JP3089050B2 - Spect画像の再構成方法 - Google Patents
Spect画像の再構成方法Info
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- JP3089050B2 JP3089050B2 JP03147596A JP14759691A JP3089050B2 JP 3089050 B2 JP3089050 B2 JP 3089050B2 JP 03147596 A JP03147596 A JP 03147596A JP 14759691 A JP14759691 A JP 14759691A JP 3089050 B2 JP3089050 B2 JP 3089050B2
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- collimator
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
- G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
- G01T1/29—Measurement performed on radiation beams, e.g. position or section of the beam; Measurement of spatial distribution of radiation
- G01T1/2914—Measurement of spatial distribution of radiation
- G01T1/2985—In depth localisation, e.g. using positron emitters; Tomographic imaging (longitudinal and transverse section imaging; apparatus for radiation diagnosis sequentially in different planes, steroscopic radiation diagnosis)
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- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
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- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Nuclear Medicine (AREA)
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、被写体内に分布した放
射性物質(以下、「RI」という)から放出されるγ線
を検出して、その3次元分布像を得るSPECT画像の
再構成方法に関する。
射性物質(以下、「RI」という)から放出されるγ線
を検出して、その3次元分布像を得るSPECT画像の
再構成方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、放射線を検出した画像再構成する
装置として、X線CT装置やSPECT装置などがあ
る。そして、X線CT装置は、X線源がX線ファンビー
ムの焦点位置となる幾何学的位置関係でX線源と検出素
子群とを設け、被写体の体軸を回転中心としてそのX線
源及び検出素子群を回転させながらX線源より直線的に
被写体を透過してきたX線を検出素子群で検出して投影
データを収集し、この収集した投影データを基に被写体
におけるX線の吸収分布を画像再構成するものである。
装置として、X線CT装置やSPECT装置などがあ
る。そして、X線CT装置は、X線源がX線ファンビー
ムの焦点位置となる幾何学的位置関係でX線源と検出素
子群とを設け、被写体の体軸を回転中心としてそのX線
源及び検出素子群を回転させながらX線源より直線的に
被写体を透過してきたX線を検出素子群で検出して投影
データを収集し、この収集した投影データを基に被写体
におけるX線の吸収分布を画像再構成するものである。
【0003】他方、SPECT装置は、被写体内に分布
したRIから放出されるγ線を検出するため、仮想焦点
を構成するファンビームコリメータと、このファンビー
ムコリメータにより選択通過したγ線を光に変換して検
出するシンチレータ検出器とからなるガンマカメラを設
け、このガンマカメラを用いて収集した投影データを基
に被写体におけるRIそのものの分布をγ線の吸収を無
視して画像再構成するものである。
したRIから放出されるγ線を検出するため、仮想焦点
を構成するファンビームコリメータと、このファンビー
ムコリメータにより選択通過したγ線を光に変換して検
