DE69004308T2

DE69004308T2 - Verfahren zur Elimination von gestreuten Gammastrahlen und zur Rekonstruktion eines Bildes und Gamma-Kameravorrichtung.

Info

Publication number: DE69004308T2
Application number: DE90106175T
Authority: DE
Inventors: Takashi Ichihara
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1989-03-30
Filing date: 1990-03-30
Publication date: 1994-04-21
Anticipated expiration: 2010-03-31
Also published as: EP0390203A2; DE69004308D1; EP0390203A3; EP0390203B1; US5227968A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine gestreute γ-Strahlen eliminierende und bildgebende Kameravorrichtung, die ein einem lebenden Körper verabreichtes und in einem Organ angesammeltes oder abgeschiedenes Radioisotop erfaßt, um ein RI-Verteilungsbild zu formen und eliminiert bzw. unterdrückt in dem lebenden Körper gestreute γ-Strahlen und in der Gammakamera gestreute γ-Strahlen in diesem RI-Verteilungsbild durch Setzen eines Fensters.
Nuklearmedizinische Vorrichtungen wurden verwendet, um ein einem lebenden Körper verabreichtes und in einem Organ angereichertes oder abgeschiedenes Radioisotop unter Verwendung einer Gammakamera zu erfassen und um ein Bild der zweidimensionalen Verteilung des Radioisotops für die diagnostische Verwendung zu bilden. In diesem System werden gestreute γ-Strahlen (gestreute Gammastrahlen) in dem lebenden Körper oder in der Gammakamera (z.B. im Kollimator oder im NaI-Szintillator) erzeugt. Da die gestreuten γ-Strahlen für diagnostische Informationen nicht benötigt werden, sollten diese eliminiert bzw. unterdrückt werden. Es existieren zwei bekannte Verfahren zum Eliminieren gestreuter γ-Strahlen aus einem Bild, das durch eine Gammakamera (Szintillationskamera) oder durch ähnliche Einrichtungen erhalten wird, wie es in J. Nucl. Med. 14; 67- 72, 1972, J. Nucl. Med. 25; 490-494, 1984, J. Nucl. Med. 29; 195-202, 1988, und IEEE. Tran. Nucl. Science. NS32. 786-793, 1985 beschrieben wird.
Gemäß dem ersten Verfahren wird ein Fenster a0 für einen photoelektrischen Peak P1 im Verhältnis zur Amplitude als Funktion eines Energiespektrums E, wie in Fig. 10 gezeigt, eingestellt. Innerhalb des Fensters a0 werden Bilder aufgezeichnet und ein Fenster b0 wird für einen Compton-gestreuten Bestandteil C0 gleichzeitig oder als nächster Ablauf eingestellt. Basierend auf einem photoelektrischen Bild A(x, y) und einem Streustrahlungsbild S(x, y), das aus den Fenstern a0 und b0 erhalten wird, wird ein Prozess entsprechend A(x, y) - R mal S(x, y) als Verfahren zum Eliminieren der gestreuten Strahlen durchgeführt, wobei das Radioisotop eine Konstante ist, die ein vorhergesagtes Verhältnis von gestreuten, in einem photoelektrischen Absorptionspeak P1 enthaltener Strahlen darstellt.
Gemäß dem zweiten Streustrahlungs-Eliminierungsverfahren werden gestreute γ-Strahlen, da diese eine von der Position (x, y) abhängige Verteilung haben, exakter als im ersten Verfahren als Bild erfaßt. Im Verhältnis der Amplitude als Funktion des Energiespektrums E, wie in Fig. 11 dargestellt, wird deshalb ein Fenster mit einer ausreichend engen Fensterbreite Δ E sequenziell von E1 zu Ep mit einem Peak verschoben. Zu dieser Zeit werden Bilder E(x, y) in individuellen Schritten E1 - Ep aufgezeichnet und ihre jeweiligen von den γ erfaßten Positionen, an welchen γ-Strahlen durch die Kamera erfaßt werden, abhängigen Energiebilder werden geformt, wobei gestreute Bestandteile für die individuellen Orte erhalten werden.
Diese herkömmlichen Verfahren zur Eliminierung gestreuter Strahlen haben jedoch die nachfolgenden Nachteile.
