JP2010002235A - 核医学撮像装置およびその初期散乱位置判定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】十分短い時間分解能をもっていない半導体検出素子を放射線検出素子に用いたことにより、タイムウインドウをあまり狭めることができない場合でも、エミッション撮像時における偶発同時計数（ランダム）の影響を抑制することにより、画像のＳ／Ｎ比を向上させることができるＰＥＴ装置を提供する。
【解決手段】検出器領域４Ｂ内の放射線検出器により検出された、検出イベント群特定領域７３内の複数のイベントの内、開口部の中心軸に最も近いイベントを選択し、このイベントの検出エネルギー及びこの検出エネルギー誤差を基に、このイベントに係る推定散乱角とこの推定散乱角の角度誤差とを推定する。更に、このイベントの検出位置、前述の推定散乱角と角度誤差を基に、このイベントの検出位置が初期散乱位置であるか否かを判定することで、初期散乱位置でないイベントが初期散乱位置として処理されるのを防ぐ。
【選択図】図７

Description

本発明は、陽電子放出型ＣＴ（ポジトロン・エミッション・コンピューテッド・トモグラフィ（Positron Emission Computed Tomography）、以下、ＰＥＴという）装置等、複数の検出器を有する核医学撮像装置に係り、更に詳しくは、核医学撮像装置における検出器での初期散乱位置の検知に関するものである。

ＰＥＴ検査は、^１５Ｏ、^１３Ｎ、^１１Ｃ、^１８Ｆなどの陽電子放出核種で標識した放射性薬剤（以下、ＰＥＴ用薬剤と称する）を被検体に投与し（または、投与しながら）、この被検体を外部から撮像し、被検体内でＰＥＴ用薬剤がどのように集積するかを調べるものである。
例えば、進行がんは糖の代謝が亢進しているので、糖の一種であるグルコースを放射性同位体であるフッ素−１８（^１８Ｆ）で標識したフルオロデオキシグルコース（１８ＦＤＧ）をＰＥＴ用薬剤として被検者に投与し、その集積分布を画像化することによって、がん病巣の状態を定量的に知ることができる。

ＰＥＴ用薬剤からは、固有の確率で発生される陽電子の対消滅に起因して、それぞれ５１１[ｋｅＶ]のエネルギーを持つ一対のγ線（以下、対γ線という）が放射される。互いに正反対の方向に放射される２個のγ線を、２個のγ線検出器で検知することにより、対γ線の飛跡ＬＯＲ（Line of Response）を知ることができる。同様に対γ線の飛跡ＬＯＲを多数検知し、例えば、非特許文献１に記載のフィルタードバックプロジェクション法（Filtered Back Projection Method）等によって、各ボクセル（３次元画像を構成する微小立方体）のデータに変換し、画像化することで、陽電子−電子の対消滅が生じた箇所、即ち、ＰＥＴ用薬剤の集積分布を表す画像が得られる。

ＰＥＴ用薬剤からの対γ線は、例えば投与された体内からは１秒間に１０００万個以上も放出される。このため、これらの対γ線の検出には検出器全体として同時検出であることを判断するために、無数の検出イベントに対してその検出時刻差を測定し、所定のタイムウインドウ内（所定の期間内）に入るものを同時に検出したとみなし、１つの対γ線を特定している。このタイムウインドウは、γ線の行路差や検出器結晶の応答特性、読出回路の特性等により通常１０ｎｓから２０ｎｓという幅で設定されている。

このような測定原理のため、タイムウインドウ内に異なる発生位置からのγ線が入射し、誤った対情報として測定される「偶発同時計数」や体内で散乱して方向が変化したγ線を誤って対情報として測定される「散乱同時計数」が存在する。これらの存在は１点から放出される本来の直線状の１対のγ線の情報「真の同時計数」に対し、ノイズとなり、画像（ＰＥＴ用薬剤の集積分布を表す画像）のＳ／Ｎ比を低下させる。

偶発同時計数はタイムウインドウを狭めることで低減できるが、シンチレータと異なり十分短い時間分解能を持っていない半導体検出器の場合、同時計数そのもののカウントが減少する（感度が低下する）。
また、散乱同時計数を低減するために、γ線が散乱するときエネルギーが失われることを利用し、エネルギー閾値を設けてエネルギー閾値以上、あるいは対γ線（５１１ｋｅＶ）の近傍のエネルギー範囲（エネルギーウインドウ）内のγ線のデータだけを選択している。エネルギーウインドウを狭めることでＳ／Ｎ比は向上するが、十分なエネルギー分解能を持っていない場合、カウント（感度）の低下を招く。従って、感度を維持したまま画像のＳ／Ｎ比を向上させるためには、時間分解能、エネルギー分解能の優れた装置が望まれる。

[ＤＯＩ検出器]
ＰＥＴ装置ではγ線の入射方向は一意ではなく、検出素子に対して斜めに入射するものも多く存在する。γ線の検出効率を大きくするために厚い検出器（γ線が検出素子内を通過する距離が長くなるよう、深さ方向の寸法を大きくした検出器）を用いなければならないが、空間分解能を向上させるためには入射面積を小さくせねばならず、一検出単位が細長い検出素子が従来用いられていた。細長い検出素子の場合、斜めにγ線が入射して検出したとき、検出素子のどこで反応したかは判断できないため、位置誤差が大きく、このような斜め入射が多い画像周辺の分解能が劣化する問題があった。この様な問題は検出器の厚み方向（深さ方向）の検出位置を分解して取得できるようにすることで解決する。このような構成の例として、半径方向に三層になるようにした多段構成の検出器（ＤＯＩ（Depth Of Interaction）検出器）を備えて深さ位置情報を取得し、この深さ位置情報を用いて画像を再構成し、画質の向上を図った放射線検査装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

この他にもグリッド状に区切られたホトダイオード（入射面側）とシンチレータ、１つの光電子増倍管（背面側）を用い、ホトダイオードで入射面での２次元検出位置情報、光電子増倍管で検出タイミング、ホトダイオードと光電子増倍管の信号出力の比でシンチレータ内の検出深さ位置情報を取得するシステムも存在する。（非特許文献２）

[検出器内散乱線処理]
γ線は、被検体内のほか、検出器内でも散乱を生じる。仮に、所定のγ線の散乱箇所及び吸収箇所をもれなく検出できたとすると、検出エネルギーの合計は入射したγ線のエネルギーに等しくなる。しかし、従来のＰＥＴ装置では、各検出器は散乱もしくは吸収したγ線のエネルギーを各々独立して検出していたため、複数の検出器で検出されたエネルギーの合計がエネルギーウインドウ内に入っていたとしても、それぞれの検出器で検出されたエネルギーがエネルギーウインドウ内に入っていなければ、全ての検出イベントが別個のγ線によるものとみなされ、検出データ（検出エネルギーのデータ）は利用されなかった。

従来の核医学撮像装置（ＰＥＴ装置も含む）で、各検出器の検出データを利用して検出効率の向上を図ることができる核医学撮像装置が知られている（例えば、特許文献２及び特許文献３参照）。検出効率が向上すれば短時間で高画質な画像を得ることができるため、被検者の放射線被曝が低減する。
ＰＥＴ検査において、検出器内で複数回散乱したγ線のデータを利用する場合は、初期散乱位置、つまり、γ線を検出した複数の検出器の内、最初にγ線を検出した検出器を特定する必要がある。初期散乱位置を特定するために、各検出位置でのエネルギーと検出位置同士の角度等を用いて推定する構成（特許文献２及び特許文献３参照）や撮像装置の中心により近い検出位置を選択する構成（特許文献４参照）が知られている。このような複数の検出器内散乱イベントの検出情報から初期散乱位置を特定する方法を総称して検出器内散乱線処理と呼ぶ。
特開２００３−１６７０５８号公報 特開２０００−３２１３５７号公報 特開２００３−２５５０４８号公報 特開２００６−２１４９１６号公報 アイトリプルイー トランザクションズ オン ニュークリア サイエンス（IEEE Transaction on Nuclear Science）ＮＳ−２１巻、１９７４年、２１頁 Michael E. Phelps, "PET Physics, Instrumentation, and Scanners", Springer Science+Business Media, LLC, p.29, 2006

前述の従来のＰＥＴ装置では、γ線の入射エネルギーと散乱光子のエネルギーを用いて、散乱経路を推定し初期入射位置を同定する処理を行っており、この処理は、対γ線の一方のみならず他方も散乱して複数の同時検出イベントとなった場合、非常に複雑化し、処理系の負荷が高くなる。
また、撮像装置の中心に最も近い検出位置を初期散乱位置として選択する方法は、処理系の負荷と選択された位置の正しさの確率を考慮すると適当な処理ではあるが、必ずしも物理的に正しいものを選択しているわけではないため、誤った位置を選択する可能性は避けられない。
いずれにしても、ＰＥＴ装置で初期入射位置を同定する際、１つのγ線が、検出器内で散乱し、更に散乱したγ線が別の検出器で捕らえられ、入射したγ線エネルギーが完全に吸収されることを前提にしており、対象とするγ線を完全に吸収できるだけの検出素子で周囲を覆わない限り、本質的に散乱γ線が検出器外に逃げることによる真の同時計数の損失が伴う。また、同時計数するタイムウインドウ内で計数するカウントが多く、処理も複雑である。このことは、高計数率下で急激に増加する偶発同時計数（ランダム）の計数（推定）処理、即ちランダム補正に影響を及ぼす。偶発同時計数の低減にはタイムウインドウを狭めることが有効であるが、検出素子の物理性能のために時間分解能には限度がある。

本発明の課題は、適切に初期入射位置を同定し、Ｓ／Ｎ比の高い画像を得ることができる核医学撮像装置およびその初期散乱位置判定方法を提供することにある。

前述の課題を達成するために、被検体の体軸に近い位置に体軸に平行に設定した中心軸の法線方向に沿って設置され、かつ、前記中心軸の周方向にも配設され、前記被検体からのγ線を検出する複数のセンサを有するγ線検出器と、前記センサがγ線を検出した際に出力するγ線検出信号に基づいて、各センサが検出したγ線のエネルギー及びγ線を検出したセンサの位置である検出点を決定する信号処理装置と、を備え、近接する複数のセンサのそれぞれから、同時に複数のγ線検出信号が出力されると、決定したそれぞれのエネルギー及び検出点を用いてγ線の初期散乱位置を判定する、核医学撮像装置における初期散乱位置判定方法であって、前記信号処理装置は、前記検出点のエネルギーとコンプトン散乱角との対応関係を示す第１の対応関係情報と、前記センサにおけるエネルギー誤差をパラメータとした前記検出点でのエネルギーとコンプトン散乱角の角度誤差との対応関係を示す第２の対応関係情報を有し、前記信号処理装置は、前記検出点におけるエネルギーと前記第１の対応関係情報とに基づきコンプトン散乱角を求め、前記センサにおけるエネルギー誤差と前記検出点におけるエネルギーと前記第２の対応関係情報に基づきコンプトン散乱角の角度誤差を求め、前記求めたコンプトン散乱角と前記求めたコンプトン散乱角の角度誤差と前記検出点の位置とに基づき前記初期散乱位置を判定するようにした。

本発明によれば、適切に初期入射位置を同定し、Ｓ／Ｎ比の高い画像が得られる核医学撮像装置およびその初期散乱位置判定方法を提供できる。

以下、添付した各図を参照し、本発明の一実施形態であるＰＥＴ装置について詳細に説明する。なお、以降の説明において、実質的に同一の構成要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略することがある。

