JP2000321357A - 核医学診断装置 - Google Patents
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- G01—MEASURING; TESTING
- G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
- G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
- G01T1/16—Measuring radiation intensity
- G01T1/24—Measuring radiation intensity with semiconductor detectors
- G01T1/249—Measuring radiation intensity with semiconductor detectors specially adapted for use in SPECT or PET
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
- G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
- G01T1/29—Measurement performed on radiation beams, e.g. position or section of the beam; Measurement of spatial distribution of radiation
- G01T1/2914—Measurement of spatial distribution of radiation
- G01T1/2921—Static instruments for imaging the distribution of radioactivity in one or two dimensions; Radio-isotope cameras
- G01T1/2928—Static instruments for imaging the distribution of radioactivity in one or two dimensions; Radio-isotope cameras using solid state detectors
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Abstract
(57)【要約】
【課題】本発明の目的は、核医学診断装置において、放
射線検出器内での散乱に起因する入射位置誤認の確率を
減らすことにある。 【解決手段】本発明に係る核医学診断装置は、複数の半
導体セルを有する放射線検出器50,51と、2以上の
半導体セルから略同時に2以上の信号が出力されると
き、2以上の信号のトータルエネルギーを計算し、この
トータルエネルギーを所定のエネルギーウインドウに比
較することにより特定のイベントを選別し、このイベン
トを入射位置を関連付けて計数する信号処理回路40
と、2以上の半導体セルの中のいずれか一の半導体セル
の位置に基づいて放射線の入射位置を計算する位置計算
回路44と、計数の結果に基づいて被検体内の放射性同
位元素の分布を発生する回路41とを具備する。
射線検出器内での散乱に起因する入射位置誤認の確率を
減らすことにある。 【解決手段】本発明に係る核医学診断装置は、複数の半
導体セルを有する放射線検出器50,51と、2以上の
半導体セルから略同時に2以上の信号が出力されると
き、2以上の信号のトータルエネルギーを計算し、この
トータルエネルギーを所定のエネルギーウインドウに比
較することにより特定のイベントを選別し、このイベン
トを入射位置を関連付けて計数する信号処理回路40
と、2以上の半導体セルの中のいずれか一の半導体セル
の位置に基づいて放射線の入射位置を計算する位置計算
回路44と、計数の結果に基づいて被検体内の放射性同
位元素の分布を発生する回路41とを具備する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、被検体に投与され
た放射性同位元素RI)から放出されるガンマ線を、外
部で検出し、その検出データに基づいて被検体内のRI
分布を発生する核医学診断装置に関する。
た放射性同位元素RI)から放出されるガンマ線を、外
部で検出し、その検出データに基づいて被検体内のRI
分布を発生する核医学診断装置に関する。
【0002】
【従来の技術】核医学診断装置には、投影面上でRI分
布を得るプレナーイメージタイプと、断面上のRI分布
が得られるECTタイプ(emission Computed Tomograph
y type)とがある。さらに、ECTには、99mTcや111
In等のシングルフォトンRIを用いるSPECT(Sin
gle Photon emission Computed Tomography)と、11Cや
13N等のポジトロンRIを用いるPET(Positron emis
sion computed Tomography)がある。最近では、SPE
CTとPETとを兼用する装置が登場している。以下、
これらの装置全般を核医学診断装置と総称する。
布を得るプレナーイメージタイプと、断面上のRI分布
が得られるECTタイプ(emission Computed Tomograph
y type)とがある。さらに、ECTには、99mTcや111
In等のシングルフォトンRIを用いるSPECT(Sin
gle Photon emission Computed Tomography)と、11Cや
13N等のポジトロンRIを用いるPET(Positron emis
sion computed Tomography)がある。最近では、SPE
CTとPETとを兼用する装置が登場している。以下、
これらの装置全般を核医学診断装置と総称する。
【0003】従来の核医学診断装置は、アンガー型の放
射線検出器を装備している。アンガー型の放射線検出器
は、図1に示すように、コリメータ10と、シンチレー
タ11と、ライトガイド12と、複数の光電子増倍管
(PMT)13とから構成される。シンチレータ11に
ガンマ線が入射すると、その位置で蛍光が発生する。こ
の蛍光は、複数のPMT13で検出される。複数のPM
T13の出力信号の合計は、ガンマ線のエネルギーを反
映している。放射線が検出されたイベントの中から、ト
ータルエネルギーに基づいて被検体に投与した放射性同
位元素に由来するイベントが選別される。この選別され
たイベントは、ガンマ線の入射位置に関連付けて計数さ
れる。ガンマ線の入射位置は、例えば、エネルギーの重
心位置として計算される。
射線検出器を装備している。アンガー型の放射線検出器
は、図1に示すように、コリメータ10と、シンチレー
タ11と、ライトガイド12と、複数の光電子増倍管
(PMT)13とから構成される。シンチレータ11に
ガンマ線が入射すると、その位置で蛍光が発生する。こ
の蛍光は、複数のPMT13で検出される。複数のPM
T13の出力信号の合計は、ガンマ線のエネルギーを反
映している。放射線が検出されたイベントの中から、ト
ータルエネルギーに基づいて被検体に投与した放射性同
位元素に由来するイベントが選別される。この選別され
たイベントは、ガンマ線の入射位置に関連付けて計数さ
れる。ガンマ線の入射位置は、例えば、エネルギーの重
心位置として計算される。
【0004】ところで、ポジトロンに起因する511k
eVという高エネルギーのガンマ線は、たびたび、シン
チレータ11内でコンプトン散乱を起こす。コンプトン
散乱により、ほぼ同時に2つの位置P1,P2でエネル
ギーE1,E2(入射エネルギーE0=E1+E2)が
吸収される。2つの位置P1,P2の一方が真の入射位
置である。
eVという高エネルギーのガンマ線は、たびたび、シン
チレータ11内でコンプトン散乱を起こす。コンプトン
散乱により、ほぼ同時に2つの位置P1,P2でエネル
ギーE1,E2(入射エネルギーE0=E1+E2)が
吸収される。2つの位置P1,P2の一方が真の入射位
置である。
【0005】しかし、従来では、ガンマ線の入射位置
は、2つの位置P1,P2のいずれかの位置には一致し
ないし、もちろん真の入射位置とも一致しないエネルギ
ーの重心位置として計算される。つまり、シンチレータ
内で散乱が起こったというイベントの全ては、誤った位
置で計数されることになっていた。しかも、従来では、