Das erste Verfahren eliminiert gestreute γ-Strahlen unter Verwendung lediglich eines Wertes des vorhergesagten konstanten Radioisotops. Falls sich die Verteilung der gestreuten Strahlen in Abhängigkeit erfaßter Gammapositionen ändert, weicht diese Verteilung jedoch von den tatsächlichen physikalischen Erscheinungen ab. Deshalb kann eine korrekte Streustrahlungs-Eliminierung für diese Positionen nicht durchgeführt werden, wodurch weniger genaue Bilder zur Verfügung gestellt werden.
Gemäß dem zweiten Verfahren erfordert die Erhöhung der Genauigkeit beim Eliminieren gestreuter γ-Strahlen es Δ E kleiner zu machen und eine große Anzahl von Bildern zu aufzuzeichnen. Dies erfordert einen hohen Zeitaufwand beim Aufzeichnen der Bilder. Um ferner an Nukliden gestreute Strahlen mit Signalen mit zwei oder mehreren photoelektrischen Peakpositionen zu eliminieren, sollte eine größere Anzahl von Bildern aufgezeichnet werden, was somit eine längere Zeit zum Aufzeichnen der Bilder erfordert.
Dementsprechend ist es eine Aufgabe dieser Erfindung, ein γ-Streustrahlungs-Eliminierungsverfahren und ein Bildaufzeichnungsverfahren und eine Gammakamera-Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, die exakt und einfach in einem lebenden Körper oder einer Gammakamera gestreute γ-Strahlen eliminieren können, selbst falls diese gestreuten γ- Strahlen von den Detek-tionspositionen der Gammakamera abhängen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Eliminieren gestreuter γ- Strahlen und ein Bildaufzeichnungsverfahren zum Erfassen von γ-Strahlen zur Verfügung gestellt, die von einem einem lebenden Körper verabreichten Radioisotop ausgestrahlt werden, um ein RI-Verteilungsbild zu formen und in dem lebenden Körper oder in einer Gammakamera von diesem RI-Verteilungsbild erzeugte gestreute γ-Strahlen durch Setzen eines Fensters zu eliminieren, wobei die RI-Verteilungsbilder aufgezeichnet werden und Energiespektren von in individuellen Positionen in die Gammakamera einfallenden γ- Strahlen zur gleichen Zeit oder während des Aufzeichnens zusammen mit dem RI-Verteilungsbild aufgezeichnet werden, wobei ein Verhältnis gestreuter γ-Strahlen aus dem Energiespektrum für jede Position erhalten wird und ein γ-Streustrahlungs-Bestandteil aus dem RI-Verteilungsbild für jedes Bildelement basierend auf dem Verhältnis eliminiert wird.
Eine Gammakamera-Vorrichtung umfaßt eine Gammakamera mit einem Szintillator und einer Vielzahl von Photomultiplayern zum Abgeben eines Ausgangssignals von γ-Strahlen, die aus einem Radioisotop ausgesendet werden, das einem lebenden Körper verabreicht wurde, als Positionssignale x und y und eines der Energie der γ-Strahlen proportionalen Energiesignals Z, einen ersten Speicher zum Speichern eines RI-Bildes an einer durch die Positionssignale x und y bezeichneten Adresse, wenn das Energiesignal Z aus der Gammakamera innerhalb eines vorbestimmten Wertebereiches liegt, einen zweiten Speicher zum Speichern des Energiesignals Z aus der Gammakamera-Baugruppe für jede Position als ein Energiespektrum, und eine Steuereinrichtung zum Steuern des Schreibens des Energiesignals Z in den zweiten Speicher und des Schreibens des RI-Bildes in den ersten Speicher.
Die Gammakamera zeichnet das Energiespektrum E in Abhängigkeit von der Position (x, y) zur gleichen Zeit oder nach dem Aufzeichnen der RI-Bilder auf, wodurch das gesamte positionsabhängige Spektralbild exakt verarbeitet wird, das Verhältnis gestreuter Strahlen aus diesem Spektrum erhalten wird, und die aufgezeichneten Bilder mit diesem Verhältnis multipliziert werden. Als Folge können γ-Strahlen exakt und einfach für jede erfaßte Position in der Gammakamera eliminiert werden. Deshalb ist die Geschwindigkeit für die Verarbeitung des RI-Bildes erhöht und die Auflösung der aufgezeichneten Bilder verbessert. Falls Nuklide, die γ-Strahlen mit zwei oder mehreren Energien erzeugen oder zwei oder mehrere Arten von Nukliden mit verschiedenen Energien gleichzeitig erfaßt bzw. aufgezeichnet werden und gestreute Strahlen aus dem aufgezeichneten Bild eliminiert werden, kann im Speziellen diese Streustrahlungs-Eliminierung exakt und einfach durchgeführt werden.
