JPS60122382A - 放射線結像装置 - 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】 （イ）産業上の利用分野 この発明は、シンチレーションカメラ等の放射線結像装
置に関する。

（ロ）従来技術 シンチレーションカメラ等の放射線結像装置は、原理的
にはよく知られているように、放射線が入射した位置を
計算するとともに、入射放射線のエネルギに対応する波
高の信号（エネルギ信号）を得て、この信号波高が所定
のウィンド内であることを検出することによってその入
射した放射線が対象とする放射性同位元素からのもので
あることを判別し、このウィンド内の信号を上記の位置
毎に計数し、たとえば計数値の多い位置（画素）では濃
く、計数値の少ない位置（画素）では淡く表わすことに
より画像を再生していくものである。

ところでどの位置に入射したとしても同一エネルギの放
射線ならば同一波高のエネルギ信号が得られなければな
らないが、実際にはこれが難しく１位置によってエネル
ギ信号波高がずれてしまうこと（エネルギ信号波高の位
置依存性）が避けられない。この場合、ウィンドを同じ
にしておくと、ずれた場合にはそれだけ計数漏れが増え
るので結果的に感度が不均一になる。このエネルギ信号
波高の位置依存性に起因する感度不均一性を補正するた
めには、位置毎のエネルギ信号波高のずれに応じてウィ
ンドの中心レベルの方を位置毎にシフトさせるようにし
なければならない。

また、エネルギ信号波高の分解能も位置によって不均一
になることが実際」二避けられない。エネルギ分解能が
悪いということは同一エネルギの放射線が入射した場合
のエネルギ信号波高のばらつきが大きいということであ
り、ばらつきが大きい分だけウィンドから外れるものが
増え、計数値が少なくなり、結果的に感度が低くなる。

これを補正するには位置毎の分解能に応じてウィンドの
幅を変える必要がある。

さらに、実際上、位置計算をどの位置でも正しく行なう
ことはできず、空間歪が生じてしまう。

そのためある位置（画素）に計数すべき放射線入射が他
の位置（画素）に計数されることになり、均一な原画像
でも再生画像は密な部分と粗な部分とを持つむらのある
ものとなる。これには、密な部分の計数を抑えるようウ
ィンド幅を狭くし、粗な部分の計数を増やすようウィン
ド幅を広くすることが必要である。

以上のようなエネルギ信号波高の位置依存性以外の原因
による感度不均一性を補正する方法として、位置により
ウィンド幅を変える方法の代りに、感度の高い位置での
ウィンドの中心レベルを最適値からずらすことも、また
可能である。

（ハ）目的 この発明は、エネルギ信号波高の位置依存性やエネルギ
分解能の位置依存性、空間歪あるいは他の原因による感
度不均一性に対処してこれらを全て有効に補正すること
ができる放射線結像装置を提供することを目的とする。

（ニ）構成 この発明によれば、放射線入射の各事象毎に位置信号と
エネルギ信号とを得る手段と、前記エネルギ信号の波高
が設定されたエネルギウィンド内にあるか否かを判別す
るエネルギ信号波高の分析手段とを有する放射線結像装
置において、予め行なわれる測定によりめられたエネル
ギ信号波高の位置依存性及び他の原因による感度不均一
性を補正するための各位置に関するデータが蓄えられた
補正メモリと、設定されたエネルギウィンドの中心レベ
ル及び幅と前記補正メモリから読出されたデータとによ
り各位置で採用すべきエネルギウィンドの中心レベル及
び幅を計算する計算回路と、この計算結果のデータを位
置信号及びエネルギ信号で指定される各アドレスに記憶
している波高分析メモリとにより前記分析手段を構成し
、各事象毎に得られる位置信号及びエネルギ信号により
前記波高分析メモリのアドレスを指定して該アドレスに
記憶されているデータを読出すことにより感度不均一性
を実時間で補正することを特徴とする。

