JP2009098120A - 撮像装置および光源位置算出方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】光子検出器によって実際に得られた光源に関する分布に基づいて、減衰時間が互いに異なる各々のシンチレータ群ごとに光源に関する分布関数としてガウス(Gauss)関数からなるFitting関数f(x)、g(x)をそれぞれ求め、それぞれ求められたFitting関数f(x)、g(x)における各々の計数ピークa1,a2がともにn分の一となる位置を弁別パラメータkとして求めるので、安定した弁別能力を確保することができる。
【選択図】図7
Description
すなわち、請求項1に記載の発明は、入射された放射線を光に変換することで放射線を検出するように構成され、かつ減衰時間が互いに異なる検出素子を複数組み合わせて構成された検出器を備え、前記検出素子によって変換された光の発生源である光源の位置を弁別するための弁別物理量を求めることで光源位置を求めて撮像を行う撮像装置であって、前記装置は、 (A)前記検出器によって実際に得られた光源に関する分布に基づいて、前記減衰時間が互いに異なる各々の検出素子ごとに光源に関する分布関数をそれぞれ求め、(B)それぞれ求められた前記分布関数に基づいて前記弁別物理量を求める前記(A),(B)の演算処理を行う演算手段を備えることを特徴とするものである。
図1は、各実施例に係るPET(Positron Emission Tomography)装置の側面図およびブロック図である。なお、後述する実施例2も含めて、本実施例1では、撮像装置として、核医学診断装置を例に採って説明するとともに、核医学診断装置として、PET装置を例に採って説明する。
先ず、被検体Mに放射性薬剤を投与して、投与された被検体内から放出される光子を光子検出器3で検出する。光子を光子検出器3で検出することで放射線源を使用してデータを収集する。なお、光子検出器3のシンチレータには、自己放射能を持つ結晶素子(例えばLuを含むGSO)を使用している。
次に、放射性薬剤を使用せずに、その自己放射能を持つ結晶素子から発生した光子を光子検出器3自身が検出する。自己放射能を持つ結晶素子から発生した光子を光子検出器3自身で検出することで放射線源を使用せずにデータを収集する。
ステップS1で放射線源を使用して得られたデータからステップS2で放射線源を使用せずに得られたデータを減算することで、放射線源を使用せずに得られたデータを除く。すなわちBack Groundを除く。このBack Groundを除いたデータを弁別パラメータ導出部15(図1を参照)に送り込み、次のステップS4での算出に用いる。
ステップS4での光源位置算出処理は、下記のステップT1〜T10からなり、弁別パラメータ導出部15(図1を参照)によって、Fitting関数を求めて(ステップT4)、弁別パラメータを求める(ステップT5)。
上述したステップS3で求められたBack Groundを除いたデータを用いて、図5に示すように波形を表す出力を求める。図5の横軸は時間で、縦軸は光子検出器3(図1、図2を参照)によって実際に得られた光量(ただしBack Groundを除く)である。すなわち、波形の出力はBack Groundを除いた光量の時間変化を表す。図2に示すように減衰時間が互いに異なるシンチレータ群A,Bを光子検出器3で用いたときには、例えば図5(a)、図5(b)に示すように、減衰時間が互いに異なる場合の光量の時間変化をそれぞれ出力する。図5に示すように減衰率をRとする。
g(x)=a2×exp{−(x−b2)2/c2 2} …(2)
ただし、x=Rである。このf(x)、g(x)をグラフで表すと、図7のようになる。図7に示すように、シンチレータ群Aに関するFitting関数f(x)では、計数ピークはa1となり、そのピーク位置はb1となる。一方、シンチレータ群Bに関するFitting関数g(x)では、計数ピークはa2となり、そのピーク位置はb2となる。図7では、各々のFitting関数f(x)、g(x)を点線で図示するとともに、これら2つのFitting関数を加算して得られた関数を実線で図示する。
σ2(n)=c2×√(logen) …(4)
このn分の一となる幅σ1(n),σ2(n)を用いると、弁別パラメータkの関係式は、下記(5)、(6)式のように表される。
k=b2−σ2(n) …(6)
これらの(3)〜(6)式を解くと、弁別パラメータkは、下記(7)式のように求められる。
これは、Fitting関数を構成するパラメータb1,b2,c1,c2から弁別パラメータkを容易に求めることができることを示している。
