JPH01260388A - エネルギー補正オフセットにより像を一様にしたガンマカメラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 本発明は一般に放射能を検出するための装置に関するも
のであり、更に詳しくは検出される保全体にわたって感
度の等しいガンマカメラに関するものである。

医用映像（イメージング）の−形式として、身体の中に
集中した放射性薬品から放出されるガンマ線を測定する
ためにガンマカメラが用いられる。

このカメラは放射性放出の分布に基いて像を作成する。

シンチレーション結晶を用いてガンマ事象を可視光子に
変換し、該光子を光電子増倍管の配列により検出する特
定の型のガンマカメラはアンガー（ＡＢｅｒ　）カメラ
として知られている。この装置は各光電子増倍管に送ら
れる相対可視光エネルギーを測定することによってガン
マ線とシンチレータとの各相互作用の位置を決定する。

ある１つの事象に対応するすべての光電子増倍管からの
エネルギーの和はもとのガンマ線のエネルギーを表わす
。通常、種々の信号補正技術を用いることにより、検出
器固有の不完全さを補償するような方法で像の直線性と
エネルギ一応答の一様性を改善する。

ガンマカメラでは、放射線源から直接的に生じるガンマ
光子事象は、非散乱シンチレーションから発して光電子
増倍管によって検出された可視光のエネルギーのピーク
を囲むエネルギー識別窓によって、散乱事象から識別さ
れる。複数のエネルギーの同位元素を使うときは、数個
の窓を使うことができる。

入射ガンマ光子のエネルギーに対するカメラの感度は位
置によって変る。すなわち、多数の測定した事象のエネ
ルギースペクトルの最大エネルギー（フォトピークｓ　
ｐｈｏｔｏｐｅａｋ　）は入射ガンマ光子の位置ととも
に変る。更に、スペクトルのピークの幅（すなわちエネ
ルギー分解能）は位置とともに変る。これらの要因は両
方とも、エネルギー窓の内側に入るスペクトルの面積に
影響を与え、したがって位置に応じてカメラの感度に影
響を与える。位置によって感度が等しくないため、一様
なガンマ光子束を受けたときまたは医療研究でガンマ放
出を受けたとき記録された像に非一様性が生じる。

従来技術では位置に応じてエネルギー変更器を用いてエ
ネルギースペクトルのフォトピークを一定の窓の中心と
そろえることによ・り部分的なエネルギー補正が行なわ
れた。同様に、位置に応じたオフセットよりエネルギー
窓を補正して同じ結果を得ることができる。エネルギー
スペクトルのフォトピークを一定の窓とをそえることに
より所望の事象に対する感度が改善されるが、空間位置
によるエネルギースペクトルの形状（エネルギー分解能
）の変化に起因して像にはまだ非一様性が含まれている
。

エネルギー分解能の変化によって生じる位置による感度
の変化を補償するため、位置に応じて窓の幅を定める方
法が適用された。しかし、この手順は実現が難しく、通
常付加的なハードウェアを必要とする。

したがって、本発明の主要な目的は保全体を通じて感度
が実質的に一様であるガンマカメラを提供することであ
る。

本発明のもう１つの目的は固定された窓寸法を使用して
像の一様性を得ることである。

本発明のもう１つの目的はエネルギー補正オフセットを
見出して像を一様にする方法を提供することである。

発明の要約 成る与えられた位置におけるカメラの入射事象に対する
感度はエネルギー識別窓の内側に入るエネルギースペク
トルの面積によってきまる。したがって、スペクトルの
位置を変えてフォトビークの近くの窓の中に入る面積を
増減することにより、エネルギースペクトルの実際の形
できまる限界内で感度を変えることができる。任意の与
えられたガンマ線源の分布、散乱媒体分布、および一様
な像が望まれる（コリメータを含む）カメラの構成に対
して、本発明は像が一様となるような位置依存エネルギ
ーオフセット値を求める。

