(57)【要約】  本発明のコンプトンカメラ装置は、前段検出器により検出された量子線の散乱点の座標のデータをコンプトン散乱の事象ごとに読み出す第1の手段と、後段検出器により検出されたコンプトン散乱後の量子線の到達座標のデータを前記コンプトン散乱の事象ごとに読み出す第2の手段と、前記第1の手段及び第2の手段により散乱量子線の測定精度を前記コンプトン散乱の事象ごとに算定し、それぞれ算定された測定精度ごとに量子線の統計量をそれぞれ演算し、演算された統計量を画像再構成手段へ出力する第3の手段と、を備える。
2007145154.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
宇宙線、ガンマ線を含む量子線を直接検出する前段検出器と、
前記前段検出器に入射されコンプトン散乱現象により散乱された量子線を検出する後段検出器と、
前記前段検出器と後段検出器により検出された量子線の分布を画像情報として再構成する画像再構成手段と、
前記画像再構成された画像情報を表示する表示手段と、を備えたコンプトンカメラ装置において、
前記前段検出器により検出された量子線の散乱点の座標のデータを前記コンプトン散乱の事象ごとに読み出す第１の手段と、
前記後段検出器により検出されたコンプトン散乱後の量子線の到達座標のデータを前記コンプトン散乱の事象ごとに読み出す第２の手段と、
前記第１の手段及び第２の手段により散乱量子線の測定精度を前記コンプトン散乱の事象ごとに算定し、それぞれ算定された測定精度ごとに前記量子線の統計量をそれぞれ演算し、演算された統計量を前記画像再構成手段へ出力する第３の手段と、を備えたことを特徴とするコンプトンカメラ装置。
【請求項２】
前記第３の手段における散乱量子線の測定精度は、コンプトン散乱角に依存することを特徴とする請求項１に記載のコンプトンカメラ装置。
【請求項３】
前記第３の手段は、前記コンプトン散乱の事象ごとに生じる反跳電子の方向を算定することを特徴とする請求項１に記載のコンプトンカメラ装置。
【請求項４】
前記第３の手段は、前記算定された測定精度ごとの事象の重み付けを演算することを特徴とする請求項１に記載のコンプトンカメラ装置。
【請求項５】
前記第３の手段は、前記量子線の入射エネルギーに応じた最適再構成角度範囲を算定することを特徴とする請求項１に記載のコンプトンカメラ装置。
【請求項６】
前記第３の手段は、前記量子線の入射エネルギーにおけるコンプトン散乱角とコンプトン散乱確率分布曲線を算出し、この算出されたコンプトン散乱確率分布曲線と前記散乱角の軸で囲まれる領域の面積によって再構成に用いる最適再構成角度範囲を算定することを特徴とする請求項５に記載のコンプトンカメラ装置。
【請求項７】
前記第３の手段は、前記量子線の複数の入射エネルギーにおけるコンプトン散乱確率分布曲線を算出し、これら算出されたコンプトン散乱確率分布曲線から任意の入射エネルギーにおける散乱角とコンプトン散乱確率の回帰曲面を算出し、この回帰曲面から任意の入射エネルギーにおける最適再構成角度範囲を算定することを特徴とする請求項５に記載のコンプトンカメラ装置。
【請求項８】
前記第３の手段は、前記量子線の複数の入射エネルギーにおけるコンプトン散乱確率分布曲線を算出し、これら算出された複数の入射エネルギーにおける最適再構成角度を予め求め、さらにこれら入射エネルギーと最適再構成角度から回帰曲線を求め、この回帰曲線用いて任意の入射エネルギーにおける最適再構成角度範囲を設定することを特徴とする請求項５に記載のコンプトンカメラ装置。
【請求項９】
前記画像再構成手段は、前記量子線の入射エネルギー毎で再構成処理をそれぞれ実施し、それら再構成画像を用いて合成画像を作成することを特徴とする請求項１に記載のコンプトンカメラ装置。
【請求項１０】
被検体内に放射性同位元素を含む薬剤を投与し、該投与された薬剤が所定の臓器又は器官に集積し、該集積された薬剤から放射されるガンマ線を直接検出する前段検出器と、
前記前段検出器に入射されコンプトン散乱現象により散乱されたガンマ線を検出する後段検出器と、
前記前段検出器と後段検出器により検出されたガンマ線の分布の画像情報を画像再構成する画像再構成手段と、
前記画像再構成された画像情報を表示する表示手段と、を備えたコンプトンカメラ装置において、
