JPH075263A - コンプトン・フリー・ガンマ線映像 - Google Patents

コンプトン・フリー・ガンマ線映像

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JPH075263A
JPH075263A JP3139186A JP13918691A JPH075263A JP H075263 A JPH075263 A JP H075263A JP 3139186 A JP3139186 A JP 3139186A JP 13918691 A JP13918691 A JP 13918691A JP H075263 A JPH075263 A JP H075263A
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compton
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Abstract

(57)【要約】 【目的】散乱された光子が最終映像に及ぼす影響を大幅
に削減し、取得後数秒以内に事実上コンプトン・フリー
である映像を得ることによって、記録される映像を定性
的にも定量的にも改善すること。 【構成】位置当たり、また測定されたエネルギー当たり
について記憶された検出カウントから位置についてのエ
ネルギー・スペクトルを作る。次に、システム依存性コ
ンプトン・エネルギー分布と位置を提供するためシステ
ムのエネルギー拡散関数によるコンプトン散乱光子のエ
ネルギー分布の繰り込みによって、非散乱光子が作る位
置当たりのカウントを決定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明はガンマ線カメラ映像シ
ステムに関し、さらに特定すれば、コンプトン散乱イベ
ントの分量が非常に少ない映像、すなわち、事実上コン
プトン・フリーである映像を得るための方法とシステム
に関する。
【0002】
【従来の技術】人体を貫通する場合、ガンマ線光子は、
コンプトン効果によって散乱する特定の確率をもってい
る。そのような散乱は光子の運動の方向と光子のエネル
ギーを変更させる。散乱された1個の光子がガンマ線カ
メラ映像中に記録されると、散乱された光子から偽りの
位置情報が誘導される。
【0003】原則として、散乱された光子は無視しなけ
ればならない。ただし、散乱された光子を無視するため
の効率的で有効な基準に到達することは容易でない。例
えば、散乱の過程において光子は自己が有するエネルギ
ーの一部を喪失するが、典型的なガンマ線カメラのエネ
ルギー解像度は、散乱された光子と散乱されない光子と
の間の記録されたエネルギーに大量の重複を許容する解
像度であるため、エネルギー・レベル基準は有効でな
い。
【0004】
【発明が解決しょうとする課題】この発明の目的は、散
乱された光子が最終映像に及ぼす影響を大幅に削減し、
取得後数秒以内に事実上コンプトン・フリーである映像
を得ることによって、記録された映像を定性的にも定量
的にも改善することである。やはり、散乱された光子が
最終映像に及ぼす影響を減少させ、または、減少させる
ことを意図した先行技術の方法が多数ある。ただし、既
知のすべての先行技術の方法とシステムのうちには、散
乱された光子が最終映像に及ぼす影響が大幅に削減され
ており、最終映像に、定性的にも定量的にも、事実上、
コンプトン散乱の汚染がないことが示されている、高品
質であって実際的な方法は知られていない。
【0005】先行技術の一部を示す:
【0006】(a)デュアル・ウインドウ取得 ピーク・エネルギーの周辺の標準全エネルギー・ウイン
ドウを使用するデータ取得に加えて、第2映像が『低エ
ネルギー』で取得される。その後、第2映像には実験定
数が乗算され、散乱のイベントによって最終映像上にも
たらされた効果を控除するため、第1映像から減算され
る。
【0007】(b)アクセルソンらの方法(論文『コン
プトン散乱光子輻射コンピュータ断層撮影法の減算』
J.Nuc.Med.25,pp.490−494,1
984参照)
【0008】この方法は空間deconvolution 方法であ
り、コンプトン散乱によって生じた対数テールを点拡散
関数から抽出する。対数テールの大きさが映像全体を通
しての定数であると考えられる。
【0009】この方法は米国特許第4−780,823
号に記載されている。基本的に、この特許において説明
されているのは、映像の全区域上のフライ上に適用され
る定空間フィルタである。この方法はコンプトン散乱イ
ベントをまったく削減しないが、散乱によってぼんやり
になった縁を鋭利にする傾向がある。
【0010】コーラルらの方法 この方法は米国特許第4,839,808号に示されて
いる。この特許において、エネルギー・スペクトルは、
コンプトン散乱スペクトルを代表すると仮定される第3
オーダーの多項式と組み合わされた光電ピーク先鋭カー
ブを伴った各与えられた場所に適合される。その適合の
結果は、各点におけるイベントを散乱部分と非散乱部分
に分離すると仮定される。相当な統計を得るため、ま
た、計算時間を節約するため、実際には、エネルギー・
スペクトルが粗い空間光子上で解析される。その後、さ
らに精細な映像光子に関する値を得るため、コンプトン
散乱分数の値は内挿される。
【0011】前記の方法全部が有する基本的欠点は、一
般に、コンプトン散乱イベントを説明するためにエネル
ギー・スペクトルの本質的な物理的性質を利用していな
いことである。その結果、前記のコンプトン散乱補正法
は、すべて、本質的に、コンプトン散乱イベントを正確
に計算し、減算することができない。
【0012】前記の方法(a)と(b)は、共にまった
く経験的であって非局所的である。その結果、どちらの
方法もコンプトン散乱に起因する人工物の克服に成功し
ておらず、その結果、実際には使用されていない。
【0013】加重取得モジュール方法は、コンプトン散
乱イベントを非散乱イベントから分離しようと試みさえ
しない。むしろ、その方法は、散乱によってぼんやりに
された縁をいくらか鋭利にする。この方法は、定性的映
像においては限定的に使用されるが、散乱補正映像の主
な用途であると期待されている定量的SPECT映像に
おいては事実上まったく無用である。
【0014】コーラルらの方法は、いくつかの短所を抱
えている。主な短所は、コンプトン散乱分布を適合させ
るために使用された第3オーダー多項式がコンプトン散
乱イベントの物理的分布を真に定義していないという事
実である。第3オーダー多項式は、特に、光電ピークを
重複させるスペクトルの高いエネルギー・コンプトン散
乱しきい値において限定されていない。重複の高エネル
ギー部分は最も関連がある部分であり、その部分におい
てエネルギー・ウインドウの従来の方法でコンプトン散
乱をなくすことは困難である。
【0015】映像あたり数千回もの適合を行う場合に、
過誤の多い映像量と人工物をもたらす多数の不正確なコ
ンポジット・カーブの使用を防止することは、事実上不
可能である。
【0016】
【課題を解決するための手段】この発明は、米国特許第
4,839,808号に記載されたコーラルらのシステ
ムにいくらか似ている。この発明は、エネルギー・スペ
クトルを局所的に解析し、エネルギー形状が既知であっ
て大きさが未知である光電ピーク成分と、形状も大きさ
も未知であるコンプトン散乱成分とで構成された『試
行』関数と適合させようと試みる。ただし、コーラルら
が使用したようなコンプトン成分エネルギー・スペクト
ルに適合させるために任意の多項式を使用する代りに、
その後においてコンプトン成分エネルギー・スペクトル
を作るために使用されるコンプトン多重散乱関数を誘導
するためにコンプトン過程の真の物理的特性が使用され
る。従って、この適合は、光電ピーク成分とコンプトン
成分の両方についての定量情報を提供する。
【0017】非常に詳細に見ると、未知のもの、すなわ
ち、光電ピーク成分の大きさ、コンプトン多重散乱成分