Die Erfindung ist aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung in Zusammenschau mit den beigefügten Zeichnungen vollständiger zu verstehen, in welchen:
Fig. 1 ein schematisches Blockdiagramm einer Gammakamera-Vorrichtung ist, bei welcher ein Verfahren zum Eliminieren gestreuter γ-Strahlen und zum Erfassen eines Bildes gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angewendet wird,
Fig. 2 ein Blockdiagramm einer Gammakamera gemäß einer weiteren Ausführungsform dieser Erfindung ist,
Fig. 3 ein von einer Gammakamera erhaltenes, ein RI-Bild darstellendes Diagramm ist,
Fig. 4A-4C schematische Darstellungen sind, welche die Energiespektren des in Fig. 3 dargestellten RI-Bildes an individuellen Positionen zeigen,
Fig. 5 eine Ablaufdarstellung der durch die in Fig. 1 dargestellte Gammakamera durchgeführten γ-Strahlungs-Eliminierung und Bildaufzeichnung ist,
Fig. 6 eine Darstellung ist, die das erfindungsgemäße Verhältnis zwischen Energie und Amplitude pro Kanal zeigt,
Fig. 7 eine ein Energiespektrum E und einen Zählwert von Photoelektronen zeigende Darstellung ist,
Fig. 8 eine Darstellung ist, die ein Ablaufdiagramm zum Erhalten der Fläche NPA eines photoelektrischen Peaks zeigt,
Fig. 9 ein Ablaufdiagramm für die durch die in Fig. 2 dargestellte Gammakamera- Vorrichtung durchgeführte Eliminierung und Bildsammlung ist, und
Fig. 10 und 11 Darstellungen zum Erläutern eines herkömmlichen Verfahrens für das Eliminieren gestreuter γ-Strahlen und das Aufzeichnen eines Bildes sind.
Nachfolgend wird auf Fig. 1 Bezug genommen. Eine Szintillationskamera 1 (Gammakamera genannt) weist einen Szintillator und eine Vielzahl von Photomultiplayern auf und ist mit einem A/D-Wandler 2 verbunden. Dieser A/D-Wandler 2 wandelt die Positionssignale x und y und ein Energiesignal Z aus der Szintillationskamera 1 in digitale Signale um. Der A/D-Wandler 2 hat seinen Ausgangsanschluß mit dem Eingangsanschluß einer Bildspeicher-Steuereinrichtung 3, einer Fensterschaltung 5, einem x-y-Adressenwähler 6 und einem Peakdiskriminator 7 verbunden. Die Fensterschaltung 5 gibt ein Schreib-Freigabe-Kommando S1 an die Bildspeicher-Steuereinrichtung 3, wenn das Energiesignal Z des A/D- Wandlers 2 innerhalb der Breite zwischen dem oberen Grenzwert WU und dem unteren Grenzwert WL eines gegebenen Fensters, das durch eine Haupt-CPU 9 gesetzt ist, liegt. Der x-y-Adressenwähler 6 wählt x- und y-Adressen in Übereinstimmung mit den Positionssignalen x und y vom A/D-Wandler 2 aus. Bei Empfang des Schreib-Freigabe-Kommandos S1 von der Fensterschaltung 5 addiert die als Steuerschaltung dienende Bildspeicher- Steuereinrichtung 3 "1" zu dem Inhalt einer entsprechenden x-y-Speicheradresse in einem Bilddaten-Speicher 4 in Antwort auf das Adressensignal von dem x-y-Adressenwähler 6 und schreibt Bilddaten in den Speicher 4. Die Position (x, y) für das der Fensterschaltung 5 eingegebene Energiesignal Z wird durch den x-y-Adressenwähler 6 diskriminiert. Ferner wird der Peak des Signals Z durch den Peakdiskriminator 7 diskriminiert bzw. erkannt, "1" zum Inhalt einer Speicheradresse addiert, die einer Energie entspricht, die zur Größe des spektralen Signals Z gehört, das der Position x, y eines Spektraldatenspeichers 8 entspricht und ein Energiespektrum (X, Y, e), das der Position entspricht, wird zur Zeit des Aufzeichnens bzw. Erfassens der Bilder aufgezeichnet. Mit anderen Worten wird das Energiespektrum Z an der Position (X, Y) in der Szintillationskamera in der Form einer Kombination der Energiespektren (X, Y, e) in dem Datenspeicher 8 gespeichert. Die Fensterschaltung 5 setzt die Fensterbreite entsprechend auf ungefähr 20 - 30% der Energie eines photoelektrischen Peaks in Übereinstimmung mit einem Steuersignal von der Haupt- CPU 9. Der Bildspeicher 4 speichert ein RI-Verteilungsbild, d.h. ein γ-Strahlungs-Verteilungsbild P(x, y), das an den Koordinaten x, y der Gammakamera erhalten wird, welcher die Eingangsenergie innerhalb der durch die Fensterschaltung 5 gesetzten Fensterbreite eingegeben wird. Der Spektraldaten-Speicher 8 speichert ein Energiespektrum für jede Position in dem Gesichtsfeld der Gammakamera und speichert Spektren E(x, y, e), die innerhalb einer ausreichend breiteren Fensterbreite aufgezeichnet werden, um ein Verhältnis der gestreuten Bestandteile in Bezug auf die γ-Strahlen innerhalb des photoelektrischen Peaks anzunehmen, um dieses in dem Bildspeicher 4 zu speichern.
Fig. 3 zeigt ein aufgezeichnetes bzw. aufgenommenes γ-Strahlungs-Verteilungsbild (hier als aufgezeichnetes Bild oder als P(x, y) bezeichnet). Fig. 4A - 4C erläutern das Verhältnis zwischen dem Energiespektrum, das in Zusammenhang mit jeder Bildelementposition (i-1, j;i, j;i+1,j) eines aufgenommenen Bildes in Fig. 3 (nachstehend als Energiespektrum oder E(x, y, e) bezeichnet) aufgenommen wurde, und dem aufgenommenen γ-Strahlungs- Verteilungsbild (aufgenommenes bzw. aufgezeichnetes Bild oder P(x, y)).
Unter Bezugnahme auf Fig. 1 bis 4 wird nun das γ-Streustrahlungs-Eliminierungsverfahren, das Bildaufnahmeverfahren und die Gammakamera beschrieben.
Ein RI-Bildsignal einschließlich gestreuter γ-Strahlen von der Gammakamera, d.h. die Positionssignale x und y und das Energiesignal Z, werden in digitale Signale durch den A/D-Wandler 2 gewandelt. Die Positionssignale x und y werden dem x-y-Adressenwähler 6 eingegeben, während das Energiesignal Z der Fensterschaltung 5 und dem Peakdiskriminator 7 eingegeben werden. Die Fensterschaltung 5, die ein Kommando von der Haupt-CPU 9 erhält, zeichnet ein Bild P(x, y) in einer bestimmten Fensterbreite auf, d.h. in einer Breite von 20 - 30% der photoelektrischen Peakenergie. Zur gleichen Zeit zeichnet die Fensterschaltung 5 die Energiespektren E(x, y, e) entsprechend zu der Position eines Bildes mit der vollen Fensterbreite auf (Schritt A).
Dann stellt die Haupt-CPU 9 fest, ob die Zählung des aufgenommenen Energiespektrums groß ist (Schritt B). Falls die Zählung groß ist, wird die Position des photoelektrischen Peaks für E(x, y, e) erfaßt (Schritt C). Ferner wird die Fläche des photoelektrischen Peaks, NPA (Netto-Peakfläche, Net Peak Area) innerhalb WL ≤ e ≤ WU in Bezug auf die Fensterposition (obere Grenzposition WU, untere Grenzposition WL), die zur Zeit des Aufnehmens von P(x, y) gesetzt wurde, erhalten aus der nachfolgenden Gleichung (1).
NPA (x, y) = WU WL E (x, y, e)de - B (x, y)
wobei
B (x, y) = {E (x, y, WU) + E (x, y, wl)} x (WU-WL)/2.
Dies bedeutet, der photoelektrische Peak NPA(x, y) und die Streustrahlungsbestandteile B(x, y) werden erhalten (Schritt D). Dann wird das RI-Bild P(x, y) mit dem Verhältnis der gestreuten Strahlen, wie es in der nachfolgenden Gleichung (2) ausgedrückt ist, multipliziert.
P (x, y) × NPA (x, y)/{NPA (x, y) + B (x, y)} (2)
Durch Ausführen der Gleichung (2) kann ein Bild P' mit eliminierten gestreuten Strahlen erhalten werden (Schritt E).
Falls in Schritt B die Zählung des Energiespektrums geringer als ein vorgegebener Wert ist, führt die Bildspeicher-Steuereinrichtung 3 unter Verwendung der nachfolgenden Gleichung (3) ein Filterverfahren durch mit den Filterkoeffizienten a1 für das Reduzieren des statistischen Rauschens der Amplitude.
Nachdem dann ein exakteres Energiespektrum durch Abschatten der Positionsinformation (Schritt F) erhalten wird, wird das Schritt C folgende Verfahren ausgeführt.
