JPH03225292A

JPH03225292A - Ｓｐｅｃｔ装置用のアーチファクト乃至感度補正装置

Info

Publication number: JPH03225292A
Application number: JP2020793A
Authority: JP
Inventors: Takashi Ichihara; 隆市原
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1990-01-31
Filing date: 1990-01-31
Publication date: 1991-10-04
Anticipated expiration: 2014-10-06
Also published as: EP0444324A3; EP0444324A2; US5311427A; JP2957623B2

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】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、被検体に投与され決放射線医寮品（以下Ｒ１
という）より放出されるγ線を３６０６方向から放出し
て、ＳＰＥＣＴ画像を得るＳＰＥＣＴ装置に適用される
ＳＰＥＣＴ装置用のアーチファクト乃至感度補正装置に
関し、特にファンビームコリメータを用いたＳＰＥＣＴ
装置に対する感度補正乃至リング状アーチファクト除去
技術の改良に関する。

（従来の技術）一般に、ＳＰＥＣＴ装置で用いられているファンビーム
コリメータは、第１７図に示すようにファンビームコリ
メータの表面からの距離すと、ファンビームの焦点から
の角度θとの関数となるような空間分解能と感度特性を
持つ。このため、再構成したＳＰＥＣＴ画像が呈するフ
ァンビームコリメータの感度特性は、第１８図に示す如
く画像中心部分でカウント値が高く、その中心部分から
Ｘ方向への距離が大きくなる程カウント値が低くなる感
度プロファイルカーブを描くことになる。

また、ファンビームコリメータのフォーカス精度が低い
と感度不均一性が生じ、またその加工精度が低いとリン
グ状アーチファクトが生じることもあるが、この感度不
均一性及びリング状アーチファクトは感度プロフィール
カーブ上に混／にして重畳される。

そこで、従来はＳＰＥＣＴｖｅ置て画像再構成するため
の再構成アルゴリズムには、第１９図で示すような荷重
関数を逆投影する荷重逆投影法により感度と空間分解能
を補正する方法などが提案された。また、有効視野を直
径とする円柱に放射性同位元素を入れてＳＰＥＣＴ画像
を求め、このリングアーチファクト、感度の不均一性、
γ線の散乱吸収による不均一などを全て含んだ画像から
、この逆数のテーブルを補正データとして、その後書ら
れるＳＰＥＣＴ画像を補正する方法などが提案された。

フ（発明が解決しよとする課題）しかしながら、それらの各補正方法を実施した場合にお
いては、ファンビームコリメータの感度成分とリング状
アーチファクト成分とが非分離のままの投影データを基
に画像再構成されたＳＰＥＣＴ画像上で感度補正乃至リ
ング状アーチファクト消去の補正を行うことになるから
、ファンビームコリメータの感度補正及びリング状アー
チファクト消去の補正を正確に行うことができなかった
。

本発明は、係る事情に着目してなされたもので、その目
的とするところは、ファンビームコリメタの感度補ｉＥ
及びリング状アーチファクト消去の補１［を正確に行え
るＳＰＥＣＴ装置用のアーチファクト乃至感度補正装置
を提供することにある。

［発明の構成１（課題を解決するための手段）本発明は、上記目的を構成するため、第１図に示すよう
に架台ｌ、データ収集部２、画像再構成部３、表示部４
からなるＳＰＥＣＴ装置にアーチファクト除去手段５及
び感度補正手段６を付設してアーチファクト乃至感度補
正装置を含む構成を得るものである。

架台１は、被検体Ｐに投与されたＲ１より放出されるγ
線を３６０＠方向から検出するため、ファンビームコリ
メータが着脱自在に取付けられたガンマカメラ８を被検
体Ｐを中心として３６０゜回転させることができる。こ
の架台１のガンマカメラ８からの投影データは、データ
収集部２で収集されて画像再構成部３へ出力される。こ
れにより画像再構成部３ではデータ収集部２より受けた
投影データを基にＳＰＥＣＴ画像を再構成し、再構成さ
れたＳＰＥＣＴ画像を表示部４上に表示させることがで
きる。