《第一の実施形態》
≪装置の構成≫
まず、本発明の第一の実施形態（以下、本実施形態と称する）のＰＥＴ装置の構成について、図１、図２を用いて、説明する。図１は、本実施形態のＰＥＴ装置の構成を示す図である。図２は、本実施形態のＰＥＴ装置における撮像装置内部の構成を示す断面図である。
ＰＥＴ装置１は、撮像装置２と、信号処理装置７と、断層像作成装置１０と、ベッド（寝台）１６を備えている。撮像装置２は、ケーシング３、検出器基板５に支持された多数の放射線検出素子（以下、検出素子と称する）４、外部線源２０を有している。ケーシング３は、被検体１７をベッド１６に載置したまま挿入可能な開口部６を有している。検出器基板５には、配列して実装されている多数の検出素子４と、集積回路からなり検出素子４からの検出信号を処理する読出回路１４とが実装されている。検出器基板５は、体軸方向（被検体１７の挿入方向）に複数枚並べられ、検出器１５を構成している。検出器１５は、開口部６の周りを取り囲むように配置されている。

図２を参照すると、描画の都合上、検出器１５（図１参照）が円周方向に１０個配置されている場合について図示したが、撮像装置２を実現するには、より多数の検出器１５を開口部６の円周方向に配置し、ほぼ円筒形の検出器面を構成すると良い。なお、検出素子４が６段に配置される場合について図示したが、検出素子４の段数は６段より多くても少なくても良い。

図１の通り、開口部６の半径方向に多段で被検体１７（撮像範囲）の周囲を取り囲むように検出素子４を配置できるのであれば、検出器１５の形状や配置は図示したものに限られない。本実施例のＰＥＴ装置では、多数の検出素子４は、ＤＯＩ（Depth Of Interaction）構成を実現するように配列される。ＤＯＩ構成とは、開口部６の半径方向に対して検出素子４を多段に配置した構成のことである。

検出素子４は半導体検出素子であって、エネルギー分解能に優れたテルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）、テルル化カドミウム亜鉛（ＣＺＴ）などの検出素子を含んで構成されている。エネルギー分解能に優れ、このような多段構成が可能であれば、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）やテルル化カドミウム亜鉛（ＣＺＴ）に限らず、他の半導体検出器またはシンチレータ検出器（いずれも図示せず）を用いても良い。あるいは、多段構成に限らず、半径方向に位置検出が行える検出素子を用いても良い。

外部線源２０はセシウム−１３７（^１３７Ｃｓ）点線源であり、外部線源ハウジング２１内に外部線源２０を収められるようにするため、外部線源ハウジング２１にはハウジング開口部２１ｈが穿設されている。
外部線源ハウジング２１は、検出器１５と開口部６との間に配置された支持部（図示せず）によって保持され、図示していない周回機構によって、ハウジング開口部２１ｈを被検体１７が挿入される撮像範囲の中央に向けたまま、開口部６の外縁部を周回可能になっている。外部線源２０はトランスミッション撮像時に用いられ、エミッション撮像時は、十分な遮蔽能力を有するシャッタ（図示せず）によってハウジング開口部２１ｈは閉じられている。なお、エミッション撮像時、外部線源２０が格納容器（図示せず）に格納され放出γ線を遮蔽される構成としても良い。外部線源２０及びトランスミッション撮像については、後述する。

信号処理装置７は、ユニットデータ統合装置１１２と、γ線弁別装置８と、同時計数装置９とを備えている。ユニットデータ統合装置１１２は、配線１３を介して撮像装置２の各検出器１５に接続され、各検出器１５の各検出素子４から出力された検出信号を統合する機能を有する。即ち、各検出素子４から出力された検出信号がユニットデータ統合装置１１２で収集される。そして、収集された検出信号は、一括してγ線弁別装置８に送出される。なお、検出素子４から出力される検出信号には、少なくとも検出素子位置アドレス、検出時刻、検出エネルギーを示す情報が含まれる。検出素子位置アドレス、検出時刻、検出エネルギーについては、例えば、特開２００５−１７１４２号公報の段落００３４〜００３７に記載の方法により、検出素子４から出力された検出信号から生成される。

γ線弁別装置８は、ユニットデータ統合装置１１２に接続され、ユニットデータ統合装置１１２から入力された検出信号から、γ線の検出エネルギーによって検出信号を分別する機能を有する。即ち、検出したエネルギーが所定のエネルギー範囲（エネルギーウインドウ）の検出信号を取り出す。同時計数装置９は、γ線弁別装置８に接続され、複数の検出信号（データ）が実質的に同時に発生したものであるか否かを判定する機能を有する。即ち、所定のタイムウインドウ内で複数の検出信号が入力されるか否かを判定する。

断層像作成装置１０は、信号処理装置７に接続され、コンピュータ１１と、データ記憶装置１２と、表示装置１８とを備えている。コンピュータ１１は、入力装置（図示せず）を有し、手動での命令入力操作などを受け付ける機能と、撮像装置２を制御する機能（外部線源２０の回転制御、ベッド１６の移動制御機能等がある。制御信号線は図示せず。）と、信号処理装置７から取得したデータを断層像データに変換する機能とを備えている。

データ記憶装置１２は、コンピュータ１１が生成した断層像データを記憶する。表示装置１８は、コンピュータ１１が生成した断層像データから、断層像を可視的な画像として表示する。ベッド１６は、被検体１７を載置した状態で可動であって、被検体１７を撮像装置２の開口部６から挿脱できる。

≪装置の処理≫
続いて、本実施形態のＰＥＴ装置を用いた撮像処理について説明する。まず、被検体１７の体内に、あらかじめ注射などの方法によりＰＥＴ用薬剤を投与し、このＰＥＴ用薬剤が被検体１７内に拡散して患部に集積することにより、撮像可能な状態となるまで所定の時間待つ。なお、ＰＥＴ薬剤は、検診する患部などを勘案して選ぶ。そして、被検体１７をベッド１６上に寝かせる。なお、検査の種類によっては、ＰＥＴ薬剤をベッド１６上に寝かせた被検体１７に投与するか、ＰＥＴ薬剤を被検体１７に投与しながら、撮像装置２で被検体１７を撮像しても良い。

エミッション撮像において、被検体１７内から放出されるγ線は、所定の割合で、被検体１７内で散乱したり、減衰したりする。この減衰による画像カウントの低下（捕えることができる対γ線の数が減ることによる画像のＳ／Ｎ比の劣化）を補正するための手段が吸収補正であり、この元となるデータを取得するのがトランスミッション撮像である。通常は、薬剤投与後、エミッション撮像までの時間（エミッション撮像の前）、またはエミッション撮像の後に、トランスミッション撮像を行う。

次に、エミッション撮像について説明してから、トランスミッション撮像について説明する。
（エミッション撮像）
エミッション撮像を行うには、ＰＥＴ薬剤を投与した被検体１７をベッド１６に載せ、撮像装置２に向かって移動させる。被検体１７及びベッド１６が、図１の左側から開口部６内に挿入されて図１の右側に向かって移動する。図２において、体内の放射性同位元素（ＲＩ：Radioisotope）３０から放出された片方の５１１[ｋｅＶ]のエミッションγ線３１Ａは、被検体１７を透過し、検出器１５の位置Ｐ_Ａ１で吸収され、または散乱する。位置Ｐ_Ａ１で散乱した場合、入射γ線の進行方向に対して、位置Ｐ_Ａ１から散乱角度θ方向に飛翔したγ線は位置Ｐ_Ａ２で吸収されるか、または、更に散乱して他の点で吸収されたり、吸収されずに撮像装置２を貫通したりする。なお、位置Ｐ_Ａ１、Ｐ_Ａ２は、検出器１５における検出素子４の位置を示す。後述するＰ_Ｂ１、Ｐ_Ｂ２も同じく検出器１５における検出素子４の位置を示す。また、もう一方の５１１[ｋｅＶ]のエミッションγ線３１Ｂはここでは位置Ｐ_Ｂ１にて全吸収される。なお、図２ではエミッションγ線３１Ｂが全吸収されているが、全吸収されない場合もあり、この場合、散乱して他の点に吸収されたり、吸収されずに撮像装置２を貫通したりする。

検出素子４は、検出信号を読出回路１４へ出力する。読出回路１４は、検出したγ線のエネルギーを計測し、γ線の検出タイミング信号を含む信号と検出アドレス、検出エネルギー情報を出力する。これらの信号は、配線１３を介してユニットデータ統合装置１１２に送出される。
ユニットデータ統合装置１１２は、全ての検出器１５からの検出信号を統合する。即ち、各検出素子４から出力された検出信号がユニットデータ統合装置１１２に収集される。そして、収集された検出信号は、一括してγ線弁別装置８に送出される。

γ線弁別装置８及び同時計数装置９は、検出したγ線が、５１１[ｋｅＶ]のエネルギーを有する対γ線であるか否かを判定する。具体的には、γ線弁別装置８は、検出したγ線が５１１[ｋｅＶ]のエネルギーを有しているか否かを判定し、即ち、５１１[ｋｅＶ]のイベントの有無を検出し、同時計数装置９は、所定のイベントの検出時刻から所定の時間幅、例えば、１０[ｎｓｅｃ]のタイムウインドウの中でもう１つの５１１[ｋｅＶ]のイベントが検出されたとき、コンピュータ１１を介してその対検出位置情報をデータ記憶装置１２へ送出して記憶させる。この例では、検出点Ｐ_Ａ１で全吸収し、他に検出点がなかった場合に相当する。このとき、γ線弁別装置８は、検出素子４でのエネルギー検出精度はエネルギー分解能で表されるある幅（誤差）を持っているため、目的とする５１１[ｋｅＶ]を含む所定のエネルギー幅、例えば、４５０[ｋｅＶ]〜５５０[ｋｅＶ]というエネルギーウインドウによって入射γ線が５１１[ｋｅＶ]であるかどうかのエネルギー判定を行い、この範囲外の検出イベントを棄却する。なお、このウインドウ幅によって、図３の通り、わずかにエネルギーが低下した幾分の体内散乱線２４の混入を許すことになり、誤ったＬＯＲ（対γ線の飛跡）３３を計測してしまう。そのため、検出素子４はエネルギー分解能の優れたものが望ましく、エネルギーウインドウを狭く設定することによって、ノイズとなる混入散乱線の割合を減らすことができる。

また、図４のようにタイムウインドウ内で１対の対γ線が検出されるとは限らず、別個の対のγ線が同一のタイムウインドウ内で検出される場合がある。これらの対γ線のうち、お互いに片側だけを検出した場合、誤ったＬＯＲ３３を計測してしまう。これは偶発同時計数と呼ばれ、誤ったＬＯＲ３３により、画質（表示装置１８に表示される断層像画像の画質）を低下させる要因となる。投与したＰＥＴ薬剤の放射能が多くなるほど、この影響を大きく受ける。

更に、図５のように複数の対γ線が検出された場合はマルチプルイベントと呼ばれ、正しいＬＯＲを特定できないことから、棄却されるか、誤っているかもしれないＬＯＲ３３が記録されてしまう。このような誤ったＬＯＲ３３の記録を減らすために、タイムウインドウもエネルギーウインドウと同様に狭い方が望ましい。

