JP5852540B2 - 放射線撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、ピクセル型の計測体系を持ち入射放射線分布を画像化する放射線撮像装置に関するものである。

放射線計測装置を核医学分野に応用した装置として、ガンマカメラを用いた単一光子放射型コンピュータ断層撮影（Single photon emission computed tomography：ＳＰＥＣＴ）がある。ＳＰＥＣＴは、放射性同位体を含む化合物の分布を測定し、断層面のイメージを提供するものである。これまでのＳＰＥＣＴ装置では、一枚の結晶からなるシンチレータと複数の光電子増倍管を組み合わせたものが主流である。これらのＳＰＥＣＴ装置は、放射線の位置を重心演算で求める。しかしながら、この方法では、分解能１０ｍｍ程度が限界であり、臨床現場で用いるには不十分である。したがって、より高い分解能を持つＳＰＥＣＴ装置が要望されている。

近年、より高い分解能をもつものとして、ピクセル型検出器が開発されてきている。ピクセル型検出器には、シンチレータで構成されたものや、半導体で構成されたもの等がある。いずれも、小さな検出器単位、すなわちピクセル単位で位置信号を取得する。したがって、検出器の固有分解能は、ピクセルサイズで決定され、空間的に離散した計測を行う。ピクセルサイズが１．２ｍｍのものも開発され、分解能は１０ｍｍ以下を達成し、大幅に改善されてきた。

また、断層面の再構成方法も開発、改良され、分解能向上に大きく貢献している。これまでは、フィルタ補正逆投影法（filtered back-projection法：ＦＢＰ法）、分解能補正なしの逐次近似法（ＭＬＥＭ、ＯＳＥＭ等）が用いられていた。さらに、近年、分解能補正ありの逐次近似法も開発されている。この方法は、コリメータや検出器の幾何学的形状、散乱線等の物理的要因を考慮して再構成可能である。したがって、より正確な画像を提供することができる。

なお、以下のピクセル型検出器の説明において、「検出器」と「検出器群」という用語を用いるが、検出器は任意の形状の１ピクセルを構成するものをいい、検出器群は検出器が配列された集合体をいう。一般に、検出器の形状は矩形である。放射線入射側から検出器群を見ると、長方形が稠密に詰まった構成となっている。検出器群をなす全ての検出器において、感度を一様にするために、コリメータの貫通穴と検出器は一対一の対応になるように配置されることが多い。
また、扱い易さの点から、検出器の形状に合わせて、貫通穴は矩形であるのが一般的である。検出器が矩形であるとき、２〜４つの面で隣の検出器と接しており、この面を「検出器の境界面」と定義する。従来機では、境界面上にコリメータのセプタがくるように配置される。

ところで、コリメータと検出器との位置がずれると、モアレが生じるという問題が一般に知られている。この問題を解決するために、コリメータと検出器群とを相互に回転させた構成が開示されている（特許文献２）。この構成では、コリメータが所定の位置からずれても、検出器上を横切るセプタの面積が一定に保たれる。

近年、高空間分解能かつ高感度であるＳＰＥＣＴ撮像装置が、臨床において求められている。分解能や感度を決定する要因としては、放射線源との距離、セプタの厚さ、放射線のエネルギー、散乱、吸収等多くある。これらの要因のうち、セプタの高さと開口部のサイズが、分解能と感度の決定に大きく関与する。高分解能を得るためには、検出器に入射する放射線の到来方向をコリメータで制限する必要がある。このためには、検出器が測定対象物を見込む視野を、コリメータによって狭めればよい。このようなコリメータとして例えば、ＬＥＨＲ（Low energy high resolution）コリメータが知られている。しかし、前記制限によって、感度が犠牲になる。

高感度を得るためには、コリメータの穴長を短くする必要がある。このようなコリメータとして、ＬＥＧＰ（Low energy general purpose）コリメータやＬＥＨＳ（Low energy high sensitivity）コリメータが知られている。しかしながら、コリメータの穴長を短くすると、分解能が悪化する。
このように、従来機では、高分解能と高感度とが両立しないので、用途に応じてコリメータを入れ替える必要があり、臨床現場の負担となる。
そこで、感度と分解能を両立する装置として、１つの矩形の貫通穴に複数の検出器が含まれるという新タイプのＳＰＥＣＴ装置が発明された。このＳＰＥＣＴ装置では、貫通穴のサイズが同じとき、貫通穴と検出器とが一対一の対応である従来機よりも、高い分解能が得られることが実証されている（特許文献１、非特許文献１）。

ＰＣＴ／ＦＲ２００６／００２３６０（WO2008/046971）“Gamma-camera using the depth of interaction in a detector” 特許第３９２８６４７号公報 特開２０１０−７８３５０号公報

C. Robert et al. (2008) 2008 IEEE Nuclear Science Symposium Conference Record Vol6 pp.4246-4251

ＳＰＥＣＴ装置において、感度ムラやアーチファクトのない一様な画像を得るためには、コリメータと検出器との位置合わせを正しく行うことが重要である。特に、貫通穴と検出器が一対一の対応である従来機に比べて、１つの貫通穴に複数の検出器が含まれて検出器の辺とセプタの辺とを一致させる構成を含むＳＰＥＣＴ装置では、コリメータの位置合わせにおいて、より高い精度が求められる。その理由は以下の通りである。
１つの貫通穴に複数の検出器が含まれ、検出器境界面の延長上にセプタを配置する構成においては、コリメータの位置ずれによる影響がより深刻となる。この場合には、コリメータの位置ずれにより、筋状の周期的なパターンが現れる。これは、ある検出器上にセプタが配置され、ある検出器上にセプタが配置されないことに起因する。したがって、コリメータがずれると、周期的な筋状の感度ムラを生じてしまう。

なお、この感度ムラは、セプタと検出器との位置関係で決まるので、周期は数ピクセル程度である。このような筋状の感度ムラを生じた測定データを用いて再構成すると、リングアーチファクトを生じることが知られている。短周期の感度ムラは短周期のアーチファクトを生み、断層像の細かい構造が失われて画質が大幅に劣化する。したがって、１つの貫通穴に複数の検出器が含まれ、検出器境界面の延長上にセプタを配置する構成においては、より厳密なコリメータの位置合わせが求められる。

