JP2011002306A - Iterative image reconstruction method for pet system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、PET(Positron Emission Tomography)装置で使用される逐次近似画像再構成法に関するものである。 The present invention relates to a successive approximation image reconstruction method used in a PET (Positron Emission Tomography) apparatus.
医療用画像診断装置の1つとして、PET装置が知られている。PET装置は、RI線源(陽電子放出核種)を含む薬剤が投与された被検体を測定し、RI線源の体内分布を画像化し、生体機能を見るための装置であり、生体や疾病患の研究あるいは臨床検査等に応用されている。 A PET apparatus is known as one of medical image diagnostic apparatuses. The PET device is a device for measuring a subject to which a medicine containing an RI radiation source (positron emitting nuclide) is administered, imaging a body distribution of the RI radiation source, and viewing a biological function. It is applied to research and clinical tests.
PET装置は、多数個のPET検出器を円周上に配列した検出器リングを複数段積み重ねた検出器リング列を備えており、この検出器リング列の内側開口部にRI線源を含む薬剤の投与を受けた被検体が配置される。そして、被検体内のRI線源から放出された陽電子は直ちに近くの電子と結合し、それによってγ線対が互いに180°反対向きに放出される。放出されたγ線対は、検出器リング列によって同時計数され、同時計数した2つのPET検出器を結ぶ線分(同時計数線(LOR)と呼ばれる。)上に、γ線を放射したRI線源が存在するものとみなされる。PET装置は、このような同時計数データを収集し、収集した同時計数データに基づいて、被検体内におけるRI線源の分布画像(PET画像)を再構成し、ディスプレイ表示する。 The PET apparatus includes a detector ring row in which a plurality of detector rings in which a large number of PET detectors are arranged on the circumference are stacked, and a medicine containing an RI radiation source in an inner opening of the detector ring row The subject who received the administration of is placed. Then, the positrons emitted from the RI source in the subject are immediately combined with nearby electrons, whereby γ ray pairs are emitted in directions opposite to each other by 180 °. The emitted γ-ray pairs are simultaneously counted by the detector ring array, and the RI line that radiates γ-rays on a line segment (referred to as a coincidence line (LOR)) connecting the two PET detectors simultaneously counted. A source is considered to exist. The PET apparatus collects such coincidence data, reconstructs a distribution image (PET image) of the RI radiation source in the subject based on the collected coincidence data, and displays it on the display.
従来のPET画像の再構成法として、逐次近似画像再構成法がこれまでに提案されている。逐次近似画像再構成法は、ノイズの統計的性質を考慮して統計ノイズを軽減する再構成法であり、データ量が少なくてノイズが目立ち、鮮鋭な画像が得られにくいPET装置に対する有効な画像再構成法である。 As a conventional PET image reconstruction method, a successive approximation image reconstruction method has been proposed so far. The successive approximation image reconstruction method is a reconstruction method that reduces statistical noise in consideration of the statistical properties of noise, and is an effective image for a PET apparatus that has a small amount of data and noise is conspicuous and a sharp image is difficult to obtain. It is a reconstruction method.
逐次近似画像再構成法では、推定した画像から計算によって推定投影データを作成し、これを実測投影データと直接比較して、その差を何等かの方法で評価し、画像の修正を行うのが一般的である。
以下、逐次近似画像再構成法のアルゴリズムを簡単に説明する。今、図7に示すように、対象領域は1つの円内にあり、この領域はJ個の画素から構成され、画像ベクトルをx↑(文字の後ろに「↑」の記号を付した場合はベクトル表示であることを表す。以下同様。)、その成分の各画素値をxjとする。また、投影データは全部でI個あるものとし、投影データベクトルをy↑、その成分の各投影値をyiとする。さらに、画素xjの線源が投影yiに検出される確率をaijで表す。aijは、また、PET装置の検出特性を表すもので、システムマトリックスと呼ばれる。
このとき、n番目の近似で得られる画像x(n)から求められる推定投影データz(n)の成分は、次式で与えられる。
Hereinafter, the algorithm of the successive approximation image reconstruction method will be briefly described. Now, as shown in FIG. 7, the target area is in one circle, this area is composed of J pixels, and the image vector is represented by x ↑ (when the symbol “↑” is appended to the letter. Represents a vector display, and so on.) Let each pixel value of that component be x j . Further, it is assumed that there are I projection data in total, the projection data vector is y ↑, and each projection value of the component is y i . Furthermore, the probability that the source of the pixel x j is detected in the projection y i is represented by a ij . a ij represents a detection characteristic of the PET apparatus and is called a system matrix.