シンチレータ内で散乱が起こったか否かは、判断するこ
とができない。
は、2つの位置P1,P2のいずれかの位置には一致し
ないし、もちろん真の入射位置とも一致しないエネルギ
ーの重心位置として計算される。つまり、シンチレータ
内で散乱が起こったというイベントの全ては、誤った位
置で計数されることになっていた。しかも、従来では、
シンチレータ内で散乱が起こったか否かは、判断するこ
とができない。
【0006】また、ブロック検出を行うBGO(酸化ビ
スマスゲルマニウム)検出器を備えたPET専用装置に
おいても、BGO検出器のブロック間でガンマ線が散乱
した場合には、同時に発生したイベント(イベント)を
分離し、その正確な位置を計算処理して得ることはでき
なかった。そのため、計数精度の低下は避けられないも
のであった。
スマスゲルマニウム)検出器を備えたPET専用装置に
おいても、BGO検出器のブロック間でガンマ線が散乱
した場合には、同時に発生したイベント(イベント)を
分離し、その正確な位置を計算処理して得ることはでき
なかった。そのため、計数精度の低下は避けられないも
のであった。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、核医
学診断装置において、放射線検出器内での散乱に起因す
る入射位置誤認の確率を減らすことにある。
学診断装置において、放射線検出器内での散乱に起因す
る入射位置誤認の確率を減らすことにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明に係る核医学診断
装置は、マトリクス状にアレイされ、放射線を個別に検
出し、前記放射線のエネルギーを表す信号を個別に出力
する複数の半導体セルを有する少なくとも1つの放射線
検出器と、前記放射線が検出されるイベントの中から、
被検体に投与した放射性同位元素に由来する放射線が検
出されるという特定のイベントを選別するために、前記
半導体セルのいずれか一つから信号が出力されるという
第1のケースでは前記信号のエネルギーを所定のエネル
ギーウインドウに比較すると共に、2以上の半導体セル
から略同時に2以上の信号が出力されるという第2のケ
ースでは前記2以上の信号のトータルエネルギーを計算
し、このトータルエネルギーを前記所定のエネルギーウ
インドウに比較する選別回路と、前記第1のケースでは
前記信号を出力する半導体セルの位置に基づいて前記放
射線の入射位置を計算し、前記第2のケースでは前記2
以上の半導体セルの中のいずれか一の半導体セルの位置
に基づいて前記放射線の入射位置を計算する位置計算回
路と、前記特定のイベントを前記計算された入射位置を
関連付けて計数する計数回路と、前記計数の結果に基づ
いて前記被検体内の放射性同位元素の分布を発生する回
路とを具備する。
装置は、マトリクス状にアレイされ、放射線を個別に検
出し、前記放射線のエネルギーを表す信号を個別に出力
する複数の半導体セルを有する少なくとも1つの放射線
検出器と、前記放射線が検出されるイベントの中から、
被検体に投与した放射性同位元素に由来する放射線が検
出されるという特定のイベントを選別するために、前記
半導体セルのいずれか一つから信号が出力されるという
第1のケースでは前記信号のエネルギーを所定のエネル
ギーウインドウに比較すると共に、2以上の半導体セル
から略同時に2以上の信号が出力されるという第2のケ
ースでは前記2以上の信号のトータルエネルギーを計算
し、このトータルエネルギーを前記所定のエネルギーウ
インドウに比較する選別回路と、前記第1のケースでは
前記信号を出力する半導体セルの位置に基づいて前記放
射線の入射位置を計算し、前記第2のケースでは前記2
以上の半導体セルの中のいずれか一の半導体セルの位置
に基づいて前記放射線の入射位置を計算する位置計算回
路と、前記特定のイベントを前記計算された入射位置を
関連付けて計数する計数回路と、前記計数の結果に基づ
いて前記被検体内の放射性同位元素の分布を発生する回
路とを具備する。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。まず、本発明によって、放
射線検出器内でのコンプトン散乱に起因する入射位置誤
認の確率を減らすことができるその原理について簡単に
説明する。
て図面を参照して説明する。まず、本発明によって、放
射線検出器内でのコンプトン散乱に起因する入射位置誤
認の確率を減らすことができるその原理について簡単に
説明する。
【0010】図2には、入射ガンマ線のエネルギーに対
するコンプトン散乱角の頻度分布を示している。図2に
おいて、例えば、入射ガンマ線のエネルギーが511k
eV(α=1)の場合、その散乱の大部分は、散乱角が
90゜以下の前方散乱である。この傾向は、入射ガンマ
線のエネルギーが250keV以上のケースにも当ては
まる。
するコンプトン散乱角の頻度分布を示している。図2に
おいて、例えば、入射ガンマ線のエネルギーが511k
eV(α=1)の場合、その散乱の大部分は、散乱角が
90゜以下の前方散乱である。この傾向は、入射ガンマ
線のエネルギーが250keV以上のケースにも当ては
まる。
【0011】図3は、入射エネルギーと散乱線のエネル
ギーとの関係を、様々な散乱角(0゜,5゜,10゜,
20゜,30゜,45゜,60゜,90゜,120゜,
180゜)で示している。なお、図3において、横軸は
入射エネルギー(E0(=E1+E2))、横軸はコン
プトン散乱線のエネルギー(E2)を表している。図3
から、入射エネルギーが511keVである場合、すな
わち、このガンマ線がポジトロンに起因して発生した場
合、散乱線のエネルギーE2は、 170keV(θ=180゜)≦E2<511keV(θ
=0゜) の範囲内に収まる。また、散乱エネルギーE2が、 170keV≦E2<255keV(511keV×1/
2) の範囲内のとき、散乱角θは、75゜≦θ<180゜の
範囲になる。
ギーとの関係を、様々な散乱角(0゜,5゜,10゜,
20゜,30゜,45゜,60゜,90゜,120゜,
180゜)で示している。なお、図3において、横軸は
入射エネルギー(E0(=E1+E2))、横軸はコン
プトン散乱線のエネルギー(E2)を表している。図3
から、入射エネルギーが511keVである場合、すな
わち、このガンマ線がポジトロンに起因して発生した場
合、散乱線のエネルギーE2は、 170keV(θ=180゜)≦E2<511keV(θ
=0゜) の範囲内に収まる。また、散乱エネルギーE2が、 170keV≦E2<255keV(511keV×1/
2) の範囲内のとき、散乱角θは、75゜≦θ<180゜の
範囲になる。
【0012】従って、全ての散乱イベントの中の15%
(図2の塗りつぶし部分)が、散乱角θが75゜≦θ<
180゜の範囲内にある散乱イベントであるということ
が理解される。つまり、511keVのエネルギーを有
するガンマ線が放射線検出器内で1回だけ散乱を起こし
た場合、その散乱エネルギーE2は、全体の85%が2
56keV(511keVの1/2)以上になると結論付
けられる。換言すると、2カ所のエネルギー吸収位置の
うち、エネルギーの小さい方の位置が、85%の確率
で、散乱位置(入射位置)である。
(図2の塗りつぶし部分)が、散乱角θが75゜≦θ<
180゜の範囲内にある散乱イベントであるということ
が理解される。つまり、511keVのエネルギーを有
するガンマ線が放射線検出器内で1回だけ散乱を起こし
た場合、その散乱エネルギーE2は、全体の85%が2
56keV(511keVの1/2)以上になると結論付
けられる。換言すると、2カ所のエネルギー吸収位置の
うち、エネルギーの小さい方の位置が、85%の確率
で、散乱位置(入射位置)である。
【0013】この確率は、放射線検出器の厚さ及び形状
に依存して変動する。放射線検出器の厚さ及び形状を初
期設定としたモンテカルロ・シュミレーションなどのシ
ュミレーションを実施する。このシュミレーションによ
り、検出面は、エネルギーの小さい方の位置が入射位置
である確率が高いエリア(複数)と、エネルギーの大き
い方の位置が入射位置である確率が高いエリア(複数)
とに分けることができる。従って、エネルギーの小さい
方の位置を入射位置として選択するという第1のルール
と、エネルギーの大きい方の位置を入射位置として選択
するという第2のルールとを、エリア毎に選択的に用い
ることも可能となる。
に依存して変動する。放射線検出器の厚さ及び形状を初