出するシンチレータ検出器とからなるガンマカメラを設
け、このガンマカメラを用いて収集した投影データを基
に被写体におけるRIそのものの分布をγ線の吸収を無
視して画像再構成するものである。
【0004】いずれの装置においても、画像再構成する
場合に、フィルター補正逆投影法(filterd back projec
tion)が適用されることが多い。このフィルター補正逆
投影法を適用した一例として「資料1」に示すものがあ
る。
場合に、フィルター補正逆投影法(filterd back projec
tion)が適用されることが多い。このフィルター補正逆
投影法を適用した一例として「資料1」に示すものがあ
る。
【0005】資料1:CONVOLUTION RECONSTRUCTION TEC
HNIQUES FOR DIVERGENT BEAMS.comput.Biol,Med,1976,V
OL.6,PP259-271 この資料1には、被写体の周囲を回転するX線源から被
写体に向けてX線ファンビームを爆射し、この被写体を
透過したX線を多数の検出素子を直線状あるいは円弧上
に配列した検出器で検出し、この検出した投影データを
フィルタ処理により補正後、X線ビームに沿って有効視
野内全部に逆投影してX線CT画像を再構成する旨が示
されている。この場合には、X線源が焦点にあるため、
画像上のある点における360°のあらゆる方向からの
情報量は相対的に等価の関係で取扱える。
HNIQUES FOR DIVERGENT BEAMS.comput.Biol,Med,1976,V
OL.6,PP259-271 この資料1には、被写体の周囲を回転するX線源から被
写体に向けてX線ファンビームを爆射し、この被写体を
透過したX線を多数の検出素子を直線状あるいは円弧上
に配列した検出器で検出し、この検出した投影データを
フィルタ処理により補正後、X線ビームに沿って有効視
野内全部に逆投影してX線CT画像を再構成する旨が示
されている。この場合には、X線源が焦点にあるため、
画像上のある点における360°のあらゆる方向からの
情報量は相対的に等価の関係で取扱える。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ファン
ビームコリメータを用いたSPECT装置にフィルター
補正逆投影法を適用して画像再構成した場合において
は、コリメータに近い所の空間分解能は良いがそのコリ
メータから離れるに従って空間分解能が低下してゆくた
めに、コリメータから離れた所に於けるRI分布は投影
データの情報に充分反映されない。換言すれば、再構成
された画像の解像力が著しく劣化することになる。
ビームコリメータを用いたSPECT装置にフィルター
補正逆投影法を適用して画像再構成した場合において
は、コリメータに近い所の空間分解能は良いがそのコリ
メータから離れるに従って空間分解能が低下してゆくた
めに、コリメータから離れた所に於けるRI分布は投影
データの情報に充分反映されない。換言すれば、再構成
された画像の解像力が著しく劣化することになる。
【0007】従って、従来は、SPECT装置により画
像再構成したSPECT画像を得た場合、そのSPEC
T画像の解像力が不充分のものであった。
像再構成したSPECT画像を得た場合、そのSPEC
T画像の解像力が不充分のものであった。
【0008】本発明は、上記事情に着目してなされたも
ので、その目的とするところは、SPECT画像の解像
度を向上させることができるSPECT画像の再構成方
法を提供することにある。
ので、その目的とするところは、SPECT画像の解像
度を向上させることができるSPECT画像の再構成方
法を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するために、被検体内に分布した放射性物質から放出
される放射線をファンビーム状に異なる方向から検出
し、この検出により収集した投影データを逆投影し画像
を再構成する際、前記逆投影する範囲を、再構成画像上
の個々の画素について、有効視野内のうち前記放射線を
検出する検出手段側の一部とする。
成するために、被検体内に分布した放射性物質から放出
される放射線をファンビーム状に異なる方向から検出
し、この検出により収集した投影データを逆投影し画像
を再構成する際、前記逆投影する範囲を、再構成画像上
の個々の画素について、有効視野内のうち前記放射線を
検出する検出手段側の一部とする。
【0010】
【作用】本発明にあっては、被検体内に分布した放射性
物質から放出される放射線をファンビーム状に異なる方
向から検出し、この検出により収集した投影データを逆
投影し画像を再構成する際、前記逆投影する範囲を、再
構成画像上の個々の画素について、有効視野内のうち前
記放射線を検出する検出手段側の一部とすることで、S
PECT画像の解像度の大幅な向上を図る。
物質から放出される放射線をファンビーム状に異なる方