At this time, the component of the estimated projection data z (n) obtained from the image x (n) obtained by the n-th approximation is given by the following equation.
そして、n番目の逐次近似画像x(n)から(n+1)番目の逐次近似画像x(n+1)を求めるためのアルゴリズムとして、例えば、ML−EM(maximum likelihood expectation maximization)法、OSEM(ordered subset ML-EM)法、RAMLA(row-action maximization-likelihood)法およびDRAMA(dynamic RAMLA)法等がある。 Then, as an algorithm for determining the n-th successive approximation image x (n) and (n + 1) th successive approximation image x (n + 1), for example, ML-EM (maximum likelihood expectation maximization) method, OSEM (ordered subset ML -EM) method, RAMLA (row-action maximization-likelihood) method and DRAMA (dynamic RAMLA) method.
例えば、OSEM法は、多数の方向への投影データをいくつかのサブセットに分割し、サブセット毎に画像を修正し、すべてのサブセットについて修正が終了した時点で1回の近似とするものであり、この方法のアルゴリズムは次式で与えられる。
ところで、各検出器リングは多数個のPET検出器が円形に配列されたものであり、また、個々のPET検出器はシンチレータ結晶と光電子増倍管との結合体からなっていて、γ線の入射位置は、γ線との相互作用により発光したシンチレータ結晶を識別することによって検出されるので、視野中心では発光するシンチレータ結晶の個数が最も少なくなって空間分解能が最もよくなるが、視野の辺縁部では、γ線がPET検出器の検出面に斜めに入射してシンチレータ結晶の深部で発光が生じ、発光するシンチレータ結晶の個数が増大して空間分解能が低下する。 By the way, each detector ring is composed of a large number of PET detectors arranged in a circle, and each PET detector is composed of a combination of a scintillator crystal and a photomultiplier tube. The incident position is detected by identifying the scintillator crystals that have emitted light by the interaction with γ-rays, so that the number of scintillator crystals that emit light is the smallest at the center of the field of view and the spatial resolution is the best, but the edge of the field of view In this section, γ rays are incident obliquely on the detection surface of the PET detector and light is emitted in the deep part of the scintillator crystal, and the number of scintillator crystals that emit light increases and the spatial resolution decreases.
このため、逐次近似画像再構成法において、点線源の投影データを、点広がり関数(PSF;Point Spread Function)として再構成演算に組み込み、それによって空間分解能補正を行うことがこれまでに提案されている(例えば、非特許文献1参照)。 For this reason, in the successive approximation image reconstruction method, it has been proposed so far to incorporate the projection data of the point source as a point spread function (PSF) into the reconstruction operation and thereby perform spatial resolution correction. (For example, refer nonpatent literature 1).
この方法では、視野辺縁部で空間分解能が低下することは考慮されるが、視野周辺部において感度が変化することは考慮されず、このため、十分な感度補正を行うことができない。したがって、この方法によれば、再構成画像中のボケを修正し、アーチファクトを除去することはできるが、被検者の体内の活性度等を定量的に反映した再構成画像を得ることができず、その結果、再構成画像を用いた精度の高い定量的な診断を行うことができないという問題があった。 In this method, although it is considered that the spatial resolution is lowered at the peripheral edge of the field of view, it is not considered that the sensitivity changes in the peripheral part of the field of view, so that sufficient sensitivity correction cannot be performed. Therefore, according to this method, the blur in the reconstructed image can be corrected and artifacts can be removed, but a reconstructed image that quantitatively reflects the degree of activity in the body of the subject can be obtained. As a result, there is a problem in that a highly accurate quantitative diagnosis using the reconstructed image cannot be performed.
したがって、本発明の課題は、システムマトリックスにPSFを組み込んだ従来の逐次画像再構成法における感度補正不足の問題を解消することにある。 Therefore, an object of the present invention is to solve the problem of insufficient sensitivity correction in the conventional sequential image reconstruction method in which PSF is incorporated in a system matrix.
