JP4835789B2

JP4835789B2 - ２次元位置マップ校正方法

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Publication number: JP4835789B2
Application number: JP2010503730A
Authority: JP
Inventors: 允信佐藤; 賢志山田; 宣弥橋爪; 圭司北村
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2008-03-21
Filing date: 2008-03-21
Publication date: 2011-12-14
Anticipated expiration: 2028-03-21
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Description

この発明は、複数のシンチレータ素子と、それらに光学的に結合された光センサとで構成された放射線検出器で放射線を検出する際に用いられる２次元位置マップを校正する２次元位置マップ校正方法に関する。

核医学診断装置、すなわちＥＣＴ(Emission Computed Tomography)装置として、ＰＥＴ(Positron Emission Tomography)装置を例に採って説明する。ＰＥＴ装置は、陽電子（Positron）、すなわちポジトロンの消滅によって発生する複数本のγ線を検出して複数個の検出器でγ線を同時に検出したときのみ被検体の断層画像を再構成するように構成されている。

具体的には、陽電子放出核種を含んだ放射性薬剤を被検体内に投与して、投与された被検体内から放出される511KeVの対消滅γ線を多数の検出素子（例えばシンチレータ）群からなる検出器で検出する。そして、２つの検出器で一定時間内にγ線を検出した場合に同時に検出したとして、それを一対の対消滅γ線として計数し、さらに対消滅発生地点を、検出した検出器対の直線上と特定する。このような同時計数情報を蓄積して再構成処理を行って、陽電子放出核種分布画像（すなわち断層画像）を得る。

このとき、検出器におけるγ線の検出位置（γ線の入射位置）のみならず、より一層詳しいγ線の入射位置として、シンチレータにおけるγ線の入射位置を弁別することでγ線の検出精度を高めて、断層画像の画像分解能を向上させる。そこで、シンチレータの数を増やして弁別能力を高める。特に、近年、深さ方向にもシンチレータを積層することで、相互作用を起こした深さ方向の光源位置(DOI: Depth of Interaction)を弁別することができるＤＯＩ検出器が開発されている。

γ線の入射位置を弁別するには、予め作成された２次元位置マップを用いる。２次元位置マップは、光電子増倍管(PMT: Photo Multiplier Tube)などに代表される光センサで得られた発光光子数（すなわちγ線のカウント値（計数値）に相当）をシンチレータに入射されたγ線の入射位置に対応させて２次元状に表したマップである。図１０では、深さ方向にシンチレータが４層積層されたＤＯＩ検出器の場合の２次元位置マップであり、白丸（図１０では「○」で図示）で示す位置は１層目（図１０では「1st Layer」で表記）のシンチレータ、白の菱形で示す位置は２層目（図１０では「2nd Layer」で表記）のシンチレータ、白の二重八角形で示す位置は３層目（図１０では「3rd Layer」で表記）のシンチレータ、白の方形（図１０では「□」で図示）で示す位置は４層目（図１０では「4th Layer」で表記）のシンチレータを示す。２次元位置マップの各位置と、各々のシンチレータとを対応させたルックアップテーブル（LUT: Look Up Table）を参照するとともに、２次元位置マップを参照することで、実際に入射されたγ線の入射位置を弁別することができる。

ところで、ＤＯＩ検出器のように３次元に配置された複数のシンチレータを備えている場合には、２次元位置マップにおいて位置が重ならないように、隣接するシンチレータ間に光反射材や光透過材などを組み合わせて拡散するようにしている。さらに、弁別能力をより一層高めるために、統計的クラスタリング処理を行って、２次元位置マップを校正する手法が紹介されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５−４３１０４号公報

しかしながら、ＤＯＩ検出器のシンチレータ素子が多数になるとともに、２次元位置マップ上のシンチレータ素子に対応する領域数が増える。したがって、上述した特許文献１では、統計的クラスタリング処理の推定に時間がかかってしまう。また、領域分割のために２次元位置マップ上でピーク検出を行った場合には、２次元位置マップの統計精度の問題によりピーク位置の検出精度が悪くなる。２次元位置マップ全体のカウント値を加算して格子状に区切って分割を行った場合には、２次元位置マップに歪みがあったときには領域分割を正しく行うことができない。さらに、領域分割を手動で行うと２次元位置マップ上の領域の数が膨大であるので、大変時間のかかる作業となってしまう。

この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、歪みがあった場合でも２次元位置マップを正確に、効率的に校正することができる２次元位置マップ校正方法を提供することを目的とする。

この発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。
すなわち、この発明の２次元位置マップ校正方法は、１次元，２次元あるいは３次元に配置された複数のシンチレータ素子と、それらに光学的に結合された光センサとで構成された放射線検出器で放射線を検出する際に用いられる、前記光センサで得られた信号強度を前記シンチレータ素子に入射された前記放射線の入射位置に対応させて２次元状に表した２次元位置マップからルックアップテーブル作成する２次元位置マップ校正方法であって、前記２次元位置マップの一部分の前記信号強度を加算する第１加算工程を備え、その第１加算工程での加算結果に基づいて各々の境界をそれぞれ描いて、それら境界内に区切られた信号強度に基づいて前記２次元位置マップを校正し、前記第１加算工程では、前記２次元位置マップの各々の前記一部分の前記信号強度をそれぞれ加算し、前記方法は、前記第１加算工程での前記各々の一部分の加算結果を比較して各々の境界をそれぞれ描く境界描画工程と、前記各々の境界での信号強度を加算する第２加算工程と、その第２加算工程での加算結果に基づいて基準となる領域を１つ設定する領域設定工程と、その領域設定工程で設定された前記基準となる領域中の各々の信号強度に基づいて各々の区切り基準点を決定する区切り基準点決定工程と、その区切り基準点決定工程で決定された各々の区切り基準点に沿って各々の境界をそれぞれ再度描きなおす境界再描画工程とを備え、その境界再描画工程で描きなおされた境界内に区切られた信号強度に基づいて前記２次元位置マップを校正することを特徴とするものである。

