JPH0587933A - ガンマー線散乱成分除去装置 - Google Patents

ガンマー線散乱成分除去装置

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JPH0587933A
JPH0587933A JP6717792A JP6717792A JPH0587933A JP H0587933 A JPH0587933 A JP H0587933A JP 6717792 A JP6717792 A JP 6717792A JP 6717792 A JP6717792 A JP 6717792A JP H0587933 A JPH0587933 A JP H0587933A
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gamma
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信篤 本村
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隆 市原
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 γ線散乱成分の除去に要する所要時間が大幅
に短縮されるとともに、γ線散乱成分の除去を高精度に
行えるようにすることにある。 【構成】 ガンマカメラにおいて被検体内に投与した放
射性同位元素から放出されるγ線のエネルギーと入射位
置とを測定し、被検体内のγ線分布を示す二次元画像を
収集する際、エネルギーウインドウを1つの光電ピーク
に関して複数設定する手段(ウインドウ回路7)と、前
記各エネルギーウインドウにより収集した画像間の演算
により散乱成分補正係数を求める手段(補正係数発生回
路8)とを備え、前記散乱成分補正係数を用いて前記二
次元画像からγ線散乱成分を除去することを特徴とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、被検体内に投与した放
射性同位元素(RI)から放出されるγ線を測定するガ
ンマカメラにより被検体内のγ線分布を示す二次元画像
を収集する際、この二次元画像から被検体内での散乱及
びガンマカメラ内の散乱に起因するγ線散乱成分をウイ
ンドウ設定により除去するガンマー線散乱成分除去装置
の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より核医学機器システムにおいて
は、RIを被検体内に投与し、そのRIの分布状態をガ
ンマカメラにより画像化して診断に供している。一方、
この種の核医学機器システムにおける診断能を向上する
ためには、ガンマカメラで得られる被検体内のγ線分布
を示す二次元画像に対し、被検体内でのγ線の散乱、ガ
ンマカメラ内部(例えばコリメータ、NaIシンチレー
タ等の内部)でのγの散乱に起因するγ線散乱成分を有
効に除去する処理を施すことが要求される。
【0003】そこで、従来、上記二次元画像から上記γ
線散乱成分を除去するため、例えば次の2通りの方法を
採用していた。
【0004】まず、第1のγ線散乱成分除去方法は、図
13で示すようにγ線のエネルギースペクトル曲線の光
電ピークにメインウインドウWmを設定するとともに、
この光電ピークより低いエネルギーのγ線分布曲線上に
サブウインドウ(メインウインドウと同様な幅を有す
る)Wsを設定する。ここで、メインウインドウWmよ
り得られた画像データを2次元座標上でM(x,y)と
し、サブウインドウWsより得られた画像データをS
(x,y)とすると、散乱線補正した所望画像データC
(x,y)は、以下の式1より求められる。
【0005】
【数1】 C(x,y)=M(x,y)−R・S(x,y) …(1) 但し、Rは一定値を示す。
【0006】このような従来の散乱線除去方法は、例え
ば“ImprsvedSPECT…Photons"written by R.J.Jasjcjak
ot al.BASIL SCIEJCES Vol.25,No.8.1984 に開示して
ある。
【0007】また、第2の従来のγ線散乱成分除去方法
によれば、図14で示す如く、γ線のスペクトラムエネ
ルギーの分布曲線を再現できる程度の狭い幅ΔEを有す
