(57)【要約】  回転した校正用棒状線源からのγ線を検出することで収集された同時計数データに基づいて、感度係数を感度要因別に分けて求める第１感度係数算出工程（ステップＳ１）および複数のγ線検出器の配置が変化した状態で収集された同時計数データに基づいて、幾何学配置由来の感度係数を求める第３感度係数算出工程（ステップＳ３）で求められた感度係数を用いて、γ線検出器の感度補正を行うことにより、感度補正後のデータに基づき再構成画像を得る。その結果、検出器を構成する複数のγ線検出器の配置が可変で円形配置でない場合であってもアーティファクトのない再構成画像を得ることができる。
2016203822.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体内の放射性薬剤から発生した放射線を検出する放射線検出素子の感度補正方法であって、
複数の前記放射線検出素子で収集された同時計数データに基づいて、感度係数を感度要因別に分けて求める第１感度係数算出工程と、
前記第１感度係数算出工程の後で、前記複数の放射線検出素子の配置の変化前に、収集された同時計数データに基づいて、非幾何学系因子の感度係数を求める第２感度係数算出工程と、
前記第２感度係数算出工程の後で、前記複数の放射線検出素子の配置が変化した状態で収集された同時計数データに基づいて、幾何学配置由来の感度係数を求める第３感度係数算出工程と
を備え、
前記第１感度係数算出工程，前記第２感度係数算出工程および前記第３感度係数算出工程で求められた感度係数を用いて、放射線検出素子の感度補正を行うことを特徴とする感度補正方法。
【請求項２】
請求項１に記載の感度補正方法において、
前記複数の放射線検出素子の配置が変化した場合の感度係数は、放射線検出素子の配置によらず位置関係が不変の組み合わせに対しては、配置変化前に求められた幾何学系因子の感度係数と、非幾何学系因子の感度係数との積で表され、放射線検出素子の位置関係により幾何学的な影響を受ける組み合わせに対しては、配置変化後に求められた幾何学系因子の感度係数と、非幾何学系因子の感度係数との積で表されることを特徴とする感度補正方法。
【請求項３】
請求項１に記載の感度補正方法において、
前記複数の放射線検出素子の配置の変化前後で同じ校正用線源を用いて同時間にそれぞれ収集された同時計数データの比から補正係数を求めることを特徴とする感度補正方法。
【請求項４】
請求項３に記載の感度補正方法において、
前記複数の放射線検出素子の配置の変化前に所定の校正用線源を第１校正用線源として用いた後に、前記第１校正用線源とは別の校正用線源を第２校正用線源としたときに、前記複数の放射線検出素子の配置の変化前後で同じ第２校正用線源を用いて同時間にそれぞれ収集された同時計数データの比から補正係数を求め、
前記第１校正用線源での感度補正に関する各因子の積で表された式に、前記補正係数を乗算することを特徴とする感度補正方法。
【請求項５】
請求項１に記載の感度補正方法において、
前記複数の放射線検出素子の配置の変化後に収集された同時計数データは、少なくとも放射線検出素子の位置関係により幾何学的な影響を受ける組み合わせであることを特徴とする感度補正方法。
【請求項６】
請求項１に記載の感度補正方法において、
前記第１感度係数算出工程では、複数の前記放射線検出素子に沿って回転可能な校正用棒状線源，複数の前記放射線検出素子に沿って設けられた校正用リング線源または複数の前記放射線検出素子に沿って回転可能な校正用平板線源からの放射線を検出することで収集された同時計数データに基づいて、感度係数を感度要因別に分けて求めて、
前記第２感度係数算出工程では、前記複数の放射線検出素子の配置の変化前に、校正用円筒線源からの放射線を検出することで収集された同時計数データに基づいて、非幾何学系因子の感度係数を求めることを特徴とする感度補正方法。
【請求項７】
請求項１に記載の感度補正方法において、
同時計数する２つの検出器を結ぶ仮想上の直線であるＬＯＲの結晶干渉因子に対して、当該ＬＯＲの検出器距離の二乗で割ることによって、検出器距離を補正するための立体角補正を行うことを特徴とする感度補正方法。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれかに記載の感度補正方法において、
複数の前記放射線検出素子からなる検出器ヘッドを複数備え、各当該検出器ヘッド間の距離が変更可能に各々の検出器ヘッドは構成されており、
各検出器ヘッドの中心に設置された校正用平板線源または各検出器ヘッドの中心軸に沿って往復可能な校正用棒状線源であって、
前記第３感度係数算出工程では、各検出器ヘッドを互いに近接させた状態で、当該校正用平板線源または往復した当該校正用棒状線源からの放射線を検出することで収集された同時計数データに基づいて、幾何学配置由来の感度係数を求めることを特徴とする感度補正方法。
【請求項９】
被検体内の放射性薬剤から発生した放射線を検出して放射線断層撮影を行う放射線断層撮影装置であって、
複数の放射線検出素子からなる検出器ヘッドを複数備え、各当該検出器ヘッド間の距離が変更可能に各々の検出器ヘッドは構成されており、
演算処理を行う演算手段を備え、
当該演算手段は、
複数の前記放射線検出素子で収集された同時計数データに基づいて、感度係数を感度要因別に分けて求める第１感度係数算出工程と、
前記第１感度係数算出工程の後で、前記複数の放射線検出素子の配置の変化前に、収集された同時計数データに基づいて、非幾何学系因子の感度係数を求める第２感度係数算出工程と、
前記第２感度係数算出工程の後で、前記複数の放射線検出素子の配置が変化した状態で収集された同時計数データに基づいて、幾何学配置由来の感度係数を求める第３感度係数算出工程と
を行い、
前記第１感度係数算出工程，前記第２感度係数算出工程および前記第３感度係数算出工程で求められた感度係数を用いて、放射線検出素子の感度補正を行うことを特徴とする放射線断層撮影装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の放射線断層撮影装置において、
