JP7437337B2 - Internal state imaging device and internal state imaging method - Google Patents

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本発明は、放射線によって構造物の内部の状態を可視化するための内部状態画像化装置および内部状態画像化方法に関する。 The present invention relates to an internal state imaging device and an internal state imaging method for visualizing the internal state of a structure using radiation.

高い放射線エネルギを必要とせず、鋳物などの検査対象物の表面近傍の有無を、後方散乱放射線を利用して確実に判定することのできる装置の一例として、特許文献1には、放射線発生源からの放射線照射方向前方に、検査対象物を保持して回転を与える回転テーブルを設けるとともに、その回転テーブル上の検査対象物からの後方散乱放射線をコリメータを介して検出する放射線検出器、およびその放射線検出器の出力を用いてCT画像を構築する再構成演算装置を備え、検査対象物を、その検査領域の中心がコリメータの集光点に略一致し、かつ、その検査領域内を回転テーブルの回転軸が通るように当該回転テーブル上に配置した状態で、その回転テーブルを180°の角度範囲内で回転させて後方散乱放射線データを収集して断層像の構築に供することで、検査対象物を透過せずにその表面近傍の検査領域に到達する程度のエネルギの放射線を用いて表面近傍の欠陥の有無の検査を行う、ことが記載されている。 As an example of a device that does not require high radiation energy and can reliably determine the presence or absence of an object near the surface of an object to be inspected, such as a casting, by using backscattered radiation, Patent Document 1 describes A rotary table that holds and rotates the object to be inspected is provided in front of the object in the radiation irradiation direction, and a radiation detector that detects backscattered radiation from the object to be inspected on the rotary table via a collimator, and the radiation. Equipped with a reconstruction calculation device that constructs a CT image using the output of the detector, the object to be inspected is placed on a rotary table so that the center of the inspection area approximately coincides with the condensing point of the collimator, and the inspection area is moved through the rotation table. The object to be inspected is placed on the rotary table so that the axis of rotation passes through it, and the rotary table is rotated within an angular range of 180° to collect backscattered radiation data and use it to construct a tomographic image. It is described that the presence or absence of defects in the vicinity of the surface is inspected using radiation having enough energy to reach the inspection area in the vicinity of the surface without passing through the surface.

また、後方散乱放射線を用いた対象物撮像システムの一例として、特許文献2には以下の技術が記載されている。撮像システムは対象物を照射する放射線源を含み、放射線源は対象物の周りで回転可動である。撮像システムは、対象物からの後方散乱放射線を検出する検出器をも含む。検出器は、光源と検出器が対象物を中心に回転移動可能となるように対象物の実質的に同じ側に配置される。検出器は、各セグメントが対象物を通した射影の単一の視線を有しており、その視線に沿ってだけ放射線を検出するように複数の検出器セグメントに分離され得る。制限された視線は、各検出セグメントが後方散乱放射線の所望の成分を分離可能とする。放射線源と検出器は、異なる回転角度で対象物の複数の画像を収集し、対象物について互いに独立して移動ができる。複数の画像は、対象物の三次元復元を生成するために使用できる。 Further, as an example of an object imaging system using backscattered radiation, Patent Document 2 describes the following technology. The imaging system includes a radiation source that illuminates the object, and the radiation source is rotationally movable about the object. The imaging system also includes a detector that detects backscattered radiation from the object. The detector is positioned on substantially the same side of the object such that the light source and detector are rotationally movable about the object. The detector may be separated into multiple detector segments such that each segment has a single line of sight of projection through the object and detects radiation only along that line of sight. The restricted line of sight allows each detection segment to separate the desired components of the backscattered radiation. The radiation source and detector collect multiple images of the object at different rotation angles and can be moved independently of each other about the object. Multiple images can be used to generate a three-dimensional reconstruction of the object.

特開2008-232765号公報Japanese Patent Application Publication No. 2008-232765 特開2013-174587号公報Japanese Patent Application Publication No. 2013-174587

橋梁やトンネル、電力ケーブル、鉄道に代表される社会インフラ機器の老朽化が進んでいる。これらのインフラ機器を維持管理していくためには、検査技術の高度化による自動化、高効率化が求められている。 Social infrastructure equipment, such as bridges, tunnels, power cables, and railways, is aging rapidly. In order to maintain and manage these infrastructure devices, there is a need for automation and higher efficiency through the advancement of inspection technology.

老朽化により生じる欠陥には、表面に現れるものと内部に生じるものとがあるが、特に、内部に生じる欠陥を早期に発見することが事故を防ぐために重要である。 Defects caused by aging include those that appear on the surface and those that occur internally, but early detection of internal defects is particularly important in order to prevent accidents.

内部を検査するには、レーダやX線、ガンマ線など、対象物を透過する電磁波を用いて対象物の密度情報を取得する方法を用いることが一般的である。例えば、放射線透過試験や、X線CT(Computed Tomography)がある。 To inspect the interior, it is common to use a method of acquiring density information of the object using electromagnetic waves such as radar, X-rays, and gamma rays that pass through the object. Examples include radiographic examination and X-ray CT (Computed Tomography).

しかし、これらの方法は、対象物を線源とセンサとで挟み込んで走査する必要があり、大型構造物や片面にしかアクセスできない対象物に適用することは困難である。 However, these methods require scanning the object while being sandwiched between a radiation source and a sensor, and are difficult to apply to large structures or objects to which only one side can be accessed.

また、放射線透過試験のような複雑な走査を用いないものであっても、透過信号は放射線の照射方向(以下、深さ方向)に沿って積分された信号であるため、対象物に生じる欠陥位置を三次元的に決定することは困難である。 In addition, even in tests that do not use complicated scanning, such as radiographic tests, since the transmitted signal is a signal integrated along the radiation irradiation direction (hereinafter referred to as the depth direction), defects that occur in the object It is difficult to determine the position three-dimensionally.

このような課題に対応する方法として、例えば、特許文献1には、放射線発生源と、回転テーブルと、放射線検出器と、放射線検出器と回転テーブル上の検査対象物との間に設けられたコリメータと、再構成演算装置を備えるとともに、検査領域の中心が上記コリメータの集光点に一致し、その回転テーブルを180°以内の角度範囲内で回転させ、断層像を構築する方法について記載がある。 As a method for dealing with such problems, for example, Patent Document 1 describes a radiation generation source, a rotary table, a radiation detector, and a method provided between the radiation detector and the object to be inspected on the rotary table. A method is described in which a tomographic image is constructed by comprising a collimator and a reconstruction calculation device, and by rotating the rotary table within an angular range of 180° so that the center of the inspection area coincides with the focal point of the collimator. be.

また、特許文献2には放射線源とセンサを対象物の同じ側に配置し、放射線を対象物に照射した際に生じる対象物からの後方散乱放射線を検出し、推定値から復元した後方散乱放射と検出した後方散乱放射線の差を最小化するように反復計算することで、対象物の密度分布を復元する方法について記載がある。 In addition, in Patent Document 2, a radiation source and a sensor are placed on the same side of an object, backscattered radiation from the object that is generated when the object is irradiated with radiation is detected, and the backscattered radiation is restored from the estimated value. There is a description of a method for restoring the density distribution of an object by performing repeated calculations to minimize the difference between the detected backscattered radiation and the detected backscattered radiation.

特許文献1記載の方法では、放射線源とセンサを対象物の同じ側に配置し、片側からのアクセスを可能としているものの、コリメータによって放射線の経路を限定し、回転させることで画像化している。しかし、後方散乱光子の数の計数率は一般に少ないため、放射線の経路を限定し、一点一点計測すると全体の計測には多くの時間を要する。 In the method described in Patent Document 1, the radiation source and the sensor are placed on the same side of the object, allowing access from one side, but the radiation path is limited by a collimator and imaged by rotation. However, since the counting rate of the number of backscattered photons is generally small, if the path of the radiation is limited and each point is measured, it will take a long time for the entire measurement.

また、特許文献2記載の検査方法では、放射線源とセンサを対象物の同じ側に配置し、対象物の三次元的な密度分布を推定することを可能としている。しかし、散乱放射線強度に関する非線形積分方程式を立式し、対象物の密度分布を推定して差を最小化する逆問題の計算は非常に複雑である。散乱放射線が微小信号で、ノイズが大きい環境では誤差の影響が大きく、逆問題を解くことは一般に困難である。 Furthermore, in the inspection method described in Patent Document 2, the radiation source and the sensor are placed on the same side of the object, making it possible to estimate the three-dimensional density distribution of the object. However, calculating the inverse problem of formulating a nonlinear integral equation regarding the scattered radiation intensity, estimating the density distribution of the object, and minimizing the difference is extremely complicated. In an environment where the scattered radiation is a small signal and there is a lot of noise, the influence of errors is large, and it is generally difficult to solve the inverse problem.

すなわち、コリメータによって放射線の経路を限定したり、逆問題を解いたりすることなく、広範囲に放射線を照射し、一括して検査領域の内部状態を画像化することができれば、より高速かつ効率的に内部検査が可能となることが期待できる。しかしながら、広範囲に放射線を照射すると、放射線が対象物内部で散乱した位置を特定できないため、対応する画素を順問題的に求めることができず、画像化することができない。 In other words, if it were possible to irradiate a wide range of radiation and image the internal state of the inspection area all at once without limiting the radiation path using a collimator or solving an inverse problem, it would be faster and more efficient. It is expected that internal inspections will become possible. However, if a wide range of radiation is irradiated, the position where the radiation is scattered inside the object cannot be specified, and therefore the corresponding pixel cannot be determined in a forward-problematic manner, making it impossible to image the object.

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであって、放射線散乱計測において、従来に比べて速やかに検査領域の内部状態を画像化できる内部状態画像化装置および内部状態画像化方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide an internal state imaging device and an internal state imaging method that can image the internal state of an inspection area more quickly than before in radiation scattering measurement. With the goal.