るウインドウWEnを利用して、N個(N>1)のγ線画
像データを収集することができる。これによって、スペ
クトラムエネルギーの分布曲線の形状を把握でき、この
形状から散乱線成分を推定して、光電ピークの画像デー
タを除去し、所望のγ線の画像データを得ている。
【0008】この第2の従来の除去方法は、例えば“SP
ECT Compton-Scatterig …Spectra"by Kenneth F.Koral
etal.BASICS CIENCES,Vol.29,No.2 February 1988(Jou
rnalof Naclear Medicine) に開示されている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
上記第1のγ線散乱成分除去方法の場合においては、以
下のような問題点がある。即ち、正確に光電ピークを包
含したエネルギー帯域換言すればメインウインドウWrn
によって規定されたエネルギー帯域を測定したいにもか
かわらず、この帯域には散乱線成分が含まれている。ま
た、この被測定帯域以外のエネルギー帯域換言すればサ
ブウインドウWsで規定されたエネルギー帯域について
は、散乱線成分を測定し、この測定値を基にメインウイ
ンドウによって規定した光電ピーク帯域における散乱線
成分を推定している。この結果、現実の物理現象と異な
ることになる。特に係数Rは経験的に求められるもので
あり、その測定ごとに経験的に定められるものにすぎな
い。従って、γの入射位置に対する適切なγ線散乱成分
除去をなし得ず、これにともない画像の正確性を欠くこ
とになるという不具合が生じる。また、従来の上記第2
のγ線散乱成分除去方法の場合においては、γ線散乱成
分除去の精度が上記第1のγ線散乱線除去方法と比べて
向上される反面、その方法のウインドウ幅に比べて充分
に狭いウインドウ幅で多くの画像を収集することになる
から、画像の収集処理に要する所要時間が過大になり、
しかも2つ以上の光電ピークを有する核種のγ線散乱成
分を除去するためには、更に多くの画像収集を行わなけ
ればならず、実用性がますますなくなるという課題が存
在している。
【0010】本発明は、上記課題に着目してなされたも
ので、その目的とするところは、γ線散乱成分の除去に
要する所要時間が上記第2のγ線散乱除去方法を適用し
た場合よりも大幅に短縮されるとともに、γ線散乱成分
の除去を高精度に行えるガンマー線散乱成分除去装置を
提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するため、ガンマカメラにおいて被検体内に投与し
た放射性同位元素から放出されるγ線のエネルギーと入
射位置とを測定し、被検体内のγ線分布を示す二次元画
像を収集する際、エネルギーウインドウを1つの光電ピ
ークに関して複数設定する手段と、前記各エネルギーウ
インドウにより収集した画像間の演算により散乱成分補
正係数を求める手段とを備え、前記散乱成分補正係数を
用いて前記二次元画像からγ線散乱成分を除去すること
を特徴とする。
【0012】
【作用】本発明によるガンマー線散乱成分除去装置の構
成であれば、被検体のγ線分布を示す二次元画像を収集
する際、エネルギーウインドウを1つの光電ピークに関
して複数設定し、その設定した各エネルギーエインドウ
内の画像データを収集して二次元画像からガンマー線散
乱成分を除去することができる。これを、図15に示す
ような計数値−γのエネルギースペクトラム特性曲線を
用いて説明する。同図において、縦軸に計数値G、横軸
はエネルギー[KeV]であり、そのエネルギーのスペ
クトラムはγ線の入射位置(x,y)で異なる。上限値
WU、下限値WLとにウインドウを想定した場合、γ線
の全エネルギースペクトラムG(x,y)とし、ウイン
ドウ内の全データによる面積をP(x,y)、γ線散乱
成分を除去した光電ピークのみの面積をNPA(x,
y)、γ線散乱成分の面積をB(x,y)とすると、モ
ンテカルロ推定法により次の式2、式3が成立する。
【0013】
【数2】
【数3】 また、同図を見ると分るようにγ線散乱成分B(x,
y)は、台形で近似できるのでB(x,y)は次の式4
で求められる。
【0014】
【数4】 以上のことから、所望の光電ピークのみの面積NPAが