前記検出器ヘッドは、円弧状に各々の前記放射線検出素子を配置して構成されていることを特徴とする放射線断層撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、被検体内の放射性薬剤から発生した放射線を検出する放射線検出素子の感度補正方法、および被検体内の放射性薬剤から発生した放射線を検出して放射線断層撮影を行う放射線断層撮影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
放射線断層撮影装置のＰＥＴ(Positron Emission Tomography) において、再構成画像を得る際に検出器間の感度差を校正して全検出器の感度を均質にする必要がある。以下、この校正を「感度補正」と呼ぶ。感度補正のための係数（以下、「感度係数」と呼ぶ）は校正用線源を用いて収集された実データから計算され、感度係数の計算方法は２種類ある。【０００３】
１つ目が全検出器ペアについて感度係数を求める直接法である。直接法では、全検出器ペアの感度係数が直接的に得られるが、検出器が多い場合に検出器の数の二乗で検出器ペア数が膨大になる。よって、１ペア当たりの統計精度が低くなり、感度係数の個数が膨大になる。【０００４】
次に、感度を変動させる要因ごとに分解し、それらの積を検出器ペアの感度係数とする「要素別感度補正法」である（例えば、特許文献１、２、非特許文献１〜３参照）。この要素別感度補正法では、同時計数する検出器リング対を（ｕ，ｖ）、同時計数するリング内検出器ペアを（ｉ，ｊ）としたときに、感度補正係数ＮＣｕｉｖｊを下記（１）式のような要素に分解する。【０００５】
ＮＣｕｉｖｊ＝εｕｉ×εｖｊ×ｂｕｖｋ×ｄｕｖｒｋ×ｇｕｖｒ×ｆｕｖ              …（１）
ただし、上記（１）式中のεｕｉ，εｖｊは検出器固有感度、ｄｕｖｒｋは結晶干渉因子、ｆｕｖはリングペア感度、ｂｕｖｋはブロック形状因子、ｇｕｖｒは動径方向幾何学因子、ｋはブロック内の結晶相対位置、ｒは動径方向位置である。これらの要素のうち、ｇｕｖｒ，ｄｕｖｒｋなどは幾何学的に決まる要素（以下、「幾何学系因子」と呼ぶ）である。なお、εｕｉ，εｖｊ，ｂｕｖｋは経時変化する非幾何学系因子である。【０００６】
要素別感度補正法では感度係数の積で表すので、直接法に比べて感度係数の個数は少ない。また、感度係数を分解した各因子は幾何学的な対称性を利用して加算するので、統計精度を上げることができる。しかし、感度係数は因子の積で間接的に得られるので近似的な数値となる。近年のＰＥＴ装置は、高分解能や校正の簡便化および統計精度の改善の目的で要素別感度補正法が利用され始めている。【０００７】
従来の要素別感度補正法の校正フローは非特許文献１のFigure.1およびFigure.2に示す通りである。Figure.1は、従来の低散乱校正用線源による幾何学系因子の計算の校正フローであり、Figure.2は、従来の均一円筒校正用線源による非幾何学系因子の計算の校正フローである。低散乱校正用線源により経時変化しない幾何学系因子を計算し、幾何学系因子の係数で補正された均一円筒校正用線源のデータにより経時変化する非幾何学系因子を計算する。そして、上記（１）式により、特定の検出器ペアの感度係数を求める。具体的な校正フローについては、非特許文献１を参照されたい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−１７０３２９号公報
【特許文献２】国際公開第２０１０／０１３３５６号
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】Badawi RD, Marsden PK: Developments in component-based normalization for 3D PET. Phys. Med. Biol. 44, 571-594, 1999
【非特許文献２】Badawi RD, Lodge MA, Marsden PK: Algorithms for calculating detector efficiency normalization coefficients for true coincidences in 3D PET. Phys. Med. Biol. 43, 189-205, 1998
【非特許文献３】Badawi RD, Ferreira NC, Kohlmyer SG, Dahlbom M, Marsden PK, Lewellen TK: A comparison of normalization effects on three whole-body cylindrical 3D PET systems. Phys. Med. Biol. 45, 3253-3266, 2000
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、このような従来の要素別感度補正法の場合には、次のような問題がある。
すなわち、マルチモダリティ対応フレキシブルＰＥＴ装置は従来の要素別感度補正法に対応していないという問題がある。従来の要素別感度補正法は検出器群が円形配置で、位置関係が固定である場合に成立する。【００１１】
マルチモダリティ対応フレキシブルＰＥＴ装置は、図３に示すように、円弧状の検出器群が配置された２つの検出器ヘッド２Ａ，２Ｂで構成され、図３の二点鎖線に示すように、各検出器ヘッド２Ａ，２Ｂが互いに近接する。その結果、位置関係が可変かつ楕円形状になり、要素別感度補正法の仮定が崩れて成立しなくなる（図３に示した非近接時のＡＢおよび近接時のＡ´Ｂを参照）。【００１２】
また、２つの検出器ヘッドが近接した場合、同一の検出器ヘッド内の検出器ペアであれば感度係数は不変であるが、互いに対向する検出器ヘッドの間の距離が変わり、検出器に対するγ線の入射角が異なるので、対向する検出器ヘッドでの幾何学系因子の感度は変化する。その結果、再構成画像にアーティファクトが生じる。【００１３】