貫通穴と検出器とが一対一の対応とされた従来のコリメータの位置合わせ方法として、コリメータの位置ずれがない場合に、所定の線源に基づいたプロファイルが対称形になることを利用した方法が提案されている（特許文献３）。
しかしながら、貫通穴に複数の検出器が含まれた構成では、コリメータの位置ずれがない場合でも所定の線源に基づくプロファイルが対称形にはならないことから、特許文献３の方法は採用することができない。

そこで、本発明は、コリメータと検出器との位置ずれを修正し、アーチファクトのない画像が得られる放射線撮像装置を提供することを目的とする。

本発明の放射線撮像装置は、放射線を測定する検出器が所定数配置された検出器群と、前記検出器群の前面に位置して当該検出器群のうちの１つまたは複数の前記検出器に対応する貫通穴を複数有し、放射線の入射方向を制限するコリメータと、所定の前記検出器に対応して配置された線源に基づいて前記検出器群で測定した前記線源の放射線入射分布により、前記検出器と前記コリメータとの位置ずれを測定する位置ずれ測定手段と、を具備するとともに、前記各検出器がそれぞれピクセルを構成しており、前記位置ずれ測定手段は、前記ピクセルがｘ方向、ｙ方向に２次元的に配置され、ｍ、ｎを整数としたときに、前記コリメータの１つの前記貫通穴には、前記検出器の放射線の入射面に対して垂直方向から視た際に、ｘ方向、ｙ方向にそれぞれｍ個、ｎ個（ｍ×ｎ個）の前記検出器が含まれ、前記ピクセルの位置が０起算で指定された場合に、ｘ方向の前記ピクセルの位置がｍ×ｉ _ｘ 番目（ｉ _ｘ は整数）の上に前記線源が配置されたときに前記検出器群により測定されたｘ方向の前記線源の放射線入射分布をＰ _ａ とし、ｍ×ｉ _ｘ ＋（ｍ−１）番目の上に前記線源が配置されたときに前記検出器群により測定されたｘ方向の前記線源の放射線入射分布をＰ _ｂ とし、前記Ｐ _ｂ を前記ピクセルの位置ｍ×ｉ _ｘ ＋（ｍ−１）／２を軸に反転させたものをＰ _ｂ ’として、これらの前記Ｐ _ａ と前記Ｐ _ｂ ’とが強い相関となるように前記コリメータのｘ方向の移動量を設定するとともに、前記ピクセルの位置が０起算で指定された場合に、ｙ方向の前記ピクセルの位置がｎ×ｉ _ｙ 番目（ｉ _ｙ は整数）の上に前記線源が配置されたときに前記検出器群により測定されたｙ方向の前記線源の放射線入射分布をＰ _ｃ とし、ｎ×ｉ _ｙ ＋（ｎ−１）番目の上に前記線源が配置されたときに前記検出器群により測定されたｙ方向の前記線源の放射線入射分布をＰ _ｄ とし、前記Ｐ _ｄ を前記ピクセルの位置ｎ×ｉ _ｙ ＋（ｎ−１）／２を軸に反転させたものをＰ _ｄ ’とし、これらの前記Ｐ _ｃ と前記Ｐ _ｄ ’とが強い相関となるように前記コリメータのｙ方向の移動量を設定することを特徴とする。

本発明によれば、コリメータと検出器との位置ずれを修正し、アーチファクトのない画像が得られる放射線撮像装置が得られる。

本発明の一実施形態に係る放射線撮像装置が用いられるＳＰＥＣＴ装置（ガンマカメラ）を示した図である。 ピクセル型の検出器およびコリメータ（セプタ）の配置例を示した図である。 ピクセル型の検出器およびコリメータの一般的な配置例を示した図である。 ピクセル型の検出器の第１例を示した図である。 ピクセル型の検出器の第２例を示した図である。 ピクセル型の検出器の第３例を示した図である。 ピクセル型の検出器の第４例を示した図である。 ピクセル型の検出器の第５例を示した図である。 ピクセル型の検出器およびコリメータの配置例を示した図である。 ピクセル型の検出器およびコリメータの断面図、および隣の貫通穴からの漏れ放射線を示した図である。 図１０の検出器およびコリメータを用いた場合の撮像シミュレーションの結果を示す図である。 図１０の検出器およびコリメータを用いた場合の画像再構成シミュレーションの結果を示す図である。 図１０の検出器およびコリメータにおいてコリメータを右方向に検出器ピッチの７％だけずらした場合の画像再構成シミュレーションの結果から図１３の結果を引き算した例である。 コリメータの位置ずれ測定時における、線源、コリメータ、検出器の位置関係を示した図である。 Ｐ_ｅｖｅｎとＰ_ｏｄｄとのプロファイルを示した図である。 Ｐ_ｅｖｅｎとＰ_ｏｄｄ’とのプロファイルを示した図である。 コリメータ位置ずれとＰ_ｅｖｅｎとＰ_ｏｄｄ’との残差二乗和の関係を示した図である。 ラインソースをｙ軸に対して斜めに配置した状態を示す図である。 Ｐ_ｅｖｅｎとＰ_ｏｄｄ’とのプロファイルの偶数番目のプロットを示した図である。 Ｐ_ｅｖｅｎとＰ_ｏｄｄ’とのプロファイルの偶数番目のプロットをコリメータの位置ずれを示した図であり、（ａ）は位置ずれが−１．２ｍｍである場合を示した図、（ｂ）は位置ずれが−０．２ｍｍである場合を４示した図、（ｃ）は位置ずれが０．２ｍｍである場合を示した図、（ｄ）は位置ずれが１．２ｍｍである場合を示した図である。 線源のプロファイル測定によるコリメータの位置合わせのブロック図である。 コリメータがｘｙ平面内で回転している図である。 コリメータの位置ずれ測定時における、線源、コリメータ、検出器の位置関係を示した図である。

以下、本発明に係る放射線撮像装置について図面を参照して説明する。
（第１実施形態）
はじめに、ＳＰＥＣＴ装置の構成および画像再構成について説明し、次に、コリメータに位置ずれが発生したときの影響について説明する。そして最後に、コリメータの位置情報を取得する方法について説明する。

