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Technisches Gebiet
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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Diskriminierungsparameterberechnungsverfahren für
Photonendetektoren, welche Photonen, solche wie Röntgenstrahlen
und Gammastrahlen, erfassen, und auf eine Nuklearmedizindiagnosevorrichtung, die
Letzteres verwendet, und insbesondere auf eine Technik zum Berechnen
eines Diskriminierungsparameters, der dazu verwendet wird, Tiefeninformationen über
Photonen, die einer Interaktion in den Photonendetektoren, die ebenso
als DOI-Detektoren (DOI = engl. „Depth Of Interaktion” =
Interaktionstiefe) bezeichnet werden, die mehrere Schichten von Photonenerfassungselementen
unterschiedlicher Bauarten aufweisen, ausgesetzt werden, zu bestimmen.
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Stand der Technik
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Herkömmliche
Vorrichtungen, die DOI-Detektoren aufweisen, umfassen zum Beispiel
eine DOI-PET-Vorrichtung (PET = engl. „Positron Emission
Tomography” = Positronen-Emissions-Tomographie). In dieser
Vorrichtung erfassen zahlreiche DOI-Detektoren zuerst Paarvernichtungsphotonen bzw.
Zerstrahlungsphotonen bzw. Paarannihilationsphotonen (engl. ”pair
annihilation photons”) von 511 [keV], welche von einem
Inneren eines Patienten energiemäßig emittiert
werden, dem ein Positronen emittierendes Radionuklid verabreicht
ist. Wenn zwei DOI-Detektoren Photonen innerhalb einer definierten Zeitspanne
erfassen, werden sie als ein Paar Annihilationsphotonen gezählt,
wobei weiterhin bestimmt wird, dass Paarannihilationserzeugungspunkte
an einer gera den Linie bestehen, die das DOI-Detektor-Paar verbindet,
die sie erfasst haben. RI-Verteilungsbilder (RI = engl. „Radio
Isotope” = Radioisotop) werden durch Akkumulieren bzw.
Zusammentragen solcher Koinzidenzinformationen und Ausführen
eines Bildrekonstruktionsprozesses erzeugt.
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Bei
der Vorrichtung, welche Positionsinformationen über die
Lichtquelle (= Strahlungsquelle) aus den Positionsinformationen über
die DOI-Detektoren berechnet und medizinische Bilder von diesen Informationen,
wie oben angemerkt, erzeugt, wird die Qualität von medizinischen
Bildern durch Erlangen detaillierter Positionsinformationen über
die DOI-Detektoren verbessert. Zum Beispiel bei dem Erfassen von
Positionen in einer planaren bzw. ebenen Richtung besteht die Technik
des Unterteilens von Detektoren oder der Verwendung einer Multi-Anoden-Bauart-Photovervielfacherröhre
(PMT = engl. „photomultiplier tube”; Photovervielfacherröhre,
Photomultiplier-Röhre) (siehe beispielsweise Nichtpatentdokumente
1 und 2). Zur Erfassung in einer Tiefenrichtung besteht die Technik
der Verwendung von DOI-Detektoren, die mehrere Schichten von Photonenerfassungselementen
unterschiedlicher Bauarten aufweisen (siehe beispielsweise Nichtpatentdokument
3 und Patentdokumente 1–3).
- Nichtpatentdokument
1
http://www.nirs.go.jp/use/medical-imaging/ja/study/nextgenerati
on-pet2000/ninadama.html
- Nichtpatentdokument 2
http://www.ricoh.co.jp/net-messensa/ACADEMIA/JAMIT/MITVM/T
ANAKA04/text14.html
- Nichtpatentdokument 3
A GSO depth of interaction
detector for PET: IEEE Trans. Nucl. Sci., 45: 1078–1082,
1998.
- Patentdokument 1
Ungeprüfte Patentveröffentlichung
Nr. 2000-56023
- Patentdokument 2
Ungeprüfte Patentveröffentlichung
Nr. 2004-522925
- Patentdokument 3
Nationale Patentveröffentlichung
Nr. 2006-522925
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Überblick über
die Erfindung
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Das durch die Erfindung zu lösende
Problem
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Jedoch
beeinflusst die Genauigkeit des Diskriminierungsparameters entscheidend
die Genauigkeit der Tiefeninformation über die Interaktion,
wenn ein Diskriminierungsparameter dazu verwendet wird, um eine
DOI-Bestimmung aus gesammelten Ausgangswellenformsignalen von DOI-Detektoren
zu machen.
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Im
Allgemeinen enthält ein Ausgangswellenformsignal von jedem
DOI-Detektor zahlreiche Komponenten, solche wie Komponenten, die
von Photonenerfassungselementen, die den DOI-Detektor bilden, abhängig
sind, Rauschkomponenten und Komponenten, die von logischen Schaltungen,
Substraten, usw. erzeugt werden. Wenn sich die Raten einer Strahlungsinteraktion
einige oder mehrere Male in den Schichten der Photonenerfassungselemente
unterscheiden, kann sich der Diskriminierungsparameter verändern
oder sich die Berechnungsgenauigkeit verringern, da Ausgaben, die
die Wellenformen der Schichten mit niedrigen Raten einer Interaktion
aufzeigen, durch Ausgaben, die die Wellenformen von Schichten mit
hohen Raten einer Interaktion aufzeigen, mitgerissen bzw. mitgenommen
werden. Selbst mit der gleichen Bauart von Photonenerfassungselementen
bestehen weiterhin individuelle Unterschiede (individuelle Eigenschaften
bzw. Charakteristika) in ihren Ausgangswellenformsignalen. Es ist
deshalb notwendig, einen Diskrimi nierungsparameter für
jeden DOI-Detektor zu bestimmen oder eine periodische Einstellung
des Diskriminierungsparameters ist als Ergebnis des Alterns des
Erfassungssystems notwendig.
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Obwohl
der Diskriminierungsparameter mit diversen Faktoren veränderbar
ist, wie oben angemerkt ist, wird, selbst wenn er auf einen Wert
festgelegt ist, der bis zu einem gewissen Ausmaß geeignet ist,
eine Verbesserung in der Positionsauflösung betreffend
die Tiefeninformationen der Interaktion verglichen mit Nicht-DOI-Detektoren
festgestellt. Jedoch besteht das Problem, dass dies das Leistungsvermögen
der DOI-Detektoren nicht vollständig herausbringen kann.
Eine Nuklearmedizindiagnosevorrichtung, die solch einen Diskriminierungsparameter
verwendet, hat das Problem, dass hochqualitative RI-Verteilungsbilder
nicht erhalten werden können.
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Diese
Erfindung wurde in Hinblick auf den Stand der Technik, wie er vorstehend
genannt ist, gemacht, und deren Aufgabe ist es, ein Diskriminierungsparameterberechnungsverfahren für
Photonendetektoren und eine Nuklearmedizindiagnosevorrichtung, die
Letzteres verwendet, zur Verfügung zu stellen, welche dazu
imstande sind, einen Diskriminierungsparameter relativ leicht zu
erhalten, welcher das vollständige Leistungsvermögen
der Photonendetektoren herausbringen kann.
