(57)【要約】【課題】散乱ガンマ線によるノイズ量を適切に推定して除去し、ガンマ線計測画の像鮮明化を図る。【解決手段】エネルギー窓別計数画像生成部３３は、検出器ヘッド１０で計測されるガンマ線６のエネルギーと計数情報とに基づき、主計測計数画像および副計測計数画像を生成し、スペクトル記憶部３１は、ガンマ線６が散乱されずに入射したときのエネルギースペクトルを検出器応答データとして記憶し、副計測窓散乱線計数量推定部４１は、副計測計数画像と検出器応答データに基づいて副計測エネルギー窓での散乱ガンマ線の計数量を推定し、主計測窓直達線計数量推定部４２は、推定された副計測エネルギー窓での散乱ガンマ線の計数量に基づき主計測エネルギー窓での散乱ガンマ線の計数量を推定し、主計測計数画像からその推定した散乱ガンマ線の計数量を差し引くことにより、主計測エネルギー窓での直達ガンマ線の計数量を推定する。【選択図】図５
2014182059.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピクセル型のガンマ線検出器と、計測対象物から放出されるガンマ線が散乱されずに入射したときに得られるエネルギースペクトルを検出器応答データとして予め記憶した記憶装置および画像表示装置を有する情報処理装置と、を備え、
前記情報処理装置は、
計測対象物から放出されるガンマ線に対し設定された主計測エネルギー窓および前記主計測エネルギー窓とは異なる副計測エネルギー窓のそれぞれにより計測される前記ガンマ線の計数量に基づき、主計測計数画像および副計測計数画像を生成する第１の処理部と、
前記検出器応答データと前記主計測計数画像とから、前記副計測計数画像に含まれる直達ガンマ線の計数量を推定し、前記副計測計数画像から差し引いて、前記副計測計数画像に含まれる散乱ガンマ線の計数量を推定する第２の処理部と、
前記第２の処理部で推定した前記副計測計数画像に含まれる散乱ガンマ線の計数量に基づいて前記主計測計数画像に含まれる直達ガンマ線の計数量を推定する第３の処理部と、
前記第３の処理で推定された直達ガンマ線の計数量に基づき、ガンマ線計測画像を生成し、前記画像表示装置に表示する第４の処理部と、
を有すること
を特徴とするガンマカメラ。
【請求項２】
前記情報処理装置は、
前記計測対象物から放出されるガンマ線が第１のピークエネルギーを有する第１のガンマ線と前記第１のピークエネルギーよりも低い第２のピークエネルギーを有する第２のガンマ線とを含み、前記第２のガンマ線についてのガンマ線計測画像を生成する場合には、
前記第１の処理部の処理を実行後、前記第１の処理部で生成された前記主計測計数画像および前記副計測計数画像から、前記記憶装置に記憶されている前記第１のガンマ線についての検出器応答データにより求められる前記主計測エネルギー窓および前記副計測エネルギー窓に対応する計数量を差し引いた値を、それぞれ、前記第１の処理部で生成された前記主計測計数画像および前記副計測計数画像とみなして、前記第２の処理部ないし前記第４の処理部の処理を実行すること
を特徴とする請求項１に記載のガンマカメラ。
【請求項３】
ピクセル型のガンマ線検出器と、計測対象物から放出されるガンマ線が散乱されずに入射したときに得られるエネルギースペクトルを検出器応答データとして予め記憶した記憶装置および画像表示装置を有する情報処理装置と、を備え、
前記情報処理装置は、
計測対象物から放出されるガンマ線に対し設定された主計測エネルギー窓および前記主計測エネルギー窓とは異なる副計測エネルギー窓のそれぞれにより計測される前記ガンマ線の計数量に基づき、主計測計数画像および副計測計数画像を生成する第１の処理部と、
前記記憶装置に記憶されている前記検出器応答データについて、前記主計測エネルギー窓に含まれる計数量に対する前記副計測エネルギー窓に含まれる計数量の比を検出器応答比として算出する第２の処理部と、
前記副計測計数画像に含まれる散乱ガンマ線の計数量を推定する第３の処理部と、
前記主計測計数画像に含まれる直達ガンマ線の計数量を推定する第４の処理部と、
前記第４の処理部で推定された直達ガンマ線の計数量が収束したか否かを判定し、収束したと判定されるまで、前記第３の処理部の処理および前記第４の処理部の処理を繰り返し実行させる第５の処理部と、
前記第５の処理部における収束判定で収束したと判定された場合には、前記第４の処理部で推定された直達ガンマ線の計数量に基づくガンマ線計測画像を生成し、前記画像表示装置に表示すると第６の処理部と、
を有し、
前記第３の処理部は、前記繰り返しの初回の処理では、前記第１の処理で得られた前記副計測計数画像から前記主計測計数画像に前記検出器応答比を乗じた値を差し引いた値を、前記副計測計数画像に含まれる散乱ガンマ線の計数量として推定し、前記繰り返しの２回目以降の処理では、前記第１の処理部で得られた前記副計測計数画像から、前記第４の処理部で推定された前記主計測計数画像に含まれる直達ガンマ線の計数量に前記検出器応答比を乗じた値を差し引いた値を、前記副計測計数画像に含まれる散乱ガンマ線の計数量として推定し、
前記第４の処理部は、前記第３の処理部で推定された前記副計測計数画像に含まれる散乱ガンマ線の計数量に基づいて前記主計測計数画像に含まれる散乱ガンマ線の計数量を推定し、前記第１の処理部で得られた前記主計測計数画像から、前記推定した前記主計測計数画像に含まれる散乱ガンマ線の計数量を差し引いて、前記主計測計数画像に含まれる直達ガンマ線の計数量を推定すること
を特徴とするガンマカメラ。
【請求項４】
前記情報処理装置は、
前記計測対象物から放出されるガンマ線が第１のピークエネルギーを有する第１のガンマ線と前記第１のピークエネルギーよりも低い第２のピークエネルギーを有する第２のガンマ線とを含み、前記第２のガンマ線についてのガンマ線計測画像を生成する場合には、
前記第１の処理部の処理を実行後、前記第１の処理部で生成された前記主計測計数画像および前記副計測計数画像から、前記記憶装置に記憶されている前記第１のガンマ線についての検出器応答データにより求められる前記主計測エネルギー窓および前記副計測エネルギー窓に対応する計数量を差し引いた値を、それぞれ、前記第１の処理部で生成された前記主計測計数画像および前記副計測計数画像とみなして、前記第２の処理部ないし前記第６の処理部の処理を実行すること
を特徴とする請求項３に記載のガンマカメラ。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれかの１項に記載のガンマカメラを搭載したことを特徴とするＳＰＥＣＴ装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項４のいずれかの１項に記載のガンマカメラを搭載したことを特徴とするＰＥＴ装置。
【請求項７】
ピクセル型のガンマ線検出器と、計測対象物から放出されるガンマ線が散乱されずに入射したときに得られるエネルギースペクトルを検出器応答データとして予め記憶した記憶装置および画像表示装置を有する情報処理装置と、を備えたガンマカメラにおいて、
前記情報処理装置は、
計測対象物から放出されるガンマ線に対し設定された主計測エネルギー窓および前記主計測エネルギー窓とは異なる副計測エネルギー窓のそれぞれにより計測される前記ガンマ線の計数量に基づき、主計測計数画像および副計測計数画像を生成する第１の処理と、