この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、検出器を構成する複数の放射線検出素子の配置が可変で円形配置でない場合であってもアーティファクトのない再構成画像が得られる放射線検出素子の感度補正方法および放射線断層撮影装置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】
【００１４】
この発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。
すなわち、この発明に係る感度補正方法は、被検体内の放射性薬剤から発生した放射線を検出する放射線検出素子の感度補正方法であって、複数の前記放射線検出素子で収集された同時計数データに基づいて、感度係数を感度要因別に分けて求める第１感度係数算出工程と、前記第１感度係数算出工程の後で、前記複数の放射線検出素子の配置の変化前に、収集された同時計数データに基づいて、非幾何学系因子の感度係数を求める第２感度係数算出工程と、前記第２感度係数算出工程の後で、前記複数の放射線検出素子の配置が変化した状態で収集された同時計数データに基づいて、幾何学配置由来の感度係数を求める第３感度係数算出工程とを備え、前記第１感度係数算出工程，前記第２感度係数算出工程および前記第３感度係数算出工程で求められた感度係数を用いて、放射線検出素子の感度補正を行うことを特徴とするものである。【００１５】
［作用・効果］この発明に係る感度補正方法によれば、先ず、第１感度係数算出工程で感度係数を求めて、第１感度係数算出工程の後で、複数の放射線検出素子の配置の変化前に第２感度係数算出工程で感度係数を求めて、第２感度係数算出工程の後で、複数の放射線検出素子の配置が変化した状態で、第３感度係数算出工程で感度係数を求める。具体的には、第１感度係数算出工程で感度係数を感度要因別に分けて求める。複数の放射線検出素子の配置が変化しなくとも、非幾何学系因子は経時変化する。そこで、複数の放射線検出素子の配置の変化前に、収集された同時計数データに基づいて、第２感度係数算出工程で非幾何学系因子の感度係数を求める。そして、第３感度係数算出工程では、複数の放射線検出素子の配置が変化した状態で収集された同時計数データに基づいて、幾何学配置由来の感度係数を求める。このように、第１感度係数算出工程，第２感度係数算出工程および第３感度係数算出工程で求められた感度係数を用いて、放射線検出素子の感度補正を行うことにより、感度補正後のデータに基づき再構成画像を得る。その結果、検出器を構成する複数の放射線検出素子の配置が可変で円形配置でない場合であってもアーティファクトのない再構成画像を得ることができる。【００１６】
具体的な一例は、複数の放射線検出素子の配置が変化した場合の感度係数は、放射線検出素子の配置によらず位置関係が不変の組み合わせ（例えば同一の検出器ヘッド）に対しては、配置変化前に求められた幾何学系因子の感度係数と、非幾何学系因子の感度係数との積で表される。そして、放射線検出素子の位置関係により幾何学的な影響を受ける組み合わせ（例えば互いに対向する検出器ヘッド）に対しては、配置変化後に求められた幾何学系因子の感度係数と、非幾何学系因子の感度係数との積で表される。【００１７】
また、複数の放射線検出素子の配置の変化前後で同じ校正用線源を用いて同時間にそれぞれ収集された同時計数データの比から補正係数を求めるのが好ましい。これにより、同じ校正用線源を用いた際に配置の変化により生じる差を補正することができる。ひいては、例えば配置の変化前での別の校正用線源（前者：第１校正用線源）を用いた後に、複数の放射線検出素子の配置の変化前後で同じ校正用線源（後者：第２校正用線源）を用いる場合には、求められた補正係数を前者での上記（１）式の右辺に乗算することで、配置の変化前の前者と配置の変化後の後者との差をも補正することができる。【００１８】
また、複数の放射線検出素子の配置の変化後に収集された同時計数データは、少なくとも放射線検出素子の位置関係により幾何学的な影響を受ける組み合わせである。すなわち、配置の変化後に収集された同時計数データに基づいて、放射線検出素子の位置関係により幾何学的な影響を受ける組み合わせ（例えば互いに対向する検出器ヘッド）に対する感度係数データを求めることができる。【００１９】
また、第１感度係数算出工程では、下記のような校正用線源を用いて感度係数を求めるのが好ましい。すなわち、複数の放射線検出素子に沿って回転可能な校正用棒状線源を用いる場合には、校正用棒状線源を複数の放射線検出素子に沿って回転させることで校正用リング線源に見立てる。また、複数の放射線検出素子に沿って設けられた校正用リング線源を用いてもよい。また、複数の放射線検出素子に沿って回転可能な校正用平板線源を用いる場合には、校正用平板線源を複数の放射線検出素子に沿って回転させてもよい。このように、第１感度係数算出工程では、回転した校正用棒状線源（すなわち校正用リング線源に見立てられた校正用棒状線源），校正用リング線源または回転した校正用平板線源からの放射線を検出することで収集された同時計数データに基づいて、感度係数を感度要因別に分けて求める。
また、第２感度係数算出工程では、下記のような校正用線源を用いて感度係数を求めるのが好ましい。すなわち、第２感度係数算出工程では、複数の放射線検出素子の配置の変化前に、実際の被検体に模した校正用円筒線源からの放射線を検出することで収集された同時計数データに基づいて、経時変化する非幾何学系因子の感度係数を求めることができる。【００２０】