本発明は、上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、放射線散乱計測による対象物の内部状態を画像化する内部状態画像化装置であって、前記対象物に向けて単色放射線を範囲で放出する放射線源と、前記放射線源から放出された前記単色放射線により生じた散乱光子を異なる位置で検出する検出器と、前記検出器で検出された前記散乱光子の光子エネルギーと強度を計測するエネルギー計測装置と、前記エネルギー計測装置において計測された光子エネルギーと強度から散乱位置と対応する1つ以上の画素を算出して画素値を演算して、演算した前記画素値を複数の検出器の位置分だけカウントアップする画像再構成装置と、を備えることを特徴とする。 The present invention includes a plurality of means for solving the above problems, and one example is an internal state imaging device that images the internal state of an object by radiation scattering measurement. a radiation source that emits monochromatic radiation over a range towards the radiation source; a detector that detects scattered photons caused by the monochromatic radiation emitted from the radiation source at different positions; and photons of the scattered photons detected by the detector; an energy measurement device that measures energy and intensity; and one or more pixels corresponding to the scattering position from the photon energy and intensity measured by the energy measurement device, and a pixel value calculated, and the calculated pixel value. and an image reconstruction device that counts up by the positions of a plurality of detectors .

本発明によれば、従来に比べて速やかに検査領域の内部状態を画像化することができる。上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施例の説明により明らかにされる。 According to the present invention, the internal state of the inspection area can be imaged more quickly than in the past. Problems, configurations, and effects other than those described above will be made clear by the description of the following examples.

本発明の第1実施例に係る内部状態画像化装置の全体構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing the overall configuration of an internal state imaging device according to a first embodiment of the present invention. 第1実施例に係る内部画像化方法を説明するための単一検出器の場合の概念図である。FIG. 2 is a conceptual diagram in the case of a single detector for explaining the internal imaging method according to the first embodiment. 第1実施例に係る内部画像化方法を説明するための2個の検出器の場合の概念図である。FIG. 3 is a conceptual diagram in the case of two detectors for explaining the internal imaging method according to the first embodiment. 第1実施例に係る内部画像化方法における第i番目の検出器で得られるエネルギースペクトルの一例である。It is an example of the energy spectrum obtained by the i-th detector in the internal imaging method according to the first example. 第1実施例に係る内部画像化方法における画素および画素値の算出方法を示す概念図である。FIG. 3 is a conceptual diagram showing a method of calculating pixels and pixel values in the internal imaging method according to the first example. 第1実施例に係る第1の内部状態画像化方法を示すフローチャートである。3 is a flowchart showing a first internal state imaging method according to the first example. 第1実施例に係る第2の内部状態画像化方法を示すフローチャートである。7 is a flowchart showing a second internal state imaging method according to the first embodiment. 本発明の第2実施例に係る内部状態画像化装置および方法の概念図である。FIG. 2 is a conceptual diagram of an internal state imaging device and method according to a second embodiment of the present invention. 第2実施例に係る内部状態画像化方法を示すフローチャートである。7 is a flowchart showing an internal state imaging method according to a second embodiment. 本発明の第3実施例に係る内部状態画像化装置および方法の概念図である。FIG. 7 is a conceptual diagram of an internal state imaging device and method according to a third embodiment of the present invention. 第3実施例に係る内部状態画像化方法を示すフローチャートである。7 is a flowchart showing an internal state imaging method according to a third embodiment. 本発明の第4実施例に係る内部状態画像化装置および方法の概念図である。FIG. 7 is a conceptual diagram of an internal state imaging device and method according to a fourth embodiment of the present invention. 第4実施例に係る内部状態画像化装置および方法の概念図である。FIG. 7 is a conceptual diagram of an internal state imaging device and method according to a fourth example. 第4実施例に係る内部状態画像化方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the internal state imaging method based on 4th Example.

以下に本発明の内部状態画像化装置および内部状態画像化方法の実施例を、図面を用いて説明する。なお、本明細書で用いる図面において、同一のまたは対応する構成要素には同一、または類似の符号を付け、これらの構成要素については繰り返しの説明を省略する場合がある。 Embodiments of the internal state imaging device and internal state imaging method of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the drawings used in this specification, the same or corresponding components are given the same or similar symbols, and repeated description of these components may be omitted.

<第1実施例>
本発明の内部状態画像化装置および内部状態画像化方法の第1実施例について図1乃至図7を用いて説明する。
<First example>
A first embodiment of an internal state imaging device and an internal state imaging method of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 7.

最初に、内部状態画像化装置の全体構成について図1を用いて説明する。図1は内部状態画像化装置の全体構成を示している。 First, the overall configuration of the internal state imaging device will be described using FIG. 1. FIG. 1 shows the overall configuration of an internal state imaging device.

図1に示す本実施例の内部状態画像化装置1は、放射線散乱計測による被検体102の内部状態を画像化するための装置であり、単色放射線を放出する放射線源101と、散乱光子を検出する複数の検出器106と、光子エネルギーと強度を計測するエネルギー計測装置107と、画像再構成装置108と、表示装置109と、記録装置110と、を備える。 The internal state imaging device 1 of this embodiment shown in FIG. 1 is a device for imaging the internal state of a subject 102 by radiation scattering measurement, and includes a radiation source 101 that emits monochromatic radiation and detects scattered photons. It includes a plurality of detectors 106 that measure photon energy and intensity, an energy measurement device 107 that measures photon energy and intensity, an image reconstruction device 108, a display device 109, and a recording device 110.

放射線源101は、被検体102に向けて単色放射線を範囲で放出する放射線源であり、例えば単色のガンマ線源である。なお、単色に限らず、準単色でもよい。更には、特定エネルギーの放射線を放出する元素も放射線源101として使用可能である。 The radiation source 101 is a radiation source that emits monochromatic radiation in a range toward the subject 102, and is, for example, a monochromatic gamma ray source. Note that the color is not limited to monochrome, and may be semi-monochrome. Furthermore, an element that emits radiation of a specific energy can also be used as the radiation source 101.

なお、ここで、準単色の放射線とは、エネルギースペクトルにおいて単一のピークをもつがその広がり(半値幅)が無視できない放射線を意味し、単色の放射線とは、単一のピークをもち、その広がりが実質的に無視できる放射線を意味するものとする。あるいは、単色の放射線は、準単色の放射線のうち半値幅が特に小さな放射線を意味するものとする。 Note that quasi-monochromatic radiation here means radiation that has a single peak in the energy spectrum but whose spread (half-width) cannot be ignored, and monochromatic radiation has a single peak and its shall mean radiation whose extent is substantially negligible. Alternatively, monochromatic radiation refers to quasi-monochromatic radiation whose half width is particularly small.

具体的な種類としては、例えば、放射性同位体であるCs-137、Zn-65、Be-7、Cr-51、Co-58、Mn-54、Hg-203、Sr-85、F-18、Ga-68、Al-28、およびK-42がある。また、レーザ逆コンプトン散乱によって生じるガンマ線も単色と見なすことができる。 Specific types include, for example, radioactive isotopes Cs-137, Zn-65, Be-7, Cr-51, Co-58, Mn-54, Hg-203, Sr-85, F-18, There are Ga-68, Al-28, and K-42. Furthermore, gamma rays generated by laser inverse Compton scattering can also be considered monochromatic.

放射線源101から照射されるガンマ線104は、被検体102に対して広い範囲を照射する。例えば、放射線源101が点線源であるとすると、360度に放射されるガンマ線104のうち、被検体102の照射したい範囲に開口したカバーに点線源となる放射線源101を入れることが考えられる。この時、コリメータなどの機構を開口部に備えることによって、いわゆるファンビームあるいはコーンビームを形成することで一定の指向性を持たせて、ビーム照射範囲に注目領域を限定することもできる。 Gamma rays 104 emitted from the radiation source 101 irradiate a wide range of the subject 102 . For example, if the radiation source 101 is a point ray source, it is conceivable to put the radiation source 101 as a point ray source into a cover that is open to a desired range of the subject 102 to be irradiated with gamma rays 104 emitted in 360 degrees. At this time, by providing a mechanism such as a collimator in the opening, a so-called fan beam or cone beam can be formed to provide a certain directivity and limit the area of interest to the beam irradiation range.

放射線源101から照射されたガンマ線104は被検体102の内部でコンプトン散乱によって散乱放射線105を生じ、複数の検出器106のいずれかで検出される。被検体102はコンクリートや金属などのインフラ構造物であり、内部には異物混入,割れ,剥離などの欠陥103が生じていることがある。 Gamma rays 104 emitted from the radiation source 101 generate scattered radiation 105 by Compton scattering inside the subject 102, which is detected by one of the plurality of detectors 106. The object 102 is an infrastructure structure made of concrete or metal, and defects 103 such as foreign matter, cracks, and peeling may occur inside the object.

検出器106は、エネルギー分解能を有する複数のガンマ線検出器であり、放射線源101から放出された単色放射線により生じた散乱光子を異なる位置で検出するために複数設けられる。それぞれの検出器106の放射線源101を原点とする相対座標(xi,yi,zi)は既知であるか、相対座標を計測する構成によって計測可能である。複数の検出器106の各々は、好適には、被検体102の表面に対して、放射線源101と同一方向に配置されている。 The detector 106 is a plurality of gamma ray detectors having energy resolution, and a plurality of detectors 106 are provided to detect scattered photons generated by monochromatic radiation emitted from the radiation source 101 at different positions. The relative coordinates (xi, yi, zi) of each detector 106 with the radiation source 101 as the origin are known or can be measured by a configuration that measures relative coordinates. Each of the plurality of detectors 106 is preferably arranged in the same direction as the radiation source 101 with respect to the surface of the subject 102.