また、被検体１７内でγ線が散乱しうるのと同様に、図２の通り、検出器１５内でもγ線は散乱しうる。検出器１５内で散乱した場合、検出信号は５１１[ｋｅＶ]より低いエネルギーを示すため、エネルギーウインドウ外となり、従来は一律に除外されていた。しかし、検出素子４が多段である検出器１５の場合、散乱した位置にある検出素子４以外の検出素子４でγ線を捕らえる可能性がある。仮に、所定の検出素子４で散乱したγ線が他の検出素子４で完全に吸収されたとすれば、これらの検出信号のエネルギーの総和は５１１[ｋｅＶ]となる。これらの検出イベントはほぼ同時に起こるため、ある時間幅（タイムウインドウ）でもってこれらのイベントを検出し、エネルギー加算処理後のエネルギーがエネルギーウインドウ内に入っていると判定できれば、１つの入射γ線の現象と推定でき、棄却されていたイベントを有効に使うことができる。これらのイベントの中で最初に散乱した位置を知ることができれば、γ線入射経路を知ることができる。特許文献４に示されるように、５１１[ｋｅＶ]のγ線は前方散乱の確率が高いことを利用して、これら複数の同時検出イベントのうち開口部６の中心軸に最も近い（最も内側の）検出素子４の位置を初期散乱位置（最初に散乱した位置）として選択する方法により１つの対検出位置を決定する（以下、検出器内散乱線処理と呼ぶ）。図２０に、信号処理装置７のγ線弁別装置８内に備えられ、前述の検出器内散乱線処理を行うエネルギー積算回路３０１及びｃｈ決定回路３０２を示す。前述の検出器内散乱線処理は、図２０に示すハードウェアではなく、ソフトウェアによって処理が行われるようにしても良い。

図１において、断層像作成装置１０では、信号処理装置７から送出されるかまたはデータ記憶装置１２に記憶される対検出位置情報によって、対検出位置を結ぶ直線（ＬＯＲ）を得て、ＬＯＲを半径方向ｒと周回方向θのマトリックスにマッピングし直したサイノグラムを作成し、吸収補正を含む各種の補正処理を施した後、非特許文献１に記載のフィルタードバックプロジェクション法やＯＳ−ＥＭ法などによって断層像を再構成する。作成された断層像は表示装置１８に表示される。

（トランスミッション撮像）
次にトランスミッション撮像について図６を用いて説明する。図６は、本実施形態のＰＥＴ装置における撮像装置内部の構成を示す断面図である。トランスミッション撮像は、外部線源２０を用いて被検体１７内のγ線透過率（減衰率）の分布を計測するものであって、外部線源２０としてＸ線源の代わりにγ線源を用いる他は、原則として、Ｘ線ＣＴ装置（図示せず）を用いた撮像と同様である。その計測に要する時間は、数分程度であり、通常エミッション撮像の前または後に行う。外部線源２０からの照射γ線２２がエミッション撮像時に混入して画質の劣化を招くため、通常はエミッション撮像とトランスミッション撮像とを別の時相で行う。

トランスミッション撮像手順の具体例について、図１、図６を用いて説明する。撮像は本来、三次元で解析すべきものであるが、簡単のため、外部線源２０を含む一断面（平面）上で全てのイベントが起こる例について説明する。
被検体１７が横たわっているベッド１６が開口部６内に挿入され、トランスミッション撮影を開始するとき、外部線源ハウジング２１が格納容器（図示せず）から開口部６と検出器１５との間に移動し、設置される。ハウジング開口部２１ｈは対向する検出素子４に向いていて、撮像視野外は照射γ線２２が影響を及ぼさないように外部線源ハウジング２１によって遮蔽されている。外部線源２０は点線源であり、外部線源２０が図６で示す位置にあるとき、γ線の放射領域は被検体１７の体軸方向も含め、被検体１７を挟んで対向に位置する下半分の測定対象となる検出器１５面である。つまり、本実施形態は、いわゆるコーンビームＣＴの場合を示す。外部線源２０は回転機構（図示せず）により開口部６の外周を周回し、全周からの透過データを取得する。撮像が終了すると外部線源２０は再び格納容器へ格納される。測定対象となる検出器１５は外部線源２０の回転とともに変化する。

外部線源２０は、例えばセシウム−１３７（^１３７Ｃｓ）であり、６６２[ｋｅＶ]のエネルギーのγ線を放出する。γ線を検出した検出素子４は、エミッション撮像のときと同様に、検出器アドレス、検出時刻、エネルギーの３つの情報を含む信号を信号処理装置７へ送出する。トランスミッション撮像は対γ線を検出するものでなく、シングルイベントを検出するものである。そして、検出したシングルイベントのエネルギーが６６２[ｋｅＶ]のエネルギーウインドウ（例えば、６００〜７００[ｋｅＶ]）内に入っている場合、そのときの外部線源２０の位置情報とともに計数する。即ち、外部線源２０の位置情報と関連付けてシングルイベントの位置情報が記録される。また、エミッション撮像と同様に、検出器内散乱線処理によって複数の検出素子４で散乱したイベントが実質的に同時に検出され、合計エネルギーが６６２[ｋｅＶ]に対するエネルギーウインドウに入れば計数する。初期散乱位置の同定もエミッション撮像と同様に行う。外部線源２０の位置Ｏと検出した位置Ｐ_Ａ１´とからＬＯＲ（γ線の飛跡）を求め、エミッション撮像と同様に撮像終了後に画像再構成し、６６２[ｋｅＶ]の減弱マップを得る。即ち、各検出素子４の検出エネルギー分布が得られる。この６６２[ｋｅＶ]の減弱マップを５１１[ｋｅＶ]のものに変換し、エミッション撮像の吸収補正に用いる。

（エミッション撮像における正しいＬＯＲの特定方法）
続いて本実施形態のＰＥＴ装置におけるエミッション撮像での正しいＬＯＲの特定方法（初期散乱位置の推定方法）並びに偶発同時計数の除去方法を、図１６から図１９を用いて説明する。図１６は、本実施例のＰＥＴ装置におけるエミッション撮像での正しいＬＯＲの特定方法（初期散乱位置の推定方法）並びに偶発同時計数の除去方法を示すフローチャートの第１面、図１７は、同フローチャートの第２面である。図１８は、同フローチャートの第３面、図１９は、同フローチャートの第３面（図１８とは別方式）である。

［処理１］検出イベント群の抽出
エミッション撮像では、図２でのＰ_Ｂ１やＰ_Ａ１、Ｐ_Ａ２等の点（これらの点は、検出器１５の検出素子４の位置であり、γ線の散乱位置または吸収位置である）はほぼ同時に複数の検出素子４で検出され、それらは単にＰ_ｉ（ｉ＝１、２、……）として検出される（ステップ１６０）ため、対向位置であるか否かが不明である。そのため、以下の処理により、まず１つの検出器内散乱イベント群を特定し、例えばＰ_Ａｉ（ｉ＝１、２、……）とＰ_Ｂｉ（ｉ＝１、２、……）のようにイベント群を弁別する。即ち、各点をイベント群毎に振り分ける。それぞれのイベント群の中で、確率的に初期散乱位置として妥当なものをまず候補として挙げる。

（Ａ）タイムウインドウ処理（ステップ１６１）：
検出時刻差｜ｔ_ｉ−ｔ_ｊ｜＜Ｔｗ（例えば、Ｔｗ＝１０[ｎｓｅｃ]）・・・（ａ）
ｔ_ｉ，ｔ_ｊ：検出イベントの発生時刻
（ただし、ｉ＝１，２，……、ｊ＝１，２，……、ｉ≠ｊ）
Ｔｗ：所定の時間差
上記（ａ）式を満たすような、検出イベント間で所定の時間差Ｔｗ内のものを抽出する。

（Ｂ）検出イベント群領域の特定処理（ステップ１６２）：
所定の検出イベント位置Ｐ_ｉ（ｉ＝１、２、……）について周辺に所定の大きさ（例えば、５ｃｍ）の球状の範囲を設定し、それらの範囲が重なるイベントを１つのイベント群Ｐ_Ｘ（例：Ｐ_Ａ、Ｐ_Ｂ等）とする。

（Ｃ）エネルギーウインドウ処理（ステップ１６３）：
分離したイベント群ごとに、検出エネルギーの総和が所定のエネルギーウインドウ内に入るか否かを判定する。例えば、本実施形態の場合、分離したイベント群ごとに、検出エネルギーの総和ΣＥ_Ｘｉが５１１[ｋｅＶ]ウインドウ内に入るか否かを判定する。具体的には、下記（ｂ）式を満たすか否かを判定する。
４５０[ｋｅＶ]（Ｅ_{ＴＨ_Ｌ}）＜ΣＥ_Ｘｉ＜５５０[ｋｅＶ]（Ｅ_{ＴＨ_Ｈ}）・・・（ｂ）
Ｅ_{ＴＨ_Ｌ}：エネルギーウインドウ内での最小エネルギー
Ｅ_Ｘｉ：各イベントの検出エネルギー（ｉ＝１、２、……）
Ｅ_{ＴＨ_Ｈ}：エネルギーウインドウ内での最大エネルギー

上記（ｂ）式を満たすイベント群については、後述の処理２（初期散乱位置候補とそれ以外のものとの振り分け）を行う。一方、上記（ｂ）式を満たさないイベント群の各イベントについては（ステップ１６３→Ｎｏ）、初期散乱位置候補フラグを１とし（ステップ１７０）、後述の処理３（初期散乱位置の推定）を行う。なお、初期散乱位置候補フラグとは、各イベントを初期散乱位置候補とそれ以外のものとを振り分けるためのフラグである。本実施例では、初期散乱位置候補のイベントについて初期散乱位置候補フラグを１に、初期散乱位置候補ではないイベントについては初期散乱候補位置フラグを０とする。なお、上記（ｂ）式を満たさないイベント群の各イベントについて初期散乱位置候補フラグを１とするのは、γ線が全吸収されず撮像装置２を貫通したことにより、各イベントのどれか１つが初期散乱位置であることで、上記（ｂ）式を満たさないイベント群の各イベントそれぞれが、初期散乱位置となる可能性があるためである。

［処理２］初期散乱位置候補とそれ以外のものとの振り分け
後述の処理３（初期散乱位置の推定）での精度を上げるために、選択された各イベント群内について、検出エネルギーによって以下の前処理を行う。即ち、下記（Ｄ）、（Ｅ）、（Ｆ）の処理を行う。
図１１に、散乱角と検出エネルギー及び散乱光子エネルギーとの関係を示す。図１１より、コンプトンエッジエネルギー３４１[ｋｅＶ]以上のエネルギーを検出した場合、５１１[ｋｅＶ]γ線が散乱することによって各イベントで検出されるエネルギーは３４１[ｋｅＶ]以上となることがないことにより、当然、初期散乱位置とはならないため、下記（Ｄ）の処理（ステップ１６４→Ｎｏ、ステップ１７１）を行う。
（Ｄ）３４１[ｋｅＶ]以上のイベントに初期散乱位置でないことを示す初期散乱位置候補フラグ０を付与する（ステップ１７１）。

更に、イベント群には２点しかなく、両イベントのエネルギー和が５１１[ｋｅＶ]ウインドウに入る場合には、下記（Ｅ）の処理（ステップ１６５→Ｎｏ、ステップ１７２）を行う。即ち、イベント群には２点しかなく、上記（２）式を満たす場合には、下記（Ｅ）の処理を行う。
（Ｅ）両イベントの内の一方のイベントのエネルギーが１７０[ｋｅＶ]以下のとき、このイベントの検出点を初期散乱位置として決定する（ステップ１６６）。
上記（Ｅ）の処理をする理由について、図１３を用いて説明する。図１３は、初期散乱位置における検出エネルギー及び散乱光子エネルギーと散乱角との関係を示す図である。図１３の通り、散乱光子エネルギーは１７０[ｋｅＶ]以下とはならないため、検出されるエネルギーが１７０[ｋｅＶ]以下のイベントは、両イベントの内の、散乱されたγ線を吸収した方のイベントとはならないからである。従って、このイベントの検出点は、散乱を起こしたイベント、即ち、初期散乱位置ということとなる（ステップ１６６）。