前記前段検出器により検出された量子線の散乱点の座標のデータを前記コンプトン散乱の事象ごとに読み出す第１の手段と、
前記後段検出器により検出されたコンプトン散乱後の量子線の到達座標のデータを前記コンプトン散乱の事象ごとに読み出す第２の手段と、
前記第１の手段及び第２の手段により散乱量子線の測定精度を前記コンプトン散乱の事象ごとに算定し、それぞれ算定された測定精度ごとに前記量子線の統計量をそれぞれ演算し、演算された統計量を前記画像再構成手段へ出力する第３の手段と、を備えたことを特徴とするコンプトンカメラ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、宇宙線、ガンマ線を含む量子線のコンプトン散乱を測定し、その測定された量子線の分布を画像化するコンプトンカメラ装置に係り、特に量子線の測定精度に配慮した画像化技術を採用するコンプトンカメラ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、コンプトン散乱を利用したコンプトンカメラは、コンプトン法によって量子線を画像化する。（例えば、特許文献1）。
【０００３】
【特許文献１】特開2002-357661号公報。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記従来技術では、量子線の測定精度が高いコンプトン散乱の事象、測定精度の低いコンプトン散乱の事象がすべて同等の事象として取り扱われるため、測定精度の違いが再構成画像に及ぼす影響への配慮が未解決の問題として依然として残っていた。【０００５】
本発明の目的は、測定精度の違いに影響されない再構成画像を得ることが可能なコンプトンカメラ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明のコンプトンカメラ装置は、宇宙線、ガンマ線を含む量子線を直接検出する前段検出器(51)と、前記前段検出器(51)に入射されコンプトン散乱現象により散乱された量子線を検出する後段検出器(52)と、前記前段検出器(51)と後段検出器(52)により検出された量子線の分布を画像情報として再構成する画像再構成手段(56)と、前記画像再構成された画像情報を表示する表示手段(57)と、を備えたコンプトンカメラ装置において、前記前段検出器(51)により検出された量子線の散乱点の座標のデータを前記コンプトン散乱の事象ごとに読み出す第1の手段(53)と、前記後段検出器(52)により検出されたコンプトン散乱後の量子線の到達座標のデータを前記コンプトン散乱の事象ごとに読み出す第2の手段(54)と、前記第1の手段(53)及び第2の手段(54)により散乱量子線の測定精度を前記コンプトン散乱の事象ごとに算定し、それぞれ算定された測定精度ごとに前記量子線の統計量をそれぞれ演算し、演算された統計量を前記画像再構成手段(56)へ出力する第3の手段(55)と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、測定精度の違いに影響されない再構成画像を得ることが可能なコンプトンカメラ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明のコンプトンカメラシステムの一例を示す図。
【図２】コンプトンカメラの一例の説明図。
【図３】測定誤差を考慮しないコンプトン法の説明図。
【図４】測定誤差を考慮したコンプトン法の説明図。
【図５】散乱角と散乱角揺らぎ量との関係図。
【図６】第1〜3の実施形態に共通した画像再構成演算処理フロー。
【図７】第2の実施形態におけるガンマ線存在領域の説明図。
【図８】散乱角とコンプトン散乱イベント発生確率分布の一例。
【図９】散乱角と散乱確率関係図を示す図。
【図１０】第4〜6の実施形態のコンプトンカメラ装置構成図。
【図１１】入射ガンマ線エネルギー500Kevにおけるコンプトン散乱角とその発生確率を示すグラフ。
【図１２】コンプトン散乱角に対する散乱確率を設定する一例を説明する図。
【図１３】代表的なエネルギーにおけるコンプトン散乱確率分布曲線を示す図。
【図１４】任意のエネルギーにおける、コンプトン散乱確率分布曲線を近似するための回帰曲線を算出する一例を説明する図。