この発明の２次元位置マップ校正方法によれば、２次元位置マップの一部分の信号強度を加算する第１加算工程を備え、その第１加算工程での加算結果に基づいて各々の境界をそれぞれ描いて、それら境界内に区切られた信号強度に基づいて２次元位置マップを校正する。２次元位置マップの全領域でなく、２次元位置マップの一部分の信号強度を加算するので、２次元位置マップを効率的に校正することができる。

先の境界描画工程では、第１加算工程での各々の一部分の加算結果を比較して各々の境界をそれぞれ描くが、歪みを考慮した境界でなく、その境界内に区切られた領域も正確でない。そこで、第２加算工程では各々の境界での信号強度を加算し、領域設定工程では、その第２加算工程での加算結果に基づいて基準となる領域を１つ設定する。そして、区切り基準点決定工程では、その領域設定工程で設定された基準となる領域中の各々の信号強度に基づいて各々の区切り基準点を決定する。後の境界再描画工程では、その区切り基準点決定工程で決定された各々の区切り基準点に沿って各々の境界をそれぞれ再度描きなおす。

上述した境界描画工程と第２加算工程と領域設定工程と区切り基準点決定工程と境界再描画工程とを備えた場合には、下記のような修正工程を備えるのが好ましい。すなわち、領域設定工程で設定された領域を基準として、境界再描画工程で描きなおされた境界ごとに順に隣接して移動しながら、修正対象となる区切り点の周囲の各々の信号強度を比較することで、修正対象となる区切り点の位置を修正する修正工程を備え、その修正工程での修正結果に基づいて各々の境界を描きなおす。この境界の再描画により、境界は歪みを考慮されたものとなり、その境界内に区切られた領域も正確なものとなり、歪みがあった場合でも２次元位置マップを正確に校正することができる。

領域設定工程で設定された領域から離れれば離れるほど歪みが大きくなるので、修正工程では、境界再描画工程で描きなおされた境界ごとに順に隣接して移動しながら、修正対象となる区切り点の周囲の各々の信号強度を比較することで、修正対象となる区切り点の位置を修正する。このように領域設定工程で設定された領域を基準として、境界再描画工程で描きなおされた境界ごとに順に隣接して移動しながら区切り点の位置を修正するので、既に修正された周囲の各々の信号強度を用いて区切り点の位置を正確に修正することができる。したがって、修正工程での修正結果に基づいて各々の境界を描きなおして、それら境界内に区切られた領域もより一層正確なものとなり、２次元位置マップをより一層正確に校正することができる。

上述した修正工程を備えた場合には、下記のような再修正工程を備えるのがより一層好ましい。修正工程での修正結果に基づいて描きなおされた境界に属する各々の区切り点を比較することで区切り点の位置を再修正する再修正工程を備え、その再修正工程での再修正結果に基づいて各々の境界を描きなおして、それら境界内に区切られた信号強度に基づいて２次元位置マップを校正するのがより一層好ましい。

再修正工程では、修正工程での修正結果に基づいて描きなおされた境界に属する各々の区切り点を比較することで区切り点の位置を再修正する。すなわち、先の修正工程での修正結果に基づいて各々の境界を描きなおしても不連続性が残る。そこで、修正工程での修正結果に基づいて描きなおされた境界に属する各々の区切り点を比較することで不連続性あるいは連続性を判定して、不連続性の場合には区切り点の位置を再修正する。このように修正工程での修正結果に基づいて描きなおされた境界に属する各々の区切り点を比較することで区切り点の位置を再修正するので、不連続性をなくして区切り点をより一層正確に再修正することができる。したがって、再修正工程での再修正結果に基づいて各々の境界を描きなおして、それら境界内に区切られた領域もさらにより一層正確なものとなり、２次元位置マップをさらにより一層正確に校正することができる。

上述した境界描画工程と第２加算工程と領域設定工程と区切り基準点決定工程と境界再描画工程とを備えたこれらの発明の場合には、境界描画工程では、第１加算工程での各々の一部分の加算結果を比較して各々の極小値をそれぞれ求めて、それら極小値の位置に沿って各々の境界をそれぞれ描くのが好ましい。極小値を求めることで各々の境界をそれぞれ正確に描くことができる。

同様に、区切り基準点決定工程では、領域設定工程で設定された基準となる領域中の各々の信号強度を比較して各々の極小値をそれぞれ求めて、それらの極小値の位置を区切り基準点として決定するのが好ましい。極小値を求めることで区切り基準点を正確に決定することができる。

この発明に係る２次元位置マップ校正方法によれば、２次元位置マップの一部分の信号強度を加算する第１加算工程を備え、その第１加算工程での加算結果に基づいて各々の境界をそれぞれ描いて、それら境界内に区切られた信号強度に基づいて２次元位置マップを校正する。２次元位置マップの全領域でなく、２次元位置マップの一部分の信号強度を加算するので、２次元位置マップを効率的に校正することができる。
さらに、第２加算工程では各々の境界での信号強度を加算し、領域設定工程では、その第２加算工程での加算結果に基づいて基準となる領域を１つ設定し、区切り基準点決定工程では、その領域設定工程で設定された基準となる領域中の各々の信号強度に基づいて各々の区切り基準点を決定する。そして、境界再描画工程では、その区切り基準点決定工程で決定された各々の区切り基準点に沿って各々の境界をそれぞれ再度描きなおす。この境界の再描画により、境界は歪みを考慮されたものとなり、その境界内に区切られた領域も正確なものとなり、歪みがあった場合でも２次元位置マップを正確に校正することができる。

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。 γ線検出器の概略斜視図である。（ａ）はγ線検出器の平面図、（ｂ）はγ線検出器の側面図である。２次元位置マップ校正部による演算処理を示すフローチャートである。図４の格子分割の演算処理を示すフローチャートである。図４および図５の格子分割の説明に供する２次元位置マップの平面図である。図４の区切り点修正の説明に供する２次元位置マップの平面図である。図４の区切り点微修正の説明に供する２次元位置マップの平面図である。校正結果である２次元位置マップの領域弁別例を示す平面図である。深さ方向にシンチレータが４層積層されたＤＯＩ検出器の場合の２次元位置マップの平面図である。