そして、ステップ１６４の処理でＹｅｓとなり、ステップ１６５の処理でＮｏとなったことにより、初期散乱位置候補フラグが決まっていないイベントについては全て、下記（Ｆ）の処理を行う（ステップ１７２）。
（Ｆ）初期散乱位置候補フラグを１とする。即ち、下記（ｉ）または（ii）の条件を満たすイベントについては全て、初期散乱位置候補フラグを１にする。
（ｉ）イベント群には３点以上ある場合
（ii）イベント群に２点しかなく、且つ、両イベントのエネルギー和が５１１[ｋｅＶ]に入らない場合
なお、処理の簡便化のため、処理２（初期散乱位置候補とそれ以外のものとの振り分け）は行わず、処理１（検出イベント群の抽出）を行った後、処理３（初期散乱位置の推定）を行うようにしても構わない。

［処理３］初期散乱位置の推定
処理１（検出イベント群の抽出）及び処理２（初期散乱位置候補とそれ以外の振り分け）を行った後、以下の処理を行うことにより、初期散乱位置を推定する。なお、処理１（検出イベント群の抽出）を行ったものの、処理２（初期散乱位置候補とそれ以外の振り分け）を行わない場合についても、同様にして、以下の処理を行うことにより、初期散乱位置を推定する。
（Ｇ）初期散乱位置候補フラグが１のものの内、開口部６の中心軸に最も近い検出位置（最も内側の検出位置）を初期散乱位置と推定する（ステップ１７３）。なお、前述の処理２（初期散乱位置の候補とそれ以外のものとの振り分け）を行わなかった場合には、即ち、ステップ１６４、ステップ１６５を行わなかった場合には、ステップ１６３、ステップ１７０により上記（ｂ）式を満たすイベント群の各イベントに初期散乱位置フラグ１を付与した後、初期散乱位置候補フラグが１のものの内、開口部６の中心軸に最も近い検出位置（最も内側の検出位置）を初期散乱位置と推定する（ステップ１７３）。以下、初期散乱位置と推定された検出位置を、推定初期散乱位置と称する。

前述の通り、５１１ｋｅＶの入射γ線は前方散乱が多いものの、開口部６の中心軸に最も近い検出位置を初期散乱位置ではなく、推定初期散乱位置としたのは、図１４、図１５に示すように、体内散乱または検出器内散乱により偶発同時計数を生じる場合を考慮すべきであるためである。
例えば、図１４に示すように、位置Ｐ_Ａ１で散乱したγ線はそのまま撮像装置２を貫通してしまい検出されず、同時に体内散乱線２４が位置Ｐ_Ａ４に入射し、位置Ｐ_Ａ１及び位置Ｐ_Ａ４でのエネルギーの和（Ｅ_Ａ１＋Ｅ_Ａ４）が５１１[ｋｅＶ]のエネルギーウインドウに入った場合、最も内側にある位置Ｐ_Ａ４は初期散乱位置でないのにもかかわらず、初期散乱位置として選択してしまい、その結果、誤ったＬＯＲ３３を計数する可能性があるためである。
また、図１５に示すように、異なる発生位置からのエミッションγ線３１Ａにより、従来とは異なった偶発同時計数が起こった場合、最も内側にある位置Ｐ_Ａ５は、所望のエミッションγ線３１Ａの初期散乱位置でないにもかかわらず、その初期散乱位置として選択してしまい、その結果、誤ったＬＯＲ３３を計数する可能性があるためである。

検出器内散乱線処理において、初期散乱位置候補フラグ１のものに対し、開口部６の中心軸に最も近い検出素子（最も内側の検出素子）４の位置を初期散乱位置とする方式は、上述のように、体内散乱または検出器内散乱により、初期散乱位置ではないのにもかかわらず、初期散乱位置として選択する可能性が多少なりとも存在する。その結果、誤ったＬＯＲ３３を計数することにより、正しい薬剤集積分布が若干ぼやけた状態になり、測定の精度を低下させる。特に１つのイベント群の中に３つ以上のイベントが存在した場合、このような不具合が発生する可能性が高くなる。そのため、開口部６の中心軸に最も近い検出素子（最も内側の検出素子）４の位置を推定初期散乱位置とし、次の処理４（推定初期散乱位置の検証処理１）を行うことで、推定初期散乱位置が初期散乱位置であるか否かの検証を行う。

［処理４］推定初期散乱位置の検証処理１（ステップ１８０〜ステップ１８４）
下記の処理（Ｈ）を行うことにより、前述の通り、ステップ１７３による処理３（初期散乱位置の推定）で得られた推定初期散乱位置が初期散乱位置であるか否かの検証を行う。
（Ｈ）処理３（初期散乱位置の推定）にて得られた推定初期散乱位置について散乱角θと角度誤差Δθを算出する。散乱角θは、図１１に示す検出エネルギーＥ１と散乱角θとの関係のデータテーブル（検出エネルギーＥ１と散乱角θとの対応関係を示す対応関係情報）を用い、推定初期散乱位置での検出エネルギーＥ１から算出する。なお、図１１に示す検出エネルギーＥ１と散乱角θとの関係は、後述の式（３）、式（４）より得られる。そして、角度誤差Δθとは、散乱角θの誤差であるが、検出エネルギーとエネルギー分解能とに応じて、即ち、推定初期散乱位置での検出エネルギーＥ１とこの検出エネルギーの誤差ΔＥ１とに応じて、図１２の通り、角度誤差Δθが変化する。従って、図１２に示す検出エネルギーＥ１及びこの検出エネルギーの誤差ΔＥ１と角度誤差Δθとの関係のデータテーブル（検出エネルギーの誤差ΔＥ１をパラメータとした検出エネルギーＥ１と角度誤差Δθとの対応関係を示す対応関係情報）を用い、初期散乱候補位置での検出エネルギーＥ１とこの検出エネルギーの誤差ΔＥ１から角度誤差Δθを算出する。

算出した散乱角θと角度誤差Δθを用いて、推定初期散乱位置の検証を行う。この検証方法について、図７を用いて説明する。図７は、推定初期散乱位置の検証方法を示す図である。ステップ１７３による処理３（初期散乱位置の推定）にて得られた推定初期散乱位置Ｐ_Ａ２と初期散乱位置Ｐ_Ｂ１とを結ぶ直線に対して、点Ｐ_Ａ２を頂点として（θ_Ａ２−Δθ_Ａ２／２）の半頂角を持つ円錐と（θ_Ａ２＋Δθ_Ａ２／２）の半頂角を持つ円錐とを仮想的に描き、両円錐の表面の間の空間７０に他の検出点が存在するか否かを検知する。なお、θ_Ａ２とは推定初期散乱位置Ｐ_Ａ２での散乱角、Δθ_Ａ２とは推定初期散乱位置Ｐ_Ａ２での角度誤差である。
そして、両円錐の表面の間の空間７０に他の検出点が存在するのであるならば、推定初期散乱位置Ｐ_Ａ２は初期散乱位置と判定する。一方、両円錐の表面の間の空間７０に他の検出点が存在していなければ、推定初期散乱位置Ｐ_Ａ２は初期散乱位置ではないと判定し、初期散乱位置候補フラグが１の別の検出点を選択する。そして、同様にして選択した検出点を推定初期散乱位置とし、この推定初期散乱位置が初期散乱位置であるか否かの検証を行う。

図示の通り、推定初期散乱位置Ｐ_Ａ２を頂点とした両円錐の表面の間の空間７０に他の検出点が存在しないため、推定初期散乱位置Ｐ_Ａ２は初期散乱位置ではないと判定し、点Ｐ_Ａ１を選択する。同様にして、選択した検出点Ｐ_Ａ１を推定初期散乱位置とし、この推定初期散乱位置が初期散乱位置であるか否か検証する。図示の通り、点Ｐ_Ａ１を頂点とした両円錐の表面の間の空間７１に他の検出点Ｐ_Ａ２が存在するため、検出点Ｐ_Ａ１は初期散乱位置と判定する。以上の動作により、正しい初期散乱位置が得られるようにする。

以下、正しい初期処理散乱位置が得られるようにするための具体的処理及びその背景となる原理について、説明する。検出素子４内での散乱現象は、入射γ線の散乱角度θとして、次のコンプトン散乱の式（１）〜式（３）によって記述される。

入射γ線光子のエネルギーＥ （＝５１１［ｋｅＶ］）、散乱光子のエネルギーＥ´、電子の静止エネルギーＥ_０＝ｍ_０ｃ^２から、次式に書き換えることができる。

式（２）を書き換え、下記式（３）の通り、整理できる。

一方、散乱によって反跳電子に与えられるエネルギーＥ_１は、下記式（４）で表せる。

このエネルギーＥ_１が、散乱時に検出素子４で観測される。従って、検出素子４で計測されたエネルギーＥ_１と入射γ線光子のエネルギーＥ（＝５１１［ｋｅＶ］）から、Ｅ´＝Ｅ − Ｅ_１として散乱光子のエネルギーＥ´を推定すれば、散乱角θが推定できる。

図１１は、散乱角θと、散乱事象で検出されるエネルギー（反跳電子のエネルギー）Ｅ_１及び散乱光子のエネルギーＥ´との関係を示す図である。この図は、前述した式（１）〜（４）と等価である。散乱角θは、まず、検出素子４で計測されたエネルギーＥ_１と入射γ線光子のエネルギーＥ（＝５１１［ｋｅＶ］）とから、式（４）を用いて、散乱光子のエネルギーＥ´を算出し、更に、算出した散乱光子のエネルギーＥ´、入射γ線光子のエネルギーＥ（＝５１１［ｋｅＶ］）、電子の静止エネルギーＥ_０から、式（３）を用いて算出できる。

図１２は、エネルギー測定誤差ΔＥ１をパラメータとしたときの検出エネルギーＥ_１と推定散乱角の角度誤差Δθとの関係を示すと共に、散乱角０度（検出エネルギー０[ｋｅＶ]）から１８０度（３４１[ｋｅＶ]）まで生じる確率を第２軸として積算分布で示した図である。ここで仮にエネルギー測定誤差ΔＥ１＝６％とすると、例えば積算確率で８０％をカバーする検出エネルギー範囲はおよそ２９０[ｋｅＶ]であり、このときの角度誤差Δθは最大で１１度である。エネルギー測定誤差ΔＥ１（エネルギー分解能）＝６％というのは、例えば検出素子４に半導体素子の１つであるＣｄＴｅを用いることで十分に達成しうる。エネルギー分解能を更に向上することによって、例えばエネルギー測定誤差ΔＥ１＝２％とすると、最大角度誤差Δθが同じく１１度となるのは、図１２中の３３０[ｋｅＶ]のところであり、即ち、同じ角度誤差でも積算確率で９５％の初期散乱イベントをカバーすることができる。なお、この角度誤差Δθは小さいほど誤ったＬＯＲの計数を除去する精度が高まる。８０％のカバー率があれば、Δθはより小さくすることが可能である。

図７は、１つのイベント群７３に３つの検出点があった場合での推定初期散乱位置の検証方法を示す図である。前述のステップ１７３による処理３（初期散乱位置の推定）で、開口部６の中心軸に最も近い（最も内側にある）検出点Ｐ_Ａ２を推定初期散乱位置として選択した場合での、推定初期散乱候補位置の検証方法について説明する。実際の検出位置は３次元座標で表せるものであるが、説明のために、検出位置は同一平面上にあるものと仮定した。例えば、Ｐ_Ａ１→Ｐ_Ａ２→Ｐ_Ａ３の順序でγ線が散乱し、点Ｐ_Ａ１で３１１ｋｅＶを検出し、点Ｐ_Ａ２で１４０ｋｅＶ、点Ｐ_Ａ３で６０ｋｅＶを検出したとすると、推定される散乱角θ_Ａ１、θ_Ａ２、θ_Ａ３は、図１１及び式（３）、（４）からそれぞれ１２０度、５１度、３０度である。なお、Ｐ_Ａ１→Ｐ_Ａ２→Ｐ_Ａ３の順序でγ線が散乱したことについては、装置側では把握していない。