【図１５】3種のエネルギーにおいて、最適散乱角度を算出する例を説明する図。
【図１６】回帰曲線を用い任意のエネルギーにおける最適再構成角度を算出する例を説明する図。
【符号の説明】
【０００９】
51  前段検出器、52  後段検出器、53  前段用データ読出装置、54  後段用データ読出装置、55  データ総合装置、56  画像再構成装置、57  表示装置、58  入力装置、59  記憶装置。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の実施形態について図面を用いて説明する。【００１１】
図1に本発明によるコンプトンカメラシステムの一例を示す。ここではガンマ線を量子線として用いているのでガンマカメラシステムともいう。ガンマカメラシステムは、次の機能を持つ構成要素を有している。前段検出器51はガンマ線発生源の近傍に配置されコンプトン散乱を起こし散乱ガンマ線と反跳電子を発生させる。【００１２】
後段検出器52は散乱ガンマ線を検出する。前段用データ読出装置53は、前段検出器51に接続され、前段検出器51で検出したコンプトン散乱反応点座標や反跳電子エネルギーなどの物理量を読み出す。後段用データ読出装置54は、後段検出器52に接続され後段検出器52で検出した散乱ガンマ線吸収位置の座標や散乱ガンマ線エネルギーなどの物理量を読み出す。データ統合装置55は、前段用データ読出装置53及び後段用データ読出装置54に接続され、それぞれのデータを統合し新たに散乱ガンマ線の方向やコンプトン散乱角などの物理量を算出する。画像再構成装置56は、データ統合装置55と接続され、データ統合装置55からコンプトン散乱反応点座標や散乱角などの情報を取得し線源の画像再構成演算を行う。表示装置57は再構成演算された情報を画像として表示する。【００１３】
入力装置58は、画像再構成装置56に再構成演算条件などを入力するもので、具体的にはキーボードやマウスなどである。記憶装置59は、あらかじめ設定済みの再構成演算条件や、評価済みのカメラの測定誤差情報などを記憶しておき、必要に応じて再構成演算装置に提供する。【００１４】
コンプトンカメラの模式は図2に示す。コンプトンカメラは、前段、後段の2つの検出器からなる。ガンマ線発生源10(以下、「線源」と呼ぶ)から発生したガンマ線11が前段検出器12でコンプトン散乱し、散乱ガンマ線13と反跳電子14とが前段検出器12より照射される。【００１５】
次に、散乱ガンマ線13が後段検出器15で検出される。前段検出器12はコンプトン散乱が起きた座標をコンプトン散乱位置C(x，y，z)として検出される。散乱角φの余弦は、前段検出器12で検出した反跳電子のエネルギーEeと後段検出器15で検出した散乱ガンマ線のエネルギーEγから(式1)のとおり算出できる。【００１６】
{数1}
2007145154.tif 000003
ここでmec2は電子の静止エネルギーである。【００１７】
コンプトン散乱の現象からは、図3に示すようにコンプトン散乱位置20、散乱ガンマ線の方向21とコンプトン散乱角22、円錐23(以下、「コンプトン散乱円錐」と呼ぶ)の表面上のいずれかにあるとガンマ線の発生位置が求められる。ここでは、検出器のエネルギー分解能に由来する測定誤差を考慮する。この測定誤差は図4のようにコンプトン散乱円錐の表面に厚さ30で表される。以下、この厚さを散乱角揺らぎと呼ぶ。図5のようにコンプトン法では散乱角揺らぎ30をコンプトン散乱イベント全体の平均的な測定誤差として利用されている。【００１８】
ガンマ線源は、測定誤差を参照しながら、コンプトン散乱イベントごとにコンプトン散乱円錐を求め、コンプトン散乱円錐を重ね合わせることで画像化される。【００１９】
本発明の各実施形態について図面を用いて説明する。
〔第1の実施形態〕
本発明の第1の実施形態について説明する。コンプトン発生源から照射されたガンマ線は前段検出器51でコンプトン散乱し、散乱ガンマ線5Aと反跳電子5Bを発生する。散乱ガンマ線5Aは後段検出器52にて検出される。コンプトン散乱1イベントごとに、前段用データ読出装置53および後段用データ読出装置54により次の座標とエネルギーの物理量を得る。
・コンプトン散乱反応点座標