前記検出器応答データと前記主計測計数画像とから、前記副計測計数画像に含まれる直達ガンマ線の計数量を推定し、前記副計測計数画像から差し引いて、前記副計測計数画像に含まれる散乱ガンマ線の計数量を推定する第２の処理と、
前記第２の処理で推定した前記副計測計数画像に含まれる散乱ガンマ線の計数量に基づいて前記主計測計数画像に含まれる直達ガンマ線の計数量を推定する第３の処理と、
前記第３の処理で推定された直達ガンマ線の計数量に基づき、ガンマ線計測画像を生成し、前記画像表示装置に表示する第４の処理と、
を実行すること
を特徴とするガンマ線計測画像生成方法。
【請求項８】
前記計測対象物から放出されるガンマ線が第１のピークエネルギーを有する第１のガンマ線と前記第１のピークエネルギーよりも低い第２のピークエネルギーを有する第２のガンマ線とを含み、前記第２のガンマ線についてのガンマ線計測画像を生成する場合には、
前記情報処理装置は、
前記第１の処理を実行後、前記第１の処理で生成された前記主計測計数画像および前記副計測計数画像から、前記記憶装置に記憶されている前記第１のガンマ線についての検出器応答データにより求められる前記主計測エネルギー窓および前記副計測エネルギー窓に対応する計数量を差し引いた値を、それぞれ、前記第１の処理で生成された前記主計測計数画像および前記副計測計数画像とみなして、前記第２ないし前記第４の処理を実行すること
を特徴とする請求項７に記載のガンマ線計測画像生成方法。
【請求項９】
ピクセル型のガンマ線検出器と、計測対象物から放出されるガンマ線が散乱されずに入射したときに得られるエネルギースペクトルを検出器応答データとして予め記憶した記憶装置および画像表示装置を有する情報処理装置と、を備えたガンマカメラにおいて、
前記情報処理装置は、
計測対象物から放出されるガンマ線に対し設定された主計測エネルギー窓および前記主計測エネルギー窓とは異なる副計測エネルギー窓のそれぞれにより計測される前記ガンマ線の計数量に基づき、主計測計数画像および副計測計数画像を生成する第１の処理と、
前記記憶装置に記憶されている前記検出器応答データについて、前記主計測エネルギー窓に含まれる計数量に対する前記副計測エネルギー窓に含まれる計数量の比を検出器応答比として算出する第２の処理と、
前記副計測計数画像に含まれる散乱ガンマ線の計数量を推定する第３の処理と、
前記主計測計数画像に含まれる直達ガンマ線の計数量を推定する第４の処理と、
前記第４の処理で推定された直達ガンマ線の計数量が収束したか否かを判定し、収束したと判定されるまで、前記第３の処理および前記第４の処理を繰り返し実行させる第５の処理と、
前記第５の処理における収束判定で収束したと判定された場合には、前記第４の処理で推定された直達ガンマ線の計数量に基づくガンマ線計測画像を生成し、前記画像表示装置に表示すると第６の処理と、
を実行し、
前記第３の処理における前記繰り返しの初回の処理では、前記第１の処理で得られた前記副計測計数画像から前記主計測計数画像に前記検出器応答比を乗じた値を差し引いた値を、前記副計測計数画像に含まれる散乱ガンマ線の計数量として推定し、前記繰り返しの２回目以降の処理では、前記第１の処理で得られた前記副計測計数画像から、前記第４の処理で推定された前記主計測計数画像に含まれる直達ガンマ線の計数量に前記検出器応答比を乗じた値を差し引いた値を、前記副計測計数画像に含まれる散乱ガンマ線の計数量として推定し、
前記第４の処理では、前記第３の処理で推定された前記副計測計数画像に含まれる散乱ガンマ線の計数量に基づいて前記主計測計数画像に含まれる散乱ガンマ線の計数量を推定し、前記第１の処理で得られた前記主計測計数画像から、前記推定した前記主計測計数画像に含まれる散乱ガンマ線の計数量を差し引いて、前記主計測計数画像に含まれる直達ガンマ線の計数量を推定すること
を特徴とするガンマ線計測画像生成方法。
【請求項１０】
前記計測対象物から放出されるガンマ線が第１のピークエネルギーを有する第１のガンマ線と前記第１のピークエネルギーよりも低い第２のピークエネルギーを有する第２のガンマ線とを含み、前記第２のガンマ線についてのガンマ線計測画像を生成する場合には、
前記情報処理装置は、
前記第１の処理を実行後、前記第１の処理で生成された前記主計測計数画像および前記副計測計数画像から、前記記憶装置に記憶されている前記第１のガンマ線についての検出器応答データにより求められる前記主計測エネルギー窓および前記副計測エネルギー窓に対応する計数量を差し引いた値を、それぞれ、前記第１の処理で生成された前記主計測計数画像および前記副計測計数画像とみなして、前記第２ないし前記第６の処理を実行すること
を特徴とする請求項９に記載のガンマ線計測画像生成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガンマカメラ、ＳＰＥＣＴ（Single Photon Emission Computed Tomography：単一光子放出断層撮影）装置、ＰＥＴ（Positron Emission Tomography：陽電子放出核断層撮影）装置およびガンマ線計測画像生成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ガンマカメラにおける散乱ガンマ線ノイズを除去する場合には、計測されたエネルギースペクトル上に主計測エネルギー窓および２つ副計測エネルギー窓を設け、主計測エネルギー窓の両側の副計測エネルギー窓で計測された散乱ガンマ線ノイズに基づき、主計測エネルギー窓における散乱ガンマ線ノイズを推定した上で、主計測窓で計測されたガンマ線の量からその推定された散乱ガンマ線ノイズを除去することが行われている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このような散乱ガンマ線ノイズの推定・除去方法は、しばしばＴＥＷ（Triple Energy Window）法と呼ばれている。なお、ＴＥＷ法の詳細については、本明細書では、実施形態の中で本発明と比較しながら説明する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−８７９３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、小さなガンマ線検出素子を多数配列して構成するピクセル型のガンマ線検出器では、各ピクセルの検出素子からＫ特性Ｘ線が射出するＫエスケープや検出器でのガンマ線散乱などにより、本来主計測エネルギー窓で計測されるべき直達ガンマ線であっても、そのエネルギーが低く計測される現象が多く発生する。そのため、本来、散乱成分が主である副計測エネルギー窓に、直達ガンマ線の計測信号が混入することになる。従って、ＴＥＷ法では、散乱ガンマ線ノイズが過大に推定され、計測ガンマ線画像から除去されるので、計測ガンマ線画像に別のノイズが生じる。
【０００６】
