(57)【要約】  光学的不連続点を内蔵するシンチレータと、受光素子から構成される放射線検出器で、前記受光素子出力の応答関数を用いた前記シンチレータ内の発光位置演算手法において、前記放射線検出器に放射線を一様照射した時の測定結果から、前記光学的不連続点により区画される各シンチレータ内推定発光位置を求め、該シンチレータ内推定発光位置において放射線が相互作用を起こした複数のイベントを抽出し、同じシンチレータ内発光位置で放射線が相互作用したイベントに対し前記受光素子出力を加算平均して、前記応答関数を作成する。これにより、コリメータとガンマ線源を精度良く動かす必要がなくなり、応答関数の測定時間を短縮することが可能になる。加えて、今まで困難であったＤＯＩ検出器やクリスタルキューブ検出器の様に深さ方向に長さを持つ検出器でも容易に応答関数が作成できるようになる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学的不連続点を内蔵するシンチレータと、受光素子から構成される放射線検出器で、前記受光素子出力の応答関数を用いた前記シンチレータ内の発光位置演算手法において、
前記放射線検出器に放射線を一様照射した時の測定結果から、前記光学的不連続点により区画される各シンチレータ内推定発光位置を求め、該シンチレータ内推定発光位置において放射線が相互作用を起こした複数のイベントを抽出し、
同じシンチレータ内発光位置で放射線が相互作用したイベントに対し前記受光素子出力を加算平均して、前記応答関数を作成することを特徴とする放射線検出器の放射線検出位置弁別用応答関数作成方法。
【請求項２】
前記シンチレータ内発光位置演算手法が、前記受光素子出力の応答関数を用いて尤度関数を作成し、前記シンチレータ内の発光位置を演算する、最尤推定法であることを特徴とする請求項１に記載の放射線検出器の放射線検出位置弁別用応答関数作成方法。
【請求項３】
前記シンチレータが、多数の結晶が積層されて構成された積層シンチレータブロック、あるいは、一つのシンチレータ塊にレーザー加工によりその内部が光学的不連続面を設けて区画された光学的不連続シンチレータブロックであることを特徴とする請求項１又は２に記載の放射線検出器の放射線検出位置弁別用応答関数作成方法。
【請求項４】
前記結晶あるいは光学的不連続面で囲まれた区画の大きさが、前記受光素子の分解能よりも小さいことを特徴とする請求項３に記載の放射線検出器の放射線検出位置弁別用応答関数作成方法。
【請求項５】
各シンチレータ領域で放射線と相互作用したイベントを抽出する方法として、重心演算法により位置ヒストグラムを作成し、該位置ヒストグラム上のスポットに対し関心領域を設定することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の放射線検出器の放射線検出位置弁別用応答関数作成方法。
【請求項６】
放射線の入射面に対して垂直な方向にも放射線検出器位置弁別が可能であり、前記位置ヒストグラムが３次元又は２次元位置ヒストグラムであることを特徴とする請求項５に記載の放射線検出器の放射線検出位置弁別用応答関数作成方法。
【請求項７】
前記放射線検出器が、多面体に形成されたシンチレータブロックの複数面に受光素子を分散して配置したものであることを特徴とする請求項３に記載の放射線検出器の放射線検出位置弁別用応答関数作成方法。
【請求項８】
前記重心演算法として、アンガー法を用いることを特徴とする請求項５に記載の放射線検出器の放射線検出位置弁別用応答関数作成方法。
【請求項９】
前記重心演算によって得られたヒストグラム上の領域を限定することを特徴とする請求項５又は８に記載の放射線検出器の放射線検出位置弁別用応答関数作成方法。
【請求項１０】
光学的不連続点を内蔵するシンチレータと、受光素子から構成される放射線検出器で、前記受光素子出力の応答関数を用いた前記シンチレータ内の発光位置演算手法による放射線検出器の放射線検出位置弁別用応答関数作成装置において、