の形状と大きさを決定するため、下記の『入力』が使用
される。 (1)ピクセル当たりの測定されたエネルギー・スペク
トル。この中には散乱された光子と非散乱光子に起因す
るカウントが含まれる。 (2)測定されたシステム・エネルギーの拡散関数。同
位元素中心線のためには、この拡散関数は光電ピーク・
エネルギー形状である。
【0018】試行関数のコンプトン成分の形状は、下記
の段階を使用して誘導される:
【0019】1)仁科−ケルビン方程式。この方程式
は、光子と電子の物理的量子散乱が、与えられたエネル
ギーからの単独の相互作用で、さらに低いエネルギーに
散乱させるための光子に関する確率分布に変換されるこ
とを説明する。
【0020】2)繰り込みの反復によって、高いオーダ
ーの相互作用に関する確率分布が作られる。
【0021】3)まだ未知である値の局所的係数によっ
て、様々なオーダーの重ね合わせが作られる。
【0022】4)物理的なコンプトン多重散乱成分を作
るため、この重ね合わせが測定されたシステム・エネル
ギー散乱関数に繰り込まれる。
【0023】この試行関数を、取得されデータの測定済
みエネルギー・スペクトルに局所的に適合させることに
より、多重散乱コンプトン係数の値と光電ピークのマグ
ニチュードさが得られる。このことによって、取得され
たデータからコンプトン汚染を除去することができるよ
うになる。
【0024】多重散乱確率のセットの標準直交化によっ
て、この局所的適合の実行を促進させることが望まし
い。この標準直交化は、例えば、グラハム−シュミット
手順によって行うことができる。実際には、コンプトン
多重散乱確率の係数を解く代りに、標準直交化された関
数の係数が決定されるべき未知数である。
【0025】この発明の一代替システムは、やはり、コ
ーラルらが使用した方法よりさらに正確な方法で補償す
るため、計算に関する統計を改善する問題を扱う。この
発明のその代替システムにおいては、『準局所的』区域
上における、すなわち、四角形(2n+1)×(2m+
1)[nとmは1,2,3...]のピクセル内におけ
るコンプトン散乱データを集計するに際して、コンプト
ン分布の円滑さが利用される。
【0026】四角形のピクセルから得られた値は、前記
四角形内のピクセルの数によって除算され、前記四角形
の中心ピクセルに割り当てられる。この計算が、各ピク
セルについて反復される。この『準局所的』方法はコー
ラルらが使用した内挿法よりも正確である。さらに、こ
の方法の計算時間はコーラルらが内挿法で要した計算時
間とほぼ同じである。望ましい実際のアルゴリズムは、
処理時間がその四角形の中のピクセルの数とは事実上無
関係であるようにする、連続的に最新化される四角形の
アルゴリズムである。
【0027】局所的または準局所的に測定されたエネル
ギー・スペクトルへの『試行』関数の実際の適合は、多
数の方法で行うことができる。望ましい実施例において
は、最小自乗適合または最大公算方法のいずれかが使用
される。最大公算方法は最上自乗適合より多くの時間を
消費するが、最大公算方法は、ガンマ線処理におけるポ
アソンの統計を明確に考慮する。
【0028】この発明の望ましい局面にしたがって、ガ
ンマ線映像システムによって作られた映像に及ぼされる
コンプトン散乱光子の影響を取り除く方法が提供され
る。前記方法は下記の段階で構成される:
【0029】源から来るガンマ線輻射に応答してガンマ
線検出器に衝突する光子をカウントとして検出する段
階;
【0030】検出器上における光子の衝突の位置にした
がって、検出された各カウントについてのX,Y座標位
置を決定する段階;
【0031】衝突する光子のエネルギーを測定する段
階;
【0032】共にエネルギー範囲上にまたがっており、
各ウインドウがエネルギー範囲の一部上で延伸している
複数のエネルギー・ウインドウを使用する段階;
【0033】検出された各カウントを、衝突する光子の
測定されたエネルギーにしたがって前記各エネルギー・
ウインドウに割り当てられたメモリ・マトリックス中の
位置に置く段階;前記メモリ・マトリックスは、それぞ
れ、X,Y座標で構成される単独のエネルギー・ウイン
ドウに対応するデジタル映像である。
【0034】各X,Y座標位置について各メモリ・マト
リックス中に集積されたカウントを使用することによっ
て、X,Y位置当たりの測定されたエネルギー・スペク
トルを決定する段階;前記測定されたエネルギー・スペ
クトルには、散乱された光子と散乱されない光子の両方
が作ったカウントが含まれる。
【0035】コンプトン多重散乱成分を使用して、コン
プトン多重散乱光子のエネルギー分布を計算する段階;
この場合、『多重散乱』には少なくとも第1のオーダー
の散乱が含まれる。
【0036】コンプトン多重散乱光子のシステム依存性
エネルギー分布を得るため、多重散乱光子の計算された
エネルギー分布をガンマ線映像システムのエネルギー拡
散関数に繰り込ませる段階;
【0037】下記によって試行関数を作る段階;コンプ
トン多重散乱光子のシステム依存性エネルギー分布を各
オーダーの散乱について1個の未知の係数と合計するこ
と、および、非散乱光子の影響を係数として光電ピーク
・エネルギー形状の時間に加算すること
【0038】未知のX,Y係数を解決し、したがって、
非散乱光子のX,Y位置についてのカウントを決定する
ため、作られた試行関数を、X,Y座標位置について測
定されたエネルギー・スペクトルに適合させること;お
よび
【0039】コンプトン・フリーである映像を提供する
ため、ピクセルについての非散乱光子のカウントを使用
すること。
【0040】この発明の特長に従うと、散乱光子のエネ
ルギー分布の計算には、第1オーダーの散乱光子のエネ
ルギー分布を決定するための仁科−ケルビン方程式の第
1オーダー確率分布への変換が含まれ、もっと高いオー
ダーの散乱光子分布が考慮される場合は、もっと高いオ
ーダーの散乱光子分布を得るための、第1オーダー確率
分布の繰り込みが含まれる。
【0041】この発明の付加された特長にしたがうと、
各エネルギー・ウインドウについてのエネルギー分布を
平均するか統合することによって、エネルギー分布から
個別の関数のセットが得られる。
【0042】この発明のまた別の付加された特長は、計
算数を減少させるための、個別関数の直交関数セットへ
の変換である。
【0043】この発明のまた別の特長に従うと、エネル
ギー・スペクトルについての個別関数の取得は、『大き
な』ピクセルを使用して準局所的に達成される。比較的
円滑なコンプトン分布について、この『大きな』ピクセ
ルを使用することは、正規のピクセルそれぞれにおける
統計カウントの低さを補償する。
【0044】この発明のまた別の特長に従うと、適合は
最小自乗適合を使用して行われる。代替方法として、最
大公算解決法が使用される。
【0045】この発明のまた別の特長は、試行関数に使
用されたすべてのエネルギー形状の起源がデータから独
立していることである。したがって、コンプトン・フリ
ーである映像を作るデータ処理に先立って、そのような
形状を記憶または計算することができる。
【0046】
【一般的説明】図1の11は、コンプトン・フリーであ
る映像を作るためのこの発明のガンマ線映像システム1
1をブロック図の形態で示す。図1は、エネルギー・ス
ペクトル測定段階12、試行関数準備段階14と、コン
プトン・フリーである映像16を提供するカーブ適合ま
たは計算段階15から成っている。
【0047】エネルギー・スペクトル測定段階12は、
ガンマ線輻射検出器17から成っている。ガンマ線輻射
検出器17は、18において示されているような、ガン
マ線輻射検出器17の面に衝突する光子に応答して電気
信号を提供する。検出器の面に光子が衝突すると、導体
19,21,22上に電気信号が提供される。導体1
9,21,22は直接、座標コンピュータ23に向けら
れており、座標コンピュータ23はガンマ線輻射検出器
17上における光子18の衝突のX,Y位置を決定す
る。
【0048】導体22,24は、光子のエネルギーを示
