JP5684670B2 - ガンマカメラシステム - Google Patents
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このことは、たとえ同じ面積で同じ線量の領域があったとしても、ガンマカメラとの位置関係によって、計測されたガンマ線カウント数や検出画像上の大きさが変化することを意味し、撮像された検出画像の信頼性を損ねる要因となる。
また、図11に示すように、コリメータ105の中心105cを通るように、ガンマ線検出素子104aの担当する範囲117aを設定した場合、図12に示すように、検出素子104aの担当する範囲117aと、実際のガンマ線検出素子104aの計測範囲115aとは、同一とならない。
また、非特許文献2にあるように、画像の鮮鋭化を目的としたBlind Deconvolution法は公知であるが、これも視野内の検出感度および空間分解能の変化は大きくないことを前提としている。
このため、ガンマカメラ(放射線検出器)と撮像対象との距離に基づいて検出感度や空間分解能を補正するものではない。
図1は、第1実施形態に係るガンマカメラシステムの概観図である。
ガンマカメラシステム1は、ピンホールコリメータ5を用いて一度に広域を撮像可能な大視野ガンマカメラシステムであり、ガンマカメラ2と、ガンマカメラ2の撮像対象10(図2参照)との距離を走査計測可能なレーザー距離計(距離計測装置)6と、コンピュータ8と、を備え、撮像対象10(図2参照)から飛来したガンマ線を計測し、ガンマ線分布画像を生成して、画像表示装置9に表示させることができるようになっている。
ガンマ線検出器3は、テルル化カドミウム(CdTe)や臭化タリウム(TlBr)など半導体検出器であり、n×n個のガンマ線検出素子4(図3参照)から構成され、単一または複数の素子から出力される信号を該当するチャンネル毎に取り扱うピクセル型半導体検出器である。ガンマ線検出素子4の検出信号は、放射線計測回路(図示せず)に入力される。放射線計測回路(図示せず)は、各ガンマ線検出素子4でのガンマ線カウントをコンピュータ8(後述する画像生成演算装置84(図2参照))に送信することができるようになっている。
なお、第1実施形態に係るガンマカメラ2に用いられるコリメータは、ピンホールコリメータ5であるものとして説明するが、これに限られるものではなく、パラレルホールコリメータであってもよく、ファンビームコリメータであってもよい。
なお、第1実施形態に係るガンマカメラシステム1は、レーザー距離計6を用いるものとして説明するが、これに限られるものではなく、ガンマカメラ2と撮像対象10の各領域との距離を計測する距離計測装置、例えば、ステレオカメラやミリ波レーダを用いた距離計測装置を用いるものであってもよい。
コンピュータ8(図1参照)は、図示しない演算装置、記憶装置等を備え、位置演算装置81、感度補正情報推定装置82、分解能補正情報推定装置83および画像生成演算装置84、として機能することができるようになっている。
感度補正情報推定装置82は、位置演算装置81で変換された距離情報が入力され、感度補正情報としての検出感度を出力することができるようになっている。
分解能補正情報推定装置83は、位置演算装置81で変換された距離情報が入力され、分解能補正情報としての点広がり関数を出力することができるようになっている。
画像生成演算装置84は、ガンマカメラ2の各ガンマ線検出素子4でのガンマ線カウント(検出データ)と、感度補正情報推定装置82の検出感度(感度補正情報)と、分解能補正情報推定装置83の点広がり関数(分解能補正情報)とが入力され、ガンマ線分布画像を生成し、出力することができるようになっている。
ここで、ガンマカメラ2と撮像対象10との距離による影響について説明する。
図3に示すように、ガンマ線検出器3の1つのガンマ線検出素子4の幅をd、ピンホールコリメータ5の開口径をb、ガンマ線検出器3の検出面とピンホールコリメータ5との間隔をa、とするガンマカメラ2において、ピンホールコリメータ5(ガンマカメラ2)から距離R離れた撮像平面11上のガンマ線源を撮像する際の撮像範囲、即ち、空間分解能Lは、式(2)のようになる。