・散乱ガンマ線吸収点座標
・散乱ガンマ線エネルギー
・反跳電子エネルギー
これらの物理量からデータ統合装置55にて演算し、新たに
・コンプトン散乱角
・散乱ガンマ線方向
を得る。これらの2つの量を用いて画像再構成装置56にて画像再構成演算を行う。【００２０】
ここで、画像再構成演算のフローチャートを図6に示す。フローチャート中の各ステップについて以下に説明する。【００２１】
[ステップ60]
操作者は入力装置58を操作して、再構成空間の画素数、サイズ、再構成演算に使用するコンプトン散乱イベント数などの画像再構成演算に必要な条件を入力装置58に入力する。あるいは、再構成演算装置56が予め設定済みの再構成演算条件が記憶された記憶装置59から入力するようにしてもよい。【００２２】
[ステップ61]
再構成演算装置56は注目するコンプトン散乱イベントについて、コンプトン散乱角や散乱ガンマ線方向ベクトルを取得する。【００２３】
再構成演算装置56は、注目するコンプトン散乱イベントの散乱角に適した散乱角揺らぎ量を、あらかじめ記憶装置59に記憶されているデータベースから取得する。【００２４】
[ステップ63]
再構成演算装置56は、再構成空間上の各ボクセルについて、(式2)の条件で画素値を与える。【００２５】
｛数2｝
2007145154.tif 000004
ここで、φは注目ボクセルを線源と仮定した場合の散乱角、φ0は測定した散乱角、Δφ(φ0)は散乱角φ0における散乱角揺らぎ量である。(式2)ではGauss分布に従った再構成関数を定義したが、Lorentz分布(式3)など別の分布関数を用いてもよい。【００２６】
｛数3｝
2007145154.tif 000005
ただし、散乱角揺らぎ量がどのような分布に従うか分かっているならば、その既知の分布関数を適用することが望ましい。【００２７】
[ステップ64]
再構成演算装置56は、ステップ63にて求めた各ボクセルの画素値を再構成画像上の対応するボクセル値に加算する。【００２８】
再構成演算装置56は、画像再構成演算の対象となる全イベントについて画素値の加算処理が終了したかどうかを判別する。終了していればステップ66へ進み、まだ終了していなければステップ61へ戻り処理を続ける。【００２９】
[ステップ66]
再構成演算装置56は、再構成画像を表示装置57に出力する。表示装置57は再構成画像を表示する。【００３０】
本実施形態によれば、測定精度の違いに影響されない再構成画像を得ることが可能なコンプトンカメラ装置を提供することができる。また、第1の実施形態の特有の効果は、イベントごとに測定誤差を考慮した画像再構成演算が実現され、再構成画像の解像度が向上する。また、第1の実施形態には、カメラに入射するガンマ線の数が少なく、高精度の測定がさほど要求されない宇宙線の線源位置決定などに特に有効である。
〔第2の実施形態〕【００３１】
本発明の第2の実施形態について説明する。本実施形態では、前段検出器51において反跳電子の方向が求められる場合に考えられる実施形態の一例である。例えば前段検出器51として、特許文献1，2に記載のガスチャンバー型検出器を用いることで反跳電子の方向を取得することが可能となる。これにより、散乱ガンマ線方向ベクトル、反跳電子方向ベクトルから運動量保存則を用いて線源から照射されたガンマ線の方向を決定することができる。さらに、散乱ガンマ線および反跳電子方向の測定誤差が考慮され、図7に示すような厚さ70をもった円錐表面の一部71となる。ここで、方向決定精度に由来する誤差(揺らぎ)72を図7に示すように円周方向揺らぎ(Δs)と称している。【００３２】
本実施形態では、第1の実施形態と同様にボクセルごとの画素値を取得して加算していくが、ボクセルの画素値の算出法が異なる。本実施形態では(式4)(Gauss分布の場合)や(式5)(Lorentz分布の場合)のように、円周方向揺らぎを取り込んだ再構成関数を用いて、注目ボクセルの画素値を決定する。【００３３】
｛数4｝
2007145154.tif 000006
｛数5｝
2007145154.tif 000007
ここでsは注目ボクセルを線源とした場合の円周方向の角度、Δsは円周方向揺らぎ量である。もちろん、(式4)や(式5)以外の分布関数を用いてもよい。【００３４】