ここで、仮に開口部６を挟んで反対側にある検出点Ｐ_Ｂ１が初期散乱位置として正しいとする。検出点Ｐ_Ｂ１と検出点Ｐ_Ａ１、検出点Ｐ_Ｂ１と検出点Ｐ_Ａ２、検出点Ｐ_Ｂ１と検出点Ｐ_Ａ３とを結んで得た３本の直線をそれぞれ中心軸として、検出点Ｐ_Ａ１、検出点Ｐ_Ａ２、検出点Ｐ_Ａ３をそれぞれ頂点として、θ_Ａ１＋Δθ_Ａ１／２、θ_Ａ２＋Δθ_Ａ２／２、θ_Ａ３＋Δθ_Ａ３／２の半頂角を持つ円錐を仮想的に描く。なお、この３本の直線は、推定された被検体からのγ線の進行経路である。更に、検出点Ｐ_Ａ１、検出点Ｐ_Ａ２、検出点Ｐ_Ａ３をそれぞれ頂点として、θ_Ａ１−Δθ_Ａ１／２、θ_Ａ２−Δθ_Ａ２／２、θ_Ａ３−Δθ_Ａ３／２の半頂角を持つ円錐を仮想的に描く。そして、θ_Ａ１＋Δθ_Ａ１／２の半頂角を持つ円錐の表面とθ_Ａ１−Δθ_Ａ１／２の半頂角を持つ円錐の表面との間の空間７１、θ_Ａ２＋Δθ_Ａ２／２の半頂角を持つ円錐の表面とθ_Ａ２−Δθ_Ａ２／２の半頂角を持つ円錐の表面との間の空間７０、θ_Ａ３＋Δθ_Ａ３／２の半頂角を持つ円錐の表面とθ_Ａ３−Δθ_Ａ３／２の半頂角を持つ円錐の表面との間の空間７２に、それぞれ、他の検出点があるか否かにより、推定初期散乱位置の検証を行う。

θ_Ａ２＋Δθ_Ａ２／２の半頂角を持つ円錐の表面とθ_Ａ２−Δθ_Ａ２／２の半頂角を持つ円錐の表面との間の空間７０には、他の検出点は存在しないため、検出点Ｐ_Ａ２は、初期散乱位置でないと判定する。他の初期散乱位置候補フラグが１である検出点について同様の判定を行うと、検出点Ｐ_Ａ1については、θ_Ａ１＋Δθ_Ａ１／２の半頂角を持つ円錐の表面とθ_Ａ１−Δθ_Ａ１／２の半頂角を持つ円錐の表面との間の空間７１には、検出点Ｐ_Ａ２が存在するため、検出点Ｐ_Ａ1は初期散乱位置であると判定する。そして、検出点Ｐ_Ｂ１と検出点Ｐ_Ａ１を結ぶ直線を正しいＬＯＲとして最終的に計数する。なお、θ_Ａ３＋Δθ_Ａ３／２の半頂角を持つ円錐の表面とθ_Ａ３−Δθ_Ａ３／２の半頂角を持つ円錐の表面との間の空間７２には、他の検出点は存在しないため、検出点Ｐ_Ａ３は、初期散乱位置でないと判定する。
イベント群Ｐ_Ｂについて、複数の検出点Ｐ_Ｂｉが存在する場合でも、同様の処理を行うことで初期散乱位置を同定することができる。

以上の通り、１つのイベント群７３に３つの検出点があった場合、初期散乱位置を同定することができるが、図８のように、１つのイベント群８０に２つの検出点があった場合、更に、図示は省略するが、１つのイベント群に４つ以上の検出点があった場合でも、同様の処理を行うことで初期散乱位置を同定することができる。

前述の処理４（推定初期散乱位置の検証処理１）を行うことにより、以下の（１）〜（５）の効果を有する。
（１）初期散乱位置ではないにもかかわらず、誤って初期散乱位置として検出点を選択するといったことがなくなるため、誤ったＬＯＲを計数することによる測定の精度の低下を除去できる。

（２）図１４のような体内散乱線による偶発同時計数や、図１５のような検出器内散乱に起因する偶発同時計数も除去することができ、画像のＳ／Ｎ比が向上する。

（３）図４のような時間分解能の限界で除去できなかった通常の偶発同時計数も、各入射γ線に対して検出器内で散乱して検出された複数のイベントが存在すれば、このようなエネルギー分解能の良さを生かした空間的な判定処理（処理４：初期散乱候補位置の検証処理１）で除去することが可能である。

（４）図５のようなマルチプルイベントの場合でも、各入射γ線に対して検出器内で散乱して検出された複数のイベントが存在すれば、正しい対γ線を識別することが可能となり、誤ったＬＯＲの計数が低減し、かつ捨てられていたＬＯＲを計数することができるようになる。従って、測定精度とともに感度を向上させることができる。

（５）下記理由により、エネルギーウインドウ処理でイベント群のエネルギーの総和がエネルギーウインドウに入っていない場合、即ち、図８のように位置Ｐ_Ａ２で散乱したγ線が検出器内で検出されずに逃げていってしまった場合でも、初期散乱位置を求めることができ、正しいＬＯＲを計数し、感度を向上させることもできる。
理由：処理４は、コンプトン散乱を利用して入射γ線の飛来方向を推定するコンプトンカメラとは異なり、同時計数による情報からあらかじめγ線の入射方向がわかっていると仮定した上でそれが正しいかの判定を行うものであることにより、基本的に複数の同時検出点があっても３点目以降の同時検出点は用いていないため。つまり、最初の検出点と次の検出点さえ在れば３点目以降の検出点はなくても構わないため。

この処理４（推定初期散乱位置の検証処理１）について、図１８を用いて、再度、説明する。図１８は、処理４（推定初期散乱位置の検証処理１）の動作を示すフローチャートである。ここで、PX_Sは推定初期散乱位置、PY_Sは開口部６を挟んで対向するイベント群の初期散乱位置、ＰXiはｉ番目の検出点、θXiはｉ番目の検出点ＰXiの散乱角、ΔθXiはｉ番目の検出点ＰXiの角度誤差である（ｉ＝１、２、……）。ステップ１７３による処理３（初期散乱位置の推定）の後、まず、ステップ１８０で、推定初期散乱位置PX_Sの散乱角θXiと角度誤差ΔθXiとを算出する。前述の処理３（初期散乱位置の推定）の説明より、開口部６の中心軸に最も近い検出点が推定初期散乱位置となるため、図７の場合、検出点Ｐ_Ａ２が推定初期散乱位置PX_Sとなる。従って、検出点Ｐ_Ａ２の散乱角θ_Ａ２、角度誤差Δθ_Ａ２が、それぞれ推定初期散乱位置PX_Sの散乱角θXi、角度誤差ΔθXiとなる。前述の説明の通り、図１１に示す検出エネルギーＥ１と散乱角θとの関係のデータテーブルを用いることにより、検出点Ｐ_Ａ２の散乱角θ_Ａ２を算出することで、推定初期散乱位置PX_Sの散乱角θXiを求める。更に、前述の説明の通り、図１２に示す検出エネルギーＥ１及びこの検出エネルギーの誤差ΔＥ１と角度誤差Δθとの関係のデータテーブルを用いることにより、検出点Ｐ_Ａ２の角度誤差Δθ_Ａ２を算出することで、推定初期散乱位置PX_Sの角度誤差ΔθXiを求める。

推定初期散乱位置PX_Sの散乱角θXiと角度誤差ΔθXiを算出した後、ステップ１８１で、推定初期散乱位置の検証処理を行う。なお、図７の場合、推定初期散乱位置PX_Sは検出点Ｐ_Ａ２、開口部６を挟んで対向する初期散乱位置PY_Sは検出点Ｐ_Ｂ１、散乱角θXiは散乱角θ_Ａ２、角度誤差ΔθXiは角度誤差Δθ_Ａ２、検出点PXｊは検出点Ｐ_Ａ２以外のイベント群Ａの検出点である。例えば、Ｐ_Ａ１、Ｐ_Ａ３が検出点PXｊに相当する（ｉ≠ｊ）。従って、図７の場合、∠PY_SPX_SPXｊは∠Ｐ_Ｂ１Ｐ_Ａ２Ｐ_Ａ１である。また、θXi−ΔθXi／２はθ_Ａ２−Δθ_Ａ２／２、θXi＋ΔθXi／２はθ_Ａ２＋Δθ_Ａ２／２である。その結果、ステップ１８１の条件式を満たさないことにより、図７に示す下記領域７０には検出点Ｐ_Ａ２以外の他の検出点Ｐ_Ａ１、Ｐ_Ａ３は入らないこととなるため、推定初期散乱位置PX_Sである検出点Ｐ_Ａ２は初期散乱位置ではないと判定する。
領域：θ_Ａ２＋Δθ_Ａ２／２の半頂角を持つ円錐の表面とθ_Ａ２−Δθ_Ａ２／２の半頂角を持つ円錐の表面との間の空間

推定初期散乱位置PX_Sである検出点Ｐ_Ａ２は初期散乱位置ではないと判定したことにより、ステップ１８３で、検出点Ｐ_Ａ２の初期散乱位置候補フラグを０にする。そして、ステップ１８４で、初期散乱位置候補フラグが１である検出点を１つ選択し、この選択した検出点を新たな推定初期散乱位置PX_Sとする。例えば、図７の場合、仮に検出点Ｐ_Ａ１、Ｐ_Ａ３の初期散乱位置候補フラグが１であるとすると、検出点Ｐ_Ａ１、Ｐ_Ａ３の内の一方を選択し、この選択した検出点を新たな推定初期散乱位置PX_Sとする。以下、検出点Ｐ_Ａ１を新たな推定初期散乱位置PX_Sとしたものとして説明する。ステップ１８０で、推定初期散乱位置PX_Sの散乱角θXiとして散乱角θ_Ａ１、角度誤差ΔθXiとして角度誤差Δθ_Ａ１を求める。散乱角θ_Ａ１、角度誤差Δθ_Ａ１を求めるにあたり、前述の説明の通り、図１１に示す検出エネルギーＥ１と散乱角θとの関係のデータテーブルと図１２に示す検出エネルギーＥ１及びこの検出エネルギーの誤差ΔＥ１と角度誤差Δθとの関係のデータテーブルを用いる。

推定初期散乱位置PX_Sの散乱角θXiとして散乱角θ_Ａ１、角度誤差ΔθXiとして角度誤差Δθ_Ａ１を求めた後、ステップ１８１で、推定初期散乱位置の検証処理を行う。なお、推定初期散乱位置PX_Sは検出点Ｐ_Ａ１、開口部６を挟んで対向する初期散乱位置PY_Sは検出点Ｐ_Ｂ１、散乱角θXiは散乱角θ_Ａ１、角度誤差ΔθXiは角度誤差Δθ_Ａ１、検出点PXｊは検出点Ｐ_Ａ１以外のイベント群Ａの検出点である。例えば、Ｐ_Ａ２、Ｐ_Ａ３が検出点PXｊに相当する（ｉ≠ｊ）。従って、∠PY_SPX_SPXｊは∠Ｐ_Ｂ１Ｐ_Ａ１Ｐ_Ａ２である。また、θXi−ΔθXi／２はθ_Ａ１−Δθ_Ａ１／２、θXi＋ΔθXi／２はθ_Ａ１＋Δθ_Ａ１／２である。その結果、ステップ１８１の条件式を満たすことにより、図７に示す下記領域７１には検出点Ｐ_Ａ１以外の他の検出点Ｐ_Ａ２が入ることとなるため、推定初期散乱位置PX_Sである検出点Ｐ_Ａ１は初期散乱位置であると判定する。
領域：θ_Ａ１＋Δθ_Ａ１／２の半頂角を持つ円錐の表面とθ_Ａ１−Δθ_Ａ１／２の半頂角を持つ円錐の表面との間の空間
推定初期散乱位置PX_Sである検出点Ｐ_Ａ１は初期散乱位置であると判定した後、前述の通り、ステップ１８２で、検出点Ｐ_Ａ１を初期散乱位置として決定し、検出点Ｐ_Ｂ１と検出点Ｐ_Ａ１を結ぶ直線を正しいＬＯＲ３４として最終的に計数する。