そこで、本発明は、散乱ガンマ線によるノイズ量を適切に推定して除去し、ガンマ線計測画像の鮮明化を図ることが可能なガンマカメラ、ＳＰＥＣＴ装置、ＰＥＴ装置およびガンマ線計測画像生成方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係るガンマカメラは、ピクセル型のガンマ線検出器と、計測対象物から放出されるガンマ線が散乱されずに入射したときに得られるエネルギースペクトルを検出器応答データとして予め記憶した記憶装置とおよび画像表示装置を有する情報処理装置と、を備え、前記情報処理装置は、計測対象物から放出されるガンマ線に対し設定された主計測エネルギー窓および前記主計測エネルギー窓とは異なる副計測エネルギー窓のそれぞれにより計測される前記ガンマ線の計数量に基づき、主計測計数画像および副計測計数画像を生成する第１の処理部と、前記検出器応答データと前記主計測計数画像とから、前記副計測計数画像に含まれる直達ガンマ線の計数量を推定し、前記副計測計数画像から差し引いて、前記副計測計数画像に含まれる散乱ガンマ線の計数量を推定する第２の処理部と、前記第２の処理部で推定した前記副計測計数画像に含まれる散乱ガンマ線の計数量に基づいて前記主計測計数画像に含まれる直達ガンマ線の計数量を推定する第３の処理部と、前記第３の処理部で推定された直達ガンマ線の計数量に基づき、ガンマ線計測画像を生成し、前記画像表示装置に表示する第４の処理部と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、散乱ガンマ線によるノイズ量を適切に推定して除去し、ガンマ線計測画像の鮮明化を図ることが可能なガンマカメラ、ＳＰＥＣＴ装置、ＰＥＴ装置およびガンマ線計測画像生成方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】ＴＥＷ法による散乱ガンマ線ノイズの推定方法を模式的に示した図。
【図２】２核種同時撮像時のエネルギースペクトルの例を示した図。
【図３】本発明の第１の実施形態に係るガンマカメラの構成の例を示した図。
【図４】シンチレータを用いてピクセル型検出器を構成した場合の検出器ヘッドの構成の例を示した図。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る情報処理装置の機能ブロック構成の例を示した図。
【図６】本発明の第１の実施形態に係るＴＥＷ−ＤＲＣ法による散乱ガンマ線ノイズの推定方法を模式的に示した図。
【図７】本発明の第１の実施形態に係る情報処理装置の機能ブロック構成の一変形例を示した図。
【図８】２核種同時撮像の場合のエネルギースペクトルの例、および、そのとき設定される計測エネルギー窓の例を示した図。
【図９】本発明の第２の実施形態に係り、２核種同時撮像時の直達ガンマ線画像取得のための情報処理装置の機能ブロック構成の例を示した図。
【図１０】本発明の第２の実施形態に係り、クロストーク補正の様子を概念的に示した図。
【図１１】２核種−Ｉの検出器応答を99mＴｃの単核種計測データとみなして、ＴＥＷ−ＤＲＣ法を適用する様子を示した図。
【図１２】ＳＰＥＣＴ装置の概略構成の例を示した図。
【図１３】ＰＥＴ装置の概略構成の例を示した図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１１】
一般に、ガンマカメラでは、計測対象物となる線源と検出器との間の物体または検出システム自身によるガンマ線の散乱を避けることができないため、その計測データには、散乱ガンマ線がノイズとして混入する。また、計測対象物に異なるエネルギーを持つ複数のガンマ線が含まれる場合、相対的にエネルギーの高いガンマ線が散乱によりエネルギーを落とし、相対的にエネルギーの低いガンマ線のエネルギースペクトルに混入する。
【００１２】
本実施形態では、このような散乱ガンマ線によるノイズを推定する推定方法について、以下、核医学検査装置であるガンマカメラ、ＳＰＥＣＴ装置およびＰＥＴ装置を例に説明する。なお、以下の実施形態の説明は、核医学検査装置に限らず一般のガンマカメラにも適用可能である。
【００１３】
核医学分野におけるガンマカメラやＳＰＥＣＴ装置などで用いられる検査薬剤の核種としては、例えば、99mＴｃ（１４１ｋｅＶ）、123Ｉ（１５９，５２９ｋｅＶ）、201Ｔｌ（７０．８，１３５，１６７ｋｅＶ）、111Ｉｎ（１７１，２４５ｋｅＶ）、67Ｇａ（９３．３，１８５，３００ｋｅＶ）などがある。また、脳機能ＳＰＥＣＴ検査では、99mＴｃや123Ｉによって標識化された薬剤が多く使用され、脳血流量の推定やてんかん焦点の探索などの神経伝達物質の受容体のイメージングなどに用いられている。
【００１４】
しかしながら、99mＴｃと123Ｉとでは、ガンマ線のエネルギーが接近しているため、それぞれの核種のエネルギーピークの分離が困難なことから、多核種同時撮像は、一般にはあまり広くは行われてはいない。
【００１５】
以上のような検査薬剤から放出されるガンマ線は、その線源から検出器までの間に存在する物質（被写体やコリメータなど）と相互作用し、吸収（減弱）され、あるいは、散乱される。散乱されたガンマ線は、進行方向が屈折しノイズとなるが、散乱時にエネルギーの一部を失うため直達ガンマ線よりもエネルギーが低くなる。
【００１６】
＜比較例＞
ここでは、まず、散乱ガンマ線によるノイズを推定する方法の比較例として、従来から一般的によく用いられているＴＥＷ法について説明する。図１は、ＴＥＷ法による散乱ガンマ線ノイズの推定方法を模式的に示した図である。
【００１７】
図１に示すように、ＴＥＷ法では、ガンマカメラを構成するガンマ線検出素子のそれぞれにより検出されたエネルギーに基づき作成されるエネルギースペクトルにおいて、そのピークエネルギーの範囲を含むように、主計測エネルギー窓（Main Window：以下、ＭＷと略称）を設定する。そして、このＭＷの低エネルギー側に隣接する範囲に第１の副計測エネルギー窓（Lower Window：以下、ＬＷと略称）を設定し、さらに、ＭＷの高エネルギー側に隣接する範囲に第２の副計測エネルギー窓（Upper Window：以下、ＵＷと略称）を設定する。
【００１８】
このとき、ＭＷでは、ガンマ線源からの直達ガンマ線が多く検出され、ＬＷでは、散乱ガンマ線が多く検出されるが、ＵＷでは、直達ガンマ線も散乱ガンマ線もそれほど多くは検出されない。そこで、ＬＷおよびＵＷのそれぞれにより検出されるガンマ線の平均値を、ＬＷおよびＵＷのそれぞれにおける平均的な散乱ガンマ線のノイズレベルとみなし、その両者のノイズレベルにより、ＭＷにおける散乱ガンマ線のノイズ量を推定する。
【００１９】
ＴＥＷ法によるノイズ量の推定では、図１のエネルギースペクトルにおいて、ＬＷの中央で、ＬＷの平均的なノイズレベルの位置に点Ｐを設け、さらに、ＵＷの中央で、ＵＷの平均的なノイズレベルの位置に点Ｑを設け、得られた直線ＰＱを、ＭＷにおける散乱ガンマ線のノイズ量を定める散乱ガンマ線ノイズ推定線とみなす。すなわち、図１では、直線ＰＱ（散乱ガンマ線ノイズ推定線）の下方の斜線で示された台形部分が推定された散乱ガンマ線のノイズ量に相当する。
【００２０】
そこで、ＭＷでは、先に得られたエネルギースペクトルのピーク部分から、直線ＰＱの下方の斜線で示された台形部分を引き去ることすれば、散乱ガンマ線によるノイズが除去されることになるので、ＭＷにおける直達ガンマ線の計数量を得ることができる。なお、本明細書では、エネルギースペクトルの横軸をエネルギー、縦軸を計数値で表し、その計数値をエネルギー区間で積分した量を計数量と呼ぶことにする。
【００２１】
図２は、２核種同時撮像時のエネルギースペクトルの例を示した図である。図２において、破線は、99mＴｃおよび123Ｉを混合した２核種同時撮像時のエネルギースペクトルの例である。また、実線および一点鎖線は、それぞれ、99mＴｃおよび123Ｉを単核種線源とし、散乱ガンマ線がほぼ発生しない状態で計測したときのエネルギースペクトルの例である。
【００２２】