本発明の一側面によれば、放射事象のエネルギーと位置
を検出するための装置は、事象に応答する検出器の配列
および検出器に応答して各事象の位置とエネルギーを決
定するための処理手段を含む。処理手段はエネルギー窓
を用いて、選択されたエネルギー以外の事象を区別する
。各々がそれぞれの位置に対応する複数のエネルギーオ
フセットは各位置における上記の選択されたエネルギー
に対する感度を実質的に一様にする値をそれぞれ有する
ように定められている。

本発明のもう１つの側面によれば、ガンマカメラの画素
相互間を実質的に一様にするためのエネルギーオフセッ
トを求めるための方法は、（１）第１の一様なフラッド
Ｒ１ｏｏｄ　）像を記録して、各画素に対応するそれぞ
れのエネルギースペクトルのピークがエネルギー窓（す
なわち特定のエネルギー値）とそろうように複数のエネ
ルギーオフセットを見出すステップ、（２）第２の一様
なフラッド像を記録して、エネルギーオフセットを使用
した像を作成するステップ、（３）検出された事象密度
のベース値を見出すステップ。ならびに（４）ベース値
を超える多数の検出された事象を有する画素に対応する
エネルギーオフセットを調節して、それぞれの超過量に
対応する量だけ事象に対する感度を下げるステップを含
む。

本発明の新規性のある特徴は特許請求の範囲に記載され
ている。本発明自体の構成と動作方法ならびに上記以外
の目的と利点は添付の図面を参照した以下の説明により
最も良く理解することができる。

第１図に示すように、患者等の対象物１０は身体器官に
集中した放射性同位元素のようなガンマ放射線源１１を
含む。コリメータ１２、シンチレーション結晶１３、光
電子倍増管の配列１４、コンピュータ１５、および映像
装置１６を含むガンマカメラ・システムによって放射性
放出が検出されて表示される。コリメータ１２は意味の
ある画像を作成するためにガンマ放射線を整列させる。

シンチレーション結晶１３はガンマ放射線を吸収して可
視光子を発生し、これが光電子増倍管１４によって検出
される。シンチレーション結晶１３は通常、タリウム添
加ヨウ化ナトリウムで構成される。光電子増倍管の配列
１４からの信号がコンピュータ１５によって解析され、
ガンマ光子とシンチレーション結晶１３との間の相互作
用の位置が決定され、相互作用のエネルギーが決定され
る。

正しくないエネルギーを有する事象が排除され、エネル
ギー識別窓の中に入る事象が映像装置１６に表示される
か、またはコンピュータ１５によって記憶される。

ガンマカメラの検出する像のコントラストは検出された
エネルギースペクトルの中の散乱量によってきまる。散
乱された放射が排除されない場合には、事象が実際には
何ら有効でない画素に入れられるので、像のコントラス
トが低下し、情報の損失が生じることになる。第２図に
示すように、エネルギー窓１８を用いると、エネルギー
スペクトル１７に含まれる散乱事象を区別することがで
きる。

理想的には、ある与えられた事象に対応するエネルギー
信号は事象の位置に無関係である。しかし、局部的な結
晶の差または透過性、結晶と光電子増倍管との間の光結
合の特性、ならびに光電子増倍管の感度と増幅率のよう
な多数の要因によって、エネルギー信号の感度が位置に
応じて変る。

エネルギースペクトルに対してエネルギー窓を上向きに
増大することにより、低エネルギーの散乱事象を更に区
別できることがわかる。散乱事象はエネルギーを失うの
で、実質的にすべてがエネルギースペクトルにおいてフ
ォトピークより低い。

しかし、分解された各画素に対応するエネルギー窓が各
フォトピークから一定量だけ増大された場合、エネルギ
ー分解能の非一様のために感度の非直線性が生じる。

第３図はエネルギースペクトルの種々の形状を示す。エ
ネルギー窓を各フォトピークから等しくオフセットした
状態では、エネルギー窓の中の各スペクトルの面積はス
ペクトル形状の違いによって変る。面積のこれらの相違
は感度の相違となる。

