位置を求め、
前記第１検出器および前記第２検出器の双方に到来したガンマ線光子が前記被検体内でコンプトン散乱することなく到来したものである場合に、前記第１検出器および前記第２検出器それぞれによるガンマ線光子の検出位置および検出時刻に基づいて、前記対消滅事象が発生した位置を求め、
複数の同時計数事象それぞれについて求めた前記被検体におけるコンプトン散乱位置の分布を表す第１断層画像を作成し、複数の同時計数事象それぞれについて求めた前記被検体における対消滅事象発生位置の分布を表す第２断層画像を作成し、前記第２断層画像を前記第１断層画像に基づいて補正する、
画像取得装置。

【請求項4】

前記第１検出器または前記第２検出器と前記被検体との間に置かれる陽電子放出核種と、前記被検体に投与される薬剤を標識する陽電子放出核種とは、互いに同種のものである、
請求項２または３に記載の画像取得装置。

【請求項5】

前記処理部は、前記第１検出器または前記第２検出器に到来したガンマ線光子がコンプトン散乱を経たものであるか否かを、陽電子放出核種の位置、ガンマ線光子のエネルギの大きさ、ならびに、前記第１検出器および前記第２検出器それぞれによるガンマ線光子の検出時刻、のうちの何れか１以上に基づいて判定する、
請求項１～３の何れか１項に記載の画像取得装置。

【請求項6】

前記測定部は、前記第１検出器と前記被検体との間に陽電子放出核種が置かれるとともに、前記第２検出器と前記被検体との間にも陽電子放出核種が置かれた状態で、前記第１検出器および前記第２検出器それぞれによるガンマ線光子の検出位置および検出時刻を表す信号を出力する、
請求項１～３の何れか１項に記載の画像取得装置。

【請求項7】

前記測定部は、前記第１検出器の検出面が前記第２検出器の検出面と比べて狭く、前記第１検出器と前記被検体との間に陽電子放出核種が置かれた状態で、前記第１検出器および前記第２検出器それぞれによるガンマ線光子の検出位置および検出時刻を表す信号を出力する、
請求項１～３の何れか１項に記載の画像取得装置。

【請求項8】

前記測定部は、前記第１検出器および前記第２検出器のうちの何れか一方で後方散乱したガンマ線光子が他方へ入射することを防止する遮蔽体を更に含む、
請求項１～３の何れか１項に記載の画像取得装置。

【請求項9】

前記測定部は、前記第１検出器または前記第２検出器と前記被検体との間において陽電子放出核種を移動させる移動部を更に含む、
請求項１～３の何れか１項に記載の画像取得装置。

【請求項10】

各々ガンマ線光子を検出する第１検出器および第２検出器を用い、前記第１検出器および前記第２検出器それぞれがガンマ線光子を検出したときに検出位置および検出時刻を表す信号を出力する測定ステップと、
前記第１検出器および前記第２検出器それぞれから出力される信号を処理する処理ステップと、
を備え、
前記測定ステップは、第１測定モードでは、前記第１検出器と前記第２検出器との間に被検体が置かれ、前記第１検出器または前記第２検出器と前記被検体との間に陽電子放出核種が置かれた状態で、前記第１検出器および前記第２検出器それぞれによるガンマ線光子の検出位置および検出時刻を表す信号を出力し、
前記処理ステップは、前記第１測定モードでは、陽電子放出核種における電子・陽電子の対消滅事象により生成される一対のガンマ線光子を前記第１検出器および前記第２検出器が同時計数した同時計数事象毎に、前記第１検出器および前記第２検出器のうちの一方に到来したガンマ線光子が前記被検体内でコンプトン散乱することなく到来したものであり、他方に到来したガンマ線光子が前記被検体内でコンプトン散乱した後に到来したものであるとして、前記第１検出器および前記第２検出器それぞれによるガンマ線光子の検出位置および検出時刻ならびに陽電子放出核種の位置に基づいて、ガンマ線光子が前記被検体内でコンプトン散乱した位置を求め、複数の同時計数事象それぞれについて求めた前記被検体におけるコンプトン散乱位置の分布を表す第１断層画像を作成する、
画像取得方法。

【請求項11】

前記測定ステップは、第２測定モードでは、陽電子放出核種で標識された薬剤を投与された前記被検体が前記第１検出器と前記第２検出器との間に置かれた状態で、前記第１検出器および前記第２検出器それぞれによるガンマ線光子の検出位置および検出時刻を表す信号を出力し、
前記処理ステップは、
前記第２測定モードでは、陽電子放出核種における電子・陽電子の対消滅事象により生成される一対のガンマ線光子を前記第１検出器および前記第２検出器が同時計数した同時計数事象毎に、前記第１検出器および前記第２検出器それぞれによるガンマ線光子の検出位置および検出時刻に基づいて、前記対消滅事象が発生した位置を求め、複数の同時計数事象それぞれについて求めた前記被検体における対消滅事象発生位置の分布を表す第２断層画像を作成し、
前記第２断層画像を前記第１断層画像に基づいて補正する、
請求項１０に記載の画像取得方法。

【請求項12】

各々ガンマ線光子を検出する第１検出器および第２検出器を用い、前記第１検出器および前記第２検出器それぞれがガンマ線光子を検出したときに検出位置および検出時刻を表す信号を出力する測定ステップと、
前記第１検出器および前記第２検出器それぞれから出力される信号を処理する処理ステップと、
を備え、
前記測定ステップは、陽電子放出核種で標識された薬剤を投与された被検体が前記第１検出器と前記第２検出器との間に置かれるとともに、前記第１検出器または前記第２検出器と前記被検体との間に陽電子放出核種が置かれた状態で、前記第１検出器および前記第２検出器それぞれによるガンマ線光子の検出位置および検出時刻を表す信号を出力し、
前記処理ステップは、
陽電子放出核種における電子・陽電子の対消滅事象により生成される一対のガンマ線光子を前記第１検出器および前記第２検出器が同時計数した同時計数事象毎に、
前記第１検出器および前記第２検出器のうちの一方に到来したガンマ線光子が前記被検体内でコンプトン散乱することなく到来したものであり、他方に到来したガンマ線光子が前記被検体内でコンプトン散乱した後に到来したものである場合に、前記第１検出器および前記第２検出器それぞれによるガンマ線光子の検出位置および検出時刻、ならびに、前記第１検出器または前記第２検出器と前記被検体との間に置かれた陽電子放出核種の位置に基づいて、ガンマ線光子が前記被検体内でコンプトン散乱した位置を求め、
前記第１検出器および前記第２検出器の双方に到来したガンマ線光子が前記被検体内でコンプトン散乱することなく到来したものである場合に、前記第１検出器および前記第２検出器それぞれによるガンマ線光子の検出位置および検出時刻に基づいて、前記対消滅事象が発生した位置を求め、
複数の同時計数事象それぞれについて求めた前記被検体におけるコンプトン散乱位置の分布を表す第１断層画像を作成し、複数の同時計数事象それぞれについて求めた前記被検体における対消滅事象発生位置の分布を表す第２断層画像を作成し、前記第２断層画像を前記第１断層画像に基づいて補正する、
画像取得方法。