す電気信号を運ぶ。エネルギーを示す電気信号はエネル
ギー(Z)補正回路25に与えられる。エネルギー処理
回路26は、検出されたエネルギーの範囲をシステム・
オペレータがあらかじめ定めたエネルギー・ウインドウ
の数に分割する。
【0049】エネルギーが特定の限度以内である場合、
エネルギー補正回路は、座標コンピュータ23がX,Y
位置を決定することができるようにする許可信号を導体
27上に送る。この情報は、映像補正器とデジタイザ回
路31に向けられる。映像補正器とデジタイザ回路31
は、各イベントのX,Y座標を補正し、デジタル化す
る。多数のイベントに関する情報は、光子のエネルギー
に応じて複数のマトリックス32中に置かれる。各マト
リックスはメモりであって、例えば、ウインドウ#1の
場合は22kevから25kevまでのウインドウ、ウ
インドウ#2の場合は25kevから28kevまでの
ウインドウというように、特定のエネルギー・ウインド
ウについて、X,Y位置についてのイベントのカウント
を保持する。ウインドウは、W1,W2,W3からWn
までとして示されている。この場合、nは所定のエネル
ギー・ウインドウの数である。
【0050】このように、マトリックスは検出器上のイ
ベントの位置に対応するX,Y位置に分割される。X,
Y位置は、また、最終映像中のピクセルにも対応する。
映像予備処理装置33は、各ウインドウからのピクセル
毎のデータを受信し、ブロック34において示されてい
る通り、ピクセルについて測定されたか取得されたエネ
ルギー・スペクトルNE を計算する。この取得されたエ
ネルギー・スペクトルには、非散乱光子と散乱光子の両
方のカウントが含まれる。
【0051】図1の試行関数段階14は、散乱イベント
と非散乱イベントを含む理論的すなわち試行エネルギー
分布n(X,Y,E)を作る。この場合:
【数1】
【0052】上記の式において、 ε=E/m−c2 :電子静止エネルギーm−c2 を単位
とする光子エネルギー P(ε’,ε)=エネルギーε’におけるシステム・エ
ネルギー拡散関数。その形状は測定されており既知であ
る。 п(εo ,ε)=原エネルギーεo からエネルギーεま
でm回散乱された光子によって作られたイベントのエネ
ルギー分布(すなわち、m回散乱された光子のエネルギ
ー確率分布の形状) NP (x,y)=散乱しなかった光子によって作られた
イベントの空間分布(カウント/ピクセル) Qm (x,y)=m回散乱した光子によって作られたイ
ベントの空間分布(カウント/ピクセル) εo =光子の原エネルギー ε=測定された光子のエネルギー ε’=光子の中間エネルギー
【0053】この発明の重要な目的は、NP (x,
y)、すなわち、散乱しなかったイベントの空間分布を
決定することである。
【0054】ピクセルについてのイベントのカウントを
決定するため、ブロック15は、試行分布n(x,y,
ε)の計算された値を測定された値NE(x,y)に適
合させる。非散乱空間分布の知識があれば、16に示さ
れる通り、コンプトン・フリーである映像が作られる。
【0055】図1の試行関数準備段階14において発生
する計算の詳細が図2に示されている。さらに特定する
と、図2に示されている通り、図1と図2のブロック4
1中に示されたシステム・エネルギー拡散関数上の値
は、図1と図2のブロック36中に入力される。システ
ムのエネルギー拡散関数は既知であると仮定される。シ
ステムのエネルギー拡散関数は、一度測定された後、シ
ステムのメモリ中に保持される。測定は、既知のエネル
ギーのガンマ線輻射の源の提供と、例えば、図1の機器
11によるガンマ線輻射の検出によって容易に行われ
る。検出は、エネルギー源と検出器の間のコンプトン散
乱媒体なしで行われる。この検出によって、ブロック4
1に示されたように、検出器のエネルギー解像度に起因
する単一エネルギー源に関するエネルギー拡散関数が提
供される。
【0056】準備ブロック36は、πm 、すなわち、散
乱された光子のエネルギー分布を各散乱オーダーについ
て計算する。
【0057】この計算は、拡散された非偏光光子の様々
なオーダーを誘導するための仁科−ケルビン方程式を使
用して行われる。すなわち、
【0058】
【数2】
【0059】さらに高いオーダーの散乱は、前記方程式
を使用し、反復繰り込みによって誘導される:
【数3】
【0060】前記方程式が回帰的には解決されること、
すなわち、高いオーダーの方程式は、それぞれ、それよ
り低いオーダーの方程式の知識を必要とすることに注目
しなければならない。
【0061】コンプトン散乱光子のエネルギー分布は、
各オーダーの散乱について、システムから独立したカー
ブを提供する。ただし、システムから独立したカーブ
は、C m (εo ,ε)によって示されたシステム依存性
コンプトン多重散乱エネルギー分布を提供するため、シ
ステム・エネルギー拡散関数の作用を受ける。cm (ε
o ,ε)分布の形状は、システム・エネルギー拡散関数
P(ε’,ε)でπm を繰り込むことによって得られ
る。すなわち、
【数4】
【0062】この方程式のセットは、システム・エネル
ギー拡散関数による作用を受けた後の、各オーダーの拡
散についてのコンプトン・エネルギー分布の形状を提供
する。図2は、π1 およびそのπ2 ...πm につい
て、ボックス42,43,44中で仁科−ケルビン方程
式を使用し、πm 値においてもたらされる計算を示す。
【0063】ブロック42,43,44中のπ1 ,π2
とπm の形状が、それぞれ、ブロック46,47,48
の中で、ブロック41のシステム・エネルギー拡散関数
に繰込まれ、それによって、形状C1,C2,C3を提
供していることが示されている。π1 ,π2 等とC1,
C2等を決定するための計算が回帰的であることが、π
1 ,π2 等からとC1,C2等から進む矢印によって示
されている。
【0064】この発明によって、計算数を抜本的に減少
させる方法が提供される。この計算の減少は、セットC
m (εo ,ε)の標準直交化によって達成される。標準
直交化は、グラハム−シュミット手順を使用して直交関
数(ベクトル)を作ることによって提供される:
【0065】
【数5】
【0066】上記において、エネルギー上の合計(積
分)は下記の式で定義される:
【数6】
【0067】アレー・セット{Θm }は次式に従うこと
に注目しなければならない:
【数7】
【0068】標準直交化はコンピュータ49内で行わ
れ、結果、すなわち、Θ1 ,Θ2 ,Θ m は、例えば、ブ
ロック51,52,53中に示される。
【0069】Θk を使用して、コンプトン総和(EQ
(4))を書き直すことができる:
【数8】
【0070】上記の式において、
【数9】
【0071】[標準直交ベース{Θm }を使用すると、
どのようなベクトルVでもΘm ’のアレーの重ね合わせ
によって示される: v=Σ<v.Θm >Θm (10)]
【0072】試行分布は、今や、下記になる: n(X,Y;E)=N(X,Y)P(Eo ,E)+C(X,Y;Eo ,E ) (11)
【0073】上記の式において、
【数12】
【0074】以降、既知のエネルギー拡散関数Pは、<
P>=1のように標準直交化される。
【0075】望ましい一つの実施例においては、最小自
乗適応が使用される。さらに特定すると、方程式(1)
の試行関数がn(X,Y;E)であり、ブロック34か
らの多重ウインドウ取得の結果がNE である場合、非散
乱光子を原因とするカウント数NE (X,Y)のための
解決であって、各ピクセルについての相違の自乗の総和
を最低にする解決δ(X,Y)が求められる。 δ(X,Y)=<[n(X,Y;E)−NE (X,Y)]2 > (13)
【0076】さらに特定すると、ブロック15におい
て、下記の『適合』作業が行われる。すなわち、
【数14】
【0077】前記方程式の解決が下記であることを示す
ことができる: N(X,Y)=<NE (X,Y).J(E)> (15) qk (X,Y)=<NE (X,Y).Gk (E)> (16)
【0078】上記の式において、