符号の説明

３ … γ線検出器
１０ … ルックアップテーブル
１３ … ２次元位置マップ校正部
３１ … シンチレータブロック
３２ … 光電子増倍管（ＰＭＴ）
Ｍ … ２次元位置マップ

以下、図面を参照してこの発明の実施例を説明する。図１は、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り、図２は、γ線検出器の概略斜視図であり、図３（ａ）は、γ線検出器の平面図、図３（ｂ）は、γ線検出器の側面図である。

本実施例に係るＰＥＴ装置は、図１に示すように、被検体Ｍを載置する天板１を備えている。この天板１は、上下に昇降移動、被検体Ｍの体軸Ｚに沿って平行移動するように構成されている。このように構成することで、天板１に載置された被検体Ｍは、後述するガントリ２の開口部２ａを通って、頭部から順に腹部、足部へと走査されて、被検体Ｍの画像を得る。なお、走査される部位や各部位の走査順序については特に限定されない。

天板１の他に、本実施例に係るＰＥＴ装置は、開口部２ａを有したガントリ２と、γ線検出器３とを備えている。γ線検出器３は、被検体Ｍの体軸Ｚ周りを取り囲むようにしてリング状に配置されており、ガントリ２内に埋設されている。γ線検出器３は、この発明における放射線検出器に相当する。

その他にも、本実施例に係るＰＥＴ装置は、天板駆動部４とコントローラ５と入力部６と出力部７とメモリ部８と位置演算回路９とルックアップテーブル１０と同時計数回路１１と再構成部１２と２次元位置マップ校正部１３とを備えている。天板駆動部６は、天板１の上述した移動を行うように駆動する機構であって、図示を省略するモータなどで構成されている。ルックアップテーブル１０は、この発明における記憶手段に相当し、２次元位置マップ校正部１３は、この発明における演算処理手段に相当し、ガントリ２，γ線検出器３，位置演算回路９，ルックアップテーブル１０，同時計数回路１１および２次元位置マップ校正部１３で、この発明における放射線検出装置を構成する。

コントローラ５は、本実施例に係るＰＥＴ装置を構成する各部分を統括制御する。コントローラ５は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）などで構成されている。

入力部６は、オペレータが入力したデータや命令をコントローラ５に送り込む。入力部６は、マウスやキーボードやジョイスティックやトラックボールやタッチパネルなどに代表されるポインティングデバイスで構成されている。出力部７はモニタなどに代表される表示部やプリンタなどで構成されている。

メモリ部８およびルックアップテーブル１０は、ＲＯＭ（Read-only Memory）やＲＡＭ（Random-Access Memory）などに代表される記憶媒体で構成されている。本実施例では、同時計数回路１１で同時計数された計数値（カウント）や、再構成部１２で処理された画像などについてはＲＡＭに書き込んで記憶し、必要に応じてＲＡＭから読み出す。特に、本実施例では、後述する光電子増倍管３３（図２、図３を参照）で得られた電気信号の信号強度に相当するカウント値（計数値）を後述するシンチレータブロック３１（図２、図３を参照）のシンチレータ素子に入射されたγ線の入射位置に対応させて２次元状に表した２次元位置マップについて、その２次元位置マップにおける各位置と各々のシンチレータ素子とを対応させたテーブルとしてルックアップテーブル１０に書き込んで記憶し、２次元位置マップ校正部１３による２次元位置マップの校正時にルックアップテーブル１０から読み出し、テーブルを参照しγ線の検出信号を結晶素子に対応させる。ＲＯＭには、各種の核医学診断や後述する図４や図５のフローに関する演算処理を行うためのプログラム等を予め記憶しており、そのプログラムをコントローラ５が実行することでそのプログラムに応じた核医学診断や図４や図５のフローに関する演算処理をそれぞれ行う。

再構成部１２と２次元位置マップ校正部１３とは、例えば上述したメモリ部８などに代表される記憶媒体のＲＯＭに記憶されたプログラムあるいは入力部６などに代表されるポインティングデバイスで入力された命令をコントローラ５が実行することで実現される。

放射性薬剤が投与された被検体Ｍから発生したγ線をγ線検出器３のシンチレータブロック３１（図２、図３を参照）が光に変換して、変換されたその光をγ線検出器３の光電子増倍管(PMT: Photo Multiplier Tube)３２（図２、図３を参照）は増倍させて電気信号に変換する。その電気信号を画像情報（画素値、すなわちγ線検出器３で同時計数されたカウント値）として位置演算回路９に送り込む。

位置演算回路９は、核医学診断時にルックアップテーブル１０を参照するとともに、２次元位置マップを参照して、計数されたカウント値がシンチレータブロック３１（図２、図３を参照）のどのシンチレータ素子で入射されたのかを判定する。具体的には、入射するたびに重心演算を行ってシンチレータ素子への入射位置を求める。求められた入射位置およびカウント値（画像情報）を同時計数回路１１に送り込む。

具体的には、被検体Ｍに放射性薬剤を投与すると、ポジトロン放出型のＲＩのポジトロンが消滅することにより、２本のγ線が発生する。同時計数回路１１は、シンチレータブロック３１（図２、図３を参照）の位置（より詳しくはシンチレータ素子への入射位置）とγ線の入射タイミングとをチェックし、被検体Ｍの両側にある２つのシンチレータブロック３１でγ線が同時に入射したときのみ、送り込まれた画像情報を適正なデータと判定する。一方のシンチレータブロック３１のみにγ線が入射したときには、同時計数回路１１は棄却する。

同時計数回路１１に送り込まれた画像情報を投影データとして再構成部１２に送り込む。再構成部１２は、その投影データを再構成して被検体Ｍの画像を求める。画像を、コントローラ５を介して出力部７に送り込む。このようにして、再構成部１２で得られた画像に基づいて核医学診断を行う。