【請求項13】

前記第１検出器または前記第２検出器と前記被検体との間に置かれる陽電子放出核種と、前記被検体に投与される薬剤を標識する陽電子放出核種とは、互いに同種のものである、
請求項１１または１２に記載の画像取得方法。

【請求項14】

前記処理ステップは、前記第１検出器または前記第２検出器に到来したガンマ線光子がコンプトン散乱を経たものであるか否かを、陽電子放出核種の位置、ガンマ線光子のエネルギの大きさ、ならびに、前記第１検出器および前記第２検出器それぞれによるガンマ線光子の検出時刻、のうちの何れか１以上に基づいて判定する、
請求項１０～１２の何れか１項に記載の画像取得方法。

【請求項15】

前記測定ステップは、前記第１検出器と前記被検体との間に陽電子放出核種が置かれるとともに、前記第２検出器と前記被検体との間にも陽電子放出核種が置かれた状態で、前記第１検出器および前記第２検出器それぞれによるガンマ線光子の検出位置および検出時刻を表す信号を出力する、
請求項１０～１２の何れか１項に記載の画像取得方法。

【請求項16】

前記測定ステップは、前記第1検出器として前記第２検出器と比べて検出面が狭いものを用い、前記第１検出器と前記被検体との間に陽電子放出核種が置かれた状態で、前記第１検出器および前記第２検出器それぞれによるガンマ線光子の検出位置および検出時刻を表す信号を出力する、
請求項１０～１２の何れか１項に記載の画像取得方法。

【請求項17】

前記測定ステップは、前記第１検出器および前記第２検出器のうちの何れか一方で後方散乱したガンマ線光子が他方へ入射することを遮蔽体により防止する、
請求項１０～１２の何れか１項に記載の画像取得方法。

【請求項18】

前記測定ステップは、前記第１検出器または前記第２検出器と前記被検体との間において陽電子放出核種を移動させる、
請求項１０～１２の何れか１項に記載の画像取得方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、画像取得装置および画像取得方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

ＰＥＴ装置（Positron Emission Tomography）装置およびＳＰＥＣＴ（Single Photon Emission Computed Tomography）装置等の核医学診断装置は、陽電子放出核種または単一光子放出核種で標識された薬剤を投与された被検体の断層画像を取得することができる。これらの核医学診断装置により取得される断層画像は、被検体における陽電子放出核種または単一光子放出核種の分布（薬剤の分布）を表すものであり、被検体の健康状態の診断に用いられ得るものである。

【0003】

Ｘ線ＣＴ装置も被検体の三次元断層画像を取得することができる。Ｘ線ＣＴ装置により取得される断層画像は、被検体の解剖学的情報を表すものである。以後、断層画像は三次元断層画像であるとする。

【0004】

ＰＥＴ装置とＸ線ＣＴ装置とを併用して、Ｘ線ＣＴ装置により取得された解剖学的情報を用いてＰＥＴ画像を補正することにより、ＰＥＴ画像の画質向上を図ることが行われている。しかし、Ｘ線ＣＴ装置は高価であることから、被検体の解剖学的情報を表す断層画像を取得することができる安価な装置の研究開発が行われている。

【0005】

非特許文献１および特許文献１それぞれには、被検体における陽電子放出核種の分布を表す断層画像および解剖学的情報を表す断層画像の双方を取得することができる装置が記載されている。

【0006】

非特許文献１に記載された装置は、被検体が置かれる測定空間の周囲に多数の検出器が配置されたＰＥＴ装置の構成を有する。この装置は、ＬＳＯ（Ｌｕ_２ＳｉＯ_５：Ｃｅ）シンチレータを有する検出器を用いて、各検出器のＬＳＯシンチレータに含まれる176Ｌｕから放射されたエネルギ３０７ｋｅＶまたは２０２ｋｅＶのガンマ線のうち、被検体を透過したガンマ線を他の検出器により検出する。そして、この装置は、エネルギ３０７ｋｅＶまたは２０２ｋｅＶのガンマ線の検出結果に基づいて画像再構成処理を行うことにより、被検体の解剖学的情報を表す断層画像を取得する。

【0007】

特許文献１に記載された装置は、電子飛跡追跡型コンプトンカメラ（ＥＴＣＣ、Electron Tracking Compton Camera）を利用する。通常のコンプトンカメラは、散乱体および吸収体それぞれでのエネルギ情報に基づいて、コンプトンコーンと呼ばれる円錐面上の何れかの位置からガンマ線が飛来したと推定する。これに対して、ＥＴＣＣは、ガス検出器を用いて反跳電子の飛跡を追跡することにより、ガンマ線飛来方向を一意に特定することができるとされている。この装置は、陽電子放出核種で標識された薬剤を投与された被検体で発生したガンマ線のうち、被検体でコンプトン散乱してエネルギが低下したガンマ線の飛来方向をＥＴＣＣにより検出する。そして、この装置は、ＥＴＣＣによるガンマ線飛来方向の検出結果に基づいて解析的手法または統計的手法を用いて、すなわち、画像再構成処理を行うことにより、被検体の解剖学的情報を表す断層画像を取得する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特許第６９９０４１２号公報

【非特許文献】

【0009】

【非特許文献1】Mohammadreza Teimoorisichani etal., Med. Phys., 2022, vol 49, page 309-323

【非特許文献2】Gerard Arino-Estrada, et al.,Phys. Med. Biol., 64 (2019) 175001

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

非特許文献１および特許文献１の何れに記載された技術も、被検体の解剖学的情報を表す断層画像を取得するために、ガンマ線検出結果に基づいて画像再構成処理を行うことが必要である。画像再構成処理により取得される断層画像は、その画像再構成処理に起因して画質が低下し、解剖学的情報が劣化したものとなる。

【0011】

本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、画像再構成処理を行うことなく被検体の解剖学的情報を表す断層画像を取得することができる画像取得装置および画像取得方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0012】

本発明の画像取得装置は、(1) 各々ガンマ線光子を検出する第１検出器および第２検出器を含み、第１検出器および第２検出器それぞれがガンマ線光子を検出したときに検出位置および検出時刻を表す信号を出力する測定部と、(2) 第１検出器および第２検出器それぞれから出力される信号を処理する処理部と、を備える。本発明の画像取得装置は、次のような態様が可能である。

【0013】

画像取得装置の第１態様では、測定部および処理部は次のようなものである。測定部は、第１測定モードでは、第１検出器と第２検出器との間に被検体が置かれ、第１検出器または第２検出器と被検体との間に陽電子放出核種が置かれた状態で、第１検出器および第２検出器それぞれによるガンマ線光子の検出位置および検出時刻を表す信号を出力する。処理部は、第１測定モードでは、陽電子放出核種における電子・陽電子の対消滅事象により生成される一対のガンマ線光子を第１検出器および第２検出器が同時計数した同時計数事象毎に、第１検出器および第２検出器のうちの一方に到来したガンマ線光子がコンプトン散乱することなく到来したものであり、他方に到来したガンマ線光子が被検体内でコンプトン散乱した後に到来したものであるとして、第１検出器および第２検出器それぞれによるガンマ線光子の検出位置および検出時刻ならびに陽電子放出核種の位置に基づいて、ガンマ線光子がコンプトン散乱した位置を求め、複数の同時計数事象それぞれについて求めた被検体におけるコンプトン散乱位置の分布を表す第１断層画像を作成する。