また、複数の放射線検出素子からなる検出器ヘッドを複数備え、各当該検出器ヘッド間の距離が変更可能に各々の検出器ヘッドが構成されている場合で、各検出器ヘッドを互いに近接させることで複数の放射線検出素子の配置が変化するときには、下記のような校正用線源を用いて感度係数を求めるのが好ましい。すなわち、各検出器ヘッドを互いに近接させようとすると、複数の放射線検出素子に沿って回転可能な校正用棒状線源や複数の放射線検出素子に沿って設けられた校正用リング線源が各検出器ヘッドと干渉する恐れがある。そこで、各検出器ヘッドの中心に設置された校正用平板線源を用いる、あるいは各検出器ヘッドの中心軸に沿って往復可能な校正用棒状線源を用いる。当該校正用棒状線源を用いる場合には、校正用棒状線源を各検出器ヘッドの中心軸に沿って往復させることで校正用平板線源に見立てる。第３感度係数算出工程では、各検出器ヘッドを互いに近接させた状態で、校正用平板線源または往復した校正用棒状線源（すなわち校正用平板線源に見立てられた校正用棒状線源）からの放射線を検出することで収集された同時計数データに基づいて、幾何学配置由来の感度係数を求める。このような校正用平板線源または往復した校正用棒状線源（校正用平板線源に見立てられた校正用棒状線源）を用いることで、各検出器ヘッドを近接させても、校正用線源と各検出器ヘッドとの干渉を防止することができる。【００２１】
また、この発明に係る放射線断層撮影装置は、被検体内の放射性薬剤から発生した放射線を検出して放射線断層撮影を行う放射線断層撮影装置であって、複数の放射線検出素子からなる検出器ヘッドを複数備え、各当該検出器ヘッド間の距離が変更可能に各々の検出器ヘッドは構成されており、演算処理を行う演算手段を備え、当該演算手段は、複数の前記放射線検出素子で収集された同時計数データに基づいて、感度係数を感度要因別に分けて求める第１感度係数算出工程と、前記第１感度係数算出工程の後で、前記複数の放射線検出素子の配置の変化前に、収集された同時計数データに基づいて、非幾何学系因子の感度係数を求める第２感度係数算出工程と、前記第２感度係数算出工程の後で、前記複数の放射線検出素子の配置が変化した状態で収集された同時計数データに基づいて、幾何学配置由来の感度係数を求める第３感度係数算出工程とを行い、前記第１感度係数算出工程，前記第２感度係数算出工程および前記第３感度係数算出工程で求められた感度係数を用いて、放射線検出素子の感度補正を行うことを特徴とするものである。【００２２】
［作用・効果］この発明に係る放射線断層撮影装置によれば、この発明に係る感度補正方法でも述べたような第１感度係数算出工程，第２感度係数算出工程および第３感度係数算出工程を行う演算手段を備えている。この発明に係る感度補正方法でも述べたように、第１感度係数算出工程，第２感度係数算出工程および第３感度係数算出工程で求められた感度係数を用いて、放射線検出素子の感度補正を行うことにより、感度補正後のデータに基づき再構成画像を得る。その結果、検出器を構成する複数の放射線検出素子の配置が可変で円形配置でない場合であってもアーティファクトのない再構成画像を得ることができる。
【発明の効果】
【００２３】
この発明に係る放射線検出素子の感度補正方法および放射線断層撮影装置によれば、（複数の放射線検出素子で収集された同時計数データに基づいて、感度係数を感度要因別に分けて求める）第１感度係数算出工程，（第１感度係数算出工程の後で、複数の放射線検出素子の配置の変化前に、収集された同時計数データに基づいて、非幾何学系因子の感度係数を求める）第２感度係数算出工程および（第２感度係数算出工程の後で、複数の放射線検出素子の配置が変化した状態で収集された同時計数データに基づいて、幾何学配置由来の感度係数を求める）第３感度係数算出工程で求められた感度係数を用いて、放射線検出素子の感度補正を行うことにより、感度補正後のデータに基づき再構成画像を得る。その結果、検出器を構成する複数の放射線検出素子の配置が可変で円形配置でない場合であってもアーティファクトのない再構成画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】実施例に係るマルチモダリティ対応フレキシブルＰＥＴ装置の検出器ヘッドの一実施態様を示す概略斜視図およびブロック図である。
【図２】γ線検出器の概略斜視図である。
【図３】（ａ）は検出器ヘッドを奥行き方向から見た概略図、（ｂ）は奥行き方向に直交する水平方向から見た概略図である。
【図４】検出器配置および校正用線源の種類の模式図であり、（ａ）は非近接時のリング線源の模式図、（ｂ）は非近接時の円筒線源の模式図、（ｃ）は近接時の平板線源の模式図である。
【図５】実施例に係る要素別感度補正法の処理手順の流れを示したフローチャートである。
【図６】検出器ヘッドのγ線検出器に沿って回転可能な棒状線源を検出器ヘッドのγ線検出器に沿って回転させた時の模式図である。
【図７】（ａ）〜（ｃ）は変形例に係る検出器配置および校正用線源の種類の模式図である。
【実施例】
【００２５】
以下、図面を参照してこの発明の実施例を説明する。
図１は、実施例に係るマルチモダリティ対応フレキシブルＰＥＴ装置の検出器ヘッドの一実施態様を示す概略斜視図およびブロック図であり、図２は、γ線検出器の概略斜視図であり、図３（ａ）は、検出器ヘッドを奥行き方向から見た概略図であり、図３（ｂ）は、奥行き方向に直交する水平方向から見た概略図である。【００２６】
図１に示すように、マルチモダリティ対応フレキシブルＰＥＴ装置（以下、単に「ＰＥＴ装置」と略記する）１は、検出器ヘッド２Ａ，２Ｂを備えている。図２に示すように、縦横に16×16に配列された検出器結晶が４層に積層された検出器ブロック３１（γ線検出器３）を円弧状に18個、奥行き方向ｚ（図１を参照）に３個配列された合計18×3個の検出器ブロック３１で１つの検出器ヘッドを構成する。検出器ブロック３１以外のγ線検出器３の具体的な構成については図２で後述する。マルチモダリティ対応フレキシブルＰＥＴ装置（ＰＥＴ装置）１は、この発明における放射線断層撮影装置に相当し、検出器ヘッド２Ａ，２Ｂは、この発明における検出器ヘッドに相当し、γ線検出器３は、この発明における放射線検出素子に相当する。【００２７】