ステップT1で得られた計数ピークa2、ピーク位置b2から後述するステップT3で初期値を設定して他のパラメータを決定すればよいが、計数ピークa2がしきい値(Threshold)THを超えているか否かをこのステップT2で統計的に確認する。計数ピークa2がしきい値THを超えた範囲(計数ピークa2がしきい値THと等しい場合も含む:a2≧TH)にあれば後述するステップT5で求められる弁別パラメータkが適切であるとして、次のステップT3に進む。一方、もし、計数ピークa2がしきい値THを超えた範囲になければ(a2<TH)、弁別パラメータkが適切でないとしてステップT7に進む。しきい値THを本実施例1では“30”とする。本実施例1では、実際に求められる適切な弁別パラメータkに対して顕著に異なるようにして区別するために、ステップT7では弁別パラメータをk=1で設定する。このしきい値THを超えた範囲は、この発明における所定範囲に相当する。このステップT2は、この発明における(C)に相当する。
ステップT2で計数ピークa2がしきい値を超えた範囲(a2≧TH)にあると判定された場合には、弁別パラメータkが適切であるとして、ステップT1で得られた計数ピークa2、ピーク位置b2から、下記(8)、(9)式のように初期値を設定して他のパラメータa1,b1を決定する。
b1=b2−Δβ …(9)
図7のグラフを例に採ると、計数ピークa2よりも低いピークが、計数ピークa1で、そのときのピーク位置が、ピーク位置b2であるので容易に検索することができる。つまり、図7のグラフ(実際に得られたBack Groundを除いたデータの2番目に大きいカウント(計数値)とそのときの出力値)から、計数ピークa1、ピーク位置b1を探す。上記(8)式中のαを本実施例1では“0.6”とするとともに、上記(9)式中のΔβを本実施例1では“30”とする。
このように求められたパラメータから、弁別パラメータ導出部15(図1を参照)は各々のFitting関数をそれぞれ求める。図7のグラフを例に採ると、シンチレータ群Aに関するFitting関数f(x)およびシンチレータ群Bに関するFitting関数g(x)をそれぞれ求める。このステップT4は、この発明における(A)に相当する。
ステップT4のようにFitting関数が求められると、Fitting関数を構成するパラメータも既知となっているので、各パラメータを上記(7)式に代入することで、弁別パラメータ導出部15(図1を参照)は弁別パラメータkを求める。このステップT5は、この発明における(B)に相当する。また、Fitting関数f(x)、g(x)における各々の計数ピークa1,a2のn分の一となる位置を弁別パラメータkとしていることから、このステップT5は、この発明における(F)にも相当する。
ステップT5で求められた弁別パラメータkは、図7のグラフを例に採ると、b1とb2との間にあるはずなので、ステップT4でそれぞれ求められたFitting関数f(x)、g(x)における各々のピーク位置b1,b2の間に弁別パラメータkが存在するか否かをこのステップT6で統計的に確認する。b1とb2との間に弁別パラメータkが存在すれば(b1≦k≦b2)、弁別パラメータkが適切であるとして、その弁別パラメータkに基づいて光子の入射位置を求める。弁別パラメータkに基づく光子の入射位置の算出方法については、後述する。一方、もし、b1とb2との間に弁別パラメータkが存在しなければ(k<b1、またはb2<k)、弁別パラメータkが適切でないとしてステップT8に進む。ステップT2でも述べたように、本実施例1では、実際に求められる適切な弁別パラメータkに対して顕著に異なるようにして区別するために、ステップT8では弁別パラメータをk=256で設定する。このステップT6も、ステップT2と同様に、この発明における(C)に相当する。
上述したステップT2で計数ピークa2がしきい値THを超えた範囲になければ(a2<TH)、弁別パラメータkが適切でないとして、弁別パラメータをk=1で設定する。
上述したステップT6でb1とb2との間に弁別パラメータkが存在しなければ(k<b1、またはb2<k)、弁別パラメータkが適切でないとして、弁別パラメータをk=256で設定する。
弁別パラメータkが適切でない(不適切)として、ステップT7で弁別パラメータをk=1で設定、ステップT8で弁別パラメータをk=256で設定した場合には、ステップT2,T6での判定結果をモニタなどに代表される表示部やプリンタなどの出力部9(図1を参照)に出力する。
この判定結果の出力は、例えば図8のようになる。このとき、図8に示すように、判定結果のみならず、各々のシンチレータごと、あるいは複数のシンチレータからなる1つの集合体(例えばブロック)ごとの図7と同様のFitting関数などのグラフを出力部9に出力してもよい。本実施例1でのブロックとは、複数の光電子増倍管3c(図2を参照)に対応付けられた複数のシンチレータからなる1つの集合体として説明する。