向から検出し、この検出により収集した投影データを逆
投影し画像を再構成する際、前記逆投影する範囲を、再
構成画像上の個々の画素について、有効視野内のうち前
記放射線を検出する検出手段側の一部とすることで、S
PECT画像の解像度の大幅な向上を図る。
【0011】
【実施例】図1は、本発明のSPECT画像の再構成方
法が適用されたSPECT装置の概略を示す図である。
法が適用されたSPECT装置の概略を示す図である。
【0012】このSPECT装置は、架台1、データ収
集部2、画像再構成部3、表示部4からなり、画像再構
成部3で実施する画像再構成処理に本発明方法を以下説
明するように用いる。
集部2、画像再構成部3、表示部4からなり、画像再構
成部3で実施する画像再構成処理に本発明方法を以下説
明するように用いる。
【0013】架台1は、被検体Pに分布したRIから放
出されるγ線を360°方向から検出するため、ファン
ビームコリメータ5を取り付けられたガンマカメラ6を
被検体Pを中心として360°回転させることができ
る。或いは、2台以上のガンマカメラを用い、それぞれ
分割した角度だけ回転させ、全体として360°方向か
ら投影データを収集できるようにしてもよい。この架台
1のガンマカメラ6からの投影データは、データ収集部
2で収集される。これにより、画像再構成部3では、デ
ータ収集部2より受けた投影データをフィルター処理に
より補正後、逆投影してSPECT画像を再構成する
際、逆投影する範囲を、再構成画像上の個々の画素につ
いて、有効視野内のうち放射線を検出するファンビーム
コリメータ5側の一部とする。
出されるγ線を360°方向から検出するため、ファン
ビームコリメータ5を取り付けられたガンマカメラ6を
被検体Pを中心として360°回転させることができ
る。或いは、2台以上のガンマカメラを用い、それぞれ
分割した角度だけ回転させ、全体として360°方向か
ら投影データを収集できるようにしてもよい。この架台
1のガンマカメラ6からの投影データは、データ収集部
2で収集される。これにより、画像再構成部3では、デ
ータ収集部2より受けた投影データをフィルター処理に
より補正後、逆投影してSPECT画像を再構成する
際、逆投影する範囲を、再構成画像上の個々の画素につ
いて、有効視野内のうち放射線を検出するファンビーム
コリメータ5側の一部とする。
【0014】このように、逆投影する範囲を、再構成画
像上の個々の画素について有効視野内のうち放射線を検
出するファンビームコリメータ5側の一部とするのは以
下の理由による。
像上の個々の画素について有効視野内のうち放射線を検
出するファンビームコリメータ5側の一部とするのは以
下の理由による。
【0015】ファンビームコリメータを用いてSPEC
T画像を再構成する場合には、図2で示すような有効視
野(FOV:Field of View )とファンビームコリメー
タ5及び焦点Sの幾何学的な位置関係を採る。なお、図
2中、βはガンマカメラの角度、P(β,S)はl−
l′方向投影像である。
T画像を再構成する場合には、図2で示すような有効視
野(FOV:Field of View )とファンビームコリメー
タ5及び焦点Sの幾何学的な位置関係を採る。なお、図
2中、βはガンマカメラの角度、P(β,S)はl−
l′方向投影像である。
【0016】この図2の関係にあるとき、画像再構成が
された結果であるf(x,y)は、次の(1)式で表現
される。なお、(1) 式中、−πからπまでの積分は逆投
影の式である。
された結果であるf(x,y)は、次の(1)式で表現
される。なお、(1) 式中、−πからπまでの積分は逆投
影の式である。
【0017】
【数1】
【0018】このとき、ガンマカメラからの投影デー
タ:投影像P(β,S)は、再構成フィルターによりコ
ンボリューションされて、−πからπまで360°方向
のデータについて有効視野内全ての範囲l−l′に沿っ
て逆投影されることを意味している。
タ:投影像P(β,S)は、再構成フィルターによりコ
ンボリューションされて、−πからπまで360°方向
のデータについて有効視野内全ての範囲l−l′に沿っ
て逆投影されることを意味している。
【0019】しかし、逆投影する範囲を、従来のように
有効視野内全てとした場合には、図3のように再構成画
像上の点Xに注目すると、この点Xを通る360°のあ
らゆる方向からデータ収集が行われたことになる。この
場合、点Xを通る任意の直線をひいた関係において、点
Xに近いコリメータ位置Aのデータと点XのRI濃度と
の相関、点Xに遠いコリメータ位置Bのデータと点Xの
RI濃度との相関と実際上相違することになる。
有効視野内全てとした場合には、図3のように再構成画
像上の点Xに注目すると、この点Xを通る360°のあ
らゆる方向からデータ収集が行われたことになる。この
場合、点Xを通る任意の直線をひいた関係において、点