（ホ）実施例 第１図において１シンチレータ１の背面にライトガイド
２を介して多数のＰＭＴ　（光電子増倍管）３が配列さ
れており、各ＰＭＴ出力はプリアンプ４を通して位置及
びエネルギ演算回路５に導かれ、位置信号ｘ、Ｙ及びエ
ネルギ信号Ｚが得られる。この構成は通常のシンチレー
ションカメラと同様である。位置信号Ｘ、Ｙ及びエネル
ギ信号Ｚはサンプルホールド回路６１〜６３にそれぞれ
取込まれて保持され、ＡＤ変換器７１〜７３でそれぞれ
ディジタル信号Ｘｄ、Ｙｄ及びＺｄに変換サレ、コレラ
ノ信号Ｘｄ、Ｙｄ、ＺｄでＰＨＡメモリ（波高分析メモ
リ）８のアドレスを指定する。ＰＨＡメモリ８は例えば
ダイナミックＲＡＭで構成され、１ビツトのデータを出
力し、パルス信号発生器１１により輝度信号ＵＮＢＬＫ
を得て前記の位置信号ｘ、Ｙとともに表示装置１２に入
力させる。

第２図及び第３図にエネルギスペクトル例を示す。第２
図では光電ピークがＭＬＩでありこの場合にはエネルギ
ウィンドの上下限が各々ＵＬＩ、ＬＬＩであればよい。

第３図では第２図と放射線入射位置が異なることに起因
して光電ピークがＭＢ２へとシフトしており、この場合
、エネルギウィンドの」−下限としてＵＬＩ及びＬＬＩ
を用いると感度が低下するためＵＬ２及びＬＬ２を用い
るべきである。またエネルギ分解能が悪い位置では、ピ
ークが小さく且つなだらかになるため、ウィンドの幅が
同一であると計数値が少なくなってしまうので、ウィン
ドの幅を広げて計数値を増大すべきである。このように
位置に応じて波高分析用のエネルギウィンドを変えて、
エネルギ信号波高の位置依存性、及びその他の原因に基
づく感度不均一性を補正するためＰＨＡメモリ８が用い
られる。

ＰＨＡメモリ８は、例えば６４Ｘ６４の各画素及び５１
２ＫｅＶのエネルギを１チャネル当り０．５ＫｅＶで分
けたときの１０２４チヤネル分の各波高値に対応して６
４Ｘ６４Ｘ１０２４のアドレスを有し、各アドレスには
′１゛または″０”°の内容が、波高分析条件、例えば
エネルギウィンドの中心レベル信号りとウィンド幅信号
Ｗが設定される毎に次の式で計算した結果として、測定
前に予め書込まれている。

（ＭＩ、Ｘ　、ｙ）＝ＬＸ　（ｔ＋ｆ（ｘ、ｙ））・・
・（１） （ＵＬｘ　、ｙ）　−（ＭＬｘ　、Ｖ）Ｘ　（ｌ＋％Ｗ
Ｘｈ　（Ｘ、Ｖ））　・・・（２）（ＬＬｘ　、ｙ）＝
　（ＭＬｘ　、ｙ）×（１−坏ＷＸｈ　（Ｘ、Ｖ））・
・・（３）ここでＭＬｘ　、ｙ、ＵＬｘ　、ｙ、ＬＬｘ
　、ｙは各位置ｘ、ｙに対応するもので、例えば第２図
及び第３図に示したＭＬｌ、ＵＬＩ、ＬＬＩ、ＭＢ２、
ＵＬ２、ＬＬ２と同様である。ｆ（ｘ、ｙ）は、エネル
ギ信号２の波高の位置依存性による位置ｘ、ｙでのずれ
量による感度不均一性を補正するためのデータで、予め
測定されることによって、たとえばＰ−ＲＯＭで構成さ
れる補正メモリ１０に予め記憶されている。ｈ　（ｘ　
、　ｙ）は位置ｘ　＋　Ｖにおけるエネルギ信号波高の
位置依存性以外に起因する感度不均一性を補正するため
のデータであり、同じく補正メモリ１０に予め記憶され
ている。初期値として全ての位置ｘ、ｙについてｈ　ｏ
　（ｘ　＋　ｙ）　＝　１とおいて上記式による補正動
作を行ない、その結果得られた画像上の不均一性を補正
するように、たとえば逐次近似による繰返し計算等によ
って各位置Ｘ、ｙでのｈ　（ｘ　、　ｙ）の値を予めめ
る。そしてこれが予め補正メモリ１０に記憶されている
。なお、コンプトン散乱線の影響をなくすために、ｈ　
（ｘ　、　ｙ）によるウィンド幅の修正を上限ＵＬｘ、
ｙに対してのみ行い、下限ＬＬｘ　、　ｙに対しては行
わないようにしてもよい。