上記課題を解決するため、第1発明は、PET装置の逐次近似画像再構成法であって、(1)点状の基準放射線源をPET装置の検出器リングの内側開口部内に配置して、前記基準放射線源から放出される放射線を、前記検出器リングの1つの直線方向に位置する複数個のPET検出器によって測定し、前記PET検出器毎に投影データを取得するステップと、(2)前記投影データのそれぞれをガウス関数で近似し、標準偏差σを求めるステップと、(3)前記1つの直線に沿って、前記1つの直線上への前記基準放射線源の射影を原点とする座標軸を設定し、前記標準偏差σの値を、対応する前記PET検出器の前記座標軸上の位置に対してプロットすることにより、前記標準偏差を、前記座標軸上の位置の関数としてモデル化するステップと、(4)前記標準偏差σの値を用い、前記ガウス関数の規格化係数の値を、対応する前記PET検出器の前記座標軸上の位置に対してプロットすることにより、前記規格化係数を前記座標軸上の位置の関数としてモデル化するステップと、(5)モデル化した前記標準偏差、およびモデル化した前記規格化係数を有する前記ガウス関数を逐次近似画像再構成法のシステムマトリックスに組み込むことにより、前記逐次近似画像再構成法を改良するステップと、(6)改良した前記逐次近似画像再構成法を、前記PET装置の検出器リングで取得した投影データに対して適用し、再構成画像を生成するステップと、を順次実行することを特徴とする逐次近似画像再構成法を構成したものである。 In order to solve the above-mentioned problem, the first invention is a successive approximation image reconstruction method of a PET apparatus, and (1) a point-like reference radiation source is arranged in an inner opening of a detector ring of the PET apparatus, Measuring radiation emitted from the reference radiation source with a plurality of PET detectors located in one linear direction of the detector ring, and obtaining projection data for each PET detector; (2) Approximating each of the projection data with a Gaussian function to obtain a standard deviation σ; and (3) a coordinate axis having the projection of the reference radiation source on the one straight line as an origin along the one straight line. A step of modeling the standard deviation as a function of the position on the coordinate axis by setting and plotting the value of the standard deviation σ against the position on the coordinate axis of the corresponding PET detector. And (4) using the value of the standard deviation σ and plotting the value of the normalization coefficient of the Gaussian function against the corresponding position on the coordinate axis of the PET detector, And (5) incorporating the Gaussian function having the modeled standard deviation and the modeled normalization coefficient into a system matrix of the successive approximation image reconstruction method. (6) applying the improved successive approximation image reconstruction method to the projection data acquired by the detector ring of the PET apparatus, and reconstructing And a step of generating an image, and a successive approximation image reconstruction method characterized by sequentially executing.
上記課題を解決するため、また、第2発明は、PET装置の逐次近似画像再構成法であって、(1)点状の基準放射線源をPET装置の検出器リングの内側開口部内に配置して、前記基準放射線源から放出される放射線を、前記検出器リングの1つの直線方向に位置する複数個のPET検出器によって測定し、前記PET検出器毎に投影データを取得するステップと、(2)前記投影データのそれぞれをピーク位置に関して左右別々にガウス関数で近似し、左側標準偏差σLおよび右側標準偏差σRを求めるステップと、(3)前記1つの直線に沿って、前記1つの直線上への前記基準放射線源の射影を原点とする座標軸を設定し、前記左側標準偏差σLおよび前記右側標準偏差σRの値を、それぞれ、対応する前記PET検出器の前記座標軸上の位置に対してプロットすることにより、前記左側標準偏差σLおよび前記右側標準偏差σRのそれぞれを、前記座標軸上の位置の関数としてモデル化するステップと、(4)前記左側標準偏差σLおよび前記右側標準偏差σRの値を用い、前記ガウス関数の規格化係数の値を対応する前記PET検出器の前記座標軸上の位置に対してプロットすることにより、前記規格化係数を前記座標軸上の位置の関数としてモデル化するステップと、(5)モデル化した前記左側標準偏差σLおよび前記右側標準偏差σR、並びにモデル化した前記規格化係数を有する前記ガウス関数を逐次近似画像再構成法のシステムマトリックスに組み込むことにより、前記逐次近似画像再構成法を改良するステップと、(6)改良した前記逐次近似画像再構成法を、前記PET装置の検出器リングで取得した投影データに対して適用し、再構成画像を生成するステップと、を順次実行することを特徴とする逐次近似画像再構成法を構成したものである。 In order to solve the above-mentioned problems, the second invention is a successive approximation image reconstruction method of a PET apparatus, and (1) a point-like reference radiation source is arranged in an inner opening of a detector ring of the PET apparatus. Measuring radiation emitted from the reference radiation source by a plurality of PET detectors located in one linear direction of the detector ring, and obtaining projection data for each PET detector; 2) approximating each of the projection data with a Gaussian function separately on the left and right with respect to the peak position to obtain a left standard deviation σ L and a right standard deviation σ R , and (3) along the one straight line, set the coordinate axes with the origin of the projection of the reference radiation source to the straight line, the coordinates of the PET detectors a value of the left standard deviation sigma L and the right the standard deviation sigma R, respectively, the corresponding By plotting with respect to the position of the upper, the