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Eine
andere Aufgabe dieser Erfindung ist es, eine Nuklearmedizindiagnosevorrichtung
zur Verfügung zu stellen, welche hochqualitative RI-Verteilungsbilder
durch Verwendung eines Diskriminierungsparameters erhalten kann,
welcher das Leistungsvermögen der Photonendetektoren vollständig herausbringt.
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Einrichtungen zur Lösung des
Problems
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Um
die obige Aufgabe zu lösen, stellt die Erfindung die folgende
Ausführungsform zur Verfügung.
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Die
Erfindung, die in Anspruch 1 festgelegt ist, stellt ein Diskriminierungsparameterberechnungsverfahren
für Photonendetektoren zur Verfügung, bei welchem
die Photonendetektoren mehrere Schichten von Photonenerfassungselementen
unterschiedlicher Bauart aufweisen, die gegenüberliegend einer
Lichtquelle und an einer Rückseite angeordnet sind, wobei
das Verfahren zum Berechnen eines Diskriminierungsparameters zum
Ausführen einer impulsförmigen Diskriminierung
von Ausgangswellenformsignalen und zum Bestimmen von Photonenerfassungselementen,
die eine Interaktion mit Photonen durchgeführt haben, dient,
wobei das Diskriminierungsparameterberechnungsverfahren aufweist:
einen Schritt des Anwendens von zwei Arten von Anpassungsfunktionen,
welche Wellenformen von Zählwerten relativ zu Energieverhältnissen annähern,
auf Daten, die die Ausgangswellenformsignale akkumuliert aufweisen;
einen Schritt des Berechnens von Anpassungsparametern von beiden Anpassungsfunktionen;
und einen Schritt des Erhaltens, basierend auf beiden Anpassungsparametern, von
Zählwerten, welche 1/n von Höchstwerten der beiden
Anpassungsfunktionen sind, und des Berechnens eines Wertes des Energieverhältnisses
der beiden Anpassungsfunktionen, die diesen entsprechen, als den
Diskriminierungsparameter.
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Gemäß der
Erfindung, die in Anspruch 1 festgelegt ist, werden zwei Arten von
Anpassungsfunktionen, welche Wellenformen von Zählwerten
relativ zu Energieverhältnissen annähern, zuerst
auf die Daten, die die Ausgangswellenformsignale akkumuliert aufweisen,
angewandt. Dann werden die Anpassungsparameter der beiden Anpassungsfunktionen berechnet.
Basierend auf den beiden Anpassungsparametern werden Zählwerte
bzw. Häufigkeitswerte, welche 1/n von Höchstwerten
der beiden Anpassungsfunktionen sind, erhalten und ein Wert des
Energieverhältnisses von den beiden Anpassungsfunktionen
entsprechend den Zählwerten bzw. Häufigkeitswerten
wird als Diskriminierungsparameter berechnet. D. h., dass für
die Wahrscheinlichkeitsverteilungen von Photonen, die durch entsprechende
Photonenerfassungselemente erfasst werden, ein Wert des Energieverhältnisses
von den beiden Anpassungsfunktionen entsprechend den Zählwerten
bzw. Häufigkeitswerten, welche 1/n von den beiden Wahrscheinlichkeitsverteilungen
entfernen werden, als Diskriminierungsparameter erhalten wird. Daher kann
der Diskriminierungsparameter mit hoher Genauigkeit berechnet werden,
egal welcher Art die Photonenerfassungselemente sind, da ein Diskriminierungsparameter
automatisch basierend auf den Anpassungsparametern berechnet wird,
nachdem eine Anpassung mit den Anpassungsfunktionen ausgeführt
ist. Es ist deshalb möglich, einen Diskriminierungsparameter
relativ leicht zu erhalten, welcher das Leistungsvermögen
der Photonendetektoren vollständig herausbringt.
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Bei
dieser Erfindung wird es bevorzugt, dass eine untere Grenze oder
eine obere Grenze des Energieverhältnisses als der Diskriminierungsparameter
festgelegt wird, wenn ein Summengesamtwert von Zählwerten
bzw. Häufigkeitswerten bei Höchstwerten der beiden
Anpassungsfunktionen kleiner als ein vorbestimmter Wert ist (Anspruch
2).
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Gemäß der
Erfindung, die in Anspruch 2 festgelegt ist, kann ein Diskriminierungsparameter
nicht mit hoher Genauigkeit erhalten werden, wenn die Zählwerte
kleiner als der vorbestimmte Wert sind, wobei durch Festlegen einer
unteren Grenze oder einer oberen Grenze des Energieverhältnisses
als den Diskriminierungsparameter dieser deshalb leicht von einem
Diskriminierungsparameter, der mit hoher Genauigkeit berechnet ist,
unterschieden werden kann.
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Das
Energieverhältnis ist Energie, erfasst durch die Photonendetektoren
innerhalb einer bestimmten Zeit, geteilt durch die gesamte Energie. Hinsichtlich
der Hardware nimmt es einen Wert zwischen einer bestimmten oberen
Grenze und einer bestimmten unteren Grenze ein. Daher kann es, da
der Diskriminierungsparameter gewöhnlicher Weise nicht
eine obere Grenze oder eine untere Grenze ist, von einem Diskriminierungsparameter,
der auf normale Weise berechnet wird, unterschieden werden.
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Bei
dieser Erfindung wird es bevorzugt, weiterhin einen Schritt des
Bestimmens einer Korrektheit der beiden Anpassungsparameter zur
Verfügung zu stellen, nachdem die Anpassungsparameter berechnet
sind, basierend darauf, ob beide Anpassungsparameter innerhalb eines
vorbestimmten Bereichs liegen, der vorher aus experimentellen Werten
hergeleitet wird, wobei eine untere Grenze oder eine obere Grenze
des Energieverhältnisses als der Diskriminierungsparameter
festgelegt wird, wenn einer der Anpassungsparameter unrichtig bestimmt
ist (Anspruch 3).
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Gemäß der
Erfindung, die in Anspruch 3 festgelegt ist, werden vorher Versuche über
die Anpassungsparameter durchgeführt, um zu überprüfen,
in welche Bereiche die Anpassungsparameter hineinfallen. Wenn sie
außerhalb der Bereiche sind, ist es sehr wahrscheinlich,
dass ein bestimmtes Problem aufgetaucht ist, solch eines wie ein
Fehler bei der Berechnung der Anpassungsparameter oder ein Problem
mit den Photonendetektoren an sich. Dann, wenn die Anpassungsparameter
ungeeignet bestimmt sind, ist es unmöglich, einen Diskriminierungsparameter
mit hoher Genauigkeit basierend auf den Anpassungsparametern zu
erhalten. Durch Festlegen einer unteren Grenze oder einer oberen
Grenze, welche gewöhnlicher Weise unmöglich ist,
kann dieser leicht von einem Diskriminierungsparameter, der auf
normale Weise erhalten wird, unterschieden werden.
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Bei
dieser Erfindung wird es bevorzugt, dass der Schritt des Anwendens
der Anpassungsfunktionen eine Anpassung unter Verwendung von einem der
Höchstwerte als Referenz lediglich innerhalb eines vorbestimmten
Bereichs ausführt, der vorher aus experimentellen Werten
hergeleitet wird und die Referenz umfasst (Anspruch 4).