第４図に示すように本発明では、エネルギースペクトル
の所定の面積がエネルギー窓の中に入るようにエネルギ
ー窓に対して各エネルギースペクトルを配置する画素位
置依存エネルギー補正を用いる。したがって、すべての
画素位置に対して等しい面積を得ることによってエネル
ギーの一様性が達成される。更に、各スペクトルに対し
てエネルギー窓を増大することにより、感度の一様性を
達成しながら散乱排除が改善される。

本発明によれば第５図に示すようなフラッド像記録によ
って得られた情報を使うことによりエネルギースペクト
ルとオフセットが求められる。発生源２０は一様なガン
マ線のフラッドをコリメータ１２および検出器２１に与
える。検出器２１はたとえばシンチレータ結晶１３およ
び光電子増倍管アレー１４を含む。

第１の一様なフラッド像を記録することにより各画素位
置に対するフォトピークのエネルギー値を決定する。第
６図に示すように１対の狭い窓２３および２４を用いて
エネルギースペクトル２２に対するフォトピークが決定
される。フォトピークを決定するこの第１のステップの
間に、初期エネルギー補正オフセット（すなわちスペク
トル２２に対する窓２３および２４の位置）が使用され
、これは使用している放射性同位元素に基いて予想され
る公称フォトピークを表わす。初期フラッドの間に、対
の窓の各々に対する計数値が得られる。

各位置のエネルギースペクトルが窓に対して正しく配置
されている場合には、各々の窓で得られた計数値は等し
くなり、したがって２つの像の明るさは等しくなる。像
の明るさが異なっている場合には、スペクトルは一方の
側にシフトされる。明るさの差と窓対の値から、ピーク
が窓対の間の中心点からずれている量を計算することが
できる。

数回反復することによりフォトピークの値を正確に決定
することができ、これによりスペクトルのピークが狭い
窓相互の間に入るようにエネルギー信号に対する位置依
存オフセットを正確に決定することができる。

本発明の一実施例では、各画素のエネルギースペクトル
をエネルギー窓１８と整列させるために必要な別々のエ
ネルギーオフセットを記憶する補正テーブルがコンピュ
ータ１５によって使用される。代案として、各画素位置
に対応して別々のエネルギー窓値を記憶することもでき
る。

フォトビーク値と整列用のエネルギーオフセットを求め
た後、もう１つの一様なフラッド像を記録して、整列用
のエネルギーオフセット（すなわち、整列させたエネル
ギー窓）を使用した像を求める。この一様なフラッドの
結果は第３図に関して説明した理由による非一様性を含
む像である。

第７図は代表的な像の各画素に対して検出された事象の
数（計数値）を描いたものである。計数値は像の非一様
性に起因して変る。本発明によれば、第４図に関して説
明したようにエネルギー窓の中４　　に入るエネルギー
スペクトルの面積を小さくすることにより、所定の値よ
り大きい計数値に対応する画素をより低い値まで減らす
。

本発明の一実施例ではすべての画素の感度を最低感度画
素の感度まで下げようとはしない。もしそのようにする
とあまりにも多くの情報を捨てることになるからである
。したがってしきい値を超える計数値を持つ画素だけが
調節される。一実施例では、平均画素計数値と所定の画
素の組についての平均値からの標準偏差との和をしきい
値とする。過大な計数値を持つ各画素に対して調節する
ことは、別の一様なフラッドで平均値に等しい計数値が
発生する点にまで感度を下げるのに充分である。