ガンマ線検出器としては、例えば、Ge半導体、CdTe半導体、CdZnTe半導体、Si半導体、Perovskite構造半導体、LaBrシンチレータ、CsBrシンチレータ、LYSOシンチレータ、LSOシンチレータ、GAGGシンチレータ、CsIシンチレータ、NaIシンチレータ、BGOシンチレータ、GSOシンチレータ、GPSシンチレータ、La-GPSシンチレータ、LuAGシンチレータ、およびSrIシンチレータなどのうちいずれか1つ以上を用いることができる。 Examples of gamma ray detectors include Ge semiconductors, CdTe semiconductors, CdZnTe semiconductors, Si semiconductors, Perovskite structure semiconductors, LaBr 3 scintillators, CsBr 3 scintillators, LYSO scintillators, LSO scintillators, GAGG scintillators, CsI scintillators, NaI scintillators, BGO scintillators, Any one or more of a GSO scintillator, a GPS scintillator, a La-GPS scintillator, a LuAG scintillator, a SrI scintillator, etc. can be used.

エネルギー計測装置107は複数の検出器106で検出された散乱光子の光子エネルギーと強度とを計測するための装置であり、複数の検出器106のうち第i番目(iは任意の自然数)の検出器106iで検出したガンマ線光子(散乱光子)の波高値を処理し、光子エネルギーEiを算出する。図1に示すように、エネルギー計測装置107は、検出器106と同数の処理装置群から構成されるものとすることができるが、一つの処理装置とすることができる。 The energy measurement device 107 is a device for measuring the photon energy and intensity of scattered photons detected by the plurality of detectors 106, and the energy measurement device 107 is a device for measuring the photon energy and intensity of scattered photons detected by the plurality of detectors 106. The peak value of the gamma ray photon (scattered photon) detected by the device 106i is processed to calculate the photon energy Ei. As shown in FIG. 1, the energy measuring device 107 can be composed of the same number of processing device groups as the detector 106, but it can also be a single processing device.

画像再構成装置108は、エネルギー計測装置107において計測された光子エネルギーと強度から散乱位置と対応する1つ以上の画素を複数の検出器106ごとに算出して画素値を演算する装置である。以下、図2乃至図5を用いて、画像再構成装置108の動作原理を説明する。 The image reconstruction device 108 is a device that calculates one or more pixels corresponding to the scattering position from the photon energy and intensity measured by the energy measurement device 107 for each of the plurality of detectors 106 to calculate a pixel value. The operating principle of the image reconstruction device 108 will be described below with reference to FIGS. 2 to 5.

画像再構成装置108は、第i番目の検出器の信号をエネルギー計測装置107で処理して得られた光子エネルギーEiと放射線源101の放出エネルギーEinに基づいて、数式(1)に従って、被検体102の内部で生じたコンプトン散乱の散乱角θiを算出する。 The image reconstruction device 108 reconstructs the subject according to formula (1) based on the photon energy Ei obtained by processing the signal of the i-th detector with the energy measurement device 107 and the emission energy Ein of the radiation source 101. The scattering angle θi of Compton scattering that occurs inside 102 is calculated.

Figure 0007437337000001
Figure 0007437337000001

ここで、E0は約511keVである。放射線源を原点(0,0,0)とすると、第i番目の検出器106iの相対座標(xi,yi,zi)と算出した散乱角θiから求められる散乱点の候補(x,y,z)は無数に存在し、一点に絞ることができない。 Here, E0 is approximately 511 keV. Assuming that the radiation source is the origin (0, 0, 0), the scattering point candidate (x, y, z ) exist in countless numbers and cannot be narrowed down to just one.

しかし、そのような散乱点の候補(x,y,z)の集合は、図2に示すような図形になる。図2では、放射線源101から放射されるガンマ線104の照射範囲を扇形のファンビームで表しており、このファンビームを含む平面と紙面とが一致するような座標で上記の位置関係を示したものである。ただし、これは本発明を分かりやすく説明するためのものであり、本発明の構成はこれによって限定されるものではない。当然、コーンビーム照射などのより広範囲の照射方法でも同様の方法を適用することが可能である。 However, a set of such scattering point candidates (x, y, z) has a shape as shown in FIG. In FIG. 2, the irradiation range of gamma rays 104 emitted from the radiation source 101 is represented by a fan-shaped fan beam, and the above positional relationship is shown using coordinates such that the plane containing this fan beam matches the plane of the paper. It is. However, this is for explaining the present invention in an easy-to-understand manner, and the configuration of the present invention is not limited thereby. Naturally, the same method can be applied to a wider range of irradiation methods such as cone beam irradiation.

図2において、まず、放射線源101の座標(0,0,0)と検出器106iの座標(xi,yi,zi)、真の散乱点202の座標(xs,ys,zs)を通る円を考える。 In FIG. 2, first, a circle passing through the coordinates (0, 0, 0) of the radiation source 101, the coordinates (xi, yi, zi) of the detector 106i, and the coordinates (xs, ys, zs) of the true scattering point 202 is drawn. think.

次に、放射線源101の座標(0,0,0)と検出器106iの座標(xi,yi,zi)を結ぶ直線を軸に、この円を回転させたときの真の散乱点202の座標(xs,ys,zs)を含む側の回転面(このような点の集合は等エネルギー面203を形成する)とガンマ線104の照射範囲201の交わる点が散乱点の候補(x,y,z)の集合204である。真の散乱点202の座標(xs,ys,zs)が未知であっても、円周角の定理から、散乱角θiであるような散乱点の候補(x,y,z)の集合204を求めることができる。 Next, when this circle is rotated around the straight line connecting the coordinates (0, 0, 0) of the radiation source 101 and the coordinates (xi, yi, zi) of the detector 106i, the coordinates of the true scattering point 202 are determined. The point where the rotation surface on the side containing (xs, ys, zs) (a set of such points forms an iso-energy surface 203) and the irradiation range 201 of the gamma ray 104 intersects is a scattering point candidate (x, y, z ) is a set 204. Even if the coordinates (xs, ys, zs) of the true scattering point 202 are unknown, the set 204 of scattering point candidates (x, y, z) whose scattering angle is θi is determined from the circumferential angle theorem. You can ask for it.

画像再構成装置108は、実空間に対応する領域を適当なサイズで分割した画素(ボクセルまたはピクセル)を有する3次元(または2次元)画像を保有している。第i番目の検出器で光子を検出するごとに、以上のようにして散乱点の候補(x,y,z)を求め、それらの点を含むすべての画素の画素値をカウントアップする。 The image reconstruction device 108 holds a three-dimensional (or two-dimensional) image having pixels (voxels or pixels) obtained by dividing a region corresponding to real space into appropriate sizes. Every time a photon is detected by the i-th detector, scattering point candidates (x, y, z) are determined as described above, and the pixel values of all pixels including those points are counted up.

上記のように、画像再構成装置108は、複数ある散乱点の候補点(x,y,z)を含むすべての画素の画素値をカウントアップするため、1個の検出器106のカウント結果からでは、内部状態を反映した画像にはならない。 As described above, the image reconstruction device 108 counts up the pixel values of all pixels including the plurality of scattering point candidate points (x, y, z). In this case, the image will not reflect the internal state.

図3は、検出器2個(106、106’)を用いた場合を示している。 FIG. 3 shows the case where two detectors (106, 106') are used.

図3に示すように、複数の検出器106を用いることで検出器106の数だけ等エネルギー面203,203’、すなわち集合204,204’が得られるが、真の散乱点202の座標(xs,ys,zs)は検出器106の数、すなわち集合204,204’の数だけ画素値が積算される。これに対し、集合204,204’のうち、真の散乱点202以外の候補点では、1個分の検出器106、または検出器106’だけしか画素値が積算されない。 As shown in FIG. 3, by using a plurality of detectors 106, equal energy surfaces 203, 203', that is, sets 204, 204', are obtained by the number of detectors 106, but the coordinates of the true scattering point 202 (xs , ys, zs), the pixel values are accumulated by the number of detectors 106, that is, the number of sets 204, 204'. On the other hand, among the sets 204 and 204', at candidate points other than the true scattering point 202, pixel values are integrated only for one detector 106 or detector 106'.

したがって、検出器106の数が増えれば増えるほど真の散乱点202の座標(xs,ys,zs)を含む画素強調されていくのに対し、候補点を含む画素値は1つの検出器106の加算しかないため、最終的に小さなノイズ(一般にアーチファクトと呼ばれる)として処理できるようになる。 Therefore, as the number of detectors 106 increases, the pixel including the coordinates (xs, ys, zs) of the true scattering point 202 will be emphasized, whereas the pixel value including the candidate point will be emphasized by one detector 106. Since there is only addition, it can ultimately be treated as small noise (generally called an artifact).

図4は、第i番目の検出器106iで得られるエネルギースペクトル401の一例である。図4において、エネルギーEを指定すると、そのエネルギーを持って検出器106で検出された光子数Ci(E)が得られる。N個の検出器106を用いるとこのようなエネルギースペクトルがNセット得られる。 FIG. 4 is an example of an energy spectrum 401 obtained by the i-th detector 106i. In FIG. 4, when energy E is specified, the number of photons Ci(E) detected by the detector 106 with that energy is obtained. If N detectors 106 are used, N sets of such energy spectra can be obtained.

図5は、エネルギースペクトル401から画像化領域501における画素502および画素値I(x,y,z)の算出方法を示す概念図である。画素値は以下の数式(2)に従って計算できる。 FIG. 5 is a conceptual diagram showing a method of calculating a pixel 502 and a pixel value I (x, y, z) in an imaging region 501 from an energy spectrum 401. The pixel value can be calculated according to Equation (2) below.

Figure 0007437337000002
Figure 0007437337000002

ここで、(x,y,z)は画素502の座標であり、画素502に対応する第i番目の検出器106iで検出した光子エネルギーEi(x,y,z)は以下の数式(3)に従って計算できる。 Here, (x, y, z) are the coordinates of the pixel 502, and the photon energy Ei (x, y, z) detected by the i-th detector 106i corresponding to the pixel 502 is expressed by the following formula (3). It can be calculated according to

Figure 0007437337000003
Figure 0007437337000003

E0は前述の通り、約511keVである。さらに、cosθiは以下の数式(4)に従って計算できる。 As mentioned above, E0 is approximately 511 keV. Furthermore, cosθi can be calculated according to the following equation (4).