[処理４´] 初期散乱候補位置の検証処理２（ステップ１９０〜ステップ１９４）
続いて、処理４（初期散乱候補位置の検証処理１）の別の形態である処理４´（初期散乱候補位置の検証処理２）について、説明する。図５のようなマルチプルイベントの場合には、処理４（初期散乱候補位置の検証処理１）ではなく、処理４´（初期散乱候補位置の検証処理２）を行うようにしても良い。

ステップ１７３による処理３（初期散乱位置の推定）にて決定した推定初期散乱位置について散乱角θとこの散乱角の角度誤差Δθとを算出する。散乱角θは、図１１に示す検出エネルギーＥ１と散乱角θとの関係のデータテーブルを用い、推定初期散乱位置となった検出点の検出エネルギーＥ１から算出する。なお、角度誤差Δθとは、散乱角θの誤差であるが、検出エネルギーとエネルギー分解能に応じて、即ち、推定初期散乱位置での検出エネルギーＥ１と推定初期散乱位置での検出エネルギーの誤差ΔＥ１とに応じて、図１２の通り、角度誤差Δθが変化する。従って、図１２に示す検出エネルギーＥ１及びこの検出エネルギーの誤差ΔＥ１と角度誤差Δθとの関係のデータテーブルを用い、推定初期散乱位置での検出エネルギーＥ１とこの検出エネルギーの誤差ΔＥ１から算出する。

算出した散乱角θと角度誤差Δθを用いて、推定初期散乱位置の検証を行う。即ち、ステップ１７３による処理３（初期散乱位置の推定）にて決定した推定初期散乱位置が本当に初期散乱位置であるか否かの検証を行う。この検証方法について、図９を用いて説明する。図９は、開口部６を挟んだ両サイドのイベント群に、それぞれ２つの検出点があった場合での推定初期散乱位置の検証方法を示す図である。前述の処理３（初期散乱位置の推定）で、開口部６の中心軸に最も近い検出点Ｐ_Ａ1、Ｐ_Ｂ1をそれぞれ推定初期散乱位置として選択した場合での、推定初期散乱位置の検証方法について説明する。実際の検出点は３次元座標で表せるものであるが、説明のために、検出点は同一平面上にあるものと仮定した。例えば、Ｐ_Ａ１→Ｐ_Ａ２、Ｐ_Ｂ１→Ｐ_Ｂ２の順序でそれぞれ散乱したものとする。ただし、Ｐ_Ａ１→Ｐ_Ａ２、Ｐ_Ｂ１→Ｐ_Ｂ２の順序で散乱したことは、装置側では把握しておらず、４点の検出点が得られたということのみ装置側で把握している。まず、検出点Ｐ_Ａ1と検出点Ｐ_Ａ２を結ぶ直線を中心軸とし、検出点Ｐ_Ａ１を頂点として、（θ_Ａ１−Δθ_Ａ１／２）の半頂角を持つ円錐と（θ_Ａ１＋Δθ_Ａ１／２）の半頂角を持つ円錐とを仮想的に描くと共に、検出点Ｐ_Ｂ1と検出点Ｐ_Ｂ２を結ぶ直線を中心軸とし、検出点Ｐ_Ｂ１を頂点として、（θ_Ｂ１−Δθ_Ｂ１／２）の半頂角を持つ円錐と（θ_Ｂ１＋Δθ_Ｂ１／２）の半頂角を持つ円錐とを仮想的に描く。そして、（θ_Ａ１−Δθ_Ａ１／２）の半頂角を持つ円錐の表面と（θ_Ａ１＋Δθ_Ａ１／２）の半頂角を持つ円錐の表面との間の空間に同時検出点Ｐ_Ｂ１が存在しているか否かを検知する。または、（θ_Ｂ１−Δθ_Ｂ１／２）の半頂角を持つ円錐の表面と（θ_Ｂ１＋Δθ_Ｂ１／２）の半頂角を持つ円錐の表面との間の空間に同時検出点Ｐ_Ａ１が存在しているか否かを検知する。同時検出点Ｐ_Ｂ１、Ｐ_Ａ１が存在するのであるのならば、初期散乱候補位置Ｐ_Ａ１、Ｐ_Ｂ１は初期散乱位置であると判定する。一方、同時検出点Ｐ_Ｂ１、Ｐ_Ａ１が存在していなければ、推定初期散乱位置Ｐ_Ａ１、Ｐ_Ｂ１は初期散乱位置ではないと判定して、初期散乱位置候補フラグが１の別の検出点（図９では、検出点Ｐ_Ａ２、Ｐ_Ｂ２）を推定初期散乱位置として選択し、同様にして、初期散乱位置であるか否かの検証を行う。図示の通り、同時検出点Ｐ_Ｂ１、Ｐ_Ａ１が存在しているため、推定初期散乱位置Ｐ_Ａ１、Ｐ_Ｂ１は初期散乱位置であると判定する。
以上の通り、処理４´（推定初期散乱位置の検証処理２）は、各イベント群に複数の検出点があっても、初期散乱位置が得られるまで、検出点毎に初期散乱位置であるか否かの検証を行うものであるが、例えば、図１０のように、２つのイベント群があり、１つのイベント群１００に２つの検出点、もう１つのイベント群１０１に１つの検出点がある等、各イベント群の検出点は２点以下が望ましい。

更に、処理４´（推定初期散乱位置の検証処理２）は、前述の（１）から（４）の効果が得られるだけでなく、処理４（推定初期散乱位置の検証処理１）には無い対位置（対γ線の両端の検出点の位置）の判定を行っていることにより、下記（６）に示す効果も得られる。
（６）図１０のように、片側が１点、もう一方が２点の同時検出点でかつそのエネルギー和が５１１ｋｅＶエネルギーウインドウに入るとき、１点の方は必ずしも５１１ｋｅＶの全吸収でなくても良い。即ち、散乱して検出器外に逃げて行った場合でも、対γ線の軌跡ならばその位置を正しい初期散乱位置として判定することができ、感度を向上させることができる。

処理４´はγ線の入射方向を推定しているので、コンプトンカメラと同様の処理を行って、その画像情報を本実施例の処理に加えても良い。画像の情報量が増え、統計ノイズを減らすことができる。なお、統計ノイズとは、得られたカウント値のばらつきのことであり、カウント値が小さくなると、統計ノイズが大きくなり、得られたカウント分布（画像）の確かさが低くなる。画像の情報量はカウント値に反映され、画像の情報量が多いと、カウント値が大きくなるため、統計ノイズを減らすことができる。

この処理４´（推定初期散乱位置の検証処理２）について、図１９を用いて、再度、説明する。図１９は、処理４´（推定初期散乱位置の検証処理２）の動作を示すフローチャートである。ここで、PX_Sは推定初期散乱位置、PY_Sは開口部６を挟んで対向するイベント群の推定初期散乱位置、ＰXiはイベント群Ａのｉ番目の検出点、θXiはｉ番目の検出点ＰXiの散乱角、ΔθXiはｉ番目の検出点ＰXiの角度誤差である（ｉ＝１、２、……）。ステップ１７３による処理３（初期散乱位置の推定）の後、まず、ステップ１９０で、推定初期散乱位置PX_Sの散乱角θXiと角度誤差ΔθXiとを算出する。前述の処理３（初期散乱位置の推定）の説明より、開口部６の中心軸に最も近い検出点が推定初期散乱位置となるため、図９の場合、検出点Ｐ_Ａ１が推定初期散乱位置PX_S、検出点Ｐ_Ｂ１が開口部６を挟んで対向するイベント群の推定初期散乱位置となる。従って、検出点Ｐ_Ａ１の散乱角θ_Ａ１、角度誤差Δθ_Ａ１が、それぞれ推定初期散乱位置PX_Sの散乱角θXi、角度誤差ΔθXiとなる。前述の説明の通り、図１１に示す検出エネルギーＥ１と散乱角θとの関係のデータテーブルを用いることにより、検出点Ｐ_Ａ１の散乱角θ_Ａ１を算出することで、推定初期散乱位置PX_Sの散乱角θXiを求める。更に、前述の説明の通り、図１２に示す検出エネルギーＥ１及びこの検出エネルギーの誤差ΔＥ１と角度誤差Δθとの関係のデータテーブルを用いることにより、検出点Ｐ_Ａ１の角度誤差Δθ_Ａ１を算出することで、推定初期散乱位置PX_Sの角度誤差ΔθXiを求める。

推定初期散乱位置PX_Sの散乱角θXiとして散乱角θ_Ａ１、角度誤差ΔθXiとして角度誤差Δθ_Ａ１を求めた後、ステップ１９１で、推定初期散乱位置の検証処理を行う。なお、推定初期散乱位置PX_Sは検出点Ｐ_Ａ１、開口部６を挟んで対向する推定初期散乱位置PY_Sは検出点Ｐ_Ｂ１、散乱角θXiは散乱角θ_Ａ１、角度誤差ΔθXiは角度誤差Δθ_Ａ１、検出点PXｊは検出点Ｐ_Ａ１以外のイベント群Ａの検出点である。例えば、Ｐ_Ａ２が検出点PXｊに相当する（ｉ≠ｊ）。従って、図９の場合、∠PY_SPX_ＳＰXjは∠Ｐ_Ｂ１Ｐ_Ａ１Ｐ_Ａ２である。また、θXi−ΔθXi／２はθ_Ａ１−Δθ_Ａ１／２、θXi＋ΔθXi／２はθ_Ａ１＋Δθ_Ａ１／２である。その結果、ステップ１９１の条件式を満たすことにより、図９に示す下記領域９０には開口部６を挟んで対向するイベント群の検出点Ｐ_Ｂ１が入ることとなるため、推定初期散乱位置PX_Sである検出点Ｐ_Ａ１は初期散乱位置であると判定する。
領域：θ_Ａ１＋Δθ_Ａ１／２の半頂角を持つ円錐の表面とθ_Ａ１−Δθ_Ａ１／２の半頂角を持つ円錐の表面との間の空間
推定初期散乱位置PX_Sである検出点Ｐ_Ａ１は初期散乱位置であると判定した後、前述の通り、ステップ１９２で、検出点Ｐ_Ａ１を初期散乱位置として決定し、検出点Ｐ_Ｂ１と検出点Ｐ_Ａ１を結ぶ直線を正しいＬＯＲとして最終的に計数する。

なお、前述のステップ１９１の条件式を満たさない場合には、上記領域９０には開口部６を挟んで対向するイベント群の検出点が存在しないことにより、推定初期散乱位置PX_Sである検出点Ｐ_Ａ１は初期散乱位置でないと判定する。そして、ステップ１９３で、検出点Ｐ_Ａ１の初期散乱位置候補フラグを０にする。そして、ステップ１９４で、初期散乱位置候補フラグが１である検出点を１つ選択し、この選択した検出点を新たな推定初期散乱位置PX_Sとする。そして、前述のステップ１９１の条件式を満たす検出点が得られるまで、ステップ１９０、ステップ１９１、ステップ１９３、ステップ１９４の動作を繰り返す。

