JPWO2008139517A1 - 光子検出器の弁別パラメータ算出方法及びそれを用いた核医学診断装置 - Google Patents
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Abstract
Description
http://www.nirs.go.jp/use/medical-imaging/ja/study/nextgeneration-pet2000/ninadama.html http://www.ricoh.co.jp/net-messensa/ACADEMIA/JAMIT/MITVM/PET/TANAKA04/text14.html A GSO depth of interaction detector for PET: IEEE Trans. Nucl. Sci., 45: 1078-1082, 1998.
すなわち、請求項1に記載の発明は、種類が異なる光子検出素子を光源側とその奥側に多層にして備えた光子検出器について、その出力波形信号を波形弁別して、光子と相互作用した光子検出素子を特定するための弁別パラメータを算出する光子検出器の弁別パラメータ算出方法において、出力波形信号を蓄積したデータを対象にして、エネルギーレシオに対するカウント数の波形を近似する二種類のフィッティング関数を適用する過程と、前記両フィッティング関数のフィッティングパラメータを算出する過程と、前記両フィッティングパラメータに基づいて、前記両フィッティング関数のピークの1/nとなるカウント数を求めるとともに、それらに対応する両フィッティング関数のエネルギーレシオの値を弁別パラメータとして算出する過程と、を備えていることを特徴とするものである。
すなわち、まず、出力波形信号を蓄積したデータを対象にして、エネルギーレシオに対するカウント数の波形を近似する二種類のフィッティング関数を適用し、両フィッティング関数のフィッティングパラメータを算出し、両フィッティングパラメータに基づいて、両フィッティング関数のピークの1/nとなるカウント数を求めるとともに、そのカウント数に対応する両フィッティング関数のエネルギーレシオの値を弁別パラメータとして算出する。換言すると、それぞれの光子検出素子にて光子が検出される確率分布において、1/nを両方の確率分布から除くことになるカウント数に対応する両フィッティング関数のエネルギーレシオの値を弁別パラメータとして求める。このように光子検出素子がどのようなものであっても、フィッティング関数でフィッティングした後に、フィッティングパラメータに基づいて弁別パラメータを自動的に算出するので、高精度で弁別パラメータを算出することができる。したがって、光子検出器の性能を充分に引き出すことができる弁別パラメータを比較的容易に求めることができる。このようにして求めた高精度の弁別パラメータとデータとに基づき再構成手段がRI分布像を再構成するので、精度が高い深さ位置情報を用いた高品質のRI分布像を得ることができる。
1 … ガントリ部
3 … データ収集システム
5 … データ処理部
7 … ベッド
9 … ガントリ
17 … 光子検出器
19 … データ収集部
21 … 弁別部
23 … 位置情報算出部
25 … 再構成部
27 … 制御部
29 … ディスプレイ装置
31 … 指示部
34 … 弁別パラメータ算出部
35 … 第1の光子検出素子
37 … 第2の光子検出素子
41 … 光電子増倍管
k … 弁別パラメータ
すなわち、光子検出器17は、種類が異なる複数の光子検出素子を組み合わせ、さらにそれらを積層して構成された、いわゆる2層DOI検出器である。具体的には、光子が放出されてくる方向(ベッド7側)から順に、第1の光子検出素子35及び第2の光子検出素子37を備えている。第2の光子検出素子37側にはライトガイド39が配設されており、さらにライドガイド39には複数個の光電子増倍管41が配設されている。光電子増倍管41は、いわゆるモノアノード型であることが好ましい。また、第1の光子検出素子35及び第2の光子検出素子37は、各々の検出素子が複数のブロックから構成されている。なお、第1の光子検出素子35は、例えば、LSO(ルチウム・シリコン・オキサイド)で構成され、例えば、第2の光子検出素子37は、GSO(ケイ酸・ガトリニウム)で構成されている。
g(x)=a2×exp{−(x−b2)2/c22}
σ2(n)=c2×√(ln n)
k=b2−σ2(n)