図１に示すように、検出器ヘッド２Ａ，２Ｂは、互いに対向して構成されている。検出器ヘッド２Ａ，２Ｂは、通常は48角形の円周上に位置する。２つの検出器ヘッド２Ａ，２Ｂの断面内の検出器ブロック３１（γ線検出器３）数は合計36個（円弧状に18個×2つ）に対して48角形なので、左右に６個分ずつの隙間領域４が存在する。「発明が解決しようとする課題」の欄でも述べたように、図３では検出器ヘッド２Ａ，２Ｂは互いに対向した状態で検出器ヘッド２Ａ，２Ｂを互いに近接させることができる。このように、各検出器ヘッド２Ａ，２Ｂ間の距離が変更可能に各々の検出器ヘッド２Ａ，２Ｂは構成されている。【００２８】
その他にも、ＰＥＴ装置１は、同時計数回路５と演算回路６とを備えている。演算回路６の具体的な機能については図４で後述する。演算回路６は、この発明における演算手段に相当する。【００２９】
放射性薬剤が投与された被検体（図示省略）に放射性薬剤を投与すると、ポジトロン放出型のＲＩのポジトロンが消滅することにより、２本のγ線が発生する。同時計数回路５は、検出器ブロック３１（図２を参照）の位置とγ線の入射タイミングとをチェックし、被検体の両側にある２つの検出器ブロック３１でγ線が同時に入射したときのみ、送り込まれた画像情報を適正なデータ（同時計数データ）と判定する。一方の検出器ブロック３１のみにγ線が入射したときには、同時計数回路５は棄却する。つまり、同時計数回路５は、上述した電気信号に基づいて、２つのγ線検出器３においてγ線が同時観測（すなわち同時計数）されたことを検出する。同時計数回路５で収集された画像情報（同時計数データ）を、演算回路６に送り込む。【００３０】
γ線検出器３は、図２に示すように検出器ブロック３１と、その検出器ブロック３１に対して光学的に結合されたライトガイド３２と、そのライトガイド３２に対して光学的に結合された光電子増倍管(PMT: Photo Multiplier Tube)３３とを備えている。検出器ブロック３１を構成する各検出器結晶は、γ線の入射に伴って発光することでγ線から光に変換する。この変換によって検出器結晶はγ線を検出する。検出器結晶において発光した光が検出器ブロック３１で十分に拡散されて、ライトガイド３２を介して光電子増倍管（以下、単に「ＰＭＴ」と略記する）３３に入力される。ＰＭＴ３３は、検出器ブロック３１で変換された光を増倍させて電気信号に変換する。その電気信号は、上述したように画像情報（同時計数データ）として同時計数回路５（図１を参照）に送り込まれる。【００３１】
また、γ線検出器３は、図２に示すように、深さ方向に複数の層からなるＤＯＩ検出器である。図２では、４層のＤＯＩ検出器を図示しているが、層の数については、複数であれば特に限定されない。また、縦横に配列された検出器結晶の数についても、複数であれば特に限定されない。【００３２】
ここで、ＤＯＩ検出器は、各々の検出器結晶を放射線の深さ方向に積層して構成されたものであり、相互作用を起こした深さ(DOI: Depth of Interaction)方向と横方向（入射面に平行な方向）との座標情報を重心演算により求める。ＤＯＩ検出器を用いることにより深さ方向の空間分解能をより一層向上させることができる。よって、ＤＯＩ検出器の層の数は、深さ方向に積層された検出器結晶の層の数である。【００３３】
次に、演算回路６の具体的な機能について、図４〜図６を参照して説明する。図４（ａ）〜図４（ｃ）は、検出器配置および校正用線源の種類の模式図であり、図４（ａ）は、非近接時のリング線源の模式図であり、図４（ｂ）は、非近接時の円筒線源の模式図であり、図４（ｃ）は、近接時の平板線源の模式図であり、図５は、実施例に係る要素別感度補正法の処理手順の流れを示したフローチャートであり、図６は、検出器ヘッドのγ線検出器に沿って回転可能な棒状線源を検出器ヘッドのγ線検出器に沿って回転させた時の模式図である。【００３４】
図４（ａ）中の符号ＳＲは校正用リング線源（以下、単に「リング線源」と略記する）であり、図４（ｂ）中の符号ＳＣは校正用円筒線源（以下、単に「円筒線源」と略記する）であり、図４（ｃ）中の符号ＳＰは校正用平板線源（以下、単に「平板線源」と略記する）である。なお、本実施例では、図６に示すように、検出器ヘッド２Ａ，２Ｂのγ線検出器３（図２を参照）（すなわち放射線検出素子）に沿って回転可能な校正用棒状線源（以下、単に「棒状線源」と略記する）ＳＬを用いて、棒状線源ＳＬを検出器ヘッド２Ａ，２Ｂのγ線検出器３に沿って回転させることで図４（ａ）に示すリング線源ＳＲに見立てる。以下、図６に示す棒状線源ＳＬを図４（ａ）に示すリング線源ＳＲとして取り扱って説明する。リング線源ＳＲの厚みは約5mm，円筒線源ＳＣの直径は約15cm，平板線源ＳＰの厚みは約5mm，棒状線源ＳＬの直径は約15cmである。【００３５】
また、本実施例では、図４（ａ）に示す非近接時に棒状線源ＳＬ（図６を参照）を回転させてリングに見立てたリング線源ＳＲ，図４（ｂ）に示す非近接時に装置（検出器ヘッド２Ａ，２Ｂ）の中心に設置された均一な円筒線源ＳＣ，図４（ｃ）に示す近接時に装置（検出器ヘッド２Ａ，２Ｂ）の中心に設置された平板線源ＳＰの３種類を用意して、それぞれでデータを収集する。校正用線源はアクリル樹脂で製作され、内部に均一濃度の放射能溶液が密封されている。【００３６】
また、図５では、長軸断のブロック形状因子ｂｕｖｋが「Transaxial Block Profile Factor」に対応し、結晶干渉因子ｄｕｖｒｋが「Crystal Interference Factor」に対応し、体軸断面（体軸横断面）のブロック形状因子ｂｕｖｋが「Axial Block Profile Factor」に対応し、リングペア感度ｆｕｖが「Ring Pair Factor」に対応し、検出器固有感度εｕｉ，εｖｊが「Crystal Efficiency Factor」に対応し、平板線源の時の結晶干渉因子ｄPlateが「Crystal Interference(Plate) Factor」に対応し、平板線源の時のリングペア感度ｆPlateが「Ring Pair(Plate) Factor」に対応する。【００３７】
（ステップＳ１）