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Gemäß der
Erfindung, die in Anspruch 4 festgelegt ist, kann der Diskriminierungsparameter
solange berechnet werden, wie zumindest Daten zwischen den Höchstwerten
der zwei Anpassungsfunktionen verfügbar sind. Daher werden
Experimente durchgeführt, um eine angenäherte
Position von einem der Höchstwerte und einem Bereich, der
die Umgebung des anderen Höchstwertes umfasst, festzulegen.
Dann wird eine Anpassung nicht außerhalb des Bereiches
ausgeführt, wodurch die Belastung des Prozesses zum Berechnen
des Diskriminierungsparameters erleichtert werden kann und die Zeit,
die durch den Berechnungsprozess in Anspruch genommen wird, verkürzt
werden kann.
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Bei
dieser Erfindung wird es bevorzugt, weiterhin einen Schritt des
Bestimmens einer Korrektheit des Diskriminierungsparameters zur
Verfügung zu stellen, nachdem der Diskriminierungsparameter
berechnet ist, basierend darauf, ob der Diskriminierungsparameter
zwischen Energieverhältnissen entsprechend den Höchstwerten
der beiden Anpassungsfunktionen liegt (Anspruch 5).
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Gemäß der
Erfindung, die in Anspruch 5 festgelegt ist, wird, nachdem der Diskriminierungsparameter
berechnet ist, die Korrektheit des Diskriminierungsparameters basierend
darauf bestimmt, ob der Diskriminierungsparameter zwischen Energieverhältnissen
entsprechend den Höchstwerten der beiden Anpassungsfunktionen
liegt. Daher kann die Korrektheit des Diskriminierungsparameters
leicht bestimmt werden.
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Bei
dieser Erfindung wird es bevorzugt, dass eine obere Grenze oder
eine untere Grenze des Energieverhältnisses als der Diskriminierungsparameter
festgelegt wird, wenn der Diskriminierungsparameter unrichtig bestimmt
ist (Anspruch 6).
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Gemäß der
Erfindung, die in Anspruch 6 festgelegt ist, wird, wenn der Diskriminierungsparameter unrichtig
ist, eine obere Grenze oder eine untere Grenze als dessen Wert festgelegt,
so dass es ermöglicht wird, diesen leicht von einem Diskriminierungsparameter,
der auf normale Weise erhalten wird, zu unterscheiden.
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Bei
dieser Erfindung wird es bevorzugt, einen Schritt des Anzeigens
an einem Kristallanzeigeabschnitt, nachdem der Diskriminierungsparameter berechnet
wird, von Diskriminierungsparametern und Anpassungsfunktionen von
allen Blöcken von einer Vielzahl von individuellen Blöcken,
die durch Unterteilen der Photonenerfassungselemente ausgebildet werden;
einen Schritt des Auswählens eines beliebigen Blocks an
dem Kristallanzeigeabschnitt als einen bestimmten Block; einen Schritt
des Anzeigens der Anpassungsfunktionen und des Diskriminierungsparameters
des bestimmten Blocks an einem Einstellungsanzeigeabschnitt; und
einen Schritt des Anzeigens einer zusammengesetzten Funktion, welche eine
Summe der Anpassungsfunktionen von allen Blöcken ist, und
des Diskriminierungsparameters des bestimmten Blocks an einem Blockanzeigeabschnitt zur
Verfügung zu stellen; und weiterhin aufweisend einen Schritt,
der ausgeführt wird, wenn der Diskriminierungsparameter
des bestimmten Blocks nach all den Schritten beliebig eingestellt
wird, um den eingestellten Diskriminierungsparameter an dem Einstellungsanzeigeabschnitt
und den Blockanzeigeabschnitt anzuzeigen und den Diskriminierungsparameter
des bestimmten Blocks fein einzustellen (Anspruch 7).
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Gemäß der
Erfindung, die in Anspruch 7 festgelegt ist, werden, nachdem der
Diskriminierungsparameter berechnet ist, die Diskriminierungsparameter
und die Anpassungsfunktionen von allen Blöcken von einer
Vielzahl von individuellen Blöcken, die durch Unterteilen
der Photonenerfassungselemente ausgebildet werden, an dem Kristallanzeigeabschnitt angezeigt.
Weiterhin wird ein beliebiger Block an den Kristallanzeigeabschnitt
als ein bestimmter Block ausgewählt und die Anpassungsfunktionen
und der Diskriminierungsparameter des bestimmten Blocks werden an
dem Einstellungsanzeigeabschnitt angezeigt. Dann werden eine zusammengesetzte
Funktion, welche eine Summe der Anpassungsfunktionen von all den
Blöcken ist, und der Diskriminierungsparameter des bestimmten
Blocks an dem Blockanzeigeabschnitt angezeigt. Anschließend
wird, wenn der Diskriminierungsparameter des bestimmten Blocks beliebig
eingestellt ist, der eingestellte Diskriminierungsparameter an dem
Einstellungsanzeigeabschnitt und dem Blockanzeigeabschnitt angezeigt, um
zu ermöglichen, dass der Diskriminierungsparameter des
bestimmten Blocks visuell und leicht fein eingestellt wird.
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Die
Erfindung, die in Anspruch 8 festgelegt ist, stellt eine Nuklearmedizindiagnosevorrichtung zum
Erfassen von Photonen von einem Patienten zur Verfügung,
aufweisend ein Bett zum Stützen des Patienten; Photonendetektoren,
die mehrere Schichten von Photonenerfassungselementen unterschiedlicher
Bauarten aufweisen, die gegenüberliegend des Betts und
an einer Rückseite angeordnet sind, zum Erfassen von Photonen,
die von einem Radionuklid, das dem Patienten injiziert ist, emittiert
werden; ein Diskriminierungsparameterberechnungsgerät zum Anwenden,
auf Daten, die die Ausgangswellenformsignale akkumuliert aufweisen,
von zwei Arten von Anpassungsfunktionen, welche die Wellenformen von
Zählwerten bzw. Häufigkeitswerten relativ zu Energieverhältnissen
annähern, zum Berechnen von Anpassungsparametern von beiden
Anpassungsfunktionen, zum Erhalten, basierend auf den beiden Anpassungsparametern,
von Zählwerten, welche 1/n von Höchstwerten von
den beiden Anpassungsfunktionen sind, und zum Berechnen eines Wertes
des Energieverhältnisses von den beiden Anpassungsfunktionen,
die diesen entsprechen, als den Diskriminierungsparameter; und ein
Rekonstruktionsgerät zum Rekonstruieren von RI-Verteilungsbildern
basierend auf den Daten und dem Diskriminierungsparameter.
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Gemäß der
Erfindung, die in Anspruch 8 festgelegt ist, werden die Photonen,
die von den Patienten emittiert werden, der auf dem Bett platziert
ist, durch die Multischicht-Photonendetektoren erfasst. Der Diskriminierungsparameter
dafür wird wie folgt erhalten.