期設定としたモンテカルロ・シュミレーションなどのシ
ュミレーションを実施する。このシュミレーションによ
り、検出面は、エネルギーの小さい方の位置が入射位置
である確率が高いエリア(複数)と、エネルギーの大き
い方の位置が入射位置である確率が高いエリア(複数)
とに分けることができる。従って、エネルギーの小さい
方の位置を入射位置として選択するという第1のルール
と、エネルギーの大きい方の位置を入射位置として選択
するという第2のルールとを、エリア毎に選択的に用い
ることも可能となる。
【0014】このような判定方法を採用することによ
り、従来のアンガー型のガンマカメラでは、散乱イベン
トの全てを誤認した位置で計数していたのに対して、本
発明では、散乱イベントの1/2以上を真の入射位置で
計数することができる。
り、従来のアンガー型のガンマカメラでは、散乱イベン
トの全てを誤認した位置で計数していたのに対して、本
発明では、散乱イベントの1/2以上を真の入射位置で
計数することができる。
【0015】また、入射位置誤認の確率を減らすもう一
つの考え方として、検出器内で散乱が生じた場合、つま
り同じ検出器の2以上の半導体セルから略同時に信号が
出力されたとき、そのイベントを計数対象から外してし
まうというものがある。これによると、計数効率は若干
低下するものの、位置誤認率をほぼゼロに抑えることが
できる。
つの考え方として、検出器内で散乱が生じた場合、つま
り同じ検出器の2以上の半導体セルから略同時に信号が
出力されたとき、そのイベントを計数対象から外してし
まうというものがある。これによると、計数効率は若干
低下するものの、位置誤認率をほぼゼロに抑えることが
できる。
【0016】図4は、本発明の好ましい実施の形態に係
る核医学診断装置に用いられる半導体形の放射線検出器
の概略断面図である。放射線検出器は、コリメータ10
と、コリメータ10の背面に設けられた半導体セルアレ
イ20と、半導体セルアレイ20の背面に設けられた検
出処理回路21とを備えている。半導体セルアレイ20
は、マトリクス状にアレイされた複数の半導体セル22
を有している。検出処理回路21は、複数のプリアンプ
23を有している。複数のプリアンプ23は、複数の半
導体セル22にそれぞれ対応している。半導体セル22
とプリアンプ23とのペアは、放射線を個別に検出し、
放射線のエネルギーを表す信号を個別に出力することが
できる。なお、同時計数PETの場合には、コリメータ
10は装着されない。
る核医学診断装置に用いられる半導体形の放射線検出器
の概略断面図である。放射線検出器は、コリメータ10
と、コリメータ10の背面に設けられた半導体セルアレ
イ20と、半導体セルアレイ20の背面に設けられた検
出処理回路21とを備えている。半導体セルアレイ20
は、マトリクス状にアレイされた複数の半導体セル22
を有している。検出処理回路21は、複数のプリアンプ
23を有している。複数のプリアンプ23は、複数の半
導体セル22にそれぞれ対応している。半導体セル22
とプリアンプ23とのペアは、放射線を個別に検出し、
放射線のエネルギーを表す信号を個別に出力することが
できる。なお、同時計数PETの場合には、コリメータ
10は装着されない。
【0017】半導体セル22は、例えば、テルル化カド
ミウム(CdTe)、またはテルル化カドミウム亜鉛
(CdZnTe)によって構成されている。また、半導
体セルアレイ20を用いる代わりに、シンチレータ(例
えば、ヨウ化ナトリウム(NaI)、LSO(LuTe
tium oxyorhosilicaTe)、BGO
(酸化ビスマスゲルマニウム)、ヨウ化セシウム(Cs
I))と光電変換素子(例えば、ホトダイオード)を組
み合わせて構成したシンチレーションセンサを設けるこ
とも可能である。
ミウム(CdTe)、またはテルル化カドミウム亜鉛
(CdZnTe)によって構成されている。また、半導
体セルアレイ20を用いる代わりに、シンチレータ(例
えば、ヨウ化ナトリウム(NaI)、LSO(LuTe
tium oxyorhosilicaTe)、BGO
(酸化ビスマスゲルマニウム)、ヨウ化セシウム(Cs
I))と光電変換素子(例えば、ホトダイオード)を組
み合わせて構成したシンチレーションセンサを設けるこ
とも可能である。
【0018】図5は、図4に示す放射線検出器を対向2
台で備えた核医学診断装置の構成を示すブロック図であ
る。図5に示す本実施の形態の核医学診断装置は、シン
グルフォトンエミッションコンピュータ断層法(SPE
CT)と同時計数ポジトロンエミッションコンピュータ
断層法(PET)との兼用機である。なお、本発明は、
投影面上でRI分布(プレナーイメージ)を生成するガ
ンマカメラ、SPECT専用機、PET専用機のいずれ
にも適用可能である。
台で備えた核医学診断装置の構成を示すブロック図であ
る。図5に示す本実施の形態の核医学診断装置は、シン
グルフォトンエミッションコンピュータ断層法(SPE
CT)と同時計数ポジトロンエミッションコンピュータ
断層法(PET)との兼用機である。なお、本発明は、
投影面上でRI分布(プレナーイメージ)を生成するガ
ンマカメラ、SPECT専用機、PET専用機のいずれ
にも適用可能である。
【0019】2台の放射線検出器50,51は、被検体
を挟んで対向配置される。一方の放射線検出器50は、
半導体セルアレイ20と検出処理回路21とを備えてい
る。他方の放射線検出器51も、半導体セルアレイ30
と検出処理回路31とを備えている。
を挟んで対向配置される。一方の放射線検出器50は、
半導体セルアレイ20と検出処理回路21とを備えてい
る。他方の放射線検出器51も、半導体セルアレイ30
と検出処理回路31とを備えている。
【0020】信号処理回路40には、検出処理回路2
1,31の出力信号(エネルギーを表す信号)が供給さ
れる。ここでは、ガンマ線が検出される全てのイベント
(複数)の中から、被検体に投与した放射性同位元素に
由来するガンマ線が検出されるという特定のイベント
(対象イベント)が選別される。
1,31の出力信号(エネルギーを表す信号)が供給さ
れる。ここでは、ガンマ線が検出される全てのイベント
(複数)の中から、被検体に投与した放射性同位元素に
由来するガンマ線が検出されるという特定のイベント
(対象イベント)が選別される。
【0021】具体的には、検出器50,51各々の半導
体セル22のいずれか一つから信号(単数)が出力され
るという第1のケースでは、信号エネルギーを所定のエ
ネルギーウインドウに比較し、信号のエネルギーが所定
のエネルギーウインドウ内に収まるとき、当該イベント
を対象イベントとして入射位置又は入射軌跡を関連付け
て計数する。
体セル22のいずれか一つから信号(単数)が出力され
るという第1のケースでは、信号エネルギーを所定のエ
ネルギーウインドウに比較し、信号のエネルギーが所定
のエネルギーウインドウ内に収まるとき、当該イベント
を対象イベントとして入射位置又は入射軌跡を関連付け
て計数する。
【0022】また、コンプトン散乱等により、検出器5
0,51の片方の2以上の半導体セル22から略同時に
2以上の信号が出力されるという第2のケース(内的同
時イベント)では、放射線検出器50,51のそれぞれ
から略同時に出力された2以上の信号のエネルギーを合
計し、そのトータルエネルギーを上記エネルギーウイン
ドウに比較し、信号のエネルギーが所定のエネルギーウ
インドウ内に収まるとき、当該イベントを対象イベント
として入射位置又は入射軌跡を関連付けて計数する。
内的同時計測回路46では、検出器50,51の片方の
複数の半導体セル22のいずれかから出力される信号
と、他の半導体セル22から出力される信号との時間差
を計算し、その時間差を所定のしきい値と比較し、時間
差が所定のしきい値より小さいとき、そのイベントを上
記第2のケース(内的同時イベント)であると判定し、
この判定結果を信号処理回路40に出力する。
0,51の片方の2以上の半導体セル22から略同時に
2以上の信号が出力されるという第2のケース(内的同
時イベント)では、放射線検出器50,51のそれぞれ
から略同時に出力された2以上の信号のエネルギーを合
計し、そのトータルエネルギーを上記エネルギーウイン
ドウに比較し、信号のエネルギーが所定のエネルギーウ
インドウ内に収まるとき、当該イベントを対象イベント
として入射位置又は入射軌跡を関連付けて計数する。
内的同時計測回路46では、検出器50,51の片方の