Dazu wird das aufgenommene Bild P(x, y) durch das von P'(x, y) ersetzt, das frei von gestreuten Bestandteilen ist, welche die Quantisierung des Bildes verschlechtern.
Gemäß dieser Ausführungsform wird das von der Position (x, y) abhängige Energiespektrum E, wie vorstehend beschrieben, als gesammtes positionsabhängiges Bild zur gleichen Zeit zu der das Bild aufgenommen wird exakt verarbeitet und das Verhältnis der gestreuten Strahlen wird aus diesem Spektrum erhalten. Das aufgenommene Bild P(x, y) wird mit diesem Verhältnis multipliziert. Als Folge können die gestreuten Strahlen exakt und einfach eliminiert werden, wodurch die Bildverarbeitungsgeschwindigkeit erhöht wird und die Auflösung des diagnostischen Bildes verbessert wird. Ferner können Nuklide, die γ- Strahlen mit zwei oder mehreren Energien aussenden oder zwei oder mehrere Typen von Nukliden mit verschiedenen Energien gleichzeitig als Bilder aufgenommen werden, von welchen gestreute Strahlen im speziellen auf exakte und einfache Weise eliminiert werden können.
In den Schritten C - E des Eliminierens gestreuter Strahlen aus dem aufgenommenen Bild, wie in Fig. 5 dargestellt, werden diese eliminiert, da die gestreuten Bestandteile innerhalb des Energiespektrums nur als der schraffierte Bereich B des Energiespektrums E(i - 1, j, k) in Fig. 4A oder als der Basishintergrund des Energiespektrums E angesehen werden.
Bei klinischen Untersuchungen ist jedoch, da von einem RI-(radioaktiven Isotop bzw. Radioisotop), das in einem lebenden Körper verteilt ist, ausgesendete γ-Strahlen in dem Körper gestreut werden, die Form des photoelektrischen Peaks deformiert im Vergleich zu derjenigen, die erhalten würde, falls kein streuendes Material in dem lebenden Körper existierte. Unter Verwendung dieser Erscheinung wird der Betrag der Deformation gemessen; vorausgesetzt daß der gemessene Wert S(x, y) ist, kann eine genauere NPA aus der nachfolgenden Gleichung (4) erhalten werden.
NPA'(x, y) = NPA(x, y) - S(x, y) (4)
Die vorstehende Verarbeitung wird spezieller unter Bezugnahme auf Fig. 6 beschrieben.
Vorausgesetzt, daß E(x, y, e) das klinische Energiespektrum und Einair (x, y, e) das Energiespektrum in Luft ist, wobei kein streuendes Material existiert, d.h. die Antwortfunktion der Szintillationskamera, kann dann S(x, y) aus der nachstehenden Gleichung (5) erhalten werden.
S (x, y) = WU WL[E (x, y, e) - Einair (x, y, e)]de (5),
wobei Einair ganzzahlig so multipliziert ist, daß z.B. der Peak und der Rand einer Kurve miteinander in dem Bereich Pc < e < WU übereinstimmen. Mit anderen Worten kann die vorstehende Gleichung als nachfolgende Gleichung (6) umgeschrieben werden.
S (x, y) = WU WLE (x, y, e) - A Einair (x, y, e)de (6)
Dann dient A (reelle Zahl) zum Minimieren des Ergebnis der Gleichung (6).
Ein detaillierter Algorithmus zum Bearbeiten der NPA Fläche des photoelektrischen Peaks gemäß dieser Ausführungsform in vorstehender Weise wird nachstehend unter Bezugnahme auf Fig. 7 beschrieben. In Fig. 7 zeigt der horizontale Maßstab das Energiespektrum E und K ist eine Haupt-Peakenergie. Der in Fig. 7 dargestellte Peakdiskriminator ist so konstruiert, daß Energiespektren innerhalb des gleichen Energiebereiches, wie z.B. die durch die Fensterschaltung 5 gesetzte Fensterbreite, aufgezeichnet werden. In der Fensterschaltung 5 wird zu dieser Zeit ein Fenster von K ± (Ws + We)/2 für die Haupt-Peakenergie K eingestellt, wobei Ws eine voreingestellte Engergiefensterbreite und We eine willkürliche Energiebreite ist, die derart gesetzt ist, daß diese den Randbereich von Ws teilweise überlappt.
Beispielsweise sind die zwei Werte so eingestellt, daß (Ws/K) x 100 ungefähr = 20% ist und We ungefähr = 2 bis 4 KeV ist. Ferner werden die durch die nachfolgenden Gleichungen ausgedrückten Koeffizienten berechnet.