【0079】
【数17】 k (E)=Θk (Eo ,E)−<PΘk >・J(E) (18)
【0080】J(E)とGk (E)はデータから独立し
ているので、Θ1 ,Θ2 ...ΘkとPを使用する計算
J(E)を示すブロック54によって、図2に示されて
いる通り、演繹的に誘導することができる。『ピクセル
当たり』作業が必要とするのは下記のスカラー積の評価
だけである: N=<NE ・J(E)> (19)
【0081】したがって、この適合は、ピクセル当たり
の、コンプトン拡散のないカウントNp を決定する。
【0082】エネルギー・ウインドウ当たりピクセル当
たりの統計の低さを補償するため、大きな空間域上の散
乱分布の相対安定度が『準局所的』解決の使用による利
点に与えられる。さらに特定すると、拡張された、すな
わち、『大きな』ピクセルが使用される。したがって、
最上部のピクセルが(X,Y)である場合、空間ウイン
ドウWは、面積s=(2W+1)2 の式(20)として
定義される: X0 −W0 +W3 0 −W0 +W (20)
【0083】ウインドウs全体のコンプトン成分CS
計算する場合『ピクセル当たり』コンプトン活動度C1
は、その平均によって近似させることができる: C1 =CS /s (21)
【0084】空間ウインドウs(座標(X,Y)の周囲
で対称)において測定された活動度はNE S (X,Y)
で示され、(X,Y)−ピクセル活性度はNE 2 (X,
Y)で示される。局所的な光電ピークを発見するため、
1個のパラメータの適合が行われる。局所的な光電ピー
クが式(22)によって与えられることを示すことがで
きる:
【0085】
【数22】
【0086】式(22)において、
【0087】
【数23】
【0088】
【数24】
【0089】N1 p (X,Y)を解くと、コンプトン効
果がない映像のカウント/ピクセルが与えられる。
【0090】別の適合法として、最大公算方法がある。
測定された活動度(NE )が与えられた場合、試行関数
n(E)のパラメータに関する同時ポアゾン確率が最大
化される。すなわち、式(25)であるn(E)が発見
される。
【0091】
【数25】 または、Pは正なのであるから、 Inp=<NE In n(E)−n(E)−InNE !>=最大 (26) である。
【0092】最大公算解決のためには、 <n(E)>=<NE > であることを示すことができる。この式は、n(E)関
数からNp を取り除くことができる。
【0093】以下、(X,Y)は明白には示されず、例
えば、n(X,Y;E)=n(E)となる。したがっ
て、方程式(11)と(12)から下記が導かれる:
【0094】
【数27】
【0095】qk に関するInPの導関数を計算し、得
られた方程式を最大条件が要求する通り0に設定する
と、下記の方程式が得られる:
【0096】
【数28】
【0097】これは非直線結合方程式であり、閉じた形
態で解決することはできない。多重グラジェント方法を
使用すると、qk sに関する対話解決を得ることができ
る。δqk が対話の前のqk と対話の後のq’k との間
の差であるとすると、 δqk =q’k −qk
【0098】方程式の結合セットは直線化され、解決可
能になる:
【数29】
【0099】アレーqk に関する解決の適切な収束が行
われた後、コンプトン効果がない活動度np を式(3
0)から得ることができる:
【0100】
【数30】
【0101】さらに別の適合は、部分的最大公算解決で
ある。最小自乗解決はコンプトン成分の近似関数構造を
提供する。ただし、結合分布を最適化するためには、コ
ンプトン・イベント分数に対する光電ピークの比率を変
更することによって、ポアゾン統計を導入することが望
まれる。したがって、試行関数n(E)は、式(31)
である: n(E)=<NE >[fp .P+(1−fp )C] (31)
【0102】式(31)において、
【数32】 であり、Cは1に正規化された最小自乗コンプトン解決
である。すなわち、 C=C/<C> (33)
【0103】ここで、最大公算方程式が、1個のパラメ
ータ、すなわち、光電ピーク関数f p に関して最大化さ
れる。ひとたびfp が計算されると、その方程式を使用
して、散乱のないイベント分布Np を発見することがで
きる: Np =fp ・<NE > (34)
【0104】fp に関する微分から得られる最適化方程
式は下記となる:
【0105】
【数35】
【0106】この式は、対話型ニュートン−ラフソン法
によって解くことができる: f’p =fp +<NE .T>/<NE .T2 > (36) 式(36)において、
【数37】
【0107】Np の値を得ることに関係するまた別の方
法には、半局所的最大公算適合解決法が関与する。準局
所的解決法の場合は、下記の通り実行される:先ず、ピ
クセルXo ,Yo を囲むSと呼ばれる正方形に関する解
が得られる。すなわち、
【数38】
【0108】完全最大公算法または部分的な最大公算法
のいずれかにより、ウインドウ全体のコンプトン効果が
ない成分がひとたび得られると、すなわち、N
p S (X,Y)が既知となると、 C1 =CS /s (39) であると仮定することによって、(X,Y)−ピクセル
・コンプトン効果がない活動性を得るため、遅いコンプ
トン空間変動が使用される:
【数40】
【0109】作動時、この発明のシステムはエネルギー
・スペクトルを局所的に解析し、非散乱光電ピーク関数
と、コンプトン散乱スペクトルを代表する関数の組み合
せから成る試行関数に適合させる。コンプトン散乱スペ
クトルを代表する関数は、仁科−ケルビン公式を使用し
て誘導される。したがって、コンプトン散乱スペクトル
の形状は、以前に使用された任意の多項式の場合とは異
なり、固有の性質として、コンプトン散乱の真の相対論
的分布を反映する。
【0110】仁科−ケルビン公式は、多重散乱コンプト
ン分布πm を作るために回帰的に使用される。その後、
m を得るため、各πm はシステム・エネルギー拡散関
数に繰り込まれる。計算のために要求される個別アレー
を得るため、繰り込まれた関数は個別のウインドウにつ
いて平均化または積分される。必要な計算の数を減少さ
せるため、および、この発明の方法が、取得の後数秒以
内に事実上コンプトン・フリーである映像を提供するこ
とができることを保証するため、個別関数C1のセット
が標準直交化されることが望ましい。標準直交化された
関数の係数は、ピクセル当たりの散乱されたカウントを
提供するパラメータである。このパラメータは、光電ピ
ーク成分と散乱成分から成る最終関数を、散乱された光
子と非散乱光子の両方を含む測定されたエネルギー分布
に適合させることによって決定される。局所的(および
準局所的)適合は適合関数の係数を最適化する。
【0111】この発明の独自のアプローチは、決定しな
ければならないパラメータが物理的コンプトン散乱関数
の係数であることである。前記関数はどの点においても
適合が正しいことを保証する正確な高エネルギーしきい
行動を有している。
【0112】また、この発明の方法が、コンプトン分布
(準局所的方法)の円滑さという長所を利用する方法に
よって、コンプトン適合のための計算のための統計を改
善することが望ましい。すなわち、望ましい実施例にお
いて、データは、適合のため、(2n+1)平方のピク
セル上で総和される(nは整数である)。その後、値
は、その正方形の中央のピクセルのみに与えられる。
【0113】未知の係数、すなわち非散乱イベントの場
合のピクセル当たりの量を解決するため(および、散乱
イベントのピクセル当たりの量が望まれる場合)、最小
自乗適合を使用することが望ましい。ただし、最大公算
適合を採用するいくつかの変わった方法も説明されてい
る。
【0114】具体的な実施例に関してこの発明を説明し
て来たが、前記の説明は、添付の特許請求の範囲によっ
て定義されたこの発明の範囲を限定するものとしてでは
なく、例としてなされたものに過ぎないことを理解しな