k=(c2×b1+c1×b2)/(c1+c2)
となる。
弁別パラメータkの自動算出に必要なのは、フィッティングを行うのに適当な初期フィッティングパラメータを自動で決定することである。波形を表す出力を蓄積したヒストグラムは、光子検出器17の第1の光子検出素子35及び第2の光子検出素子37ごとに異なるが、その傾向は同じであるのが一般的であるので、ある部分を基準としてフィッティングパラメータを決定する。
b1=b2−30
b1≦k≦b2
を満たすはずである。
すなわち、クリスタル表示部43と、調整表示部45と、ブロック表示部47とが設けられている。また、クリスタル表示部43の下方には、検出器ブロックを指定する指定領域49と、弁別パラメータ入力部51とが設けられている。
制御部27は、各部を操作して所定の線源から放射線を放出させ、その状態でデータ収集部19にてデータ収集を行わせる。
制御部27の弁別パラメータ算出部34は、上述した算出方法によってフィッティング関数を適用し、フィッティングパラメータを自動的に求める。
フィッティングパラメータの適否を判断し、適切なら弁別パラメータkを算出し、不適であるならば弁別パラメータkに上限値を設定する。そして、その弁別パラメータk等をディスプレイ装置29に表示する。
ディスプレイ装置29に表示された弁別パラメータk等を見て、微調整が必要であるならば微調整を行う。そして、最終的には、弁別部21に弁別パラメータkを設定する。
被検体Mをベッド7に載置した状態で撮影を行い、収集データを弁別パラメータkで波形弁別して深さ情報(z)を得るとともに、収集データの位置情報(x、y)に基づいて再構成部25がRI分布像を再構成する。そのRI分布像は、ディスプレイ装置29に表示される。
Claims (14)
- 種類が異なる光子検出素子を光源側とその奥側に多層にして備えた光子検出器について、その出力波形信号を波形弁別して、光子と相互作用した光子検出素子を特定するための弁別パラメータを算出する光子検出器の弁別パラメータ算出方法において、出力波形信号を蓄積したデータを対象にして、エネルギーレシオに対するカウント数の波形を近似する二種類のフィッティング関数を適用する過程と、前記両フィッティング関数のフィッティングパラメータを算出する過程と、前記両フィッティングパラメータに基づいて、前記両フィッティング関数のピークの1/nとなるカウント数を求めるとともに、それらに対応する両フィッティング関数のエネルギーレシオの値を弁別パラメータとして算出する過程と、を備えていることを特徴とする光子検出器の弁別パラメータ算出方法。
- 請求項1に記載の光子検出器の弁別パラメータ算出方法において、前記両フィッティング関数のピークにおけるカウント数の合計値が所定値に満たない場合には、弁別パラメータとしてエネルギーレシオの下限値または上限値を設定することを特徴とする光子検出器の弁別パラメータ算出方法。
- 請求項1または2に記載の光子検出器の弁別パラメータ算出方法において、前記フィッティングパラメータを算出した後、前記両フィッティングパラメータが予め実験値から求められた所定範囲内にあるか否かに基づいて、前記両フィッティングパラメータの適否を判定する過程をさらに備え、いずれかのフィッティングパラメータが不適であると判定された場合には、弁別パラメータとしてエネルギーレシオの下限値または上限値を設定することを特徴とする光子検出器の弁別パラメータ算出方法。
- 請求項1から3のいずれかに記載の光子検出器の弁別パラメータ算出方法において、前記フィッティング関数を適用する過程では、一方のピークを基準として、その基準を含む、予め実験値から求められた所定の範囲内のみでフィッティングを行うことを特徴とする光子検出器の弁別パラメータ算出方法。
- 請求項1から4のいずれかに記載の光子検出器の弁別パラメータ算出方法において、前記弁別パラメータを算出した後、前記弁別パラメータが、前記両フィッティング関数のピークに対応するエネルギーレシオの間であるか否かに基づいて、前記弁別パラメータの適否を判定する過程をさらに備えていることを特徴とする光子検出器の弁別パラメータ算出方法。
- 請求項5に記載の光子検出器の弁別パラメータ算出方法において、前記弁別パラメータが不適と判定された場合には、弁別パラメータとしてエネルギーレシオの上限値または下限値を設定することを特徴とする光子検出器の弁別パラメータ算出方法。