ＳＰＥＣＴ装置は、図１に示すように、ガントリ１０、カメラ（放射線撮像装置）１１Ａ，１１Ｂ、データ処理装置１２、表示装置１３等を含んで構成される。被検者１５は、放射性薬剤、例えば、半減期が６時間の^９９ｍＴｃを含んだ薬剤を投与される。ベッド１４に載せられた被検者１５の体内の^９９ｍＴｃから放出されるγ線をガントリ１０に支持されたカメラ１１Ａ，１１Ｂで検出して断層画像を撮像する。

カメラ１１Ａ，１１Ｂは、同様の構成であるので、ここではカメラ１１Ａについて説明する。カメラ１１Ａは、コリメータ２６と検出器２１とを含んで構成されている。コリメータ２６は被検者１５の体内から放出されるγ線を選別し、一定方向のγ線のみを通過させる役割を有する。検出器２１は、コリメータ２６を通過したγ線を検出する。カメラ１１Ａは、γ線の検出信号を計測するための特定用途向け集積回路（Application Specific Integrated Circuit：ＡＳＩＣ）２５を備える。

γ線の検出信号は、検出器基板２３、ＡＳＩＣ基板２４を介して、ＡＳＩＣ２５にγ線を検出した検出器２１のＩＤ、検出したγ線の波高値や検出時刻が入力される。これらの検出器２１、検出器基板２３、ＡＳＩＣ基板２４、ＡＳＩＣ２５、コリメータ２６は、鉄、鉛等でできた遮光・γ線・電磁シールド２９によって囲まれており、光、γ線、電磁波が遮断されている。データ処理装置１２は、記憶装置および断層像情報作成装置（図示せず）を有する。データ処理装置１２は、計測したγ線の波高値、検出時刻のデータおよび検出器（チャンネル）ＩＤを含むパケットデータを取り込み、平面像を生成、もしくはサイノグラムデータに変換して断層像情報を生成し、表示装置１３に表示する。

カメラ１１Ａ，１１Ｂは、ガントリ１０の半径方向および周方向に可動する。断層像撮像時には、カメラ１１Ａ，１１Ｂはガントリ取り付け部を軸として回転し、被検者１５の体内の腫瘍等に集積した放射性薬剤から発生するγ線を検出して腫瘍の位置を同定する。

検出器２１は、図４〜図８に示すように、ピクセルごとに区切られており、この検出器２１が多数配置された検出器群２１Ａを構成している。したがって、１枚の大きな結晶からなるシンチレータとは異なり、検出信号は、各検出器２１単位、つまりピクセル単位で収集される。なお、検出器群２１Ａは、ピクセルに区切られているが、図５に示すように、電極２２がピクセルに区切られたものであってもよい。また、図６（ａ）（ｂ）に示すように、部分的に一体に設けられていてもよい。また、図７に示すように、電極２２が上下に設けられていてもよい。また、図８に示すように、シンチレータとパネルディテクタとを組み合わせたものであってもよい。

図３に示すように、コリメータ２６は鉛製であり、貫通穴２７を有し、貫通穴２７は碁盤目状に配置されている。各貫通穴２７は、セプタ２８によって、仕切られている。一般的には、貫通穴２７と検出器２１が一対一で対応している。本実施形態では、図９に示すように、コリメータ２６の１つの貫通穴２７の開口部の面積は、検出器２１の４個分の面積に等しい場合について示す。
ただし、本発明は１つの貫通穴２７にＮ個（１つまたは２つ以上）の検出器を含む場合においても適用可能である。なお、以下では、図３、図９等に示すように、ｘ、ｙ、ｚ（図３のみ図示）方向を規定し、検出器２１はｘｙ平面内に配置されているものとする。

次に、データ処理装置で実行される画像再構成について説明する。検出器群２１Ａが測定対象に対してある角度をなしているとき、ある検出器ｉのカウント数ｙ_ｉは、検出再構成画素ｊのカウント数をλ_ｊとして、
式（１）・・・ ｙ_ｉ＝ΣＣ_ｉｊλ_ｊ
となる。ここで、Ｃ_ｉｊは検出器ｉに検出される確率を表す。この式（１）から、逐次近似再構成法（ＭＬＥＭ、ＯＳＥＭ、ＭＡＰ等）を用いて画像を再構成する。検出器２１の点応答関数を逐次近似画像再構成に組み込むことにより、空間分解能を補正することが可能である。点応答関数とは、点線源から発生した放射線を検出器２１が検出する確率であり、式（１）の検出確率Ｃ_ｉｊに等しい。この点応答関数を用いることで、ＭＬＥＭ、ＯＳＥＭ等の逐次近似再構成法からより正確な画像を再構成することができる。

次に、コリメータ２６に位置ずれが発生したときの影響について、図１０を参照して説明する。図１０に示したパラメータとしてのｌ、Δｌ、ｔ、ｄ、Ｔは、それぞれ、コリメータ２６の高さ、コリメータ２６と検出器２１との距離、セプタ２８の厚さ、検出器２１の一辺の長さ、不感領域３１の長さである。
図１０に示すように、検出器２１とコリメータ２６との距離Δｌを、物理的制約から０にすることは難しく、この間を通じて隣接するピクセルからの漏れ放射線が入射する。漏れ放射線は、セプタ２８付近に位置する検出器２１で検出される。コリメータ２６がｘ方向にずれると、漏れ放射線の分布もコリメータ２６に随伴して変化する。したがって、コリメータ２６と検出器２１との間に位置ずれが生じると検出器２１で検出される放射線のカウント数が変化し、点応答関数も変化する。

図２に示したように、セプタ２８を挟んで、検出器２１が配置される場合の点応答関数は、ずれに対する変化が大きい。貫通穴２７内に含まれる検出器数が２つ以上である場合、コリメータ２６がずれると、ある検出器２１上にセプタ２８が存在し、他の検出器２１上には存在しないことによる感度ムラが発生し、点応答関数が変化する。この感度ムラは周期的な筋状となって現れる。例として、一様な面線源を照射した場合について、図９の構成で得られたシミュレーションイメージを図１１に示す。面線源をコリメータ２６の上端から５０ｍｍの位置に置き、例えば、ｌ＝２６ｍｍ、Δｌ＝６ｍｍ、ｄ＝１．４ｍｍ、ｔ＝０．４ｍｍとする。