前記放射線検出器に放射線を一様照射した時の測定結果から、各シンチレータ領域で放射線と相互作用したイベントを抜き出す手段と、
同じシンチレータ領域で放射線と相互作用したイベントに対し前記受光素子出力を加算平均して、前記応答関数を作成する手段と、
を備えたことを特徴とする放射線検出器の放射線検出位置弁別用応答関数作成装置。
【請求項１１】
前記シンチレータ内発光位置演算が、前記受光素子出力の応答関数を用いて尤度関数を作成し、前記シンチレータ内の発光位置を演算する、最尤推定法により行われることを特徴とする請求項１０に記載の放射線検出器の放射線検出位置弁別用応答関数作成装置。
【請求項１２】
前記シンチレータが、多数の結晶が積層されて構成された積層シンチレータブロック、あるいは、一つのシンチレータ塊にレーザー加工によりその内部が光学的不連続面を設けて区画された光学的不連続シンチレータブロックであることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の放射線検出器の放射線検出位置弁別用応答関数作成装置。
【請求項１３】
前記結晶あるいは光学的不連続面で囲まれた区画の大きさが、前記受光素子の分解能より小さいことを特徴とする請求項１２に記載の放射線検出器の放射線検出位置弁別用応答関数作成装置。
【請求項１４】
各シンチレータ領域で放射線と相互作用したイベントを抽出する方法として、重心演算法により位置ヒストグラムを作成し、該位置ヒストグラム上のスポットに対し関心領域を設定することを特徴とする請求項１０乃至１３のいずれかに記載の放射線検出器の放射線検出位置弁別用応答関数作成装置。
【請求項１５】
放射線の入射面に対して垂直な方向にも放射線検出器位置弁別が可能であり、前記位置ヒストグラムが３次元又は２次元位置ヒストグラムであることを特徴とする請求項１４に記載の放射線検出器の放射線検出位置弁別用応答関数作成装置。
【請求項１６】
前記放射線検出器が、多面体に形成されたシンチレータブロックの複数面に受光素子を分散して配置したものであることを特徴とする請求項１２に記載の放射線検出器の放射線検出位置弁別用応答関数作成装置。
【請求項１７】
前記重心演算法として、アンガー法を用いることを特徴とする請求項１４に記載の放射線検出器の放射線検出位置弁別用応答関数作成装置。
【請求項１８】
前記重心演算によって得られたヒストグラム上の領域を限定することを特徴とする請求項１４又は１７に記載の放射線検出器の放射線検出位置弁別用応答関数作成装置。
【請求項１９】
請求項１乃至９のいずれかに記載の放射線検出位置弁別用応答関数作成方法を用いて応答関数を作成し、
該応答関数を用いて、尤度関数を作成し、前記シンチレータ内の発光位置を演算することを特徴とする放射線検出器の放射線検出位置弁別方法。
【請求項２０】
請求項１乃至９のいずれかに記載の放射線検出位置弁別用応答関数作成方法を用いて作成された応答関数を記憶する手段と、
該応答関数を用いて、尤度関数を作成し、前記シンチレータ内の発光位置を演算する手段と、
を備えたことを特徴とする放射線検出器の放射線検出位置弁別装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線検出器の放射線検出位置弁別用応答関数作成方法、装置及び放射線位置弁別方法、装置に係り、特に、核医学イメージングの分野で用いるＰＥＴ検出器、ＳＰＥＣＴ検出器、ガンマカメラや、放射線計測の分野で用いる放射線検出器に適用するのに好適な、放射線検出器の放射線検出位置弁別用応答関数作成方法、装置、及び、これを用いた放射線位置弁別方法、装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
陽電子放出断層装置（ＰＥＴ装置）に用いられる放射線検出器として、放射線が入射した深さ方向の位置を検出可能なDepth of interaction（ＤＯＩ）検出器が開発されている（非特許文献１参照）。このＤＯＩ検出器に放射線が入射して発光した位置を検出するため、一般的に、重心演算して事象（イベント）の位置を計算する方法（アンガー法と称する）が知られている（特許文献１−５参照）。【０００３】