以上、処理４（推定初期散乱位置の検証処理１）及び処理４´（推定初期散乱位置の検証処理２）について説明したが、処理４（推定初期散乱位置の検証処理１）、処理４´（推定初期散乱位置の検証処理２）を行うと、更なる効果が得られる装置について説明する。セプタ（互いに隣接し合う検出器の間に設けられた鉛の遮蔽板）を用いた２Ｄ−ＰＥＴ装置（２次元モードＰＥＴ。スライス毎に画像を得るＰＥＴ装置）に処理４（推定初期散乱位置の検証処理１）または処理４´（推定初期散乱位置の検証処理２）を行うと、斜めから入射されるγ線はセプタで遮断されることにより、放射線検出器に対してγ線の入射方向がほぼ垂直方向に限られるため、偶発同時計数が減り、更に効果を高めることができる。即ち、偶発同時計数を低減できることにより、Ｓ／Ｎ比の高い画像を得ることができる

前述の説明では、エミッション撮像の前または後でトランスミッション撮像を行うと説明したが、トランスミッション撮像とエミッション撮像とを同時に行うこともできる。トランスミッション撮像とエミッション撮像とを同時に行うことができるのは、例えば、エネルギー分解能が５％の検出素子４を用いた場合、外部線源２０に用いている^１３７Ｃｓの６６２[ｋｅＶ]の照射γ線２２を６００〜７００[ｋｅＶ]のエネルギーウインドウで、５１１[ｋｅＶ]のエミッションγ線３１Ａ、３１Ｂを４５０〜５５０[ｋｅＶ]のエネルギーウインドウを用いてお互いのエネルギーウインドウを被ることなく識別できるからである。

外部線源２０に用いている^１３７Ｃｓの６６２[ｋｅＶ]の照射γ線２２と５１１[ｋｅＶ]のエミッションγ線３１Ａ、３１Ｂとを識別できるものの、実際は６６２[ｋｅＶ]の照射γ線２２の体内散乱線、検出器内散乱線により、６６２[ｋｅＶ]の照射γ線２２が５１１[ｋｅＶ]のエミッションγ線用のエネルギーウインドウに入り込むことで、偶発同時計数を生じ、エミッション撮像の精度を低下させるという問題がある。しかし、本実施例のＰＥＴ装置では、推定初期散乱位置の検証処理（処理４、または処理４´）を行うことにより、対γ線の両端の検出点以外の検出点を初期散乱位置ではないものとして除外できるため、このような問題を解決できる。従って、エミッション撮像の精度を低下させることなく、トランスミッション撮像とエミッション撮像を同時に行うことができるため、検査時間を短縮できる。

本実施形態のＰＥＴ装置では、検出素子４内でγ線が散乱することを前提としていて、検出素子４の配列の内側に、より散乱しやすい（つまり、原子番号の比較的小さい）珪素（_１４Ｓｉ）やガリウム砒素（_３１Ｇａ _３３Ａｓ）などを用いた検出素子４を配置し、その外側に（原子番号の比較的大きい）テルル化カドミウム（_４８Ｃｄ _５２Ｔｅ）、テルル化カドミウム亜鉛（ＣＺＴ）、あるいはよりγ線を吸収しやすい臭化タリウム（ＴｌＢｒ）などを用いた検出素子４を配置すると良い。
以上のように、本実施形態のＰＥＴ装置によれば、検出器内散乱線処理を用いたエミッション撮像において、偶発同時計数を抑制することができることにより、感度が向上するため、画像のＳ／Ｎ比を向上させることができる。

なお、この効果は、γ線の入射方向に対して位置分解能を有し、所定回数以上、検出素子４内で散乱が生じ、エネルギー分解能の優れた検出素子４を採用する場合に顕著である。また、γ線の検出位置の精度が高いほど、また、エネルギー分解能が優れているほど、効果は大きくなる。そして、本実施形態の課題である偶発同時計数の除去については、特に時間分解能が十分でない検出素子４を用いた場合でも、例えば、検出素子４にテルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）やテルル化カドミウム亜鉛（ＣＺＴ）などを用いた場合でも、画像のＳ／Ｎ比を向上させることが可能である。

時間分解能が十分でない検出素子４を用いても、偶発同時計数を除去できるのは、初期散乱候補位置の検証を、エネルギー分解能の良さを生かした空間的な判定処理（前述の処理４及び処理４´）で行うことで、初期散乱位置でない検出点が初期散乱位置として選択することがなくなるようにしたからである。エネルギー分解能の良さを生かした空間的な判定処理（前述の処理４及び処理４´）により、タイムウインドウを狭めなくても偶発同時計数を抑制でき、良好な吸収補正を行うことができるようになる。なお、初期散乱位置としての条件を満たす検出点が複数存在する場合は、開口部６の中心軸に最も近い検出点（最も内側の検出点）を優先的に初期散乱位置として選択するか、全ての検出点を棄却するか等の処理を行う。この処理も含め、前述の処理１〜４、処理４´は、信号処理装置７内で行うようにしても良いし、コンピュータ１１内で行うようにしても良い。

《その他の実施形態》
本発明は前述の実施形態（第一の実施形態）に限定されるものでなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。例えば、次の実施形態が考えられる。
（１）前述の実施形態では、ユニットデータ統合装置１１２が、１つの検出器１５の範囲内における検出素子４からの複数の信号を処理するように記載したが、複数の検出器１５にわたってγ線が散乱する可能性がある場合は、ユニットデータ統合装置１１２が、複数の検出器１５に属する各々の検出素子４からの信号を配線１３経由で入力し、処理するように構成することも可能である。

（２）γ線が被検体１７の方向から検出素子４に入射し、散乱すると、減衰したγ線が他の検出素子４に入射するため、被検体１７に近い方の検出素子４は初期散乱位置としての検出感度が高く、被検体１７に遠い方の検出素子４は検出感度が低くなる。そこで、被検体１７に近い方の検出素子４を被検体１７の体軸に対する法線方向（γ線の入射方向）に短くし、被検体１７から遠い方の検出素子４を前記法線方向に長くすることによって、検出素子４の単位時間あたりのγ線の検出回数を平準化し、検出ミスを減らすことが可能となる。

更に、本発明は、前述のＰＥＴ装置だけでなく、コリメータを備えたＳＰＥＣＴ（Single Photon Emission Computed Tomography）装置やγカメラ等、ＰＥＴ装置以外の核医学撮像装置にも、適用可能である。適用可能である理由は、コリメータによりγ線の入射方向が限定されることにより、１つのイベント群に複数の検出点が存在する場合でも、これらの検出点の内の１つの検出点を推定初期散乱位置とする度に、前述の処理４（推定初期散乱位置の検証処理１）または処理４´（推定初期散乱位置の検証処理２）を行って、初期散乱位置であるか否かを判定することができるからである。

本発明の第一の実施形態であるＰＥＴ装置を示す構成を示すブロック図である。 本発明の第一の実施形態であるＰＥＴ装置における撮像装置内部の構成を示す垂直断面図であって、エミッション撮像の状態を示す図である。 体内散乱線による偶発同時計数を示す図である。 検出器内散乱による偶発同時計数を示す図である。 マルチプルイベントを示す図である。 本発明の第一の実施形態であるＰＥＴ装置における撮像装置内部の構成を示す垂直断面図であって、トランスミッション撮像の状態を示す図である。 本発明の第一の実施形態であるＰＥＴ装置において、１つのイベント群に３つの検出点があった場合での推定初期散乱位置の検証方法を示す図である。 本発明の第一の実施形態であるＰＥＴ装置において、１つのイベント群に２つの検出点があった場合での推定初期散乱位置の検証方法を示す図である。 本発明の第一の実施形態であるＰＥＴ装置において、開口部を挟んだ両サイドのイベント群に、それぞれ２つの検出点があった場合での推定初期散乱位置の検証方法を示す図である。 本発明の第一の実施形態であるＰＥＴ装置において、開口部を挟んだ両サイドのイベント群の内、一方のイベント群には２つの検出点が、もう一方のイベント群には１つの検出点があった場合での推定初期散乱位置の検証方法を示す図である。 散乱角θと検出エネルギーＥ１及び散乱光子エネルギーＥ´との関係を示す図である。 エネルギー誤差ΔＥ１をパラメータとしたときの検出エネルギーＥ１と散乱角の角度誤差Δθとの関係を示す図である。 初期散乱位置における反跳電子エネルギー（検出エネルギー）及び散乱光子エネルギーと散乱角との関係を示す図である。 本発明の第一の実施形態であるＰＥＴ装置において、体内散乱線による偶発同時計数の除去原理を示す図である。 本発明の第一の実施形態であるＰＥＴ装置において、検出器内散乱による偶発同時計数の除去原理を示す図である。 本発明の第一の実施形態であるＰＥＴ装置におけるエミッション撮像での正しいＬＯＲの特定方法（初期散乱位置の推定方法）並びに偶発同時計数の除去方法を示すフローチャートの第１面である。 本発明の第一の実施形態であるＰＥＴ装置におけるエミッション撮像での正しいＬＯＲの特定方法（初期散乱位置の推定方法）並びに偶発同時計数の除去方法を示すフローチャートの第２面である。 本発明の第一の実施形態であるＰＥＴ装置におけるエミッション撮像での正しいＬＯＲの特定方法（初期散乱位置の推定方法）並びに偶発同時計数の除去方法を示すフローチャートの第３面である。 本発明の第一の実施形態であるＰＥＴ装置におけるエミッション撮像での正しいＬＯＲの特定方法（初期散乱位置の推定方法）並びに偶発同時計数の除去方法を示すフローチャートの第３面（図１８とは異なる方式）である。 本発明の第一の実施形態であるＰＥＴ装置において、信号処理装置内のγ線弁別装置に備えられた対検出位置決定回路の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１ ＰＥＴ装置
２ 撮像装置
３ ケーシング
４ 放射線検出素子
４Ｂ 検出器領域
５ 検出器基板
６ 開口部
７ 信号処理装置
８ γ線弁別装置
９ 同時計数装置
１０ 断層像作成装置
１１ コンピュータ
１２ データ記憶装置
１３ 配線
１４ 読出回路
１５ 検出器
１６ ベッド
１７ 被検体
１８ 表示装置
２０ 外部線源
２１ 外部線源ハウジング
２１ｈ ハウジング開口部
２２ 照射γ線
２３ 体内散乱位置
２４ 体内散乱線
３０ 放射性同位元素
３１Ａ、３１Ｂ エミッションγ線
３３ 誤ったＬＯＲ
３４ 正しいＬＯＲ
７０ θ_Ａ２＋Δθ_Ａ２／２の半頂角を持つ円錐の表面とθ_Ａ２−Δθ_Ａ２／２の半頂角を持つ円錐の表面との間の空間
７１ θ_Ａ１＋Δθ_Ａ１／２の半頂角を持つ円錐の表面とθ_Ａ１−Δθ_Ａ１／２の半頂角を持つ円錐の表面との間の空間
７２ θ_Ａ３＋Δθ_Ａ３／２の半頂角を持つ円錐の表面とθ_Ａ３−Δθ_Ａ３／２の半頂角を持つ円錐の表面との間の空間
７３ 検出イベント群特定領域
８０ 検出イベント群特定領域
９０ θ_Ａ１＋Δθ_Ａ１／２の半頂角を持つ円錐の表面とθ_Ａ１−Δθ_Ａ１／２の半頂角を持つ円錐の表面との間の空間
９１ 検出イベント群特定領域
１００ 検出イベント群特定領域
１１２ ユニットデータ統合装置
１６０〜１６６ フローチャートでの各処理
１７０〜１７３ フローチャートでの各処理
１８０〜１８４ フローチャートでの各処理
１９０〜１９４ フローチャートでの各処理
３０１ エネルギー積算回路
３０２ ｃｈ決定回路

Claims (9)