図１１（ａ）では、コリメータ２６と検出器２１との間にずれがない場合を示し、図１１（ｂ）では、図１１（ａ）のずれがない状態からｘ方向に検出器ピッチ（１．４ｍｍ）の７．１４％（０．１ｍｍ）コリメータ２６の位置がずれた場合を示し、同じく図１１（ｃ）では、１４．２８％（０．２ｍｍ）コリメータ２６の位置がずれた場合を示している。
コリメータ２６に位置ずれがないときは一様なイメージが得られるが、わずかでも位置ずれが生じると位置ずれ方向と垂直な列に、一列おきにカウント数の山と谷が現れる。

一般に、断層撮影を行うとき、被写体との角度を変えながら、プラナーイメージを複数取得する。角度に関わらず、一定の筋状のパターンがプラナーイメージに出現するとき、再構成画像には、リングアーチファクトが現れることが知られている。上記の場合、感度ムラが短周期であるので、短周期のリングアーチファクトを生じる。短周期のアーチファクトは、断層像の細かい構造を消し、画質を大幅に劣化させる要因となる。

このとき、点応答関数を用いない画像再構成法（ＦＢＰ法等）で再構成しても、リングアーチファクトが生じる。周期的なパターンは、再構成後も周期的なパターンとして残り、アーチファクトとなる。また、「ずれなし」のときの点応答関数を用いて逐次近似再構成した場合においても、短周期のアーチファクトが現れる。なぜなら、「ずれなし」のときの点応答関数は、周期的なパターンを再現しないので、補正することができないからである。

図１２に、コリメータ２６のずれがない場合において、数値ファントムからシミュレーションによって作成した投影データを再構成した画像を示す。数値ファントムでは、放射性薬剤が存在する領域とコールドスポットの画素値とをそれぞれ１、０と設定した。
図１３にコリメータ２６のずれがない場合と、ｘ方向に検出器ピッチの７％だけコリメータ２６の位置がずれた場合に、シミュレーションによって得られた再構成画像の差の絶対値の画像を示す。筋状のアーチファクトが出現していることが確認できる。このアーチファクトによって、再構成画像の細かい構造が失われ、画質が大幅に劣化することがわかる。

次に、コリメータ２６の位置ずれ量を取得する方法について説明する。
図１４に示すように、検出器がｘ方向の一次元に配置された場合を考慮し、線源が偶数番目の検出器ピクセル（ｐｉｘｅｌ Ｎｏ．０）の上に存在する場合に測定されたプロファイルをＰ_ｅｖｅｎとする。同様に線源が奇数番目の検出器ピクセル（ｐｉｘｅｌ Ｎｏ．１）の上に存在する場合（不図示）に測定されたプロファイルをＰ_ｏｄｄとする。レイ・トレースシミュレーションにより求めたＰ_ｅｖｅｎとＰ_ｏｄｄとを図１５に示す。ここで、ｌ＝１５ｍｍ、Δｌ＝１３ｍｍ、ｄ＝１．４ｍｍ、ｔ＝０．４ｍｍとした。また、線源とコリメータ２６の上端（表面）との距離を１００ｍｍとした。また、図１５に示したＰ_ｏｄｄをｐｉｘｅｌ Ｎｏ．０．５を軸として反転させたプロファイルＰ_ｏｄｄ’（コリメータ２６の位置ずれがない場合を想定）を図１６に示す。

図１６に示すように、Ｐ_ｅｖｅｎとＰ_ｏｄｄ’は完全に一致している。したがって、コリメータの位置ずれがない場合にはＰ_ｅｖｅｎとＰ_ｏｄｄ’との残差二乗和は０となる。
図１７にコリメータ２６のｘ方向の位置ずれ量と、Ｐ_ｅｖｅｎとＰ_ｏｄｄ’との残差二乗和の関係を示す。図１７に示すように、位置ずれがプラス方向に大きくなると残差二乗和は増加し、コリメータ２６の貫通穴２７と検出器ピッチとの周期性により、位置ずれが０．７ｍｍで残差二乗和は最大となる。マイナス方向への位置ずれも同様の傾向を示している。

このように、コリメータ２６の位置合わせ時に、任意の線源に基づく測定によりＰ_ｅｖｅｎとＰ_ｏｄｄ’との残差二乗和を求めることで、図１７から位置ずれ量（ｘ方向の位置ずれ量Ｄ_ｘ、ｙ方向の位置ずれ量Ｄ_ｙ）を推定することが可能となる。なお、前記したように、Ｐ_ｅｖｅｎとＰ_ｏｄｄとは、線源を偶数番目および奇数番目の検出器ピクセルの上に配置してプロファイルを測定することで求めることができる。

また、図１８に示すように、ラインソース３３をｙ軸に対して角度θだけ傾斜させて配置して（複数の線源の位置が偶数番目か奇数番目の検出器ピクセルの上にくるように配置して）ｘ方向のプロファイルを測定することで、１回の測定でＰ_ｅｖｅｎとＰ_ｏｄｄとを求めることもできる。このとき、線源の位置が偶数番目か奇数番目の検出器ピクセルの上にあるかを判別する必要があるが、例えば、測定で得られたプロファイルの重心位置を求めることで線源位置を判別することが可能である。データ処理装置１２は、このような線源の位置を特定する位置特定手段を有している。
なお、ｙ方向のプロファイルを測定する場合には、ラインソース３３をｘ軸に対して角度θだけ傾斜させて配置する（複数の線源の位置が偶数番目か奇数番目の検出器ピクセルの上にくるように配置する）ことで行うことができる。