複数の半導体セル22のいずれかから出力される信号
と、他の半導体セル22から出力される信号との時間差
を計算し、その時間差を所定のしきい値と比較し、時間
差が所定のしきい値より小さいとき、そのイベントを上
記第2のケース(内的同時イベント)であると判定し、
この判定結果を信号処理回路40に出力する。
【0023】入射位置計算回路43は、第1のケース
(外的同時イベント)では、信号を出力した半導体セル
22(単数)の位置に基づいて、ガンマ線の入射位置を
計算する。具体的には信号を出力した半導体セル22
(単数)の中心位置を、ガンマ線の入射位置として計算
する。
(外的同時イベント)では、信号を出力した半導体セル
22(単数)の位置に基づいて、ガンマ線の入射位置を
計算する。具体的には信号を出力した半導体セル22
(単数)の中心位置を、ガンマ線の入射位置として計算
する。
【0024】また、入射位置計算回路43は、上記第2
のケース(内的同時イベント)では、略同時に信号を出
力した2以上の半導体セル22の中のいずれか一の半導
体セル22の位置に基づいて、ガンマ線の入射位置を計
算する。具体的には信号を出力した複数の半導体セル2
2の中から所定のルールに従って選択した1つの半導体
セル22の中心位置を、ガンマ線の入射位置として計算
する。
のケース(内的同時イベント)では、略同時に信号を出
力した2以上の半導体セル22の中のいずれか一の半導
体セル22の位置に基づいて、ガンマ線の入射位置を計
算する。具体的には信号を出力した複数の半導体セル2
2の中から所定のルールに従って選択した1つの半導体
セル22の中心位置を、ガンマ線の入射位置として計算
する。
【0025】画像再構成回路41は、信号処理回路40
の出力に基づいて断層像(SPECT画像、PET画
像)を再構成する。
の出力に基づいて断層像(SPECT画像、PET画
像)を再構成する。
【0026】外的同時計測回路42は、PET計測時に
おいて検出処理回路21、31から出力される信号の時
間差が所定のしきい値以下であるとき、当該ガンマ線が
検出されたというイベントが、被検体に投与した放射性
同位元素に由来するガンマ線が検出されたという同時イ
ベント(外的同時イベント)であるか否かを判定し、外
的同時イベントであるとき、信号処理回路40に外的同
時イベントを表す信号を出力する。信号処理回路40で
は、この外的同時イベントを入射軌跡を関連付けて計数
する。
おいて検出処理回路21、31から出力される信号の時
間差が所定のしきい値以下であるとき、当該ガンマ線が
検出されたというイベントが、被検体に投与した放射性
同位元素に由来するガンマ線が検出されたという同時イ
ベント(外的同時イベント)であるか否かを判定し、外
的同時イベントであるとき、信号処理回路40に外的同
時イベントを表す信号を出力する。信号処理回路40で
は、この外的同時イベントを入射軌跡を関連付けて計数
する。
【0027】入射軌跡計算回路44は、PET撮影時
に、入射位置計算回路43において計算された一方の検
出器50の入射位置と他方の検出器51の入射位置とに
基づいて、それらを結ぶ直線をガンマ線の入射軌跡とし
て計算する。表示ユニット45は、画像再構成回路41
における画像再構成によって得られたSPECT画像や
PET画像などを表示する。
に、入射位置計算回路43において計算された一方の検
出器50の入射位置と他方の検出器51の入射位置とに
基づいて、それらを結ぶ直線をガンマ線の入射軌跡とし
て計算する。表示ユニット45は、画像再構成回路41
における画像再構成によって得られたSPECT画像や
PET画像などを表示する。
【0028】図6に示すように、ガンマ線が検出器50
又は検出器51の半導体セル22内で散乱し、2カ所P
1,P2でエネルギーが吸収された第2のケースを示し
ている。この場合、位置P1に対応する半導体セル22
から信号が出力され、それとほぼ同時に位置P2に対応
する半導体セル22からも信号が出力される。位置P1
で吸収されたエネルギーをE1と表し、位置P2で吸収
されたエネルギーをE2と表す。これら2つの位置P
1,P2の何れか一方が真の入射位置である。
又は検出器51の半導体セル22内で散乱し、2カ所P
1,P2でエネルギーが吸収された第2のケースを示し
ている。この場合、位置P1に対応する半導体セル22
から信号が出力され、それとほぼ同時に位置P2に対応
する半導体セル22からも信号が出力される。位置P1
で吸収されたエネルギーをE1と表し、位置P2で吸収
されたエネルギーをE2と表す。これら2つの位置P
1,P2の何れか一方が真の入射位置である。
【0029】(イベント選別)信号処理回路40では、
まず、エネルギーE1とエネルギーE2とを合計して、
トータルエネルギー(E1+E2)を計算する。次に、
Ec−W < E1+E2 < Ec+Wと言う関係が
満たされるかどうか、つまりトータルエネルギーが所定
のエネルギーウインドウ内に入るか否かを判断する。な
お、Ecは画像化の対象となるガンマ線のエネルギーで
ある。ポジトロンに起因したガンマ線のエネルギーを対
象とした場合には、Ecとして511(keV)が設定
される。また、Wは、所定のエネルギーウインドウのウ
インドウ幅の1/2に相当する値であり、典型的にはE
cの約5%〜10%に対応する。
まず、エネルギーE1とエネルギーE2とを合計して、
トータルエネルギー(E1+E2)を計算する。次に、
Ec−W < E1+E2 < Ec+Wと言う関係が
満たされるかどうか、つまりトータルエネルギーが所定
のエネルギーウインドウ内に入るか否かを判断する。な
お、Ecは画像化の対象となるガンマ線のエネルギーで
ある。ポジトロンに起因したガンマ線のエネルギーを対
象とした場合には、Ecとして511(keV)が設定
される。また、Wは、所定のエネルギーウインドウのウ
インドウ幅の1/2に相当する値であり、典型的にはE
cの約5%〜10%に対応する。
【0030】上記関係が満たされない場合には、入射ガ
ンマ線以外のイベント(ランダムコインシデンス、体内
散乱線等)とみなして、当該イベントを計数対象から外
す。一方、上記関係が満たされる場合には、当該イベン
トを対象イベントとして入射位置及び入射軌跡を関連付
けて計数する。
ンマ線以外のイベント(ランダムコインシデンス、体内
散乱線等)とみなして、当該イベントを計数対象から外
す。一方、上記関係が満たされる場合には、当該イベン
トを対象イベントとして入射位置及び入射軌跡を関連付
けて計数する。
【0031】なお、信号処理回路40で、当該イベント
が上記第2のケースであると判定したとき、そのイベン
トが対象イベントであるか否かに関わらず、計数対象か
ら外す、つまり第2のケースのイベントは計数しないも
のとしてもよい。この場合、計数効率は低下するもの
の、入射位置の誤認率を完全にゼロにすることが可能で
ある。
が上記第2のケースであると判定したとき、そのイベン
トが対象イベントであるか否かに関わらず、計数対象か
ら外す、つまり第2のケースのイベントは計数しないも
のとしてもよい。この場合、計数効率は低下するもの
の、入射位置の誤認率を完全にゼロにすることが可能で
ある。
【0032】なお、上述のエネルギーウインドウは、位
置ごとに異なるようにすることも可能である。従って、
このような場合には、計算された入射位置の精度を飛躍
的に向上させることができる。例えば、上述したテルル
化カドミウム(CdTe)やテルル化カドミウム亜鉛
(CdZnTe)によって構成される半導体セルの10
mm前後の厚さにおける511keVのポジトロン核種
の光電吸収確率は約7.4%、その散乱確率は約28.
5%である。また、1回散乱した後のガンマ線のエネル
ギーが半導体セルアレイ20内で吸収されてしまう確率
は、上記の光電吸収確率と比較して無視できない割合で
存在する。そのため、アンガー型のガンマカメラにおい
てガンマ線の入射位置がすべて誤計算されたと仮定した
場合と比較して、上述した計算方法を用いることによ
り、等価的に検出感度が向上したこと(カウント値が向
上したこと)と同様な効果を得ることができる。
置ごとに異なるようにすることも可能である。従って、
このような場合には、計算された入射位置の精度を飛躍
的に向上させることができる。例えば、上述したテルル
化カドミウム(CdTe)やテルル化カドミウム亜鉛
(CdZnTe)によって構成される半導体セルの10
mm前後の厚さにおける511keVのポジトロン核種
の光電吸収確率は約7.4%、その散乱確率は約28.
