JP2009085654A - 放射線撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
従来技術は、敏感な検出器がより多くの信号を発生するとノイズとなることを認識していない。本発明は、ガンマ線を検出していないが信号を出力する検出器からのノイズを除去した良好な画像を作成することを目的とする。
【解決手段】
上記課題を解決するため、複数の放射線検出素子で放射線を検出する放射線検出器を有する放射線撮像装置において、放射線の入射が無くとも放射線の入射信号を出力する放射線検出素子の信号を除去して、画像を作成する処理装置を有する放射線撮像装置とした。
【選択図】図２

Description

本発明は、ノイズを判定する放射線撮像装置に関するものである。

特許文献１には、欠陥のある検出器を検出し、フラッド補正回路により検出器の感度の
差に基づいて補正することが記載されている。しかし、特許文献１の図４に記載されている様に、カウントが閾値よりも大きくはならない場合はノイズであるとして除外するが、カウントが閾値よりも大きい場合は、００３７に記載されているように敏感な画素を有すると考えて均一性補正を行っている。

特表２００４−５３２９９８号

上記の特許文献１では、敏感な検出器がより多くの信号を発生するとノイズとなることを認識していない。本発明は、ガンマ線を検出していないが信号を出力する検出器からのノイズを除去した良好な画像を作成することを目的とする。

上記課題を解決するため、複数の放射線検出素子で放射線を検出する放射線検出器を有する放射線撮像装置において、放射線の入射が無くとも放射線の入射信号を出力する放射線検出素子の信号を除去して、画像を作成する処理装置を有する放射線撮像装置とした。

ガンマ線を検出していないが信号を出力する検出器からのノイズを除去した良好な画像を作成することができる。

一実施形態である放射線撮像装置について、適宜図面を参照して詳細に説明する。

図１に放射線撮像装置の全体の構成図を示す。放射線撮像装置１は、放射線検出器である半導体検出器２，検出信号を収集する収集回路３，制御を行う処理装置であるＣＰＵ４，検出器の状態を記憶する記憶装置５，表示装置で表示する情報を送信処理する表示回路６を有する。

被験者の体内に放射性同位元素（以下ＲＩと略す）で標識化した薬剤を投与し、放射性同位元素から放出されるガンマ線を計測することで、被験者体内での薬剤の分布を画像化する放射線撮像装置１がある。

放射線撮像装置１は、ガンマ線を光に変換するヨウ化ナトリウム（以下ＮａＩと略す）の単結晶とＮａＩが発した光を電気信号に変換する光電子増倍管（以下ＰＭＴと略す）を組み合わせ、後段の電気回路にて入射したガンマ線の位置を求める装置が知られている。

近年、ＮａＩに代わるエネルギー分解能が高い半導体検出器２が実用化されてきた。半導体検出器２は、ＮａＩと違い、入射したガンマ線を直接電気信号に変換する特徴を持っている。そのため、光に変換してから電気信号に変換する従来の手法に比べ、ガンマ線を電気信号に変換する変換効率の向上、途中での変換回数が減ることによるエネルギー利用効率の向上、ノイズの低下があり高いエネルギー分解能が得られる特徴がある。半導体検出素子は、直接信号を取り出すための電極が側面についた構造をしており、画像を構成するマトリクス分並んで検出器が構成される。半導体検出素子についた電極には、数百から数千Ｖの電圧がかけられている。

半導体検出器２は、ひとつの検出器にひとつの画素が対応した画像を作成する。そのため、検出素子に不具合が発生すると、図６のデッドピクセル，ノイズピクセルを含んだ画像に示すように画像上にそのまま不具合が表示されてしまう。

不具合には、ガンマ線が検出器に入射しても信号を出力せず画像が抜けるデッドピクセル，ガンマ線が検出器に入射しなくても常に信号を出力して異常にカウントが高くなるノイズピクセルがある。デッドピクセル，ノイズピクセルがあると画像に抜けた点や、高輝度点が発生し診断しにくい画像になってしまう。そのため、検出素子の選別などを行い不具合のない検出素子で検出器は作られているが、検出器を組み立ててデッドピクセル，ノイズピクセルの確認を行っては、検出器の交換を実施することを繰り返す必要があり、検出器を作成するのが困難になっていた。

半導体検出器２に入射したガンマ線は、入射した位置信号を出力する。位置信号は、収集回路３に入力し、位置信号に応じた画像のデータに１を加算して、画像を作成していく。更に作成した画像は表示回路６にて表示され診断に利用される。

図２は、放射線撮像装置の処理手順を示した図である。放射線の入射が無くとも放射線の入射信号を出力する放射線検出素子の信号を除去し、除去されなかった残りの信号で画像を作成する放射線撮像方法を説明する。

半導体検出器２に均等に入射するガンマ線を照射すると、収集回路３に均一にガンマ線が入射したFlood画像が得られガンマ線の入射がない点（以下デッドピクセル）とカウントが異常に高い点（ノイズピクセル）が作成される（Ｓ１）。

