JP4968384B2 - 放射線断層撮影装置 - Google Patents
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Description
「アイ・イー・イー・イー・トランスアクション・オン・ニュークリア・サイエンス」(IEEE TRANSACTIONS ON NUCLEAR SCIENCE)(米国)1999年8月、第46巻、第4号、p.1062−1069
すなわち、本発明は、放射線を検出する放射線検出素子が弧状に配置された検出リングと、第1放射線検出素子、および第2放射線検出素子とが同時に放射線を検出した回数である同時イベント数を計数する同時計数手段と、第1放射線検出素子、および第2放射線検出素子とを結んだ線分である位置情報を出力する位置特定手段と、同時イベント数と、それに対応する位置情報とが関連付けられた関連データを記憶する関連データ記憶手段とを備えた放射線断層撮影装置において、検出リングは、放射線を検出する放射線検出素子が配列された配列部分と、放射線検出素子が配列されていない欠損部分とを有し、関連付けられた関連データを基に、第1放射線検出素子が欠損部分にあったと仮定した時の同時イベント数とそれに対応する位置情報とを求め、それを関連データ記憶手段に追加して記憶することで欠損部分の関連データを補完する関連データ補完手段と、関連データと、補完により形成された関連データとを用いて検出リングに配置された各放射線検出素子の放射線の検出効率を得る検出効率取得手段と、放射線の検出効率を基に放射線断層画像を補正する補正手段とを備えることを特徴とするものである。
S 配列部分
T 欠損部分
12 検出リング
12a 単位検出リング
24 同時計数部(同時計数手段)
26 LOR特定部(位置特定手段)
30 関連データ補完部(関連データ補完手段)
31 関連データ記憶部(関連データ記憶手段)
32 検出効率取得部(検出効率取得手段)
まず、ガントリ11の開口部にファントム45を挿入する。このファントム45には、陽電子放出核種を含んでいるので、ファントム45からは、互いに反対方向に進む1対の消滅放射線がガントリ11に向かって放射される。なお、このとき、検出効率の取得に邪魔な外部線源17は、図示しない遮蔽庫に格納されている。
検出ステップS2の説明に先立って、LOR(lineofresponse)について説明する。検出リング12は、第1シンチレータ結晶Cと、第2シンチレータ結晶Cとを有するものとする。ファントム45から発射する消滅放射線対の一方は、第1シンチレータ結晶Cに当たり、もう一方は、および第2シンチレータ結晶Cに当たって蛍光に変換される。つまり、消滅放射線対は、この第1シンチレータ結晶、第2シンチレータ結晶Cを結ぶ線分に含まれるいずれかの点から発射したことがわかる。このシンチレータ結晶同士を結ぶ線分をLORと呼ぶ。なお、LORは、本発明の位置情報に相当する。このLORの特定は、LOR特定部25によって行われる。
次に、このファントム45の近傍領域を通過するLORを補完し、欠損部分Tの存在に起因するLORの密度の偏りを補う。具体的には、欠損部分Tにシンチレータ結晶Cが配列されていたと仮定した時に、欠損部分Tに配列されたシンチレータ結晶Cに関する同時イベント数と、これに対応するLORからなる関連データを関連データ記憶部31で記憶されている関連データを用いて、予測する。
m(i,j)=m(i+Ncx,j+Ncx)……(1)
検出効率取得部32は、関連データ記憶部31で記憶されたLORと同時イベント数とが連関した関連データを用いて、各シンチレータ結晶Cにおける検出効率を取得する。これには、従来技術であるファン・サム法が使用できる。図8は、実施例1に係る検出効率取得部の動作を説明する概念図である。図8(a)に示すように、シンチレータ結晶Cpの検出効率を知りたければ、シンチレータ結晶Cpを中心としてファン状に広がる複数のLOR46に対応する関連データを関連データ記憶部31からピックアップする。そして、ピックアップされたLOR46に連関している同時イベント数を全て合計し、その合計値をピックアップしたLOR46の個数で除算すると、シンチレータ結晶Cpの検出効率が算出できる。なお、検出効率取得部32は、この様な検出効率の算出を全てのシンチレータ結晶Cpについて行う。つまり、上述と同一の処理は、例えば、383回くりかえされるわけである。しかし、実際には、計算を簡略化する目的で、長さの短いLOR46は、無視されるので、実際の繰り返し回数はこれよりも少なくなる。