Dann wird ein diagnostisches Bild P(x, y) mit dem Verhältnis gestreuter Strahlen unter Verwendung der individuellen Koeffizienten berechnet, um NPA(x, y), wie durch die nachfolgende Gleichung ausgedrückt, zu erhalten.
Basierend auf dem Ergebnis der vorstehenden Berechnung wird P' frei von gestreuten Strahlen erhalten.
Fig. 8 erläutert eine Ablaufdarstellung für das Erhalten von P' in vorstehender Weise. Zunächst wird eine Fensterbreite von K ± (Ws + We)/2 wie vorstehend beschrieben gesetzt (Schritt a). Dann wird das diagnostische Bild P(x, y) und das Energiespektrum E(x, y, e) berechnet (Schritt b) gefolgt von der Berechnung der individuellen Koeffizienten Ct(x, y), Ch(x, y) und Cl(x, y) (Schritt c). Letztlich, nachdem NAP(x, y) unter Verwendung der Gleichung (10) berechnet ist, wird der Streustrahlungsbestandteil auf der Basis von NPA(x, y) eliminiert, um das Bild P' frei von gestreuten Strahlen bereitzustellen (Schritt d).
Mit durch das vorstehende Verfahren erhaltenen NPA kann, falls die Amplitude niedrig ist, der Bestandteil B(x, y) der gestreuten Strahlen exakt durch Spezifizieren der individuellen Koeffizienten Ct, Ch und Cl vorhergesagt werden. Dementsprechend können die gestreuten Bestandteile exakt eliminiert werden und die Aufnahme- bzw. Sammelzeit kann abgekürzt werden. Mit anderen Worten kann, obwohl es schwierig ist, den Bestandteil B(x, y) der gestreuten Strahlen zu erhalten, der Bestandteil B(x, y) stabil bestimmt werden, da der Term (Ch + Cl) Ws/2We in der Gleichung (10) ausgedrückt werden kann als B(x, y) = (Ch + Cl) Ws/2We. Es ist jedoch festzuhalten, daß vorstehendes bei einem System mit einer Energieauflösung von 10 bis 15% in Termen der Halbwertsbreite anwendbar ist.
Die zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachstehend beschrieben.
Es wird nun ein Fall beschrieben, in welchem eine Gammakamera bei einer Einzelphotonenemission (single-Photon-Emission, nachstehend als SPECT bezeichnet) angewendet wird.
Beginnend stellt P(x, y) ein durch die vorstehend erwähnte Szintillationskamera aufgenommenes Bild dar. Die Gammakamera wird 360º oder 180º um ein zu untersuchendes Objekt gedreht und sammelt ein Projektionsbild für jeweils n Grad, um ein Projektionsbild P(x, y, θ) zu erhalten. Falls beispielsweise n = 6º ist, wird das Energiespektrum für jedes Projektionsbild aufgezeichnet, um E(x, y, θ) zu erhalten, wobei θ den Winkel darstellt, bei welchem die Bildsammlung durchgeführt wird. Dementsprechend wird die Streustrahlungs-Eliminierung für jeden Winkel θ in dem vorstehenden, in Fig. 5 gezeigten Verfahren für ein Projektionsbild P(x, y, θ) für jeden Winkel θ durchgeführt. Die gleiche Wirkung, wie vorstehend beschrieben, kann in einer ein tomographisches Bild verwendenden Vorrichtung erreicht werden.
Falls die Amplitude des Energiespektrums für die Bereitstellung einer ausreichenden Genauigkeit nicht geeignet ist, kann angenommen werden, daß eine Änderung der Verteilung gestreuter Strahlen im Vergleich zum Projektionsbild nicht so stark vom Winkel abhängt und es kann das Energiespektrum für jeweils 2n oder 3n Grad als mittlerer Wert verwendet werden.
Die dritte Ausführungsform wird nachstehend unter Bezugnahme auf Fig. 2 beschrieben. Die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 werden verwendet, um identische oder entsprechende Elemente zu bezeichnen.