Xに近いコリメータ位置Aのデータと点XのRI濃度と
の相関、点Xに遠いコリメータ位置Bのデータと点Xの
RI濃度との相関と実際上相違することになる。
【0020】その第1の理由は、点XのRI濃度とファ
ンビームコリメータにより選択通過したγ線を検出する
ガンマカメラ6でのカウントとの相関は、図4のように
ファンビームコリメータ5表面からの距離dが大きいほ
ど小さくなる。即ち、解像限界(FWHM)が距離dに
よらず一定となるような理想的なファンビームコリメー
タであれば、図3においてコリメータ位置Aのデータと
点XのRI濃度との相関は、コリメータ位置Bのデータ
と点XのRI濃度との相関と同じになる。実際は、図4
のようにコリメータ位置Bよりコリメータ位置Aのデー
タの方が点XのRI濃度との相関関係が高い。つまり、
より多くの情報量とになっている。
ンビームコリメータにより選択通過したγ線を検出する
ガンマカメラ6でのカウントとの相関は、図4のように
ファンビームコリメータ5表面からの距離dが大きいほ
ど小さくなる。即ち、解像限界(FWHM)が距離dに
よらず一定となるような理想的なファンビームコリメー
タであれば、図3においてコリメータ位置Aのデータと
点XのRI濃度との相関は、コリメータ位置Bのデータ
と点XのRI濃度との相関と同じになる。実際は、図4
のようにコリメータ位置Bよりコリメータ位置Aのデー
タの方が点XのRI濃度との相関関係が高い。つまり、
より多くの情報量とになっている。
【0021】一方、コリメータ位置Bのデータからは点
線の周辺の点のRI濃度の情報を点XでのRI濃度の情
報と区別できない。これはコリメータ位置Bから点Xの
距離が長いのでFWHMがそれだけ広いからである。
線の周辺の点のRI濃度の情報を点XでのRI濃度の情
報と区別できない。これはコリメータ位置Bから点Xの
距離が長いのでFWHMがそれだけ広いからである。
【0022】第2の理由は、コリメータ位置ABが点X
の間の距離が、コリメータ位置B及び点Xの間の距離よ
り短いということは、点Xからコリメータ位置Aまでγ
線が移動するとき、点Xからコリメータ位置Bまでγ線
が移動するときよりも、点Xから出たガンマ像の受ける
被写体自体による吸収が小さいことを意味する。このた
め、コリメータ位置Aのデータはコリメータ位置Bのデ
ータより正確なカウントで、且つノイズが少い。
の間の距離が、コリメータ位置B及び点Xの間の距離よ
り短いということは、点Xからコリメータ位置Aまでγ
線が移動するとき、点Xからコリメータ位置Bまでγ線
が移動するときよりも、点Xから出たガンマ像の受ける
被写体自体による吸収が小さいことを意味する。このた
め、コリメータ位置Aのデータはコリメータ位置Bのデ
ータより正確なカウントで、且つノイズが少い。
【0023】以上の2つの理由により、本発明の一実施
例では、ガンマカメラの角度βで、投影像のポイントP
(β,S)が上記(1)に従ってコンボリューションバ
ックプロジェクションされる条件で、逆投影する範囲
を、図5で示す(g−a)/2を半径とする円:無円の
外側のみl−l”間のみの範囲、つまり再構成画像上の
個々の画素についてガンマカメラのコリメータに近い側
のFOV内とした。
例では、ガンマカメラの角度βで、投影像のポイントP
(β,S)が上記(1)に従ってコンボリューションバ
ックプロジェクションされる条件で、逆投影する範囲
を、図5で示す(g−a)/2を半径とする円:無円の
外側のみl−l”間のみの範囲、つまり再構成画像上の
個々の画素についてガンマカメラのコリメータに近い側
のFOV内とした。
【0024】ところが、図3の関係においてコリメータ
位置A,Bどちらかも点Xが同じ位の距離の場合、少し
でも近い方のデータを使ったからといって、空間分解能
が少し遠い方のデータを使ったときよりもそれほど向上
するわけではない。むしろ。コリメータ位置A,Bの各
データがほぼ同等の情報量であることから、両方のデー
タを使った方がノイズの平均化をなし得るので有利であ
る。そして、その両方のデータを使った場合には、点X
に於けるノイズが約1/21/2 になる効果がある。
位置A,Bどちらかも点Xが同じ位の距離の場合、少し
でも近い方のデータを使ったからといって、空間分解能
が少し遠い方のデータを使ったときよりもそれほど向上
するわけではない。むしろ。コリメータ位置A,Bの各
データがほぼ同等の情報量であることから、両方のデー
タを使った方がノイズの平均化をなし得るので有利であ
る。そして、その両方のデータを使った場合には、点X
に於けるノイズが約1/21/2 になる効果がある。
【0025】もし、このような漸進的な接続をせず、図
6に示すような不連続をつなぎ方(ある点Xではコリメ
ータ位置Aのデータだけ、点Xのすぐ近く点ではBのデ
ータだけとした関係でバックプロジェクション)をする
と、そのつなぎ目のところは段差が生じることがおこり