そして、検出効率取得ステップS4で得られた各シンチレータ結晶Cの検出効率をシンチレータ結晶Cの順番どおりに配列することで検出効率マップが形成される。こうして、実施例1に係る検出効率マップが取得される。この検出効率マップは、関連データ記憶部31に送出され、そこで記憶される。
実施例2の構成においては、複数の同時イベント数を平均して、その平均を欠損部分Tで計数されたものとすることによりシンチレータ結晶Cが欠損部分Tにあったと仮定した時の同時イベント数を補完する。すなわち、正14角形の隣接する2辺が欠損部分Tとなっている場合は、図9に示すように、第1シンチレータ結晶Ciが欠損部分Tにあり、第2シンチレータ結晶Cjが配列部分Sにあったと仮定したときのLORδにおける同時イベント数を求める構成について説明する。検出リング12は、欠損部分Tにシンチレータ結晶Cが配列していたとすれば、正14角形の各辺に沿ってシンチレータ結晶Cが配列しているわけだから、LORδと回転対称となっており、同時イベント数がLORδと同様とみなせるLORは、13個あることになる。しかし、実際は、検出リング12は、欠損部分Tを有するので、計数が可能なLORは、これよりも少なくなる。すなわち、欠損部分Tとなっている正14角形の隣接する2辺のうち、第1シンチレータ結晶Ciがあったと仮定した1辺を第1辺とし、他の辺を第2辺とすると、シンチレータ結晶Cが配列していないことで計数できないLORは、LORδを回転させることで、第1シンチレータ結晶Ciが第2辺に属する位置にくる場合のLORと、第2シンチレータ結晶Cjが第1辺に属する位置にくる場合のLORと、第2シンチレータ結晶Cjが第1辺に属する位置にくる場合のLORの3通りがある。つまり、LORδと回転対称となっている13個のLORのうち、3個は、同時イベント数を実際に計数することができない。
検出リング12が有するLORは、様々な長さのものがある。また、LORと検出リング12とがなす角度も様々である。そして、シンチレータ結晶Cが放射線検出器1のどこに位置しているかで検出器がシンチレータ結晶Cから発した蛍光の検出能力が変動する。この様に、実施例1,実施例2で取り扱ったシンチレータ結晶Cの検出効率は、必ずしもシンチレータ結晶C固有の放射線の検出効率を意味してはいない。すなわち、実施例1,実施例2でいう検出効率は、シンチレータ結晶Cが放射線を蛍光に変換する能力(以下、変換能という)のみならず、上述のようなLORの長さによる影響も重畳する。実施例3においては、変換能の見かけ上の変動を予め補正した同時イベント数を用いて、各シンチレータ結晶Cの検出効率を得る。つまり、実施例3のいう検出効率は、変換能のことである。
m(i,j)=m(i+x,j+x)……(5)
Claims (9)
- 放射線を検出する放射線検出素子が弧状に配置された検出リングと、第1放射線検出素子、および第2放射線検出素子とが同時に放射線を検出した回数である同時イベント数を計数する同時計数手段と、前記第1放射線検出素子、および前記第2放射線検出素子とを結んだ線分である位置情報を出力する位置特定手段と、同時イベント数と、それに対応する位置情報とが関連付けられた関連データを記憶する関連データ記憶手段とを備えた放射線断層撮影装置において、前記検出リングは、前記放射線を検出する放射線検出素子が配列された配列部分と、放射線検出素子が配列されていない欠損部分とを有し、前記関連付けられた関連データを基に、前記第1放射線検出素子が欠損部分にあったと仮定した時の同時イベント数とそれに対応する位置情報とを求め、それを関連データ記憶手段に追加して記憶することで欠損部分の関連データを補完する関連データ補完手段と、前記関連データと、補完により形成された関連データとを用いて検出リングに配置された各放射線検出素子の放射線の検出効率を得る検出効率取得手段と、前記放射線の検出効率を基に前記放射線断層画像を補正する補正手段とを備えることを特徴とする放射線断層撮影装置。