しかしながら、ファンビームコリメータを用いた場合、
ファンビームコリメータの感度補正をしない場合、ある
いはその感度補正が不十分な場合には、ＳＰＥＣＴ画像
上の感度均一性が一様でなく、又同時にリング状アーチ
ファクトが生じていると、ＳＰＥＣＴ画像は観察者にと
って極めて見づらく診断能が低くなる。

そこで、本発明のアーチファクト乃至感度補正装置は、
上記投影データにリングアーチファクト成分か所定値以
上含まれていると認識した場合、このリングアーチファ
クト成分をファンビームコリメータの感度成分から分離
して投影像上で除去する補正処理を行えるようにアーチ
ファクト除去手段５を設け、またアーチファクト除去手
段５による補正処理を経た投影データを基に画像再構成
部３で再構成されたＳＰＥＣＴ画像上でファンビームコ
リメータの感度補正を行えるように感度補正手段６を設
けた構成としたものである。

（作用）本発明によるＳＰＥＣＴ装置用のアーチファクト乃至感
度補正装置の構成であれば、以下説明するようにファン
ビームコリメータの感度補正及びリング状アーチファク
ト成分の除去を行える。

［１］フアンビームコリメータの感度補正ファンビーム
コリメータの感度補正とは、ＳＰＥＣＴ有効視野内感度
不均−性を補正して均一なものにすることをいう。

一般に、ファンビームコリメータは、第２図に示す如く
の全体構造で、第３図に示す如くの要部詳細構造のもの
である。この第２図及び第３図に図示した関係で、ファ
〉ビームコリメータの感度Ωは次の（＋）式で表わすこ
とができる。

Ω　− ・・・（１）但し、コリメータ表面からポイントＰまでの距離、ｂ１
壁厚：ｔ、ｆ：フォーカス距離、ｄ：穴径、ａ、−ａ−
２μ、μ：γ線の吸収係数である。

この（１）式から判るように、ファンビームコリメータ
の感度分布は、コリメータの表面からの距離りが大きく
なるにつれて大きくなり（第４図参照）、またＳＰＥＣ
Ｔ画像の中心（第６図参照）のθ−０で大きく、周辺で
小さくなる（第５図参照）また、空間分離能（Ｒ。

Ｒ，）は、次の（２）式、（３）式でそれぞれ表わすことができる。

＋＋（２）但し、 θ θ ｉｎ θ　°。

θ ｉｎ −（Ｍ−１＋ＲＦ　ｗｕＭ　−（３）Ｒ２：検出器固有分解能４表わされることから、としたガウス分布となるようにボケ関数を設定して、こ
のＳＰＥＣＴ有効視野内にＲ１が均一に分布したときの
感度分布の投影データが計算できる。

この５ＥＣＴの感度分布ｃ　（ｘ、ｙ）を計算すると第
６図に示す如くとなる。

一方、データ収集部２により投影データを収集する際、
あるいはその投影データの収集後に、アーチファクト除
去手段５により投影データからリング状アーチファクト
成分を取り除いた後は、理想的な投影像の投影データと
なる。この理想的な投影後の投影データを基に画像再構
成部３でＳＰＥＣＴ画像を再構成することにより、ＳＰ
ＥＣＴ画像上でファンビームコリメータの感度補正を行
える。これは、次の理由による。

第７図に示すようにＮ　−１’方向のＲ［の投影分ＩＴ
ｉＰ（θ）は分布＃　ｌ）　’の間だけＲ１が分布すた
め、この位置だけの感度分解能特性に従って投影データ
が収集される。こうして得られた投影データからは分布
Ｎ　−ｎ　’の長さ等の情報は得られないため、感度補
正をすることができない。従って、分布位置が判ってか
らでないと感度補正はできないため、ＳＰＥＣＴ画像上
で感度補正するのが適切であることが判る。

［２］フアンビームＳＰＥＣＴにおけるリング状アーチ
ファクトの原因と消去法第７図にてファンビームコリメータ７と有効視野内に均
一に分布したＲＩＣｉ（ｆＩ）からθ方向へ投影される
Ｒ１像のプロファイル１１１分値ｓ　（θ）は、Ｓ（θ）− ｆ’、　［８，”（’、１　＋　ｔ）　］２ｅＯ８２０
・・・（５）もし、ファンビームコリメータフのフォーカスの加工精
度が良くできていると、この積分は変形できて、次の（８）式になる。