Figure 0007437337000004
Figure 0007437337000004

ここで、エネルギースペクトルCi(E)は被検体102の内部状態を反映したコンプトン散乱のみではなく、周囲からの入射光子がバックグラウンド信号として含まれていることがある。このようなバックグラウンドを除去するために、被検体102を置かずに計測し、得られたエネルギースペクトルを用いて算出した画素値を、被検体102を置いて得られたエネルギースペクトルから差し引くこともできる。 Here, the energy spectrum Ci(E) may include not only Compton scattering reflecting the internal state of the subject 102 but also incident photons from the surroundings as a background signal. In order to remove such background, the pixel value calculated using the energy spectrum obtained by measuring without placing the subject 102 may be subtracted from the energy spectrum obtained with the subject 102 placed. can.

以上のようにして、画素値を計算することができる。 In the manner described above, pixel values can be calculated.

図1に戻り、表示装置109は、画像再構成装置108において算出された画素値を表示するディスプレイなどの表示機器である。表示方法についてはディスプレイに三次元表示させるようにしてもよいし、メモリあるいはハードディスクといったコンピュータの記録装置110にデータとして記録する形態とすることができる。 Returning to FIG. 1, the display device 109 is a display device such as a display that displays the pixel values calculated by the image reconstruction device 108. As for the display method, it may be possible to display the information in three dimensions on a display, or it may be recorded as data in a computer's recording device 110 such as a memory or a hard disk.

次に、上述した本実施例における内部状態画像化装置1により好適に実行される、本実施例に係る放射線散乱計測による被検体102の内部状態を画像化する方法について図6および図7を参照して説明する。図6は第1の内部状態画像化方法を示すフローチャート、図7は第2の内部状態画像化方法を示すフローチャートである。 Next, refer to FIGS. 6 and 7 for a method of imaging the internal state of the subject 102 by radiation scattering measurement according to the present embodiment, which is suitably executed by the internal state imaging apparatus 1 according to the present embodiment described above. and explain. FIG. 6 is a flowchart showing the first internal state imaging method, and FIG. 7 is a flowchart showing the second internal state imaging method.

まず、放射線源101および複数の検出器106を被検体102の測定用のポイントに配置する(ステップS11)。このステップS11が、放射線源101および検出器106を測定ポイントに配置するステップに相当する。この際、好適には複数の検出器106の各々を、被検体102の表面に対して、放射線源101と同一方向に配置する。 First, a radiation source 101 and a plurality of detectors 106 are placed at measurement points on the subject 102 (step S11). This step S11 corresponds to the step of arranging the radiation source 101 and the detector 106 at the measurement point. At this time, each of the plurality of detectors 106 is preferably arranged in the same direction as the radiation source 101 with respect to the surface of the subject 102.

次に、放射線源101および複数の検出器106の各々の位置を記録する(ステップS12)。このステップS12が、放射線源101および検出器106の配置位置を記録するステップに相当する。 Next, the positions of the radiation source 101 and each of the plurality of detectors 106 are recorded (step S12). This step S12 corresponds to a step of recording the arrangement positions of the radiation source 101 and the detector 106.

その後、放射線源101からガンマ線104を被検体102の広範囲に対して照射する。そして、このガンマ線104の照射により被検体102の内部で生じた散乱光子を複数の検出器106の各々で検出するとともに、検出値からエネルギー計測装置107によりエネルギースペクトルを記録する(ステップS13)。このステップS13が、放射線源101から放射線を照射し、被検体102の内部で生じた散乱光子を検出器106で検出するステップ、および検出器106で検出された放射線のエネルギースペクトルを記録するステップに相当する。 Thereafter, a wide range of the subject 102 is irradiated with gamma rays 104 from the radiation source 101 . Then, scattered photons generated inside the subject 102 by the irradiation with the gamma rays 104 are detected by each of the plurality of detectors 106, and an energy spectrum is recorded from the detected values by the energy measuring device 107 (step S13). This step S13 includes a step of emitting radiation from the radiation source 101 and detecting scattered photons generated inside the subject 102 with the detector 106, and a step of recording the energy spectrum of the radiation detected by the detector 106. Equivalent to.

次に、画像再構成装置108において、先に記録したエネルギースペクトルから、実空間の照射領域に対応する画素を1つ選定する(ステップS14)。このステップS14が、放射線照射領域に対応する画素を選定するステップに相当する。 Next, the image reconstruction device 108 selects one pixel corresponding to the irradiation area in real space from the previously recorded energy spectrum (step S14). This step S14 corresponds to the step of selecting pixels corresponding to the radiation irradiation area.

その後は、数式(2)~数式(4)に従って、ステップS14で選定した画素の画素値を計算する(ステップS15)。このステップS15が、放射線源101、検出器106、および画素の位置関係から対応するエネルギーを算出するステップ、および算出されたエネルギーと記録されたエネルギースペクトルから画素に加算する画素値を算出するステップに相当する。 Thereafter, the pixel value of the pixel selected in step S14 is calculated according to formulas (2) to (4) (step S15). This step S15 is a step of calculating the corresponding energy from the positional relationship between the radiation source 101, the detector 106, and the pixel, and a step of calculating the pixel value to be added to the pixel from the calculated energy and the recorded energy spectrum. Equivalent to.

次いで、全画素の画素値の演算が終了しているかを判定する(ステップS16)。まだ画素が残っていると判定されたときはステップS14に処理を戻して、別の画素を選定して再度演算を実施する。 Next, it is determined whether the calculation of the pixel values of all pixels has been completed (step S16). If it is determined that there are still pixels remaining, the process returns to step S14, another pixel is selected, and the calculation is performed again.

これに対し、すべての画素の画素値の演算が完了していると判定されたときは処理をステップS17に進め、演算結果を表示装置109にて表示する(ステップS17)とともに、記録装置110に記録して処理を完了する。このステップS17が、画素値を表示するステップに相当する。 On the other hand, when it is determined that the calculation of the pixel values of all pixels has been completed, the process advances to step S17, and the calculation results are displayed on the display device 109 (step S17), and the calculation results are displayed on the recording device 110. Record and complete the process. This step S17 corresponds to the step of displaying pixel values.

以上、エネルギースペクトルを計測した後に、画像再構成を実施する場合の手順を述べた。 The above describes the procedure for performing image reconstruction after measuring the energy spectrum.

この図6に示す手順とは別に、光子を検出するたびに対応する画素を算出し、画素値を算出することで、リアルタイムに演算結果を表示することが可能である。以下その手順について図7を用いて説明する。 Apart from the procedure shown in FIG. 6, by calculating the corresponding pixel each time a photon is detected and calculating the pixel value, it is possible to display the calculation results in real time. The procedure will be explained below using FIG. 7.

まず、放射線源101と検出器106を測定ポイントに配置するとともに、画素値を0に初期化する(ステップS21)。このステップS21の一部が、放射線源101および検出器106を測定ポイントに配置するステップに相当する。 First, the radiation source 101 and the detector 106 are placed at a measurement point, and the pixel value is initialized to 0 (step S21). A part of this step S21 corresponds to the step of arranging the radiation source 101 and the detector 106 at the measurement point.

次に、ステップS21で配置した放射線源101および複数の検出器106の各々の位置を記録する(ステップS22)。このステップS22が、放射線源101および検出器106の配置位置を記録するステップに相当する。 Next, the positions of the radiation source 101 and the plurality of detectors 106 placed in step S21 are recorded (step S22). This step S22 corresponds to a step of recording the arrangement positions of the radiation source 101 and the detector 106.

その後、放射線源101からガンマ線104を被検体102の広範囲に照射し、検出器106で光子1個を検出するが、その検出したタイミングで、エネルギー計測装置107でその光子のエネルギーを記録する(ステップS23)。このステップS23が、放射線源101から放射線を照射し、被検体102の内部で生じた散乱光子を検出器106で検出するステップ、および検出器106で検出された放射線のエネルギーを記録するステップに相当する。 After that, gamma rays 104 are irradiated from the radiation source 101 to a wide area of the subject 102, and the detector 106 detects one photon. At the timing of the detection, the energy measuring device 107 records the energy of the photon (step S23). This step S23 corresponds to a step of emitting radiation from the radiation source 101 and detecting scattered photons generated inside the subject 102 with the detector 106, and a step of recording the energy of the radiation detected by the detector 106. do.

次に、放射線源101および検出器106の位置、ならびにエネルギーから、数式(1)に従い、散乱角θiを算出するとともに、図1乃至図3を用いて説明した散乱点の候補点(x,y,z)の集合、すなわち等エネルギー面203とガンマ線104の照射範囲との交点を求める。そして、そのような候補点(x,y,z)を含む複数の画素を選定する(ステップS24)。このステップS24が、放射線源101および検出器106の位置、ならびにエネルギーから散乱角を算出するステップ、および散乱角が同一となる画素を選定するステップに相当する。 Next, from the positions and energy of the radiation source 101 and the detector 106, the scattering angle θi is calculated according to formula (1), and the scattering point candidate point (x, y , z), that is, the intersection of the iso-energy surface 203 and the irradiation range of the gamma rays 104. Then, a plurality of pixels including such candidate points (x, y, z) are selected (step S24). This step S24 corresponds to the step of calculating the scattering angle from the positions and energy of the radiation source 101 and the detector 106, and the step of selecting pixels having the same scattering angle.

次いで、ステップS24で選定した複数の画素に対して画素値をカウントアップ(+1)する(ステップS25)。このステップS25が、画素に検出数を加算するステップ相当する。 Next, the pixel values of the plurality of pixels selected in step S24 are counted up (+1) (step S25). This step S25 corresponds to the step of adding the number of detections to the pixels.