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Zwei
Arten von Anpassungsfunktionen, welche Wellenformen von Zählwerten
bzw. Häufigkeitswerten relativ zu Energieverhältnissen
annähern, werden zuerst auf die Daten, die die Ausgangswellenformsignale
akkumuliert aufweisen, angewendet. Anpassungsparameter von beiden
Anpassungsfunktionen werden berechnet. Basierend auf den beiden Anpassungsparametern
werden Zählwerte bzw. Häufigkeitswerte, welche
1/n von Höchstwerten der beiden Anpassungsfunktionen sind,
erhalten und ein Wert des Energieverhältnisses der beiden
Anpassungsfunktionen entsprechend den Zählwerten bzw. Häufigkeitswerten
wird als Diskriminierungsparameter berechnet. Mit anderen Worten
wird für Wahrscheinlichkeitsverteilungen von Photonen,
die durch die entsprechenden Photonenerfassungselemente erfasst
werden, ein Wert des Energieverhältnisses von den beiden
Anpassungsfunktionen entsprechend den Zählwerten bzw. Häufigkeitswerten,
welche 1/n von den beiden Wahrscheinlichkeitsverteilungen entfernen,
als Diskriminierungsparameter erhalten. Daher kann der Diskriminierungsparameter
mit hoher Genauigkeit berechnet werden, egal welcher Art die Photonenerfassungselemente
sind, da ein Diskriminierungsparameter basierend auf den Anpassungsparametern
automatisch berechnet wird, nachdem eine Anpassung mit den Anpassungsfunktionen
ausgeführt wird. Es ist deshalb möglich, einen Diskriminierungsparameter
relativ leicht zu erhalten, welcher das Leistungsvermögen
der Photonendetektoren vollständig herausbringen kann.
Da das Rekonstruktionsgerät RI-Verteilungsbilder basierend
auf dem hochgenauen Diskriminierungsparameter, der auf diese Weise
erhalten wird, und den Daten rekonstruiert, können hochqualitative
RI-Verteilungsbilder, die Hochpräzisionstiefenpositionsinformationen
verwenden, erlangt werden.
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Wirkungen der Erfindung
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Gemäß dem
Diskriminierungsparameterberechnungsverfahren für Photonendetektoren
dieser Erfindung werden zwei Arten von Anpassungsfunktionen, welche
Wellenformen von Zählwerten bzw. Häufigkeitswerten
relativ zu Energieverhältnissen annähern, zuerst
auf Daten, die Ausgangswellenformsignale akkumuliert aufweisen,
angewandt. Dann werden Anpassungsparameter der beiden Anpassungsfunktionen
berechnet. Basierend auf beiden Anpassungsparametern werden Zählwerte
bzw. Häufigkeitswerte, welche 1/n von Höchstwerten
der beiden Anpassungsfunktionen sind, erhalten und ein Wert des
Energieverhältnisses der beiden Anpassungsfunktionen entsprechend
den Zählwerten wird als Diskriminierungsparameter berechnet.
D. h., dass für die Wahrscheinlichkeitsverteilungen von
Photonen, die durch die entsprechenden Photonenerfassungselemente
erfasst werden, ein Wert des Energieverhältnisses von beiden
Anpassungsfunktionen entsprechend den Zählwerten bzw. Häufigkeitswerten,
welche 1/n von den beiden Wahrscheinlichkeitsverteilungen entfernen
werden, als Diskriminierungsparameter erhalten wird. Daher kann
der Diskriminierungsparameter mit hoher Genauigkeit berechnet werden,
egal welcher Art die Photonenerfassungselemente sind, da ein Diskriminierungsparameter
basierend auf den Anpassungsparametern automatisch berechnet wird,
nachdem eine Anpassung mit den Anpassungsfunktionen ausgeführt
wird. Es ist deshalb möglich, einen Diskriminierungsparameter
relativ leicht zu erhalten, welcher das Leistungsvermögen
der Photonendetektoren vollständig herausbringt.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist
eine Blockdarstellung, die eine Skizze einer Positronen-CT-Vorrichtung
gemäß einem Ausführungsbeispiel zeigt;
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2 ist
eine Ansicht in einem Vertikalschnitt, die eine Skizze eines Photonendetektors zeigt;
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3 ist
ein Diagramm, das ein Beispiel eines Histogramms von Zählwerten
bzw. Häufigkeitswerten bezüglich Energieverhältnissen
zeigt;
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4 ist
eine Ansicht, die ein Beispiel einer Anzeige an einer Anzeigeeinheit
zeigt; und
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5 ist
ein Flussdiagramm, das ein Betriebsbeispiel zeigt.
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- M
- Patient
- 1
- Gerüsteinheit
bzw. Portaleinheit
- 3
- Datensammelsystem
- 5
- Datenprozessor
- 7
- Bett
- 9
- Gerüst
bzw. Portal
- 17
- Photonendetektoren
- 19
- Datensammler
bzw. Datenkollektor
- 21
- Diskriminator
- 23
- Positionsinformationsrechner
- 25
- Rekonstruktionseinheit
- 27
- Steuereinrichtung
- 29
- Anzeigeeinheit
- 31
- Anweisungseinheit
- 34
- Diskriminierungsparameterrechner
bzw. -berechner
- 35
- erste
Photonenerfassungselemente
- 37
- zweite
Photonenerfassungselemente
- 41
- Photomultiplier-
bzw. Photovervielfacherröhren
- k
- Diskriminierungsparameter
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Ausführliche Beschreibung des
Ausführungsbeispiels
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Für
Wahrscheinlichkeitsverteilungen von Photonen, die durch entsprechende
Photonenerfassungselemente erfasst werden, wird ein Wert eines Energieverhältnisses
von beiden Anpassungsfunktion, welche 1/n von den beiden Wahrscheinlichkeitsverteilungen
entfernen und den Zählwerten bzw. Häufigkeitswerten
entsprechen, als Diskriminierungsparameter erhalten. Daher kann,
egal welcher Art die Photonenerfassungselemente sind, der Diskriminierungsparameter
mit einer hohen Genauigkeit berechnet werden, da der Diskriminierungsparameter
basierend auf den Anpassungsparametern automatisch berechnet wird,
nachdem eine Anpassung mit den Anpassungsfunktionen durchgeführt
wird. Dies löst die Aufgabe, die darin besteht, dazu imstande
zu sein, einen Diskriminierungsparameter relativ leicht zu erhalten,
welcher ein vollständiges Leistungsvermögen der
Photonendetektoren herausbringen kann.
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Ausführungsbeispiel 1
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Das
Ausführungsbeispiel 1 dieser Erfindung wird nachstehend
unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. 1 ist
eine Blockdarstellung, die eine Skizze einer Positronen-CT-Vorrichtung
gemäß dem Ausführungsbeispiel zeigt. 2 ist
eine Ansicht in einem Vertikalschnitt, die eine Skizze eines Photonendetektors
zeigt.
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Diese
Positronen-CT-Vorrichtung umfasst eine Gerüsteinheit bzw.
Portaleinheit 1, ein Datensammelsystem 3 und einen
Datenprozessor 5. Die Gerüsteinheit 1 umfasst
ein Bett 7 zum Stützen eines Patienten M, der
mit einem Positronen emittierenden Radionuklid medizinisch behandelt
wird, und ein Gestell bzw. Portal 9. Das Bett 7 umfasst
einen verti kal bewegbaren Basisblock 11 und eine obere
Platte 13, die horizontal an dem Basisblock 11 bewegbar
ist.