【0014】

画像取得装置の第２態様では、第１態様に加えて、測定部および処理部は次のようなものである。測定部は、第２測定モードでは、陽電子放出核種で標識された薬剤を投与された被検体が第１検出器と第２検出器との間に置かれた状態で、第１検出器および第２検出器それぞれによるガンマ線光子の検出位置および検出時刻を表す信号を出力する。処理部は、第２測定モードでは、陽電子放出核種における電子・陽電子の対消滅事象により生成される一対のガンマ線光子を第１検出器および第２検出器が同時計数した同時計数事象毎に、第１検出器および第２検出器それぞれによるガンマ線光子の検出位置および検出時刻に基づいて、対消滅事象が発生した位置を求め、複数の同時計数事象それぞれについて求めた被検体における対消滅事象発生位置の分布を表す第２断層画像を作成する。そして、処理部は、第２断層画像を第１断層画像に基づいて補正する。

【0015】

画像取得装置の第３態様では、測定部および処理部は次のようなものである。測定部は、陽電子放出核種で標識された薬剤を投与された被検体が第１検出器と第２検出器との間に置かれるとともに、第１検出器または第２検出器と被検体との間に陽電子放出核種が置かれた状態で、第１検出器および第２検出器それぞれによるガンマ線光子の検出位置および検出時刻を表す信号を出力する。処理部は、陽電子放出核種における電子・陽電子の対消滅事象により生成される一対のガンマ線光子を第１検出器および第２検出器が同時計数した同時計数事象毎に、(a) 第１検出器および第２検出器のうちの一方に到来したガンマ線光子が被検体内でコンプトン散乱することなく到来したものであり、他方に到来したガンマ線光子が被検体内でコンプトン散乱した後に到来したものである場合に、第１検出器および第２検出器それぞれによるガンマ線光子の検出位置および検出時刻、ならびに、第１検出器または第２検出器と被検体との間に置かれた陽電子放出核種の位置に基づいて、ガンマ線光子が被検体内でコンプトン散乱した位置を求め、(b) 第１検出器および第２検出器の双方に到来したガンマ線光子がコンプトン散乱することなく到来したものである場合に、第１検出器および第２検出器それぞれによるガンマ線光子の検出位置および検出時刻に基づいて、対消滅事象が発生した位置を求める。そして、処理部は、複数の同時計数事象それぞれについて求めた被検体におけるコンプトン散乱位置の分布を表す第１断層画像を作成し、複数の同時計数事象それぞれについて求めた被検体における対消滅事象発生位置の分布を表す第２断層画像を作成し、第２断層画像を第１断層画像に基づいて補正する。

【0016】

画像取得装置の第４態様では、第２態様または第３態様に加えて、第１検出器または第２検出器と被検体との間に置かれる陽電子放出核種と、被検体に投与される薬剤を標識する陽電子放出核種とは、互いに同種のものである。

【0017】

画像取得装置の第５態様では、第１～第４の態様の何れかに加えて、処理部は、第１検出器または第２検出器に到来したガンマ線光子がコンプトン散乱を経たものであるか否かを、陽電子放出核種の位置、ガンマ線光子のエネルギの大きさ、ならびに、第１検出器および第２検出器それぞれによるガンマ線光子の検出時刻、のうちの何れか１以上に基づいて判定する。

【0018】

画像取得装置の第６態様では、第１～第５の態様の何れかに加えて、測定部は、第１検出器と被検体との間に陽電子放出核種が置かれるとともに、第２検出器と被検体との間にも陽電子放出核種が置かれた状態で、第１検出器および第２検出器それぞれによるガンマ線光子の検出位置および検出時刻を表す信号を出力する。

【0019】

画像取得装置の第７態様では、第１～第６の態様の何れかに加えて、測定部は、第１検出器の検出面が第２検出器の検出面と比べて狭く、第１検出器と被検体との間に陽電子放出核種が置かれた状態で、第１検出器および第２検出器それぞれによるガンマ線光子の検出位置および検出時刻を表す信号を出力する。

【0020】

画像取得装置の第８態様では、第１～第７の態様の何れかに加えて、測定部は、第１検出器および第２検出器のうちの何れか一方で後方散乱したガンマ線光子が他方へ入射することを防止する遮蔽体を更に含む。

【0021】

画像取得装置の第９態様では、第１～第８の態様の何れかに加えて、測定部は、第１検出器または第２検出器と被検体との間において陽電子放出核種を移動させる移動部を更に含む。

【0022】

本発明の画像取得方法は、(1) 各々ガンマ線光子を検出する第１検出器および第２検出器を用い、第１検出器および第２検出器それぞれがガンマ線光子を検出したときに検出位置および検出時刻を表す信号を出力する測定ステップと、(2) 第１検出器および第２検出器それぞれから出力される信号を処理する処理ステップと、を備える。本発明の画像取得方法は、次のような態様が可能である。

【0023】

画像取得方法の第１態様では、測定ステップおよび処理ステップは次のようなものである。測定ステップは、第１測定モードでは、第１検出器と第２検出器との間に被検体が置かれ、第１検出器または第２検出器と被検体との間に陽電子放出核種が置かれた状態で、第１検出器および第２検出器それぞれによるガンマ線光子の検出位置および検出時刻を表す信号を出力する。処理ステップは、第１測定モードでは、陽電子放出核種における電子・陽電子の対消滅事象により生成される一対のガンマ線光子を第１検出器および第２検出器が同時計数した同時計数事象毎に、第１検出器および第２検出器のうちの一方に到来したガンマ線光子が被検体内でコンプトン散乱することなく到来したものであり、他方に到来したガンマ線光子が被検体内でコンプトン散乱した後に到来したものであるとして、第１検出器および第２検出器それぞれによるガンマ線光子の検出位置および検出時刻ならびに陽電子放出核種の位置に基づいて、被検体内でガンマ線光子がコンプトン散乱した位置を求め、複数の同時計数事象それぞれについて求めた被検体におけるコンプトン散乱位置の分布を表す第１断層画像を作成する。

【0024】

画像取得方法の第２態様では、第１態様に加えて、測定ステップおよび処理ステップは次のようなものである。測定ステップは、第２測定モードでは、陽電子放出核種で標識された薬剤を投与された被検体が第１検出器と第２検出器との間に置かれた状態で、第１検出器および第２検出器それぞれによるガンマ線光子の検出位置および検出時刻を表す信号を出力する。処理ステップは、第２測定モードでは、陽電子放出核種における電子・陽電子の対消滅事象により被検体内で生成される一対のガンマ線光子を第１検出器および第２検出器が同時計数した同時計数事象毎に、第１検出器および第２検出器それぞれによるガンマ線光子の検出位置および検出時刻に基づいて、対消滅事象が発生した位置を求め、複数の同時計数事象それぞれについて求めた被検体における対消滅事象発生位置の分布を表す第２断層画像を作成する。そして、処理ステップは、第２断層画像を第１断層画像に基づいて補正する。