ければならない。
【0115】前記のこの発明の目的と特長は、その追加
目的と特長と共に、添付図面を参照してなされる説明に
照らして考慮すれば、最もよく理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【図1】コンプトン・フリー映像を提供するガンマ放射
線映像システムを示すブロック図
【図2】図1に示されたシステムにおいて使用される準
備、計算と作動の詳細を示す図
【符号の説明】
11 ブロック図 14 試行関数準備
段階 15 カーブ適合または計算段階 16 コンプトン効
果がない映像 17 ガンマ線輻射検出器 18 ガンマ線輻射検出器の面に衝突する光子 19 導体 21 導体 22 導体 23 座標コンピュ
ータ 24 導体 25 エネルギー
(Z)補正回路 26 エネルギー処理回路 27 導体 28 29 31 映像補正器とデジタイザ回路 32 マトリックス 33 映像予備処理
装置 34 ブロック 36 準備ブロック 41 ブロック 42 ブロック 43 ブロック 44 ブロック 46 ブロック 47 ブロック 48 ブロック 49 コンピュータ 51 ブロック 52 ブロック 53 ブロック 54 ブロック
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成3年9月5日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0051
【補正方法】変更
【補正内容】
【0051】図1の試行関数段階14は、散乱イベント
と非散乱イベントを含む理論的すなわち試行エネルギー
分布n(X,Y,E)を作る。この場合:
【数1】
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0052
【補正方法】変更
【補正内容】
【0052】上記の式において、 ε=E/me 2 :電子静止エネルギーme 2 を単位
とする光子エネルギー P(ε’,ε)=エネルギーε’におけるシステム・エ
ネルギー拡散関数。その形状は測定されており既知であ
る。 п(εo ,ε)=原エネルギーεo からエネルギーεま
でm回散乱された光子によって作られたイベントのエネ
ルギー分布(すなわち、m回散乱された光子のエネルギ
ー確率分布の形状) NP (x,y)=散乱しなかった光子によって作られた
イベントの空間分布(カウント/ピクセル) Qm (x,y)=m回散乱した光子によって作られたイ
ベントの空間分布(カウント/ピクセル) εo =光子の原エネルギー ε=測定された光子のエネルギー ε’=光子の中間エネルギー
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0065
【補正方法】変更
【補正内容】
【0065】
【数5】
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0068
【補正方法】変更
【補正内容】
【0068】標準直交化はコンピュータ49内で行わ
れ、結果、すなわち、Θ1 ,Θ2 ……Θm は、例えば、
ブロック51,52,53中に示される。
【手続補正5】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0071
【補正方法】変更
【補正内容】
【0071】[標準直交ベース{Θm }を使用すると、
どのようなベクトルVでもΘm ’のアレーの重ね合わせ
によって示される:
【手続補正6】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0076
【補正方法】変更
【補正内容】
【0076】さらに特定すると、ブロック15におい
て、下記の『適合』作業が行われる。すなわち、
【数14】
【手続補正7】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0079
【補正方法】変更
【補正内容】
【0079】
【数17】 k (E)=Θk (Eo ,E)−<PΘk >J(E) (18)
【手続補正8】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0082
【補正方法】変更
【補正内容】
【0082】エネルギー・ウインドウ当たりピクセル当
たりの統計の低さを補償するため、大きな空間域上の散
乱分布の相対安定度が『準局所的』解決の使用による利
点に与えられる。さらに特定すると、拡張された、すな
わち、『大きな』ピクセルが使用される。したがって、
最上部のピクセルが(X,Y)である場合、空間ウイン
ドウWは、面積s=(2W+1)2 の式(20)として
定義される: X0 −W0 +W , Y0 −W0 +W (20)
【手続補正9】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0084
【補正方法】変更
【補正内容】
【0084】空間ウインドウs(座標(X,Y)の周囲
で対称)において測定された活動度はNE S (X,Y)
で示され、(X,Y)−ピクセル活性度はNE 1 (X,
Y)で示される。局所的な光電ピークを発見するため、
1個のパラメータの適合が行われる。局所的な光電ピー
クが式(22)によって与えられることを示すことがで
きる:
【手続補正10】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0085
【補正方法】変更
【補正内容】
【0085】
【数22】
【手続補正11】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0088
【補正方法】変更
【補正内容】
【0088】
【数24】
【手続補正12】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0091
【補正方法】変更
【補正内容】
【0091】
【数25】 または、Pは正なのであるから、 lnP=<NE ln n(E)−n(E)−lnNE !>=最大 (26) である。
【手続補正13】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0095
【補正方法】変更
【補正内容】
【0095】qk に関するlnPの導関数を計算し、得
られた方程式を最大条件が要求する通り0に設定する
と、下記の方程式が得られる:
【手続補正14】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0096
【補正方法】変更
【補正内容】
【0096】
【数28】
【手続補正15】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0097
【補正方法】変更
【補正内容】
【0097】これは非直線結合方程式であり、閉じた形
態で解決することはできない。多重グラジェント方法を
使用すると、qk sに関する対話解決を得ることができ
る。δqk が対話の前のqk と対話の後のq’k との間
の差であるとすると、 δqk =qk −q’k
【手続補正16】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0105
【補正方法】変更
【補正内容】
【0105】
【数35】
【手続補正17】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0106
【補正方法】変更
【補正内容】
【0106】この式は、対話型ニュートン−ラフソン法
によって解くことができる: f’p =fp +<NE .τ>/<NE .τ2 > (36) 式(36)において、
【数37】
【手続補正18】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0107
【補正方法】変更
【補正内容】
【0107】Np の値を得ることに関係するまた別の方