Die Splitschaltung 15 gibt der Bildspeichersteuereinrichtung 3 nur Positionssignale x und y aus, die in Bezug auf die A/D-gewandelten Positionssignale in einen speziellen Bereich x0 < X < x1, y0 < Y < y1 fallen. Die Schaltung gibt ebenfalls das Energiesignal Z der Fensterschaltung 5 aus. Unter bestimmten Bedingungen werden die Positionssignale x und y in dem speziellen Bereich durch die Bildspeicher-Steuereinrichtung 3 an der entsprechenden X-Y Adresse in dem Bilddatenspeicher 4 gespeichert. Unter anderen Bedingungen wird das Energiespektrum E(x, y, e) der γ-Strahlen, das durch die Splitschaltung 15 gesetzt ist, und in dem Bereich (x, y) (nachstehend bezeichnet als "Split") eingegeben ist, durch einen Haupt-CPU/Speicher 17 aufgezeichnet.
Das Aufnehmen bzw. Aufzeichnen der Szintigrammbilder und des Energiespektrums in dieser Vorrichtung wird unter Bezugnahme auf den in Fig. 7 dargestellten Ablaufplan beschrieben.
Zunächst werden x und y zu 0 < (x, y) < (xmax, ymax) gesetzt. Die Splitschaltung 15 wird durch den Haupt-CPU/Speicher 17 mit voller Fensterbreite 0 < x < xmax, 0 < y < ymax (Schritt a) betrieben. Der CPU/Speicher 17 setzt die benötigte Fensterbreite, z.B. 20% in Bezug auf den Hauptpeak in der Fensterschaltung 5 (Schritt b), nimmt dann das Bild P(x, y) auf (Schritt c). Der CPU/Speicher 17 initialisiert m und n (Schritt d) und setzt die Fensterschaltung 15 auf volles Fenster (Schritt e). Ferner setzt der CPU/Speicher 17 die Splitschaltung 15 innerhalb eines vorbestimmten Bereiches gemäß m Δx ≤ x < (m + 1) Δx, m Δy ≤ y < (m + 1) Δy (Schritt f). Dann wird das Energiespektrum E(x, y, e) aufgezeichnet und in dem Haupt-CPU/Speicher 17 gespeichert (Schritt g). Als nächstes werden m und n durch die Haupt-CPU 17 gesetzt (Schritt h). Wenn diese m und n gesetzt sind, werden diejenigen m und n innerhalb des Bereiches, der eine bestimmte Zählung des bereits aufgenommenen Bildes P(x, y) überschreitet, gesetzt (Schritt k). Falls die nächsten m und n nicht gesetzt sind, wird der Ablauf beendet (Schritt j).
Selbst falls das Energiespektrum E(x, y, e) und das aufgenommene Bild P(x, y) nicht gleichzeitig aufgenommen werden, können deshalb die gestreuten Strahlen aus der letztlichen, in der gleichen Weise wie in dem Falle der gleichzeitigen Aufzeichnung erhaltenen Information eliminiert werden, mit Ausnahme derjenigen aus Aufzeichnungen vorheriger Bewegungen.
Bei der tatsächlichen klinischen oder SPECT-Aufnahme kann die Zeit durch Setzen von θ größer als den Aufnahmewinkel n durch das Energiespektrum E(x, y, e) wie bei der zweiten Ausführungsform verkürzt werden. Jedoch benötigt es eine beachtliche Zeit für die Aufnahme, falls das Energiespektrum E über das gesammte Bild aufgenommen wird. Alternativ kann ein Bereich von Interesse (hier nachstehend als ROI, Region of Interest, bezeichnet) mit einer Zählung, die größer als ein vorbestimmter Wert ist, im aufgenommenen Bild P(x, y θ) gesetzt werden, bevor das Energiespektrum aufgenommen wird und das Schreibfreigabekommando s1 kann so ausgegeben werden, daß das Energiespektrum E nur innerhalb des ROI aufgenommen wird.
Gemäß vorliegender Erfindung wird das Energiespektrum E in Abhängigkeit von der Position (x, y) zur gleichen Zeit in der das Bild aufgenommen wird oder danach aufgenommen, um das gesammte Bild des Spektrums exakt zu verarbeiten, wobei das Verhältnis der gestreuten Strahlen aus diesem Spektrum erhalten werden kann und das aufgenommene Bild wird mit diesem Verhältnis multipliziert, wodurch exakte und einfache Eliminierung der gestreuten Strahlen sichergestellt wird. Dies erhöht die Verarbeitungsgeschwindigkeit und verbessert die Auflösung des diagnostischen Bildes. Falls ferner Bilder von einem Nuklid, das zwei γ-Strahlen mit zwei oder mehreren Energien oder von mehreren Nuklidtypen mit verschiedenen Energien beispielsweise gleichzeitig zum Eliminieren gestreuter Strahlen aufgenommen werden, kann das Streustrahlungs-Elimnierungsverfahren und das Bildaufzeichnungsverfahren vor allem in exakter und einfacher Weise durchgeführt werden.