上記の式（１）、（２）、（３）の計算で各位置ｘ、ｙ
に関してＵＬｘ、　ｙ及びＬＬｘ、ｙが得られるとＰＨ
Ａメモリ８の位置に関するアドレスＸｄ、Ｙｄに関して
例えば第４図に示すようにＬＬｘ、ｙ≦Ｚｄ≦ＵＬｘ、
ｙ の範囲のアドレスＺｄについてはパ１°°を、他の範囲
のアドレスＺｄについては“０゛°を書込む。

このＯ”、”１’”の１ビツトデータは波高分析結果を
表し、″“１″゛はその位置ｘ、ｙにおいて得られたエ
ネルギ信号の波高値がその位置に関して定められたエネ
ルギウィンド内であることを示し、”　ｏ　”は前記エ
ネルギウィンド外であることを示す。なお、８４図は各
位置ｘ、ｙに関してエネルギウィンドが１組の列である
が、多重スペクトルの場合も各位置Ｘ、ｙに関してエネ
ルギウィンドを複数持つことができるため従来のように
波高分析器を複数用意する必要はない。

各車象毎に位置信号Ｘ、Ｙ及びエネルギ信号Ｚが得られ
てこれらのディジタル信号Ｘｄ、Ｙｄ。

Ｚｄがそれぞれアドレス情報としてＰＨＡメモリ８に与
えられ、これらによりアドレスが指定されるとそのアド
レスに蓄えられているｌ″または”　ｏ　”が読出され
る。１°゛が読出されたときにはエネルギウィンド内で
あるからパルス信号発生器１１から輝度信号ＵＮＢＬＫ
が発生する。こうして各事象毎にエネルギ信号波高の位
置依存性及び他の原因に基づく感度不均一性を実時間で
補正することができる。なお、第１図では説明を簡単に
するため省略したが、各回路には適当なタイミング信号
が与えられているものとする。

上記の式（１）はエネルギ信号波高の位置依存性が使用
核種のエネルギに依存しないと仮定した場合の式であり
、この近似による誤差は通常の光学系では無視できる。

しかしこのエネルギ依存性を無視できない場合も補正項
を加えることにより容易に対応できる。すなわち上記式
（１）のｆ（ｘ　、　ｙ）はある基準エネルギ（例えば
９９恒Ｔｃの１４０ＫｅＶとする）に関して測定するこ
とにより予め得ることができる。この基準エネルギに対
応するエネルギウィンドの中心レベル信号をＬＯとする
と、他のエネルギのＭＬｘ、ｙは（ＭＬＸ　、ｙ）＝Ｌ
Ｘ　（ｔ＋ｇ　（Ｌ−ＬＯ）ｘｆ（ｘ、ｙ））　・・・
（４） の式で与えることができる。なおｇ（Ｌ−Ｌｏ）は（Ｌ
−Ｌｏ）の関数で、例えば ｇ　（Ｌ−Ｌｏ）＝１＋ｋ　（Ｌ−Ｌｏ）−（５）ｋ：
定数 の式等で近似できる。

またウィンド幅についても次の式により同様に補正でき
る。さらに、厳密には、測定するウィンド幅に応じて、
ウィンド幅補正係数ｈ（ｘ、ｙ）が変化することが好ま
しい。