法には、半局所的最大公算適合解決法が関与する。準局
所的解決法の場合は、下記の通り実行される:先ず、ピ
クセルXo ,Yo を囲むSと呼ばれる正方形に関する解
が得られる。すなわち、
【数38】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 イガル シュレム イスラエル国 ハイファ, シムソン 17 エー (72)発明者 アドリアン ソイル イスラエル国 ハイファ, ネベシャナ ン, アバ ヒレル シルバー 113/42

Claims (45)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ガンマ線映像システムが作る映像に及ぼす
    コンプトン散乱光子の効果の影響を減少させる方法であ
    って、 源から来るガンマ線輻射に応答してガンマ線検出器に衝
    突する光子をカウントとして検出する段階;検出器上の
    衝突位置に従い、各カウントについてX,Y座標位置を
    決定する段階;衝突する光子のエネルギーを測定する段
    階;共にエネルギー範囲をまたいでおり、それぞれが前
    記エネルギー範囲の一部分上を延伸する複数のエネルギ
    ー・ウインドウを使用する段階;測定された衝突光子の
    測定されたエネルギーに従って、検出された各カウント
    をメモリ・マトリックス上に置く段階;前記マトリック
    スは空間X,Y座標から成っており、それぞれが1個の
    エネルギー・ウインドウに対応するデジタル映像であ
    り、前記検出されたカウントは、検出器上の衝突の位置
    に従って前記X,Y座標に置かれる;メモリ・マトリッ
    クス内の各X,Y座標位置におけるカウントを集積する
    段階;マトリックス当たりの位置当たりで集積されたカ
    ウントを使用し、各X,Y位置の測定されたエネルギー
    ・スペクトルを作る段階;前記測定されたエネルギー・
    スペクトルには散乱された光子と散乱されない光子とが
    作るカウントが含まれる;散乱されない光子のみが作る
    X,Y位置当たりのカウントを得る段階;前記散乱され
    ない光子のみが作るX,Y位置当たりのカウントを得る
    段階は、1個または複数のオーダーのコンプトン散乱光
    子のエネルギー分布を計算する段階を含んでいる;位置
    当たりのシステム依存性コンプトン・エネルギー分布を
    得るため、システムのエネルギー拡散関数でコンプトン
    散乱光子のエネルギー分布を繰り込む段階;システム・
    エネルギー拡散関数と非散乱光子の未知の係数との積、
    および、散乱光子の未知の係数とシステム依存性コンプ
    トン・エネルギー分布との積とから成る試行関数を作る
    段階;非散乱光子の未知の係数を解くことによって非散
    乱光子のカウントを得るため、測定されたエネルギー・
    スペクトルに前記試行関数を局所的に適合させる段階;
    および事実上コンプトン・フリーである映像を作るため
    に、非散乱光子のカウントを使用する段階;から成るこ
    とを特徴とする方法。
  2. 【請求項2】ガンマ線映像システムが作る映像に及ぼす
    コンプトン散乱光子の効果の影響を減少させる方法であ
    って、 源から来るガンマ線輻射に応答してガンマ線検出器に衝
    突する光子をカウントとして検出する段階;検出器上の
    光子の衝突位置に従い、各カウントについてX,Y座標
    位置を決定する段階;衝突する光子のエネルギーを測定
    する段階;共にエネルギー範囲上にまたがる複数のエネ
    ルギー・ウインドウを使用する段階;測定された衝突光
    子のエネルギーに従って、検出された各カウントを、複
    数のメモリ・マトリックスのうち前記複数のエネルギー
    ・ウインドウの1個に対応する1個中に置く段階;前記
    マトリックスはそれぞれ空間X,Y座標から成ってお
    り、前記マトリックスはそれぞれがデジタル映像であっ
    て1個のエネルギー・ウインドウに対応しており、前記
    X,Y座標は検出器上の光子の衝突の位置と映像中のピ
    クセルの位置に対応し、;各マトリックスの各X,Y座
    標位置において集積されたカウントを使用して、X,Y
    位置当たりの測定されたエネルギー・スペクトルを提供
    する段階;前記測定されたエネルギー・スペクトルには
    散乱された光子と散乱されない光子とが作るカウントが
    含まれる;物理相対論的コンプトン特性を使用して、1
    個または複数のオーダーのコンプトン散乱光子のエネル
    ギー分布を計算する段階;1個または複数のオーダーの
    コンプトン散乱光子のシステム依存性コンプトン・エネ
    ルギー分布を得るため、1個または複数のオーダーのコ
    ンプトン散乱光子の計算されたエネルギー分布をシステ
    ムのエネルギー拡散関数で繰り込む段階;未知のX,Y
    係数が付いた、1個または複数のオーダーのコンプトン
    散乱光子の、繰り込まれたシステム依存性エネルギー分
    布と、未知のX,Y係数が付いた光電ピークエネルギー
    形状の影響とを合計することによって、試行関数を作る
    段階;非散乱光子の未知の係数を解くことによって非散
    乱光子のカウントを得るため、測定されたエネルギー・
    スペクトルに前記試行関数を局所的に適合させる段階;
    およびコンプトン・フリーである映像を提供するため
    に、ピクセル当たりの非散乱光子のカウントを使用する
    段階;から成ることを特徴とする方法。
  3. 【請求項3】散乱光子のエネルギー分布を計算する前記
    段階が、 第1オーダーの拡散光子のエネルギー分布を決定するた
    め、仁科−ケルビン方程式を第1オーダー光子拡散確率
    分布に変換する段階;およびさらにオーダーが高い分散
    光子の前記分布が使用される場合は、さらにオーダーが
    高い散乱光子の確率分布を得るため、第1オーダーの分
    散光子のエネルギー分布を繰り込む段階;から成ること
    を特徴とする、請求項2に記載の方法。
  4. 【請求項4】各エネルギー・ウインドウについて計算さ
    れたコンプトン・エネルギー分布を平均することによっ
    て、コンプトン多重散乱光子のエネルギー分布から個別
    の関数のセットを取得する段階を含むことを特徴とす
    る、請求項3に記載の方法。
  5. 【請求項5】計算の数を減少させる段階を含むことを特
    徴とする、請求項4に記載の方法。
  6. 【請求項6】計算の数を減少させる段階が、個別の関数
    の正規直交関数セットへの変換から成ることを特徴とす
    る、請求項5に記載の方法。
  7. 【請求項7】適合段階が、 散乱光子の局所的カウントを得るために準局所ピクセル
    を使用すること;および局所的光電ピーク・カウントを
    決定するため1回のパラメータ適用を行うこと;を含む
    ことを特徴とする、請求項6に記載の方法。
  8. 【請求項8】準局所ピクセルを使用する段階が、 (2n+1)×(2m+1)の四角形ピクセルから成る
    大きなピクセルを使用すること[nとmは共に正の整数
    であり、大きなピクセルの値は大きなピクセル中のピク
    セル数によって分割され、中心ピクセルに与えられ
    る];およびこの方法ですべてのピクセルを評価するこ
    と;から成ることを特徴とする、請求項7に記載の方
    法。
  9. 【請求項9】試行関数を測定されたエネルギー・スペク
    トルに適合させる段が最小自乗適合を使用して行われる
    ことを特徴とする、請求項2に記載の方法
  10. 【請求項10】試行関数を測定されたエネルギー・スペ
    クトルに適合させる段階が最大公算適合を使用して行わ
    れることを特徴とする、請求項2に記載の方法