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Das
Gerüst hat eine Öffnung 15, die in dessen
Zentrum ausgebildet ist, um den Patient M zusammen mit der oberen
Platte 13 aufzunehmen. Eine Vielzahl von Photonendetektoren 17 (nachstehend im
Detail beschrieben) sind um die Öffnung 15 zum Erfassen
von Positronen (Photonen), die von dem Patienten M ausgelöst
werden, gelagert. Ausgaben von der Vielzahl von Photonendetektoren 17 werden dem
Datensammelsystem 3 übergeben.
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Das
Datensammelsystem 3 umfasst einen Datensammler bzw. Datenkollektor 19,
einen Diskriminator 21 und einen Positionsinformationsrechner bzw.
-berechner 23. Der Datensammler 19 umfasst einen
Verstärker, einen ADC (ADC = engl. ”analog-to-digital
converter”; Analog-/Digital-Wandler), einen TDC (TDC =
engl. ”time-to-digital converter”; Time-to-Digital-Converter/-Wandler),
eine Verzögerungsschaltung bzw. einen Verzögerungskreis
und einen Doppelereignisdeterminator bzw. eine Doppelereignisbestimmungseinrichtung
(engl. ”double event determiner), um Signale in Bezug auf
Photonen, die an einem Paar von Photonendetektoren 17 koinzident
sind, zu sammeln und zu digitalisieren. Der Diskriminator 21 führt
basierend auf einem Diskriminierungsparameter, der vorher festgelegt
wird (nachstehend im Detail beschrieben), eine impulsförmige
Diskriminierung von Daten von Ausgangswellenformsignalen aus, die
von den Photonendetektoren 17 ausgegeben werden und durch
den Datenkollektor 19 gesammelt werden, und bestimmt Photonenerfassungselemente
in den Photonendetektoren 17, die. mit Photonen interagiert
haben, wie nachstehend beschrieben wird. Der Positionsinformationsrechner 23 erhält
basierend auf den Daten der Ausgangswellenformsignale und Tiefeninformationen
(z) der Interaktion Positionsinformationen (x, y, z) über die
Interaktion der Photonen.
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Der
Datenprozessor 5 umfasst eine Rekonstruktionseinheit 25,
eine Steuereinrichtung 27, eine Anzeigeeinheit 29,
eine Anweisungseinheit 31 und einen Treiber 33.
Die Rekonstruktionseinheit 25 rekonstruiert RI-Verteilungsbilder
des Patienten M basierend auf den Positionsinformationen von dem
Positionsinformationsrechner 23, den Daten des Ausgangswellenformsignals
von dem Datenkollektor 19 und den Übertragungsdaten,
die getrennt gesammelt werden. Die Steuereinrichtung 27 hat
einen Diskriminierungsparameterrechner bzw. -berechner 34 und führt
einen automatischen Berechnungsprozess für einen Diskriminierungsparameter,
der nachstehend beschrieben ist, einen automatischen Bestimmungsprozess
zum automatischen Bestimmen der Korrektheit des erhaltenen Diskriminierungsparameters,
einen Feineinstellungsprozess zur Feineinstellung des Diskriminierungsparameters,
einen Prozess zum Bewirken, dass die Anzeigeeinheit 29 die
RI-Verteilungsbilder basierend auf den Daten der Rekonstruktionseinheit 25 anzeigt,
einen Prozess zum Antreiben der oberen Platte 13 in eine
vordere und hintere Richtung durch den Treiber 33 basierend
auf Anweisungen, die durch die Anweisungseinheit 31 übergeben werden,
solch eine wie eine Maus, und Anweisungen für das Datensammelsystem 3 zum
Starten des Sammelns aus.
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Die
obige Rekonstruktionseinheit 25 entspricht dem Rekonstruktionsgerät
in dieser Erfindung. Der obige Diskriminierungsparameterrechner bzw.
-berechner 24 entspricht dem Diskriminierungsparameterberechnungsgerät
in dieser Erfindung.
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Die
Photonendetektoren 17 sind, wie beispielsweise in 2 gezeigt,
ausgebildet.
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D.
h., dass die Photonendetektoren 17 das sind, was als Zweischicht-DOI-Detektoren
bezeichnet wird, die durch Kombinieren einer Vielzahl von Photonenerfassungselementen
unterschiedlicher Bauarten und anschließendem Laminieren
von diesen ausgebildet werden. Insbe sondere sind erste Photonenerfassungselemente 35 und
zweite Photonenerfassungselemente 37 in Reihe bezüglich
einer Photonen emittierenden Richtung (von dem Bett 7) angeordnet.
Eine Lichtführung 39 ist angrenzend an die zweiten
Photonenerfassungselemente 37 angeordnet, wobei weiterhin
eine Vielzahl von Photovervielfacherröhren 41 an
der Lichtführung 39 angeordnet ist. Die Photovervielfacherröhren 41 sind
vorzugsweise das, was als Photovervielfacherröhren der
Mono-Anoden-Bauart bezeichnet wird. Bei den ersten Photonenerfassungselementen 35 und
den zweiten Photonenerfassungselementen 37 umfasst jedes
Erfassungselement eine Vielzahl von Blöcken. Die ersten
Photonenerfassungselemente 35 sind beispielsweise aus ISO
(Lutetiumoxyorthosilicat) ausgebildet. Die zweiten Photonenerfassungselemente 37 sind
beispielsweise aus GSO (Gadolinium-Oxyorthosilikat) ausgebildet.
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Nun
wird Bezug auf 3 genommen. 3 ist
ein Diagramm, das ein Beispiel eines Histogramms von Zählwerten
bzw. Häufigkeitswerten relativ zu Energieverhältnissen
aufzeigt. Ein Energieverhältnis ist die Energie, die durch
die Photonendetektoren 17 innerhalb einer bestimmten Zeit
erfasst wird, geteilt durch die gesamte Energie. Hinsichtlich der Hardware
nimmt es einen Wert zwischen einer bestimmten oberen Grenze (z.
B. 256) und einer bestimmten unteren Grenze (z. B. 1) ein.
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Die
Daten der Ausgangswellenformsignale von Photonendetektoren 17 umfassen
zahlreiche Komponenten, solche wie Ausgaben, die von den Erfassungselementen
abhängig sind, und Ausgaben wegen Rauschkomponenten. In
diesem Fall soll in dem Histogramm, das die Ausgaben akkumuliert,
die Wellenformen von diesen darstellen, jede Komponente eine Gauß'sche
Verteilung (Normalverteilung) annehmen. Bei dem obigen Histogramm
(z. B. aus zwei Komponenten bestehend) ist es wohl bekannt, dass
das Histogramm gut mit Anpassungsfunktio nen ausgedrückt
werden kann, wenn Anpassungsfunktionen mit zwei Gauß'schen
Verteilungen verwendet werden.
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Ein
Verfahren zum Berechnen des Diskriminierungsparameters nach dem
Ausführen einer Anpassung, wie oben angemerkt ist, wird
nachstehend beschrieben. In diesem Fall werden die Zweischicht-DOI-Detektoren
(Photonendetektoren 17), die in 2 gezeigt
sind, durch ein Beispiel beschrieben, um das Verständnis
der Beschreibung zu erleichtern.