steps of each of the left standard deviation sigma L and the right the standard deviation sigma R, modeled as a function of position on the coordinate axes, (4) the left standard deviation sigma Using the values of L and the right side standard deviation σ R and plotting the value of the normalization coefficient of the Gaussian function against the corresponding position on the coordinate axis of the PET detector, the normalization coefficient is expressed as the coordinate axis. Modeling as a function of the upper position; and (5) sequentially approximating the Gaussian function having the modeled left standard deviation σ L and the right standard deviation σ R , and the modeled normalization coefficient. Improving the successive approximation image reconstruction method by incorporating it into the system matrix of the construction method; and (6) the improved successive approximation image reconstruction. Is applied to the projection data acquired by the detector ring of the PET apparatus, and a step of generating a reconstructed image is sequentially performed, and a successive approximation image reconstruction method is constructed. .
第1および第2発明の構成において、前記逐次近似画像再構成法は、OSEM法またはDRAMA法であることが好ましい。 In the configurations of the first and second inventions, it is preferable that the successive approximation image reconstruction method is an OSEM method or a DRAMA method.
第1発明によれば、点状の基準放射線源からの放射線を検出器リングの複数の位置で収集して投影データを取得し、得られた投影データをガウス関数によって近似することによって、標準偏差を算出し、さらに、この標準偏差、およびガウス関数の規格化係数を半径方向位置の関数としてモデル化し、それらを逐次近似再構成法のシステムマトリックスに組み込むことにより、PET装置の分解能補正および感度補正を十分に行うことができる。 According to the first invention, radiation from a point-like reference radiation source is collected at a plurality of positions of the detector ring to obtain projection data, and the obtained projection data is approximated by a Gaussian function, thereby obtaining a standard deviation. In addition, this standard deviation and the normalization coefficient of the Gaussian function are modeled as a function of the radial position, and they are incorporated into the system matrix of the successive approximation reconstruction method, thereby correcting the resolution and sensitivity of the PET apparatus. Can be done sufficiently.
また、第2発明によれば、点状の基準放射線源からの放射線を検出器リングの複数の位置で収集した各投影データがピーク位置に関して左右非対称になる場合、左右別々のガウス関数で近似することによって左側および右側標準偏差を算出し、さらに、左側および右側標準偏差、並びにガウス関数の規格化係数を半径方向位置の関数としてモデル化し、それらを逐次近似画像再構成法のシステムマトリックスに組み込むことにより、分解能補正並びに感度補正を十分に行うことができる。 According to the second invention, when the projection data obtained by collecting the radiation from the point-like reference radiation source at a plurality of positions of the detector ring is asymmetrical with respect to the peak position, approximation is performed with the left and right Gaussian functions. To calculate the left and right standard deviations as well as the left and right standard deviations and the Gaussian function normalization factor as a function of radial position and incorporate them into the system matrix of the successive approximation image reconstruction method Therefore, resolution correction and sensitivity correction can be sufficiently performed.
以下、添付図面を参照して本発明の好ましい実施例について説明する。図1は、本発明による逐次近似画像再構成法のフロー図である。図1を参照して、本発明によれば、まず、点状の基準放射線源(この実施例ではγ線を放出する核種からなる)を、PET装置の検出器リングの内側開口部内に配置して、基準放射線源から放出される放射線を、検出器リングの1接線方向に位置する複数個のPET検出器によって測定し、PET検出器毎に2次元の投影データを取得する(図1のS1)。
図2には、投影データの一例のグラフを示した。図2のグラフ中、横軸は、上記1接線方向に沿って設定した、γ線源の当該1接線上への射影を原点とする座標軸上の位置(以下、「半径方向位置」と呼ぶ。)を示し、縦軸は、所定時間経過後のγ線のカウント数を示している。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a flowchart of a successive approximation image reconstruction method according to the present invention. Referring to FIG. 1, according to the present invention, a point-like reference radiation source (consisting of nuclides that emit gamma rays in this embodiment) is first placed in the inner opening of the detector ring of the PET apparatus. Then, the radiation emitted from the reference radiation source is measured by a plurality of PET detectors positioned in one tangential direction of the detector ring, and two-dimensional projection data is obtained for each PET detector (S1 in FIG. 1). ).