図１（Ａ）、（Ｂ）に示す通りにシンチレータ１０と多数の受光素子（読出しチャネル）１２からなる放射線検出器では、ガンマ線が相互作用を起こした位置が異なると信号の強度分布が変化する。それを利用して事前に各相互作用位置での出力分布（応答関数と称する）を測定しておき、最尤推定法を用いて相互作用位置を求める手法も提案されている（非特許文献２参照）。この最尤推定法による位置弁別手法は、アンガー法よりも高い位置弁別性能を追求することを目的としている。【０００４】
具体的な最尤推定法による位置弁別手法は、図２に示すように、以下の３つのステップから構成される。ここでは、説明を簡略化するため、１次元の位置弁別としている。【０００５】
（１）シンチレータ１０とガンマ線との相互作用位置ｘに応じた受光素子ｉの平均受光素子出力ｆｉ(ｘ)（応答関数）を計測する（ステップ１００）。【０００６】
（２）受光素子ｉの応答関数ｆｉ（ｘ）と実際の受光素子出力ｚｉを用いて尤度関数ｐ（ｚ｜ｘ）を計算する（ステップ１１０）。
【数１】
2012095981.tif 000002
ここでｉ（＝１・・・Ｎ）は受光素子番号、Ｎは受光素子数である。【０００７】
（３）尤度関数ｐ（ｚ｜ｘ）が最大値をとるｘを探し、相互作用位置Ｘと推定する（ステップ１２０）。【０００８】
検出器構造を図３（Ａ）に示す、受光素子１２の数Ｎ（＝４）、受光素子出力ｚｉ（ｉ＝１・・・４）のモノリシックシンチレータ（分割されていない一塊のシンチレータ）１０とした場合の平均受光素子出力ｆｉ（ｘ）の例を図３（Ｂ）、尤度関数ｐ（ｚ｜ｘ）の一例における最大値をとる座標Ｘを検出位置と推定する様子を図３（Ｃ）に示す。【０００９】
この最尤推定法を用いるには、事前にガンマ線の相互作用位置と各受光素子での信号出力分布（応答関数）を一対一に対応づけるためのテーブルを実験的に作成しておく必要がある。【００１０】
従来、最尤推定法は、図３に例示したような、大きな単一のシンチレータを用いた検出器で使用されてきた。そのため応答関数の作成には、図４に例示する如く、コリメータ２０を使用することでシンチレータ１０に入射する部分を制限して、シンチレータ１０の１点にガンマ線をスポット照射し、各位置での受光素子出力の分布の作成を行い、必要な位置の数だけ照射位置を動かして、それぞれの位置での応答関数の作成を行う手法がとられてきた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００５−４３１０４号公報
【特許文献２】米国特許第３，０１１，０５７号明細書
【特許文献３】特開平７−３２５１５６号公報
【特許文献４】特開２００８−５１７０１号公報
【特許文献５】特表２００８−５２３３８１号公報
【非特許文献】
【００１２】
【非特許文献１】Mutayama H, Ishimashi H, Omura T: Depth encoding multicrystal detectors for PET. IEEE Trans Nucl Sci 45: 1152-1157, 1998
【非特許文献２】T.D. Milster,et al,”DIGITAL POSITION ESTIMATION FOR THE MODULAR SCINTILLATION CAMERA”,IEEE Transactions on Nuclear Science,Vol. NS-32,No. 1,February 1985.
【非特許文献３】Yujiro Yazaki,et al, ”Preliminary Study on a New DOI PET Detector with Limited Number of Photo-Detectors”, The 5th KOREA-JAPAN Joint Meeting on Medical Physics, YI-R2-3, 2008.