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In
diesem Fall stellt das Histogramm DH der Daten, die die Ausgangswellenformsignale
akkumuliert aufweisen, eine Gauß'sche Verteilung basierend auf
den Komponenten der ersten Erfassungselemente 35 und eine
Gauß'sche Verteilung basierend auf den Komponenten der
zweiten Erfassungselemente 37 dar. In der folgenden Beschreibung
wird somit der Diskriminierungsparameter unter Verwendung der zwei
Gauß'schen Verteilungen berechnet. Das Grundkonzept des
Verfahrens zum Berechnen des Diskriminierungsparameters k, das nachstehend
beschrieben wird, besteht darin, dass der Abschnitt, bei dem die
zwei Gauß'schen Verteilungen beide 1/n (n nimmt eine reelle
Zahl ein) sind, als Diskriminierungsparameter k betrachtet wird.
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In
diesem Fall werden die zwei Gauß'schen Funktionen als Anpassungsfunktionen
wie folgt definiert. Die Werte a1, a2, b1, b2, c1 und c2 repräsentieren
Anpassungsparameter in den Anpassungsgleichungen. f(x)
= a1 × exp{–(x – b1)2/c12} g(x) = a2 × exp{–(x – b2)2/c22}
-
Zu
dieser Zeit werden die 1/n-Breiten von beiden Gauß'schen
Funktionen durch die folgenden Gleichungen gegeben: σ1(n)
= c1 × √(In n) σ2(n)
= c2 × √(In n)
-
Wenn
die 1/n-Breiten von diesen Höchstwerten verwendet werden,
wird der Diskriminierungsparameter k wie folgt ausgedrückt: k = b1 + σ1(n) k
= b2 – σ2(n)
-
Die
obigen Gleichungen werden aufgelöst, um dann folgende Gleichung
zu ergeben: k = (c2 × b1 + c1 × b2)/(c1
+ c2)
-
Es
ist selbstverständlich, dass der Diskriminierungsparameter
k, wie oben angemerkt ist, leicht von Anpassungsparametern a1, a2,
b1, b2, c1 und c2 der Anpassungsfunktionen hergeleitet werden kann.
-
Als
Nächstes werden ein automatisches Berechnungsverfahren
und ein automatisches Bestimmungsverfahren beschrieben.
-
Was
für die automatische Berechnung eines Diskriminierungsparameters
k erforderlich ist, ist automatisch Anfangsanpassungsparameter,
die zur Durchführung der Anpassung angemessen sind, zu bestimmen.
Ein Histogramm, das Ausgänge akkumuliert, die Wellenformen
repräsentieren, unterscheidet sich für jedes der
ersten Photonenerfassungselemente 35 und zweiten Photonenerfassungselemente 37 des
Photonendetektors 17, aber im Allgemeinen ist die Tendenz
die gleiche. Daher werden die Anpassungsparameter unter Bezugnahme
auf einen bestimmten Abschnitt bestimmt.
-
Betrachtet
man beispielsweise 3, sind in dem Histogramm der
Zählwerte bzw. Häufigkeitswerte relativ zu Energieverhältnissen
die Anpassungsparameter a2 und b2 der Gauß'schen Funktion
g(x) ein maximaler Zählwert bzw. Häufigkeitswert
(Höchstwert/Maximum) und jeder dementsprechende Ausgangswert
(Energieverhältnis) und kann daher leicht gesucht werden.
Daher werden basierend auf den Anpassungsparametern a2 und b2 der
einen Gauß'schen Funktion g(x) die Anpassungsparameter a1
und b1 der anderen Gauß'schen Funktion f(x) aus den folgenden
Gleichungen hergeleitet: a1 = a2 × 0,6 b1 = b2 – 30
-
Die
obigen Konstanten 0,6 und 30 wurden anhand der Durchführung
von Experimenten im Vorfeld mit einer tatsächlichen Ausrüstung
bestimmt.
-
Im Übrigen
wird es bevorzugt, dass der Bereich zum Ausführen der Anpassung
auf einen Bereich begrenzt ist, der zum Ausführen der Anpassung erforderlich
ist. Daher wird die Anpassung aus den erhaltenen Anpassungsparametern
lediglich für einen geeigneten Bereich ausgeführt.
Insbesondere wird in dem Histogramm, das in 3 gezeigt
ist, unter Bezugnahme auf die Position des Anpassungsparameters
b2 die Anpassung lediglich innerhalb eines vorbestimmten Bereichs
ausgeführt, der im Vorfeld durch experimentelle Werte hergeleitet
wird und die Referenz umfasst. Zum Beispiel ist es ein Bereich von –90
bis 40 unter Bezugnahme auf den Anpassungsparameter b2. Durch Begrenzen
des Bereichs zum Ausführen der Anpassung kann auf diese
Weise die Belastung des Prozesses zum Berechnen des Diskriminierungsparameters
erleichtert werden, wobei die Zeit, die der Berechnungsprozess in
Anspruch nimmt, verkürzt werden kann.
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Wenn
der Gesamtwert der Zählwerte (a1 + a2) an den Höchstwerten
der Anpassungsfunktionen kleiner als ein vorbestimmter Wert ist,
wird es bevorzugt, eine untere Grenze oder eine obere Grenze des Energieverhältnisses
als Diskriminierungsparameter festzulegen. Wenn die Zählwerte
kleiner als der vorbestimmte Wert sind, kann ein Diskriminierungsparameter
mit einer hohen Genauigkeit nicht erhalten werden. Daher kann er
durch Festlegen einer unteren Grenze oder oberen Grenze des Energieverhältnisses
als Diskriminierungsparameter leicht von einem Diskriminierungsparameter,
der mit hoher Genauigkeit berechnet ist, unterschieden werden.
-
Als
Nächstes wird, wenn die obige Bedingung erfüllt
ist, die Bestimmung hinsichtlich der Korrektheit des automatisch
berechneten Diskriminierungsparameters automatisch gemacht.
-
D.
h., dass der Diskriminierungsparameter k die folgende Bedingung
erfüllen sollte, da der Diskriminierungsparameter k zwischen
den Höchstwerten der Anpassungsfunktionen f(x) und g(x)
vorliegt: b1 ≤ k ≤ b2
-
Die
obige Bedingung ist nicht erfüllt, wenn beispielsweise
eine obere Grenze zu dem automatisch berechneten Diskriminierungsparameter
k festgelegt ist. D. h., dass k = 256 ist.
-
Experimente
können mit einer tatsächlichen Ausrüstung
im Vorfeld an den Anpassungsparametern a1, a2, b1, b2, c1 und c2
durchgeführt werden, um zu überprüfen,
welche Wertebereiche durch die Anpassungsparameter a1, a2, b1, b2,
c1 und c2 eingenommen werden, wobei die Korrektheit des Diskriminierungsparameters
k streng darauf basierend bestimmt werden kann, ob die Anpassungsparameter a1,
a2, b1, b2, c1 und c2 innerhalb der entsprechenden Bereiche sind.
Diese obigen Bereiche sind beispielsweise 140 < b1 < 160
und 160 < b2 < 200.