FIG. 2 shows a graph of an example of projection data. In the graph of FIG. 2, the horizontal axis is a position on the coordinate axis (hereinafter referred to as “radial position”) set along the one tangent direction and having a projection onto the one tangent of the γ-ray source as an origin. The vertical axis represents the count of γ rays after a predetermined time has elapsed.
次に、投影データのそれぞれを、図3に示すように、そのピーク位置に関して左右別々にガウス関数
また、図4に示すように、左側標準偏差σLおよび右側標準偏差σRの値を、それぞれ、対応するPET検出器の半径方向位置に対してプロットすることにより、左側標準偏差σLおよび右側標準偏差σRのそれぞれを半径方向位置rの関数(多項式関数)としてモデル化する(図1のS3)。 Also, as shown in FIG. 4, by plotting the values of the left standard deviation σ L and the right standard deviation σ R against the radial position of the corresponding PET detector, respectively, the left standard deviation σ L and the right standard deviation σ L Each of the standard deviations σ R is modeled as a function (polynomial function) of the radial position r (S3 in FIG. 1).
そして、モデル化した左側標準偏差σL(r)および右側標準偏差σR(r)を用いて、図5に示すように、ガウス関数の規格化係数の値を対応するPET検出器の半径方向位置に対してプロットすることにより、規格化係数を半径方向位置rの関数(多項式関数)としてモデル化する(図1のS4)。モデル化された規格化係数A(r)は、次式のように表される。
さらに、モデル化した左側標準偏差σL(r)および右側標準偏差σR(r)、並びにモデル化した規格化係数A(r)を有するガウス関数を逐次近似画像再構成法のシステムマトリックスaijに組み込むこと、具体的には、(1)式のaijにモデル化した規格化係数A(r)を乗算して、
そして、改良した逐次近似画像再構成法を、PET装置の検出器リングで取得した実測投影データに対して適用し、再構成画像を取得する(図1のS6)。本発明によれば、システムマトリックスに対し、ガウス関数の標準偏差だけでなく規格化係数もまた、γ線入射位置の関数として組み込んだので、分解能補正および感度補正を改善して、再構成画像中のボケを修正し、アーチファクトを除去するとともに、被検者の体内の活性度等を定量的に反映した再構成画像を得ることができる。そして、再構成画像を用いた精度の高い定量的な診断を行うことができる。 Then, the improved successive approximation image reconstruction method is applied to the measured projection data acquired by the detector ring of the PET apparatus, and a reconstructed image is acquired (S6 in FIG. 1). According to the present invention, since not only the standard deviation of the Gaussian function but also the normalization coefficient is incorporated as a function of the γ-ray incident position for the system matrix, the resolution correction and the sensitivity correction are improved, In addition to correcting the blur, the artifact can be removed, and a reconstructed image that quantitatively reflects the degree of activity in the body of the subject can be obtained. Then, quantitative diagnosis with high accuracy using the reconstructed image can be performed.
次に、PET装置の検出器リングの内側開口部内にDerenzoファントムを配置し、検出器リングによって取得した投影データに対し、本発明による逐次近似画像再構成、従来のシステムマトリックスにPSFを組み込んだ逐次近似画像再構成法および従来の逐次近似画像再構成法をそれぞれ適用し、再構成画像を生成した。この場合、逐次近似画像再構成法としてDRAMA法を採用した。 Next, a Derenzo phantom is arranged in the inner opening of the detector ring of the PET apparatus, and the successive approximation image reconstruction according to the present invention is applied to the projection data acquired by the detector ring, and the PSF is incorporated into the conventional system matrix. The approximate image reconstruction method and the conventional successive approximation image reconstruction method were applied, respectively, to generate a reconstructed image. In this case, the DRAMA method is adopted as the successive approximation image reconstruction method.