２核種同時撮像時のエネルギースペクトルの重なりには、主に次の２つの原因がある。第１は、相対的にエネルギーの高い123Ｉ由来のガンマ線が散乱によりエネルギーを落とし、相対的にエネルギーの低い99mＴｃのエネルギースペクトルに混入することによる。第２は、直達ガンマ線であっても、計測側のエネルギー分解能が十分でなく、検出エネルギーピークの拡がりが重なるためである。この現象は、クロストークと呼ばれる。
【００２３】
このように２核種同時撮像では、散乱体がなくとも、クロストークによって99mＴｃの計測エネルギー窓に対して123Ｉの信号が混入する。クロストークは、直達ガンマ線信号が検出過程でエネルギーを落としたものであるので、元の薬剤分布を反映しているが、散乱ガンマ線は、被写体内で屈折しエネルギーを落としたものであるので、広範囲に広がり、被写体の構造情報はあまり得られない。従って、２核種同時撮像では、99mＴｃのＬＷ、ＭＷ、ＵＷの中には、123Ｉ由来の散乱ガンマ線と直達ガンマ線のクロストークといった空間分布の大きく異なるノイズ成分が混入することとなる。
【００２４】
ところで、本実施形態で用いられるピクセル型検出器では、さらに、ガンマ線検出素子からＫ特性Ｘ線が射出するＫエスケープや、ガンマ線検出素子に全吸収されずに散乱してしまう現象などにより、本来のガンマ線エネルギーよりも低いエネルギー信号が無視できない割合で検出される。以下、本明細書ではこの現象を検出エネルギーロスと呼ぶ。
【００２５】
実際に、図２を参照すると、散乱体のない場合のエネルギースペクトルは、散乱ガンマ線がないにも関わらず、本来のガンマ線エネルギーであるスペクトルピークよりも低エネルギー側で広く検出されている。検出エネルギーロスは、前記の多核種同時撮像時のクロストークのように、実際には計測すべき真の信号である直達ガンマ線であるが、誤ったエネルギー情報を持つため、他の計測エネルギー窓に混入してしまう場合がある。そのため、この検出エネルギーロスは、多核種同時撮像時のみならず、単核種撮像時においても、複数のエネルギー窓を用いる散乱ガンマ線によるノイズ補正を行う場合には、計測精度を悪化させる要因となっている。
【００２６】
以下、検出エネルギーロスを考慮した散乱ガンマ線のノイズの推定方法について、単核種撮像時の例を第１実施形態として、多核種撮像時の例を第２実施形態として、適宜図面を用いて説明する。
【００２７】
＜第１の実施形態＞
図３は、本発明の第１の実施形態に係るガンマカメラの構成の例を示した図である。図３に示すように、ガンマカメラ１は、多数の半導体ガンマ線検出器１２がアレイ状に配置されて構成されたピクセル型ガンマ線検出器を収納した検出器ヘッド１０と、半導体ガンマ線検出器１２で検出された検出信号から計測対象物５のガンマ線計測画像を生成する情報処理装置２０と、を含んで構成される。
【００２８】
ここで、検出器ヘッド１０は、半導体ガンマ線検出器１２の他に、コリメータ１１、信号増幅器１５、パケット情報生成装置１６などを備える。また、情報処理装置２０は、画像表示装置２５などを備え、通信ケーブル１７を介して、検出器ヘッド１０のパケット情報生成装置１６に接続される。
【００２９】
計測対象物５から放出されたガンマ線６は、コリメータ１１により入射方向を制限され、半導体ガンマ線検出器１２に入射する。半導体ガンマ線検出器１２に入射したガンマ線６は、半導体ガンマ線検出器１２との相互作用により半導体ガンマ線検出器１２内に図示しない電子と正孔を発生させる。半導体ガンマ線検出器１２は、この電子と正孔を図示しない正負の電極間の電気信号として計測する。そして、その計測された電気信号は、信号増幅器１５により増幅され、さらに、図示しないＡ／Ｄ（Analog to Digital）変換器によりディジタル情報に変換され、パケット情報生成装置１６に送られる。パケット情報生成装置１６は、このディジタル変換されたガンマ線６の検出信号について、検出時刻、検出エネルギー、検出した検出器番号または検出位置を、ガンマ線検出データとしてパケット化し、情報処理装置２０へ転送する。
【００３０】
本実施形態では、コリメータ１１として、パラレルホールコリメータ、半導体ガンマ線検出器１２として、カドミウムテルル（ＣｄＴｅ）を用いるものとする。ただし、本実施形態に係るガンマカメラ１において、コリメータ１１の種類や半導体ガンマ線検出器１２の材料について、とくに制限はない。例えば、コリメータ１１には、ピンホールやファンビームコリメータを用いることができ、また、半導体ガンマ線検出器１２の材料として、臭化タリウム（ＴｌＢｒ）、カドミウムテルル亜鉛（ＣＺＴ）などを用いることができる。
【００３１】
図４は、シンチレータを用いてピクセル型検出器を構成した場合の検出器ヘッドの構成の例を示した図である。図４に示すように、検出器ヘッド１０ａは、コリメータ１１、シンチレータ１３、光検出器１４、信号増幅器１５、パケット情報生成装置１６などにより構成される。すなわち、検出器ヘッド１０ａは、図３に示した検出器ヘッド１０における半導体ガンマ線検出器１２をシンチレータ１３と光検出器１４で置き換えたものであり、図３に示した検出器ヘッド１０の一変形例である。
【００３２】
ここで、シンチレータ１３の材料としては、臭化ランタン（ＬａＢｒ３）やヨウ化ナトリウム（ＮａＩ）などを用いることができ、また、光検出器１４としては、光電子増倍管やＭＰＰＣ（Multi-Pixel Photon-Counter）などを用いることができる。
【００３３】
なお、本明細書の以下の説明では、検出器ヘッド１０の構成は、図３に基づくものとし、ガンマ線６の検出器としてカドミウムテルル（ＣｄＴｅ）の半導体ガンマ線検出器１２を用いるものとする。
【００３４】
図５は、本発明の第１の実施形態に係る情報処理装置２０の機能ブロック構成の例を示した図である。なお、ここでは、情報処理装置２０は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）および記憶装置（半導体メモリ、ハードディスク装置など）を備えたコンピュータによって構成されるものとする。
【００３５】
情報処理装置２０は、ＣＰＵが記憶装置に記憶されたプログラムを実行することによって、その機能が実現されるブロックとして、エネルギースペクトル生成部３０、エネルギー窓別計数画像生成部３３、散乱ガンマ線除去演算部４０などを有する。また、情報処理装置２０は、記憶装置上に構成されるブロックとして、スペクトル記憶部３１、検出器応答記憶部３２、主計測計数画像記憶部３６、第１副計測計数画像記憶部３７、第２副計測計数画像記憶部３８、直達ガンマ線画像記憶部３９などを有する。
【００３６】
エネルギースペクトル生成部３０は、検出器ヘッド１０のパケット情報生成装置１６から転送されるてくるパケット情報に含まれるガンマ線検出データ用いて、検出ガンマ線のエネルギースペクトルを生成し、スペクトル記憶部３１に格納する。
【００３７】
検出器応答記憶部３２には、計測対象物５の核種から放出されるガンマ線６が散乱されることなく当該ガンマ線検出器に入射した場合のエネルギースペクトルが検出器応答データとして格納される。検出器応答データは、事前に実計測、または、シミュレーション計算などによって得られるものとする。
【００３８】
エネルギー窓別計数画像生成部３３は、パケット情報生成装置１６から送られてくるパケット情報に含まれている検出エネルギーに基づき、それぞれ１つ以上の主計測エネルギー窓および副計測エネルギー窓を設定し、それぞれの計測エネルギー窓ごとに検出位置ごとのガンマ線検出信号を計数し、それぞれの計数画像を作成する。