γ線検出器３は、図２、図３に示すように複数のシンチレータ素子からなるシンチレータブロック３１と、そのシンチレータブロック３１に対して光学的に結合された光電子増倍管（以下、単に「ＰＭＴ」と略記する）３２とを備えている。シンチレータブロック３１を構成する各シンチレータ素子は、γ線の入射に伴って発光することでγ線から光に変換する。この変換によってシンチレータ素子はγ線を検出する。シンチレータ素子において発光した光がシンチレータブロック３１で十分に拡散されて、ＰＭＴ３２に入力される。ＰＭＴ３２は、シンチレータブロック３１で変換された光を増倍させて電気信号に変換する。その電気信号は、上述したように画像情報（画素値）として位置演算回路９（図１を参照）、さらには同時計数回路１１（図１を参照）に送り込まれる。シンチレータブロック３１を構成するシンチレータ素子は、この発明におけるシンチレータ素子に相当し、光電子増倍管（ＰＭＴ）３２は、この発明における光センサに相当する。

図３に示すように、シンチレータ素子の一辺をＬ_１とするとともに、シンチレータ素子の高さをＬ_２とし、シンチレータブロック３１の高さをＬ_３とし、ＰＭＴ３２の横方向の幅をＬ_４とし、ＰＭＴ３２の奥行き方向の幅をＬ_５とし、ＰＭＴ３２の高さをＬ_６とする。本実施例では、Ｌ_１＝1.45mm，Ｌ_２＝4.5mm，Ｌ_３＝18mm，Ｌ_４＝52mm，Ｌ_５＝49.5mm，Ｌ_６＝12.4mmのγ線検出器３を用いている。もちろん、γ線検出器３の各々のサイズは、これに限定されない。また、本実施例では、シンチレータ素子を32×32×4層並べたシンチレータブロック３１と、16×16のマルチアノードを有するＰＭＴ３２とを備えたγ線検出器３を用いている。シンチレータブロック３１を構成するシンチレータ素子の数やＰＭＴ３２のマルチアノードの数についても特に限定されない。

次に、２次元位置マップ校正部１３による演算処理について、図４〜図８を参照して説明する。図４は、２次元位置マップ校正部による演算処理を示すフローチャートであり、図５は、図４の格子分割の演算処理を示すフローチャートであり、図６は、図４および図５の格子分割の説明に供する２次元位置マップの平面図であり、図７は、図４の区切り点修正の説明に供する２次元位置マップの平面図であり、図８は、図４の区切り点微修正の説明に供する２次元位置マップの平面図である。

（ステップＳ１０）２次元位置マップ入力
２次元位置マップを入力する（図１０を参照）。具体的には、実際の核医学診断を行う前に、予め、Ｎａ−２２線源をγ線検出器３の上方から一様照射して２次元位置マップを得た後、領域分割を行い、マップ全体をシンチレータ素子の位置番号にラベリングしてテーブルを作成して、ルックアップテーブル１０に書き込んで記憶する。本実施例では、２次元位置マップは、1024×1024画素（ピクセル）の画像とし、ルックアップテーブル（ＬＵＴ）は1024×1024の配列にシンチレータ素子の位置番号を有する。つまり、ルックアップテーブル（ＬＵＴ）では、２次元位置マップにおける各位置（1024×1024画素）と各々のシンチレータ素子とを対応させている。

（ステップＳ２０）格子分割
ステップ１０で２次元位置マップを入力したら格子分割を行う。

（ステップＳ２１）カウント範囲の決定
具体的には、カウント範囲を決定するために、２次元位置マップの一部分のカウント値を加算する。本実施例では、２次元位置マップを構成する行・列の両方に沿った一部分のカウント値を加算（「第１加算」と呼ぶ）する。つまり、２次元位置マップを各座標軸方向に沿ってカウント値の総和をそれぞれ求める。例えば、図６（ａ）に示すように、２次元位置マップＭの行に関する座標軸方向に沿ってカウント値の総和をそれぞれ求める。このとき、領域分割が十分に行われないことによって、カウント値が重なる部分や、カウント値が２つの領域にまたがっている場合には、カウント値が重なるときにはともに加算し、カウント値が２つの領域にまたがっているときにはいずれかの一方に加算すればよい。また、カウント値が重なる部分や、カウント値が２つの領域にまたがっている場合には、歪みがあるケースあるいは２次元位置マップＭの端領域のケースであるので、好ましくは、それらの領域を除いて行・列の両方に沿った一部分のカウント値を加算してもよい。

図６（ａ）に示すように、２次元位置マップＭの行に関する座標軸方向に沿ってカウント値の総和をそれぞれ求めたら、上述した一部分（この場合には行に沿った一部分）の加算結果を比較して各々の極小値をそれぞれ求めて、それら極小値の位置に沿って各々の境界をそれぞれ描く。本実施例では、２次元位置マップＭの行に関する座標軸方向に沿ってカウント値の総和をそれぞれ求めたら、加算結果であるカウント値の総和を比較して各々の極小値をそれぞれ求めて、それら極小値の位置に沿って、かつ行に沿った各々の境界をそれぞれ描く。具体的には、その行に関する座標軸方向に対して垂直方向である列に関する座標軸方向を横軸として、カウント値の総和（加算）を縦軸としたグラフＧ_１を作成する。そして、そのグラフＧ_１で極小値となっている点を抽出する。本実施例では、この点を「仮区切り基準点」とする。この各仮区切り基準点で、２次元位置マップＭ上の座標軸（この場合には行に関する座標軸）に沿って平行な直線を引き、２次元位置マップＭを複数個の帯に分割する。この直線を、図６（ａ）では境界Ｂ_１とする。