本発明のもう１つの実施例は第８図に示すように一様性
の補正のために一様なフラッドの間に３個のエネルギー
窓を用いる。低い方の窓ＷＬ１中間の窓ＷＭ、および高
い方の窓Ｗ１．１を用いてそれぞれ、像ＩＬ、ＩＭおよ
び１．を発生する。窓ｗＬとＷＭの和は、その中心にピ
ーク２６を有する対称なエネルギー窓に対応する。した
がって、エネルギースペクトル２５は整合用のエネルギ
ーオフセットにより窓ｗＬとＷＭの組合わせの中心にピ
ーク２６を合わせるようにシフトされる。窓ｗＨの幅は
窓ｗＬの幅と等しく、窓ＷＭの幅より狭い。第８図に示
すように、窓ｗＬとＷＭは主窓３０に対応し、窓ｗＬお
よびｗＨの計数値を用いてオフセット窓３１またはその
かわりにエネルギーオフセット３２を決定する。窓ｗＬ
およびＷＨはオフセット補正に対する感度の大きさを与
える。

第８図はエネルギースペクトルを、ピーク２６の両側に
大きさが等しく符号が逆の傾斜がある三角形として近似
したものである。この近似によりエネルギーオフセット
３２の計算が簡略化され、次式で求めることができる。

但し、△Ｅはエネルギーオフセットの調節量、Ｃは小さ
な窓ｗＬおよびＷ１４の幅に比例するか、またはそれに
等しい量、そして（ＢＡＳＥ）は像の明点をそこまで下
げなければならない計数値レベルである。この計算はＩ
Ｌ−ＩＨが正の場合だけ行なうことができる。この場合
、ただ単にエネルギー窓を拡大しても検出される計数値
が大きくなるだけで正にならないことに注意されたい。

第７図を参照して前に述べたように、ベース（ＢＡＳＥ
）値をきめるための好ましい方法では平均計数値および
画素の組に対する標準偏差を用いる。

一実施例では、所定の半径を持ちかつ中心が像の中心に
ある円に対応する画素の組を用いてベース値を計算する
。たとえば、全視野が１２８画素×１２８画素のカメラ
では５５画素の半径を用いることができる。所定の半径
内の画素に対して、平均値Ｍと標準偏差Ｓを求める。次
にベース値を式Ｍ＋　（ｋ×Ｓ）により求める。ここで
ｋは所定の定数で、たとえば１である。一実施例では、
オフセット値の組に２次元低域通過フィルタを適用する
ことにより、上記の式で計算したエネルギーオフセット
をろ波してノイズ成分を減らす。

補正テーブルに収容されたエネルギーオフセットからオ
フセット調節量ΔＥを減算する。このとき高度に一様な
像を得るため新しいエネルギー補正テーブルを使っても
よい。エネルギー補正テーブルは更に、位置に応じたフ
ォトピークの変動、位置に応じたエネルギー分解能、位
置に応じた結晶固有の感度の変動、およびコリメータの
非一様性を補償する。

本発明を主としてエネルギーオフセットの使用の場合に
ついて説明してきたが、本発明は画素の計数値による調
節を行なう位置依存エネルギー窓にも同様に適用できる
。更に、本エネルギーオフセット補正方式は直線性補正
のような他の補正手法と一緒に使うことができる。