- 請求項1から6のいずれかに記載の光子検出器の弁別パラメータ算出方法において、前記弁別パラメータを算出した後に、前記光子検出素子を複数個に分割してなる個別のブロックを対象にして、全ブロックの弁別パラメータ及びフィッティング関数をクリスタル表示部に表示する過程と、前記クリスタル表示部における任意のブロックを特定ブロックとして選択する過程と、前記特定ブロックのフィッティング関数と弁別パラメータとを調整表示部に表示する過程と、前記全ブロック分のフィッティング関数を加算した合成関数と、前記特定ブロックの弁別パラメータとをブロック表示部に表示する過程と、を備え、さらに、前記全過程の後に、前記特定ブロックの弁別パラメータが任意に調整された場合には、前記調整された弁別パラメータを前記調整表示部及び前記ブロック表示部に表示して、前記特定ブロックの弁別パラメータを微調整する過程を備えていることを特徴とする光子検出器の弁別パラメータ算出方法。
- 被検体からの光子を検出する核医学診断装置において、被検体を載置するベッドと、種類が異なる光子検出素子を前記ベッド側とその奥側に多層にして備え、被検体に投与された放射性核種から放出される光子を検出する光子検出器と、出力波形信号を蓄積したデータを対象にして、エネルギーレシオに対するカウント数の波形を近似する二種類のフィッティング関数を適用し、前記両フィッティング関数のフィッティングパラメータを算出し、前記両フィッティングパラメータに基づいて、前記両フィッティング関数のピークの1/nとなるカウント数を求めるとともに、それらに対応する両フィッティング関数のエネルギーレシオの値を弁別パラメータとして算出する弁別パラメータ算出手段と、前記データ及び前記弁別パラメータに基づいてRI分布像を再構成する再構成手段と、を備えていることを特徴とする核医学診断装置。
- 請求項5に記載の核医学診断装置において、前記パラメータ算出手段は、前記両フィッティング関数のピークにおけるカウント数の合計値が所定値に満たない場合には、弁別パラメータとしてエネルギーレシオの下限値または上限値を設定することを特徴とする核医学診断装置。
- 請求項9または10に記載の核医学診断装置において、前記パラメータ算出手段は、前記フィッティングパラメータを算出した後、前記両フィッティングパラメータが予め実験値から求められた所定範囲内にあるか否かに基づいて、前記両フィッティングパラメータの適否を判定し、いずれかのフィッティングパラメータが不適であると判定された場合には、弁別パラメータとしてエネルギーレシオの下限値または上限値を設定することを特徴とする核医学診断装置。
- 請求項9から10のいずれかに記載の核医学診断装置において、前記パラメータ算出手段は、前記フィッティング関数を適用する際に、一方のピークを基準として、その基準を含む、予め実験値から求められた所定の範囲内のみでフィッティングを行うことを特徴とする核医学診断装置。
- 請求項9から11のいずれかに記載の核医学診断装置において、前記パラメータ算出手段は、前記弁別パラメータを算出した後、前記弁別パラメータが、前記両フィッティング関数のピークに対応するエネルギーレシオの間であるか否かに基づいて、前記弁別パラメータの適否を判定することを特徴とする核医学診断装置。
- 請求項12に記載の核医学診断装置において、前記パラメータ算出手段は、前記弁別パラメータが不適と判定された場合には、弁別パラメータとしてエネルギーレシオの上限値または下限値を設定することを特徴とする核医学診断装置。
- 請求項9から13のいずれかに記載の核医学診断装置において、前記光子検出素子を複数個に分割してなる個別のブロックを対象にして、全ブロックの弁別パラメータ及びフィッティング関数を表示するクリスタル表示部と、前記クリスタル表示部における任意のブロックを特定ブロックとして選択する選択手段と、前記特定ブロックのフィッティング関数と弁別パラメータとを表示する調整表示部と、前記全ブロック分のフィッティング関数を加算した合成関数と、前記特定ブロックの弁別パラメータとを表示するブロック表示部と、前記特定ブロックの弁別パラメータを調整する調整手段と、をさらに備え、前記特定ブロックの弁別パラメータが任意に調整された場合には、前記調整された弁別パラメータを前記調整表示部及び前記ブロック表示部に表示して、前記特定ブロックの弁別パラメータを微調整することを特徴とする核医学診断装置。
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