5%である。また、1回散乱した後のガンマ線のエネル
ギーが半導体セルアレイ20内で吸収されてしまう確率
は、上記の光電吸収確率と比較して無視できない割合で
存在する。そのため、アンガー型のガンマカメラにおい
てガンマ線の入射位置がすべて誤計算されたと仮定した
場合と比較して、上述した計算方法を用いることによ
り、等価的に検出感度が向上したこと(カウント値が向
上したこと)と同様な効果を得ることができる。
【0033】(位置計算)第1のケースでは、信号を出
力した1つの半導体セル22の位置に基づいて、ガンマ
線の入射位置を計算する。具体的には、信号を出力した
1つの半導体セル22の中心位置を、ガンマ線の入射位
置として計算する。
力した1つの半導体セル22の位置に基づいて、ガンマ
線の入射位置を計算する。具体的には、信号を出力した
1つの半導体セル22の中心位置を、ガンマ線の入射位
置として計算する。
【0034】一方、第2のケースでは、略同時に信号を
出力した2以上の半導体セル22の中のいずれか一の半
導体セル22の位置に基づいて、ガンマ線の入射位置を
計算する。具体的には、信号を出力した複数の半導体セ
ル22の中から、最もエネルギーの低い信号を出力した
半導体セル22の中心位置を、ガンマ線の入射位置とし
て計算する。このルールによれば、前述したように、5
0%を大きく超える確率で、真の入射位置を求めること
ができる。
出力した2以上の半導体セル22の中のいずれか一の半
導体セル22の位置に基づいて、ガンマ線の入射位置を
計算する。具体的には、信号を出力した複数の半導体セ
ル22の中から、最もエネルギーの低い信号を出力した
半導体セル22の中心位置を、ガンマ線の入射位置とし
て計算する。このルールによれば、前述したように、5
0%を大きく超える確率で、真の入射位置を求めること
ができる。
【0035】また、他のルールに従って、信号を略同時
に出力した複数の半導体セル22が検出面内の第1エリ
ア内にあるとき、信号を略同時に出力した複数の半導体
セル22の中から、最もエネルギーの低い信号を出力し
た半導体セル22の中心位置を、ガンマ線の入射位置と
して計算し、一方、信号を略同時に出力した複数の半導
体セル22が検出面内の第2エリア内にあるとき、信号
を略同時に出力した複数の半導体セル22の中から、最
もエネルギーの高い信号を出力した半導体セル22の中
心位置を、ガンマ線の入射位置として計算するようにし
てもよい。
に出力した複数の半導体セル22が検出面内の第1エリ
ア内にあるとき、信号を略同時に出力した複数の半導体
セル22の中から、最もエネルギーの低い信号を出力し
た半導体セル22の中心位置を、ガンマ線の入射位置と
して計算し、一方、信号を略同時に出力した複数の半導
体セル22が検出面内の第2エリア内にあるとき、信号
を略同時に出力した複数の半導体セル22の中から、最
もエネルギーの高い信号を出力した半導体セル22の中
心位置を、ガンマ線の入射位置として計算するようにし
てもよい。
【0036】なお、同時計数の計測時に、放射線検出器
51内の半導体セルアレイ30に入射したガンマ線(ポ
ジトロンに起因したガンマ線)について1回散乱と吸収
が生じた場合にも、上述と同様な計算方法によりガンマ
線の入射位置が計算されることになる。
51内の半導体セルアレイ30に入射したガンマ線(ポ
ジトロンに起因したガンマ線)について1回散乱と吸収
が生じた場合にも、上述と同様な計算方法によりガンマ
線の入射位置が計算されることになる。
【0037】図7は、ガンマ線が2カ所の散乱を起こし
た場合を示している。この場合、3つの位置P1,P
2,P3でエネルギーが吸収される。つまり、3つの半
導体セル22から略同時に信号が出力される。3つの信
号は、それぞれエネルギーE1,E2,E3(keV)
を表している。
た場合を示している。この場合、3つの位置P1,P
2,P3でエネルギーが吸収される。つまり、3つの半
導体セル22から略同時に信号が出力される。3つの信
号は、それぞれエネルギーE1,E2,E3(keV)
を表している。
【0038】(イベント選別)信号処理回路40では、
エネルギーE1,E2,E3を合計し、そのトータルエ
ネルギー(E1+E2+E3)を、所定のエネルギーウ
インドウに比較する。そして、トータルエネルギー(E
1+E2+E3)が、 Ec−W < E1+E2+E3 < Ec+W と言う関係を満たすかどうかが判断される。この関係が
満たされない場合には、当該イベントを計数対象から外
す。一方、上記関係が満たされる場合には、当該イベン
トを対象イベントとして入射位置及び入射軌跡を関連付
けて計数する。
エネルギーE1,E2,E3を合計し、そのトータルエ
ネルギー(E1+E2+E3)を、所定のエネルギーウ
インドウに比較する。そして、トータルエネルギー(E
1+E2+E3)が、 Ec−W < E1+E2+E3 < Ec+W と言う関係を満たすかどうかが判断される。この関係が
満たされない場合には、当該イベントを計数対象から外
す。一方、上記関係が満たされる場合には、当該イベン
トを対象イベントとして入射位置及び入射軌跡を関連付
けて計数する。
【0039】(位置計算)位置計算回路43では、略同
時に信号出力した3つの半導体セル22の中から、エネ
ルギーE1,E2,E3の中の最小エネルギーを表す信
号を出力した1つの半導体セル22を選択し、その選択
した半導体セル22の中心位置を入射位置として計算す
る。または、位置計算回路43では、エネルギーE1,
E2,E3の中の最大エネルギーを除いた残りの2つの
エネルギーを表す信号を出力した2つの半導体セル22
の中心位置の中点を入射位置として計算する。いずれの
計算方法を選択するかは、入射エネルギーに応じて変え
ることもできる。
時に信号出力した3つの半導体セル22の中から、エネ
ルギーE1,E2,E3の中の最小エネルギーを表す信
号を出力した1つの半導体セル22を選択し、その選択
した半導体セル22の中心位置を入射位置として計算す
る。または、位置計算回路43では、エネルギーE1,
E2,E3の中の最大エネルギーを除いた残りの2つの
エネルギーを表す信号を出力した2つの半導体セル22
の中心位置の中点を入射位置として計算する。いずれの
計算方法を選択するかは、入射エネルギーに応じて変え
ることもできる。
【0040】なお、例えば、ポジトロンに起因するガン
マ線が放射線検出器に入射した後、最初に散乱して吸収
されたガンマ線のエネルギーが最大である場合、これに
おいては後方散乱が支配的であり、その後に吸収された
ガンマ線の2つのエネルギーは小さくなっているので、
平均的に飛程が短い。従って、これら2つのエネルギー
が検出された2つの検出位置を平均しても、計算される
入射位置のぶれは平均的に少ないと予想される。
マ線が放射線検出器に入射した後、最初に散乱して吸収
されたガンマ線のエネルギーが最大である場合、これに
おいては後方散乱が支配的であり、その後に吸収された
ガンマ線の2つのエネルギーは小さくなっているので、
平均的に飛程が短い。従って、これら2つのエネルギー
が検出された2つの検出位置を平均しても、計算される
入射位置のぶれは平均的に少ないと予想される。
【0041】また、2回目に散乱したガンマ線のエネル
ギーが最大である場合、1回目の散乱においては前方散
乱が支配的であり、最初と最後の散乱で吸収された2つ
のエネルギーの検出位置を単純平均した方が、アンガー
型のガンマカメラにおいて生じる各エネルギーを重み付
け加算するよりも平均的に正確な入射位置が計算され
る。
ギーが最大である場合、1回目の散乱においては前方散
乱が支配的であり、最初と最後の散乱で吸収された2つ
のエネルギーの検出位置を単純平均した方が、アンガー
型のガンマカメラにおいて生じる各エネルギーを重み付
け加算するよりも平均的に正確な入射位置が計算され
る。
【0042】さらに、3回目に散乱したガンマ線のエネ
ルギーが最大である場合、最初の2回の散乱においては