-
Wenn
die Anpassungsparameter außerhalb der Bereiche sind, ist
es sehr wahrscheinlich, dass ein bestimmtes Problem aufgetaucht
ist, solch eines wie ein Fehler in der Berechnung der Anpassungsparameter
oder ein Problem mit den Photonendetektoren 17 an sich.
Dann, wenn die Anpassungsparameter ungeeignet bestimmt sind, ist
es unmöglich, einen Diskriminierungsparameter k mit hoher
Genauigkeit basierend auf den Anpassungsparametern zu erhalten.
Durch Festlegen einer oberen Grenze (z. B. k = 356) oder einer unteren
Grenze (z. B. k = 1), welche gewöhnlicher Weise unmöglich
sind, kann er leicht von dem Diskriminierungsparameter k, der auf
normale Weise erhalten wird, unterschieden werden.
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Der
Diskriminierungsparameter k, der durch den Diskriminierungsparameterrechner
bzw. -berechner 34 der Steuereinrichtung 27 berechnet
wird, zusammen mit dessen Korrektheit, die wie oben be schrieben
bestimmt wird, wird in einer Datendatei bzw. in einem Daten-File
für jeden Detektorblock gespeichert. Wenn die Datendatei
geöffnet wird und ein Detektorblock bezeichnet ist, wird
der Diskriminierungsparameter k an der Anzeigeeinheit 29 angezeigt.
-
Nun
wird auf 4 Bezug genommen. 4 ist
eine Ansicht, die ein Beispiel einer Anzeige an der Anzeigeeinheit
zeigt.
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Diese
Anzeigeeinheit 29 hat drei Anzeigebereiche, die auf dieser
als Hauptbereiche festgelegt sind.
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D.
h., dass ein Kristallanzeigeabschnitt 43, ein Einstellungsanzeigeabschnitt 45 und
ein Blockanzeigeabschnitt 47 vorgesehen sind. Unter dem Kristallanzeigeabschnitt 43 sind
ein Bezeichnungsbereich 49 zum Bezeichnen der Detektorblöcke
und ein Diskriminierungsparametereingangsabschnitt 51.
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Der
Kristallanzeigeabschnitt 43 ist ein Bereich zum Anzeigen
von Diskriminierungsparametern k und Anpassungsfunktionen von allen
Blöcken hinsichtlich einer Vielzahl von individuellen Blöcken,
die durch Unterteilen der ersten Photonenerfassungselemente 35 und
der zweiten Photonenerfassungselemente 37 der Photonendetektoren 17 zur
Verfügung gestellt werden. Der Diskriminierungsparameter
k, der als ungeeignet bestimmt wird, wie oben angemerkt ist, wird
vorzugsweise auffallend angezeigt, um anzuzeigen, dass er unpassend
bestimmt ist, nämlich durch Darstellen von diesem in einem
roten Rahmen oder durch Blinken der Anzeige.
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Der
Einstellungsanzeigeabschnitt 45 ist ein Bereich zum Anzeigen
der Anpassungsfunktionen und des Diskriminierungsparameters von
einem bestimmten Block, angewiesen durch die Anweisungseinheit 31,
unter beliebigen Blöcken an dem Kristallanzeigeabschnitt 43.
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Der
Blockanzeigeabschnitt 47 ist ein Bereich zum Anzeigen einer
zusammengesetzten Funktion, welche eine Summe der Anpassungsfunktionen
von allen Blöcken, die an dem Kristallanzeigeabschnitt 43 angezeigt
sind, und des Diskriminierungsparameters des bestimmten Blocks ist.
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Zum
Beispiel wählt die Anweisungseinheit 31 einen
gewünschten Block unter den Blöcken, die an dem
Kristallanzeigeabschnitt 43 angezeigt sind, aus und die
Anpassungsfunktionen und der Diskriminierungsparameter des bestimmten
Blocks werden an dem Einstellungsanzeigeabschnitt 45 angezeigt. Die
Anzeige betrachtend bestimmt der Bediener die Korrektheit des Diskriminierungsparameters
k, der durch die automatische Berechnung erhalten wird. Wenn bestimmt
wird, dass eine Einstellung erforderlich ist, wird die Anweisungseinheit 31 betätigt,
um zu bewirken, dass ein Cursor 53 den Diskriminierungsparameter
k, der an dem Einstellungsanzeigeabschnitt 45 angezeigt
ist, verschiebt, um eine feine Einstellung auf einen gewünschten
Wert zu tätigen. Alternativ wird der Diskriminierungsparameter
k durch direktes Eingeben eines numerischen Werts in dem Diskriminierungsparametereingabeabschnitt 51 fein
eingestellt.
-
Die
obige Anweisungseinheit 31 entspricht dem Auswahlgerät
und Einstellungsgerät in dieser Erfindung.
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Die
Berechnung und Korrektheitsbestimmung werden automatisch, wie oben
beschrieben, ausgeführt und anschließend wird
der fein eingestellte Diskriminierungsparameter k auf Anweisungen von
der Anweisungseinheit 31 hin gespeichert und wird als Diskriminierungsparameter
k für den Diskriminator 21 festgelegt.
-
Gemäß dem
Diskriminierungsparameterberechnungsverfahren für die Photonendetektoren 17 in
diesem Ausführungsbeispiel, wie oben beschrieben, werden
zwei Arten von Anpassungsfunktionen, welche Wellenformen von Zählwerten
bzw. Häufigkeitswerten relativ zu Energieverhältnissen
annähern zuerst auf die Daten, die akkumulierte Ausgangswellenformsignale
aufweisen, angewandt. Dann werden die Anpassungsparameter von beiden
Anpassungsfunktionen berechnet. Ba sierend auf den beiden Anpassungsparametern
werden Zählwerte bzw. Häufigkeitswerte, welche
1/n der Höchstwerte von beiden Anpassungsfunktionen sind,
berechnet und ein Wert des Energieverhältnisses von beiden
Anpassungsfunktionen entsprechend den Zählwerten bzw. Häufigkeitswerten
als Diskriminierungsparameter k berechnet. D. h., dass für
die Wahrscheinlichkeitsverteilungen von Photonen, die durch die
ersten Photonenerfassungselemente 35 und zweiten Photonenerfassungselemente 37 erfasst
werden, ein Wert des Energieverhältnisses von beiden Anpassungsfunktionen
entsprechend den Zählwerten bzw. Häufigkeitswerten,
welche 1/n von beiden Wahrscheinlichkeitsverteilungen entfernen
werden, als Diskriminierungsparameter erhalten wird. Daher kann
der Diskriminierungsparameter mit hoher Genauigkeit berechnet werden,
egal welcher Bauart die ersten Photonenerfassungselemente 35 und
die zweiten Photonenerfassungselemente 37 sind, da der
Diskriminierungsparameter k automatisch basierend auf den Anpassungsparametern,
nachdem eine Anpassung mit den Anpassungsfunktionen durchgeführt
ist, berechnet wird. Es ist deshalb möglich, den Diskriminierungsparameter
k, welcher das vollständige Leistungsvermögen
der Photonendetektoren 17 herausbringen kann, relativ leicht
zu erhalten.