そして、各々の境界Ｂ_１でのカウント値を加算（「第２加算」と呼ぶ）する。本実施例では、この境界Ｂ_１によって区切られた帯を含んだ互いに隣接する２つの帯ごとに、その２つの帯の領域に含まれる各画素（ピクセル）のカウント値の総和を求める。なお、この境界Ｂ_１によって区切られた１つの帯ごとに、その１つの帯の領域に含まれる各画素（ピクセル）のカウント値の総和を求めてもよい。

２つの帯の領域に含まれる各画素のカウント値の総和を求めたら、その加算結果に基づいて基準となる領域（本実施例では「カウント範囲」と呼ぶ）を１つ設定する。本実施例では、２つの帯の領域に含まれる各画素のカウント値の総和を求めたら、加算結果であるカウント値の総和を他の領域におけるカウント値の総和と比較して、その総和が１番目，２番目に大きい領域を、カウント範囲として決定する。なお、１番目，２番目に大きい領域を選択したのは、１番目のデータ自身が間違っている場合に備えてである。もちろん、１番目に大きい領域のみをカウント範囲として決定してもよい。また、２次元位置マップＭ上の端領域や歪みの影響の高い帯幅が広い領域については除く。このカウント範囲を、図６（ｂ）では基準となる領域Ｔ_１とする。

以上の説明から明らかなように、このステップＳ２１は、この発明における第１加算工程，この発明における境界描画工程，この発明における第２加算工程およびこの発明における領域設定工程に相当する。

（ステップＳ２２）区切り基準点の決定
ステップＳ２１で基準となる領域Ｔ_１（カウント範囲）を決定したら、１番目，２番目に大きい領域である領域Ｔ_１（カウント範囲）中の各々のカウント値を比較して各々の極小値をそれぞれ求めて、それらの極小値の位置を区切り基準点として決定する。具体的には、基準となる領域Ｔ_１（カウント範囲）を決定したら、行に沿った領域Ｔ_１を横軸として、カウント値の合計値を縦軸としたグラフＧ_２を作成する。そして、そのグラフＧ_２で極小値となっている点を区切り基準点として抽出する。この区切り基準点を、図６（ｂ）の一部を拡大した図６（ｃ）では区切り基準点Ｄ_１とする。このステップＳ２２は、この発明における区切り基準点決定工程に相当する。

（ステップＳ２３）区切り格子作成
ステップＳ２２で区切り点基準点Ｄ_１を決定したら、各々の区切り基準点Ｄ_１に沿って各々の境界Ｂ_１をそれぞれ再度描きなおす。具体的には、行に沿って描画された境界Ｂ_１に対して垂直方向である列に沿って境界を再描画する。この再描画によって２次元位置マップＭを区切り格子を作成して、ステップＳ２１〜Ｓ２３からなる格子分割を行う。この再描画された境界を、図６（ｃ）では境界Ｂ_２とする。

このように、図６（ａ）〜図６（ｃ）では、２次元位置マップＭの行に関する座標軸方向に沿ってカウント値の総和をそれぞれ求め、その行に関する座標軸方向に対して垂直方向である列に関する座標軸方向を横軸として、カウント値の総和（加算）を縦軸としたグラフＧ_１を作成し、そのグラフＧ_１で極小値となっている点（仮区切り基準点）を抽出して、この各仮区切り基準点で、２次元位置マップＭ上の行に関する座標軸に沿って平行な境界Ｂ_１を描き、各々の境界Ｂ_１によって区切られた領域に含まれる各画素でのカウント値の総和を求め、行に沿った領域Ｔ_１を設定して、行に沿った領域Ｔ_１を横軸として、カウント値の合計値を縦軸としたグラフＧ_２を作成し、そのグラフＧ_２で極小値となっている点（区切り基準点Ｄ_１）を抽出して、各々の区切り基準点Ｄ_１に沿って、かつ列に沿って境界Ｂ_２を描きなおすことで、列方向に沿った区切り格子を作成して、列方向に沿って格子分割を行っている。同様に、行方向に沿って格子分割を行う場合にも同じ手順で行えばよい。

すなわち、２次元位置マップＭの列に関する座標軸方向に沿ってカウント値の総和をそれぞれ求め、その列に関する座標軸方向に対して垂直方向である行に関する座標軸方向を横軸として、カウント値の総和（加算）を縦軸としたグラフＧ_３（図６では図示省略）を作成し、そのグラフＧ_３で極小値となっている点（仮区切り基準点）を抽出して、この各仮区切り基準点で、２次元位置マップＭ上の列に関する座標軸に沿って平行な境界Ｂ_３（図６では図示省略）を描き、各々の境界Ｂ_３によって区切られた領域に含まれる各画素でのカウント値の総和を求め、列に沿った領域Ｔ_２（図６（ｄ）を参照）を設定して、列に沿った領域Ｔ_１を横軸として、カウント値の合計値を縦軸としたグラフＧ_４（図６（ｄ）を参照）を作成し、そのグラフＧ_２で極小値となっている点（区切り基準点Ｄ_２（図６では図示省略））を抽出して、各々の区切り基準点Ｄ_２に沿って、かつ行に沿って境界Ｂ_４（図６（ｅ）を参照）を描きなおすことで、行方向に沿った区切り格子を作成して、行方向に沿って格子分割を行う。

なお、列方向に沿った格子分割（ステップＳ２１〜Ｓ２３）と行方向に沿った格子分割（ステップＳ２１〜Ｓ２３）とを並列的に行ってもよいし、列方向に沿った格子分割（ステップＳ２１〜Ｓ２３）の後に、行方向に沿った格子分割（ステップＳ２１〜Ｓ２３）を行ってもよいし、逆に行方向に沿った格子分割（ステップＳ２１〜Ｓ２３）の後に、列方向に沿った格子分割（ステップＳ２１〜Ｓ２３）を行ってもよい。

