JP6781918B2 - 情報処理装置、イメージング方法、及び、イメージングプログラム - Google Patents
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Description
即ち、第1の態様は、
放射線源を含む物質からの放射線を、散乱体および吸収体を含むコンプトンカメラで検出して、前記放射線源の位置を算出する情報処理装置であって、
前記コンプトンカメラに入射される放射線に対する前記放射線源からの放射線の割合である第1割合、前記コンプトンカメラに入射される放射線に対する前記放射線源からの放射線が前記物質で散乱された放射線の割合である第2割合、前記コンプトンカメラの前記吸収体で散乱される放射線の割合である第3割合を算出し、前記第1割合、前記第2割合、前記第3割合に基づいて、前記コンプトンカメラに入射される放射線が前記コンプトンカメラで失うエネルギー毎に、当該エネルギーの放射線が前記放射線源からの放射線が前記散乱体で散乱されて前記吸収体で吸収される放射線の割合である第4割合を算出する確率算出部と、
前記コンプトンカメラに入射される放射線が前記コンプトンカメラで失うエネルギーが前記第4割合を含む所定のエネルギーの範囲内である放射線の前記コンプトンカメラによる検出結果に基づいて、前記放射線源の位置を算出する位置算出部とを、
備える情報処理装置とする。
態に応じた具体的構成が適宜採用されてもよい。
(コンプトンカメラの動作原理)
図1は、量子コリメータ型イメージング装置で使用されるコンプトンカメラの動作原理を説明する図である。図1のコンプトンカメラは、散乱体及び吸収体の2枚の位置感応型放射線検出器を用い、光子線が散乱体でコンプトン散乱を行う位置とエネルギーと、その後吸収体で光電吸収を行なう位置とエネルギーとを精密に計測することにより、コンプトン散乱角θ(光子線の飛来方向)を算出する。コンプトンカメラは、この原理を用いて、光子線源のイメージングを行う。コンプトンカメラは、原理的に、コリメータを必要としない。コンプトンカメラの散乱体としてシリコン(Si)を、吸収体としてテルル化カドミウム(CdTe)の半導体素子を用いることにより、広いエネルギー範囲を高いエネルギー分解能でイメージング可能である。コンプトンカメラの散乱体や吸収体は、これらに限定されるものではない。散乱体及び吸収体は平面状であり、平行に配置される。
図2は、人体から放出される放射線の例を示す図である。腫瘍に蓄積するベータ核種を用いた放射線薬剤(β線薬剤)を人体に投与することにより、放射性薬剤が腫瘍に蓄積する。放射性薬剤は、β線を放出するため、β線の放出位置が分かれば、腫瘍の位置がわかる。人体内において、β線は、曲がりながら進行するのにともなって、制動X線を放出する。β線の体内飛程は11mm以下である。ここでは、制動X線の放出位置は、β線の放出位置と同じとみなす。よって、人体から放出される制動X線の放出位置を求めることは、β線の放出位置を求めることであり、腫瘍の位置を求めることになる。β線は人体内での飛程が非常に短く、人体の外で検出することは難しい。一方、制動X線は、人体外でも検出することが可能である。よって、本実施形態のイメージング装置は、人体外にコンプトンカメラを配置し、制動X線の放出位置を求めることで、人体内の腫瘍の位置を求めることができる。なお、本実施形態のイメージング装置は、人体内の腫瘍に限定されず、物質内の線源の位置を求めることができる。
線のエネルギーを過小評価することになる。また、測定イベントの中には、制動X線の発生後、コンプトンカメラへの入射前に、いずれかの場所で散乱した光子も含まれる。これは、制動X線の発生源の位置と異なる位置でのイベント(フェイクイベント)による光子となる。
図5は、本実施形態のシステム構成例を示す図である。本実施形態のシステム10は、イメージング装置100及び放射線源を含む物質200を備える。イメージング装置100は、コンプトンカメラ110及び情報処理装置120を含む。物質200は、コンプトンカメラ110の近傍に配置される。物質200には、位置を特定する対象の放射線源が含まれるとする。コンプトンカメラ110は、物質200の近傍において、移動できるようにされ、複数の位置から放射線を検出してもよい。情報処理装置120は、コンプトンカメラ110で取得した信号を処理する。物質200は、例えば、腫瘍に蓄積するベータ核種を用いた放射線薬剤を投与された人体である。ここでは、物質200で、ベータ線が放出され、当該ベータ線が物質200内で曲がりながら制動X線を放出するとする。
含む。
ドライブ(HDD、Hard Disk Drive)である。また、記憶部93は、リムーバブルメデ
ィア、即ち可搬記録媒体を含むことができる。リムーバブルメディアは、例えば、USB(Universal Serial Bus)メモリ、あるいは、CD(Compact Disc)やDVD(Digital Versatile Disc)のようなディスク記録媒体である。記憶部93は、二次記憶装置とも呼ばれる。
介して接続される他の外部装置等とデータのやり取りを行うプログラムである。外部装置等には、例えば、他のコンピュータ、外部記憶装置等が含まれる。
ネル、CRT(Cathode Ray Tube)ディスプレイ、PDP(Plasma Display Panel)等の表示装置、プリンタ等の出力装置を含む。また、出力部95は、スピーカのような音声の出力装置を含むことができる。