DRAMA法の画像再構成のアルゴリズムは次式で与えられる。
以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明の構成はこの実施例に限定されない。例えば、上述の実施例では、基準放射線源から放出される放射線を、検出器リングの1接線方向に位置するPET検出器によって測定し、取得した投影データを用いてガウス関数の標準偏差σLおよびσR、並びに規格化係数を当該1接線方向の位置(半径方向位置)の関数としてモデル化したが、検出器リングの1接線方向においてモデル化する代わりに、例えば、同時計数線(LOR)方向においてモデル化してもよい。すなわち、本発明では、検出器リングの任意の1つの直線方向において取得した投影データを用い、この1つの直線に沿って、当該直線上への基準放射線源の射影を原点とする座標軸を設定し、標準偏差σLおよびσR、並びに規格化係数をこの座標軸上の位置の関数としてモデル化し、システムマトリックスに組み込めばよい。 As mentioned above, although the preferable Example of this invention was described, the structure of this invention is not limited to this Example. For example, in the above embodiment, the radiation emitted from the reference radiation source is measured by a PET detector located in one tangential direction of the detector ring, and the standard deviation σ L of the Gaussian function and the obtained projection data are used. Although σ R and the normalization factor are modeled as a function of the one tangential position (radial position), instead of modeling in the detector ring's one tangential direction, for example, the coincidence line (LOR) direction May be modeled. That is, according to the present invention, projection data acquired in any one linear direction of the detector ring is used, and a coordinate axis with the projection of the reference radiation source on the straight line as an origin is set along the straight line. , Standard deviations σ L and σ R , and normalization factors may be modeled as a function of position on this coordinate axis and incorporated into the system matrix.
また、上述の実施例では2次元の投影データを用いたが、本発明によれば、3次元の投影データを用いて標準偏差σLおよびσR、並びに規格化係数をγ線入射位置の関数としてモデル化することもできる。 In the above-described embodiment, two-dimensional projection data is used. However, according to the present invention, the standard deviations σ L and σ R and the normalization coefficient are expressed as a function of the γ-ray incident position using the three-dimensional projection data. Can also be modeled as
さらには、上述の実施例では、取得した投影データをそのピーク位置に関して左右別々にガウス関数によって近似したが、投影データがそのピーク位置に関してほぼ対称である場合には、投影データを1つのガウス関数で近似した後、上述の実施例と同様にして、標準偏差σおよび規格化係数Aをモデル化し、それらのモデル化した標準偏差σおよび規格化係数Aをシステムマトリックスaijに組み込むことで、上述の実施例と同様の効果が得られる。なお、この場合、モデル化された規格化係数は、次式で表される。
また、上述の実施例では、本発明を一般のPET装置に適用したが、TOF−PET装置に本発明を適用することによって、同時計数線(LOR)上の時間応答および感度補正を改善することもできる。 In the above-described embodiments, the present invention is applied to a general PET apparatus. However, by applying the present invention to a TOF-PET apparatus, the time response on the coincidence line (LOR) and the sensitivity correction are improved. You can also.
Claims (3)
(1)点状の基準放射線源をPET装置の検出器リングの内側開口部内に配置して、前記基準放射線源から放出される放射線を、前記検出器リングの1つの直線方向に位置する複数個のPET検出器によって測定し、前記PET検出器毎に投影データを取得するステップと、
(2)前記投影データのそれぞれをガウス関数で近似し、標準偏差σを求めるステップと、
(3)前記1つの直線に沿って、前記1つの直線上への前記基準放射線源の射影を原点とする座標軸を設定し、前記標準偏差σの値を、対応する前記PET検出器の前記座標軸上の位置に対してプロットすることにより、前記標準偏差を、前記座標軸上の位置の関数としてモデル化するステップと、
(4)前記標準偏差σの値を用い、前記ガウス関数の規格化係数の値を、対応する前記PET検出器の前記座標軸上の位置に対してプロットすることにより、前記規格化係数を前記座標軸上の位置の関数としてモデル化するステップと、
(5)モデル化した前記標準偏差、およびモデル化した前記規格化係数を有する前記ガウス関数を逐次近似画像再構成法のシステムマトリックスに組み込むことにより、前記逐次近似画像再構成法を改良するステップと、
(6)改良した前記逐次近似画像再構成法を、前記PET装置の検出器リングで取得した投影データに対して適用し、再構成画像を生成するステップと、を順次実行することを特徴とする逐次近似画像再構成法。 A successive approximation image reconstruction method for a PET apparatus,
(1) A plurality of point-shaped reference radiation sources are arranged in the inner opening of the detector ring of the PET apparatus, and the radiation emitted from the reference radiation source is positioned in one linear direction of the detector ring. Measuring with a PET detector and obtaining projection data for each PET detector;
(2) approximating each of the projection data with a Gaussian function to obtain a standard deviation σ;
(3) A coordinate axis whose origin is the projection of the reference radiation source onto the one straight line is set along the one straight line, and the value of the standard deviation σ is set as the coordinate axis of the corresponding PET detector. Modeling the standard deviation as a function of position on the coordinate axes by plotting against the position above;
(4) Using the value of the standard deviation σ and plotting the value of the normalization coefficient of the Gaussian function against the position on the coordinate axis of the corresponding PET detector, Modeling as a function of the position above,
(5) improving the successive approximation image reconstruction method by incorporating the Gaussian function having the modeled standard deviation and the modeled normalization coefficient into a system matrix of the successive approximation image reconstruction method; ,
(6) The improved successive approximation image reconstruction method is applied to the projection data acquired by the detector ring of the PET apparatus, and a step of generating a reconstruction image is sequentially performed. Iterative image reconstruction method.