・・・（６）ここで、説明の簡単のため、として、（６）式の表現するところを以下述べる。

＊１は、Ｒｆの分布位置に異存してファンビムの拡大効
果を受ける。

＊２は、ファンビームコリメータフの形状（ａ。

ｄ、ｔ）が加工誤差などによりθによって異なった値を
とったとき、この項がリング状アーチファクトの原因と
なるような感度分布の差を作ることを示す。

換言すれば、＊１で示された項は、有効視野内に不規則
に分布したＲ１の量（計数値）が、ファンビームコリメ
ータフの特性（θとｂの関数で感度がかわる特性）によ
り拡大効果を受ける項であるのに対し、＊２で示される
項は、独立に作用することを示している。

従って、＊２で示される項のうち、ｋｄ２／ａ、（ｄ＋
ｔ）の部分を場所によらず一定値にすることを、投影像
上で行えば、リング状アーチファクトを除去することが
できる。

このようなことから、本発明による構成であれば、上記
［１１，［２］に記載の如く、ファンビームコリメータ
の感度補正及びリング状アーチファクト消去の補正を正
確に行える。

（実施例）以下、本発明の実施例について詳細に説明する。

本発明の一実施例にあっては、第１図に従って説明した
ように、投影像上でリング状アーチファクト成分を除去
するために、アーチファクト除去手段５を設け、またＳ
ＰＥＣＴ画像上でファンビームコリメータの感度補正を
行うために、感度補正手段６を設ける。

そして、アーチファクト除去手段５は、上記（６）式＊
２の成分がＲ１の分布に関係無くθだけの関数となるこ
とを利用して投影像上でリング状アーチファクト消失の
ための補正を行える。換言すれば、＊２の成分がθだけ
の関数となる場合、リング状アーチファクトの原因は、
θにおけるファンビームコリメータフのホールの内径、
セプタ厚、コリメータ厚のみのバラツキで決まる定数と
なる。

この場合、理想値からのずれ分がリング状アーチファク
ト成分となるので、理想値からのずれ分を無くすること
により、リング状アーチファクト成分を消失させる補正
が達成される。

そこで、本実施例では、リング状アーチファクト消失用
の補正データを得るため、ファンビームコリメータフに
対して平行にＲ１源として面線源容器を置く手法を採用
した。

第８図は、ファンビームコリメータフに対して面線源容
器９を支持棚１０によって平行に追いた状態を示す構成
図である。なお、同図（Ａ）は正面図、同図（Ｂ）は上
面図である。

面線源容器９は、第９図に示すようにアルミニウム容器
１１とガラス層１２との組み合せとＲ１容器部１３を形
成しており、このＲ１容器部１３へ水及びＲ１を注入す
るために開閉バルブ１４゜１５を設けている。そして、
Ｒ１容器部１３の厚さＴを一定にするため、アルミニウ
ム容器１１及びガラス層１２を平滑板状に仕上げている
。

支持棚１０は、左右対象に支え溝１６を形成した側板１
７．１８と、側板１７，１８の平行状態を保つ側板１９
，２０とからなる。

支持棚１０における側板１７，１８の支え溝１６に面線
源容器９を挿入した状態で、支持棚１０をファンビーム
コリメータ８上に置くことにより、面線源容器９がファ
ンビームコリメータ８の表面より正確に平行に置かれた
ものとなる。

これにより、リング状アーチファクト消失用の補正デー
タを正しく得るための次の各条件を確保できる。

く条件１〉面線源容器９をファンビームコリメータフに設置する場
合、ガンマカメラ８の検出面（ファンビームコリメータ
フの表面）に対して平行且つ正確な距離を知る必要があ
る。

く条件２〉面線源容器９のＲ１容器部１３の厚さｂ２ｂ＋　　（第
８図参照）はγ線の膜吸収が無視できる程度に十分に薄
く場所によらず一定の厚さであることが必要である。