図12は、Fitting関数の面積比(計数比)が、予め求められた光子検出器の構造に依存した計数比と等しくなる位置を弁別パラメータとする手法のときのグラフである。上述した実施例1と共通する箇所についてはその説明を省略する。
15 … 弁別パラメータ導出部
TH … しきい値(Threshold)
f(x)、g(x) … Fitting関数
k … 弁別パラメータ
R … 減衰率
Claims (13)
- 入射された放射線を光に変換することで放射線を検出するように構成され、かつ減衰時間が互いに異なる検出素子を複数組み合わせて構成された検出器を備え、前記検出素子によって変換された光の発生源である光源の位置を弁別するための弁別物理量を求めることで光源位置を求めて撮像を行う撮像装置であって、前記装置は、 (A)前記検出器によって実際に得られた光源に関する分布に基づいて、前記減衰時間が互いに異なる各々の検出素子ごとに光源に関する分布関数をそれぞれ求め、(B)それぞれ求められた前記分布関数に基づいて前記弁別物理量を求める前記(A),(B)の演算処理を行う演算手段を備えることを特徴とする撮像装置。
- 入射された放射線を光に変換することで放射線を検出するように構成され、かつ減衰時間が互いに異なる検出素子を複数組み合わせて構成された検出器を有している場合において、前記検出素子によって変換された光の発生源である光源の位置を弁別するための弁別物理量を求めることで光源位置を算出する方法であって、(A)前記検出器によって実際に得られた光源に関する分布に基づいて、前記減衰時間が互いに異なる各々の検出素子ごとに光源に関する分布関数をそれぞれ求め、(B)それぞれ求められた前記分布関数に基づいて前記弁別物理量を求めることを特徴とする光源位置算出方法。
- 請求項2に記載の光源位置算出方法において、(C)前記(B)で求められるべき前記弁別物理量が適切であるか否かを判定することを特徴とする光源位置算出方法。
- 請求項3に記載の光源位置算出方法において、前記(C)での判定では、前記検出器によって光に変換されるときに計数される放射線の計数が所定範囲にあれば前記弁別物理量が適切であるとし、前記所定範囲になければ前記弁別物理量が適切でないとすることを特徴とする光源位置算出方法。
- 請求項3または請求項4に記載の光源位置算出方法において、前記(C)での判定では、前記(A)でそれぞれ求められた前記分布関数における各々の計数ピーク位置の間に前記弁別物理量が存在すれば前記弁別物理量が適切であるとし、前記各々の計数ピーク位置の間に前記弁別物理量が存在しなければ前記弁別物理量が適切でないとすることを特徴とする光源位置算出方法。
- 請求項3から請求項5のいずれかに記載の光源位置算出方法において、(D)前記(C)での判定結果を出力することを特徴とする光源位置算出方法。
- 請求項3から請求項6のいずれかに記載の光源位置算出方法において、(E)前記(C)での判定で前記弁別物理量が適切でないと判定された場合には、その弁別物理量を調整することを特徴とする光源位置算出方法。
- 請求項7に記載の光源位置算出方法において、(D)前記(C)での判定結果を出力し、その判定結果の出力に基づいて前記(E)での調整を行うことを特徴とする光源位置算出方法。
- 請求項2から請求項8のいずれかに記載の光源位置算出方法において、(F)前記(B)での算出では、前記(A)でそれぞれ求められた前記分布関数における各々の計数ピークの所定割合となる位置を前記弁別物理量とすることを特徴とする光源位置算出方法。
- 請求項2から請求項8のいずれかに記載の光源位置算出方法において、(F´)前記(B)での算出では、前記(A)でそれぞれ求められた前記分布関数が互いに交わる交点を前記弁別物理量とすることを特徴とする光源位置算出方法。
- 請求項2から請求項8のいずれかに記載の光源位置算出方法において、(F´´)前記(B)での算出では、前記(A)でそれぞれ求められた前記分布関数の面積比を表す計数比が、予め求められた前記検出器の構造に依存した計数比と等しくなる位置を前記弁別物理量とすることを特徴とする光源位置算出方法。
- 請求項2から請求項11のいずれかに記載の光源位置算出方法において、前記(A)での算出に用いられる前記検出器によって実際に得られた光源に関する分布は、放射線源を使用して得られたデータから放射線源を使用せずに得られたデータを除いたデータであることを特徴とする光源位置算出方法。
- 請求項2から請求項12のいずれかに記載の光源位置算出方法において、前記分布関数の横軸は光の減衰を表す減衰物理量であり、縦軸は放射線の計数値であることを特徴とする光源位置算出方法。
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