Claims

1. Verfahren zum Eliminieren gestreuter Strahlen und Aufzeichnen eines Bildes mit den Schritten:

Erfassen der γ-Strahlen, die von einem Radioisotop (RI) ausgesendet werden, das einem lebenden Körper verabreicht wurde, und Aufzeichnen eines RI-Bildes in einem vorbestimmten Energiefenster,

Aufzeichnen des Energiespektrums von γ-Strahlen, die in individuellen Positionen in eine Gammakamera (1) einfallen nach dem Aufzeichnen des RI-Bildes zusammen mit Bildelementen des RI-Bildes,

gekennzeichnet durch

Aufzeichnen des Energiespektrums von γ-Strahlen alternativ zur Zeit des Aufzeichnens des RI-Bildes,

Erstellen eines Verhältnis der gestreuten Strahlen aus dem Energiespektrum für jede der individuellen Positionen, das gegeben ist durch:

P(x, y) x NPA(x, y)/{NPA(x, y) + B(x, y)},

wobei P(x, y) das RI-Bild darstellt, NPA(x, y) die Netto-Peakfläche des photoelektrischen Peaks darstellt, und B(x, y) die Bestandteile gestreuter Strahlen darstellt und

Eliminieren eines Bestandteiles gestreuter Strahlen aus dem RI-Bild für jedes der Bildelemente unter Verwendung dieses Verhältnis.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem RI-Bildaufzeichnungsschritt das Aufzeichnen eines RI-Bildes gemäß einer Fensterbreite, die 20 bis 30% einer Peakenergie von erfaßten γ-Strahlen entspricht, durchgeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem Aufzeichnungsschritt des Energiespektrums das Aufzeichnen des Energiespektrums im Zustand eines vollen Fensters durchgeführt wird.

4. Gammakamera-Vorrichtung mit:

Einer Gammakamera (1) mit einem Szintillator und einer Vielzahl von Photomultiplyern zum Erfassen der von einem einem lebenden Körper verabreichten Radioisotop ausgesendeten γ-Strahlen und zum Ausgeben eines Positionssignals und eines Energiesignals, das zur Energie der γ-Strahlen proportional ist,

einer ersten Speichereinrichtung (4) zum Speichern von Bilddaten an einer dem Positionssignal entsprechenden Adresse und Aufzeichnen eines RI-Bildes wenn das Energiesignal der Gammakamera innerhalb eines vorbestimmten Energiefensters ist,

gekennzeichnet durch

eine zweite Speichereinrichtung (8) zum Speichern des Energiesignals der Gammakamera als ein Energiespektrum für jede der Positionen und eine Steuereinrichtung (9) für das Erstellen eines Verhältnis der gestreuten Strahlen aus dem Energiespektrum für jede der Positionen und Eliminieren eines Streustrahlungsbestandteils aus dem RI-Bild für jedes Bildelement unter Verwendung des Verhältnis, das gegeben ist durch:

P(x, y) x NPA(x, y)/{NPA(x, y) + B(x, y)},

wobei P(x, y) das RI-Bild darstellt, NPA(x, y) die Netto-Peakfläche des photoelektrischen Peaks darstellt, und B(x, y) die Streustrahlungsbestandteile darstellt.

5. Gammakamera-Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Speichereinrichtung eine Fenstereinrichtung (5) zum Unterziehen des Energiesignals einer Fensterverarbeitung mit einer vorbestimmten Fensterbreite enthält.

6. Gammakamera-Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Fenstereinrichtung (5) eine Einrichtung zum Unterziehen des Energiesignals der Fensterverarbeitung gemäß einer Fensterbreite, die 20 bis 30% der Peakenergie der γ-Strahlen entspricht, enthält.

7. Gammakamera-Vorrichtung nach Anspruch 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Speichereinrichtung eine Adressenauswahleinrichtung (6) zum Auswählen einer Adresse entsprechend dem Positionssignal und zum Ausgeben eines Adresssensignals enthält.

8. Gammakamera-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Speichereinrichtung einen ersten Speicher (4) enthält zum Speichern von Bilddaten in Antwort auf das Adressensignal.

9. Gammakamera-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Speichereinrichtung (4) ein γ-Strahlen-Verteilungs-Bild speichert, das einem Eingangsenergiesignal in einer vorbestimmten Fensterbreite entspricht, und die zweite Speichereinrichtung (8) ein Energiespektrum für jede Position in einem Gesichtsfeld der Gammakamera (1) speichert.

10. Gammakamera-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, ferner umfassend eine Einrichtung (3) zum Filtern des Positionssignals und des Energiesignals gemäß einem Pegel eines Energiespektrums.

11. Gammakamera-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Gammakamera (1) um ein zu untersuchendes Objekt um einen vorbestimmten Winkel m gedreht wird und ein Positionssignal und ein Energiesignal ausgibt, das einem Projektionsbild für jedes n (n < m) entspricht.