(1)点状の基準放射線源をPET装置の検出器リングの内側開口部内に配置して、前記基準放射線源から放出される放射線を、前記検出器リングの1つの直線方向に位置する複数個のPET検出器によって測定し、前記PET検出器毎に投影データを取得するステップと、
(2)前記投影データのそれぞれをピーク位置に関して左右別々にガウス関数で近似し、左側標準偏差σLおよび右側標準偏差σRを求めるステップと、
(3)前記1つの直線に沿って、前記1つの直線上への前記基準放射線源の射影を原点とする座標軸を設定し、前記左側標準偏差σLおよび前記右側標準偏差σRの値を、それぞれ、対応する前記PET検出器の前記座標軸上の位置に対してプロットすることにより、前記左側標準偏差σLおよび前記右側標準偏差σRのそれぞれを、前記座標軸上の位置の関数としてモデル化するステップと、
(4)前記左側標準偏差σLおよび前記右側標準偏差σRの値を用い、前記ガウス関数の規格化係数の値を対応する前記PET検出器の前記座標軸上の位置に対してプロットすることにより、前記規格化係数を前記座標軸上の位置の関数としてモデル化するステップと、
(5)モデル化した前記左側標準偏差σLおよび前記右側標準偏差σR、並びにモデル化した前記規格化係数を有する前記ガウス関数を逐次近似画像再構成法のシステムマトリックスに組み込むことにより、前記逐次近似画像再構成法を改良するステップと、
(6)改良した前記逐次近似画像再構成法を、前記PET装置の検出器リングで取得した投影データに対して適用し、再構成画像を生成するステップと、を順次実行することを特徴とする逐次近似画像再構成法。 A successive approximation image reconstruction method for a PET apparatus,
(1) A plurality of point-shaped reference radiation sources are arranged in the inner opening of the detector ring of the PET apparatus, and the radiation emitted from the reference radiation source is positioned in one linear direction of the detector ring. Measuring with a PET detector and obtaining projection data for each PET detector;
(2) approximating each of the projection data with a Gaussian function separately on the left and right with respect to the peak position to obtain a left standard deviation σ L and a right standard deviation σ R ;
(3) Along the one straight line, a coordinate axis having the projection of the reference radiation source on the one straight line as an origin is set, and the values of the left standard deviation σ L and the right standard deviation σ R are set as follows: Each of the left side standard deviation σ L and the right side standard deviation σ R is modeled as a function of the position on the coordinate axis by plotting against the position on the coordinate axis of the corresponding PET detector, respectively. Steps,
(4) By using the values of the left standard deviation σ L and the right standard deviation σ R and plotting the value of the normalization coefficient of the Gaussian function against the corresponding position on the coordinate axis of the PET detector. Modeling the normalization factor as a function of position on the coordinate axis;
(5) By incorporating the Gaussian function having the modeled left standard deviation σ L and the modeled right standard deviation σ R and the modeled normalization coefficient into the system matrix of the successive approximation image reconstruction method, Improving the approximate image reconstruction method;
(6) The improved successive approximation image reconstruction method is applied to the projection data acquired by the detector ring of the PET apparatus, and a step of generating a reconstruction image is sequentially performed. Iterative image reconstruction method.
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