  11. 【請求項11】試行関数を測定されたエネルギー・スペ
    クトルに適合させる段階が部分的最大公算適合を使用し
    て行われることを特徴とする、請求項2に記載の方法
  12. 【請求項12】試行関数を測定されたエネルギー・スペ
    クトルに適合させる段階が最小自乗と最大公算適合の組
    み合せを使用して行われることを特徴とする、請求項2
    に記載の方法
  13. 【請求項13】ガンマ線映像システムで事実上コンプト
    ン・フリーである患者の映像を作る方法であって、 既知のシステム・エネルギー拡散関数に、非散乱光子で
    あるため未知であるカウントを乗じること;システム依
    存性のコンプトン適合関数のセットを提供するため、光
    子の物理的相互作用の確率から誘導される散乱光子の少
    なくとも1個のエネルギー分布を既知のシステム・エネ
    ルギー拡散関数を繰り込むこと:およびシステム依存性
    コンプトン適合関数に、散乱光子のカウントに相当する
    未知数を乗じることの各段階から成る試行関数を決定す
    る段階;散乱した光子と散乱しない光子に起因する総カ
    ウントを含む患者のエネルギー・スペクトルを局所的に
    測定する段階;および事実上コンプトン・フリーである
    映像を作るために非散乱光子に起因するカウント数を使
    用する段階;から成ることを特徴とする方法。
  14. 【請求項14】エネルギー・スペクトルを測定する段階
    を終えた後数秒以内に、非散乱光子に起因する未知のカ
    ウント数を決定することが含まれることを特徴とする、
    請求項13に記載の方法。
  15. 【請求項15】試行エネルギー関数を決定する段階に、
    仁科−ケルビン方程式を第1オーダー光子散乱確率エネ
    ルギー分布への変換、および、第1オーダー散乱光子の
    分布を得るための変換された仁科−ケルビン方程式の使
    用が含まれることを特徴とする、請求項13に記載の方
    法。
  16. 【請求項16】高いオーダーが考慮される場合、高いオ
    ーダーの散乱光子のエネルギー分布を得るため、第1オ
    ーダー散乱光子のエネルギー分布を繰り込む段階を含む
    ことを特徴とする、請求項15に記載の方法。
  17. 【請求項17】各マトリックスについてコンプトン・エ
    ネルギー分布を統合することによって、計算されたコン
    プトン・エネルギー分布から個別の関数のセットを得る
    段階を含むことを特徴とする、請求項16に記載の方
    法。
  18. 【請求項18】エネルギー関数を測定する段階に、 システムの光子検出器に衝突する光子のX,Y位置とエ
    ネルギーを決定する段階;衝突光子のカウントを集積す
    るため、衝突位置に対応するX,Yピクセルを有する複
    数のマトリックスを使用する段階;前記各マトリックス
    は複数のエネルギー・ウインドウの1個に対応し、前記
    複数のエネルギー・ウインドウはエネルギー範囲をまた
    いでいる;およびマトリックス中の集積カウントから測
    定されたエネルギー・スペクトルを作る段階;が含まれ
    ることを特徴とする、請求項17に記載の方法。
  19. 【請求項19】個別の関数を標準直交化する段階が含ま
    れることを特徴とする、請求項18に記載の方法。
  20. 【請求項20】標準直交化のためのグラハム−シュミッ
    ト手順の使用が含まれることを特徴とする、請求項19
    に記載の方法。
  21. 【請求項21】測定されたエネルギー・スペクトルに試
    行関数を適合する段階に最小自乗適合の使用が含まれる
    ことを特徴とする、請求項13に記載の方法。
  22. 【請求項22】測定されたエネルギー・スペクトルに試
    行関数を適合する段階に最大公算解決の使用が含まれる
    ことを特徴とする、請求項13に記載の方法。
  23. 【請求項23】適合の段階が最小自乗適合と最大公算適
    合の組み合わせを含むことを特徴とする、請求項13に
    記載の方法。
  24. 【請求項24】ガンマ線映像システムが作る映像に及ぼ
    すコンプトン散乱光子の効果の影響を減少させるシステ
    ムであって、 源から来るガンマ線輻射に応答してガンマ線検出器に衝
    突する光子をカウントとして検出する手段;検出器上の
    光子の衝突位置に従い、各カウントについてX,Y座標
    位置を決定する手段;衝突する光子のエネルギーを測定
    する手段;共にエネルギー範囲上をまたがり、それぞれ
    が前記エネルギー範囲の一部分上を延伸する複数のエネ
    ルギー・ウインドウを使用する手段;測定された衝突光
    子のエネルギーに従って、検出された各カウントを前記
    複数のメモリ・マトリックスの1個のメモリ・マトリッ
    クス上に挿入する手段;前記マトリックスは空間X,Y
    座標から成っており、前記検出されたカウントは検出器
    上の衝突の位置に従ってX,Y座標位置において挿入さ
    れる;前記メモリ・マトリックスは各X,Y座標位置に
    おいてカウントを集積する;マトリックス当たり位置当
    たりで集積されたカウントを使用し、各X,Y位置の測
    定されたエネルギー・スペクトルを作る手段;前記測定
    されたエネルギー・スペクトルには散乱された光子と散
    乱されない光子が作るカウントが含まれる;散乱されな
    い光子のみが作るX,Y位置当たりのカウントを得る手
    段;散乱されない光子のみが作るX,Y位置当たりのカ
    ウントを得る手段には、コンプトン散乱光子の1個また
    は複数のオーダーのエネルギー分布を計算する手段が含
    まれる;システム依存性コンプトン・エネルギー分布を
    得るため、コンプトン散乱光子の1個または複数のオー
    ダーのエネルギー分布をシステムのエネルギー拡散関数
    を繰り込むための手段;システム・エネルギー拡散関数
    と非散乱光子の未知の係数との積、および、散乱光子の
    未知の係数とシステム依存性コンプトン・エネルギー分
    布との積との和から成る試行関数を作る手段;非散乱光
    子の未知の係数を解くことによって非散乱光子のカウン
    トを得るため、測定されたエネルギー・スペクトルに前
    記試行関数を部分的に適合させる手段;および事実上コ
    ンプトン・フリーである映像を作るために、非散乱光子
    のカウントを使用する手段;から成ることを特徴とする
    システム。
  25. 【請求項25】作られた映像に及ぼすコンプトン散乱光
    子の影響を減少させるガンマ線映像システムであって、 源から来るガンマ線輻射に応答してガンマ線検出器に衝
    突する光子をカウントとして検出する手段;検出器上の
    光子の衝突位置に従い、検出された各カウントについて
    X,Y座標位置を決定する手段;衝突する光子のエネル
    ギーを測定する手段;エネルギー範囲に広がり、それぞ
    れが1個のエネルギー・ウインドウに対応する複数のメ
    モリ・マトリックス;測定された衝突光子のエネルギー
    に従って、検出された各カウントを前記複数のメモリ・
    マトリックスの1個のメモリ・マトリックス上に置く手
    段;前記各メモリ・マトリックスはX,Y座標から成っ
    ており、前記各マトリックスはX,Y座標から成ってお
    り、前記各マトリックスはデジタル映像であり、前記
    X,Y座標は検出器上の光子の衝突の位置と映像上の1
    個のピクセルの位置に対応する;各マトリックスの各
    X,Y座標位置において集積されたカウントを使用し、
    X,Y位置あたりの測定されたエネルギー・スペクトル
    を提供する手段;前記測定されたエネルギー・スペクト
    ルには散乱された光子と散乱されない光子が作るカウン