【0025】

画像取得方法の第３態様では、測定ステップおよび処理ステップは次のようなものである。測定ステップは、陽電子放出核種で標識された薬剤を投与された被検体が第１検出器と第２検出器との間に置かれるとともに、第１検出器または第２検出器と被検体との間に陽電子放出核種が置かれた状態で、第１検出器および第２検出器それぞれによるガンマ線光子の検出位置および検出時刻を表す信号を出力する。処理ステップは、陽電子放出核種における電子・陽電子の対消滅事象により生成される一対のガンマ線光子を第１検出器および第２検出器が同時計数した同時計数事象毎に、(a) 第１検出器および第２検出器のうちの一方に到来したガンマ線光子が被検体内でコンプトン散乱することなく到来したものであり、他方に到来したガンマ線光子が被検体内でコンプトン散乱した後に到来したものである場合に、第１検出器および第２検出器それぞれによるガンマ線光子の検出位置および検出時刻、ならびに、第１検出器または第２検出器と被検体との間に置かれた陽電子放出核種の位置に基づいて、ガンマ線光子が被検体内でコンプトン散乱した位置を求め、(b) 第１検出器および第２検出器の双方に到来したガンマ線光子が被検体内でコンプトン散乱することなく到来したものである場合に、第１検出器および第２検出器それぞれによるガンマ線光子の検出位置および検出時刻に基づいて、対消滅事象が発生した位置を求める。そして、処理ステップは、複数の同時計数事象それぞれについて求めた被検体におけるコンプトン散乱位置の分布を表す第１断層画像を作成し、複数の同時計数事象それぞれについて求めた被検体における対消滅事象発生位置の分布を表す第２断層画像を作成し、第２断層画像を第１断層画像に基づいて補正する。

【0026】

画像取得方法の第４態様では、第２態様または第３態様に加えて、第１検出器または第２検出器と被検体との間に置かれる陽電子放出核種と、被検体に投与される薬剤を標識する陽電子放出核種とは、互いに同種のものである。

【0027】

画像取得方法の第５態様では、第１～第４の態様の何れかに加えて、処理ステップは、第１検出器または第２検出器に到来したガンマ線光子が被検体内でコンプトン散乱を経たものであるか否かを、陽電子放出核種の位置、ガンマ線光子のエネルギの大きさ、ならびに、第１検出器および第２検出器それぞれによるガンマ線光子の検出時刻、のうちの何れか１以上に基づいて判定する。

【0028】

画像取得方法の第６態様では、第１～第５の態様の何れかに加えて、測定ステップは、第１検出器と被検体との間に陽電子放出核種が置かれるとともに、第２検出器と被検体との間にも陽電子放出核種が置かれた状態で、第１検出器および第２検出器それぞれによるガンマ線光子の検出位置および検出時刻を表す信号を出力する。

【0029】

画像取得方法の第７態様では、第１～第６の態様の何れかに加えて、測定ステップは、第1検出器として第２検出器と比べて検出面が狭いものを用い、第１検出器と被検体との間に陽電子放出核種が置かれた状態で、第１検出器および第２検出器それぞれによるガンマ線光子の検出位置および検出時刻を表す信号を出力する。

【0030】

画像取得方法の第８態様では、第１～第７の態様の何れかに加えて、測定ステップは、第１検出器および第２検出器のうちの何れか一方で後方散乱したガンマ線光子が他方へ入射することを遮蔽体により防止する。

【0031】

画像取得方法の第９態様では、第１～第８の態様の何れかに加えて、測定ステップは、第１検出器または第２検出器と被検体との間において陽電子放出核種を移動させる。

【発明の効果】

【0032】

本発明によれば、画像再構成処理を行うことなく、被検体の解剖学的情報を表す断層画像を取得することができる。

【図面の簡単な説明】

【0033】

【図1】図１は、第１実施形態の画像取得装置１Ａの構成を示す図（特に第１測定モードによる第１断層画像の取得を説明する図）である。

【図2】図２は、ガンマ線光子が被検体内でコンプトン散乱した位置を求める方法を説明する図である。

【図3】図３は、第１実施形態の画像取得装置１Ａの構成を示す図（特に第２測定モードによる第２断層画像の取得を説明する図）である。

【図4】図４は、第２実施形態の画像取得装置１Ｂの構成を示す図である。

【図5】図５は、第３実施形態の画像取得装置１Ｃの構成を示す図である。

【図6】図６は、第４実施形態の画像取得装置１Ｄの構成を示す図である。

【図7】図７は、第５実施形態の画像取得装置１Ｅの構成を示す図である。

【図8】図８は、第６実施形態の画像取得装置１Ｆの構成を示す図である。

【図9】図９（ａ）および図９（ｂ）は、第６実施形態の画像取得装置１Ｆの測定部１０Ｆにおいて陽電子放出核種８１を第１検出器１１の検出面に平行な方向に移動させた場合の装置の視野の変化を説明する図である。

【図10】図１０（ａ）および図１０（ｂ）は、第６実施形態の画像取得装置１Ｆの測定部１０Ｆにおいて陽電子放出核種８１を第１検出器１１の検出面に垂直な方向に移動させた場合の第１断層画像の画質を説明する図である。

【図11】図１１は、シミュレーションで想定した測定部の構成および配置を示す図である。

【図12】図１２は、シミュレーションで被検体９０として想定したファントムの構成を示す図である。

【図13】図１３は、シミュレーションで得られた第１断層画像を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0034】

以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。本発明は、これらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【0035】

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態の画像取得装置１Ａの構成を示す図である。画像取得装置１Ａは、測定部１０、処理部２０および表示部３０を備える。測定部１０は、被検体９０を挟んで対向して配置される第１検出器１１および第２検出器１２を含む。第１検出器１１および第２検出器１２それぞれは、ガンマ線光子を検出するものであり、ガンマ線光子を検出したときに検出位置および検出時刻を表す信号を出力する。処理部２０は、第１検出器１１および第２検出器１２それぞれから出力される信号を処理して、被検体９０の断層画像を作成する。表示部３０は、処理部２０により作成された断層画像等を表示する。処理部２０および表示部３０は、例えばコンピュータにより構成され得る。

【0036】

第１検出器１１および第２検出器１２それぞれとして、例えば、チェレンコフ検出器が用いられる。チェレンコフ検出器は、チェレンコフ輻射体（例えば、鉛ガラス、フッ化鉛ＰｂＦ_２、酸化ハフニウムＨｆＯ_２、等）およびマイクロチャネルプレート内蔵光電子増倍管（ＭＣＰ-ＰＭＴ）を含んで構成される。チェレンコフ検出器は、例えば、個々には位置検出能を有しない小型のものが２次元配列されたものであってもよいし、チェレンコフ輻射体とマルチアノードＭＣＰ-ＰＭＴとを組み合わせた構成であってもよい。