このため、線量強度と大きさが等しいガンマ線源がガンマカメラ2の視野内に複数存在する場合において、ガンマカメラ2との距離が遠いものほど、線量が少なく、解像度が粗く、統計雑音が多く見えることになる。
上記のような撮像条件において、検出感度Sや空間分解能Lを適切に補正するためには、ガンマカメラ2の視野内の構造物(撮像対象10)とガンマカメラ2との距離を計測する必要がある。
そこで、第1実施形態に係るガンマカメラシステム1は、図1に示すように、ガンマカメラ2の近くに走査型のレーザー距離計6を設置し、ガンマカメラ2で構造物(撮像対象10)から飛来するガンマ線を計測すると共に、レーザー距離計6でガンマカメラ2の視野内の構造物(撮像対象10)までの距離を計測する。
また、分解能補正情報推定装置83は、位置演算装置81で得られた距離情報を元に、式(2)に基づいて、解析的またはレイトレーシングシミュレーションやモンテカルロシミュレーションを行い、ガンマカメラ2の撮像範囲の各領域について点広がり関数を求める。
ここで、図4および後述する式(3)から式(8)において、yj はガンマ線検出素子jにて計測されたガンマ線カウントである。λi は画素iの画素値、即ち、撮像対象10をm分割した際の領域iに存在する線量である。Cijは、画素iから飛来したガンマ線がガンマ線検出素子jで検出される検出確率である。
このように、感度補正情報推定装置82の出力である検出感度と、分解能補正情報推定装置83の出力である点広がり関数とを用いることにより、距離情報で感度と分解能が考慮された検出確率Cijを求めることができる。
そして、画像生成演算装置84は、生成したガンマ線源の線量分布λをガンマ線分布画像として画像表示装置9(図1参照)に送信する。
ここで、本発明(本実施形態)の効果を示すため、図5(a)および(b)に示すような、撮像対象10を模擬して、数値シミュレーションを行った。
撮像対象10は、図5(a)に示すように、ピンホールコリメータ5からの距離が200rとなる面10aおよびピンホールコリメータ5からの距離が300rとなる面10bの2つの段違いの面からなり、その面10a,10bの垂線に平行な方向で、2つの面の段差部分がガンマカメラ2の視野中心になるような位置から撮像したとする。なお、rとはシミュレーション上で用いた距離の単位である。
また、図5(b)に示すように、面10aには、半径5rの円状Hot領域10c、半径3rの円状Hot領域10dがあるものとし、面10bには、半径5rの円状Hot領域10e、半径3rの円状Hot領域10fがあるものとし、Hot領域(10c,10d,10e,10f)の線量は、バックグラウンド面の5倍とした。
また、図6には記載していないが、各面間のバックグラウンドの比は0.46から0.99に向上した。
次に、第2実施形態に係るガンマカメラシステム1Aについて、図7および図8を用いて説明する。
図7は、第2実施形態に係るガンマカメラシステムの概観図である。図8は、第2実施形態に係るガンマカメラシステムの構成図である。
第2実施形態に係るガンマカメラシステム1Aは、第1実施形態に係るガンマカメラシステム1(図1および図2参照)に加え、図7に示すように、ガンマカメラ2の近くに光学カメラ7が配置され、ガンマカメラ2で構造物(撮像対象10)から飛来するガンマ線を計測し、レーザー距離計6でガンマカメラ2の視野内の構造物(撮像対象10)までの距離を計測すると共に、光学カメラ7でガンマカメラ2の視野内の構造物(撮像対象10)の可視光画像を取得するようになっている。
そして、第2実施形態に係るコンピュータ8Aは、第1実施形態に係るコンピュータ8(図1参照)に加え、図8に示すように、画像統合装置85としても機能することができるようになっている。
前述した第1実施形態に係るガンマカメラシステム1および第2実施形態に係るガンマカメラシステム1Aでは、感度補正情報推定装置82による感度補正情報推定処理、分解能補正情報推定装置83による分解能補正情報推定処理を行った例を示したが、これら処理を実施しないで画像生成演算装置84で得た画像や、これら処理を実施して画像生成演算装置84で得た画像をデータベースに記録しておき、このデータをプロジェクタ(図示せず)にて投影することとしてもよい。