【非特許文献４】横山貴弘、錦戸文彦、矢崎祐次郎、他：受光素子の３次元配置最適化に向けたＤＯＩ検出器シミュレータの開発．医学物理（Jpn J Med Phys）29: 179-180,2009
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
このスポット照射を用いる手法は２つの問題点を有する。１つ目は、コリメータ２０を通してシンチレータ１０にガンマ線を入射させる際に、多くのガンマ線はコリメータ２０で止められてしまい、シンチレータ１０に入射するガンマ線が非常に少なくなる為に応答関数の作成に非常に長い時間がかかってしまうことである。２つ目は、ガンマ線は確率的に相互作用を起こす為に、図５の様な深さ方向（ガンマ線の照射方向）に長いシンチレータ１０を用いた場合に任意の深さで相互作用をさせることが出来ず、各深さ位置での応答関数を足しあわせた結果が受光素子出力となり、正しく応答関数を取得することができないことである。また、相互作用位置の推定の精度は照射位置の精度に依存するため、コリメータやガンマ線源の位置や角度を高い精度で制御する大規模なシステムが必要となる。そのためＰＥＴ装置を使用する病院等の現場において検出器の調整を行うことは現実的ではない。【００１４】
出願人らは、シンチレーション結晶ブロックの１面のみに受光素子を配置する従来のＤＯＩ検出器（非特許文献１参照）に加えて、図６に例示する如く、受光素子１２を結晶ブロック１０全面に分散して配置する、「クリスタルキューブ検出器」と称する次世代型のＤＯＩ検出器を提案している（非特許文献３参照）。図において、１４は空隙である。【００１５】
このクリスタルキューブ検出器では、シンチレーション結晶ブロック内には反射材を挿入せず、シンチレーション光の信号を３次元的にとらえることにより、従来のＤＯＩ検出器では困難であった等方的な分解能向上を目指している。３次元的な検出器内相互作用位置の特定は、ＰＥＴ装置における高感度・高分解能の両立に大きく貢献する。【００１６】
現在までにシミュレーションにおいて図６の様な深さ方向にも多数の結晶を組上げているクリスタルキューブ検出器でも、理想的な応答関数を用いれば、アンガー計算よりも最尤推定法のほうが優れた結晶弁別能を得られるという計算機シミュレーション結果が得られている。しかしながら前述の通り、クリスタルキューブ検出器の様に深さ方向に長い分割結晶型の３次元放射線検出器を用いる際には、スポット照射を用いた応答関数作成法では、ガンマ線の深さ方向での相互作用位置を制御して任意の結晶のみに照射できないため、各結晶での応答関数を得ることができない。【００１７】
以上のように、最尤推定方法では、結晶ブロックの発光位置に応じた受光素子出力信号の応答関数を実測する必要があるが、３次元検出器であるＤＯＩ検出器やクリスタルキューブ検出器では、従来２次元検出器で行われるガンマ線スポット照射を適用できないという問題点を有していた。【００１８】
本発明は、前記従来の問題点を解決するべくなされたもので、コリメータを使用することなく、且つ、深さ方向に長い検出器であっても、高精度の応答関数を得ることが出来、更に、現場での再調整も可能とすることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明は、上記知見に基いてなされたもので、光学的不連続点を内蔵するシンチレータと、受光素子から構成される放射線検出器で、前記受光素子出力の応答関数を用いた前記シンチレータ内の発光位置演算手法において、前記放射線検出器に放射線を一様照射した時の測定結果から、前記光学的不連続点により区画される各シンチレータ内推定発光位置を求め、該シンチレータ内推定発光位置において放射線が相互作用を起こした複数のイベントを抽出し、同じシンチレータ内発光位置で放射線が相互作用したイベントに対し前記受光素子出力を加算平均して、前記応答関数を作成することにより、前記課題を解決したものである。【００２０】
ここで、前記シンチレータ内発光位置演算手法を、前記受光素子出力の応答関数を用いて尤度関数を作成し、前記シンチレータ内の発光位置を演算する、最尤推定法とすることができる。【００２１】
又、前記シンチレータを、多数の結晶が積層されて構成された積層シンチレータブロック、あるいは、一つのシンチレータ塊にレーザー加工によりその内部が光学的不連続面を設けて区画された光学的不連続シンチレータブロックとすることができる。【００２２】