また、Ｘ線ＣＴ装置（もともと備わるＸ線源）が利用可能であれば、線源のＣＴ画像から位置を判別すればよい。実用上は、図１８に示すようなラインソース３３の測定により、ｙ方向の検出器ピクセル位置ごとにｘ方向のプロファイルを求め、それぞれのｘ方向の重心位置を求める。なお、Ｘ線ＣＴ装置のＸ線源を利用することにより、ラインソース３３を別途用意する必要がなくなる。
ここで、ｘ方向のプロファイルは、横軸に検出器ピクセル位置を整数で指定し、縦軸にカウントで表現される。次に、四捨五入した重心位置の値が偶数か奇数かに選別した後、選別された偶数番目と奇数番目に相当するプロファイル群の平均値をそれぞれＰ_ｅｖｅｎ、Ｐ_ｏｄｄとしてもよい。
以上のようなコリメータ２６の位置ずれ量の取得は、データ処理装置１２によって行われる。

次に、コリメータ２６の位置ずれ方向を決定する方法について説明する。
図１６に示したコリメータの位置ずれがない場合におけるＰ_ｅｖｅｎとＰ_ｏｄｄ’とを、偶数番目のピクセルのみプロットしたものを図１９に示す（Ｐ_ｅｖｅｎとＰ_ｏｄｄ’とは重なっている）。図１９に示すように、偶数番目のピクセルのみをプロットすることで、メインピークとサブピークとが存在することが分かる。また、コリメータ２６がプラス方向、あるいはマイナス方向のいずれの方向にずれているかを視覚的に理解しやすくなる。

図２０にコリメータ２６の位置ずれが、−１．２ｍｍ、−０．２ｍｍ、＋０．２ｍｍ、＋１．２ｍｍの場合のＰ_ｅｖｅｎとＰ_ｏｄｄ’（偶数番目のピクセルのみプロット）を示す。例えば、コリメータが＋０．２ｍｍずれている場合において、Ｐ_ｅｖｅｎのメインピークがＰ_ｏｄｄ’のメインピークの左側でかつサブピークがメインピークの右側にある場合には、計算により求めると、プラス方向において０〜０．７ｍｍの範囲で位置ずれが発生している。

したがって、コリメータ２６の位置合わせ時に、線源の測定によりＰ_ｅｖｅｎとＰ_ｏｄｄ’の残差二乗和を求めることで、図１７から位置ずれ量を推定し、図２０のようにメインピークとサブピークとの位置関係により位置ずれ方向を決定し、これらのずれ量だけコリメータ２６をコリメータ移動機構３４により移動させることで正確な位置合わせが可能となる（図２１参照）。

コリメータ移動機構３４としては、例えば、図示しないモータと、このモータの回転により進退動してコリメータ２６を移動させる連結ロッドと、を含んで構成することができる。コリメータ移動機構３４は、位置ずれ測定手段としてのデータ処理装置１２からの信号を受けて作動し、コリメータ２６を所定の位置に移動させるようになっている。なお、コリメータ移動機構３４を複数設けて、これらを作動させることによりコリメータ２６を位置調整してもよい。
なお、コリメータ２６の位置調整前や位置調整後の位置ずれ量は、表示装置１３（パソコンの画面上）に表示することができる。これにより、操作者に対して位置ずれ量や最終的な位置合わせ結果を知らせることができる。なお、位置ずれの表示は、位置調整方向を矢印等により表示することもでき、相対的な位置ずれを操作者に対して視覚的に把握させることができる。
なお、コリメータ２６の位置調整は、コリメータ移動機構３４を用いることなく手動によっても行うことができる。

なお、メインピークとサブピークとの位置関係は、視覚的にプロファイルから読み取ることが可能であるが、ピークを検出するプログラムによってメインピークおよびサブピークの位置をそれぞれ取得し、取得したメインピークおよびサブピークの位置により自動的に位置ずれ方向を判別することも可能である。
また、シミュレーションで求めた位置ずれ（−１．４〜＋１．４ｍｍ）がある場合のＰ_ｅｖｅｎと、予め実験で求めたＰ_ｅｖｅｎとの相関を求め（例えば残差二乗和）、最も強い相関をもつシミュレーションで求めたＰ_ｅｖｅｎの位置ずれ情報から、位置ずれ方向を判別することも可能である。

以上では、ｘ方向の位置ずれについて説明したが、ｙ方向の位置ずれにおいても同様の方法によって位置ずれ情報を取得することが可能である。さらに、コリメータ２６が図２２に示すように、回転している場合にも同様な方法により位置ずれ情報が取得可能である。この場合、コリメータ２６のｙ方向の両端部におけるｘ方向の線源のプロファイルから位置ずれ情報を求め、同様にコリメータ２６のｘ方向の両端部におけるｙ方向の線源のプロファイルから位置ずれ情報を取得すればよい。このように、場所ごとの位置ずれに応じてコリメータ２６を移動させることでコリメータ２６の回転による位置ずれも修正可能となる。
以上のようなコリメータ２６の位置ずれ方向の決定は、データ処理装置１２によって行われる。

ところで、コリメータ２６の製作精度により、コリメータ２６の場所ごとに穴ピッチ（貫通穴２７のピッチ）が変わる場合がある。あるいは、モジュール単位で検出器２１が複数実装されている場合、各モジュール間に形成される隙間の影響によって、検出器ピッチが変わる場合がある。
このような場合、コリメータ２６の全ての領域でコリメータ２６と検出器２１との位置ずれをなくすことは難しい。そこで、複数の場所（例えばモジュール単位）で位置ずれを測定し、各モジュールにおける位置ずれ量の総和が最小になるようにコリメータ２６を位置調整する。あるいは、再構成画像においてアーチファクトが生じない位置ずれ量よりも小さくなるようにコリメータ２６を位置調整する。このとき、コリメータ２６の調整後の場所ごとの位置ずれ量を表示装置１３（パソコンの画面上）に表示することで、操作者に対して最終的な位置合わせ結果を知らせることができる。
また、表示装置１３にモジュール単位ごとの位置ずれを表示することができる。これにより、位置ずれが全体的に生じているのか、あるモジュールの局部的に生じているのかを把握することができる。

また、各モジュールにおいて、コリメータ２６のｘ方向の複数個所における位置ずれ量を取得し、それらの位置ずれ量の全てがある閾値よりも小さくなるようにｘ方向にコリメータ２６を位置調整するとともに、コリメータ２６のｙ方向の複数個所における位置ずれ量を取得し、それらの位置ずれ量の全てがある閾値よりも小さくなるようにｙ方向にコリメータ２６を位置調整してもよい。