本発明の実施例を図示し説明してきたが、このような実
施例は例として示したに過ぎない。当業者は本発明の趣
旨を逸脱することなく多数の変形、変更および置換を考
え付くことができる。したがって、特許請求の範囲は本
発明の趣旨と範囲の中に入るこのような変形をすべて包
含するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はガンマカメラ争システムの概略構成図である。 第２図は散乱事象を含む複数の検出された事象に対する
エネルギースペクトルを示すグラフである。第３ａｓ３
ｂおよび３０図はそれぞれ等しいエネルギーオフセット
をそなえた、形状の異なるエネルギースペクトルを示す
グラフである。 第４　ａ　ｓ　４　ｂおよび４０図の一様な像を与える
エネルギーオフセットを有するエネルギースペクトルを
示す。第５図は本発明に従ってエネルギースペクトルと
オフセットを求めるための一様なガンマ線のフラッドを
用いる装置の概略構成図である。 第６図はフォトピークを発見するための２つのエネルギ
ー窓の使用を示す説明図である。第７図は非一様な像の
場合の画素の計数値と画素番号を表わすグラフである。 第８図は３つのエネルギー窓を使ってエネルギーオフセ
ットを求める本発明の一実施例を示す説明図である。 ［主な符号の説明］ １１・・・ガンマ放射線源、 １２・・・コリメータ、 １３・・・シンチレーション結晶、 １４・・・光電子増倍管の配列、 １５・・・コンピュータ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ガンマカメラで検出された事象の有効性を確認する
   方法であって、 検出された事象の全エネルギーに対応するエネルギー信
   号を形成するステップ、および 上記エネルギー信号が上記の検出された事象の計算され
   た位置に対応するエネルギー範囲内に入った場合に上記
   の検出された事象を有効なものと認めるステップを含み
   、感度が所定の感度より大きいそれぞれの位置に対応す
   る各範囲が、上記感度をほぼ上記所定の感度まで下げる
   ように変位されていることを特徴とする方法。 ２、検出された事象の全エネルギーに対応するエネルギ
   ー信号を形成する手段、および 上記エネルギー信号が上記の検出された事象の計算され
   た位置に対応するエネルギー範囲内に入った場合に上記
   の検出された事象を有効なものと認める手段であって、
   感度が所定の感度より大きいそれぞれの位置に対応する
   各範囲が上記感度をほぼ上記所定の感度まで下げるよう
   に変移されている手段、を含むことを特徴とするガンマ
   カメラ。 ３、放射線事象のエネルギーおよび位置を検出するため
   の装置であって、 上記事象に応答する検出器の配列、および 上記検出器に応答して各事象の位置とエネルギーを決定
   するための処理手段を含み、上記処理手段は選択された
   エネルギー以外の事象を区別するためにエネルギー窓を
   用いると共に、各々がそれぞれの位置に対応し、かつ各
   々の値が位置に応じた上記の選択されたエネルギーに対
   する感度を実質的に一様にする値を有する複数のエネル
   ギーオフセットを用いることを特徴とする装置。 ４、上記処理手段にはそれぞれのエネルギーオフセット
   値を記憶するテーブル手段が結合されている請求項３記
   載の装置。 ５、上記の選択されたエネルギーに対する上記検出器の
   感度がそれぞれの所定の感度より大きくなっている位置
   に対応する上記エネルギーオフセットがそれぞれ、その
   位置での感度を下げるように選択されている請求項３記
   載の装置。 ６、それぞれの位置に対応する上記所定の感度は中心合
   せされた円の中の各位置に於ける実際の感度の重み付け
   平均に関連付けられている請求項５記載の装置。 ７、入射ガンマ放射線事象に応答して光子を放出するシ
   ンチレーション手段、 上記の放出された光子に応答する検出器の配列、および 上記検出器に応答して上記光子が放出された位置および
   各事象に対する放出された光子の全エネルギーを決定し
   、また選択されたエネルギー以外の事象を区別するため
   のエネルギー窓を用いると共に、各々がそれぞれの位置
   に対応し、各々の値が位置に応じた上記の選択されたエ
   ネルギーに対する感度を実質的に一様にする値を有する