本実施形態によれば、測定精度の違いに影響されない再構成画像を得ることが可能なコンプトンカメラ装置を提供することができる。また、第2の実施形態の特有の効果は、厚さをもった円錐表面の一部と特定されるため、再構成画像上のバックグラウンドに存在するノイズ低減ができる。従って、本実施形態は、放射性薬剤を投与して代謝や血流などの機能情報を観察するような核医学分野のように、複数方向から多数のガンマ線がカメラに入射しバックグラウンドのノイズが増大しがちな場合において、特に有効である。
〔第3の実施形態〕
本発明の第3の実施形態について図5を用いて説明する。図5に示すように散乱角が小さい場合は散乱角揺らぎも小さく、散乱角が大きくなるにつれ散乱角揺らぎも大きくなる。従って、散乱角の小さいイベントの重みを大きくし、散乱角の大きいイベントの重みを小さくして再構成関数(式2〜式5など)を演算することで、測定精度の違いに影響されない再構成画像を得ることができる。また、再構成画像の解像度の向上が可能である。【００３５】
例えば、再構成関数(式2〜式5など)において、散乱角と重み係数を比例関係とする。重みの種類としては、単純に線形としてもよいし、あるいは、図5の散乱角揺らぎ曲線の左右を反転させた関数を用いてもよい。さらには、ある散乱角以上のデータは測定誤差が大きいため、所定の測定誤差が大きい部分の重みを0にしてもよい。【００３６】
従って、たとえば核医学分野において、検診のように感度重視の場合は全イベントを使用し、より精密に検査したい場合は重み付けを行って精度の高いイベントだけを選択するというようにしてもよい。重み関数を複数パターン用意して、それぞれの再構成画像を同時に表示装置57に表示するようにしてもよい。【００３７】
図8に示すようにコンプトン散乱イベントの発生確率は散乱角ごとに異なる。なお、図8のグラフの外形は入射するガンマ線のエネルギーに応じて変化し、入射するガンマ線のエネルギーが高い場合は、散乱角の小さいイベントが多くなる。従って、この場合は測定精度の低いイベント、すなわち散乱角の大きなイベントの重みを0や微小な値にしても、感度の低下は最小限に抑えられる。散乱角ごとのイベント発生確率分布に応じて重み関数を変えてもよい。【００３８】
本実施形態によれば、測定精度の違いに影響されない再構成画像を得ることができる。第3の実施形態の特有の効果は、従来のコンプトン法で画像再構成を行う場合に比べより解像度の高い画像を得ることができる。【００３９】
散乱角ゆらぎ30と散乱角の関係をグラフで示すと図4のように、コンプトン散乱角が小さくなるほど散乱角揺らぎの大きさは小さくなる傾向がある。図4では入射ガンマ線エネルギー500KeVを例と示したが、この他のエネルギーを持つガンマ線であっても、コンプトン散乱角と散乱角揺らぎの大きさの傾向は変わらない。図9では、コンプトン散乱確立と散乱角との関係を示している。このグラフからは、散乱角が小さい程、コンプトン散乱は多く起きる傾向があることを示している。図4および図9から得られるコンプトン散乱の特性は、散乱角が小さい時ほど、コンプトン散乱確率が高く、かつ、その散乱角揺らぎが小さい。【００４０】
ここでは、所定角度以上で再構成処理に用いない、再構成処理に用いる角度までを「最適再構成角度」とよび、散乱角0度から最適再構成角度を「最適再構成角度範囲」と称している。
〔第4の実施形態〕
以下、図面を用いて第4の実施形態を詳細に説明する。図10に第4の実施形態のガンマカメラ装置の一例を示す。ガンマカメラシステムはコンプトン散乱を起こした散乱ガンマ線や反跳電子等を捕らえる。これらの信号を捕らえるため図10の100、101に示す前段検出器、後段検出器と2つの検出器構成となっている。【００４１】
前段検出器100で検出したコンプトン散乱反応点座標や反跳電子のエネルギーなどの物理データは前段用データ読出装置によって読み出される。後段検出器101では散乱ガンマ線吸収位置の座標や散乱ガンマ線エネルギーなどを検出し、これらの物理量は後段用データ読出装置103によって読み出される。【００４２】