以上の説明から明らかなように、このステップＳ２３は、この発明における境界再描画工程に相当する。

（ステップＳ３０）区切り点修正
ステップＳ２１で設定された領域Ｔ_１，Ｔ_２を基準として、ステップＳ２３で描きなおされた境界Ｂ_２，Ｂ_４ごとに順に隣接して移動しながら、修正対象となる区切り点の周囲の各々のカウント値を比較することで、修正対象となる区切り点の位置を修正する。本実施例の場合には、領域Ｔ_１，Ｔ_２が互いに交叉した領域が修正開始基準である。この修正開始基準は、区切り基準点Ｄ_１でもあり、区切り基準点Ｄ_２でもある基準点である。この修正開始基準から、図７（ａ）の矢印の方向（区切り点修正移動方向）に沿って各座標軸方向に修正し、この修正を順次隣接した境界Ｂ_２，Ｂ_４ごとに、言い換えれば隣接した区切り点ごとに移動しながら行うことで、全ての区切り点について修正を行う。

例えば、図７（ｂ）に示すように、区切り点の修正では、修正対象となる区切り点の周囲８点の区切り点で囲まれた領域で、修正する座標軸方向を横軸とし、その座標軸に対して垂直な方向に加算されたカウント値の総和（加算）を縦軸とした部分総和グラフＧ_５を求め、その修正結果である部分総和グラフＧ_５に基づいて各々の境界を描きなおす。なお、黒丸（図７では「●」で表記）は、既に修正された区切り点、アスタリスク（図７では「＊」で表記）は、修正対象となる区切り点、白丸（図７では「○」で表記）は格子分割で求めた区切り点を示す。その部分総和グラフＧ_５から求められる極小値の位置座標を区切り点の修正後の座標とすることで、区切り点の位置を修正する。このステップＳ３０は、この発明における修正工程に相当する。

（ステップＳ４０）区切り点微修正
ステップＳ３０での修正結果に基づいて描きなおされた境界に属する各々の区切り点を比較することで区切り点の位置を再修正する。この再修正では、ステップＳ３０での修正よりも小さいので、本明細書では「微修正」と定義する。本実施例では、修正対象の座標軸方向で互いに隣接する区切り点の座標の差分の絶対値（以下、「差分値」と略記する）を求め、最も座標の増分が大きい区切り点を１つ除いて残りの区切り点について差分値の平均値を求める。次に、各区切り点について、互いに隣接する区切り点との差分値の和がその差分値の平均値の所定倍（例えば４倍）以上であるか否かについて判定する。もし、互いに隣接する区切り点との差分値の和がその差分値の平均値の所定倍以上の場合には、その区切り点が突出した点で不連続性であるとして判定し、逆に、互いに隣接する区切り点との差分値の和がその差分値の平均値の所定倍未満の場合には、その区切り点は突出しておらず連続性を保っているとして判定する。そして、不連続性であると判定した場合には、互いに隣接する区切り点の座標の平均値を、微修正後の座標とすることで、区切り点の位置を微修正する。

白丸（図８では「○」で表記）は微修正前の区切り点、黒丸（図８では「●」で表記）は微修正後の区切り点を示し、図８において上から１番目〜３番目の白丸および下から１番目，２番目の白丸については連続性を保っているが、下から３番目の白丸だけ突出しており、不連続性であることがわかる。そこで、下から３番目の白丸の区切り点を微修正することで黒丸の区切り点の位置に再修正することができる。その再修正結果である黒丸で示した区切り点に基づいて、図８に示すように各々の境界を描きなおす。

以上の説明から明らかなように、このステップＳ４０は、この発明における再修正工程に相当する。

（ステップＳ５０）ルックアップテーブル作成
以上のステップＳ１０〜Ｓ４０（ステップＳ２１〜Ｓ２３も含む）を行うことで、２次元位置マップ校正部１３はルックアップテーブル１０から読み出して、２次元位置マップを書き換えて校正することでルックアップテーブルを作成する。

なお、図９に、校正結果である２次元位置マップの領域弁別例を示す平面図を示す。図９では、シンチレータ素子領域の配列に歪みがある（図９では中央よりも左寄りの領域で歪みがある）場合である。このように歪みがある場合でも、２次元位置マップを校正することで弁別できることが、図９でも確認されている。さらに、境界を描きなおして、修正や微修正（再修正）を行うことで、歪みのある領域で境界が描きなおされて、その描きなおされた境界によって区切られて格子分割が行われているのが、図９でも確認されている。

上述の構成を備えた本実施例に係るＰＥＴ装置に備えられた放射線検出装置（ガントリ２，γ線検出器３，位置演算回路９，ルックアップテーブル１０，同時計数回路１１および２次元位置マップ校正部１３）によれば、２次元位置マップ校正部１３は、２次元位置マップの一部分（本実施例では行・列の両方に沿った一部分）の信号強度としてカウント値を加算するステップＳ２１（カウント範囲の決定）を行い、そのステップＳ２１での加算結果（本実施例では行・列に沿った一部分でのカウント値の総和）に基づいて各々の境界Ｂ_１，Ｂ_３をそれぞれ描いて、それら境界Ｂ_１，Ｂ_３内に区切られたカウント値に基づいて２次元位置マップを校正する。２次元位置マップの全領域でなく、２次元位置マップの一部分のカウント値を加算するので、２次元位置マップを効率的に校正することができる。

本実施例では、２次元位置マップの各々の一部分（本実施例では行・列の両方に沿った一部分）のカウント値をそれぞれ加算し、その各々の一部分の加算結果（本実施例では行・列に沿った一部分でのカウント値の総和）を比較（本実施例では極小値を抽出）して各々の境界Ｂ_１，Ｂ_３をそれぞれ描き、各々の境界Ｂ_１，Ｂ_３でのカウント値を加算して、その加算結果（本実施例では境界Ｂ_１，Ｂ_３によって区切られた帯を含んだ互いに隣接する２つの帯の領域に含まれる各画素のカウント値の総和）に基づいて基準となる領域Ｔ_１，Ｔ_２（本実施例ではカウント範囲）を行・列にそれぞれ１つ設定する。そして、ステップＳ２２（区切り基準点の決定）では、ステップＳ２１で設定された基準となる領域Ｔ_１，Ｔ_２（本実施例ではカウント範囲）中の各々のカウント値に基づいて各々の区切り基準点Ｄ_１，Ｄ_２を決定する。さらに、ステップＳ２２で決定された各々の区切り基準点Ｄ_１，Ｄ_２に沿って各々の境界Ｂ_１，Ｂ_３をそれぞれ再度描きなおして、再描画された境界をＢ_２，Ｂ_４とする。