得る。このような段差をアーチファクトの原因となり画
質を劣化させるおそれがある。
6に示すような不連続をつなぎ方(ある点Xではコリメ
ータ位置Aのデータだけ、点Xのすぐ近く点ではBのデ
ータだけとした関係でバックプロジェクション)をする
と、そのつなぎ目のところは段差が生じることがおこり
得る。このような段差をアーチファクトの原因となり画
質を劣化させるおそれがある。
【0026】次に、上記した漸進的な接続をする場合の
一例を図7,図8に従って説明する。
一例を図7,図8に従って説明する。
【0027】図7に示すように無円FOを中心として直
径がDmになるように縮小した円FDmと直径FDjに
なるように拡大した円FDjを想定する。但し、 |ODm|=|DjO|=kとする。
径がDmになるように縮小した円FDmと直径FDjに
なるように拡大した円FDjを想定する。但し、 |ODm|=|DjO|=kとする。
【0028】そして、FのビームLがこれらの円と交差
する点をそれぞれX,Xm,Xjとする。
する点をそれぞれX,Xm,Xjとする。
【0029】次に、線Lに沿って、図8に示すように重
みwをつける。この重みは、ファン逆投影における重み
(Fからの距離の逆2乗)とは別個であり、ファン逆投
影における重みに更にwを掛算するのである。ここで、
wはXm〜Xjにおいて、0から1へ滑らかにつながる
ようになっていて、しかも、 w(d)+w(1FF′−d)=2 でなければならない。これを満たすためには、d=Xm
〜Xjにおいて例えば次の3次式を使うとよい。
みwをつける。この重みは、ファン逆投影における重み
(Fからの距離の逆2乗)とは別個であり、ファン逆投
影における重みに更にwを掛算するのである。ここで、
wはXm〜Xjにおいて、0から1へ滑らかにつながる
ようになっていて、しかも、 w(d)+w(1FF′−d)=2 でなければならない。これを満たすためには、d=Xm
〜Xjにおいて例えば次の3次式を使うとよい。
【0030】つまり、w(d)は、 d<D/2−u→0 d>D/2+u→1 other wise→1/2[−(d−D/2)3 +3(d−D/2)]+1 の各条件を満すものとする。
【0031】これによって図6の点Aでの不連続が回避
され、アーチファクトが無くなるのみならず画像中心部
分でのノイズが下る。
され、アーチファクトが無くなるのみならず画像中心部
分でのノイズが下る。
【0032】
【発明の効果】以上説明したように本発明のSPECT
画像の再構成方法によれば、逆投影する範囲を、再構成
画像上の個々の画素について、有効視野内のうち前記放
射線を検出する検出手段側の一部とすることで、SPE
CT画像の解像度の大幅な向上を図ることができる。
画像の再構成方法によれば、逆投影する範囲を、再構成
画像上の個々の画素について、有効視野内のうち前記放
射線を検出する検出手段側の一部とすることで、SPE
CT画像の解像度の大幅な向上を図ることができる。
【図1】本発明のSPECT画像の再構成方法が適用さ
れたSPECT装置の概略を示す図である。
れたSPECT装置の概略を示す図である。
【図2】ファンビームコリメータを用いてSPECT画
像を再構成する原理を示す図である。
像を再構成する原理を示す図である。
【図3】再構成画像上の点とコリメータ位置とを示す図
である。
である。
【図4】再構成画像上の任意の点のRI濃度とコリメー
タ位置のデータとの相関を説明するために用いた図であ
る。
タ位置のデータとの相関を説明するために用いた図であ
る。
【図5】逆投影する範囲を再構成画像上の個々の画素に
ついてファンビームコリメータに近い側の有効視野内と
してSPECT画像を再構成する概略を示す図である。
ついてファンビームコリメータに近い側の有効視野内と
してSPECT画像を再構成する概略を示す図である。
【図6】逆投影する範囲を再構成画像上の個々の画素に
ついてファンビームコリメータに近い側の有効視野内分
とした際に生じるデータの不連続について説明するため
に用いた図である。
ついてファンビームコリメータに近い側の有効視野内分
とした際に生じるデータの不連続について説明するため
に用いた図である。
【図7】データの不連続を補間する方法を説明するため
に用いた図である。
に用いた図である。
【図8】データの不連続を補間する具体例を説明するた
めに用いた図である。
めに用いた図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−69268(JP,A) 南部恭二郎,“医学におけるインバー ジョン”,物理探査,昭和61年12月31 日,第39巻,第6号,p,42−50 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01T 1/161 G01T 1/164
Claims (2)
- 【請求項1】 被検体内に分布した放射性物質から放出