図8は、イメージング装置の情報処理装置による位置算出の動作フローの例を示す図である。
ション等により、直接入射光子の割合、散乱光子の割合を算出することができる。一般に、散乱光子の割合は、低エネルギー側で高くなる。直接入射光子の飛来方向は、ベータ線源の方向であるとみなされる。
乱が起こる割合とから、直接入射光子が散乱体で散乱されて吸収体で(散乱されずに)吸収される放射線の割合を算出する。コンプトンカメラで、直接入射光子が散乱体で散乱されて吸収体で(散乱されずに)吸収されるイベントを、正しいイベントという。正しいイベントの場合、直接入射光子のエネルギーE0は、散乱体で電子に与えられるエネルギーE1と吸収体で吸収されるエネルギーE2との和である(E0=E1+E2)。
従来の「発生光子のエネルギーに応じたピーク部分のイベントを使用する」というイメージング手法では連続エネルギーを持つ光子線源を正確に可視化することは困難であった。イメージング装置100によれば、制動X線のような連続エネルギーを持つ光子線源の位置の算出が可能となる。
コンピュータその他の機械、装置(以下、コンピュータ等)に上記いずれかの機能を実現させるプログラムをコンピュータ等が読み取り可能な記録媒体に記録することができる。そして、コンピュータ等に、この記録媒体のプログラムを読み込ませて実行させることにより、その機能を提供させることができる。
100 イメージング装置
110 コンプトンカメラ
120 情報処理装置
121 取得部
122 確率算出部
123 位置算出部
124 格納部
Claims (3)
- 放射線源を含む物質からの放射線を、散乱体および吸収体を含むコンプトンカメラで検出して、前記放射線源の位置を算出する情報処理装置であって、
前記コンプトンカメラに入射される放射線に対する前記放射線源からの放射線の割合である第1割合、前記コンプトンカメラに入射される放射線に対する前記放射線源からの放射線が前記物質で散乱された放射線の割合である第2割合、前記コンプトンカメラの前記吸収体で散乱される放射線の割合である第3割合を算出し、前記第1割合、前記第2割合、前記第3割合に基づいて、前記コンプトンカメラに入射される放射線が前記コンプトンカメラで失うエネルギー毎に、当該エネルギーの放射線に対する前記散乱体で散乱されて前記吸収体で吸収される放射線の割合である第4割合を算出する確率算出部と、
前記第4割合が最も高い前記コンプトンカメラに入射される放射線が前記コンプトンカメラで失うエネルギーを含む所定のエネルギーの範囲内である放射線の前記コンプトンカメラによる検出結果に基づいて、前記放射線源の位置を算出する位置算出部とを、
備え、
前記放射線源からの放射線は、前記放射線源から放出されるベータ線による制動X線である、
情報処理装置。 - 放射線源を含む物質からの放射線を、散乱体および吸収体を含むコンプトンカメラに検出して、前記放射線源の位置を算出するイメージング方法であって、
コンピュータが、
前記コンプトンカメラに入射される放射線に対する前記放射線源からの放射線の割合である第1割合、前記コンプトンカメラに入射される放射線に対する前記放射線源からの放射線が前記物質で散乱された放射線の割合である第2割合、前記コンプトンカメラの前記吸収体で散乱される放射線の割合である第3割合を算出し、前記第1割合、前記第2割合、前記第3割合に基づいて、前記コンプトンカメラに入射される放射線が前記コンプトンカメラで失うエネルギー毎に、当該エネルギーの放射線に対する前記放射線源からの放射線が前記散乱体で散乱されて前記吸収体で吸収される放射線の割合である第4割合を算出
し、
前記第4割合が最も高い前記コンプトンカメラに入射される放射線が前記コンプトンカメラで失うエネルギーを含む所定のエネルギーの範囲内である放射線の前記コンプトンカメラによる検出結果に基づいて、前記放射線源の位置を算出する、
ことを実行するイメージング方法であって、
前記放射線源からの放射線は、前記放射線源から放出されるベータ線による制動X線である、
イメージング方法。 - 放射線源を含む物質からの放射線を、散乱体および吸収体を含むコンプトンカメラに検出して、前記放射線源の位置を算出するイメージングプログラムであって、
コンピュータが、
前記コンプトンカメラに入射される放射線に対する前記放射線源からの放射線の割合である第1割合、前記コンプトンカメラに入射される放射線に対する前記放射線源からの放射線が前記物質で散乱された放射線の割合である第2割合、前記コンプトンカメラの前記吸収体で散乱される放射線の割合である第3割合を算出し、前記第1割合、前記第2割合、前記第3割合に基づいて、前記コンプトンカメラに入射される放射線が前記コンプトンカメラで失うエネルギー毎に、当該エネルギーの放射線に対する前記放射線源からの放射線が前記散乱体で散乱されて前記吸収体で吸収される放射線の割合である第4割合を算出し、
前記第4割合が最も高い前記コンプトンカメラに入射される放射線が前記コンプトンカメラで失うエネルギーを含む所定のエネルギーの範囲内である放射線の前記コンプトンカメラによる検出結果に基づいて、前記放射線源の位置を算出する、
ことを実行するためのイメージングプログラムであって、
前記放射線源からの放射線は、前記放射線源から放出されるベータ線による制動X線である、
イメージングプログラム。
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