前方散乱が支配的であり、最後の散乱における飛程が長
いことから、最初の2回の散乱で吸収された2つのエネ
ルギーの検出位置を単純平均することによって入射位置
の精度が大きく向上することになる。
ルギーが最大である場合、最初の2回の散乱においては
前方散乱が支配的であり、最後の散乱における飛程が長
いことから、最初の2回の散乱で吸収された2つのエネ
ルギーの検出位置を単純平均することによって入射位置
の精度が大きく向上することになる。
【0043】図7に示すように散乱が2回生じる確率は
散乱が1回生じる確率よりもさらに小さくなるが、アン
ガー型のガンマカメラを用いた場合よりも計算される入
射位置の精度を向上させることが可能となる。このよう
に、図6や図7に示すような入射位置の計算処理は、前
方散乱を生じる確率が高い(すなわち比較的エネルギー
が高い)ガンマ線に対しても適用することができる。
散乱が1回生じる確率よりもさらに小さくなるが、アン
ガー型のガンマカメラを用いた場合よりも計算される入
射位置の精度を向上させることが可能となる。このよう
に、図6や図7に示すような入射位置の計算処理は、前
方散乱を生じる確率が高い(すなわち比較的エネルギー
が高い)ガンマ線に対しても適用することができる。
【0044】なお、上述は、相対的に小さいエネルギー
が2つの検出位置において検出された場合のガンマ線の
入射位置の計算についてであるが、3以上の検出位置に
おいて相対的に小さいエネルギーが検出された場合にお
いては、それらの検出位置の重心計算を行い、その計算
結果である重心の位置をガンマ線の入射位置とすること
ができる。
が2つの検出位置において検出された場合のガンマ線の
入射位置の計算についてであるが、3以上の検出位置に
おいて相対的に小さいエネルギーが検出された場合にお
いては、それらの検出位置の重心計算を行い、その計算
結果である重心の位置をガンマ線の入射位置とすること
ができる。
【0045】図8は本発明の実施の形態の2検出器対向
型(放射線検出器が被検体を挟んで対向配置されるタイ
プ)の核医学診断装置であるガンマカメラの概略構成を
示す図およびこのガンマカメラを用いたポジトロンイメ
ージングの方法を説明するための図である。図8では、
ポジトロンPoに起因して発生したガンマ線の一方が放
射線検出器50に入射して1回散乱後に吸収されるとと
もに、そのガンマ線の他方が放射線検出器51に入射
し、散乱角θで後方散乱を生じた後、残りのエネルギー
に関する後方散乱ガンマ線が放射線検出器50にすべて
入射して吸収された場合を想定し、ガンマ線の入射軌跡
を計算する。すなわち、図8では、放射線検出器50に
同時に3つのイベントが生じる一方、放射線検出器51
には1つのイベントが生じている場合を示している。
型(放射線検出器が被検体を挟んで対向配置されるタイ
プ)の核医学診断装置であるガンマカメラの概略構成を
示す図およびこのガンマカメラを用いたポジトロンイメ
ージングの方法を説明するための図である。図8では、
ポジトロンPoに起因して発生したガンマ線の一方が放
射線検出器50に入射して1回散乱後に吸収されるとと
もに、そのガンマ線の他方が放射線検出器51に入射
し、散乱角θで後方散乱を生じた後、残りのエネルギー
に関する後方散乱ガンマ線が放射線検出器50にすべて
入射して吸収された場合を想定し、ガンマ線の入射軌跡
を計算する。すなわち、図8では、放射線検出器50に
同時に3つのイベントが生じる一方、放射線検出器51
には1つのイベントが生じている場合を示している。
【0046】同時計数の計測を行う場合においては、被
検体Pを挟んで対向配置される2つの放射線検出器5
0,51にそれぞれ設けられている検出処理回路21,
31内のポジトロン発生時間検出回路(図示しない)の
出力(トリガ信号)を同時回路42にそれぞれ入力す
る。同時回路42では、これらのトリガ信号を基にし
て、放射線検出器50において吸収されたガンマ線のエ
ネルギーE2,E3,E4と、放射線検出器51におい
て吸収されたガンマ線のエネルギーE1とがポジトロン
Poに起因して同時に発生したガンマ線に関するかどう
かを判断する。
検体Pを挟んで対向配置される2つの放射線検出器5
0,51にそれぞれ設けられている検出処理回路21,
31内のポジトロン発生時間検出回路(図示しない)の
出力(トリガ信号)を同時回路42にそれぞれ入力す
る。同時回路42では、これらのトリガ信号を基にし
て、放射線検出器50において吸収されたガンマ線のエ
ネルギーE2,E3,E4と、放射線検出器51におい
て吸収されたガンマ線のエネルギーE1とがポジトロン
Poに起因して同時に発生したガンマ線に関するかどう
かを判断する。
【0047】もし、これらのエネルギーが放射線検出器
50,51に同時に入射されたガンマ線に関する(同時
計数である)と認識されない場合、これらのエネルギー
に関する情報はポジトロンイメージングには寄与させな
いようにする。一方、これらのエネルギーが放射線検出
器50,51に同時に入射されたガンマ線に関すると認
識された場合、この認識結果に応じて、検出処理回路2
1,31から出力されるエネルギー信号および位置信号
を基にして、入射位置計測回路43では、次のような処
理が行われる。
50,51に同時に入射されたガンマ線に関する(同時
計数である)と認識されない場合、これらのエネルギー
に関する情報はポジトロンイメージングには寄与させな
いようにする。一方、これらのエネルギーが放射線検出
器50,51に同時に入射されたガンマ線に関すると認
識された場合、この認識結果に応じて、検出処理回路2
1,31から出力されるエネルギー信号および位置信号
を基にして、入射位置計測回路43では、次のような処
理が行われる。
【0048】まず、図8に示すように、放射線検出器5
1において後方散乱が生じ、その結果として後方散乱ガ
ンマ線BSが放射線検出器50に入射した場合、その散
乱角度θは90゜≦θ≦180゜の範囲内にあり、90
゜散乱は約220keVに相当する。従って、ここで
は、放射線検出器51において吸収されたエネルギーE
1を基にして、220<E1<511−W(keV)、
またはE1<170(keV)の関係が満たされるかど
うかを判断する。なお、Wは上述したように関心ウイン
ドウである。
1において後方散乱が生じ、その結果として後方散乱ガ
ンマ線BSが放射線検出器50に入射した場合、その散
乱角度θは90゜≦θ≦180゜の範囲内にあり、90
゜散乱は約220keVに相当する。従って、ここで
は、放射線検出器51において吸収されたエネルギーE
1を基にして、220<E1<511−W(keV)、
またはE1<170(keV)の関係が満たされるかど
うかを判断する。なお、Wは上述したように関心ウイン
ドウである。
【0049】220<E1<511−W(keV)、ま
たはE1<170(keV)の関係が満たされる場合、
エネルギーE1に関する情報はイメージングに寄与させ
ないようにする。一方、エネルギーE1が170≦E1
≦220の範囲内である場合には、エネルギーE1とエ
ネルギー(E2,E3,E4)をそれぞれ加算する。す
なわち、E1+E2,E1+E3,E1+E4により加
算値E1,E2,E3を取得する。
たはE1<170(keV)の関係が満たされる場合、
エネルギーE1に関する情報はイメージングに寄与させ
ないようにする。一方、エネルギーE1が170≦E1
≦220の範囲内である場合には、エネルギーE1とエ
ネルギー(E2,E3,E4)をそれぞれ加算する。す
なわち、E1+E2,E1+E3,E1+E4により加
算値E1,E2,E3を取得する。
【0050】ここで、どの加算値においても、E1(E
2、またはE3)<511−W(keV)、またはE1
(E2、またはE3)>511+W(keV)の関係が
満たされるかどうかを判断する。もし、どの加算値にお
いてもいずれかの関係が満たされる場合には、これらの