これまでは、コリメータ２６の１つの貫通穴２７に４つの検出器（２×２個）２１が含まれる場合について説明したが、本実施形態では４つの場合に限定するものではない。一般に、コリメータ２６の１つの貫通穴２７に、ｘ方向、ｙ方向にそれぞれｍ個、ｎ個（ｍ×ｎ個）の検出器が含まれる場合にも本発明は適用可能である。ここで、ｍとｎは整数である。

ｘ方向の位置合わせについて説明する。検出器ピクセル位置が０起算で指定されている場合に、ｘ方向の検出器ピクセル位置がｍ×ｉ_ｘ番目（ｉ_ｘは整数）の上に線源が配置されたときのプロファイルをＰ_ａとし、ｍ×ｉ_ｘ＋（ｍ−１）番目の上に線源が配置されたときのプロファイルをＰ_ｂとする。ここで、検出器ピクセルの位置であるｍ×ｉ_ｘとｍ×ｉ_ｘ＋（ｍ−１）は、それぞれ、コリメータ２６のセプタ２８に一番近い正の方向の検出器ピクセル、負の方向の検出器ピクセルの位置に対応している。このとき、Ｐ_ｂを検出器ピクセル位置ｍ×ｉ_ｘ＋（ｍ−１）／２を軸に反転させたものをＰ_ｂ’とする。
そして、実際の測定で求めたＰ_ａとＰ_ｂ’の残差二乗和の値を求め、コリメータ２６の位置ずれ量とＰ_ａとＰ_ｂ’の残差二乗和の関係のグラフから、ｘ方向の位置ずれ量Ｄ_ｘを推定する。
次に、Ｐ_ａとＰ_ｂ’のｍ×ｊ_ｘ番目（ｊ_ｘは整数）の値のみをプロットしたものをそれぞれｐ_ａ、ｐ_ｂ’とし、ｐ_ａとｐ_ｂ’のメインピークとサブピークとの位置関係から位置ずれの方向を決定する。

同様にして、ｙ方向の位置ずれ量、ｙ方向の位置ずれ方向を求めることが可能である。
ｙ方向の位置合わせでは、検出器ピクセル位置が０起算で指定されている場合に、ｙ方向の検出器ピクセル位置がｎ×ｉ_ｙ番目（ｉ_ｙは整数）の上に線源が配置されたときに測定されたプロファイルをＰ_ｃとし、ｎ×ｉ_ｙ＋（ｎ−１）番目の上に線源が配置されたときに測定されたプロファイルをＰ_ｄとする。このとき、前記Ｐ_ｄを検出器ピクセル位置ｎ×ｉ_ｙ＋（ｎ−１）／２を軸に反転させたものをＰ_ｄ’とする。
そして、実際の測定で求めたＰ_ｃとＰ_ｄ’の残差二乗和の値を求め、コリメータ２６の位置ずれ量とＰ_ｃとＰ_ｄ’の残差二乗和の関係のグラフから、ｙ方向の位置ずれ量Ｄ_ｙを推定する。

以上説明した本実施形態の放射線撮像装置によれば、所定の検出器２１に対応して配置された線源に基づいて検出器２１が測定した線源のプロファイルにより、検出器２１（検出器群２１Ａ）とコリメータ２６との位置ずれを測定し、この測定された位置ずれ情報に基づいて、検出器２１（検出器群２１Ａ）とコリメータ２６との位置ずれを好適に修正することができる。したがって、アーチファクトのない画像が得られる放射線撮像装置が得られる。

また、コリメータ２６の位置合わせ時には、任意の線源に基づく測定によりＰ_ｅｖｅｎとＰ_ｏｄｄ’との残差二乗和を求めることで、コリメータ２６のｘ方向の位置ずれ量と、Ｐ_ｅｖｅｎとＰ_ｏｄｄ’との残差二乗和の関係を示すグラフ（図１７）から位置ずれ量を推定することが可能となる。これにより、検出器２１（検出器群２１Ａ）とコリメータ２６との位置ずれを好適に修正することができる。したがって、アーチファクトのない画像が提供される放射線撮像装置が得られる。

（第２実施形態）
本実施形態の放射線撮像装置は、検出器ピクセル間の中間位置における真上、コリメータ２６のセプタ２８の位置の真上、あるいはセプタ２８間の中間位置の真上に配置された線源のプロファイルを測定して、コリメータ２６の位置調整を行うものである。
図１４に示すように、コリメータ２６の１つの貫通穴２７に４つの検出器２１が含まれる構成において、検出器ピクセル位置が偶数番目の上に線源が配置された場合に得られるプロファイルは、線源が配置された位置を軸としたときに、左右非対称の分布となる。

一方、コリメータ２６の位置ずれがない場合、図２３に示すように、検出器ピクセル位置が偶数番目と奇数番目の中間位置の真上に線源が配置された場合に得られるプロファイルは、線源が配置された位置を軸としたときに左右対称の分布となる。これを利用して、線源を検出器ピクセル間の中間位置（検出器２１の境界面３０）における真上に配置してプロファイルを測定し、プロファイルの非対称化度を求め、その非対称化度が極小になるようにコリメータ２６を移動させることでコリメータ２６の位置合わせが可能である。

例えば、図１８に示すように、ラインソース３３を配置し、ｙ方向の検出器ピクセル位置ごとにｘ方向のプロファイルを求め、それぞれのｘ方向の重心位置を求め、ｘ方向の重心位置が検出器ピクセル間の中間位置におけるプロファイルの平均値を求め、この平均化されたプロファイルの非対称化度を極小化するようにコリメータ２６を移動させる。
この方法は、コリメータ２６の１つの貫通穴２７に４つの検出器２１が含まれる場合に限定されるものではなく、コリメータ２６の１つの貫通穴２７に複数個の検出器２１が含まれる構成に一般化すると、コリメータ２６のセプタ２８の位置の真上、あるいはセプタ２８間の中間位置の真上に配置された線源のプロファイルを測定し、プロファイルの非対称化度を求め、その非対称化度が極小になるようにコリメータ２６を移動させることでコリメータの位置合わせが可能となる。