（ＵＬｘ　、ｙ）＝　（ＭＬｘ　、ｙ）Ｘ　（１−Ｎ４
ＷＸｈ　’　（Ｘ　、Ｙ））　・　（６）（ＬＬｘ　、
ｙ）＝　（ＭＬｘ　、ｙ）ｘ　（１−３４ＷＸｈ’　（
ｘ、ｙ）’ｔ−（７）ｈ　’　（Ｘ　、　ｙ）　＝ｈ　
（Ｘ　、　ｙ）　ＸＰ　（Ｌ−Ｌｏ）ＸＱ（Ｗ−ＷＯ）
　・・・（８） ここでｈ　（ｘ　、　ｙ）は上記と同じ基準エネルギの
γ線に関して、特定のウィンド幅（例えば２０％）でめ
たものであり、このときのウィンドの中心レベルをＬＯ
１幅をＷＯとする。モしてＰ（α）はαの関数、Ｑ（β
）はβの関数であることをそれぞれ示すものとする。

１ ところで一般にシンチレーションカメラでは感度不均一
性はＰＭＴ配列に基づく空間周波数を主成分とし、同じ
ウィンドとすべき位置が繰返して現れる。そこで第２の
実施例では同じウィンドとすべき各位置に関してＰＨＡ
メモリのアドレスを共通化し、ＰＨＡメモリ容量の減少
及びアドレスの簡単化、ＰＨＡメモリ書込計算時間の短
縮を図るようにしている。

この第２の実施例について第５図及び第６図を参照しな
がら説明する。ＡＤ変換器７１〜７３まで及びＰＨＡメ
モリ１０８から読出したデータをパルス信号発生器１１
に送った以降の構成は第１図と同様である。ＡＤ変換器
７１．７２からのディジタル信号Ｘｄ、Ｙｄによりアド
レスデータメモリ１０７のアドレスを指定し、得られた
アドレスデータＡｄはＡＤ変換器７３からのディジタル
信号ＺｄとともにＰＨＡメモリ１０８のアドレスを指定
する。この実施例では同じウィンドとすべき多数の位置
を共通にくくって１つの位置ａで代表させるようにして
おり、アドレスデータメモ２ す１０７はこの各位置ｘ、ｙのアドレスＸｄ。

Ｙｄを代表位置ａのアドレスＡｄに変換するものである
。ＰＨＡメモリ１０８は第６図に示すように位置ｘ、ｙ
の代りに代表位置ａに関するアドレスデータに“ｌ　Ｉ
Ｉ　、　１１０ＩＩのデータが書込まれている。この書
込みは計算回路１０９と補正メモリ１１０により行なわ
れるが、第１の実施例の位置Ｘ　＋　ｙを代表位置ａに
変換しピークシフトデータｆ（ｘ、ｙ）をｆ（ａ）にま
たウィンド幅補正係数ｈ（ｘ、ｙ）をｈ　（ａ）に置換
えるだけが異なり、計算過程等は上記第１の実施例と同
様である。

前記第１及び第２の実施例では、エネルギ信号波高の位
置依存性以外の原因（例えばエネルギ分解能の位置依存
性や空間歪など）による感度不均一性を補正する方法と
して、位置によりウィンド幅を変える方法を用いたが、
別の方法として、ウィンドの中心レベルを最適値からず
らすことも可能であり、以下、第３及び第４の実施例を
掲げる。

第３の実施例について、第７図を参照しながら説明する
。第７図は第１図と同様の構成であるが、ウィンド幅補
正係数ｈ　（ｘ　、　ｙ）の代りに、中心レベル補正係
数ｋ　（ｘ　、　ｙ）を用いる点が異なる。