【0037】

また、チェレンコフ検出器は、ＢＧＯ（Ｂｉ_４Ｇｅ_３Ｏ_１２）のような低速なシンチレータをチェレンコフ輻射体として利用したものであってもよい。低速なシンチレータは、ガンマ線と相互作用して、まずチェレンコフ光を放出し、その後にシンチレーション光を放出するので、チェレンコフ輻射体として用いることができ、高時間分解能を達成することができる。これにより、ＬＳＯシンチレータなどと比べて安価な検出器を構成することができる。

【0038】

また、第１検出器１１および第２検出器１２それぞれとして、例えば、高時間分解能な半導体検出器であってもよい。高時間分解能な半導体検出器は、例えば、臭化タリウム（ＴｌＢｒ）を用いたものであり、電荷収集用の電極および高時間分解能光検出器が備えられているものである。例えば、非特許文献２に記載されたものものであってもよい。半導体検出器を用いることで、エネルギ分解能が向上し、その結果、散乱成分の除去能が向上し、画質が向上することが期待される。

【0039】

ＰＥＴ装置のような核医学診断装置で取得される断層画像の空間分解能が３～５ｍｍ程度であることを考慮すると、第１検出器１１および第２検出器１２それぞれに求められる空間分解能も、それと同等か、それより良いことが望まれる。同様に、第１検出器１１および第２検出器１２それぞれに求められる時間分解能は、同時計数時間分解能で２０～３５ｐｓ、または、これ以下であることが望まれる。

【0040】

第１検出器１１および第２検出器１２それぞれは、チェレンコフ輻射体またはシンチレータを含む場合、チェレンコフ光またはシンチレーション光を検出した位置および時刻ではなく、チェレンコフ輻射体またはシンチレータにおいてガンマ線が相互作用した位置（検出位置）および時刻（検出時刻）を表す信号を出力するのが好ましい。この場合、検出位置は、検出器の検出面に平行な２方向の位置だけでなく垂直な方向の位置についても特定する３次元座標値で表される。

【0041】

第１検出器１１および第２検出器１２それぞれの検出面は、被検体９０（または、被検体９０のうちの関心領域）より大きいサイズを有するのが好適である。例えば、ヒトの脳の断層画像を取得する画像取得装置の場合には、第１検出器１１および第２検出器１２それぞれの検出面は、ヒトの脳の大きさと同程度、または、これより大きいサイズを有するのが好適である。

【0042】

画像取得装置１Ａ、および、これを用いた画像取得方法は、第１測定モードにより被検体９０の断層画像（第１断層画像）を取得する。また、画像取得装置１Ａおよび画像取得方法は、第２測定モードにより被検体９０の断層画像（第２断層画像）を取得することもできる。第１断層画像は、被検体９０におけるコンプトン散乱位置の分布を表す画像であり、被検体９０の解剖学的情報を表すものである。第２断層画像は、被検体９０における陽電子放出核種の分布（薬剤の分布）を表すものであり、被検体９０の健康状態の診断に用いられ得るものである。

【0043】

第１測定モードによる第１断層画像の取得は、次のように第１測定ステップおよび第１処理ステップにより行われる。図１は、第１実施形態の画像取得装置１Ａの構成を示す図であり、特に第１測定モードによる第１断層画像の取得を説明する図である。

【0044】

第１測定ステップでは、被検体９０が第１検出器１１と第２検出器１２との間に置かれる。このとき、被検体９０には陽電子放出核種が投与されていなくてよい。第１検出器１１または第２検出器１２と被検体９０との間に陽電子放出核種８１が置かれる。陽電子放出核種８１は可能な限り小さいものを用いるのが好適である。この図では、第１検出器１１と被検体９０との間に陽電子放出核種８１が置かれている。陽電子放出核種８１から放出される陽電子は、近くにある電子とともに直ちに対消滅して、この電子・陽電子の対消滅事象により、互いに反対方向に飛行する一対のガンマ線光子が生成される。第１検出器１１および第２検出器１２それぞれは、ガンマ線を検出すると、そのガンマ線光子の検出位置および検出時刻を表す信号を出力する。

【0045】

第１処理ステップでは、処理部２０は、陽電子放出核種８１における電子・陽電子の対消滅事象により生成される一対のガンマ線光子を第１検出器１１および第２検出器１２が同時計数した同時計数事象毎に、第１検出器１１および第２検出器１２のうちの一方に到来したガンマ線光子が被検体内でコンプトン散乱することなく到来したものであり、他方に到来したガンマ線光子が被検体内でコンプトン散乱した後に到来したものであるとして、第１検出器１１および第２検出器１２それぞれによるガンマ線光子の検出位置および検出時刻ならびに陽電子放出核種８１の位置に基づいて、ガンマ線光子がコンプトン散乱した位置を求める。

【0046】

そして、処理部２０は、複数の同時計数事象それぞれについて求めた被検体９０におけるコンプトン散乱位置の分布を表す第１断層画像を作成する。この第１断層画像は、被検体９０の解剖学的情報を表すものである。

【0047】

処理部２０は、第１検出器１１または第２検出器１２に到来したガンマ線光子がコンプトン散乱を経たものであるか否かを、陽電子放出核種８１の位置、ガンマ線光子のエネルギの大きさ、ならびに、第１検出器１１および第２検出器１２それぞれによるガンマ線光子の検出時刻、のうちの何れか１以上に基づいて判定することができる。図１に示されるように、第１検出器１１と被検体９０との間に陽電子放出核種８１が置かれるのであれば、第１検出器１１に到来するガンマ線は被検体内でコンプトン散乱を経ていないと判定することができる。電子・陽電子の対消滅により発生する一対のガンマ線光子のエネルギは５１１ｋｅＶであるが、コンプトン散乱によりガンマ線のエネルギが低くなるので、ガンマ線のエネルギの大きさに基づいて、コンプトン散乱を経たものであるか否かを判定することができる。第１検出器１１および第２検出器１２それぞれによるガンマ線光子の検出時刻の前後関係に基づいて、被検体内でのコンプトン散乱を経たものであるか否かを判定することができる。

【0048】

図２は、ガンマ線光子が被検体内でコンプトン散乱した位置を求める方法を説明する図である。陽電子放出核種８１の位置をＰとし、第１検出器１１によるガンマ線の検出位置をＲ_１とし、第２検出器１２によるガンマ線の検出位置をＲ_２とし、ガンマ線がコンプトン散乱した位置をＣとする。第１検出器１１によるガンマ線の検出時刻をｔ_１とし、第２検出器１２によるガンマ線の検出時刻をｔ_２とする。陽電子放出核種８１における電子・陽電子の対消滅事象により生成された一対のガンマ線光子のうち、一方のガンマ線の飛行距離は、位置Ｐから位置Ｒ_１までの距離ｄ_１である。他方のガンマ線の飛行距離は、位置Ｐから位置Ｃまでの距離ｄ_２１と、位置Ｃから位置Ｒ_２までの距離ｄ_２２との和（ｄ_２１＋ｄ_２２）である。