以上本発明について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、適宜変更して実施可能である。
前記実施形態では、線源として点線源やラインソース等を用いたが、これに限られることはなく、線源としてＸ線源をコリメーションして得られた点線源を用いることができる。これによりＸ線源を点線源として好適に利用することができる。また、線源としてＸ線源をコリメーションして得られたラインソースを用いることができる。これにより、Ｘ線源をラインソースとして好適に利用することができる。

１２ データ処理装置（位置ずれ測定手段）
１３ 表示装置
２１ 検出器
２１Ａ 検出器群
２６ コリメータ
２７ 貫通穴
２８ セプタ

Claims (14)

1. 放射線を測定する検出器が所定数配置された検出器群と、前記検出器群の前面に位置して当該検出器群のうちの１つまたは複数の前記検出器に対応する貫通穴を複数有し、放射線の入射方向を制限するコリメータと、所定の前記検出器に対応して配置された線源に基づいて前記検出器群で測定した前記線源の放射線入射分布により、前記検出器と前記コリメータとの位置ずれを測定する位置ずれ測定手段と、を具備するとともに、前記各検出器がそれぞれピクセルを構成しており、
   前記位置ずれ測定手段は、
   前記ピクセルがｘ方向、ｙ方向に２次元的に配置され、ｍ、ｎを整数としたときに、前記コリメータの１つの前記貫通穴には、前記検出器の放射線の入射面に対して垂直方向から視た際に、ｘ方向、ｙ方向にそれぞれｍ個、ｎ個（ｍ×ｎ個）の前記検出器が含まれ、
   前記ピクセルの位置が０起算で指定された場合に、ｘ方向の前記ピクセルの位置がｍ×ｉ_ｘ番目（ｉ_ｘは整数）の上に前記線源が配置されたときに前記検出器群により測定されたｘ方向の前記線源の放射線入射分布をＰ_ａとし、
   ｍ×ｉ_ｘ＋（ｍ−１）番目の上に前記線源が配置されたときに前記検出器群により測定されたｘ方向の前記線源の放射線入射分布をＰ_ｂとし、
   前記Ｐ_ｂを前記ピクセルの位置ｍ×ｉ_ｘ＋（ｍ−１）／２を軸に反転させたものをＰ_ｂ’として、
   これらの前記Ｐ_ａと前記Ｐ_ｂ’とが強い相関となるように前記コリメータのｘ方向の移動量を設定するとともに、
   前記ピクセルの位置が０起算で指定された場合に、ｙ方向の前記ピクセルの位置がｎ×ｉ_ｙ番目（ｉ_ｙは整数）の上に前記線源が配置されたときに前記検出器群により測定されたｙ方向の前記線源の放射線入射分布をＰ_ｃとし、
   ｎ×ｉ_ｙ＋（ｎ−１）番目の上に前記線源が配置されたときに前記検出器群により測定されたｙ方向の前記線源の放射線入射分布をＰ_ｄとし、
   前記Ｐ_ｄを前記ピクセルの位置ｎ×ｉ_ｙ＋（ｎ−１）／２を軸に反転させたものをＰ_ｄ’とし、
   これらの前記Ｐ_ｃと前記Ｐ_ｄ’とが強い相関となるように前記コリメータのｙ方向の移動量を設定することを特徴とする放射線撮像装置。
2. 前記位置ずれ測定手段は、
   前記Ｐ_ａと前記Ｐ_ｂ’との相関を表す量として、前記Ｐ_ａと前記Ｐ_ｂ’との残差二乗和Ｒ_ｘを求め、前記Ｒ_ｘが最小になるように前記コリメータのｘ方向の移動量を設定し、
   前記Ｐ_ｃと前記Ｐ_ｄ’との相関を表す量として、前記Ｐ_ｃと前記Ｐ_ｄ’との残差二乗和Ｒ_ｙを求め、前記Ｒ_ｙが最小になるように前記コリメータのｙ方向の移動量を設定することを特徴とする請求項１に記載の放射線撮像装置。
3. 前記位置ずれ測定手段は、
   前記Ｐ_ａと前記Ｐ_ｂ’との相関を表す量として、前記Ｐ_ａと前記Ｐ_ｂ’との残差二乗和Ｒ_ｘを求め、前記Ｒ_ｘと、予め求めておいた前記コリメータの位置ずれ量と、前記Ｐ_ａと前記Ｐ_ｂ’との残差二乗和の関係のグラフと、からｘ方向の位置ずれ量Ｄ_ｘを推定し、
   前記Ｒ_ｘが最小になるように前記コリメータのｘ方向の移動量を前記Ｄ_ｘに設定するとともに、
   前記Ｐ_ｃと前記Ｐ_ｄ’との相関を表す量として、前記Ｐ_ｃと前記Ｐ_ｄ’との残差二乗和Ｒ_ｙを求め、前記Ｒ_ｙと、予め求めておいた前記コリメータの位置ずれ量と、前記Ｐ_ｃと前記Ｐ_ｄ’との残差二乗和の関係のグラフと、からｙ方向の位置ずれ量Ｄ_ｙを推定し、
   前記Ｒ_ｙが最小になるように前記コリメータのｙ方向の移動量を前記Ｄ_ｙに設定することを特徴とする請求項１に記載の放射線撮像装置。
4. 前記位置ずれ測定手段は、
   前記Ｐ_ａと前記Ｐ_ｂ’のｍ×ｊ_ｘ番目（ｊ_ｘは整数）の値のみをプロットしたものをそれぞれｐ_ａ、ｐ_ｂ’とし、
   前記ｐ_ａと前記ｐ_ｂ’とのメインピークとサブピークとの位置関係からｘ方向の位置ずれの方向を決定するとともに、
   前記Ｐ_ｃと前記Ｐ_ｄ’のｎ×ｊ_ｙ番目（ｊ_ｙは整数）の値のみをプロットしたものをそれぞれｐ_ｃ、ｐ_ｄ’とし、
   前記ｐ_ｃと前記ｐ_ｄ’とのメインピークとサブピークとの位置関係からｙ方向の位置ずれの方向を決定することを特徴とする請求項１に記載の放射線撮像装置。
5. 前記位置ずれ測定手段は、
   前記コリメータのｘ方向の穴ピッチをＨ_ｘとし、
   前記Ｐ_ａをシミュレーションにより、前記検出器と前記コリメータとのｘ方向の位置ずれ量である位置ずれｘが−Ｈ_ｘ／２〜Ｈ_ｘ／２の範囲でＰ_ａ（ｘ）として予め求めておき、