検出器の有効領域に入射したガンマ線の平均カウントを求め、この平均カウントの例えば１／３以下をデッドピクセル、平均カウントの２倍以上をノイズピクセルとして検出する（Ｓ２）。デッドピクセルあるいはノイズピクセルとするための平均カウントに対する比率は変更可能とする。

このようにして、デッドピクセル，ノイズピクセルを検出し、記憶装置５に記録する（Ｓ３）。

通常の画像収集時（Ｓ５）は、記憶装置５よりデッドピクセル，ノイズピクセルの位置を読み出して除去ピクセルとして半導体検出器２に設定し（Ｓ４）、半導体検出器２は除去ピクセル（Ｓ７のＹｅｓ）にガンマ線が入射（Ｓ６）しても位置信号を出力しない（Ｓ９）。さらに除去ピクセルが信号の入射がない画素になるのを避けるため、周囲の画素にガンマ線入射が有った場合に、一定の割合でガンマ線が入射したとして収集回路３で擬似データを作成し（Ｓ１０）、デッドピクセル，ノイズピクセルが目立たない画像とする。半導体検出器２が除去ピクセルでない（Ｓ７のＮｏ）場合は、位置信号を出力して（Ｓ８）、画像を作成し画像更新（Ｓ１１）を行う。画像収集が終了していない（Ｓ１２のＮｏ）場合、ガンマ線入力（Ｓ６）を引き続き行い、半導体検出器２は除去ピクセルか否かの判定（Ｓ７）を行う。擬似データを作成し（Ｓ１０）、デッドピクセル，ノイズピクセルが目立たない画像とするために、デッドピクセル，ノイズピクセルを使用しないピクセルをそのピクセルの周囲のカウントの平均値を与えて補間することで画像を作成する。この補間処理は処理装置であるＣＰＵ４又は表示回路５により実行される。図２のフローにより、ノイズピクセルが目立たない画像を提供することが可能になる。

ノイズピクセルを除外してからそのピクセルの周囲から補間することにより、ノイズピクセルを除外せずに周囲と均一性補正するものとは異なり、ノイズピクセルが局所的に集中していた場合のノイズの影響を除くことができる。

このときデッドピクセル，ノイズピクセルに擬似データを作成する（Ｓ１０）のは、画像収集が終了（Ｓ１２のＹｅｓ）してから実施してもよい。擬似データを作成（Ｓ１０）した後、画像を作成し、画像更新（Ｓ１３）を行う。上記デッドピクセル，ノイズピクセルの位置を読み出して除去ピクセルとして半導体検出器２に設定する（Ｓ４）場合の具体的やり方の例としては、ピクセルと検出素子が一対一に対応している場合は、位置信号で設定し、ピクセルと検出素子が一対一に対応していない場合は、ピクセルと検出素子の対応表を記憶装置に有し、ノイズピクセルの位置に対応する検出素子を特定する方法がある。また、除去ピクセルとして検出素子を特定して表示装置に出力する際に、ガンマ線の入射がない点であるデッドピクセルとカウントが異常に高い点であるノイズピクセルのどちらに該当するかを表すフラグを設けて出力しても良い。

複数の放射線検出素子で放射線を検出する放射線検出器を有し、放射線の入射が無くとも放射線の入射信号を出力する放射線検出素子の信号を除去して、画像を作成する処理装置を有する放射線撮像装置により、ガンマ線を検出していないが信号を出力する検出器からのノイズを除去した良好な画像を作成することができる。

半導体検出素子は、狭い間隔で並べられており、半導体検出素子の置かれた環境温度，湿度などにより不定期なノイズピクセル（以下不安定ピクセルとする）になる場合がある。不安定ピクセルは、基準データを作成する際にノイズが現れなければ見つけることが出来ない。このときの画像は不安定ピクセルを含んだ画像であり図７に示す。また、通常は正常な信号を出力しているのでノイズピクセルとして扱うと情報を失うことになる。ノイズピクセルになっている場合は、通常のカウントより多くの位置信号を出力するので、多くのカウントが出力されたか調べることでノイズピクセルとなっているか正常な状態であるか判定することが出来る。

図３に不安定ピクセルを除去するFilter回路７を有する放射線撮像装置１の構成図を示す。
図１の実施例にFilter回路７を加えたものである。Filter回路７は、位置信号を多く出力するピクセルを検出するものである。

図４はFilter回路７の詳細を示した図である。被験者に投与した放射性同位元素から放射されるガンマ線を検出する装置であり、特定のピクセルにガンマ線が連続して入射することは殆どないことを利用する。