先に描画された境界Ｂ_１，Ｂ_３では、各々の一部分の加算結果（本実施例では行・列に沿った一部分でのカウント値の総和）を比較（本実施例では極小値を抽出）して各々の境界Ｂ_１，Ｂ_３をそれぞれ描くが、歪みを考慮した境界でなく、その境界Ｂ_１，Ｂ_３内に区切られた領域も正確でない。そこで、各々の境界Ｂ_１，Ｂ_３でのカウント値を加算し、その加算結果（本実施例では境界Ｂ_１，Ｂ_３によって区切られた帯を含んだ互いに隣接する２つの帯の領域に含まれる各画素のカウント値の総和）に基づいて基準となる領域Ｔ_１，Ｔ_２（本実施例ではカウント範囲）を行・列にそれぞれ１つ設定する。そして、ステップＳ２２では、ステップＳ２１で設定された基準となる領域Ｔ_１，Ｔ_２（本実施例ではカウント範囲）中の各々のカウント値に基づいて各々の区切り基準点Ｄ_１，Ｄ_２を決定する。後のステップＳ２３（区切り格子作成）では、ステップＳ２２で決定された各々の区切り基準点Ｄ_１，Ｄ_２に沿って各々の境界Ｂ_１，Ｂ_３をそれぞれ再度描きなおして、再描画された境界をＢ_２，Ｂ_４とする再描画する。

本実施例では、好ましくは、ステップＳ３０（区切り点の修正）を行っている。すなわち、ステップＳ２１で設定された領域Ｔ_１，Ｔ_２（本実施例ではカウント範囲）を基準として、ステップＳ２３で描きなおされた境界Ｂ_２，Ｂ_４ごとに順に隣接して移動しながら、修正対象となる区切り点の周囲の各々のカウント値を比較することで、修正対象となる区切り点の位置を修正する。その修正結果である部分総和グラフＧ_５に基づいて各々の境界を描きなおして、それら境界内に区切られたカウント値に基づいて２次元位置マップを校正している。これにより境界は歪みを考慮されたものとなり、歪みがあった場合でも２次元位置マップを正確に校正することができる。

ステップＳ２１で設定された領域Ｔ_１，Ｔ_２（本実施例ではカウント範囲）から離れれば離れるほど歪みが大きくなる（図９を参照）ので、ステップＳ３０では、ステップＳ２３で描きなおされた境界Ｂ_２，Ｂ_４ごとに順に隣接して移動しながら、修正対象となる区切り点の周囲の各々のカウント値を比較することで、修正対象となる区切り点の位置を修正する。このようにステップＳ２１で設定された領域Ｔ_１，Ｔ_２（本実施例ではカウント範囲）を基準として、ステップＳ２３で描きなおされた境界Ｂ_２，Ｂ_４ごとに順に隣接して移動しながら区切り点の位置を修正するので、既に修正された周囲の各々のカウント値を用いて区切り点の位置を正確に修正することができる。したがって、修正工程での修正結果である部分総和グラフＧ_５に基づいて各々の境界を描きなおして、それら境界内に区切られた領域もより一層正確なものとなり、２次元位置マップをより一層正確に校正することができる。

ステップＳ３０のように区切り点の位置を修正する場合には、好ましくは、上述したステップＳ４０（区切り点微修正）のような再修正を行う。ステップＳ３０での修正結果に基づいて描きなおされた境界に属する各々の区切り点を比較することで区切り点の位置を再修正する。その再修正結果である黒丸（図８では「●」で表記）で示した区切り点に基づいて各々の境界を描きなおして、それら境界内に区切られたカウント値に基づいて２次元位置マップを校正している。

ステップＳ４０では、ステップＳ３０での修正結果に基づいて描きなおされた境界に属する各々の区切り点を比較することで区切り点の位置を再修正する。すなわち、先の修正であるステップＳ３０での修正結果に基づいて各々の境界を描きなおしても不連続性が残る。そこで、ステップＳ３０での修正結果に基づいて描きなおされた境界に属する各々の区切り点を比較することで不連続性あるいは連続性を判定して、不連続性の場合には区切り点の位置を再修正する。このようにステップＳ３０での修正結果に基づいて描きなおされた境界に属する各々の区切り点を比較することで区切り点の位置を再修正するので、不連続性をなくして区切り点をより一層正確に再修正することができる。したがって、ステップＳ４０での再修正結果に基づいて各々の境界を描きなおして、それら境界内に区切られた領域もさらにより一層正確なものとなり、２次元位置マップをさらにより一層正確に校正することができる。

先の境界Ｂ_１，Ｂ_３を描画する際には、好ましくは、最初の加算（第１加算）での各々の一部分の加算結果（本実施例では行・列に沿った一部分でのカウント値の総和）を比較して各々の極小値をそれぞれ求めて、それら極小値の位置に沿って各々の境界Ｂ_１，Ｂ_３をそれぞれ描いている。極小値を求めることで各々の境界Ｂ_１，Ｂ_３をそれぞれ正確に描くことができる。

同様に、ステップＳ２２では、好ましくは、ステップＳ２１で設定された基準となる領域Ｔ_１，Ｔ_２（本実施例ではカウント範囲）中の各々のカウント値を比較して各々の極小値をそれぞれ求めて、それらの極小値の位置を区切り基準点Ｄ_１，Ｄ_２として決定している。極小値を求めることで区切り基準点Ｄ_１，Ｄ_２を正確に決定することができる。