図５のフローチャートに示すように、最初に図４（ａ）に示すリング線源ＳＲで収集された同時計数データを使って、経時変化しない幾何学系因子の結晶干渉因子ｄｕｖｒｋ（「Crystal Interference Factor」で表記）を計算する。この幾何学系因子の結晶干渉因子ｄｕｖｒｋ（Crystal Interference Factor）を計算する前にパス長規格化を適用（「Apply」で表記）するのが好ましい。【００３８】
パス長規格化とは、所定のパス上にある同時計数データを、そのパスが線源を通過する長さを用いて規格化することである。パス長規格化を行うことで、所定のパス間の線源と交差する長さの違いが擬似的に補正される。具体的なパス長規格化については、特許文献１：特開２００８−１７０３２９号公報を参照されたい。【００３９】
さらに、検出器距離を補正するための立体角補正を行う。具体的には、あるＬＯＲの結晶干渉因子ｄｕｖｒｋ（Crystal Interference Factor）に対して、そのＬＯＲの検出器距離の二乗で割る。その結果で得られた結晶干渉因子ｄｕｖｒｋ（Crystal Interference Factor）の係数をテーブルとして出力する。ここで、ＬＯＲ(Line Of Response)は、同時計数する２つの検出器を結ぶ仮想上の直線である。このステップＳ１は、この発明における第１感度係数算出工程に相当する。【００４０】
（ステップＳ２）
次に、結晶干渉因子ｄｕｖｒｋ（Crystal Interference Factor）による幾何学系因子の補正を行った図４（ｂ）に示す円筒線源ＳＣの同時計数データを使って、経時変化する非幾何学系因子の検出器固有感度εｕｉ，εｖｊ（「Crystal Efficiency Factor」で表記）を順に計算する。このときに、体軸断面（体軸横断面）のブロック形状因子ｂｕｖｋ（「Axial Block Profile Factor」で表記）や長軸断のブロック形状因子ｂｕｖｋ（「Transaxial Block Profile Factor」で表記）も計算し、ステップＳ３で図４（ｃ）に示す平板線源ＳＰの同時計数データに対して補正を行う。【００４１】
また、リングペア感度ｆｕｖ（「Ring Pair Factor」で表記）も計算する。計算で得られた各因子をテーブルとして出力する。このステップＳ２は、この発明における第２感度係数算出工程に相当する。【００４２】
（ステップＳ３）
最後に、図４（ｃ）に示す平板線源ＳＰの同時計数データを使って、近接したことによって検出器の幾何学配置の変化による影響を受ける平板線源の時の結晶干渉因子ｄPlate（「Crystal Interference(Plate) Factor」で表記）および平板線源の時のリングペア感度ｆPlate（「Ring Pair(Plate) Factor」で表記）のみを計算する。【００４３】
つまり、同一の検出器ヘッドの組み合わせは、γ線検出器３（放射線検出素子）の配置によらず位置関係が不変であるので、ステップＳ３で結晶干渉因子ｄｕｖｒｋ（Crystal Interference Factor）およびリングペア感度ｆｕｖ（Ring Pair Factor）を計算しない。一方、互いに対向する検出器ヘッドの組み合わせは、γ線検出器３（放射線検出素子）の位置関係により幾何学的な影響を受けるので、平板線源の時の結晶干渉因子ｄPlate（Crystal Interference(Plate) Factor）および平板線源の時のリングペア感度ｆPlate（Ring Pair(Plate) Factor）を計算する。【００４４】
ステップＳ１と同様に、これらの因子を計算する前にパス長規格化を適用するのが好ましい。平板線源の時の結晶干渉因子ｄPlate（Crystal Interference(Plate) Factor）に対して、近接時の座標で立体角補正を行う。計算で得られた平板線源の時の結晶干渉因子ｄPlate（Crystal Interference(Plate) Factor）および平板線源の時のリングペア感度ｆPlate（Ring Pair(Plate) Factor）の係数をテーブルとして出力する。このステップＳ３は、この発明における第３感度係数算出工程に相当する。【００４５】
各因子の具体的な計算については、非特許文献１を参照されたい。なお、フレキシブルＰＥＴ装置は検出器ヘッド間に隙間が存在するので、ファンサム(fan-sum)法を利用する。ファンサム法を利用した長軸断のブロック形状因子ｂｕｖｋ（Transaxial Block Profile Factor）やリングペア感度ｆｕｖ（Ring Pair Factor）の具体的な計算については、特許文献２：国際公開第２０１０／０１３３５６号を参照されたい。【００４６】
近接時の平板線源と非近接時のリング線源との差を補正する補正係数αを求める式は、下記（２）式のように表される。【００４７】
【数１】
2016203822.tif 000003
【００４８】
なお、上記（２）式中のＮｎｅａｒは近接時の平板線源を用いて収集された同時計数データ（カウント値）、Ｎｎｏｒｍａｌは非近接時の平板線源を用いて収集された同時計数データ（カウント値）、Ｌｎｅａｒは近接時の検出器距離、Ｌｎｏｒｍａｌは非近接時の検出器距離である。このように、上記（２）式の右辺である平板線源とリング線源との差は、検出器距離で表す幾何学的な要因（この場合にはＬｎｅａｒ、Ｌｎｏｒｍａｌ）とそれ以外の補正係数αとの積で表される。上記（２）式の左辺は、近接時・非近接時それぞれで同じ平板線源を用いて同時間に同時計数データを収集して実験的に求める。本実施例では、楕円に変形した短辺を検出器間距離Ｌｎｅａｒとして採用している。【００４９】