これら条件１，２を満足している場合には、面線源容器
９のＲ１容器部１３より放出されるγ線をファンビーム
コリメータ７を介してガンマカメラ８て検出し、この検
出によりデータ収集部で収集されて得られた第１０図（
Ａ）のＡｓ　　（ｘ、　　ｙ。）の如く特性で示す均一
性画像を、感度の計算式である（５）式よりモード止ま
る同図（Ａ）の破線で示すＢｓ　　（Ｘ、Ｖｏ）の如く
特性で示す面線源の感度分布で割算する。そして、この
割算で得られる同図（Ｂ）のＵ、の如く凸凹の分布デー
タを基に、同図（Ｃ）の１　／　Ｕ　ａの如く逆数を求
める。この逆数１／Ｕ、がリング状アーチファクト消去
のために投影データに掛けられる補正データとしてアー
チファクト除去手段５に貯えておくものである。

このように補正データを求めてアーチファクト除去手段
５にセットしておけば、ファンビームコリメータ７のθ
、ｂによる感度特性に影響を与えず、（６）式の＊２の
項の成分に無関係に、（６）弐＊１の項の場所による加
工精度等のバラツキによるリング状アーチファクト成分
を作る不均一成分だけを除くことができる。

前述の如く、投影像上でリング状アーチファクト成分を
除去する補正処理を経た投影データを基に画像再構成部
３でＳＰＥＣＴ画像が再構成される。この画像再構成さ
れたＳＰＥＣＴ画像でファンビームコリメータの感度補
正を行う感度補正手段６では、第１１図のフローチャー
トに示す如くのルーチンで感度補正テーブルを作成し、
この作成した感度補正テーブルに従って第１２図のフロ
ーチャートに示す如くのルーチンでＳＰＥＣＴ画像の感
度補正を行う。

即ち、第１１図のルーチンとでは、まず、Ｒ１が第１３
図に示す如くの有効視野内に均一に分布した場合の投影
データを３６０’方向でｎ個、ファンビーム投影データ
を計算する（ステップ１０１）。なお、ｎは投影データ
の数を示す。次に、ファンビーム投影データから有効視
野内に均一に分布したＲ１のＳ　Ｐ　Ｅ　ＣＴ　ＲＣ（
ｘ　、　　Ｙ　）を計算する（ステップ１０２）。次い
で、Ｃ（ｘ、ｙ）の中心（０，０）：　１゜０としてそ
の逆数テーブル１／Ｃ（ｘ、ｙ）を計算し、この逆数テ
ーブルを感度補正データする（ステップ１０３）。

こうして得られた感度補正データを感度補正手段６にセ
ットした後、第１２図の処理ルーチンで感度補正を行え
る。

まず、臨床検査データとしてファンビームＳＰＥＣＴデ
ータを収集する（ステップ２０１）。次いで０　（ｘ、
ｙ）としたファンビームＳＰＥＣＴ画像を再構成する（
ステップ２０２）。次いで、得られたＳＰＥＣＴ画像を
再構成する（ステップ２０２）。次で得られたＳＰＥＣ
Ｔ画像に１　／　ｃ（ｘ、ｙ）を乗する感度補正後の画
像−〇（ｘ。

ｙ）ｘｉ／ｃ　（Ｘ、３／）を得る。

このようにして、本発明の一実施例によれば、投影像上
でリング状アーチファクト成分を除去後にＳＰＥＣＴ画
像で感度補正を正しく行えるものである。

次に、本発明の他実施例として、ファンビームコリメー
タのフォーカスの加工精度が悪い場合について、第１４
図、第１５図、第１６図を参照しつつ説明する。なお、
この本発明の他実施例の場合においても、第１図に従っ
て説明したように、アーチファクト手段５及び感度補正
手段６を設けている。

ファンビームコリメータのフォーカスの加工精度が良く
ない場合には、上記（５）式から（６）式への変形は不
可能となる。

第１４図のＡ、Ｂ、Ｃそれぞれの位置に面線源が置かれ
た場合についてみると、フォーカスラインＩＩｆｌ　　
皿、ｆ１２Ｄ−２はＢの面線源位置では交差している。

本来、θの関数ではないと思われていたく６）式θとの
関数である。そのため、θが決まれば必ず一定値として
決まった上記＊２項は、Ｎ、ｊｌ、ラインをみると、Ａ
、Ｂ、Ｃの位置により０２のライン上になく、θ２によ
り一定とみなすことができない。