次いで、現在の計数値が目的の内部状態画像化精度に対して十分な統計量となったか否かを判定する(ステップS26)。まだ統計量が十分でないと判定されたときは処理をステップS23に戻して、再び散乱光子を検出し、再度画素の選定及び画素値の演算を実施する。 Next, it is determined whether the current count value has become a sufficient statistic for the target internal state imaging accuracy (step S26). If it is determined that the statistical amount is still insufficient, the process returns to step S23, scattered photons are detected again, and pixel selection and pixel value calculation are performed again.

これに対し、ステップS26にて十分な統計量が得られたと判定されたときは計測を終了して処理をステップS27に進め、演算結果を表示装置109にて表示する(ステップS27)とともに、記録装置110に記録して処理を完了する。このステップS27が、検出数が加算された画素を表示するステップに相当する。 On the other hand, when it is determined in step S26 that sufficient statistics have been obtained, the measurement is ended and the process proceeds to step S27, where the calculation results are displayed on the display device 109 (step S27) and recorded. Recording is performed on the device 110 to complete the process. This step S27 corresponds to the step of displaying the pixels to which the number of detections has been added.

次に、本実施例の効果について説明する。 Next, the effects of this embodiment will be explained.

上述した本発明の第1実施例の内部状態画像化装置1は、被検体102に向けて単色放射線を範囲で放出する放射線源101と、放射線源101から放出された単色放射線により生じた散乱光子を異なる位置で検出する検出器106と、検出器106で検出された散乱光子の光子エネルギーと強度を計測するエネルギー計測装置107と、エネルギー計測装置107において計測された光子エネルギーと強度から散乱位置と対応する1つ以上の画素を算出して画素値を演算する画像再構成装置108と、を備える。 The internal state imaging device 1 according to the first embodiment of the present invention described above includes a radiation source 101 that emits monochromatic radiation in a range toward a subject 102, and scattered photons generated by the monochromatic radiation emitted from the radiation source 101. a detector 106 that detects the scattered photons at different positions; an energy measuring device 107 that measures the photon energy and intensity of the scattered photons detected by the detector 106; An image reconstruction device 108 that calculates a pixel value by calculating one or more corresponding pixels is provided.

これによって、被検体102内の内部領域に広範囲に放射線を照射し、一括して検査領域の内部状態を画像化することが可能となる。従って、複雑な処理を行うことなく、かつ全体の計測に要する時間が長くなることを避けることができる。 This makes it possible to irradiate a wide range of radiation to the internal region within the subject 102 and image the internal state of the examination region all at once. Therefore, it is possible to avoid an increase in the time required for the entire measurement without performing complicated processing.

また、放射線散乱計測による被検体102の内部状態を画像化する方法では、放射線源101および検出器106を測定ポイントに配置するステップと、放射線源101および検出器106の配置位置を記録するステップと、放射線源101から放射線を照射し、被検体102の内部で生じた散乱光子を検出器106で検出するステップと、検出器106で検出された放射線のエネルギースペクトルを記録するステップと、放射線照射領域に対応する画素を選定するステップと、放射線源101、検出器106、および画素の位置関係から対応するエネルギーを算出するステップと、算出されたエネルギーと記録されたエネルギースペクトルから画素に加算する画素値を算出するステップと、を有することによって、上述の内部状態画像化装置1によって得られる効果と同じ効果が得られる。 Further, the method of imaging the internal state of the subject 102 by radiation scattering measurement includes a step of arranging the radiation source 101 and the detector 106 at a measurement point, and a step of recording the arrangement positions of the radiation source 101 and the detector 106. , a step of irradiating radiation from a radiation source 101 and detecting scattered photons generated inside the subject 102 with a detector 106, a step of recording an energy spectrum of the radiation detected by the detector 106, and a step of recording the energy spectrum of the radiation detected by the detector 106; a step of selecting a pixel corresponding to the pixel, a step of calculating the corresponding energy from the positional relationship of the radiation source 101, the detector 106, and the pixel, and a pixel value to be added to the pixel from the calculated energy and the recorded energy spectrum. By having the step of calculating , the same effect as that obtained by the internal state imaging device 1 described above can be obtained.

更に、放射線散乱計測による被検体102の内部状態を画像化する方法であって、放射線源101および検出器106を測定ポイントに配置するステップと、放射線源101および検出器106の配置位置を記録するステップと、放射線源101から放射線を照射し、被検体102の内部で生じた散乱光子を検出器106で検出するステップと、検出器106で検出された放射線のエネルギーを記録するステップと、放射線源101および検出器106の位置、ならびにエネルギーから散乱角を算出するステップと、散乱角が同一となる画素を選定するステップと、画素に検出数を加算するステップと、検出数が加算された画素を表示するステップと、を有することによっても、上述の内部状態画像化装置1によって得られる効果と同じ効果が得られる。また、本方法では、リアルタイムで画素値が得られる、との効果が得られる。 Furthermore, the method includes the steps of arranging the radiation source 101 and the detector 106 at measurement points, and recording the arrangement positions of the radiation source 101 and the detector 106. a step of emitting radiation from the radiation source 101 and detecting scattered photons generated inside the subject 102 with the detector 106; a step of recording the energy of the radiation detected by the detector 106; 101 and the position of the detector 106, as well as calculating the scattering angle from the energy; selecting pixels with the same scattering angle; adding the number of detections to the pixels; By including the step of displaying, the same effect as that obtained by the internal state imaging device 1 described above can be obtained. Furthermore, this method has the advantage that pixel values can be obtained in real time.

また、複数の検出器106は、被検体102の表面に対して放射線源101と同一方向に配置されるため、簡易に検出器106を複数配置することができるとともに、検出結果の演算処理に要する時間をより短くすることができる。 In addition, since the plurality of detectors 106 are arranged in the same direction as the radiation source 101 with respect to the surface of the subject 102, it is possible to easily arrange a plurality of detectors 106, and it is also possible to time can be made shorter.

更に、画像再構成装置108において算出された画素値を表示する表示装置109を更に備えることで、得られた結果を容易に把握することができる。 Furthermore, by further providing a display device 109 that displays the pixel values calculated by the image reconstruction device 108, the obtained results can be easily understood.

<第2実施例>
本発明の第2実施例の内部状態画像化装置および内部状態画像化方法について図8および図9を用いて説明する。図8は第2実施例に係る内部状態画像化装置および方法の概念図、図9は内部状態画像化方法を示すフローチャートである。
<Second example>
An internal state imaging device and internal state imaging method according to a second embodiment of the present invention will be described using FIGS. 8 and 9. FIG. FIG. 8 is a conceptual diagram of an internal state imaging apparatus and method according to the second embodiment, and FIG. 9 is a flowchart showing the internal state imaging method.

第2実施例の内部状態画像化装置では、検出器として一般的にコンプトンカメラ801と呼ばれている検出器を用いる。図8に示すように、コンプトンカメラ801では、散乱光子を検出すると光子エネルギーを測定するとともに、光子の入射方向の候補をコンプトンカメラ801を頂点とする円錐802の側面に限定することができる。 The internal state imaging device of the second embodiment uses a detector generally called a Compton camera 801 as a detector. As shown in FIG. 8, when a scattered photon is detected, the Compton camera 801 measures the photon energy, and can limit the candidate incident direction of the photon to the side surface of a cone 802 with the Compton camera 801 as the apex.

この円錐802の頂角はコンプトンカメラ801により算出可能であり、形成される円錐802は、一般にコンプトンコーンと呼ばれる。この原理を用いて、第1実施例で説明した演算処理と同様の処理により、散乱光子エネルギーとコンプトンカメラ801の位置から算出した散乱点の候補(x,y,z)となる集合である等エネルギー面203とガンマ線104の照射範囲201とコンプトンコーン802との交点803,804を算出することで、さらに候補点の画素を絞ることができる。 The apex angle of this cone 802 can be calculated by the Compton camera 801, and the formed cone 802 is generally called a Compton cone. Using this principle, a set of scattering point candidates (x, y, z) calculated from the scattered photon energy and the position of the Compton camera 801 is calculated by processing similar to the calculation processing described in the first embodiment. By calculating the intersection points 803 and 804 between the energy plane 203, the irradiation range 201 of the gamma rays 104, and the Compton cone 802, the pixels of candidate points can be further narrowed down.

なお、1つのコンプトンカメラ801により求められる散乱点の候補(x,y,z)は複数存在し、一点に絞ることはできないことは第1実施例と同様であり、コンプトンカメラ801を複数設ける。 Note that, as in the first embodiment, there are multiple scattering point candidates (x, y, z) found by one Compton camera 801, and it is not possible to narrow it down to one point, so a plurality of Compton cameras 801 are provided.

なお、用いる検出器はすべてコンプトンカメラ801である必要は無く、コンプトンカメラ801と混ぜて複数のうち一つ以上を第1実施例と同様にガンマ線検出器等を用いることができる。 Note that all the detectors used do not need to be the Compton camera 801, and one or more of the plurality of detectors may be mixed with the Compton camera 801 and use a gamma ray detector or the like as in the first embodiment.

次いで、本実施例の内部状態画像化方法について図9を用いて説明する。 Next, the internal state imaging method of this embodiment will be explained using FIG. 9.

図9に示す本実施例の処理では、図7で説明した内部状態画像化の各ステップのうち、ステップS24に換わってステップS31およびステップS32が実行される。 In the process of this embodiment shown in FIG. 9, among the internal state imaging steps described in FIG. 7, step S31 and step S32 are executed in place of step S24.

図9に示すように、ステップS23の後、コンプトンコーン802を算出する(ステップS31)。続いて、等エネルギー面203と照射範囲とコンプトンコーン802の交点に対応する候補画素を選定する(ステップS32)。 As shown in FIG. 9, after step S23, a Compton cone 802 is calculated (step S31). Subsequently, candidate pixels corresponding to the intersections of the equal energy surface 203, the irradiation range, and the Compton cone 802 are selected (step S32).