【0049】

一対のガンマ線光子の飛行距離の差（ｄ_２１＋ｄ_２２－ｄ_１）は、これらのガンマ線光子の検出時刻の差（ｔ_２―ｔ_１）に光速ｃを乗じた値に等しい。また、位置Ｐと位置Ｒ_１とを結ぶ線分と、位置Ｐと位置Ｃとを結ぶ線分とは、互いに平行である。以上のことから、第１検出器１１によるガンマ線光子の検出位置Ｒ_１および検出時刻ｔ_１、第２検出器１２によるガンマ線光子の検出位置Ｒ_２および検出時刻ｔ_２、ならびに、陽電子放出核種８１の位置Ｐに基づいて、ガンマ線光子がコンプトン散乱した位置Ｃを求めることができる。

【0050】

一対のガンマ線光子の双方ともコンプトン散乱しなかった場合に、図２で説明した方法により求められるコンプトン散乱位置は陽電子放出核種８１の位置Ｐと一致する。この位置は、被検体９０の外部であるから、容易に除外することができる。

【0051】

第２測定モードによる第２断層画像の取得は、次のように第２測定ステップおよび第２処理ステップにより行われる。図３は、第１実施形態の画像取得装置１Ａの構成を示す図であり、特に第２測定モードによる第２断層画像の取得を説明する図である。

【0052】

第２測定ステップでは、陽電子放出核種８３で標識された薬剤を投与された被検体９０が第１検出器１１と第２検出器１２との間に置かれる。このとき、被検体９０の外部には陽電子放出核種は置かれなくてよい。被検体９０に投与された薬剤を標識する陽電子放出核種８３における電子・陽電子の対消滅事象により、互いに反対方向に飛行する一対のガンマ線光子が生成される。第１検出器１１および第２検出器１２それぞれは、ガンマ線を検出すると、そのガンマ線光子の検出位置および検出時刻を表す信号を出力する。

【0053】

第２測定ステップにおいて被検体９０に投与される薬剤を標識する陽電子放出核種８３は、第１測定ステップにおいて第１検出器１１と被検体９０との間に置かれる陽電子放出核種８１と同種のものであるのが好適である。陽電子放出核種８３と陽電子放出核種８１とを互いに同種のものすることで、用意する陽電子放出核種が１種類でよいので、測定準備が容易となる。なお、陽電子放出核種８１は６８Ｇｅ／６８Ｇａといった校正用陽電子放出核種でもよい。

【0054】

第２処理ステップでは、処理部２０は、陽電子放出核種８３における電子・陽電子の対消滅事象により生成される一対のガンマ線光子を第１検出器１１および第２検出器１２が同時計数した同時計数事象毎に、第１検出器１１および第２検出器１２それぞれによるガンマ線光子の検出位置および検出時刻に基づいて、対消滅事象が発生した位置を求める。同時計数事象毎の対消滅事象発生位置は、第１検出器１１および第２検出器１２それぞれによるガンマ線光子の検出位置を互いに結ぶ線分上において、第１検出器１１および第２検出器１２それぞれによるガンマ線光子の検出時刻の差に基づいて求めることができる。

【0055】

そして、処理部２０は、複数の同時計数事象それぞれについて求めた被検体９０における対消滅事象発生位置の分布を表す第２断層画像を作成する。第１検出器１１および第２検出器１２の時間分解能が良いため、画像再構成処理をすることなく三次元断層画像である第２断層画像を取得することができる。この第２断層画像は、被検体９０における陽電子放出核種８３の分布（薬剤の分布）を表すものであり、被検体９０の健康状態の診断に用いられ得るものである。処理部２０は、さらに、第２断層画像を第１断層画像に基づいて補正することで、被検体９０におけるガンマ線吸収分布について補正した後の第２断層画像を取得することができる。

【0056】

第１測定モードによる第１断層画像の取得および第２測定モードによる第２断層画像の取得のうち何れを先に行ってもよい。ただし、第２測定モードによる第２断層画像の取得を先に行うと、その際に被検体９０に投与された陽電子放出核種８３における対消滅事象が後の第１測定モードによる第１断層画像の取得に影響を与える場合があるので、第１測定モードによる第１断層画像の取得を先に行うのが好ましい。

【0057】

本実施形態では、画像再構成処理を行うことなく、被検体９０の解剖学的情報を表す断層画像（第１断層画像）を取得することができるので、画像再構成処理に起因する画質の低下を回避することができ、解剖学的情報の劣化を回避することができる。また、画像再構成処理を行うことなく、被検体における陽電子放出核種の分布（薬剤の分布）を表す断層画像（第２断層画像）を取得することができる。

【0058】

本実施形態では、Ｘ線ＣＴ装置のような大掛かりな回転機構が不要であるので、小型化で安価な装置とすることができる。また、Ｘ線ＣＴ装置を利用する場合と比較して、本実施形態では、被検体の被ばく量を低減することができる。

【0059】

非特許文献１に記載された装置は、被検体が置かれる測定空間の周囲に多数の検出器が配置されたＰＥＴ装置の構成を有することから小型化が困難であり、また、レアマテリアルであるルテチウムＬｕを含むＬＳＯシンチレータを利用することから低価格化が困難である。これに対して、本実施形態では、これらの問題がなく、小型化および低価格化が可能である。

【0060】

特許文献１に記載された装置は、ガス検出器を用いることから検出効率の向上が困難である。これに対して、本実施形態では、この問題がなく、検出効率の向上が可能である。

【0061】

（第２実施形態）
図４は、第２実施形態の画像取得装置１Ｂの構成を示す図である。画像取得装置１Ｂは、測定部１０、処理部２０および表示部３０を備える。第１実施形態と比較すると、第２実施形態では、被検体９０におけるコンプトン散乱位置および被検体９０における対消滅事象発生位置を共通の期間に求める点で相違する。

【0062】

測定ステップでは、陽電子放出核種８３で標識された薬剤を投与された被検体９０が第１検出器１１と第２検出器１２との間に置かれる。また、第１検出器１１または第２検出器１２と被検体９０との間に陽電子放出核種８１が置かれる。この図では、第１検出器１１と被検体９０との間に陽電子放出核種８１が置かれている。被検体９０に投与される薬剤を標識する陽電子放出核種８３と、第１検出器１１と被検体９０との間に置かれる陽電子放出核種８１とを互いに同種のものすることで、用意する陽電子放出核種が１種類でよいので、測定準備が容易となる。なお、陽電子放出核種８１は６８Ｇｅ／６８Ｇａといった校正用陽電子放出核種でもよい。陽電子放出核種８１および陽電子放出核種８３それぞれにおける電子・陽電子の対消滅事象により、互いに反対方向に飛行する一対のガンマ線光子が生成される。第１検出器１１および第２検出器１２それぞれは、ガンマ線を検出すると、そのガンマ線光子の検出位置および検出時刻を表す信号を出力する。

【0063】

処理ステップでは、処理部２０は、陽電子放出核種８１または陽電子放出核種８３における電子・陽電子の対消滅事象により生成される一対のガンマ線光子を第１検出器１１および第２検出器１２が同時計数した同時計数事象毎に、次のような処理を行う。