1. 被検体の体軸に近い位置に体軸に平行に設定した中心軸の法線方向に沿って設置され、かつ、前記中心軸の周方向にも配設され、前記被検体からのγ線を検出する複数のセンサを有するγ線検出器と、
   前記センサがγ線を検出した際に出力するγ線検出信号に基づいて、各センサが検出したγ線のエネルギー及びγ線を検出したセンサの位置である検出点を決定する信号処理装置と、を備え、
   近接する複数のセンサのそれぞれから、同時に複数のγ線検出信号が出力されると、決定したそれぞれのエネルギー及び検出点を用いてγ線の初期散乱位置を判定する、核医学撮像装置における初期散乱位置判定方法であって、
   前記信号処理装置は、
   前記検出点のエネルギーとコンプトン散乱角との対応関係を示す第１の対応関係情報と、前記センサにおけるエネルギー誤差をパラメータとした前記検出点でのエネルギーとコンプトン散乱角の角度誤差との対応関係を示す第２の対応関係情報を有し、
   前記信号処理装置は、
   前記検出点におけるエネルギーと前記第１の対応関係情報とに基づきコンプトン散乱角を求め、
   前記センサにおけるエネルギー誤差と前記検出点におけるエネルギーと前記第２の対応関係情報に基づきコンプトン散乱角の角度誤差を求め、
   前記求めたコンプトン散乱角と前記求めたコンプトン散乱角の角度誤差と前記検出点の位置とに基づき前記初期散乱位置を判定すること
   を特徴とする初期散乱位置判定方法。
2. 被検体の体軸に近い位置に体軸に平行に設定した中心軸の法線方向に沿って設置され、かつ、前記中心軸の周方向にも配設され、前記被検体からのγ線を検出する複数のセンサを有するγ線検出器と、
   前記センサがγ線を検出した際に出力するγ線検出信号に基づいて、各センサが検出したγ線のエネルギー及びγ線を検出したセンサの位置である検出点を判定する信号処理装置と、を備え、
   近接する複数のセンサのそれぞれから、同時に複数のγ線検出信号が出力されると、決定したそれぞれのエネルギー及び検出点を用いてγ線の初期散乱位置を判定する、核医学撮像装置における初期散乱位置判定方法であって、
   前記信号処理装置は、
   前記検出点のエネルギーとコンプトン散乱角との対応関係を示す第１の対応関係情報と、前記センサにおけるエネルギー誤差をパラメータとした前記検出点でのエネルギーとコンプトン散乱角の角度誤差との対応関係を示す第２の対応関係情報を有し、
   前記信号処理装置は、
   所定の検出点を前記初期散乱位置と推定し、
   前記初期散乱位置と推定した検出点のエネルギーとエネルギー誤差とから前記第１及び前記第２の対応関係情報を参照してコンプトン散乱角θとコンプトン散乱角の角度誤差Δθを算出し、
   前記被検体からのγ線の進行経路を、各検出点の位置情報を用いて推定し、
   該推定した被検体からのγ線の進行経路を中心軸とし、前記初期散乱位置と推定した検出点を頂点としてγ線の進行方向を基準とした半頂角＝（θ＋Δθ／２）の第１の円錐の表面と、前記推定した被検体からのγ線の進行経路を中心軸とし、前記初期散乱位置と推定した検出点を頂点としてγ線の進行方向を基準とした半頂角＝（θ−Δθ／２）の第２の円錐の表面との間の空間に他の同時検出点が存在するか否かを判定し、
   前記空間に他の同時検出点が存在するとき、前記初期散乱位置と推定した検出点を真の初期散乱位置と判定することを特徴とする初期散乱位置判定方法。
3. 請求項２記載の初期散乱位置判定方法において、
   前記信号処理装置は、
   所定の検出点を含む所定領域内にあり、前記所定の検出点との検出タイミングの差が所定期間以内である全ての検出点では、同一のγ線に起因する直接線あるいは散乱線を検出されたものとみなし、
   前記全ての検出点から前記初期散乱位置と推定する検出点を選択することを特徴とする初期散乱位置判定方法。
4. 被検体の体軸に近い位置に体軸に平行に設定した中心軸の法線方向に沿って設置され、かつ、前記中心軸の周方向にも配設され、前記被検体からのγ線を検出する複数のセンサを有するγ線検出器と、
   前記センサがγ線を検出した際に出力するγ線検出信号に基づいて、各センサが検出したγ線のエネルギー及びγ線を検出したセンサの位置である検出点を決定する信号処理装置と、を備え、
   近接する複数のセンサのそれぞれから、同時に複数のγ線検出信号が出力されると、決定したそれぞれのエネルギー及び検出点を用いてγ線の初期散乱位置を判定する、核医学撮像装置における初期散乱位置判定方法であって、
   前記信号処理装置は、
   前記検出点のエネルギーとコンプトン散乱角との対応関係を示す第１の対応関係情報と、前記センサにおけるエネルギー誤差をパラメータとした前記検出点でのエネルギーとコンプトン散乱角の角度誤差との対応関係を示す第２の対応関係情報を有し、
   前記信号処理装置は、
   前記各検出点の位置情報に基づいて所定の検出点を前記初期散乱位置と推定し、
   前記初期散乱位置と推定した検出点のエネルギーとエネルギー誤差とから前記第１及び前記第２の対応関係情報を参照してコンプトン散乱角θとコンプトン散乱角の角度誤差Δθを算出し、
   前記被検体からのγ線の進行経路を、前記各検出点の位置情報を用いて推定し、
   該推定した被検体からのγ線の進行経路を中心軸とし、前記初期散乱位置と推定した検出点を頂点としてγ線の進行方向を基準とした半頂角＝（θ＋Δθ／２）の第１の円錐の表面と、前記推定した被検体からのγ線の進行経路を中心軸とし、前記初期散乱位置と推定した検出点を頂点としてγ線の進行方向を基準とした半頂角＝（θ−Δθ／２）の第２の円錐の表面との間の空間に他の検出点が存在するか否かを判定し、
   前記空間に他の検出点が存在しないとき、前記初期散乱位置と推定した検出点が真の初期散乱位置ではないと判定することを特徴とする初期散乱位置判定方法。
5. 請求項４記載の初期散乱位置判定方法において、
   前記信号処理装置は、初期散乱位置と推定した検出点が真の初期散乱位置ではないと判定したとき、
   初期散乱位置と推定したものの真の初期散乱位置ではなかった検出点を除いた他の検出点の内、所定の検出点を初期散乱位置と推定し、
   初期散乱位置と推定した検出点のエネルギーとエネルギー誤差とから前記第１及び前記第２の対応関係情報を参照してコンプトン散乱角θとコンプトン散乱角の角度誤差Δθを算出し、
   前記被検体からのγ線の進行経路を、前記各検出点の位置情報を用いて推定し、
   該推定した被検体からのγ線の進行経路を中心軸とし、前記初期散乱位置と推定した検出点を頂点としてγ線の進行方向を基準とした半頂角＝（θ＋Δθ／２）の第１の円錐の表面と、前記推定した被検体からのγ線の進行経路を中心軸とし、前記初期散乱位置と推定した検出点を頂点としてγ線の進行方向を基準とした半頂角＝（θ−Δθ／２）の第２の円錐の表面との間の空間に他の検出点が存在するか否かを判定するのを、
   真の初期散乱位置となる検出点を検知するまで繰り返すことを特徴とする初期散乱位置判定方法。
6. 被検体の体軸に近い位置に体軸に平行に設定した中心軸の法線方向に沿って設置され、かつ、前記中心軸の周方向にも配設され、前記被検体からのγ線を検出する複数のセンサを有するγ線検出器と、
   前記センサがγ線を検出した際に出力するγ線検出信号に基づいて、各センサが検出したγ線のエネルギー及びγ線を検出したセンサの位置である検出点を決定する信号処理装置と、を備え、
   近接する複数のセンサのそれぞれから、同時に複数のγ線検出信号が出力されると、決定したそれぞれのエネルギー及び検出点を用いてγ線の初期散乱位置を判定する、核医学撮像装置における初期散乱位置判定方法であって、
   前記信号処理装置は、
   前記検出点のエネルギーとコンプトン散乱角との対応関係を示す第１の対応関係情報と、前記センサにおけるエネルギー誤差をパラメータとした前記検出点でのエネルギーとコンプトン散乱角の角度誤差との対応関係を示す第２の対応関係情報を有し、
   前記信号処理装置は、
   前記各検出点の位置情報に基づいて所定の検出点を前記初期散乱位置と推定し、
   前記初期散乱位置と推定した検出点のエネルギーとエネルギー誤差とから前記第１及び前記第２の対応関係情報を参照してコンプトン散乱角θとコンプトン散乱角の角度誤差Δθを算出し、
   前記初期散乱位置と推定した検出点に対して、該検出点を含む所定領域内の他の検出点から結び外挿した直線を中心軸とし、前記初期散乱位置と推定した検出点を頂点として前記外挿方向を基準とした半頂角＝（θ＋Δθ／２）の第１の円錐及び半頂角＝（θ−Δθ／２）の第２の円錐の両表面の間の空間に、前記被検体を挟んで対向する他の検出点が存在するか否かを判定し、
   前記被検体を挟んで対向する他の検出点が前記空間に存在しないとき、前記初期散乱位置と推定した検出点が真の初期散乱位置でないと判定することを特徴とする初期散乱位置判定方法。
7. 請求項６記載の初期散乱位置判定方法において、
   前記信号処理装置は、初期散乱位置と推定した検出点が真の初期散乱位置ではないと判定したとき、
   初期散乱位置と推定したものの真の初期散乱位置ではなかった検出点を除いた他の検出点の内、所定の検出点を初期散乱位置と推定し、
   初期散乱位置と推定した検出点のエネルギーとエネルギー誤差とから前記第１及び前記第２の対応関係情報を参照してコンプトン散乱角θとコンプトン散乱角の角度誤差Δθを算出し、
   前記初期散乱位置と推定した検出点に対して、該検出点を含む所定領域内の他の検出点から結び外挿した直線を中心軸とし、前記初期散乱位置と推定した検出点を頂点として前記外挿方向を基準とした半頂角＝（θ＋Δθ／２）の第１の円錐及び半頂角＝（θ−Δθ／２）の第２の円錐の両表面の間の空間に、前記被検体を挟んで対向する他の検出点が存在するか否かを判定するのを、
   真の初期散乱位置となる検出点を検知するまで繰り返すことを特徴とする初期散乱位置判定方法。
8. 請求項４乃至７記載の初期散乱位置判定方法において、
   前記被検体に最も近い検出点を前記初期散乱位置と推定することを特徴とする初期散乱位置判定方法。
9. 被検体の体軸に近い位置に体軸に平行に設定した中心軸の法線方向に沿って設置され、かつ、前記中心軸の周方向にも配設され、前記被検体からのγ線を検出する複数のセンサを有するγ線検出器と、
   前記センサがγ線を検出した際に出力するγ線検出信号に基づいて、各センサが検出したγ線のエネルギー及びγ線を検出したセンサの位置である検出点を決定する信号処理装置と、を備え、
   近接する複数のセンサのそれぞれから、同時に複数のγ線検出信号が出力されると、決定したそれぞれのエネルギー及び検出点を用いてγ線の初期散乱位置を判定する核医学撮像装置であって、
   前記信号処理装置は、
   前記検出点のエネルギーとコンプトン散乱角との対応関係を示す第１の対応関係情報と、前記センサにおけるエネルギー誤差をパラメータとした前記検出点のエネルギーとコンプトン散乱角の角度誤差との対応関係を示す第２の対応関係情報を記憶した記憶部と、
   前記検出点におけるエネルギーと前記第１の対応関係情報とに基づきコンプトン散乱角を求め、前記センサにおけるエネルギー誤差と前記検出点におけるエネルギーと前記第２の対応関係情報に基づきコンプトン散乱角の角度誤差を求め、前記求めたコンプトン散乱角と前記求めたコンプトン散乱角の角度誤差と前記検出点の位置とに基づき前記初期散乱位置を判定する処理部とを有すること
   を特徴とする核医学撮像装置。

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