求められ、実際上のγ散乱成分を除去することができ
る。即ち、上記式1の要件を満すことができる。
【0015】
【実施例】図1は、本発明のガンマー線散乱成分除去装
置が適用された第1実施例のシンチレーションカメラ装
置のシステム構成を示すブロック図である。
【0016】この第1実施例のシンチレーションカメラ
装置は、エネルギーウインドウを1つの光電ピークに関
して3つ設定する場合のものであって、図示の如くガン
マカメラ本体、A/D変換器2、イメージメモリコント
ローラ3、第1〜第3のイメージメモリ4A〜4C、第
1〜第3のイメージプロセッサ5A〜5C、散乱成分除
去回路6、ウインドウ回路7、補正係数発生回路8、C
PU9を備えている。
【0017】そして、CPU9はシステム全体の制御中
枢として機能されるもので、ウインドウ回路7及び補正
係数発生回路8を制御動作させ、これにより図2に従っ
て以下述べるように二次元画像よりγ線散乱成分を除去
することを散乱成分除去回路6で行わせ、γ線散乱成分
が除去された被検体内のγ線分布を示す二次元画像をデ
ィスプレイ10上に表示させるものである。
【0018】ガンマカメラ本体1にて、被検体に投与し
たRIから放出されるγ線のエネルギーと入射位置とを
測定し、エネルギー信号zと位置信号x,yを得ると
(ステップST−1)、この各信号はA/D変換器2に
よりデジタル化される。このA/D変換器2より出力さ
れた位置信号x,yはイメージメモリプロセッサ3に加
わり、他方、エネルギー信号zはウインドウ回路7に加
わる。ウインドウ回路7は、ウインドウレベル発生回路
7Aとウインドウ設定回路7Bとからなり、CPU9の
制御下でウインドウ設定回路7BがウインドウW1 ,W
2 ,W3 のいずれかを設定する動作がなされる毎に(ス
テップST−2)、ウインドウレベル発生回路7Aでは
A/D変換器2より出力されたエネルギー信号に応じて
各ウインドウW1 〜W3 毎にエネルギー領域幅を決定
し、どのイメージメモリに各ウインドウW1 〜W3 の画
像データを書き込むかを示す信号Snをイメージメモリ
コントローラ3へ送出する(ステップST−3)。イメ
ージメモリコントローラ3は、ウインドウレベル発生回
路7aより受けた信号Snに対応させて第1〜第3のイ
メージメモリ4A〜4Cへそれぞれ対応するウインドウ
1 〜W3 内の画像データを、位置信号x,yにより決
まるアドレスで示して書込む(ステップST−4、ST
−5、ST−6)。次に、イメージメモリ4A〜4Cに
書込まれたウインドウW1 〜W3 毎の画像データを第1
〜第3のイメージプロセッサ5A〜5cに読出し、この
第1〜第3のイメージプロセッサ5A〜5cにおいてフ
ィルタ処理、均一性処理等の一連の画像処理がなされた
画像データを得る(ステップST−7、ST−8、ST
−9)。こうして第1〜第3のイメージプロセッサ5A
〜5Cで得た画像データは、散乱成分除去回路6へ出力
される一方、補正係数発生回路8にも出力される。そし
て、補正係数発生回路8において、散乱成分の除去用の
パラメータを作成し、散乱成分除去回路6へ送出する
(ステップST−10)。これに応じて散乱成分除去回
路6は、光電ピークを包含したγ線のエネルギースペク
トラムの分布から散乱成分B(x,y)を除去する処理
を行い(ステップST−11)、その散乱成分B(x,
y)の除去されたγ線のエネルギースペクトラムの分布
画像をディスプレイ10上に表示することになる(ステ
ップST−12)。
【0019】前述の如くシステム動作される本実施例に
あっては、ウインドウ設定及びγ線散乱成分除去の次の
ように行う。
【0020】図3に示すように、光電ピークPp を中心
にしてK+W1/2,K−W1/2のエネルギー領域幅
を持たせたメインウインドウW1と、このメインウイン
ドウW1の両端に一部オーバーラップした第1,第2サ
ブウインドウW2,W3とを設置する。ここでメインウ
インドウW1のエネルギー幅は、ガンマカメラのエネル
ギー分解能などにより決まり、モンテカルロ推定法など
で最適値が求められる。例えば光電ピークPp のエネル
ギーの20〜26%程度にする。サブウインドウW2,
W3は、それぞれ2〜6KeV程度に設定される。
【0021】次に、各ウインドウW1,W2,W3ごと