また、ステップS25では、第1実施例と同様に、ステップS24で選定した複数の画素に対して画素値をカウントアップ(+1)する。 Furthermore, in step S25, as in the first embodiment, the pixel values of the plurality of pixels selected in step S24 are counted up (+1).

その他の構成・動作は前述した第1実施例の内部状態画像化装置および内部状態画像化方法と略同じ構成・動作であり、詳細は省略する。 The other configurations and operations are substantially the same as those of the internal state imaging device and internal state imaging method of the first embodiment described above, and the details will be omitted.

本発明の第2実施例の内部状態画像化装置および内部状態画像化方法においても、前述した第1実施例の内部状態画像化装置および内部状態画像化方法とほぼ同様な効果が得られる。 The internal state imaging device and internal state imaging method according to the second embodiment of the present invention also provide substantially the same effects as the internal state imaging device and internal state imaging method according to the first embodiment described above.

また、検出器106として、コンプトンカメラ801を利用し、画素を選定するステップにおいて、コンプトンコーン802を算出し、コンプトンコーン802と同一の散乱角となる画素の交点を候補画素として選定することにより、光子の入射方向の候補を限定できるため、演算負荷を軽減することができる。従って、より速やかに画素値を得ることができるとともに、装置構成を簡略化することができる。 Furthermore, by using the Compton camera 801 as the detector 106 and calculating the Compton cone 802 in the step of selecting pixels, and selecting the intersection of pixels that have the same scattering angle as the Compton cone 802 as a candidate pixel, Since candidates for photon incident directions can be limited, calculation load can be reduced. Therefore, pixel values can be obtained more quickly, and the device configuration can be simplified.

<第3実施例>
本発明の第3実施例の内部状態画像化装置および内部状態画像化方法について図10および図11を用いて説明する。図10は第3実施例に係る内部状態画像化装置および方法の概念図、図11は内部状態画像化方法を示すフローチャートである。
<Third Example>
An internal state imaging device and internal state imaging method according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 10 and 11. FIG. 10 is a conceptual diagram of an internal state imaging apparatus and method according to the third embodiment, and FIG. 11 is a flowchart showing the internal state imaging method.

第3実施例の内部状態画像化装置では、第1実施例の内部状態画像化装置1とは異なり、検出器106を1つとするとともに、放射線源101と検出器106との相対位置を可変として、その相対位置関係1002が時々刻々変化するようにしたものである。そのため、検出器106が光子を検出したタイミングにおける放射線源101に対する検出器106の相対座標を計測する位置計測部1001を更に設けている。 In the internal state imaging device of the third embodiment, unlike the internal state imaging device 1 of the first embodiment, the number of detectors 106 is one, and the relative positions of the radiation source 101 and the detector 106 are variable. , the relative positional relationship 1002 thereof is configured to change from moment to moment. Therefore, a position measuring unit 1001 is further provided that measures the relative coordinates of the detector 106 with respect to the radiation source 101 at the timing when the detector 106 detects a photon.

本実施例では、検出器106の位置が変化しているため、異なる測定位置で散乱光子の検出データが複数得られることから、単一の検出器106のみで内部状態の画像を再構成することができる。当然、検出器106を複数で構成することも可能であり、その場合はより速やかに画素値が得られる。 In this example, since the position of the detector 106 is changed, a plurality of detection data of scattered photons are obtained at different measurement positions, so it is difficult to reconstruct an image of the internal state using only a single detector 106. I can do it. Naturally, it is also possible to configure a plurality of detectors 106, in which case pixel values can be obtained more quickly.

次いで、本実施例の内部状態画像化方法について図11を用いて説明する。 Next, the internal state imaging method of this example will be explained using FIG. 11.

図11に示す本実施例の処理では、図7で説明した内部状態画像化の各ステップのうち、ステップS22に換わってステップS41が実行される。 In the process of this embodiment shown in FIG. 11, among the steps of internal state imaging described in FIG. 7, step S41 is executed in place of step S22.

図11に示すように、ステップS21の後、位置が可変の検出器106で光子を検出したタイミングにおける放射線源101に対する検出器106の相対位置を計測して記録する(ステップS41)。 As shown in FIG. 11, after step S21, the relative position of the detector 106 with respect to the radiation source 101 at the timing when the photon is detected by the variable-position detector 106 is measured and recorded (step S41).

以後のステップS23~S27は第1実施例と同様であるが、ステップS24では、計測した放射線源101と検出器106との相対位置を用いて候補画素を選定する。また、ステップS26で十分な統計量が得られていないと判定されたときは、ステップS41まで戻って再び散乱光子を検出し、検出器106の放射線源101に対する相対位置を計測、画素の選定及び画素値の演算を実施する。ステップS26にて十分な統計量が得られていると判定されれば計測を終了し、ステップS28にて演算結果を表示装置109に表示し、記録装置110に記録する。 Subsequent steps S23 to S27 are similar to those in the first embodiment, but in step S24, candidate pixels are selected using the measured relative positions of the radiation source 101 and the detector 106. If it is determined in step S26 that sufficient statistics have not been obtained, the process returns to step S41 to detect scattered photons again, measure the relative position of the detector 106 to the radiation source 101, select pixels, and Performs pixel value calculations. If it is determined in step S26 that sufficient statistics have been obtained, the measurement ends, and in step S28, the calculation results are displayed on the display device 109 and recorded in the recording device 110.

その他の構成・動作は前述した第1実施例の内部状態画像化装置および内部状態画像化方法と略同じ構成・動作であり、詳細は省略する。 The other configurations and operations are substantially the same as those of the internal state imaging device and internal state imaging method of the first embodiment described above, and the details will be omitted.

本発明の第3実施例の内部状態画像化装置および内部状態画像化方法においても、前述した第1実施例の内部状態画像化装置および内部状態画像化方法とほぼ同様な効果が得られる。 The internal state imaging device and internal state imaging method according to the third embodiment of the present invention also provide substantially the same effects as the internal state imaging device and internal state imaging method according to the first embodiment described above.

また、放射線源101と検出器106との相対位置を可変とし、放射線源101と検出器106の位置を記録するステップでは、放射線源101に対する検出器106の相対位置を計測し、画素を選定するステップでは、計測した放射線源101と検出器106との相対位置を用いて候補画素を選定することにより、検出器106を複数設ける必要がなくなる、との効果が得られる。 Furthermore, in the step of making the relative position between the radiation source 101 and the detector 106 variable and recording the positions of the radiation source 101 and the detector 106, the relative position of the detector 106 with respect to the radiation source 101 is measured and a pixel is selected. In step, candidate pixels are selected using the measured relative positions of the radiation source 101 and the detector 106, thereby eliminating the need to provide a plurality of detectors 106.

なお、本実施例における検出器106は、第2実施例のようにコンプトンカメラ801を用いることができる。 Note that, as the detector 106 in this embodiment, the Compton camera 801 can be used as in the second embodiment.

<第4実施例>
本発明の第4実施例の内部状態画像化装置および内部状態画像化方法について図12乃至図14を用いて説明する。図12および図13は第4実施例に係る内部状態画像化装置および方法の概念図、図14は内部状態画像化方法を示すフローチャートである。
<Fourth example>
An internal state imaging device and an internal state imaging method according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 12 to 14. FIG. 12 and 13 are conceptual diagrams of an internal state imaging apparatus and method according to the fourth embodiment, and FIG. 14 is a flowchart showing the internal state imaging method.

第4実施例の内部状態画像化装置では、第1実施例の内部状態画像化装置1のうち、図11に示すように、エネルギー計測装置107Cは、放射線検出時間を計測し、既定の時間幅の中で検出した放射線が同時か否かを判定する同時検出判定部1201を有する。 In the internal state imaging device of the fourth embodiment, as shown in FIG. 11 in the internal state imaging device 1 of the first embodiment, the energy measuring device 107C measures the radiation detection time and uses a predetermined time width. It has a simultaneous detection determination unit 1201 that determines whether or not the radiation detected in the two is simultaneous.

また、画像再構成装置108Cは、図11に示すように、同時に検出器106に到達したと判定された放射線を検出した検出器106の位置(すなわち、検出器106に到達した放射線の位置といえる)と光子エネルギーから画素と画素値を演算する計算部1202を有する。 In addition, as shown in FIG. 11, the image reconstruction device 108C also determines the position of the detector 106 that detected the radiation that was determined to have reached the detector 106 at the same time (that is, the position of the radiation that reached the detector 106). ) and photon energy to calculate pixels and pixel values.

図12は、第i番目の検出器106iと第j番目の検出器106jとで非同時に散乱光子を検出した場合の画素値の算出方法を示している。図12に示すように、非同時に散乱光子を検出した場合は第1実施例で示した方法で候補画素を算出する。 FIG. 12 shows a method for calculating pixel values when scattered photons are detected non-simultaneously by the i-th detector 106i and the j-th detector 106j. As shown in FIG. 12, when scattered photons are detected non-simultaneously, candidate pixels are calculated using the method shown in the first embodiment.

図13は、図12と同じ検出器106の位置関係において、第i番目の検出器106iと第j番目の検出器106jとで同時に散乱光子を検出した場合の画素値の算出方法を示している。このように、同時に散乱光子を検出した場合は、片方の検出器106i、もしくは検出器106jの内部でコンプトン散乱が生じ、もう一方の検出器106j、もしくは検出器106iでその散乱光子を検出したものと考えることができる。 FIG. 13 shows a method of calculating pixel values when scattered photons are simultaneously detected by the i-th detector 106i and the j-th detector 106j in the same positional relationship of the detectors 106 as in FIG. 12. . In this way, when scattered photons are detected at the same time, Compton scattering occurs inside one of the detectors 106i or 106j, and the scattered photons are detected by the other detector 106j or detector 106i. You can think about it.