   シミュレーションで求めた前記Ｐ_ａ（ｘ）と位置ずれ測定時に求めた前記Ｐ_ａの相関を求め、最も強い相関をもつ前記Ｐ_ａ（ｘ）の位置ずれｘの値からｘ方向の位置ずれ方向を求めるとともに、
   前記コリメータのｙ方向の穴ピッチをＨ_ｙとし、
   前記Ｐ_ｃをシミュレーションにより、前記検出器と前記コリメータとのｙ方向の位置ずれ量である位置ずれｙが−Ｈ_ｙ／２〜Ｈ_ｙ／２の範囲でＰ_ｃ（ｙ）として予め求めておき、
   シミュレーションで求めた前記Ｐ_ｃ（ｙ）と位置ずれ測定時に求めた前記Ｐ_ｃの相関を求め、最も強い相関をもつ前記Ｐ_ｃ（ｙ）の位置ずれｙの値からｙ方向の位置ずれ方向を求めることを特徴とする請求項１に記載の放射線撮像装置。
6. 前記位置ずれ測定手段は、
   前記コリメータのｙ方向の両端部におけるｘ方向の前記線源の放射線入射分布から位置ずれ情報を求め、前記コリメータをｘ方向に移動するために両端部において異なる移動量を設定するとともに、
   前記コリメータのｘ方向の両端部におけるｙ方向の前記線源の放射線入射分布から位置ずれ情報を求め、前記コリメータをｙ方向に移動するために両端部において異なる移動量を設定することを特徴とする請求項１に記載の放射線撮像装置。
7. 前記位置ずれ測定手段は、
   前記コリメータのｘ方向の複数個所における位置ずれ量を取得し、それらの位置ずれ量の総和が最小になるように前記コリメータのｘ方向の移動量を設定するとともに、
   前記コリメータのｙ方向の複数個所における位置ずれ量を取得し、それらの位置ずれ量の総和が最小になるように前記コリメータのｙ方向の移動量を設定することを特徴とする請求項１に記載の放射線撮像装置。
8. 前記位置ずれ測定手段は、
   前記コリメータのｘ方向の複数個所における位置ずれ量を取得し、それらの位置ずれ量が所定の閾値よりも小さくなるように前記コリメータのｘ方向の移動量を設定するとともに、
   前記コリメータのｙ方向の複数個所における位置ずれ量を取得し、それらの位置ずれ量が所定の閾値よりも小さくなるように前記コリメータのｙ方向の移動量を設定することを特徴とする請求項１に記載の放射線撮像装置。
9. 前記位置ずれ測定手段は、ｘ方向およびｙ方向における前記線源の位置を特定する位置特定手段を有していることを特徴とする請求項１に記載の放射線撮像装置。
10. 前記位置特定手段は、
    前記線源の位置を前記検出器群が測定した前記線源の放射線入射分布の重心位置から求めるものであり、
    前記検出器群における前記検出器の位置を０起算の整数で指定し、横軸に前記検出器の位置、縦軸に前記検出器に入射した放射線の入射カウント量として表現される前記線源の放射線入射分布の重心位置を求め、この重心位置を四捨五入した値を線源位置とすることを特徴とする請求項９に記載の放射線撮像装置。
11. 前記線源としてラインソースが用いられ、前記ラインソースは、ｘ方向の前記線源の放射線入射分布を求めるときにｙ軸に対して傾けて配置され、ｙ方向の前記線源の放射線入射分布を求めるときにｘ軸に対して傾けて配置され、
    前記位置ずれ測定手段は、
    ｘ方向の前記線源の放射線入射分布を求めるときに、
    ｙ方向の前記ピクセルの位置ごとにｘ方向の前記線源の放射線入射分布を求めるとともに、前記検出器群における前記検出器の位置を０起算の整数で指定し、横軸に前記検出器の位置、縦軸に前記検出器に入射した放射線の入射カウント量として表現される前記線源の放射線入射分布の重心位置を求め、この重心位置を四捨五入した値をｘ方向の線源位置として求め、
    前記線源位置がｍ×ｉ_ｘ番目における前記線源の放射線入射分布の平均値を前記Ｐ _ａ とし、ｍ×ｉ_ｘ＋（ｍ−１）番目における前記線源の放射線入射分布の平均値を前記Ｐ_ｂとするとともに、
    ｙ方向の前記線源の放射線入射分布を求めるときに、
    ｘ方向の前記ピクセルの位置ごとにｙ方向の前記線源の放射線入射分布を求めるとともに、前記検出器群における前記検出器の位置を０起算の整数で指定し、横軸に前記検出器の位置、縦軸に前記検出器に入射した放射線の入射カウント量として表現される前記線源の放射線入射分布の重心位置を求め、この重心位置を四捨五入した値をｙ方向の線源位置として求め、
    前記線源位置がｎ×ｉ_ｙ番目における前記線源の放射線入射分布の平均値を前記Ｐ _ｃ とし、ｎ×ｉ_ｙ＋（ｎ−１）番目における前記線源の放射線入射分布の平均値を前記Ｐ_ｄとして前記コリメータの位置情報を取得することを特徴とする請求項１に記載の放射線撮像装置。
12. 前記位置ずれ測定手段は、
    前記コリメータのセプタ位置の真上、あるいはセプタ間の中間位置の真上に配置された前記線源の放射線入射分布を測定し、前記線源の放射線入射分布の非対称化度を求め、その非対称化度が極小になるように前記コリメータを移動量を設定することを特徴とする請求項１に記載の放射線撮像装置。
13. 前記コリメータの位置情報を元に前記コリメータの移動方向を表示する表示装置を備えることを特徴とする請求項１に記載の放射線撮像装置。
14. 前記コリメータの位置情報を元に前記コリメータを移動させるコリメータ移動機構を備えることを特徴とする請求項１に記載の放射線撮像装置。