される放射線をファンビーム状に異なる方向から検出
し、この検出により収集した投影データを逆投影し画像
を再構成する際、前記逆投影する範囲を、再構成画像上
の個々の画素について、有効視野内のうち前記放射線を
検出する検出手段側の一部とすることを特徴とするSP
ECT画像の再構成方法。 - 【請求項2】 前記逆投影する範囲は、前記有効視野内
であり、かつ前記検出手段におけるファンビームの焦点
を通り前記有効視野と重なる円の外側の領域であること
を特徴とする請求項1記載のSPECT画像の再構成方
法。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP03147596A JP3089050B2 (ja) | 1991-06-19 | 1991-06-19 | Spect画像の再構成方法 |
DE69212723T DE69212723T2 (de) | 1991-06-19 | 1992-06-17 | Verfahren und Vorrichtung zur Spect-Bildzusammensetzung unter Aufrechterhaltung einer hohen Raumauflösung |
US07/899,693 US5324946A (en) | 1991-06-19 | 1992-06-17 | Method and apparatus for reconstructing spect image with maintaining high spatial resolution |
EP92110261A EP0519445B1 (en) | 1991-06-19 | 1992-06-17 | Method and apparatus for reconstructing spect image with maintaining high spatial resolution |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP03147596A JP3089050B2 (ja) | 1991-06-19 | 1991-06-19 | Spect画像の再構成方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04370784A JPH04370784A (ja) | 1992-12-24 |
JP3089050B2 true JP3089050B2 (ja) | 2000-09-18 |
Family
ID=15433926
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP03147596A Expired - Fee Related JP3089050B2 (ja) | 1991-06-19 | 1991-06-19 | Spect画像の再構成方法 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5324946A (ja) |
EP (1) | EP0519445B1 (ja) |
JP (1) | JP3089050B2 (ja) |
DE (1) | DE69212723T2 (ja) |
Families Citing this family (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5420803A (en) * | 1992-11-18 | 1995-05-30 | Technology Development Group, Inc. | Enhanced resolution wafer thickness measurement system |
US5434416A (en) * | 1993-03-24 | 1995-07-18 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Method and apparatus for reconstructing SPECT image by utilizing two separate reconstruction filter functions |
US5528042A (en) * | 1995-06-14 | 1996-06-18 | Siemens Medical Systems, Inc. | Retrospectively determining the center of rotation of a scintillation camera detector from SPECT data acquired during a nuclear medicine study |
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