又、前記結晶あるいは光学的不連続面で囲まれた区画の大きさを、前記受光素子の分解能よりも小さくすることができる。【００２３】
又、各シンチレータ領域で放射線と相互作用したイベントを抽出する方法として、重心演算法により位置ヒストグラムを作成し、該位置ヒストグラム上のスポットに対し関心領域を設定することができる。【００２４】
又、放射線の入射面に対して垂直な方向にも放射線検出器位置弁別を可能とし、前記位置ヒストグラムを３次元又は２次元位置ヒストグラムとすることができる。【００２５】
又、前記放射線検出器を、多面体に形成されたシンチレータブロックの複数面に受光素子を分散して配置したものとすることができる。【００２６】
又、前記重心演算法として、アンガー法を用いることができる。【００２７】
又、前記重心演算によって得られたヒストグラム上の領域を限定することができる。【００２８】
本発明は、又、光学的不連続点を内蔵するシンチレータと、受光素子から構成される放射線検出器で、前記受光素子出力の応答関数を用いた前記シンチレータ内の発光位置演算手法による放射線検出器の放射線検出位置弁別用応答関数作成装置において、
前記放射線検出器に放射線を一様照射した時の測定結果から、各シンチレータ領域で放射線と相互作用したイベントを抜き出す手段と、
同じシンチレータ領域で放射線と相互作用したイベントに対し前記受光素子出力を加算平均して、前記応答関数を作成する手段と、
を備えたことを特徴とする放射線検出器の放射線検出位置弁別用応答関数作成装置を提供するものである。【００２９】
本発明は、又、前記の放射線検出位置弁別用応答関数作成方法を用いて応答関数を作成し、
該応答関数を用いて、尤度関数を作成し、前記シンチレータ内の発光位置を演算することを特徴とする放射線検出器の放射線検出位置弁別方法を提供するものである。【００３０】
又、前記の放射線検出位置弁別用応答関数作成方法を用いて作成された応答関数を記憶する手段と、
該応答関数を用いて、尤度関数を作成し、前記シンチレータ内の発光位置を演算する手段と、
を備えたことを特徴とする放射線検出器の放射線検出位置弁別装置を提供するものである。
【発明の効果】
【００３１】
本発明を利用することで、コリメータとガンマ線源を精度良く動かす必要がなくなり、応答関数の測定時間を短縮することが可能になる。加えて、今まで困難であったＤＯＩ検出器やクリスタルキューブ検出器の様に深さ方向に長さを持つ検出器でも容易に応答関数が作成できるようになる。更に、工場出荷時だけでなく、現場での再調整も可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】単一シンチレータを用いた放射線検出器での、相互作用位置の違いによる受光素子信号分布の違いを示す断面図
【図２】最尤推定法による位置弁別の処理手順を示す流れ図
【図３】同じく概念図
【図４】従来のコリメートしたガンマ線ビームをスキャンして応答関数を作成する手法を示す断面図
【図５】深さ方向に長さを持つ検出器にコリメートしたガンマ線を入射させた場合を示す断面図
【図６】３次元放射線検出器の一例であるクリスタルキューブ検出器の例を示す斜視図
【図７】本発明手法の処理手順を示す流れ図
【図８】本発明の概念を２次元で模式的に示す概念図
【図９】同じく３次元で模式的に示す概念図
【図１０】３．０ｍｍの結晶を用いた検出器について、理想的な応答関数と本発明法を用いて作成した応答関数の差をシミュレーションを用いて評価した結果を示す図
【図１１】本発明の３×３×３ｍｍ3結晶を用いた検出器への適用結果を示す図
【図１２】本発明の２×２×２ｍｍ3結晶を用いた検出器への適用結果を示す図
【図１３】本発明の１×１×１ｍｍ3結晶を用いた検出器への適用結果を示す図
【図１４】応答関数を求める領域の変形例を示す図
【図１５】本発明の他の適用対象を示す断面図
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００３４】
本実施形態では、図７に示す様な手順で応答関数を作成する。
【００３５】
まず本発明の概念を２次元的に示す図８（Ａ）に示す如く、ガンマ線の放射線検出器への一様照射を行う（ステップ２００）。
【００３６】
次いで、重み付け計算（例えばアンガー計算）を用いて、図８（Ｂ）に示すような位置ヒストグラム(図は所定断面におけるヒストグラムを示す)を作成する（ステップ２１０）。
【００３７】