エネルギーに関する情報はイメージングには寄与させな
いようにする。
2、またはE3)<511−W(keV)、またはE1
(E2、またはE3)>511+W(keV)の関係が
満たされるかどうかを判断する。もし、どの加算値にお
いてもいずれかの関係が満たされる場合には、これらの
エネルギーに関する情報はイメージングには寄与させな
いようにする。
【0051】一方、511−W≦E1(E2、またはE
3)≦511+W(keV)の関係が満たされる加算値
がある場合には、放射線検出器51においてエネルギー
E1が検出された位置(x1,y1)をポジトロンに起
因するガンマ線の入射位置であると決定する。ここで
は、E1+E2の加算値E1が511−W≦E1≦51
1+W(keV)の関係を満たすことになる。
3)≦511+W(keV)の関係が満たされる加算値
がある場合には、放射線検出器51においてエネルギー
E1が検出された位置(x1,y1)をポジトロンに起
因するガンマ線の入射位置であると決定する。ここで
は、E1+E2の加算値E1が511−W≦E1≦51
1+W(keV)の関係を満たすことになる。
【0052】さらに、放射線検出器50において検出さ
れたエネルギーE2,E3,E4の中で、放射線検出器
51におけるガンマ線の入射位置の決定に用いられたエ
ネルギーE2を除いた残りの2つのエネルギーE3とE
4を加算して加算値E4を取得する。
れたエネルギーE2,E3,E4の中で、放射線検出器
51におけるガンマ線の入射位置の決定に用いられたエ
ネルギーE2を除いた残りの2つのエネルギーE3とE
4を加算して加算値E4を取得する。
【0053】ここで、加算値E4を基に、E4<511
−W、またはE4>511+Wの関係が満たされるかど
うかを判断する。もし、加算値E4がこの関係を満たす
場合には、図6に示す場合と同様な原理により、加算し
た2つのエネルギーE3,E4のうち低いエネルギーが
検出された位置をポジトロンに起因するガンマ線の放射
線検出器50に対する入射位置であると決定する。これ
により、放射線検出器50,51における入射位置を基
にしてポジトロンに起因するガンマ線の入射軌跡を計算
する。
−W、またはE4>511+Wの関係が満たされるかど
うかを判断する。もし、加算値E4がこの関係を満たす
場合には、図6に示す場合と同様な原理により、加算し
た2つのエネルギーE3,E4のうち低いエネルギーが
検出された位置をポジトロンに起因するガンマ線の放射
線検出器50に対する入射位置であると決定する。これ
により、放射線検出器50,51における入射位置を基
にしてポジトロンに起因するガンマ線の入射軌跡を計算
する。
【0054】なお、本発明は、放射線検出器50に対す
る入射イベントが3つである場合に限られず、2つまた
は4つ以上である場合にも上述と同様な手法を用いるこ
とができる。
る入射イベントが3つである場合に限られず、2つまた
は4つ以上である場合にも上述と同様な手法を用いるこ
とができる。
【0055】図9は特別なガンマ線吸収補正用線源を用
いることなく、図8に示すガンマカメラを用いて説明し
た手法を基に後方散乱線を利用してガンマ線の吸収補正
を行う場合を説明するための図である。図9において
は、図8に示すように被検体Pを挟んで対向配置された
2つの放射線検出器50,51においてそれぞれ後方散
乱を生じさせることにより、他方の放射線検出器50,
51に後方散乱線BS1,BS2がそれぞれ入射する場
合、これらの後方散乱線はある揺らぎをもってエネルギ
ー値の推定が可能であり、このようなエネルギーを有す
るガンマ線吸収補正線源とも考えることができる。
いることなく、図8に示すガンマカメラを用いて説明し
た手法を基に後方散乱線を利用してガンマ線の吸収補正
を行う場合を説明するための図である。図9において
は、図8に示すように被検体Pを挟んで対向配置された
2つの放射線検出器50,51においてそれぞれ後方散
乱を生じさせることにより、他方の放射線検出器50,
51に後方散乱線BS1,BS2がそれぞれ入射する場
合、これらの後方散乱線はある揺らぎをもってエネルギ
ー値の推定が可能であり、このようなエネルギーを有す
るガンマ線吸収補正線源とも考えることができる。
【0056】すなわち、通常の同時計数PET収集を行
う場合に上記のような後方散乱線BS1,BS2を利用
する他、放射線検出器50,51においてガンマ線のあ
る検出位置における各角度での後方散乱線のエネルギー
分布とその頻度をある代表的な患者モデルから推定する
ことにより、その推定を用いてガンマ線の吸収補正デー
タを簡易に作成することが可能となる。このような手法
を用いることにより、ガンマ線吸収補正用線源を用いて
特別に吸収補正データを作成することなく、ガンマ線の
吸収補正を行うことができる。
う場合に上記のような後方散乱線BS1,BS2を利用
する他、放射線検出器50,51においてガンマ線のあ
る検出位置における各角度での後方散乱線のエネルギー
分布とその頻度をある代表的な患者モデルから推定する
ことにより、その推定を用いてガンマ線の吸収補正デー
タを簡易に作成することが可能となる。このような手法
を用いることにより、ガンマ線吸収補正用線源を用いて
特別に吸収補正データを作成することなく、ガンマ線の
吸収補正を行うことができる。
【0057】図8や図9において説明した手法は、上述
した2検出器対向型のガンマカメラを用いた場合に限ら
れず、3つ以上の放射線検出器を備えたガンマカメラ、
放射線検出器がリング状に配慮されたPET専用機など
においても適用することが可能である。
した2検出器対向型のガンマカメラを用いた場合に限ら
れず、3つ以上の放射線検出器を備えたガンマカメラ、
放射線検出器がリング状に配慮されたPET専用機など
においても適用することが可能である。
【0058】本発明は上述した実施形態に限定されず、
種々変形して実施可能である。
種々変形して実施可能である。
【0059】
【発明の効果】本発明によれば、放射線検出器内での散
乱に起因する入射位置誤認の確率を減らすことができ
る。
乱に起因する入射位置誤認の確率を減らすことができ
る。
【図1】従来のアンガー型のガンマカメラの断面図。
【図2】入射ガンマ線のエネルギーに対するコンプトン
散乱角の頻度分布を示す図。
散乱角の頻度分布を示す図。
【図3】入射エネルギーと散乱線のエネルギーとの関係
を、様々な散乱角で示す図。
を、様々な散乱角で示す図。
【図4】本発明の実施の形態の核医学診断装置に用いら
れる放射線検出器の概略断面図。
れる放射線検出器の概略断面図。
【図5】図4に示す放射線検出器を備えた核医学診断装
置の構成を示すブロック図。
置の構成を示すブロック図。
【図6】本実施の形態において、半導体セル内の1回の
散乱による2つのエネルギー吸収位置を示す図。
散乱による2つのエネルギー吸収位置を示す図。
【図7】本実施の形態において、半導体セル内の2回の
散乱による3つのエネルギー吸収位置を示す図。
散乱による3つのエネルギー吸収位置を示す図。
【図8】本実施の形態による2検出器対向型の核医学診
断装置の概略構成図。
断装置の概略構成図。
【図9】図8の装置において、後方散乱線を利用したガ
ンマ線の吸収補正方法の説明図。
ンマ線の吸収補正方法の説明図。
20…半導体セルアレイ、 21…検出処理回路、 30…半導体セルアレイ、 31…検出処理回路、 40…信号処理回路、 41…画像再構成回路、 42…同時回路、 43…入射位置計算回路、 44…入射軌跡計算回路、 45…表示ユニット。
Claims (21)
- 【請求項1】マトリクス状にアレイされ、放射線を個別
に検出し、前記放射線のエネルギーを表す信号を個別に
出力する複数の半導体セルを有する少なくとも1つの放
射線検出器と、 前記放射線が検出されるイベントの中から、被検体に投
与した放射性同位元素に由来する放射線が検出されると
いう特定のイベントを選別するために、前記半導体セル
のいずれか一つから信号が出力されるという第1のケー