に収集した画像データにより次の式5、式6、式7の各
式に示す画像データCt、Ch、Ceを計算する。
【0022】
【数5】
【数6】
【数7】 以上によりγ線散乱成分Bxyに相当が推定でき、メイ
ンウインドウで推定された全面積データP(x,y):
(Ct(xy)に相当する)におけるγ線散乱成分を示
す台形面積As(x,y)を次の式8に従って求め、こ
れを図1の構成において補正係数発生回路8から散乱成
分除去回路6へ加えることにより、その散乱成分除去回
路6にて光電ピーク画像(メインウインドウW1で規定
された被検体内のγ線成分分布を示す二次元画像)から
γ線散乱成分を除去することができる。即ち、台形状の
散乱成分Asは、
【数8】 As(x,y)=(Ct−(Ch+Ce)Ws/(2We))/Ct (8) これら、各面積データCh、Ct、Ceの関係を、図4
に示す如く視覚的に表現すると上記の式8がより容易に
理解できる。
【0023】図5は、本発明のガンマー線散乱成分除去
装置が適用された第2実施例のシンチレーションカメラ
装置のシステム構成を示すブロック図である。
【0024】この第2実施例のシンチレーションカメラ
装置は、エネルギーウインドウを1つの光電ピークに関
して5つ設定するものである。第1の実施例ではメイン
とサブウインドウとをオーバーラップにさせた。このよ
うなオーバーラップさせた状態では画像データの収集分
離が困難である場合があるので、予め5つのウインドウ
を設定し、メインとサブのウインドウをそれぞれ図6に
示すようにしたものである。図示の如く第1〜第5のイ
メージメモリ4A〜4Eと、第1〜第5のイメージプロ
セッサ5A〜5Eを備え、また図1と同一符号で示す各
部は図1の各部にそれぞれ対応する。従って、本実施例
におけるシステム動作は第1実施例で説明した関係とな
るのでここでは省略する。
【0025】このような本実施例におけるウインドウ設
定及びγ線散乱成分除去を以下説明する。
【0026】図6に示すようにエネルギーウインドウW
1〜W5(但し、図3のW1〜W3とは対応しないもの
とする)を設定する。ここで、W3に光電ピークを中心
に光電ピークエネルギーの24%幅、その他のウインド
ウであるW1,W2,W3,W5は4KeV幅で隣接し
て設定する。このウインドウの設定からγ線散乱成分
(散乱線分布)の除去までの処理の流れは、図7のステ
ップST−20からステップST−25のルーチンを経
る。
【0027】具体的には、W1〜W5の如くメインウイ
ンドウWe、サブウインドウWsを設定した後(ステッ
プST−20)、この設定で画像データの収集を行い
(ステップST−21)、各ウインドウに対応する画像
データP1(x,y)〜P5(x,y)を同時に収集す
る(ステップST−22)。
【0028】この収集終了後(ステップST−23)、
収集した画像データP1(x,y)〜P5(x,y)を
利用し(ステップST−24)、式9、式10、式11
を演算して所望の画像データCt,Ch,Ceを得る。
なお、P1〜P5に対して図示しない手段によってフィ
ルタ処理を行っても良い。
【0029】
【数9】 Ct(x,y)=P2(x,y)+P3(x,y)+P4(x,y) (9) Ch(x,y)=P4(x,y)+P5(x,y) (10) Ce(x,y)=P1(x,y)+P2(x,y) (11) また、メイン,サブのウインドウ幅Ws,Weは各エネ
ルギー値E1 〜E6 によりそれぞれ式12、式13より
求められる。
【数10】 Ws=E3−E1=E6−E4 (12) We=E5−E2 (13) これらの数値を用いて式14のように散乱成分補正係数
に相当する散乱成分面積(即ち、台形面積)As(x,
y)を求める。
【0030】
【数11】 As(x,y)=(Ct−(Ch+Ce)Ws/(2We))/Ct (14)
【0031】これを図5のシステム構成において補正係
数発生回路8から散乱成分除去回路6へ加えることによ
り、その散乱成分除去回路6にて画像Ct(x,y)か
ら減算してγ線散乱成分を除去した画像を作成すること
ができる。
【0032】次に、本発明のガンマー線散乱成分除去装
置が適用された第3実施例のシンチレーションカメラ装
置について説明する。
【0033】上記第2実施例では、5つのウインドウW
1〜W5を設定したが、両端のサブウインドウは幅が狭