【0064】

処理部２０は、第１検出器１１または第２検出器１２に到来したガンマ線光子がコンプトン散乱を経たものであるか否かを、陽電子放出核種８１の位置、ガンマ線光子のエネルギの大きさ、ならびに、第１検出器１１および第２検出器１２それぞれによるガンマ線光子の検出時刻、のうちの何れか１以上に基づいて判定する。

【0065】

処理部２０は、上記判定の結果、第１検出器１１および第２検出器１２のうちの一方に到来したガンマ線光子が被検体内でコンプトン散乱することなく到来したものであり、他方に到来したガンマ線光子が被検体内でコンプトン散乱した後に到来したものである場合に、その一対のガンマ線光子が被検体９０外の陽電子放出核種８１から到来したものであるとして、図２を用いて説明した計算により、第１検出器１１および第２検出器１２それぞれによるガンマ線光子の検出位置および検出時刻ならびに陽電子放出核種８１の位置に基づいて、被検体９０においてガンマ線光子がコンプトン散乱した位置を求める。

【0066】

一方、処理部２０は、上記判定の結果、第１検出器１１および第２検出器１２の双方に到来したガンマ線光子が被検体内でコンプトン散乱することなく到来したものである場合に、その一対のガンマ線光子が被検体９０内の陽電子放出核種８３から到来したものであるとして、第１検出器１１および第２検出器１２それぞれによるガンマ線光子の検出位置および検出時刻に基づいて、被検体９０において対消滅事象が発生した位置を求める。

【0067】

そして、処理部２０は、複数の同時計数事象について上記の処理をした後に、被検体９０におけるコンプトン散乱位置の分布を表す第１断層画像を作成するとともに、被検体９０における対消滅事象発生位置の分布を表す第２断層画像を作成する。第１断層画像は、被検体９０の解剖学的情報を表すものである。第２断層画像は、被検体９０における陽電子放出核種８３の分布（薬剤の分布）を表すものであり、被検体９０の健康状態の診断に用いられ得るものである。処理部２０は、さらに、第２断層画像を第１断層画像に基づいて補正することにより、被検体９０におけるガンマ線吸収分布について補正した後の第２断層画像を取得することができる。

【0068】

第２実施形態では、第１実施形態と同様の効果を奏する他、被検体９０におけるコンプトン散乱位置および被検体９０における対消滅事象発生位置を共通の期間に求めることができるので、被検体９０を拘束する時間を短縮することができる。

【0069】

（第３実施形態）
図５は、第３実施形態の画像取得装置１Ｃの構成を示す図である。画像取得装置１Ｃは、測定部１０、処理部２０および表示部３０を備える。これまでの実施形態と比較すると、第３実施形態では、第１検出器１１と被検体９０との間に陽電子放出核種８１が置かれるとともに、第２検出器１２と被検体９０との間にも陽電子放出核種８２が置かれる点で相違する。陽電子放出核種８１と陽電子放出核種８２とは互いに同種のものであるのが好適である。

【0070】

処理部２０は、第１検出器１１または第２検出器１２に到来したガンマ線光子がコンプトン散乱を経たものであるか否か、ならびに、そのガンマ線光子が陽電子放出核種８１および陽電子放出核種８２のうちの何れにおいて発生したものであるかを、陽電子放出核種８１，８２の位置、ガンマ線光子のエネルギの大きさ、ならびに、第１検出器１１および第２検出器１２それぞれによるガンマ線光子の検出時刻、のうちの何れか１以上に基づいて判定する。処理部２０は、その判定結果に基づいて、被検体９０においてガンマ線光子がコンプトン散乱した位置を求める。

【0071】

本実施形態では、被検体９０に対して陽電子放出核種８１，８２を対称性よく配置することができるので、より品質のよい第１断層画像を取得することができる。また、被検体９０における単位時間当たりのコンプトン散乱事象の数が増えるので、測定時間を短縮することができる。

【0072】

（第４実施形態）
図６は、第４実施形態の画像取得装置１Ｄの構成を示す図である。画像取得装置１Ｄは、測定部１０Ｄ、処理部２０および表示部３０を備える。これまでの実施形態と比較すると、第４実施形態の画像取得装置１Ｄは、測定部１０に替えて測定部１０Ｄを備える点で相違する。

【0073】

測定部１０Ｄは、第１検出器１１Ｄおよび第２検出器１２を含む。第１検出器１１Ｄの検出面は第２検出器１２の検出面と比べて狭い。第１検出器１１Ｄと被検体９０との間に陽電子放出核種８１が置かれる。第１検出器１１Ｄおよび第２検出器１２それぞれは、ガンマ線光子を検出したときに検出位置および検出時刻を表す信号を出力する。

【0074】

第１断層画像を取得する為には、陽電子放出核種８１における電子・陽電子の対消滅事象により生成される一対のガンマ線光子のうちの一方が第１検出器１１Ｄに入射し他方が被検体９０（または、被検体９０のうちの関心領域）に入射すればよいから、この条件が満たされる限りで第１検出器１１Ｄの検出面を狭くすることができる。陽電子放出核種８１が置かれる位置が第１検出器１１Ｄに近いほど、第１検出器１１Ｄの検出面を狭くすることができる。このように第１検出器１１Ｄを小型のものにすることができるので、画像取得装置１Ｄを安価に構成することができる。

【0075】

（第５実施形態）
図７は、第５実施形態の画像取得装置１Ｅの構成を示す図である。画像取得装置１Ｅは、測定部１０Ｅ、処理部２０および表示部３０を備える。これまでの実施形態と比較すると、第５実施形態の画像取得装置１Ｅは、測定部１０に替えて測定部１０Ｅを備える点で相違する。

【0076】

測定部１０Ｅは、第１検出器１１および第２検出器１２に加えて遮蔽体１３を含む。遮蔽体１３は、第１検出器１１および第２検出器１２のうちの何れか一方で後方散乱したガンマ線光子が他方へ入射することを防止するものである。遮蔽体１３は、第１検出器１１と第２検出器１２との間であって、被検体９０におけるコンプトン散乱位置の測定および被検体９０における対消滅事象発生位置の測定を阻害しない位置に配置される。遮蔽体１３は、ガンマ線を遮断することができる高密度物質（例えば鉛）からなる板状のものであるのが好適である。

【0077】

（第６実施形態）
図８は、第６実施形態の画像取得装置１Ｆの構成を示す図である。画像取得装置１Ｆは、測定部１０Ｆ、処理部２０および表示部３０を備える。これまでの実施形態と比較すると、第６実施形態の画像取得装置１Ｆは、測定部１０に替えて測定部１０Ｆを備える点で相違する。

【0078】

測定部１０Ｆは、第１検出器１１および第２検出器１２に加えて移動部１４を含む。移動部１４は、第１検出器１１または第２検出器１２と被検体９０との間において陽電子放出核種８１を移動させる。移動部１４は、時間経過ととも連続的に陽電子放出核種８１を移動させてもよいし、離間的な位置に順次に陽電子放出核種８１を配置させるよう移動させてもよい。処理部２０は、被検体９０においてガンマ線光子がコンプトン散乱した位置を求める為に、陽電子放出核種８１の位置を常に把握しておく。