第i番目の検出器106iでコンプトン散乱が生じ、第j番目の検出器106jでその散乱光子を検出したとすると、第2実施例と同様に、コンプトンコーン802を以下のように描くことができる。コンプトンコーン802は第i番目の検出器106iと第j番目の検出器106jの座標を結んだ直線を中心軸とし、半頂角θcは次の数式(5)に従って計算される。 Assuming that Compton scattering occurs at the i-th detector 106i and the scattered photons are detected at the j-th detector 106j, the Compton cone 802 can be drawn as follows, similar to the second embodiment. . The Compton cone 802 has a central axis that is a straight line connecting the coordinates of the i-th detector 106i and the j-th detector 106j, and the half-apex angle θc is calculated according to the following equation (5).

Figure 0007437337000005
Figure 0007437337000005

ここで、Eiは被検体102の内部で散乱した光子が第i番目の検出器106iに付与したエネルギー、Ejは第i番目の検出器106iでコンプトン散乱した散乱光子が第j番目の検出器106jに付与したエネルギーであり、E0は511keVである。 Here, Ei is the energy imparted to the i-th detector 106i by the photon scattered inside the object 102, and Ej is the energy imparted to the i-th detector 106i by the scattered photon Compton-scattered by the i-th detector 106i. It is the energy given to E0, and E0 is 511 keV.

等エネルギー面203は、放射線源101の位置に対する第i番目の検出器106iの相対座標と、数式(1)においてEiをEi+Ejに置き換えたものから算出した散乱角を用いて描画することができる。 The equal energy surface 203 can be drawn using the relative coordinates of the i-th detector 106i with respect to the position of the radiation source 101 and the scattering angle calculated from Ei replaced by Ei+Ej in Equation (1).

図12で示した非同時事象と、図13で示した同時事象は互いに背反であるため、それぞれの事象を用いた内部状態の画像化が可能である。最終的な画像の表示においては、それらを独立に表示することも可能であるし、画素値を重み付き加算することによりアーチファクトを小さくしつつ、検出事象を有効に利用して短時間に画像化が可能となる。 Since the non-simultaneous event shown in FIG. 12 and the simultaneous event shown in FIG. 13 are contradictory to each other, it is possible to image the internal state using each event. When displaying the final image, it is possible to display them independently, or to reduce artifacts by weighted addition of pixel values, while effectively utilizing detected events to create an image in a short time. becomes possible.

次いで、本実施例の内部状態画像化方法について図14を用いて説明する。 Next, the internal state imaging method of this example will be explained using FIG. 14.

図14に示すように、図7で説明した内部状態画像化の処理におけるステップS23で光子エネルギーを記録した後、同時検知かどうかを判定する(ステップS51)。このステップS51が、放射線の検出時間を計測し、既定の時間幅の中で検出した放射線が同時か否かを判定するステップに相当する。 As shown in FIG. 14, after photon energy is recorded in step S23 in the internal state imaging process described in FIG. 7, it is determined whether simultaneous detection is performed (step S51). This step S51 corresponds to a step of measuring the detection time of radiation and determining whether or not the radiations detected within a predetermined time width are simultaneous.

ステップS51において同時でないと判定されたときは、ステップS24に進め、第1実施例と同様に等エネルギー面203と放射線の照射範囲との交点を候補画素として選定する(ステップS24)。その後、非同時事象に対する画素値の重みを設定(ステップS52)し、これらの重み付きで選定した画素の画素値をカウントアップ(+重み)する(ステップS54)。その後、現在の計数値が目的の内部状態画像化精度に対して十分な統計量となったか否かを判定する(ステップS26)。 If it is determined in step S51 that they are not simultaneous, the process proceeds to step S24, and the intersection of the equal energy surface 203 and the radiation irradiation range is selected as a candidate pixel, as in the first embodiment (step S24). Thereafter, weights of pixel values for non-simultaneous events are set (step S52), and the pixel values of the pixels selected with these weights are counted up (+weight) (step S54). Thereafter, it is determined whether the current count value has become a sufficient statistic for the target internal state imaging accuracy (step S26).

これに対し、ステップS51にて同時と判定された場合は、コンプトンコーン802を算出する(ステップS31)。続いて、等エネルギー面203と照射範囲とコンプトンコーン802との交点を候補画素をとして選定する(ステップS32)。 On the other hand, if it is determined in step S51 that they are simultaneous, the Compton cone 802 is calculated (step S31). Subsequently, the intersection of the equal energy surface 203, the irradiation range, and the Compton cone 802 is selected as a candidate pixel (step S32).

その後、同時事象に対する画素値の重みを設定(ステップS53)したうえで、これらの重み付きで選定した画素の画素値をカウントアップ(+重み)する(ステップS54)。その後、現在の計数値が目的の内部状態画像化精度に対して十分な統計量となったか否かを判定する(ステップS26)。 After that, weights of pixel values for simultaneous events are set (step S53), and the pixel values of the pixels selected with these weights are counted up (+weight) (step S54). Thereafter, it is determined whether the current count value has become a sufficient statistic for the target internal state imaging accuracy (step S26).

上述のステップS52、あるいはステップS53において選定する重みは、何らかの入力部を用いてあらかじめ与えておくことができる。 The weight selected in step S52 or step S53 described above can be given in advance using some kind of input unit.

なお、リアルタイムに画素値をカウントアップする方法に変えて、非同時事象と同時事象で独立に画像化した後に、重みを変化させてそれぞれの画像を重み付きで加算して表示することができる。この場合、重み付きで加算して表示することができる。 Note that instead of counting up pixel values in real time, it is possible to image the non-simultaneous events and the simultaneous events independently, and then change the weights and add the respective images with weights for display. In this case, the values can be added and displayed with weights.

その他の構成・動作は前述した第1実施例の内部状態画像化装置および内部状態画像化方法と略同じ構成・動作であり、詳細は省略する。 The other configurations and operations are substantially the same as those of the internal state imaging device and internal state imaging method of the first embodiment described above, and the details will be omitted.

本発明の第4実施例の内部状態画像化装置および内部状態画像化方法においても、前述した第1実施例の内部状態画像化装置および内部状態画像化方法とほぼ同様な効果が得られる。 The internal state imaging device and internal state imaging method according to the fourth embodiment of the present invention also provide substantially the same effects as the internal state imaging device and internal state imaging method according to the first embodiment described above.

また、放射線の検出時間を計測し、既定の時間幅の中で検出した放射線が同時か否かを判定するステップを更に有し、画素を選定するステップでは、同時と判定されなかった場合は、放射線源101の位置、検出器106の位置、およびエネルギーから散乱角を算出し、同一散乱角となる画素を選定し、同時と判定された場合には、コンプトンコーン802を算出するとともにコンプトンコーン802と同一散乱角となる画素の交点を候補画素として選定することにより、それぞれの事象を用いた内部状態の可視化を図れ、被検体102の内部をより正確に写した精度の高い画素値を得ることができる。 The method further includes a step of measuring radiation detection time and determining whether or not the radiations detected within a predetermined time width are simultaneous; A scattering angle is calculated from the position of the radiation source 101, the position of the detector 106, and the energy, and pixels with the same scattering angle are selected. If it is determined that they are simultaneous, a Compton cone 802 is calculated and the Compton cone 802 is By selecting the intersection of pixels that have the same scattering angle as candidate pixels, it is possible to visualize the internal state using each event, and obtain highly accurate pixel values that more accurately depict the inside of the object 102. I can do it.

更に、同時と判定されない場合と同時と判定される場合のそれぞれ重みを設定し、選定した画素の画素値を重み付きで加算することで、アーチファクトを小さくしつつ、検出事象を有効に利用して短時間に画像化が可能となる。 Furthermore, by setting weights for cases in which it is not determined to be simultaneous and cases in which it is determined to be simultaneous, the pixel values of the selected pixels are added with weights, thereby reducing artifacts and making effective use of detected events. Imaging can be done in a short time.

また、同時と判定されない場合と同時と判定される場合のそれぞれの内部状態画像を保有し、内部状態画像を演算して合成することにより、より精度の高い画素値が得られるようになる。 In addition, by holding internal state images for cases in which it is not determined to be simultaneous and cases in which it is determined to be simultaneous, and by calculating and composing the internal state images, more accurate pixel values can be obtained.

<その他>
なお、本発明は、上記の実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。上記の実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。
<Others>
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes various modifications. The above-mentioned embodiments have been described in detail to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and the present invention is not necessarily limited to having all the configurations described.

また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることも可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることも可能である。 Further, it is also possible to replace a part of the configuration of one embodiment with the configuration of another embodiment, and it is also possible to add the configuration of another embodiment to the configuration of one embodiment. Furthermore, it is also possible to add, delete, or replace some of the configurations of each embodiment with other configurations.