    トが含まれる;物理相対論コンプトン特性を使用して、
    コンプトン多重散乱成分のエネルギー分布を計算する手
    段;前記多重散乱には、少なくとも第1オーダーの散乱
    が含まれる;未知の局所的係数が付いた多重散乱光子の
    システム依存性コンプトン・エネルギー分布を得るた
    め、システム・エネルギー拡散関数が付いたコンプトン
    多重散乱光子の計算されたエネルギー分布を繰り込むた
    めの手段;少なくとも第1オーダーの拡散についての、
    未知の局所係数が付いた、繰り込まれた多重散乱光子エ
    ネルギー分布と未知の局所係数が付いた光電ピーク・エ
    ネルギー形状の影響とを合計する手段を含む試行関数を
    作るための手段;非散乱光子の未知の係数を解くことに
    よって非散乱光子の位置当たりのカウントを決定するた
    め、測定されたエネルギー・スペクトルに前記試行関数
    を部分的に適合させる手段;およびコンプトン・フリー
    である映像を作るために、ピクセル当たりの非散乱光子
    のカウントを使用する手段;から成ることを特徴とする
    ガンマ線映像システム。
  26. 【請求項26】前記散乱された光子のエネルギー分布を
    計算するための手段が、 第1オーダーの散乱光子のエネルギー分布を決定するた
    め、第1オーダーの光子散乱確率分布に変換された仁科
    −ケルビン方程式を使用する手段;および高いオーダー
    の散乱光子の分布を使用する場合は、高いオーダーの散
    乱光子の確率分布を得るため、第1オーダーの散乱光子
    のエネルギー分布を繰り込むための手段;から成ること
    を特徴とする請求項25に記載のシステム。
  27. 【請求項27】計算された各エネルギー・ウインドウの
    コンプトン・エネルギー分布を平均することによって、
    コンプトン多重散乱光子のエネルギー分布から個別の関
    数のセットを得るための手段を含むことを特徴とする、
    請求項26に記載のシステム。
  28. 【請求項28】計算数を減少させるための手段が含まれ
    ることを特徴とする、請求項27に記載のシステム。
  29. 【請求項29】計算数を減少させるための手段が、個別
    の関数を関数の標準直交セットに変換するための手段か
    ら成ることを特徴とする、請求項28のシステム。
  30. 【請求項30】適合のための手段に、散乱した光子の局
    所的カウントを得るための準局所ピクセルと局所的光電
    ピーク・カウントを決定するために単独パラメータ適合
    を行うための手段が含まれることを特徴とする、請求項
    28のシステム。
  31. 【請求項31】準局所ピクセルが、 四角形(2n+1)×(2m+1)[nとmは正の整
    数]で構成された大きなピクセル;前記大きなピクセル
    の値を前記大きなピクセル中のピクセル数で除算するた
    めの手段;前記除算の商をピクセル値として中心ピクセ
    ルに与えるための手段;およびこの方法ですべてのピク
    セルを評価するための手段;とから成ることを特徴とす
    る、請求項30のシステム。
  32. 【請求項32】測定されたエネルギー・スペクトルに試
    行関数を適合させる手段が最小自乗適合から成ることを
    特徴とする、請求項25のシステム。
  33. 【請求項33】測定されたエネルギー・スペクトルに試
    行関数を適合させる手段が最大公算適合から成ることを
    特徴とする、請求項25のシステム。
  34. 【請求項34】測定されたエネルギー・スペクトルに試
    行関数を適合させる手段が最小自乗適合と最大公算適合
    を組み合わせた手段から成ることを特徴とする、請求項
    25のシステム。
  35. 【請求項35】事実上コンプトン効果のない患者の映像
    をガンマ線映像システムで作るシステムであって、 既知のシステム・エネルギー拡散関数に非散乱光子に起
    因する未知のカウント数を乗ずるための手段;システム
    依存性コンプトン・エネルギー分布を提供するため、少
    なくとも、光子の物理的相互作用の確率から誘導される
    散乱光子の第1オーダー分布と既知のシステム・エネル
    ギー拡散関数とを繰り込むための手段;およびシステム
    依存性コンプトン・エネルギー分布に散乱光子のカウン
    トに対応する未知の数を乗ずるための手段から成る、試
    行関数を決定するための手段;散乱光子と非散乱光子に
    起因するすべてのカウントを含む患者のエネルギー・ス
    ペクトルを測定するための手段;非散乱光子に起因する
    未知のカウント数を決定するため、測定されたエネルギ
    ー・スペクトルに試行関数を適合させるための手段;お
    よび事実上コンプトン・フリーである映像を作るため、
    非散乱光子に起因するカウント数を使用するための手
    段;から成ることを特徴とするシステム。
  36. 【請求項36】エネルギー・スペクトル測定の仕上げの
    数秒以内に、非散乱光子に起因する未知のカウント数を
    決定するための手段を含むことを特徴とする、請求項3
    5のシステム。
  37. 【請求項37】試行エネルギー関数を決定するための手
    段に、仁科−ケルビンの方程式を第1オーダー光子散乱
    確率エネルギー分布への変換;および第1オーダー散乱
    光子のエネルギー分布を得るために、変換された仁科−
    ケルビンの方程式を使用する手段;が含まれることを特
    徴とする、請求項35のシステム。
  38. 【請求項38】さらに高いオーダーの散乱光子のエネル
    ギー分布を得るため、第1オーダー散乱光子のエネルギ
    ー分布を繰り込むための手段を含むことを特徴とする、
    請求項38のシステム。
  39. 【請求項39】個別関数のセットを得るため、各マトリ
    ックスのコンプトン・エネルギー分布を統合させるため
    の手段を含むことを特徴とする、請求項38のシステ
    ム。
  40. 【請求項40】エネルギー関数を測定するための手段
    に、 システムの光子検出器に衝突する光子のX,Y位置とエ
    ネルギーを決定するための手段;検出された光子のエネ
    ルギーを決定するための手段;衝突光子のカウントを集
    積するための、衝突位置に対応するX,Yピクセルを有
    する複数のマトリックス;前記各マトリックスは1個の
    エネルギー・ウインドウに対応し、前記複数のマトリッ
    クスはエネルギー範囲上に延伸する;およびマトリック
    ス中に集積されたカウントから測定されたエネルギー・
    スペクトルを作るための手段;が含まれることを特徴と
    する、請求項39のシステム。
  41. 【請求項41】個別関数を標準直交化するための手段が
    含まれることを特徴とする、請求項40のシステム。
  42. 【請求項42】直交化のためにグラハム−シュミットの
    手順を使用するための手段が含まれることを特徴とす
    る、請求項41のシステム。
  43. 【請求項43】測定されたエネルギー・スペクトルに試
    行関数を適合させるための手段に、最小自乗適合のため
    の手段が含まれることを特徴とする、請求項35のシス
    テム。
  44. 【請求項44】測定されたエネルギー・スペクトルに試
    行関数を適合させるための手段に、最大公算適合のため
    の手段が含まれることを特徴とする、請求項35のシス
    テム。
  45. 【請求項45】測定されたエネルギー・スペクトルに試
    行関数を適合させるための手段に、最小自乗適合と最大
    公算適合の組み合せのための手段が含まれることを特徴
    とする、請求項35のシステム。
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