位置ヒストグラムのスポットは各結晶で相互作用が起きたイベントの集りを表しているため、各スポットで関心領域を設定し、図８（Ｃ）に示すように、各結晶で相互作用を起こしたイベントを抽出する（ステップ２２０）。このように位置ヒストグラム上で関心領域を取ることで、ある一つの結晶で相互作用を起こしたイベントを抽出できる。
【００３８】
次いで、抽出されたある一つの結晶で相互作用を起こした全てのイベントを用いて、各受光素子ごとに受光素子出力の加算平均を算出し、その結晶の応答関数を求める（ステップ２３０）。
【００３９】
図８（Ａ）、（Ｂ）に対応する３次元の状態を図９（Ａ）、（Ｂ）に示す。図９（Ｃ）は、ステップ２３０に対応する加算の様子を示したものである。
【００４０】
本発明法の有効性をシミュレーションにより検証した。受光素子出力信号は、クリスタルキューブ検出器を想定した検出器シミュレータ（非特許文献４参照）を用いて作成した。本発明手法を検証するために想定した放射線検出器の構造は、図６と同様である。受光素子を配置するシンチレータブロック１０は３種想定した。一つは３．０×３．０×３．０ｍｍ3のＬＳＯ結晶を６×６×６に配列したもの、二つ目は２．０×２．０×２．０ｍｍ3のＬＳＯ結晶を９×９×９に配列したもの、そして１．０×１．０×１．０ｍｍ3のＬＳＯ結晶を１６×１６×１６に配列したものである。各シンチレータブロック１０の全６面の表面には、受光素子１２を４×４に配列し、それ以外の表面には反射材を配置した。光学的不連続点の集合を形成する結晶間は空気層１４を想定した。
【００４１】
はじめに理想的な応答関数と本発明法を用いて作成した応答関数の差をシミュレーションを用いて評価を行った。理想的な応答関数は、ある一つの結晶の中心から等方的にシンチレーション光を発生させ、各素子での検出光子数の分布から応答関数を導出した。３．０ｍｍの結晶を用いた場合の結果を図１０に示す。ガンマ線入射面から3層目の各結晶での受光素子の出力分布の比較を示す。上段に理想的な応答関数を下段に本発明法を用いて作成した応答関数を示した。1つのマップに全６面の９６ｃｈの出力を示してあり、各面の位置は右下図に示してある。図からどの位置でも本発明法を用いた場合でも理想的な場合と同様の応答関数が得られることが分る。
【００４２】
また、本発明法を用いて応答関数を作成した最尤推定法とアンガー法での結晶識別正答率を比較した。結晶識別正答率は各結晶における入射ガンマ線数に対する正しく判別されたガンマ線の割合と定義した。
【００４３】
３種類のシンチレーション結晶サイズに対する結果を図１１〜１３に示す。各図の（Ｂ）は２種類の位置弁別手法による結晶識別正答率を示し、（Ａ）は（Ｂ）で注目した結晶位置を示している。また、表１に各手法、各結晶サイズにおける平均結晶識別正答率を示す。
【００４４】
【表１】
2012095981.tif 000003
【００４５】
結晶サイズが３ｍｍの場合では両手法に大きな差はなく、平均正答率も本発明法を用いた最尤推定法がアンガー法より３．２ポイント高い結果となった。正答率が高い、または低い結晶は両手法ともほぼ同様となった。
【００４６】
結晶サイズが２ｍｍの場合では３ｍｍに比べると、本発明法を用いた最尤推定法、アンガー法共に正答率は低下したが、全体的に本発明法の方が正答率は高い傾向となった。平均正答率も両手法の差が６．１ポイントと３ｍｍの時よりも差は大きくなった。
【００４７】
結晶サイズが１ｍｍの場合では他の２種類の結晶サイズ時よりも本発明法を用いた最尤推定法、アンガー法との差は広がった。両手法の平均正答率の差は１０．９ポイントと最も両手法の差が開いた。
【００４８】
以上の結果より３次元に組み上げた結晶ブロックに受光素子を分散配置した構造においても本発明法は有効な手法となりうる。
【００４９】
更に、校正用ソフトウェアに本発明手法を組込むことにより、工場出荷時だけでなく、現場での再調整時にも、本発明を適用できる。
【００５０】
なお、前記説明では、位置ヒストグラムを桝目状に区切って、位置ヒストグラム上の全ての領域を結晶位置に対応付けていたが、図１４に例示する変形例の如く、位置ヒストグラム上の領域を各点の周囲近傍に限定することにより、多重散乱を除いて精度を高めることも可能である。
【００５１】
又、受光信号の比から位置演算してヒストグラムを作成する方法も、アンガー計算法に限定されない。
【００５２】
又、相互作用位置を特定する方法も、３次元ヒストグラムだけでなく、２次元ヒストグラムや波形弁別等を用いて複数のヒストグラムを作成する場合にも適用可能である。
【００５３】
又、応答関数を使う位置演算法も、最尤推定法に限定されない。
【００５４】