1…内部状態画像化装置
101…放射線源
102…被検体(対象物)
103…欠陥
104…ガンマ線
105…散乱放射線
106,106’,106a,106b,106c,106d,106e,106f,106i,106j…検出器
107,107C…エネルギー計測装置
108,108C…画像再構成装置
109…表示装置
110…記録装置
201…照射範囲
202…真の散乱点
203,203’…等エネルギー面
204,204’…選定する画素の候補点の集合
401…エネルギースペクトル
501…画像化領域
502…画素
801…コンプトンカメラ
802…円錐,コンプトンコーン
803,804…コンプトンコーンと等エネルギー面の交点
1001…位置計測部(位置センサ)
1002…相対位置関係
1201…同時検出判定部(同時計数部)
1202…計算部
1... Internal state imaging device 101... Radiation source 102... Subject (object)
103... Defect 104... Gamma ray 105... Scattered radiation 106, 106', 106a, 106b, 106c, 106d, 106e, 106f, 106i, 106j... Detector 107, 107C... Energy measurement device 108, 108C... Image reconstruction device 109... Display device 110... Recording device 201... Irradiation range 202... True scattering points 203, 203'... Equal energy plane 204, 204'... Set of candidate points for pixels to be selected 401... Energy spectrum 501... Imaging area 502... Pixel 801 ... Compton camera 802 ... Cone, Compton cone 803, 804 ... Intersection of Compton cone and equal energy surface 1001 ... Position measurement unit (position sensor)
1002... Relative positional relationship 1201... Simultaneous detection determination section (coincidence counting section)
1202...Calculation section

Claims (14)

放射線散乱計測による対象物の内部状態を画像化する内部状態画像化装置であって、
前記対象物に向けて単色放射線を範囲で放出する放射線源と、
前記放射線源から放出された前記単色放射線により生じた散乱光子を異なる位置で検出する検出器と、
前記検出器で検出された前記散乱光子の光子エネルギーと強度を計測するエネルギー計測装置と、
前記エネルギー計測装置において計測された光子エネルギーと強度から散乱位置と対応する1つ以上の画素を算出して画素値を演算して、演算した前記画素値を複数の検出器の位置分カウントアップする画像再構成装置と、を備える
ことを特徴とする内部状態画像化装置。
An internal state imaging device that images the internal state of a target by radiation scattering measurement,
a radiation source that emits a range of monochromatic radiation toward the object;
a detector for detecting scattered photons produced by the monochromatic radiation emitted from the radiation source at different positions;
an energy measurement device that measures photon energy and intensity of the scattered photons detected by the detector;
One or more pixels corresponding to the scattering position are calculated from the photon energy and intensity measured by the energy measuring device, a pixel value is calculated, and the calculated pixel value is counted up by the positions of the plurality of detectors. An internal state imaging device comprising: an image reconstruction device.
請求項1に記載の内部状態画像化装置において、
前記検出器は、前記対象物の表面に対して前記放射線源と同一方向に配置される
ことを特徴とする内部状態画像化装置。
The internal state imaging device according to claim 1,
An internal state imaging device, wherein the detector is arranged in the same direction as the radiation source with respect to the surface of the object.
請求項1に記載の内部状態画像化装置において、
前記検出器として、コンプトンカメラを利用する
ことを特徴とする内部状態画像化装置。
The internal state imaging device according to claim 1,
An internal state imaging device characterized in that a Compton camera is used as the detector.
請求項1に記載の内部状態画像化装置において、
前記検出器は、前記放射線源に対する相対位置が可変であり、
前記放射線源に対する前記検出器の相対位置を計測する位置センサを更に有する
ことを特徴とする内部状態画像化装置。
The internal state imaging device according to claim 1,
The detector has a variable position relative to the radiation source,
An internal state imaging device further comprising a position sensor that measures the relative position of the detector with respect to the radiation source.
請求項1に記載の内部状態画像化装置において、
前記エネルギー計測装置は、放射線検出時間を計測し、既定の時間幅の中で検出した放射線が同時か否かを判定する同時計数部を有しており、
前記画像再構成装置は、同時に前記検出器に到達した放射線の位置とエネルギーから画素と画素値を演算する計算部を有している
ことを特徴とする内部状態画像化装置。
The internal state imaging device according to claim 1,
The energy measurement device has a coincidence unit that measures radiation detection time and determines whether or not the radiation detected within a predetermined time width is simultaneous;
The internal state imaging device, wherein the image reconstruction device includes a calculation unit that calculates pixels and pixel values from the position and energy of radiation that simultaneously reaches the detector.
請求項1に記載の内部状態画像化装置において、
前記画像再構成装置において算出された前記画素値を表示する表示装置を更に備える
ことを特徴とする内部状態画像化装置。
The internal state imaging device according to claim 1,
An internal state imaging device further comprising a display device that displays the pixel values calculated by the image reconstruction device.
放射線散乱計測による対象物の内部状態を画像化する方法であって、
放射線源および検出器を測定ポイントに配置するステップと、
前記放射線源および前記検出器の配置位置を記録するステップと、
前記放射線源から放射線を照射し、前記対象物の内部で生じた散乱光子を前記検出器で検出するステップと、
前記検出器で検出された放射線のエネルギースペクトルを記録するステップと、
放射線照射領域に対応する画素を選定するステップと、
前記放射線源、前記検出器、および画素の位置関係から対応するエネルギーを算出するステップと、
算出された前記エネルギーと記録された前記エネルギースペクトルから前記画素に加算する画素値を算出するステップと、を有し、
上記の各ステップを異なる位置あるいはタイミングで複数回実行し、
得られた、配置位置を変えた際の、それぞれの配置位置で取得される画素値を加算するステップを更に有する
ことを特徴とする内部状態画像化方法。
A method of imaging the internal state of an object by radiation scattering measurement, the method comprising:
placing a radiation source and a detector at the measurement point;
recording the placement positions of the radiation source and the detector;
irradiating radiation from the radiation source and detecting scattered photons generated inside the object with the detector;
recording an energy spectrum of radiation detected by the detector;
a step of selecting pixels corresponding to the radiation irradiation area;
calculating the corresponding energy from the positional relationship of the radiation source, the detector, and the pixel;
calculating a pixel value to be added to the pixel from the calculated energy and the recorded energy spectrum ,
Execute each step above multiple times at different positions or timings,
An internal state imaging method characterized by further comprising the step of adding the obtained pixel values obtained at each arrangement position when the arrangement position is changed .
放射線散乱計測による対象物の内部状態を画像化する方法であって、
放射線源および検出器を測定ポイントに配置するステップと、
前記放射線源および前記検出器の配置位置を記録するステップと、
前記放射線源から放射線を照射し、前記対象物の内部で生じた散乱光子を前記検出器で検出するステップと、
前記検出器で検出された放射線のエネルギーを記録するステップと、
前記放射線源および前記検出器の位置、ならびに前記エネルギーから散乱角を算出するステップと、
前記散乱角が同一となる画素を選定するステップと、
前記画素に検出数を加算するステップと、
前記検出数が加算された前記画素を表示するステップと、を有し、
上記の各ステップを異なる位置あるいはタイミングで複数回実行する
ことを特徴とする内部状態画像化方法。
A method of imaging the internal state of an object by radiation scattering measurement, the method comprising:
placing a radiation source and a detector at the measurement point;
recording the placement positions of the radiation source and the detector;
irradiating radiation from the radiation source and detecting scattered photons generated inside the object with the detector;
recording the energy of radiation detected by the detector;
calculating a scattering angle from the positions of the radiation source and the detector and the energy;
selecting pixels with the same scattering angle;
adding a detection number to the pixel;
displaying the pixels to which the number of detections has been added ;
An internal state imaging method characterized by performing each of the above steps multiple times at different positions or timings .
請求項8に記載の内部状態画像化方法において、
前記検出器として、コンプトンカメラを利用し、
前記画素を選定するステップにおいて、コンプトンコーンを算出し、コンプトンコーンと同一の散乱角となる画素の交点を候補画素として選定する
ことを特徴とする内部状態画像化方法。
The internal state imaging method according to claim 8,
A Compton camera is used as the detector,
An internal state imaging method characterized in that, in the step of selecting the pixels, a Compton cone is calculated, and an intersection point of pixels having the same scattering angle as the Compton cone is selected as a candidate pixel.
請求項7または8に記載の内部状態画像化方法において、
前記放射線源と前記検出器との相対位置を可変とし、
前記放射線源および前記検出器の位置を記録するステップでは、前記放射線源に対する前記検出器の相対位置を計測し、
前記画素を選定するステップでは、前記計測した前記放射線源と前記検出器との相対位置を用いて候補画素を選定する
ことを特徴とする内部状態画像化方法。
The internal state imaging method according to claim 7 or 8,
The relative position of the radiation source and the detector is variable;
In the step of recording the positions of the radiation source and the detector, measuring the relative position of the detector with respect to the radiation source;
An internal state imaging method, wherein in the step of selecting the pixel, a candidate pixel is selected using the measured relative position between the radiation source and the detector.
請求項8に記載の内部状態画像化方法において、
前記放射線の検出時間を計測し、既定の時間幅の中で検出した前記放射線が同時か否かを判定するステップを更に有し、
前記画素を選定するステップでは、
同時と判定されなかった場合は、前記放射線源の位置、前記検出器の位置、および前記エネルギーから前記散乱角を算出し、同一の散乱角となる画素を選定し、
同時と判定された場合には、コンプトンコーンを算出するとともに前記コンプトンコーンと同一の散乱角となる画素の交点を候補画素として選定する
ことを特徴とする内部状態画像化方法。
The internal state imaging method according to claim 8,
further comprising the step of measuring the detection time of the radiation and determining whether or not the radiation detected within a predetermined time width is simultaneous;
In the step of selecting the pixels,
If it is determined that they are not simultaneous, calculate the scattering angle from the position of the radiation source, the position of the detector, and the energy, and select pixels with the same scattering angle,
If it is determined that they are simultaneous, a Compton cone is calculated, and an intersection of pixels having the same scattering angle as the Compton cone is selected as a candidate pixel.
請求項11に記載の内部状態画像化方法において、
同時と判定されない場合と同時と判定される場合のそれぞれ重みを設定し、選定した前記画素の画素値を重み付きで加算する
ことを特徴とする内部状態画像化方法。
The internal state imaging method according to claim 11,
An internal state imaging method characterized by setting weights for cases in which it is not determined to be simultaneous and cases in which it is determined to be simultaneous, and adding pixel values of the selected pixels with weights.
請求項11に記載の内部状態画像化方法において、
同時と判定されない場合と同時と判定される場合のそれぞれの内部状態画像を保有し、内部状態画像を演算して合成する
ことを特徴とする内部状態画像化方法。
The internal state imaging method according to claim 11,
An internal state imaging method characterized by having internal state images for cases in which it is not determined to be simultaneous and cases in which it is determined to be simultaneous, and calculating and synthesizing the internal state images.
請求項7に記載の内部状態画像化方法において、
前記画素値を表示するステップを更に有する
ことを特徴とする内部状態画像化方法。
The internal state imaging method according to claim 7,
An internal state imaging method, further comprising the step of displaying the pixel values.
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