【００３９】
本実施形態では、計測対象物５として99mＴｃ単核種（１４１ｋｅＶ）を用い、そのエネルギースペクトル（図１参照）に対し、１つの主計測エネルギー窓と２つの副計測エネルギー窓を設定する。図１では、ＭＷ（１３０−１５０ｋｅＶ）は、主計測エネルギー窓に該当し、ＬＷ（１２０−１３０ｋｅＶ）およびＵＷ（１５０−１６０ｋｅＶ）は、それぞれ、２つの副計測エネルギー窓である第１副計測エネルギー窓および第２副計測エネルギー窓に該当する。
【００４０】
エネルギー窓別計数画像生成部３３によって、計測エネルギー窓ごとに生成された計数画像は、それぞれ、主計測計数画像記憶部３６、第１副計測計数画像記憶部３７および第２副計測計数画像記憶部３８に格納される。
【００４１】
散乱ガンマ線除去演算部４０は、副計測窓散乱線計数量推定部４１、主計測窓直達線計数量推定部４２、逐次近似処理制御部４３を含んで構成される。
【００４２】
副計測窓散乱線計数量推定部４１は、検出器応答記憶部３２に記憶されている検出器応答データと主計測計数画像記憶部３６に記憶されている主計測計数画像とから、副計測エネルギー窓の計数画像に含まれる直達ガンマ線の成分を推定し、その成分を副計測計数画像から引き去ることにより、副計測エネルギー窓における散乱ガンマ線成分の計数画像を推定する。
【００４３】
主計測窓直達線計数量推定部４２は、前記推定された散乱ガンマ線成分の副計測計数画像を用いて主計測エネルギー窓における散乱ガンマ線成分を推定し、その成分を主計数画像から引き去ることにより、直達ガンマ線を成分とする主計測計数画像を推定する。
【００４４】
逐次近似処理制御部４３は、副計測窓散乱線計数量推定部４１で得られる結果を入力として主計測窓直達線計数量推定部４２の処理を実行させるとともに、主計測窓直達線計数量推定部４２で得られる結果を入力として副計測窓散乱線計数量推定部４１の処理を実行させる処理を、繰り返し反復して実行させる。さらに、逐次近似処理制御部４３は、前記の反復処理を繰り返すたびに、予め設定された収束条件に到達したか否かを判定し、その収束条件に到達したときには、前記の反復処理を停止させ、そのとき得られた主計測窓直達線計数量推定部４２の出力を、散乱ガンマ線によるノイズ成分を適切に見積もって除去した直達ガンマ線画像として、直達ガンマ線画像記憶部３９に格納するとともに、適宜画像表示装置２５に表示する。
【００４５】
続いて、散乱ガンマ線除去演算部４０における演算処理過程の詳細を、99mＴｃ単核種を計測対象物５とした場合を例に数式を用いて説明する。
【００４６】
なお、以下に説明する演算処理は、計数画像上の画素値ごとに行っても、画素値の総和や平均に基づいて行っても、または、計数画像を任意の範囲に領域分割した上で各領域内の画素値の総和や平均に基づいて行ってもよい。ただし、計数画像上の各画素の統計精度が十分であれば画素ごとに行うのが妥当である。
【００４７】
まず、図１に示したＴＥＷ法では、核種Ｎからの直達ガンマ線が計測エネルギー窓Ｘで計測される計数量をＮＴ（Ｘ）、核種Ｎの散乱ガンマ線のうち計測エネルギー窓Ｘで計測される計数量をＮＳ（Ｘ）とすれば、計測エネルギー窓Ｘで計測される計数画像ＥＸは、次の式（１）によって表される。ここで、Ｘ＝Ｍは、ＭＷ（Main Window）を、Ｘ＝Ｌは、ＬＷ（Lower Window）を、Ｘ＝Ｕは、ＵＷ（Upper Window）を意味する。
なお、本実施形態では、ＮＴ（Ｘ）やＮＳ（Ｘ）は、計数画像ＥＸ内の各画素の計数量とするが、説明が煩雑になるのを避けるために、ＮＴ（Ｘ）、ＮＳ（Ｘ）およびＥＸの各画素を示す添え字は省略した。ただし、このことが本発明を限定するものではなく、前記したように以降の演算処理の範囲は任意である。
【数１】
2014182059.tif 000003
【００４８】
すなわち、ＬＷで計測される計数画像ＥＬは、計測対象物５の核種Ｎの散乱ガンマ線のうちＬＷで計測される散乱ガンマ線の計数量ＮＳ（Ｌ）で表され、主計測窓となるＭＳで計測される計数画像ＥＭは、直達ガンマ線の計数量ＮＴ（Ｍ）とＭＷで計測される散乱ガンマ線の計数量ＮＳ（Ｍ）との合計で表され、ＵＷで計測される計数画像ＥＵは、ＵＷで計測される散乱ガンマ線の計数量ＮＳ（Ｕ）で表される。ただし、ＮＳ（Ｕ）＝０となる場合が多い。
【００４９】
ＴＥＷ法では、これらの計数画像ＥＬ、ＥＭ、ＥＵから、ＭＷに混入する散乱ガンマ線の計数量ＮＳ（Ｍ）を、図１に示した台形（斜線部）近似によって推定する。そして、直達ガンマ線の計数量ＮＴ（Ｍ）を、次の式（２）により算出する。
【数２】
2014182059.tif 000004
【００５０】
なお、式（２）において、Ｗｘは、計測エネルギー窓Ｘの幅であり、ＣＸは、計測エネルギー窓Ｘの中央値である。また、式中の（α・ＥＬ＋β・ＥＵ）は、推定される散乱ガンマ線の計数量であり、図１の台形部分（斜線部）の面積に相当する。
【００５１】
ところで、ガンマ線検出器が本実施形態のようにピクセル型検出器である場合には、前記した検出エネルギーロスにより、直達ガンマ線であっても、本来のエネルギーよりも低いエネルギーのガンマ線として検出される割合が大きくなる。これは、本来はＭＷで検出されるべき直達ガンマ線がＬＷで検出されることを意味し、このことは、次の式（３）で表される。
【数３】
2014182059.tif 000005
【００５２】
すなわち、ＬＷの計数画像ＥＬには、直達ガンマ線の一部が含まれるので、実際の散乱ガンマ線の計数量ＮＳ（Ｌ）よりも大きくなる。つまり、従来のＴＥＷ法で、図１の斜線部の台形の面積として推定されるＭＷにおける散乱ガンマ線の計数量ＮＳ（Ｍ）は、過大に見積もられ、直達ガンマ線の計数量ＮＴ（Ｍ）は、過補正されていることになる。
【００５３】
そこで、本実施形態では、ＬＷに混入する直達ガンマ線の計数量ＮＴ（Ｌ）を推定したうえで除去する。そのため、本実施形態では、事前に計測対象の核種に由来する直達ガンマ線が当該ガンマ線検出器に入射した場合に、どのようなエネルギーとして計測されるかの確率分布を計測または計算により求めておき、検出器応答データとして検出器応答記憶部３２に格納しておく。なお、このような検出器応答データは、例えば、点線源や厚さの薄い面線源などを計測することで得ることができる。
【００５４】
すなわち、検出器応答データとＭＷの計数画像ＥＭとを用いれば、ＬＷに含まれる直達ガンマ線の計数量ＮＴ（Ｌ）を推定することができる。そして、この推定されたＬＷに含まれる直達ガンマ線の計数量ＮＴ（Ｌ）をＬＷの計数画像ＥＬから減算することでＬＷに含まれる散乱ガンマ線の計数量ＮＳ（Ｌ）を求める。以下、このようにしてＬＷに含まれる散乱ガンマ線の計数量ＮＳ（Ｌ）を推定する方法を、ＴＥＷ法と区別して、ＴＥＷ−ＤＲＣ法と呼ぶ。
【００５５】
図６は、本発明の第１の実施形態に係るＴＥＷ−ＤＲＣ法による散乱ガンマ線ノイズの推定方法を模式的に示した図である。図６において、Ｔｃ計測データとは、散乱体を含む被写体における99mＴｃのエネルギースペクトルであり、Ｔｃの検出器応答とは99mＴｃ面線源のエネルギースペクトルである。また、計測・検出器応答とは、Ｔｃ計測データからＴｃの検出器応答を差し引いたものであり、Ｔｃ計測データのうち散乱ガンマ線成分とみなすことができる。
【００５６】
従来のＴＥＷ法では、直線ＰＱによって散乱ガンマ線成分を推定していたが、本実施形態（ＴＥＷ−ＤＲＣ法）では、直線ＰＱと直線ＲＱに挟まれる部分をＬＷに混入する直達ガンマ線成分とみなし、直線ＰＱの下側の台形部分（斜線部）の面積を散乱ガンマ線成分と推定する。