なお、画像データを記録したデータベースはガンマカメラシステム内の他、通信により外部データベースとしてもよい。
制御装置にて調整させ、重ね合わせの精度を得る場合には、測定対象物(撮像対象10)の距離に応じたプロジェクタの投影範囲を予め設定しておき、距離計測装置(レーザー距離計6)を用いて測定した距離に応じてプロジェクタの投影範囲を拡大または縮小の調整を行うことしてもよい。これにより、現場での投影表示の調整作業を軽減することができる。
ここでいう補正とは、前述した感度補正、前述した分解能補正、ガンマカメラ2とプロジェクタとの位置が異なることによる画像歪み補正、プロジェクタと投影対象(撮像対象10)との距離が離れるほど投影対象(撮像対象10)に到達する光量が減少することを加味し光量や輝度を遠距離ほど強く調整する投影画像補正、プロジェクタの投影画像は普通はスクリーンなどの平面へ投影するが、投影対象(撮像対象10)の凹凸により投影する位置がずれることによる画像歪み補正のうち、いずれかもしくは複数の組合せを意味する。
2 ガンマカメラ
3 ガンマ線検出器
4 ガンマ線検出素子
5 ピンホールコリメータ(コリメータ)
6 レーザー距離計(距離計測装置、距離計測手段)
7 光学カメラ
8 コンピュータ
81 位置演算装置(位置演算手段)
82 感度補正情報推定装置(感度補正情報推定手段)
83 分解能補正情報推定装置(分解能補正情報推定手段)
84 画像生成演算装置(画像生成演算手段)
85 画像統合装置(画像統合手段)
9 画像表示装置
10 撮像対象
y 検出データ(ガンマ線カウントデータ)
λ 線量分布
Claims (6)
- ガンマ線検出器およびコリメータを有するガンマカメラと、
該ガンマカメラの撮像対象との距離を走査計測が可能な距離計測手段と、
該距離計測手段の走査計測によって得られた前記ガンマカメラと該ガンマカメラの撮像対象との位置関係を計算する位置演算手段と、
該位置演算手段から得られた位置関係に基づいて、前記撮像対象を前記ガンマカメラで計測する際の計測感度を推定する感度補正情報推定手段と、
前記位置演算手段から得られた位置関係に基づいて、前記撮像対象を前記ガンマカメラで計測する際の分解能を推定する分解能補正情報推定手段と、
前記感度補正情報推定手段により推定された計測感度、前記分解能補正情報推定手段により推定された分解能および前記ガンマカメラで検出されたガンマ線カウントデータに基づいて、ガンマ線分布画像を生成する画像生成演算手段と、を備える
ことを特徴とするガンマカメラシステム。 - 前記ガンマ線検出器は、単一または複数の素子のから出力される信号を該当するチャンネル毎に取り扱うピクセル型ガンマ線検出器である
ことを特徴とする請求項1に記載のガンマカメラシステム。 - 前記ガンマ線検出器は、半導体検出器である
ことを特徴とする請求項2に記載のガンマカメラシステム。 - 前記画像生成演算手段は、最尤推定演算によりガンマ線分布画像を生成する
ことを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載のガンマカメラシステム。 - 前記ガンマカメラの撮像対象を撮影する光学カメラと、
前記光学カメラで撮影された光学画像と前記画像生成演算手段で生成したガンマ線分布画像との重ね合わせを行う画像統合手段と、を更に備える
ことを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載のガンマカメラシステム。 - 前記画像生成演算手段で生成したガンマ線分布画像を投影表示するプロジェクタと、を備える
ことを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載のガンマカメラシステム。
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