スでは前記信号のエネルギーを所定のエネルギーウイン
ドウに比較すると共に、2以上の半導体セルから略同時
に2以上の信号が出力されるという第2のケースでは前
記2以上の信号のトータルエネルギーを計算し、このト
ータルエネルギーを前記所定のエネルギーウインドウに
比較する選別回路と、 前記第1のケースでは前記信号を出力する半導体セルの
位置に基づいて前記放射線の入射位置を計算し、前記第
2のケースでは前記2以上の半導体セルの中のいずれか
一の半導体セルの位置に基づいて前記放射線の入射位置
を計算する位置計算回路と、 前記特定のイベントを前記計算された入射位置を関連付
けて計数する計数回路と、 前記計数の結果に基づいて前記被検体内の放射性同位元
素の分布を発生する回路とを具備することを特徴とする
核医学診断装置。 - 【請求項2】前記放射線検出器から出力される複数の信
号の時間差に基づいて前記第2のケースを判定する内的
同時計測回路をさらに備えることを特徴とする請求項1
記載の核医学診断装置。 - 【請求項3】前記位置計算回路は、前記第2のケースで
は、前記2以上の半導体セルの中からいずれか一の半導
体セルを選択するために、前記2以上の信号のエネルギ
ーを互いに比較することを特徴とする請求項1記載の核
医学診断装置。 - 【請求項4】前記位置計算回路は、前記第2のケースで
は、前記2以上の半導体セルの中から、最小エネルギー
を表す信号を出力する半導体セルを選択することを特徴
とする請求項1記載の核医学診断装置。 - 【請求項5】前記位置計算回路は、前記第2のケースで
は、前記2以上の信号のエネルギーに基づいて、前記2
以上の半導体セルの中からいずれか一の半導体セルを選
択することを特徴とする請求項1記載の核医学診断装
置。 - 【請求項6】前記位置計算回路は、前記第2のケースに
おいて、第1のエリア内では、前記2以上の半導体セル
の中から、最小エネルギーを表す信号を出力する半導体
セルを選択し、第2のエリア内では、前記2以上の半導
体セルの中から、最大エネルギーを表す信号を出力する
半導体セルを選択することを特徴とする請求項1記載の
核医学診断装置。 - 【請求項7】前記位置計算回路は、前記第2のケースに
おいて、前記2以上の半導体セルの中から、前記2以上
の信号のエネルギー及び前記2以上の半導体セルの位置
に基づいて、一の半導体セルを選択することを特徴とす
る請求項1記載の核医学診断装置。 - 【請求項8】前記複数の半導体セルのいずれかから出力
される信号と、他の半導体セルから出力される信号との
時間差を計算する回路をさらに備えることを特徴とする
請求項1記載の核医学診断装置。 - 【請求項9】前記複数の半導体セルのいずれかから出力
される信号と、他の半導体セルから出力される信号との
時間差を計算し、前記時間差に基づいて前記第2のケー
スを判定する回路をさらに備えることを特徴とする請求
項1記載の核医学診断装置。 - 【請求項10】前記半導体セル各々は、テルル化カドミ
ウムまたはテルル化カドミウム亜鉛の層を有することを
特徴とする請求項1記載の核医学診断装置。 - 【請求項11】前記半導体セル各々は、シンチレータ層
と光電変換層とを有することを特徴とする請求項1記載
の核医学診断装置。 - 【請求項12】マトリクス状にアレイされ、放射線を個
別に検出し、前記放射線のエネルギーを表す信号を個別
に出力する複数の半導体セルを有する少なくとも1つの
放射線検出器と、 前記放射線が検出されたイベントの中から、2以上の半
導体セルから略同時に2以上の信号が出力されるという
イベントを画像化に寄与させないと共に、前記信号のエ
ネルギーに基づいて被検体に投与した放射性同位元素に
由来するイベントを選別する選別回路と、 前記信号を出力する半導体セルの位置に基づいて前記放
射線の入射位置を計算する位置計算回路と、 前記選別されたイベントを前記計算された入射位置を関
連付けて計数する計数回路と、 前記計数の結果に基づいて前記被検体内の放射性同位元
素の分布を発生する回路とを具備することを特徴とする
核医学診断装置。 - 【請求項13】前記放射線検出器から出力される複数の
信号の時間差に基づいて前記第2のケースを判定する内
的同時計測回路をさらに備えることを特徴とする請求項
12記載の核医学診断装置。 - 【請求項14】マトリクス状にアレイされ、放射線を個
別に検出し、前記放射線のエネルギーを表す信号を個別
に出力する複数の半導体セルを有する少なくとも1つの
放射線検出器と、 前記半導体セルのいずれか一つから信号が出力されると
いう第1のケースでは前記信号を出力する半導体セルの
の位置に基づいて前記放射線の入射位置を計算し、2以
上の半導体セルから略同時に2以上の信号が出力される
という第2のケースでは前記2以上の信号を略同時に出
力する2以上の半導体セルの位置に基づいて前記放射線
の入射位置を計算する位置計算回路と、 被検体に投与した放射性同位元素に由来する放射線が検
出されるというイベントを、前記計算された入射位置を
関連付けて計数する計数回路と、 前記計数の結果に基づいて前記被検体内の放射性同位元
素の分布を発生する回路とを具備することを特徴とする
核医学診断装置。 - 【請求項15】前記放射線検出器から出力される複数の
信号の時間差に基づいて前記第2のケースを判定する内
的同時計測回路をさらに備えることを特徴とする請求項
14記載の核医学診断装置。 - 【請求項16】前記位置計算回路は、前記第2のケース
において、前記2以上の半導体セルの位置の重心位置を
計算することを特徴とする請求項14記載の核医学診断
装置。 - 【請求項17】前記位置計算回路は、前記第2のケース
において、2つの半導体セルから略同時に信号が出力さ
れるとき、前記2つの半導体セルの位置の一方に基づい
て入射位置を計算し、3以上の半導体セルから略同時に
信号が出力されるとき、最大エネルギーの信号を出力し
た半導体セルを除く残りの複数の半導体セルの位置の重
心位置を計算することを特徴とする請求項14記載の核
医学診断装置。 - 【請求項18】マトリクス状にアレイされ、放射線を個
別に検出し、前記放射線のエネルギーを表す信号を個別
に出力する複数の半導体セルを有する少なくとも1つの
放射線検出器と、 前記複数の半導体セルのいずれかから出力される信号
と、他の半導体セルから出力される信号との時間差を計
算する回路とを具備することを特徴とする核医学診断装
置。 - 【請求項19】前記時間差を、所定のしきい値と比較す
る回路をさらに備えることを特徴とする請求項18記載
の核医学診断装置。 - 【請求項20】マトリクス状にアレイされ、放射線を個
別に検出し、前記放射線のエネルギーを表す信号を個別
に出力する複数の半導体セルを有する少なくとも1つの
放射線検出器と、 2以上の半導体セルから略同時に2以上の信号が出力さ
れるとき、前記2以上の信号のトータルエネルギーを計
算する回路とを具備することを特徴とする核医学診断装
置。 - 【請求項21】前記トータルエネルギーを所定のエネル
ギーウインドウに比較する回路をさらに備えることを特
徴とする請求項20記載の核医学診断装置。
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US09/521,901 US20030075685A1 (en) | 1999-03-10 | 2000-03-09 | Nuclear medical diagnostic apparatus |
US10/735,620 US7138634B2 (en) | 1999-03-10 | 2003-12-16 | Nuclear medical diagnostic apparatus |
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---|---|
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