【００５７】
以下、ＴＥＷ−ＤＲＣ法による散乱ガンマ線ノイズ推定の処理を、式（４）〜（８）を用いて説明する。これらの処理で最終的に求めたいものは、ＭＷにおける直達ガンマ線の計数量ＮＴ（Ｍ）であるが、ここでは、図６に示した推定方法を適用するために、まず、ＬＷの散乱ガンマ線の計数量ＮＳ（Ｌ）を求める。
【００５８】
ここで、式（４）により、ＬＷでの検出器応答の総計数量ＮＤＲ（Ｌ）のＭＷでの検出器応答の総計数量ＮＤＲ（Ｍ）に対する比を、検出器応答比ｆとして定義する。
【数４】
2014182059.tif 000006
【００５９】
そうすると、ＬＷの直達ガンマ線の計数量ＮＴ（Ｌ）は、ＭＷの直達ガンマ線の計数量ＮＴ（Ｍ）に検出器応答比ｆを乗じたものとみなすことができる。従って、式（３）により、式（５）が得られる。
【数５】
2014182059.tif 000007
【００６０】
しかしながら、式（５）の右辺に含まれるＭＷの直達ガンマ線の計数量ＮＴ（Ｍ）は、これから求めようとしているものであり未知である。そこで、まずは、式（２）のＥＬをＮＳ（Ｌ）で置き換え、式（６）を得る。この処理は、主計測窓直達線計数量推定部４２の処理（図５、図６参照）に相当する。
【数６】
2014182059.tif 000008
【００６１】
こうして得られたＮＴ（Ｍ）を式（５）に代入し、式（５）で得られたＮＴ（Ｍ）を式（６）に代入することを繰り返し行えば、式（７）および式（８）で表される漸化式が得られる。
【数７】
2014182059.tif 000009
【００６２】
以上の式（７）および式（８）において、ｎは、繰り返しの回数を表す。また、これらの漸化式における初期値は、ＮＳ，０（Ｌ）＝ＥＬである。
そして、式（５）または式（７）を演算することは、副計測窓散乱線計数量推定部４１（図５参照）の処理に相当し、式（６）または式（８）を演算することは、主計測窓直達線計数量推定部４２の処理に相当する。
【００６３】
逐次近似処理制御部４３は、前記の漸化式の繰り返し演算を制御するとともに、収束判定を行う。収束判定は、例えば、式（８）の演算値の前回値との差分が所定のしきい値よりも小さくなったことを判定することなどによって行うことができる。また、その収束判定により、収束したと判定された場合には、そのとき得られた式（８）の演算値を、ＭＷにおいて散乱ガンマ線の計数量が適切に除去された直達ガンマ線の計数量とする。
【００６４】
ところで、以上の説明では、主計測窓直達線計数量推定部４２における演算方法としてＴＥＷ法を用いている。ＴＥＷ法は、式（２）に示したように、平易な演算式に基づいているため、式（７）および式（８）の漸化式については、式（９）に示すような解析解を得ることができる。
【数８】
2014182059.tif 000010
【００６５】
図７は、本発明の第１の実施形態に係る情報処理装置の機能ブロック構成の一変形例を示した図である。図７に示す情報処理装置２０ａの機能ブロック構成は、図５に示した情報処理装置２０の構成のうち逐次近似処理制御部４３を解析解演算部４４で置き換えたものとなっている。すなわち、この変形例では、散乱ガンマ線除去演算部４０ａは、副計測窓散乱線計数量推定部４１および主計測窓直達線計数量推定部４２および解析解演算部４４を含んで構成される。
【００６６】
つまり、この変形例における情報処理装置２０ａの機能ブロック構成は、式（７）および式（８）の漸化式が解析解を有する場合に適合させたものである。従って、解析解演算部４４は、副計測窓散乱線計数量推定部４１および主計測窓直達線計数量推定部４２の処理を繰り返して反復実行させる制御をするのではなく、式（９）に従って直接にＮＴ（Ｍ）を演算する。
【００６７】
以上説明した第１の実施形態について、以下補足しておく。第１の実施形態では、主計測窓直達線計数量推定部４２の基礎となる推定法としてＴＥＷ法を用いたため、式（７）、式（８）、式（９）などの数式表現が可能となっている。しかしながら、このような数式表現に限定されず、主計測窓直達線計数量推定部４２における推定処理に、ニューラルネットやモンテカルロシミュレーションなどを利用するものであってもよい。
【００６８】
また、以上に説明した第１の実施形態に係るガンマカメラ１は、医療用ガンマカメラに限らず、例えば、屋内外における環境放射線を計測するために用いるガンマカメラに適用可能である。
【００６９】
以上、本発明の第１の実施形態では、副計測窓（ＬＷ，ＵＷ）で計測されるガンマ線の計数量の中に混入する直達ガンマ線の計数量を評価した結果に基づき、副計測窓（ＬＷ，ＵＷ）における散乱ガンマ線の計数量を推定している。そのため、主計測窓（ＭＷ）で計測されるガンマ線の計数量の中に含まれる散乱ガンマ線の計数量を高精度に推定することが可能となるので、主計測窓（ＭＷ）で計測されるガンマ線の計数量の中に含まれる直達ガンマ線の計数量の推定精度が向上する。
【００７０】
すなわち、ガンマカメラ１によって撮像される計測画像から、散乱ガンマ線ノイズ成分が精度よく推定され、除去されるので、その計測画像はより鮮明なものとなる。
【００７１】
＜第２の実施形態＞
第２の実施形態では、複数の異なるエネルギーピークを有するガンマ線を計測する場合について、99ｍＴｃ（１４１ｋｅＶ）および123I（１５９ｋｅＶ、５２９ｋｅＶ）の２核種同時撮像を例にとって説明する。図８は、２核種同時撮像の場合のエネルギースペクトルの例、および、そのとき設定される計測エネルギー窓の例を示した図である。
【００７２】
計測対象物５から放出されるガンマ線６が複数のエネルギーピークを有する場合には、計測エネルギー窓の設定数は、そのエネルギーピークの数に応じて変わる。本実施形態での２核種同時撮像では、図８に示すように、99ｍＴｃ（１４１ｋｅＶ）について、主計測エネルギー窓（ＭＷ：１３０−１４８ｋｅＶ）と、第１副計測エネルギー窓（ＬＷ：１２０−１３０ｋｅＶ）と、第２副計測エネルギー窓（ＵＷ：１４８−１５０ｋｅＶ）とを設定し、また、123Ｉ（１５９ｋｅＶ）について、主計測エネルギー窓Ｂ（ＭＷＢ：１５５−１７０ｋｅＶ）と、第１副計測エネルギー窓Ｂ（ＬＷＢ：１５０−１５５ｋｅＶ）と、第２副計測エネルギー窓Ｂ（ＵＷＢ：１７０−１８０ｋｅＶ）とを設定した。
【００７３】
なお、123Ｉは、５２９ｋｅＶにもエネルギーピークを有するが、本実施形態で使用するエネルギーの範囲から離れていること、そのピークが大きくないこと、本実施形態の説明を簡略化できることなどを理由として、５２９ｋｅＶのエネルギーピークを無視する。ただし、このことが本発明を限定するものではない。
【００７４】
図９は、本発明の第２の実施形態に係り、２核種同時撮像時の直達ガンマ線画像取得のための情報処理装置の機能ブロック構成の例を示した図である。図９に示すように、第２の実施形態に係る情報処理装置２０ｂの機能ブロック構成は、図５に示した第１の実施形態に係る情報処理装置２０の機能ブロック構成に、第２の主計測エネルギー窓（ＭＷＢ）および第２の副計測エネルギー窓（ＬＷＢ，ＵＷＢ）のそれぞれで計測される計数量を記憶するための主計測Ｂ計数画像記憶部６６、第１副計測Ｂ計数画像記憶部６７、第２副計測Ｂ計数画像記憶部６８が追加されたものとなっている。
【００７５】
また、前記したように、異なるエネルギーを持つ複数のガンマ線間では計測される計数量のクロストークが生じ、そのクロストークがノイズ成分となる。そのため、本実施形態では、散乱ガンマ線除去演算部４０ｂにクロストークによるノイズ成分を補正するためのクロストーク補正部４５が追加されている。