（ＭＬｘ　、ｙ）＝ＬＸ　（ｌ＋ｆ　（ｘ　、ｙ）＋ｋ
　（ｘ、ｙ））　・・・（９） （ＵＬｘ　、Ｖ）＝　（ＭＬｘ　、ｙ）Ｘ　（１＋坏Ｗ
）・・・（１０） （ＬＬｘ　、Ｖ）＝　（ＭＬｘ　、ｙ）Ｘ　（１−坏Ｗ
）・・・（１１） ｋ　（ｘ　、　ｙ）以外のパラメータの定義は第１の実
施例と同様である。初期値として、全ての位置ｘ、ｙに
ついてｋｏ（ｘ、ｙ）＝Ｏとおいて、上記式による補正
動作（すなわちエネルギ信号波高の位置依存性による感
度不均一性をｆ（ｘ、ｙ）により補正すること）を行な
い、その結果得られた画像上の不均一性を補正するよう
に、例えば逐次近似による繰返し計算等によって、各位
置Ｘ。

ｙでのｋ　（ｘ　、　ｙ）の値を予めめる。そしてこれ
が、補正メモリ１０に記憶される。なお、コンプトン散
乱の影響をなくすために、ｋ（ｘ　、ｙ）≧Ｏ１すなわ
ち、感度の高い位置に関するウィンドの中心レベルを、
ｆ（ｘ、ｙ）によって与えられる最適値から、高エネル
ギ側にずらすことにより、感度を低下させることが望ま
しい。

なお、式（９）より、上述の方法は、ｆ（ｘ。

ｙ）＋ｋ（ｘ、ｙ）をｆ（ｘ、ｙ）と定義し直して、そ
のｆ（ｘ、ｙ）を逐次近似による繰返し計算等で修正す
ることと同様であるが、実際には、以下の理由でｆ　（
ｘ、ｙ）＋ｋ　（ｘ、ｙ）の形に分離することが重要で
ある。

エネルギ信号波高の位置依存性が、使用核種のエネルギ
に依存することを考慮すると５式（４）と同様でｆ（ｘ
、ｙ）はｆ”（ｘ　、　ｙ）に置換えられるべきである
。

ｆ　’　（ｘ、ｙ）＝ｆ　（ｘ、ｙ）Ｘｇ　（Ｌ−Ｌｏ
）・・・（１２） しかし、一般の光学系ではこの影響は小さく、ｆ’　（
ｘ、ｙ）’、ｆ　（ｘ、ｙ）である。これに対　Ｄ して、エネルギ分解能のエネルギ依存性は大きく、また
ｋ　（ｘ　、　ｙ）は、測定するウィンド幅とエネルギ
分解能の関係により、同一の値でも感度を変える効果を
生じるため、式（８）と同様で、ｋ’（ｘ、ｙ）に置換
えられるべきである。

ｋ　’　（ｘ　、ｙ）＝ｋ　（ｘ　、ｙ）ＸＲ（Ｌ−Ｌ
ｏ）ｘＳ　（Ｗ−Ｗｏ）　”・（１３） ここでＲ（γ）はγの関数、Ｓ（δ）はδの関数である
。

したがって式（９）の代りに式（１４）を使用する。

（ＭＬｘ　、ｙ）＝Ｌｘ　（１＋ｆ　’　（ｘ　、ｙ）
＋ｇ’（ｘ、ｙ））　・・・（１４） 第４の実施例について、第８図を参照しながら説明する
。第８図は第５図と同様で、ＰＨＡメモリのアドレスを
共通化する点が、特に第３の実施例に比べて異なる。

ａ　（ｘ　、ｙ）＝ａｏ　（ｘ、ｙ）＋ｌ　（ｘ、ｙ）
・・・（１５） （ＭＬｘ　、ｙ）＝ＬＸ　（ｌ＋ｆ　（ａ））６ ・・・　（１６） アドレスデータ基準メモリ３０６には、各位置ｘ、ｙの
エネルギ波高の位置依存性に関する不均一性を補正する
ためのアドレスデータａＯ（Ｘ。

ｙ）が予め書込まれている。また、その他の原因に基づ
く不均一性を補正するためのアドレス補正データｌ（ｘ
、ｙ）も書込むことができ、初期値としては全ての位置
Ｘ、ｙについて１ｏ（ｘ。