本実施例に係る感度補正方法によれば、先ず、第１感度係数算出工程（ステップＳ１）で感度係数を求めて、第１感度係数算出工程（ステップＳ１）の後で、複数の放射線検出素子（本実施例ではγ線検出器）の配置の変化前（本実施例では非近接時）に第２感度係数算出工程（ステップＳ２）で感度係数を求めて、第２感度係数算出工程（ステップＳ２）の後で、複数の放射線検出素子の配置が変化した（本実施例では検出器ヘッド２Ａ，２Ｂが近接した）状態で、第３感度係数算出工程（ステップＳ３）で感度係数を求める。具体的には、第１感度係数算出工程（ステップＳ１）で感度係数を感度要因別に分けて求める。複数の放射線検出素子（γ線検出器）の配置が変化しなくとも、非幾何学系因子は経時変化する。そこで、複数の放射線検出素子（γ線検出器）の配置の変化前（非近接時）に、収集された同時計数データに基づいて、第２感度係数算出工程（ステップＳ２）で非幾何学系因子の感度係数を求める。そして、第３感度係数算出工程（ステップＳ３）では、複数の放射線検出素子の配置が変化した（検出器ヘッド２Ａ，２Ｂが近接した）状態で収集された同時計数データに基づいて、幾何学配置由来の感度係数を求める。このように、第１感度係数算出工程（ステップＳ１），第２感度係数算出工程（ステップＳ２）および第３感度係数算出工程（ステップＳ３）で求められた感度係数を用いて、放射線検出素子（γ線検出器）の感度補正を行うことにより、感度補正後のデータに基づき再構成画像を得る。その結果、検出器を構成する複数の放射線検出素子（γ線検出器）の配置が可変で円形配置でない場合であってもアーティファクトのない再構成画像を得ることができる。【００５０】
本実施例では、複数の放射線検出素子の配置が変化した（検出器ヘッド２Ａ，２Ｂが近接した）場合の感度係数は、放射線検出素子（γ線検出器）の配置によらず位置関係が不変の組み合わせ（本実施例では同一の検出器ヘッド）に対しては、配置変化前（本実施例では非近接時）に求められた幾何学系因子の感度係数と、非幾何学系因子の感度係数との積で表される。そして、放射線検出素子（γ線検出器）の位置関係により幾何学的な影響を受ける組み合わせ（本実施例では互いに対向する検出器ヘッド）に対しては、配置変化後（本実施例では近接時）に求められた幾何学系因子の感度係数と、非幾何学系因子の感度係数との積で表される。【００５１】
なお、検出器ヘッド２Ａ，２Ｂが近接した場合の感度係数を求める際には、検出器ペアが同一の検出器ヘッドか互いに対向する検出器ヘッドかをＰＥＴ装置１（例えば中央演算処理装置（ＣＰＵ））が判定する。対向する検出器ヘッドであれば、図４（ｃ）に示す平板線源ＳＰから求められた近接時の感度係数に切り替える。【００５２】
上記（２）式のように複数の放射線検出素子（γ線検出器）の配置の変化前後（近接時・非近接時）で同じ校正用線源（本実施例では同じ平板線源）を用いて同時間にそれぞれ収集された同時計数データの比（上記（２）式の左辺）から補正係数αを求めるのが好ましい。ひいては、例えば配置の変化前での別の校正用線源（前者：第１校正用線源、本実施例ではリング線源）を用いた後に、複数の放射線検出素子（γ線検出器）の配置の変化前後（近接時・非近接時）で同じ校正用線源（後者：第２校正用線源、本実施例では平板線源）を用いる場合には、求められた補正係数αを前者（リング線源）での上記（１）式の右辺に乗算することで、配置の変化前の前者（非近接時のリング線源）と配置の変化後の後者（近接時の平板線源）との差をも補正することができる。【００５３】
また、複数の放射線検出素子（γ線検出器）の配置の変化後（近接時）に収集された同時計数データは、少なくとも放射線検出素子（γ線検出器）の位置関係により幾何学的な影響を受ける組み合わせである。すなわち、配置の変化後（近接時）に収集された同時計数データに基づいて、放射線検出素子（γ線検出器）の位置関係により幾何学的な影響を受ける組み合わせ（本実施例では互いに対向する検出器ヘッド）に対する感度係数データを求めることができる。【００５４】
また、第１感度係数算出工程（ステップＳ１）では、下記のような校正用線源を用いて感度係数を求めるのが好ましい。すなわち、本実施例のように、複数の放射線検出素子（γ線検出器）に沿って回転可能な棒状線源ＳＬ（図６を参照）を用いる場合には、棒状線源ＳＬを複数の放射線検出素子（γ線検出器）に沿って回転させることで図４（ａ）に示すリング線源ＳＲに見立てる。第１感度係数算出工程（ステップＳ１）では、回転した棒状線源ＳＬ（すなわちリング線源ＳＲに見立てられた棒状線源ＳＬ）からの放射線（本実施例ではγ線）を検出することで収集された同時計数データに基づいて、感度係数を感度要因別に分けて求める。
また、第２感度係数算出工程（ステップＳ２）では、下記のような校正用線源を用いて感度係数を求めるのが好ましい。すなわち、第２感度係数算出工程（ステップＳ２）では、複数の放射線検出素子（γ線検出器）の配置の変化前（非近接時）に、実際の被検体に模した円筒線源ＳＣからの放射線（γ線）を検出することで収集された同時計数データに基づいて、経時変化する非幾何学系因子の感度係数を求めることができる。【００５５】
また、複数の放射線検出素子（γ線検出器）からなる検出器ヘッドを複数（本実施例では２つ）備え、各当該検出器ヘッド間の距離が変更可能に各々の検出器ヘッドが構成されている場合で、各検出器ヘッドを互いに近接させることで複数の放射線検出素子（γ線検出器）の配置が変化するときには、下記のような校正用線源を用いて感度係数を求めるのが好ましい。すなわち、各検出器ヘッドを互いに近接させようとすると、複数の放射線検出素子（γ線検出器）に沿って回転可能な棒状線源や複数の放射線検出素子（γ線検出器）に沿って設けられたリング線源が各検出器ヘッドと干渉する恐れがある。そこで、本実施例のように、各検出器ヘッドの中心に設置された図４（ｃ）に示す平板線源ＳＰを用いる。第３感度係数算出工程（ステップＳ３）では、各検出器ヘッドを互いに近接させた状態で、平板線源ＳＰからの放射線（γ線）を検出することで収集された同時計数データに基づいて、幾何学配置由来の感度係数を求める。このような平板線源ＳＰを用いることで、各検出器ヘッドを近接させても、校正用線源と各検出器ヘッドとの干渉を防止することができる。【００５６】