一方、ファンビームＳＰＥＣＴ画像をパラレルビーム投
影データへ変換後に画像再構成されたときに、第１５図
に示されるように、θ２の方向の投影データが常に同一
円γに逆投影されることにより、リング状アーチファク
トが作られる。このとき、ファンビームコリメータの感
度の不均性は、回転半径Ｒの不均性（コリメータ表面か
らＲだけ離したところに面線源をおいて＋１１１定した
不均性データ）がリング状アーチファクトを主に作るこ
とがわかる。

そこで、ファンビームコリメータのフォーカスの加工精
度が悪い場合には、ＳＰＥＣＴ有効視野の中心、換言す
ればコリメータ表面から回数半径Ｒだけ離したところに
コリメータに対し平行においた面線源より求まる不均一
性データからリング状アーチファクトを除去する補正デ
ータを作る。

また更に、フォーカスが不規則な場合には、第１６図に
示すように、Ｒ，Ｒ＋ａ、Ｒ−ａ、・・・・・・という
ように中心付近の不均一データを収集して第１０図（Ａ
）、（Ｂ）の処理で感度補正を行い、第１０図（Ｃ）の
処理で画像を加算して補正データとするとよいものであ
る。

［発明の効果］以上説明したように、本発明のＳＰＥＣＴ装置用のアー
チファクト乃至補正装置は、投影データのリング状アー
チファクト成分をファンビームコリメータの感度成分か
ら分離して投影像で除去する補正処理をアーチファクト
除去手段で行い、またこのアーチファクト除去手段によ
る補正処理を経た投影データを基に画像再構成されたＳ
ＰＥＣＴ画像上でファンビームコリメータの感度補正す
る処理を感度補正手段で行うから、ファンビームコリメ
ータの感度補正及びリング状アーチファクト消去の補正
を正確に行えるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の機能構成を示すブロック図、第２図は
ファンビームコリメータの全体構成説明図、第３図はフ
ァンビームコリメータの要部詳細説明図、第４図はコリ
メータ表面からの距離に対する相対感度特性を示す線図
、第５図はＳＰＥＣＴ有効視野中心からの距離に対する
感度特性を示す線図、第６図はＳＰＥＣＴ有効視野を示
す図、第７図は本発明による感度補正及びリング状アー
チファクト消去を行うために必要な演算式を導出過程を
説明するための図、第８図は面線源容器を支持棚によっ
てファンビームコリメータ上に置いた状態を示す構成図
、第９図は面線源容器の構成図、第１０図は本発明の一
実施例に従ってリング状アーチファクトを消失させるた
めの補正データを得るための処理過程を示す図、第１１
図は本発明の一実施例での感度補正テーブルの作成する
過程を示すフローチャート、第１２図は本発明の一実施
例でのＳＰＥＣＴ画像の補正過程を示すフローチャート
、第１３図は有効視野を示す図、第１４図、第１５図、
第１６図はファンビームコリメータのフォーカスが悪い
場合に対処した本発明の他実施例の説明図、第１７図、
第１８図、第１９図は従来技術の説明図である。１・・・架台　　　　　２・・・データ収集部３・・・
画像再構成部　４・・・表示部５・・・アーチファクト
除去手段６・・・感度補正手段７・・・ファンビームコリメータ８・・・ガンマカメラ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）被検体に投与された放射線医療品より放出される
γ線を３６０゜方向からファンビームコリメータを用い
て検出し、この検出により収集される投影データを基に
画像再構成としてＳＰＥＣＴ画像を得る装置に適用され
るアーチファクト乃至感度補正装置であって、前記投影データにリング状アーチファクト成分が所定値
以上含まれていると認識した場合、このリング状アーチ
ファクト成分をファンビームコリメータの感度成分から
分離して投影像上で除去する補正処理を行えるアーチフ
ァクト除去手段と、このアーチファクト除去手段による
補正処理を経た投影データを基に画像再構成されたＳＰ
ＥＣＴ画像上でファンビームコリメータの感度補正を行
う感度補正手段と、を具備することを特徴とするＳＰＥ
ＣＴ装置用のアーチファクト乃至補正装置。