【００７６】
図８および図２から分かるように、123Ｉの計測エネルギー窓は、99mＴｃの検出器応答がゼロの範囲（１５０ｋｅＶ以上）に設定されているため、99mＴｃ由来のガンマ線の影響はない。すなわち、123Ｉについては123Ｉ単核種撮像の場合と同様に扱えるため、情報処理装置２０ｂは、第１の実施形態で示した散乱ガンマ線除去演算部４０，４０ａの処理と同様の処理を実行すればよい。
【００７７】
ところで、123Ｉ由来のガンマ線のエネルギーは、99mＴｃの計測エネルギー窓に比較し高いため、99mＴｃの計測エネルギー窓では99mＴｃ由来のガンマ線に加え、123Ｉ由来の直達ガンマ線と散乱ガンマ線が計測される。
【００７８】
そのため、図９に示すように、情報処理装置２０ｂは、クロストーク補正部４５により、99mＴｃに関する各計数画像について、123Ｉ由来のガンマ線を可能な限り除去する。具体的には、99mＴｃに関する各計数画像から、散乱ガンマ線除去前の123Ｉの主計測Ｂ計数画像に123Iの各エネルギー窓間の応答関数比を乗じたものをそれぞれ減算することによって、123Ｉのクロストークおよび検出エネルギーロスの影響を排除する。
【００７９】
なお、以上のクロストーク補正の手順では、123Ｉの主計測Ｂ計数画像を用いたが、主計測Ｂ計数画像と123Ｉに関する任意の１つ以上の計数画像とを組み合わせて用いるようにしてもよい。その場合のクロストーク補正の基本的な考え方について、以下、図１０を用いて説明する。
【００８０】
図１０は、本発明の第２の実施形態に係り、クロストーク補正の様子を概念的に示した図である。図１０において、太い破線は、２核種同時計測のエネルギースペクトルを表し、細い破線は、同一ファントムにて単核種計測を行ったときの123Ｉのエネルギースペクトルを表し、一点鎖線は、123Ｉの検出器応答を表している。
【００８１】
また、太い実線で表された２核種−Ｉの検出器応答は、２核種同時計測データ（太い破線）から123Ｉの検出器応答（一点鎖線）を差し引いたものである。従って、２核種−Ｉの検出器応答は、99mＴｃの単核種計測データに相当するものということができ、２核種−Ｉの検出器応答を求める処理は、クロストーク補正部４５の処理を概念的に表したものに他ならない。
【００８２】
以上のようなクロストーク補正部４５の処理により、99mＴｃに関する副計測エネルギー窓（ＬＷ，ＵＷ）に含まれる123Ｉの検出器応答分が除去される。従って、99mＴｃの主計測エネルギー窓（ＭＷ）における散乱ガンマ線ノイズ推定線は、直線７１の位置から直線７２の位置に更新される。すなわち、クロストーク補正部４５の処理により、123Ｉによるクロストーク補正がされた99mＴｃに関する主計測計数画像、第１副計測計数画像、第２副計測計数画像が得られる。
【００８３】
従って、情報処理装置２０ｂは、これらの計測画像を99mＴｃ単独のＭＷ，ＬＷ，ＵＷの計測データとみなし、第１の実施形態で説明したＴＥＷ−ＤＲＣ法を適用することによって、図１１に示すように99mＴｃの主計測計数画像に含まれる散乱ガンマ線を除去することができる。
【００８４】
図１１は、２核種−Ｉの検出器応答を99mＴｃの単核種計測データとみなして、ＴＥＷ−ＤＲＣ法を適用する様子を示した図である。なお、図１１において、太い破線は、２核種同時計測のエネルギースペクトルを表し、太い実線は、２核種−Ｉの検出器応答を表している。これらは、図１０と同じものである。また、細い実線は、Ｔｃの検出器応答を表し、一点鎖線は、２核種−Ｉ応答−Ｔｃ応答、すなわち、２核種−Ｉの検出器応答から、さらに、Ｔｃの検出器応答を差し引いたものを表している。
【００８５】
図１０を用いて説明したクロストーク補正部４５の処理により、２核種−Ｉの検出器応答、すなわち、クロストーク補正されたＴｃの計測データに相当するものが得られるので、情報処理装置２０ｂは、これ対して、主計測エネルギー窓（ＭＷ）および副計測エネルギー窓（ＬＷ，ＵＷ）を設定し、ＴＥＷ−ＤＲＣ法を適用することができる。その結果、図１１に示すように、99mＴｃの主計測エネルギー窓（ＭＷ）における散乱ガンマ線ノイズ推定線は、直線７２の位置から直線７３の位置に更新される。すなわち、ＭＷに含まれる99mＴｃのガンマ線の計数量のうち、直線７３の下方の網掛けした台形部分の面積に相当する部分が散乱ガンマ線ノイズ量として除去される。
【００８６】
以上、第２の実施形態によれば、複数の異なるエネルギーピークを有するガンマ線を計測において、クロストークノイズ（エネルギーロスも含む）および散乱ガンマ線ノイズを除去した複数のエネルギーについての直達ガンマ線画像を得ることができるようになる。従って、ガンマカメラ１によって撮像される計測画像から、散乱ガンマ線ノイズだけでなくクロストークノイズやエネルギーロスなどのノイズ成分が適切に除去されるので、その計測画像はより鮮明なものとなる。
【００８７】
＜第３の実施形態＞
図１２は、ＳＰＥＣＴ装置の概略構成の例を示した図である。図１２に示すように、ＳＰＥＣＴ装置８０は、１つ以上の検出器ヘッド８１と、検出器ヘッド８１を搭載して被写体８４の周囲を回転するガントリ８２と、被写体８４の周囲を回転する検出器ヘッド８１により複数の方向から撮像された被写体８４の計数画像用いて、被写体８４の断層撮像画像を再構成する制御コンピュータ８３と、を含んで構成される。
【００８８】
検出器ヘッド８１は、第１の実施形態に係るガンマカメラ１の検出器ヘッド１０を用いることができる。従って、検出器ヘッド８１は、図３に示した検出器ヘッドと同様の構成を有するピクセル型ガンマ線検出器であり、コリメータ１１、半導体ガンマ線検出器１２、信号増幅器１５、パケット情報生成装置１６などを含んで構成される。そして、半導体ガンマ線検出器１２は、例えば、カドミウムテルル（ＣｄＴｅ）などで形成されている。
【００８９】
ガントリ８２に搭載された検出器ヘッド８１は、円形状のガントリ８２に沿って、自在に回転移動し、その回転角度は、任意に設定可能であるが、一般的には、被写体８４の周囲を１８０度または３６０度回転可能なように構成にされている。また、検出器ヘッド８１は、ガントリ８２の直径方向にも移動可能に構成されており、被写体８４との距離も、適宜設定可能である。
【００９０】
なお、図示を省略したが、ガントリ８２には、検出器ヘッド８１の回転角度や回転半径（被写体８４との距離）を取得する検出器ヘッド位置計測装置が併せて設けられている。この検出器ヘッド位置計測装置によって取得された検出器ヘッド８１の回転角度や回転半径の情報は、パケット情報生成装置１６を介して制御コンピュータ８３へ送信される。
【００９１】
制御コンピュータ８３は、第１の実施形態および第２の実施形態で示した情報処理装置２０，２０ａ，２０ｂ（図５、図７、図９参照）のいずれかと同様の機能ブロック構成を有し、さらに、被写体８４の断層撮像画像を再構成する処理を行う断層撮像画像再構成部（図示省略）を備えている。
【００９２】
制御コンピュータ８３は、エネルギー窓別計数画像生成部３３（図５参照）により、被写体８４から放出されるガンマ線のエネルギースペクトルに応じて、適宜、計測エネルギー窓ごとの計数画像を生成する。ＳＰＥＣＴ装置８０では、この計測エネルギー窓ごとの計数画像は、それぞれの検出器ヘッド８１の位置（回転角度や回転半径）ごとに別々に作成される。
【００９３】