また、本実施例に係る放射線断層撮影装置（マルチモダリティ対応フレキシブルＰＥＴ装置１）によれば、本実施例に係る感度補正方法でも述べたような第１感度係数算出工程（ステップＳ１），第２感度係数算出工程（ステップＳ２）および第３感度係数算出工程（ステップＳ３）を行う演算手段（図１では演算回路６）を備えている。本実施例に係る感度補正方法でも述べたように、第１感度係数算出工程（ステップＳ１），第２感度係数算出工程（ステップＳ２）および第３感度係数算出工程（ステップＳ３）で求められた感度係数を用いて、放射線検出素子（γ線検出器）の感度補正を行うことにより、感度補正後のデータに基づき再構成画像を得る。その結果、検出器を構成する複数の放射線検出素子（γ線検出器）の配置が可変で円形配置でない場合であってもアーティファクトのない再構成画像を得ることができる。【００５７】
［再構成結果］
装置（検出器ヘッド２Ａ，２Ｂ）の直径778mmから直径250mmに近接させて、装置（検出器ヘッド２Ａ，２Ｂ）中心に直径300mmの均一放射能濃度の円筒線源を設置して、同時計数データを収集した。リング線源の幾何学因子と円筒線源の非幾何学系因子とを使った従来の要素別感度補正法を組み込んだ再構成結果では、非近接の幾何学因子を使うので、再構成画像にアーティファクトが生じる。円筒線源の非幾何学系因子，同一の検出器ヘッド内のイベントはリング線源由来，互いに対向する検出器ヘッド内のイベントは平板線源由来に切り替える幾何学系因子，さらに補正係数αを入れた再構成結果でアーティファクトがなくなり画質が改善したのが確認された。【００５８】
この発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。【００５９】
（１）上述した実施例では、放射線はγ線であったが、α線やβ線などの放射線であってもよい。【００６０】
（２）上述した実施例では、ＤＯＩ検出器であったが、深さ方向を弁別しない放射線検出器に適用してもよい。【００６１】
（３）上述した実施例では、２つの検出器ヘッド２Ａ，２Ｂ（図２〜図４および図６を参照）について説明したが、検出器ヘッドの数については２つに限定されない。複数の放射線検出素子（実施例ではγ線検出器）からなる検出器ヘッドを複数備え、各当該検出器ヘッド間の距離が変更可能に各々の検出器ヘッドが構成される構造であれば、３つ以上であってもよい。【００６２】
（４）上述した実施例では、複数の放射線検出素子（実施例ではγ線検出器）に沿って回転可能な棒状線源ＳＬ（図６を参照）を用いて、棒状線源ＳＬを複数の放射線検出素子（γ線検出器）に沿って回転させることで図４（ａ）に示すリング線源ＳＲに見立てたが、図４（ａ）に示すリング線源ＳＲそのものや、図７（ａ）に示す平板線源ＳＰを複数の放射線検出素子（γ線検出器）に沿って回転させてもよい。すなわち、図４（ａ）に示すように複数の放射線検出素子（γ線検出器）に沿って設けられたリング線源ＳＲを用いてもよい。また、図７（ａ）に示すように複数の放射線検出素子（γ線検出器）に沿って回転可能な平板線源ＳＰを用いる場合には、平板線源ＳＰを複数の放射線検出素子（γ線検出器）に沿って回転させてもよい。【００６３】
（５）上述した実施例では、近接時の校正用平板線源として、各検出器ヘッドの中心に設置された図４（ｃ）に示す平板線源ＳＰを用いたが、図７（ｂ）に示す各検出器ヘッドの中心軸に沿って往復可能な棒状線源ＳＬを用いてもよい。すなわち、図７（ｂ）に示すように各検出器ヘッドの中心軸に沿って往復可能な棒状線源ＳＬを用いる場合には、棒状線源ＳＬを各検出器ヘッドの中心軸に沿って往復させることで平板線源ＳＰに見立てる。【００６４】
（６）上述した実施例では、図４（ａ）に示すように真円状のリング線源ＳＲを用いたが、変形した検出器配置に即した形状の校正用リング線源（ここでは図７（ｃ）に示す楕円形のリング線源ＳＲ）でもよい。また、複数の放射線検出素子（実施例ではγ線検出器）に沿って楕円軌道に回転可能な棒状線源を用いて、棒状線源を複数の放射線検出素子（γ線検出器）に沿って楕円軌道に回転させることで図７（ｃ）に示す楕円形のリング線源ＳＲに見立ててもよい。【００６５】
（７）上述した実施例では、複数の放射線検出素子（実施例ではγ線検出器）の配置の変化前は非近接時で、配置の変化後は近接時であったが逆でもよい。すなわち、配置の変化前は近接時で、配置の変化後は非近接時でもよい。よって、第１感度係数算出工程（ステップＳ１）では、図７（ｃ）に示す楕円形のリング線源ＳＲを用いて近接時に収集された同時計数データに基づいて、感度係数を感度要因別に分けて求める。そして、第３感度係数算出工程（ステップＳ３）では、非近接時に収集された同時計数データに基づいて、幾何学配置由来の感度係数を求める。【００６６】
（８）第１感度係数算出工程（ステップＳ１），第２感度係数算出工程（ステップＳ２）および第３感度係数算出工程（ステップＳ３）での校正用線源の形状については特に限定されない。検出器配置に即した形状の校正用線源を用いればよい。
【符号の説明】
【００６７】
１  …  マルチモダリティ対応フレキシブルＰＥＴ装置（ＰＥＴ装置）
２Ａ，２Ｂ  …  検出器ヘッド
３  …  γ線検出器
ＳＲ  …  校正用リング線源（リング線源）
ＳＣ  …  校正用円筒線源（円筒線源）
ＳＰ  …  校正用平板線源（平板線源）
ＳＬ  …  校正用棒状線源（棒状線源）
α  …  補正係数
【図１】
2016203822.tif 000004
【図２】
2016203822.tif 000005
【図３】
2016203822.tif 000006
【図４】
2016203822.tif 000007
【図５】
2016203822.tif 000008
【図６】
2016203822.tif 000009
【図７】
2016203822.tif 000010
【国際調査報告】
2016203822.tif 000011
2016203822.tif 000012
2016203822.tif 000013
2016203822.tif 000014