さらに、102，103の読出装置で得られたデータを統合し、新たに散乱ガンマ線の方向やコンプトン散乱角などの物理量を算出するデータ統合装置104が読出装置に接続され。データ統合装置104からコンプトン散乱反応点座標や散乱角などの情報を取得し、線源の画像再構成演算を行う画像再構成演算装置106、再構成画像を表示する表示装置109、画像再構成演算装置106に、再構成処理に最適なコンプトン散乱角度範囲を指示する最適再構成角度範囲決定装置105、再構成条件などを入力するキーボードやマウス等の入力装置107、あらかじめ設定済みの再構成演算条件や、評価済みのカメラの測定誤差情報などを記憶しておき、必要に応じて再構成演算装置106に情報提供を行う記憶装置108からなる。第4の実施形態の特徴を示すのは、最適再構成角度範囲決定装置105であるので、以下説明する。【００４３】
本実施形態では、この最適再構成角度の算出を最適再構成角度範囲決定装置105で行い、その情報を再構成演算装置100に提供する。【００４４】
図11のグラフは入射ガンマ線エネルギー500Kevにおけるコンプトン散乱角とその発生確率のグラフであり、コンプトン散乱による光子エネルギーの増幅のKlein-Nishina公式と呼ばれる複雑な式により得られる曲線である。最適再構成角度110は、このグラフとY軸によって囲まれる領域の面積から決定する。【００４５】
例えば図11斜線部111と領域112が、60：40の面積比(以下、最適面積比)になるように、最適再構成角度110を決定する。面積の算出は一般的な積分公式によって算出することが可能である。積分公式によって面積を算出する方法以外では、モンテカルロ法などの確立分布による面積算出法を用いても良い。上記面積比による最適再構成角度の設定は固定的ではない。たとえば面積比を30：70と極端に散乱角の小さい角度側に最適散乱角と設定することも可能である、図12、120参照。この逆に90：10と散乱角の大きい角度側に最適再構成角度121を設定することも可能である。【００４６】
従って、核医学分野において、検診のように感度重視の場合は121のような広い最適再構成角度範囲で再構成処理を行い、またより精密に検査したい場合には120で示す最適再構成角度によって決定される再構成角度範囲で再構成画像を得る等が臨床使用上有効となるため、本実施形態では最適再構成角度を固定的に設定しない。【００４７】
上記説明では、入射ガンマ線エネルギーが単一の場合について記述した。臨床で用いるガンマカメラ装置では、様々なエネルギーを持つガンマ線源を対象としている。それは人体の疾患に対して様々な核種を投与し、その核種が集積する箇所を画像として得るためにほかならない。例えば核種に99mTcを用いた骨シンチグラフィ、また核種に18F-FDGを用いるブドウ糖代謝画像を得る場合がある。【００４８】
前者は骨の腫瘍の早期発見等、後者は原発・転移性悪性腫瘍の発見などに用いられている。99mTcのエネルギーは141KeV、18F-FDGのエネルギーは511KeVであり、図9で示したように、入射ガンマ線のエネルギーによってコンプトン散乱角とコンプトン散乱確率のグラフ(以下、コンプトン散乱確率分布曲線)の形状等は大きく異なる。このため再構成画像の解像度向上のためには、様々なエネルギーによって最適再構成角度を設定する必要が生じる。前述のように、図11で示すよう、核種のエネルギー毎に、Klein-Nishina公式で得られるコンプトン散乱確率分布曲線より、面積比等を用いて最適再構成角度を求めることは可能である。【００４９】
本実施形態では、まず図13に示すように、代表的なエネルギーにおけるコンプトン散乱確率分布曲線を求める。図13の例では130が800KeV、131が500KeV、132が300KeVのコンプトン散乱確率分布曲線を示している。これら3本の曲線から、図14の140に示すように、回帰曲面を求める。回帰曲面とは、最少二乗法による近似曲線を曲面方程式に拡張した、一般的な近似方法である。本実施形態は3本の曲線から回帰曲面を用いたが、あくまで例として3本としたまでで、限定するものではない。これの回帰曲面方程式により任意のエネルギーにおける、コンプトン散乱確率分布曲線を近似できる。【００５０】