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Als
Nächstes wird ein Betrieb der Positronen-CT-Vorrichtung,
die die obige Ausbildung aufweist, unter Bezugnahme auf 5 beschrieben. 5 ist
ein Flussdiagramm, das ein Betriebsbeispiel zeigt.
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Schritt S1
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Die
Steuereinrichtung 27 betreibt zahlreiche Komponenten, um
zu bewirken, dass eine vorbestimmte Strahlungsquelle Strahlung emittiert,
und um zu bewirken, dass der Datenkollektor 19 Daten in
diesem Zustand sammelt.
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Schritte S2 und S3
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Der
Diskriminierungsparameterrechner 34 der Steuereinrichtung 27 wendet
die Anpassungsfunktionen durch das vorstehend beschriebene Berechnungsverfahren
an, um die Anpassungsparameter automatisch zu erhalten.
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Schritte S4–S8
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Die
Korrektheit der Anpassungsparameter wird bestimmt. Wenn diese für
richtig befunden werden, wird der Diskriminierungsparameter k berechnet.
Wenn diese für nicht richtig befunden werden, wird eine
obere Grenze für den Diskriminierungsparameter k festgelegt.
Dann werden der Diskriminierungsparameter k und dergleichen an der
Anzeigeeinheit 29 angezeigt.
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Schritte S9–S11
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Der
Diskriminierungsparameter k und dergleichen, die an der Anzeigeeinheit 29 angezeigt werden,
werden betrachtet und, falls eine Feineinstellung erforderlich ist,
wird eine Feineinstellung durchgeführt. Und schließlich
wird der Diskriminierungsparameter k an dem Diskriminator 21 festgelegt.
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Schritt S12
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Die
Radiographie wird bei dem Patienten M, der auf dem Bett 7 platziert
ist, durchgeführt. Tiefeninformationen (z) werden durch
Ausführung einer impulsförmigen Diskriminierung
von gesammelten Daten mit dem Diskriminierungsparameter k erhalten, wobei
die Rekonstruktionseinheit 25 RI-Verteilungsbilder basierend
auf Positionsinformationen über die gesammelten Daten (x,
y) rekonstruiert. Die RI-Verteilungsbilder werden an der Anzeigeeinheit 29 angezeigt.
-
Daher
kann gemäß der Vorrichtung in diesem Ausführungsbeispiel,
die das vorstehend beschriebene Diskriminierungsparameterberechnungsverfahren
verwendet, der Diskriminierungsparameter k mit hoher Genauigkeit
berechnet werden, da der Diskriminierungsparameterrechner 34 den
Diskriminierungsparameter k basierend auf den An passungsparametern
nach der Durchführung einer Anpassung mit den Anpassungsfunktionen
automatisch berechnet. Es ist deshalb möglich, den Diskriminierungsparameter
k relativ leicht zu erhalten, welcher das volle Leistungsvermögen
der Photonendetektoren 17 herausbringen kann. Da die Rekonstruktionseinheit 25 die
RI-Verteilungsbilder basierend auf dem auf diese Weise erhaltenen
hochgenauen Diskriminierungsparameter und den Daten rekonstruiert,
können hochqualitative RI-Verteilungsbilder unter Verwendung von
Hochpräzisionstiefeninformationen erlangt werden.
-
Diese
Erfindung ist nicht auf das vorstehende Ausführungsbeispiel
beschränkt, sondern kann wie folgt modifiziert werden:
- (1) Bei dem vorstehenden Ausführungsbeispiel werden
Gauß'sche Funktionen als Anpassungsfunktionen verwendet,
wenn der Diskriminierungsparameter k erhalten wird, jedoch können andere
Funktionen verwendet werden. Zum Beispiel können lineare
Funktionen zur Rauschkompensation verwendet werden.
- (2) Bei dem vorstehenden Ausführungsbeispiel wird eine
obere Grenze oder eine untere Grenze für einen unrichtigen
Diskriminierungsparameter festgelegt. Zum Beispiel kann ein unterschiedlicher
spezieller Wert stattdessen festgelegt werden.
- (3) Bei dem vorstehenden Ausführungsbeispiel wird eine
Anpassung lediglich in einem speziellen Bereich ausgeführt.
Eine Anpassung kann über den vollständigen Bereich
ausgeführt werden.
- (4) Bei dem vorstehenden Ausführungsbeispiel ist ein
Photonendetektor 17 von der Mono-Anoden-Bauart, aber er
kann stattdessen beispielsweise von der Multi-Anoden-Bauart sein.
Dies kann die Photovervielfacherröhren 41 verringern, um
die Kosten zu verringern.
- (5) Das vorstehende Ausführungsbeispiel wurde beispielhaft
unter Verwendung der Positronen-CT-Vorrichtung beschrieben. Es ist
ebenso auf eine Nuklearmedizindiagnosevorrichtung anwendbar, die
ein Einzelphotonen-Emissions-Nuklid (SPECT= englisch ”Single
Photon Emission Computed Tomography”; Einzelphotonen-Emissions-Tomografie;
engl. ”SPECT apparatus”; SPECT-Vorrichtung) verwendet.
-
Gewerbliche Anwendbarkeit
-
Wie
oben beschrieben ist, ist die Erfindung für eine Vorrichtung
geeignet, welche ein Nuklearmedizindiagnose durchführt,
um RI-Verteilungsbilder basierend auf Tiefeninformationen über
Photoneninteraktionen zu erzeugen.
-
Zusammenfassung
-
Ein
Diskriminierungsparameterberechnungsverfahren für Photonendetektoren
wendet bei dieser Erfindung zwei Arten von Anpassungsfunktionen,
welche Wellenformen von Zählwerte relativ zu Energieverhältnissen
annähern, auf Daten an, die akkumulierte Ausgangswellenformsignale
aufweisen, und berechnet Anpassungsparameter der beiden Anpassungsfunktionen.
Basierend auf den beiden Anpassungsparametern werden Zählwerte,
welche 1/n von Höchstwerten der beiden Anpassungsfunktionen
sind, und ein Wert des Energieverhältnisses von beiden
Anpassungsfunktionen entsprechend den Zählwerten als Diskriminierungsparameter
(k) berechnet. Daher kann der Diskriminierungsparameter mit hoher
Genauigkeit berechnet werden, egal welcher Bauart die ersten Photonenerfassungselementen
(35) und die zweiten Photonenerfassungselementen (37)
sind, da der Diskriminierungsparameter (k) automatisch basierend
auf den Anpassungsparametern berechnet wird, nachdem eine Anpassung
mit den Anpassungsfunktionen durchgeführt worden ist. Es
ist deshalb möglich, den Diskriminierungsparameter (k)
relativ leicht zu erhalten, welcher das volle Leistungsvermögen
der Photonendetektoren (17) herausbringen kann.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Nicht-Patentliteratur
-
- - http://www.nirs.go.jp/use/medical-imaging/ja/study/nextgenerati
on-pet2000/ninadama.html [0003]
- - http://www.ricoh.co.jp/net-messensa/ACADEMIA/JAMIT/MITVM/T
ANAKA04/text14.html [0003]
- - A GSO depth of interaction detector for PET: IEEE Trans. Nucl.
Sci., 45: 1078–1082, 1998 [0003]