更に、対象もクリスタルキューブ検出器に限定されず、結晶が多段の一般的なＤＯＩ検出器や、一つの結晶の内側に不連続面を形成したＤＯＩ検出器の他、図１５に例示するような、上下の受光素子６２、６４の間に短冊形シンチレータ６０とライトガイド６６が挟まれたサンドイッチ型の検出器や、結晶が１段の２次元の検出器にも同様に適用可能である。２次元検出器の場合であっても、本発明によりコリメータを使用する必要が無くなるので、応答関数を迅速に求めることが可能になる。
【００５５】
反射材の位置も結晶表面のみに限定されず、結晶間の全部又は一部に入っていても良い。
【００５６】
放射線検出器の適用対象もＰＥＴ装置に限定されず、ＳＰＥＣＴ装置、ガンマカメラ等、他の核医学イメージング装置や、放射線計測装置一般に適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明法はアンガー計算より結晶弁別能の点では優れている為、信号処理回路が進歩すれば使われることになることが予想される。ＰＥＴ装置では感度は非常に重要な要素であるため、検出器は深さ方向に長くする必要がある。スポット照射と比べて簡易かつ高精度な手法であるため、応答関数作成法として本発明は確実に利用されると考えられる。
【符号の説明】
【００５８】
１０…シンチレータ
１２…受光素子
【図１】
2012095981.tif 000004
【図２】
2012095981.tif 000005
【図３】
2012095981.tif 000006
【図４】
2012095981.tif 000007
【図６】
2012095981.tif 000008
【図７】
2012095981.tif 000009
【図８】
2012095981.tif 000010
【図９】
2012095981.tif 000011
【図１４】
2012095981.tif 000012
【図１５】
2012095981.tif 000013
【図５】
2012095981.tif 000014
【図１０】
2012095981.tif 000015
【図１１】
2012095981.tif 000016
【図１２】
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【図１３】
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【手続補正書】
【提出日】平成26年1月10日(2014.1.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学的不連続点を内蔵するシンチレータと、受光素子から構成される放射線検出器で、前記受光素子出力の応答関数を用いた前記シンチレータ内の発光位置演算手法による放射線検出器の放射線検出位置弁別用応答関数作成装置において、
前記放射線検出器に放射線を一様照射した時の測定結果から、各シンチレータ領域で放射線とシンチレータとが相互作用したイベントを抜き出す手段と、
同じシンチレータ領域で放射線とシンチレータとが相互作用したイベントに対し前記受光素子出力を加算平均して、前記応答関数を作成する手段と、
を備えたことを特徴とする放射線検出器の放射線検出位置弁別用応答関数作成装置。
【請求項２】
前記シンチレータが、多数の結晶が積層されて構成された積層シンチレータブロック、あるいは、一つのシンチレータ塊にレーザー加工によりその内部が光学的不連続面を設けて区画された光学的不連続シンチレータブロックであることを特徴とする請求項１に記載の放射線検出器の放射線検出位置弁別用応答関数作成装置。
【請求項３】
前記結晶あるいは光学的不連続面で囲まれた区画の大きさが、前記受光素子の分解能より小さいことを特徴とする請求項２に記載の放射線検出器の放射線検出位置弁別用応答関数作成装置。
【請求項４】
各シンチレータ領域で放射線とシンチレータとが相互作用したイベントを抽出する方法として、重心演算法により位置ヒストグラムを作成し、該位置ヒストグラム上のスポットに対し関心領域を設定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の放射線検出器の放射線検出位置弁別用応答関数作成装置。
【請求項５】
放射線の入射面に対して垂直な方向にも放射線検出位置弁別が可能であり、前記位置ヒストグラムが３次元又は２次元位置ヒストグラムであることを特徴とする請求項４に記載の放射線検出器の放射線検出位置弁別用応答関数作成装置。
【請求項６】