Filter回路の処理手順を示した図を図５に示す。半導体検出器２から出力される位置信号をレジスタ８に記憶する（Ｓｔｅｐ１）。このレジスタ８は複数用意され、位置信号が入力されるたびに出力側のレジスタ８に移動していく。これを繰り返し、レジスタ全てに位置信号が入力されると処理装置である比較器９で、レジスタ８の内容を比較し、同じ位置信号がないか調べる。同じ位置信号がある場合は同じ位置信号の情報を全て削除し（Ｓｔｅｐ２）、空になったレジスタ８は、順次位置信号を移動させていく（Ｓｔｅｐ３）。レジスタ８の全てが異なる位置信号になったら最終段のレジスタ８の位置信号を出力し、順次位置情報を移動させる。続けて新しい位置信号を入力し、同じ位置信号がないか判定し（Ｓｔｅｐ４）、全てが異なる場合は位置信号を出力することを繰り返す（Ｓｔｅｐ５）。通常は有効視野内で被験者内の放射性同位元素の分布に応じて位置信号が分散するので、レジスタ内に同じ位置信号が入る事は少ないが、ノイズピクセルは短い時間内に連続して位置信号を出力するので、同じ位置信号として削除される。尚、比較器９の処理は、ＣＰＵ４が行うこともできる。これによりノイズピクセルを含まない画像を作成することができる。また、ノイズを発生していないときは、正常なピクセルとして信号を出力するので、無駄のない収集を行うことが可能になる。ノイズピクセルとして判定するためのレジスタ８の段数は、固定値ではなく変更することも可能である。

処理装置であるFilter回路は、ノイズと判定する所定期間を検出器全面に入射するガンマ線の量に応じて可変にできる。半導体検出器２に入射するガンマ線の量である計数率は、被験者に投与する放射性同位元素の投与量や、使用する薬剤，検査部位などによって変化する。レジスタ８を減らしFilter回路７の長さを短くすると発生頻度の高い位置信号が削除でき、長くすると発生頻度の低い位置信号が削除できる。計数率が高いときは、ノイズの発生する頻度が相対的に低くなるのでレジスタ８を長くする、計数率が低いときはレジスタ８を短くするなどで、ノイズの除去を効率的に行うことも可能である。

尚、上述した各実施例では、放射線の一例としてガンマ線を挙げたが、これに限らずＸ線等を用いても良い。また、上述した各実施例の放射線撮像装置は、ガンマカメラ，ＰＥＴ装置，ＳＰＥＣＴ装置，Ｘ線ＣＴ装置等が挙げられる。

放射線撮像装置の全体の構成図。 放射線撮像装置の処理手順を示した図。 不安定ピクセルを除去するFilter回路を有する放射線撮像装置の構成図。 Filter回路の詳細を示した図。 Filter回路の処理手順を示した図。 デッドピクセル，ノイズピクセルを含んだ画像。 不安定ピクセルを含んだ画像。

符号の説明

１ 放射線撮像装置
２ 半導体検出器
３ 収集回路
４ ＣＰＵ
５ 表示回路
６ 記憶装置
７ Filter回路
８ レジスタ
９ 比較器

Claims (10)

1. 複数の放射線検出素子で放射線を検出する放射線検出器を有する放射線撮像装置において、放射線の入射が無くとも放射線の入射信号を出力する放射線検出素子の信号を除去して、画像を作成する処理装置を有することを特徴とする放射線撮像装置。
2. 請求項１に記載の放射線撮像装置において、前記処理装置は、前記信号を除去する場合に、前記放射線検出素子からの信号のカウント数が所定値以上の場合に除去する処理装置であることを特徴とする放射線撮像装置。
3. 請求項１に記載の放射線撮像装置において、前記処理装置は、信号を除去した放射線検出素子を特定する処理装置であることを特徴とする放射線撮像装置。
4. 請求項３に記載の放射線撮像装置において、前記処理装置は、特定した検出素子位置の信号を素子周辺の信号で補間して表示する処理装置であることを特徴とする放射線撮像装置。
5. 請求項１に記載の放射線撮像装置において、前記放射線検出器は、半導体放射線検出器であることを特徴とする放射線撮像装置。
6. 複数の放射線検出素子で放射線を検出する放射線検出器を有し、通常はガンマ線の入射に応じて信号を出力するが、不定期に放射線の入射が無くとも放射線の入射信号を出力する検出素子を含む放射線撮像装置において、所定期間内に同一検出素子の信号が出力された場合は、ノイズと判定して放射線線信号を除去する処理装置を有することを特徴とする放射線撮像装置。
7. 請求項６に記載の放射線撮像装置において、前記処理装置は、連続して同一検出素子の信号が出力された場合は、ノイズと判定して放射線信号を除去する処理装置であることを特徴とする放射線撮像装置。
8. 請求項６に記載の放射線撮像装置において、前記処理装置は、ノイズと判定する前記所定期間を設定可能として、変更できる処理装置であることを特徴とする放射線撮像装置。
9. 請求項６に記載の放射線撮像装置において、前記処理装置は、ノイズと判定する前記所定期間を検出器全面に入射するガンマ線の量に応じて可変にできる処理装置であることを特徴とする放射線撮像装置。
10. 請求項６に記載の放射線撮像装置において、前記放射線検出器は、半導体放射線検出器であることを特徴とする放射線撮像装置。

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