ｙ）＝０とおいて、式（１５）、（１６）及び式（１０
）、（１１）を用いて補正動作を行なう。

後は第３の実施例のｋ　（ｘ　、　ｙ）と同様の手続で
１（ｘ、ｙ）をめる。またｌ（ｘ、ｙ）を使用核種のエ
ネルギやウィンド幅により変化させることが必要なこと
もｋ　（ｘ　、　ｙ）と同様である（式６式％）） なお、上記第１−第４の実施例において波高分析精度ま
たは感度不均一性補正精度をＰＨＡメモリの容量を増す
ことなしに向上させるため、エネルギ信号Ｚをアナログ
的にまたはディジタル的に減算・乗算処理したのちにＰ
）ＩＡメモリのアドレス信号Ｚｄとして用いるようにし
てもよい。またＰＨＡメモリを複数のブロックに分割し
、それぞれのブロック毎にエネルギウィンドを設定して
、節度信号ＵＮＢＬＫを発生させるデータがどのブロッ
クから出力されたかを判別することにより多核種測定が
可能となる。このＰＨＡメモリを複数のブロックに分割
する代りにＰＨＡメモリのデータの深さを２ビット以上
にすることにより、例えば“’ｏｔ”、“’１０”′、
゛１１′°がそれぞれ第１、第２．第３のエネルギウィ
ンド内であることを示し、“００°°がこれらの範囲外
であることを示すようにする等して多重スペクトルまた
は多核種測定を行なうことも可能である。

（へ）効果 この発明によれば、エネルギ信号波高の位置依存性やエ
ネルギ分解能の位置依存性、空間歪あるいは他の因子に
基づく感度不均一性を全て改善することができる。そし
て波高分析結果のデータを位置及びエネルギ信号で指定
されるアドレス毎にメモリに記憶させる構成をとってい
るため、木質的にマルチチャネルアナライザの構成をと
っていると見ることができ、エネルギウィンドの設定条
件の自由度が大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例のブロック図、第２図及
び第３図はエネルギスペクトルのグラフ、第４図はＰＨ
Ａメモリ８の内容を示す図、第５図は第２の実施例の要
部を示すブロック図、第６図はＰＨＡメモリ１０８の内
容を示す図、第７図及び第８図は第３及び第４の実施例
の要部をそれぞれ示すブロック図である。 １・・・シンチレータ　２・・・ライトガイド３・・・
ＰＭＴ　４・・・プリアンプ ５・・・位置及びエネルギ演算回路 ６１〜６３・・・サンプルホールド回路７１〜７３・・
・ＡＤ変換器 ８．１０８，３０８・・・ＰＨＡメモリ９．１０９，２
０９，３０９・・・計算回路１０．１１０．２１０，３
１０・・・補正メモリ１１・・・パルス信号発生器　１
２・・・表示装置９ １０７．３０７・・・アドレスデータメモリ３０６・・
・アドレスデータ基準メモリ出願人　株式会社島津製作
所 ０

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）放射線入射の各事象毎に位置信号とエネルギ信号
   とを得る手段と、前記エネルギ信号の波高が設定された
   エネルギウィンド内にあるか否かを判別するエネルギ信
   号波高の分析手段とを有する放射線結像装置において、
   予め行なわれる測定によりめられたエネルギ信号波高の
   位置依存性及び他の原因による感度不均一性を補正する
   ための各位置に関するデータが蓄えられた補正メモリと
   、設定されたエネルギウィンドの中心レベル及び幅と前
   記補正メモリから読出されたデータとにより各位置で採
   用すべきエネルギウィンドの中心レベル及び幅を計算す
   る計算回路と、この計算結果のデータを位置信号及びエ
   ネルギ信号で指定される各アドレスに記憶している波高
   分析メモリとにより前記分析手段を構成し、各事象毎に
   得られる位置信号及びエネルギ信号により前記波高分析
   メモリのアドレスを指定して該アドレスに記憶されてい
   るデータを読出すことにより感度不均一性を実時間で補
   正することを特徴とする放射線結像装置。