図14ではエネルギー300Kevから800KeVにおける曲面方程式を図示してある。この範囲外でも回帰曲面方程式は存在する。得られた曲面方程式から必要なエネルギーのみの一般式(コンプトン散乱確率分布曲線)は簡単な式で表すことは可能で、その一般式はKlein-Nishina公式に比べ非常に簡単な式となる。よって、その式から積分公式やモンテカルロ法を用いた面積比による最適再構成角度は容易に求めることができ、任意の入射エネルギーをもつ様々な核種に対応することが可能な臨床的に有効なコンプトンカメラ装置を実現することができる。
〔第5の実施形態〕
第5の実施形態では、第4の実施形態で説明した方法をさらに拡張した最適再構成角度および最適再構成角度範囲の決定方法等について図15により説明する。【００５１】
図15では300，500，800Kevのコンプトン散乱確率分布曲線を示している。本実施形態では、予め、任意のエネルギーに(ここでは300，500，800Kevの三種)おける最適再構成角度を算出する。この算出については第1の実施の形態で説明した方法を用いれば良く、先に説明した最適面積比が60：40となるよう最適散乱角を決定すれば良い。図15では3種のエネルギーにおいて、先に説明した最適散乱角度を求め図示した。図15では模式的に各エネルギーにおける最適再構成角度示した。つまり、最適面積比を厳密求めておらず説明のために算出した値である。【００５２】
300KeVで100°、500KeVで85°、800KeVで70°が最適再構成角度であるとする。これらをグラフ上でプロットすると図16のようになる。横軸に入射ガンマ線エネルギー、縦軸に最適再構成角度としてプロットした。更にこのプロットした値を元に回帰直線160を引き、これも図示した。この回帰曲線を用いれば任意のエネルギーにおける(最適面積比60：40の場合)最適再構成角度が容易に算出できる。図16では回帰直線で説明したが、フィッティング精度を高めたい場合は二次関数などを用いて回帰曲線を算出し、最適再構成角度を設定することも可能である。【００５３】
以上、本実施形態では、最適面積比を固定した場合に任意のエネルギーにおいて、回帰直線などから最適再構成角度を算出するものである。第4の実施形態に比べ、算出の簡便な点が非常に有利である。【００５４】
最適面積比を固定としたが、例えば予め最適面積比が80：20となるように、最適再構成角度を算出するなど、様々な面積比に対応可能である。このように様々な面積比における、エネルギーと最適再構成角度の回帰直線や回帰曲線を求め、それらから回帰曲面方程式や回帰平面方程式を算出することも可能であり、これらから任意のエネルギー、任意の最適面積比における最適再構成角度を算出することも可能である。
〔第6の実施形態〕
第6の実施形態では、例えば複数の入射エネルギーが異なる核種が投与された被検体に対応した本発明のガンマカメラ装置について説明する。例えば99mTcと18F-FDGの2核種を投与する場合も臨床では十分ありえる。99mTcを優先しこの核種に最適な最適再構成角度を決定し再構成処理を行うと、18F-FDGが集積する疾患部位の再構成画像が解像度低下等の臨床的不利益を招く虞もある。本実施形態では不利益を以下のように解消する。例えば、最適面積比60：40である場合において、99mTcの最適再構成角度が60°であり、18F-FDGの最適再構成角度が75°であると仮定する。【００５５】
本実施形態では、それぞれの核種の最適再構成角度を用いて核種毎に再構成処理を行う。つまり、2回の再構成処理を行うことになる。そして、2回の再構成処理で得られる2枚の再構成画像を融合して、1枚の画像として表示する。融合方法は画像フュージョン等と称され、PET-CT等で頻繁に用いられる公知技術を用いる。この方法を用いることにより核種によって異なる薬剤集積箇所の画像解像度のどちらか一方(2核種投与の場合)が低下することがなくなる。これまでは、2核種の投与について説明したが、これ以上の核種を投与する場合においても、本実施形態には有効で、核種毎に最適再構成角度を用いて再構成処理を行えば良い。【００５６】
複数の核種の画像融合表示については診断などの必要に応じて行えば良く、核種毎に得られた複数の画像を単独で表示すること勿論可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【国際調査報告】
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