いために、メインウインドウにオーバーラップする部分
なしで図8に示すようにエネルギーウインドウW1〜W
3(但し、図3及び図6のウインドウとは対応しないも
のとする)を設定してもよい。
【0034】この時
【数12】 Ct(x,y)=P2 (x,y) (15) Ch(x,y)=P1 (x,y) (16) Ce(x,y)=P3 (x,y) (17) * P1 (x,y),P2 (x,y),P3 (x,y)
はそれぞれウインドウW1,W2,W3での収集画像デ
ータを示す。
【0035】
【数13】 Ws=W1=W3(サブウインドウの幅) (18) WtW2 (メインウインドウの幅) (19) 以上により散乱線補正係数に相当した散乱線成分面積A
s(x,y)が求まり散乱成分の補正が行なえる。
【0036】図9は、この第3実施例のシンチレーショ
ンカメラ装置のシステム構成を示すブロック図であり、
図示の如く第1及び第2のイメージメモリ4A,4B
と、第1及び第2のイメージプロセッサ5A,5Bを備
える。また、図1及び図5と同一符号で示す部分は図1
及び図5の各部にそれぞれ対応する。従って、本実施例
におけるシステム動作は第1実施例で説明した関係とな
るのでここでは省略する。
【0037】このような本実施例におけるウインドウ設
定及びγ線散乱成分除去を以下説明する。
【0038】例えば、98Tc(チタニウム)のような
光電ピークが一つの場合ではγ線散乱成分はエネルギー
が高い部分ではほとんどないと考えられるので図6のW
4とW5内の散乱成分のエネルギー幅は0で近似でき
る。また光電ピークP2 の両端のウインドウ幅は小さい
ので一つのウインドウW1で近似できる。
【0039】よって、メインウインドウWt(24%
幅)とサブウインドウW1(4KeV)の二つのウイン
ドウのみで画像データPt、P1を収集して散乱成分補
正が可能である。即ち、次の式20、式21、式22の
ような近似式になる。
【0040】
【数14】 Ct(x,y)=Pt(x,y) (20) Ch(x,y)=0 (21) Ce(x,y)=P1(x,y) (22) これらによりAs(x,y)を式23のように計算する
ことができる。
【0041】
【数15】 As(x,y)=(Ct−(Ch+Ce)We/(We))/Ct (23) 但し、WsはWtのウインドウ幅、WeはW1のウイン
ドウ幅である。
【0042】この関係を、図10に示す如く視覚的に表
現すると上記の式23がより容易に理解できる。
【0043】次に本発明のガンマー線散乱成分除去装置
が適用された第4実施例のシンチレーションカメラ装置
について説明する。
【0044】核医学検査においてエネルギーピークの異
なる複数のRIを同時に用いて行う場合があるが、ここ
では二種類のRIを使って、図11に示す如くのシステ
ム構成で散乱成分を除去するものとした。なお、図1,
図5,図9と同一符号で示す部分はその各図の各部にそ
れぞれ対応し、また本実施例のシステム動作は第1実施
例で説明した関係となるのでここでは省略する。
【0045】本実施例にあっては、図12に示すように
光電ピークPp −1についてはよりエネルギーの高い光
電ピークPp −2の影響でエネルギーが高い側の散乱成
分が多いため、W1,W2,W3の3つのウインドウが
必要となる。一方、光電ピークPp −2についてはエネ
ルギーの散乱成分が少いため、W4,W5の2つのウイ
ンドウでも十分である。この各ウインドウごとの画像デ
ータP1〜P5同時に収集する。
【0046】光電ピークPp −1のイメージデータCT
1,Ch1,Ce1,As1は、式24、式25、式2
6、式27より計算される。
【0047】
【数16】 Ct1(x,y)=P2(x,y) (24) Ch1(x,y)=P3(x,y) (25) Ce1(x,y)=P1(x,y) (26) As1(x,y)=(Ct1−(Ch1+Ce1)Ws/We))/Ct1 (27) 光電ピークPp−2のイメージデータCT2,Ch2,
Ce2,As2は、式28、式29、式30、式31よ
り計算される。
【0048】
【数17】 Ct2(x,y)=P5(x,y) (28) Ch2(x,y)=0 (29) Ce2(x,y)=P4(x,y) (30) As2(x,y)=(Ct2−(Ch2+Ce2)Ws/We))/Ct2 (31) 以上より散乱成分補正係数に相当した散乱成分補正係数