【0079】

陽電子放出核種８１の移動方向は、第１検出器１１または第２検出器１２の検出面に平行な１方向または２方向であってもよいし、検出面に垂直な方向であってもよいし、検出面に平行な方向および垂直な方向を含む３方向であってもよい。検出面に平行な方向に陽電子放出核種８１を移動させることにより、装置の視野を拡大または均一化することができる。検出面に垂直な方向に陽電子放出核種８１を移動させることにより、取得される第１断層画像の画質の向上が可能となる。

【0080】

図９は、第６実施形態の画像取得装置１Ｆの測定部１０Ｆにおいて陽電子放出核種８１を第１検出器１１の検出面に平行な方向に移動させた場合の装置の視野の変化を説明する図である。この図において、装置の視野がハッチング領域で示されている。図９（ａ）に示されるように、陽電子放出核種８１が第１検出器１１の検出面の中央付近にある場合、被検体９０の両端部は視野から外れる場合がある。これに対して、図９（ｂ）に示されるように、陽電子放出核種８１が第１検出器１１の検出面の第１端側（図において中央に対して左よりの側）にある場合、被検体９０の第１端側は視野に入るものの、被検体９０の第２端側（図において中央に対して右よりの側）は視野から大きく外れる場合がある。逆に、陽電子放出核種８１が第１検出器１１の検出面の第２端側にある場合、被検体９０の第２端側は視野に入るものの、被検体９０の第１端側は視野から大きく外れる場合がある。このように、陽電子放出核種８１を第１検出器１１の検出面に平行な方向に移動させることにより、装置の視野を拡大または均一化することができる。

【0081】

図１０は、第６実施形態の画像取得装置１Ｆの測定部１０Ｆにおいて陽電子放出核種８１を第１検出器１１の検出面に垂直な方向に移動させた場合の第１断層画像の画質を説明する図である。この図において、陽電子放出核種８１の位置をＰとし、第１検出器１１によるガンマ線の検出位置をＲ_１とし、第２検出器１２によるガンマ線の検出位置をＲ_２とし、ガンマ線がコンプトン散乱した位置をＣとする。位置Ｐと位置Ｒ_１とを結ぶ線分の誤差範囲、および、位置Ｐと位置Ｃとを結ぶ線分の誤差範囲が、ハッチング領域で示されている。

【0082】

現実の第１検出器１１によるガンマ線の検出位置Ｒ_１には空間分解能による誤差が存在するので、これによって、位置Ｐと位置Ｒ_１とを結ぶ線分の推定に誤差が生じ、さらに、位置Ｐと位置Ｃとを結ぶ線分の推定にも誤差が生じて、最終的には、位置Ｃの推定に誤差が生じることになる。図１０（ａ）に示されるように位置Ｐと位置Ｃとの間の距離が長いほど位置Ｃの推定誤差は大きくなり、図１０（ｂ）に示されるように位置Ｐと位置Ｃとの間の距離が短いほど位置Ｃの推定誤差は小さくなる。したがって、取得される第１断層画像の画質を向上させるには、陽電子放出核種８１を被検体９０に近い位置に置くことが好ましい。

【0083】

被検体９０の大きさや形状は様々であるので、被検体９０の大きさや形状に応じて、装置の視野の拡大または均一化を図るとともに、取得される第１断層画像の画質の向上を図ることができるように、陽電子放出核種８１を３方向に移動させることが好ましい。

【0084】

（シミュレーション例）
次に、図１および図２を用いて説明した被検体の第１断層画像（被検体におけるコンプトン散乱位置の分布を表す画像）の取得について行ったシミュレーションの条件および結果について説明する。ここでは、モンテカルロ法を用いて物質中における粒子の飛跡をシミュレーションすることができるＧｅａｎｔ４を用いた。

【0085】

図１１は、シミュレーションで想定した測定部の構成および配置を示す図である。第１検出器１１および第２検出器１２それぞれは、１００×１００×５ｍｍ^３のサイズを有するチェレンコフ輻射体を含むチェレンコフ検出器であるとした。第１検出器１１および第２検出器１２それぞれによるガンマ線検出の時間分解能および空間分解能は何れも理想的な０であるとした。第１検出器１１および第２検出器１２は、距離９０ｍｍを隔てて互いに平行に対向配置された。直径３０ｍｍで高さ３０ｍｍの円柱形状を有するファントムを想定して、これを被検体９０とした。この被検体９０の円柱の中心軸が第１検出器１１と第２検出器１２それぞれの検出面に垂直になるようにして、第１検出器１１と第２検出器１２との間の中央の位置に被検体９０が置かれた。第１検出器１１と被検体９０との間の中央の位置に陽電子放出核種８１が置かれた。陽電子放出核種８１の大きさは無視した。

【0086】

図１２は、シミュレーションで被検体９０として想定したファントムの構成を示す図である。この図は、円柱形状を有する被検体９０としてのファントムを中心軸方向に見た図である。被検体９０は、円柱形状の中心軸に平行な方向に、直径３ｍｍの円柱形状の領域９１、領域９２、領域９３および領域９４が延在して存在し、これらを直径３０ｍｍの円柱形状の領域９５が覆っているものとした。領域９１、領域９２、領域９３および領域９４それぞれは、３つずつ設けられた。領域９１は、ヨウ素（原子番号５３）からなる領域であるとした。領域９２は、空気からなる領域であるとした。領域９３は、ガドリニウム（原子番号６４）からなる領域であるとした。領域９４は、重い物質の例としてＢＧＯからなる領域であるとした。領域９５は、水からなる領域であるとした。

【0087】

図１３は、シミュレーションで得られた第１断層画像を示す図である。この図は、円柱形状を有する被検体９０としてのファントムの中心軸に垂直な断面の画像である。この図は、コンプトン散乱発生頻度を濃淡で表しており、コンプトン散乱発生頻度が大きいほど淡色となっている。この図に示されるように、シミュレーションで得られた第１断層画像は、領域９４（ＢＧＯ）、領域９３（ガドリニウム）、領域９１（ヨウ素）、領域９５（水）、領域９２（空気）の順にコンプトン散乱発生頻度が高いことを示している。

【0088】

このように、被検体におけるコンプトン散乱位置の分布を表す第１断層画像（図１３）を取得できることが確認された。物質中のコンプトン散乱発生確率は、その物質の原子番号に比例する。したがって、第１断層画像は、コンプトン散乱の吸収係数μ_Comptonの分布を表していると言える。

【0089】

（変形例）
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態のうちの何れか２以上の実施形態の構成を組み合わせてもよい。

【符号の説明】

【0090】

１Ａ～１Ｆ…画像取得装置、１０，１０Ｄ，１０Ｅ，１０Ｆ…測定部、１１，１１Ｄ…第１検出器、１２…第２検出器、１３…遮蔽体、１４…移動部、２０…処理部、３０…表示部、８１，８２，８３…陽電子放出核種、９０…被検体。

【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】