なお、このとき生成される計数画像の記録フォーマットは、例えば、サイノグラムと呼ばれるＳＰＥＣＴ装置８０で一般的に用いられる計測データ記録フォーマットであってもよい。サイノグラムは、検出器ヘッド８１の回転角度と回転半径との組合せにより定まるＬＯＲ（Line of Response）ごとに編集される計測データ記録フォーマットである。
【００９４】
以上のようにして得られた計測エネルギー窓ごと、検出器ヘッド８１の位置ごとの計数画像は、散乱ガンマ線除去演算部４０，４０ａ，４０ｂの処理により、散乱ガンマ線のノイズ成分が除去された直達ガンマ線画像として直達ガンマ線画像記憶部３９にいったん記憶される。次に、制御コンピュータ８３は、図示しない断層画像再構成部の処理を実行して、複数の位置から撮像された直達ガンマ線画像を断層画像に変換し、その断層画像を、適宜、画像表示装置８５に表示する。
【００９５】
なお、本実施形態では、検出器ヘッド８１を回転させて被写体８４を撮像するとしたが、検出器ヘッド８１を揺らすように動かしたり、平行移動させたりして被写体８４を撮像してもよい。また、前記したように、本実施形態では、制御コンピュータ８３の構成を、情報処理装置２０，２０ａ，２０ｂ（図５、図７、図９参照）のいずれの構成でもよいことにしたため、被写体８４の多核種同時撮像にも対応可能である。
【００９６】
以上、第３の実施形態によれば、ＳＰＥＣＴ装置８０によって得られる断層画像から散乱ガンマ線成分が除去されるので、より鮮明な断層画像が得られる。
【００９７】
＜第４の実施形態＞
図１３は、ＰＥＴ装置の概略構成の例を示した図である。図１３に示すように、ＰＥＴ装置９０は、複数の検出器ヘッド９１と、その複数の検出器ヘッド９１が被写体９４を全周３６０度にわたって取り囲むように設けられたガントリ９２と、複数の検出器ヘッド９１のそれぞれから得られる検出信号に基づき、予め定められた時間窓内に検出される２つのガンマ線を同時計数する同時計測装置９６と、その同時計測装置９６で計測される２つのガンマ線の同時計数量を用いて、被写体９４の断層撮像画像を再構成する制御コンピュータ９３と、を含んで構成される。
【００９８】
ここで、検出器ヘッド９１としては、第１の実施形態で示したガンマカメラ１の検出器ヘッド１０を変形したもの用いることができる。検出器ヘッド９１は、いわゆるピクセル型ガンマ線検出器であり、図３に示した検出器ヘッド１０と同じ構成であってもよいが、ＰＥＴ装置９０では、一般的にはコリメータ１１は不要であるので、ここでは、その検出器ヘッド９１の構成は、図３の検出器ヘッド１０の構成からコリメータ１１を削除した構成であるとする。
【００９９】
従って、本実施形態では、検出器ヘッド９１は、半導体ガンマ線検出器１２、信号増幅器１５、パケット情報生成装置１６などにより構成されるものとする。また、半導体ガンマ線検出器１２は、例えば、カドミウムテルル（ＣｄＴｅ）などで形成されているものとする。
【０１００】
同時計測装置９６は、パケット情報生成装置１６から入力される複数のパケット情報に含まれるガンマ線の検出時刻が予め設定された時間窓内であり、かつ、検出位置の組み合わせから定まるＬＯＲ（Line of Response）が撮像視野内である場合に、同時計数情報として同時計数パケットを制御コンピュータ９３に送信する。
【０１０１】
ここで、制御コンピュータ９３は、第１の実施形態で示した情報処理装置２０，２０ａ（図５、図７参照）のいずれかと同様の機能ブロック構成を有する。ＰＥＴ装置９０ではポジトロン核種のみが撮像対象となるため、複数核種のエネルギーピークを考慮する必要がない。そのため、複数核種のエネルギーピークやクロストーク等を考慮した第２の実施形態に係る情報処理装置２０ｂの構成については、考慮する必要がない。ただし、ＰＥＴ装置９０でＳＰＥＣＴ装置８０を共用する場合には、制御コンピュータ９３は、情報処理装置２０ｂ（図９参照）の構成を有する必要がある。
【０１０２】
そこで、制御コンピュータ９３（情報処理装置２０）は、エネルギー窓別計数画像生成部３３（図５参照）で、同時計測装置９６から送信される同時計数パケット情報を用いて計測エネルギー窓ごとの計数画像を生成する。ＰＥＴ装置９０では、この計測エネルギー窓ごとの計数画像は、同時計数した２つの検出器の組合せによって定まるＬＯＲ（Line of Response）ごとに編集される計測データ記録フォーマットであるサイノグラムとして、計測エネルギー窓ごとに複数作成される。
【０１０３】
以上のようにして得られた計測エネルギー窓ごと、検出器ヘッド９１ごとの計数画像は、散乱ガンマ線除去演算部４０，４０ａの処理により、散乱ガンマ線のノイズ成分が除去された直達ガンマ線画像として直達ガンマ線画像記憶部３９にいったん記憶される。次に、制御コンピュータ９３は、図示しない断層画像再構成部の処理を実行して、複数の検出器ヘッド９１で撮像された直達ガンマ線画像を断層画像に変換し、その断層画像を、適宜、画像表示装置９５に表示する。
【０１０４】
以上、第４の実施形態によれば、ＰＥＴ装置９０によって得られる断層画像から散乱ガンマ線成分が除去されるので、より鮮明な断層画像が得られる。
【符号の説明】
【０１０５】
１      ガンマカメラ
５      計測対象物
６      ガンマ線
１０，１０ａ    検出器ヘッド
１１    コリメータ
１２    半導体ガンマ線検出器
１３    シンチレータ
１４    光検出器
１５    信号増幅器
１６    パケット情報生成装置
１７    通信ケーブル
２０，２０ａ，２０ｂ    情報処理装置
２５    画像表示装置
３０    エネルギースペクトル生成部
３１    スペクトル記憶部
３２    検出器応答記憶部
３３    エネルギー窓別計数画像生成部
３６    主計測計数画像記憶部
３７    第１副計測計数画像記憶部
３８    第２副計測計数画像記憶部
３９    直達ガンマ線画像記憶部
４０，４０ａ，４０ｂ    散乱ガンマ線除去演算部
４１    副計測窓散乱線計数量推定部
４２    主計測窓直達線計数量推定部
４３    逐次近似処理制御部
４４    解析解演算部
４５    クロストーク補正部
６６    主計測Ｂ計数画像記憶部
６７    第１副計測Ｂ計数画像記憶部
６８    第２副計測Ｂ計数画像記憶部
８０    ＳＰＥＣＴ装置
８１    検出器ヘッド
８２    ガントリ
８３    制御コンピュータ
８４    被写体
８５    画像表示装置
９０    ＰＥＴ装置
９１    検出器ヘッド
９２    ガントリ
９３    制御コンピュータ
９４    被写体
９５    画像表示装置
９６    同時計測装置
【図１】
2014182059.tif 000011
【図２】
2014182059.tif 000012
【図３】
2014182059.tif 000013
【図４】
2014182059.tif 000014
【図５】
2014182059.tif 000015
【図６】
2014182059.tif 000016
【図７】
2014182059.tif 000017
【図８】
2014182059.tif 000018
【図９】
2014182059.tif 000019
【図１０】
2014182059.tif 000020
【図１１】
2014182059.tif 000021
【図１２】
2014182059.tif 000022
【図１３】
2014182059.tif 000023