As1(x,y)、As2(x,y)が求まり、散乱成
分の補正が行える。
【0049】更に、本発明のガンマー線散乱成分除去装
置は、ECT(enission computed tomography)にも適用
できる。これによって、各投影データに含まれている散
乱線成分を除去できるので高画質のECT像を得ること
ができる。
【0050】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、エ
ネルギーウインドウを1つの光電ピークに関して複数設
定して各ウインドウ内の画像データを収集し、γ線散乱
成分を除去できる。従って、γ線散乱成分の除去のため
の所要時間が従来に比較して大幅に短縮される。また、
この光電ピークに関してのγ線散乱成分を正確に推測し
て除去することができるので、画像の分解能が向上し、
また定量的な扱いが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のガンマー線散乱成分除去装置が適用さ
れた第1実施例のシンチレーションカメラ装置のシステ
ム構成を示すブロック図である。
【図2】図1のシステム構成における処理の流れを示す
図である。
【図3】本発明の第1実施例におけるウインドウ設定及
びγ線散乱成分除去の仕方を説明するために用いた図で
ある。
【図4】本発明の第1実施例にて収集した画像データを
基に得られる各面積データを視覚的に表現した図であ
る。
【図5】本発明のガンマー線散乱成分除去装置が適用さ
れ第2実施例のシンチレーションカメラ装置のシステム
構成を示すブロック図である。
【図6】本発明の第2実施例におけるウインドウ設定及
びγ線散乱成分除去の仕方を説明するために用いた図で
ある。
【図7】本発明の第2実施例におけるウインドウ設定か
らγ線散乱成分の除去までの処理の流れを示す図であ
る。
【図8】本発明の第3実施例におけるウインドウ設定及
びγ線散乱成分除去の仕方を説明するために用いた図で
ある。
【図9】本発明の第3実施例のシンチレーションカメラ
装置のシステム構成を示すブロック図である。
【図10】本発明の第3実施例にて収集した画像データ
を基に得られる各面積データを視覚的に表現した図であ
る。
【図11】本発明の第4実施例のシンチレーションカメ
ラ装置のシステム構成を示すブロロック図である。
【図12】本発明の第4実施例におけるウインドウ設定
及びγ線散乱成分除去の仕方を説明するために用いた図
である。
【図13】従来のガンマー線散乱成分除去装置における
ウインドウ設定及びγ線散乱成分除去の仕方の第1例を
説明するために用いた図である。
【図14】従来のガンマー線散乱成分除去装置における
ウインドウ設定及びγ線散乱成分除去の仕方の第2例を
説明するために用いた図である。
【図15】本発明のガンマー線散乱成分除去装置におけ
るウインドウの設定及びγ線散乱成分除去の仕方を説明
するために用いた図である。
【符号の説明】
1 ガンマカメラ 2 A/D変換器 3 イメージメモリコントローラ 4A〜4E イメージメモリ 5A〜5E イメージプロセッサ 6 散乱成分除去回路 7 ウインドウ回路 8 補正係数発生回路 9 CPU

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ガンマカメラにおいて被検体内に投与し
    た放射性同位元素から放出されるγ線のエネルギーと入
    射位置とを測定し、被検体内のγ線分布を示す二次元画
    像を収集する際、エネルギーウインドウを1つの光電ピ
    ークに関して複数設定する手段と、 前記各エネルギーウインドウにより収集した画像間の演
    算により散乱成分補正係数を求める手段とを備え、 前記散乱成分補正係数を用いて前記二次元画像からγ線
    散乱成分を除去することを特徴とするガンマー線散乱成
    分除去装置。
JP6717792A 1991-03-27 1992-03-25 ガンマー線散乱成分除去装置 Expired - Lifetime JPH0769428B2 (ja)

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