   複数のエネルギーオフセットを用いることにより、少な
   くとも１つの予め定められた発生源に対応するデータを
   選択する処理手段、 を含むことを特徴とするガンマカメラ装置。 ８、上記シンチレーション手段と上記ガンマ放射線源と
   の間に上記ガンマ放射線を整列させるコリメータ手段が
   配置されている請求項７記載のガンマカメラ装置。 ９、上記処理手段にはそれぞれのエネルギーオフセット
   値を記憶するテーブル手段が結合されている請求項７記
   載のガンマカメラ装置。 １０、上記の選択されたエネルギーに対する上記検出器
   の感度がそれぞれの所定の感度より大きくなっている位
   置に対応する上記エネルギーオフセットがそれぞれ、そ
   の位置での感度を小さくするように選択されている請求
   項７記載のガンマカメラ装置。 １１、各位置に対応する上記所定の感度が予め定められ
   た位置の予め定められた半径内の位置での実際の感度の
   重み付け平均に関連付けられている請求項１０記載のガ
   ンマカメラ装置。 １２、ガンマカメラの画素相互間を実質的に一様にする
   ためのエネルギーオフセットを求める方法であって、 第１の一様なフラッド像を記録して、各画素に対応する
   各エネルギースペクトルのピークがエネルギー窓と整合
   するように複数のエネルギーオフセットを見出すステッ
   プ、 第２の一様なフラッド像を記録して、上記エネルギーオ
   フセットおよび上記エネルギー窓を使った像を作成する
   ステップ、 検出された事象のベース値を見出すステップ、および 上記ベース値を超える多数の検出事象を持つ画素に対応
   するエネルギーオフセットを調節して、各超過分に対応
   する量だけ上記事象に対する感度を下げるステップ、 を含むことを特徴とする方法。 １３、上記の調節されたエネルギーオフセットをそれぞ
   れ減少させる請求項１２記載の方法。 １４、特定の画素に対する上記ベース値を見出す上記ス
   テップが、 所定の画素の所定の半径内のすべての画素に対する検出
   事象の平均数Ｍを見出すステップ、上記所定の半径内の
   上記画素に対する上記平均から標準偏差Ｓを見出すステ
   ップ、および ｋを所定の定数としてＭ＋（ｋ×Ｓ）の式に従って上記
   ベース値を計算するステップ、 を含んでいる請求項１２記載の方法。 １５、上記の第２の一様フラッド像を記録するステップ
   で各画素に対してそれぞれ１対のエネルギー窓が使用さ
   れ、上記対のエネルギー窓は各エネルギーのピークに対
   して対称であり、上記調節量が上記対のエネルギー窓の
   間の計数値の差に関連付けられている請求項１２記載の
   方法。 １６、ガンマカメラの画素相互間に感度をほぼ一様にす
   るためのエネルギーオフセットを求める方法であって、 第１の一様なフラッド像を記録して、各画素に対応する
   各エネルギースペクトルのピークがエネルギー窓と整合
   するように複数の整合用のエネルギーオフセットを見出
   すステップ、 第２の一様なフラッド像を記録して、それぞれの画素に
   対応する３つの画素計数値Ｉ＿Ｌ、Ｉ＿ＭおよびＩ＿Ｈ
   を発生し、上記計数値Ｉ＿Ｍは各エネルギーのピークを
   含む中間のエネルギー窓に対応し、上記計数値Ｉ＿Ｌは
   上記中間エネルギー窓より低くて上記中間エネルギー窓
   に隣接した低エネルギー窓に対応し、上記計数値Ｉ＿Ｈ
   は上記中間エネルギー窓より高くて上記中間エネルギー
   窓に隣接した高エネルギー窓に対応し、上記低エネルギ
   ー窓と上記中間エネルギー窓との和が上記各エネルギー
   のピークを中心として対称なエネルギー窓を形成してい
   るステップ、 各画素に対応する検出された計数値のベース値を見出す
   ステップ、および それぞれの差（Ｉ＿Ｌ−Ｉ＿Ｈ）が正でそれぞれの和（
   Ｉ＿Ｌ＋Ｉ＿Ｍ）がそれぞれのベース値より大きい場合
   に、上記整合用のエネルギーオフセットから減算すべき
   それぞれの調節量ΔＥを、Ｃを予め定められた定数とし
   て次式 ΔＥ＝Ｃ×√［Ｉ＿Ｌ＋Ｉ＿Ｍ−（ベース値）］／（Ｉ
   ＿Ｌ−Ｉ＿Ｈ）に従って計算するステップ、 を含むことを特徴とする方法。 １７、上記エネルギーオフセットおよび上記調節量に基
   いてエネルギー補正テーブルを形成するステップを更に
   含む請求項１６記載の方法。