前記放射線検出器が、多面体に形成されたシンチレータブロックの複数面に受光素子を分散して配置したものであることを特徴とする請求項２に記載の放射線検出器の放射線検出位置弁別用応答関数作成装置。
【請求項７】
前記重心演算法として、アンガー法を用いることを特徴とする請求項４に記載の放射線検出器の放射線検出位置弁別用応答関数作成装置。
【請求項８】
前記重心演算法によって得られたヒストグラム上の領域を限定することを特徴とする請求項４又は７に記載の放射線検出器の放射線検出位置弁別用応答関数作成装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれかに記載の放射線検出位置弁別用応答関数作成装置を用いて作成された応答関数を記憶する手段と、
該応答関数を用いて、尤度関数を作成し、前記シンチレータ内の発光位置を演算する手段と、
を備えたことを特徴とする放射線検出器の放射線検出位置弁別装置。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は、放射線検出器の放射線検出位置弁別用応答関数作成装置及び放射線検出位置弁別装置に係り、特に、核医学イメージングの分野で用いるＰＥＴ検出器、ＳＰＥＣＴ検出器、ガンマカメラや、放射線計測の分野で用いる放射線検出器に適用するのに好適な、放射線検出器の放射線検出位置弁別用応答関数作成装置、及び、これを用いた放射線検出位置弁別装置に関する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
本発明は、上記知見に基いてなされたもので、光学的不連続点を内蔵するシンチレータと、受光素子から構成される放射線検出器で、前記受光素子出力の応答関数を用いた前記シンチレータ内の発光位置演算手法による放射線検出器の放射線検出位置弁別用応答関数作成装置において、前記放射線検出器に放射線を一様照射した時の測定結果から、各シンチレータ領域で放射線とシンチレータとが相互作用したイベントを抜き出す手段と、同じシンチレータ領域で放射線とシンチレータとが相互作用したイベントに対し前記受光素子出力を加算平均して、前記応答関数を作成する手段と、を備えたことにより、前記課題を解決したものである。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
ここで、前記シンチレータを、多数の結晶が積層されて構成された積層シンチレータブロック、あるいは、一つのシンチレータ塊にレーザー加工によりその内部が光学的不連続面を設けて区画された光学的不連続シンチレータブロックとすることができる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
又、各シンチレータ領域で放射線とシンチレータとが相互作用したイベントを抽出する方法として、重心演算法により位置ヒストグラムを作成し、該位置ヒストグラム上のスポットに対し関心領域を設定することができる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
又、放射線の入射面に対して垂直な方向にも放射線検出位置弁別を可能とし、前記位置ヒストグラムを３次元又は２次元位置ヒストグラムとすることができる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
又、前記重心演算法によって得られたヒストグラム上の領域を限定することができる。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
本発明は、又、前記の放射線検出位置弁別用応答関数作成装置を用いて作成された応答関数を記憶する手段と、該応答関数を用いて、尤度関数を作成し、前記シンチレータ内の発光位置を演算する手段と、を備えたことを特徴とする放射線検出器の放射線検出位置弁別装置を提供するものである。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
位置ヒストグラムのスポットは各結晶で相互作用が起きたイベントの集りを表しているため、各スポットで関心領域を設定し、図８（Ｃ）に示すように、各結晶で相互作用を起こしたイベントを抽出する（ステップ２２０）。このように位置ヒストグラム上で関心領域を取ることで、ある一つの結晶で相互作用を起こしたイベントを抽出できる。なお、イベントとは、ガンマ線がシンチレータに入射し、かつガンマ線とシンチレータとによる相互作用を起こす事象を表す。