- 請求項1に記載の放射線断層撮影装置において、前記関連データ補完手段は、前記関連データ記憶手段で記憶された前記関連データを複製して、その複製を欠損部分で計数されたものとすることにより、前記第1放射線検出素子が欠損部分にあったと仮定したときの同時イベント数とそれに対応する位置情報を求めて補完することを特徴とする放射線断層撮影装置。
- 請求項2に記載の放射線断層撮影装置において、前記関連データ補完手段による欠損部分における前記同時イベント数とそれに対応する位置情報の補完は、前記第1放射線検出素子、および前記第2放射線検出素子の相対位置を保持した状態で両者を仮想的に回転させて、前記第1放射線検出素子が前記欠損部分にあったと仮定することによってなされることを特徴とする放射線断層撮影装置。
- 請求項1に記載の放射線断層撮影装置において、前記関連データ補完手段は、複数の前記同時イベント数を平均して、その平均を欠損部分で計数されたものとすることにより、前記第1放射線検出素子が欠損部分にあったと仮定した時の同時イベント数を補完することを特徴とする放射線断層撮影装置。
- 請求項4に記載の放射線断層撮影装置において、前記関連データ補完手段による欠損部分における前記同時イベント数の補完は、前記第1放射線検出素子、および前記第2放射線検出素子の相対位置を保持した状態で両者を仮想的に回転させていき、前記第1放射線検出素子、および前記第2放射線検出素子との位置関係と回転対称となっている放射線検出素子の対である回転対称放射線検出素子対を収集し、前記回転対称放射線検出素子対に対応する前記同時イベント数を平均するとともに、前記平均値を前記第1放射線検出素子が欠損部分にあったと仮定したときの同時イベント数とすることによりなされることを特徴とする放射線断層撮影装置。
- 請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の放射線断層撮影装置において、
前記関連データ補完手段は、前記検出リングを構成する前記放射線検出素子から得られた同時イベント数から欠損部分で計数されたと仮定される同時イベント数を求めることにより、前記欠損部分における前記同時イベント数を補完する機能を含み、
前記検出効率取得手段は、前記配列部分に配列されている前記放射線検出素子の検出効率をいったん所定の数値とするとともに、前記欠損部分にあったと仮定された前記放射線検出素子の検出効率を所定の数値とし、同時イベント数と前記欠損部分で計数されたと仮定した時の同時イベント数とを基に前記放射線検出素子の検出効率を求め、
求められた前記放射線検出素子の検出効率と、前記欠損部分にあったと仮定された前記放射線検出素子の検出効率とを基に、前記欠損部分で計数されたと仮定した時の同時イベント数と、更新された放射線検出素子の検出効率との積を欠損部分で計数されたものとして再び補完して、前記配列部分に配列されている前記放射線検出素子の検出効率を再び求めて更新し、その際、前記欠損部分にあったと仮定された前記放射線検出素子の検出効率は、所定の数値のまま変更しないことを特徴とする放射線断層撮影装置。 - 請求項6に記載の放射線断層撮影装置において、
前記関連データ補完手段は、前記検出リングを構成する前記放射線検出素子から得られた同時イベント数を平均して求めた同時イベント数平均値を前記欠損部分で計数されたと仮定される同時イベント数とすることを特徴とする放射線断層撮影装置。 - 請求項1ないし請求項5のいずれかに記載の放射線断層撮影装置において、前記放射線検出素子は、円または多角形に沿って少なくとも弧状に配列されて前記放射線検出素子が一列に並んだ単位検出リングを構成し、複数の前記単位検出リングが積層されて、前記検出リングが形成されていることを特徴とする放射線断層撮影装置。
- 請求項1ないし請求項6のいずれかに記載の放射線断層撮影装置において、前記検出リングは、離間した複数個の欠損部分を有することを特徴とする放射線断層撮影装置。
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