本実施例では、最初の加算（第１加算）では、２次元位置マップを構成する行・列のいずれか少なくとも一方（本実施例では両方）に沿った一部分のカウント値を加算して、その加算結果（本実施例では行・列に沿った一部分でのカウント値の総和）に基づいて行・列のいずれか少なくとも一方（本実施例では両方）に沿った各々の境界Ｂ_１，Ｂ_３をそれぞれ描いて、それら境界Ｂ_１，Ｂ_３内に区切られたカウント値に基づいて２次元位置マップを校正している。

この発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。

（１）上述した実施例では、放射線検出装置を備えた核医学診断装置として、ＰＥＴ装置を例に採って説明したが、この発明は、単一のγ線を検出して被検体の断層画像を再構成するＳＰＥＣＴ（Single Photon Emission CT）装置などにも適用することができる。また、ＰＥＴ装置とＣＴ装置とを組み合わせたＰＥＴ−ＣＴ装置にも適用することができる。また、γ以外の放射線（例えばα線やβ線など）にも適用することができる。

（２）上述した実施例では、３次元に配置された複数のシンチレータ素子からなるＤＯＩ検出器であったが、２次元あるいは３次元に配置された複数のシンチレータ素子からなる放射線検出器にも適用することができる。

（３）上述した実施例では、光センサとして光電子増倍管（ＰＭＴ）を例に採って説明したが、シンチレータ素子に光学的に結合された光センサであれば、アバランシェフォトダイオードやシリコンフォトマルチプライアなどに例示されるように、特に限定されない。

（４）上述した実施例では、信号強度としてカウント値を採用したが、連続的な値を有する電気信号を信号強度として採用してもよい。

（５）上述した実施例では、極小値を求めることで、極小値の位置に沿って各々の境界をそれぞれ描いたり、あるいは区切り基準点として決定したが、極大値を採用してもよい。ただ、上述した実施例のように信号強度としてカウント値を採用した場合には、２次元位置マップの境界が極小値の部分に相当するので、実施例のように極小値を採用した方が好ましい。

（６）上述した実施例では、２次元位置マップを構成する行・列の両方に沿った一部分の信号強度（実施例ではカウント値）を加算して、その加算結果に基づいて行・列の両方に沿った各々の境界をそれぞれ描いて、それら境界内に区切られた信号強度（カウント値）に基づいて２次元位置マップを校正したが、行・列の両方に限定されない。行・列のいずれか少なくとも一方に沿った一部分の信号強度（カウント値）を加算して、その加算結果に基づいて行・列のいずれか少なくとも一方に沿った各々の境界をそれぞれ描いて、それら境界内に区切られた信号強度（カウント値）に基づいて２次元位置マップを校正するのであれば、行のみに適用してもよいし、列のみに適用してもよい。区切り点の修正や再修正（微修正）を行う場合においても、行に沿った領域のみに適用してもよいし、列に沿った領域のみに適用してもよい。

Claims

１次元，２次元あるいは３次元に配置された複数のシンチレータ素子と、それらに光学的に結合された光センサとで構成された放射線検出器で放射線を検出する際に用いられる、前記光センサで得られた信号強度を前記シンチレータ素子に入射された前記放射線の入射位置に対応させて２次元状に表した２次元位置マップからルックアップテーブル作成する２次元位置マップ校正方法であって、前記２次元位置マップの一部分の前記信号強度を加算する第１加算工程を備え、その第１加算工程での加算結果に基づいて各々の境界をそれぞれ描いて、それら境界内に区切られた信号強度に基づいて前記２次元位置マップを校正し、前記第１加算工程では、前記２次元位置マップの各々の前記一部分の前記信号強度をそれぞれ加算し、前記方法は、前記第１加算工程での前記各々の一部分の加算結果を比較して各々の境界をそれぞれ描く境界描画工程と、前記各々の境界での信号強度を加算する第２加算工程と、その第２加算工程での加算結果に基づいて基準となる領域を１つ設定する領域設定工程と、その領域設定工程で設定された前記基準となる領域中の各々の信号強度に基づいて各々の区切り基準点を決定する区切り基準点決定工程と、その区切り基準点決定工程で決定された各々の区切り基準点に沿って各々の境界をそれぞれ再度描きなおす境界再描画工程とを備え、その境界再描画工程で描きなおされた境界内に区切られた信号強度に基づいて前記２次元位置マップを校正することを特徴とする２次元位置マップ校正方法。
請求項１に記載の２次元位置マップ校正方法において、前記領域設定工程で設定された前記領域を基準として、前記境界再描画工程で描きなおされた前記境界ごとに順に隣接して移動しながら、修正対象となる区切り点の周囲の各々の信号強度を比較することで、前記修正対象となる区切り点の位置を修正する修正工程を備え、その修正工程での修正結果に基づいて各々の境界を描きなおして、それら境界内に区切られた信号強度に基づいて前記２次元位置マップを校正することを特徴とする２次元位置マップ校正方法。
請求項２に記載の２次元位置マップ校正方法において、前記修正工程での修正結果に基づいて描きなおされた前記境界に属する各々の区切り点を比較することで区切り点の位置を再修正する再修正工程を備え、その再修正工程での再修正結果に基づいて各々の境界を描きなおして、それら境界内に区切られた信号強度に基づいて前記２次元位置マップを校正することを特徴とする２次元位置マップ校正方法。
請求項１から請求項３のいずれかに記載の２次元位置マップ校正方法において、前記境界描画工程では、前記第１加算工程での前記各々の一部分の加算結果を比較して各々の極小値をそれぞれ求めて、それら極小値の位置に沿って前記各々の境界をそれぞれ描くことを特徴とする２次元位置マップ校正方法。
請求項１から請求項４のいずれかに記載の２次元位置マップ校正方法において、前記区切り基準点決定工程では、前記領域設定工程で設定された前記基準となる領域中の各々の前記信号強度を比較して各々の極小値をそれぞれ求めて、それらの極小値の位置を前記区切り基準点として決定することを特徴とする２次元位置マップ校正方法。