(57)【要約】【課題】陽電子撮影装置におけるガンマ線検出位置及び検出時間データから、対象とする空間内の陽電子放出核種の分布密度を推定計算する。【解決手段】陽電子札家装置において同時計数ラインデータを用いて、同一位置に陽電子放出核種から出たガンマ線による同時計数ラインは互いに近接したねじれの位置または互いに交わる位置にあるという事実を利用する。互いに隣接したねじれの位置または互いに交わる位置にある２つの同時計数ラインのペアーを収集データのコンピュータ処理により計算する。この計算結果で検出されるペアーの数は当該位置にある陽電子放出核種の密度に比例することを利用し対象とする空間内の陽電子放出核種の密度分布を推定計算する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの同時計数ラインの端点の座標をそれぞれ、
【数１】
2007101518.tif 000010
として、
【数２】
2007101518.tif 000011
により、同時計数ライン間の距離を計算し、ある値以下のときに同一位置にある陽電子核種による同時計数ラインであると判定する計算方法とそのプログラム。
【請求項２】
上記で決定された同時計数ラインのペアーから
【数３】
2007101518.tif 000012
により陽電子核種の存在位置座標を計算する計算方法とそのプログラム。
【請求項３】
検出器の幾何学的配置による数え落としを補正するため、画像再構成を行おうとする当該位置から検出器の存在しない範囲を見込む最大の立体角をΩとして、
【数４】
2007101518.tif 000013
により真の計数を計算する計算方法とそのプログラム。
【請求項４】
最終的な画素値は、数式３で得られる座標が当該画素内にあるものの合計数に、数式４で得られる比率を掛けた値に比例した値とする計算方法とそのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】本発明は陽電子断層撮影装置において画像再構成の計算方法とプログラムに関する。
【背景技術】従来の陽電子断層撮影装置における画像再構成計算方法にはフィルター逆投影法および逐次近似画像再構成法があり、おのおの２次元、３次元収集法によるデータに対応した計算方法がある。
【非特許文献１】「核医学イメージング」、コロナ社、２００１年、ｐ．１４６から１５１
【非特許文献２】「Ｒｅｃｅｎｔ  Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓ  ｉｎ  Ｉｔｅｒａｔｉｖｅ  Ｉｍａｇｅ  Ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ  ｆｏｒ  ＰＥＴ  ａｎｄ  ＳＰＥＣＴ」、ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎ  ｏｎ  Ｍｅｄｉｃａｌ  Ｉｍａｇｉｎｇ、ＶＯＬ．１９、Ｎｏ．４、２０００年、ｐ．２５７から２６０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述した従来の画像再構成計算方法は、陽電子断層撮影装置における収集データの空間幾何学的特性を直接に用いていないという問題がある。このためフィルター逆投影法は陽電子断層撮影装置のように統計ノイズを含んだデータを適用すると、再構成画像において放射状のアーチファクトを生じ、画素値が負になることもあるという欠点を持つ。逐次近似法では逐次近似を行う回数により再構成画像の画素値に変動が生じるという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【００００】本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、陽電子断層撮影装置における画像再構成計算において、データの空間幾何学的特性を直接利用できる画像再構成計算方法を提供する。陽電子断層撮影装置が３次元収集した同時計数ラインデータにはその線上に近接した位置に陽電子放出核種が存在する。これはリストモード収集データから同時計数ラインを算出した場合も同様である。このデータから近接したねじれの位置にあるがまたは交わる２つの同時計数ラインのペアーを計算する。【０００１】本発明の２つの同時計数ラインの近接の程度を判定する計算方法は座標幾何学的計算式である。２つの同時計数ラインの端点の座標をそれぞれ、
【数１】
2007101518.tif 000002
とする。これら２つの同時計数ライン間の距離は、
【数２】
2007101518.tif 000003
である。本発明の２つの同時計数ラインの近接の程度を判定する計算方法によれば、コンピュータを用いて判定することにより、どのペアーが同一位置にある陽電子放出各種から出た同時計数ラインのペアーであるか高速に判定できる。【０００２】本発明の陽電子放出核種の存在位置の座標を計算する計算方法は座標幾何学的計算式である。２つの同時計数ラインは同一位置にある陽電子放出核種から出た陽電子が対消滅して生成されたガンマ線を陽電子断層撮影装置の検出器が捕らえたものであるとするとき、陽電子放出核種の位置座標は２つの同時計数ラインの最短距離を示す線分の中点であるとすることは幾何学的に最も自然である。その点の座標は、
【数３】
2007101518.tif 000004
で与えられる。ただし、上式において括弧式は３次元ベクトルの内積を与えるとする。本発明の陽電子放出核種の存在位置の座標を計算する計算公式により、陽電子放出核種の位置座標をコンピュータを用いて高速計算することができる。【０００３】本発明の対象空間内の画素内の陽電子放出核種の密度を、検出器の幾何学的配置による数え落としを補正して計算する方法は、当該位置から見込んで検出器が存在しない立体角の大きさとペアーが検出される場合の数との関連を用いたものである。陽電子断層撮影装置において、画像再構成を行おうとする当該位置から検出器の存在しない範囲を見込む最大の立体角をΩとすると、ある位置における陽電子放出核種から出た同時計数ラインの個数は核種の密度をｎとすると、ｎＣ２であるため、陽電子断層撮影装置における計測時のようにｎが十分大きな値のときは、
【数４】
2007101518.tif 000005
という関係式になる。本発明の対象空間内の画素内の陽電子放出核種の密度を、検出器の幾何学的配置による数え落としを補正して計算する方法によれば、検出器の空間配置に依存しない幾何学的数え落とし補正がコンピュータを用いて高速に行うことができる。【０００４】本発明の対象空間内での陽電子放出核種の密度を画素値として計算する方法は上記の存在位置の座標を計算する方法と検出器の幾何学的配置による数え落としを補正する方法とを組み合わせたものである。本発明における最終的な画素値は、数式３で得られる座標が当該画素内にあるものの合計数に、数式４で得られる比率を掛けた値に比例した値とする。本発明の対象空間内での陽電子放出核種の密度を画素値として計算する方法を用いれば、対象空間内の陽電子放出核種の密度に比例した値がコンピュータを用いて高速に計算できる。
【発明の効果】
【００００】本発明により、陽電子断層撮影装置における画像再構成計算において、データの空間幾何学的特性を直接利用する画像再構成計算方法が提供され、フィルター逆投影法においてみられるような負の値になる現象がなく、逐次近似画像再構成法にみられるような逐次近似計算の回数による変動のみられない、高精度でアーチファクトの少ない再構成画像が提供される。【０００１】本発明の２つの同時計数ラインの近接の程度を判定する計算方法によれば、コンピュータを用いて判定することにより、どのペアーが同一位置にある陽電子放出各種から出た同時計数ラインのペアーであるか高速で正確に判定できる。【０００２】本発明の陽電子放出核種の存在位置の座標を計算する計算公式により、陽電子放出核種の位置座標がコンピュータを用いて高速で正確に計算できる。【０００３】本発明の対象空間内の画素内の陽電子放出核種の密度を、検出器の幾何学的配置による数え落としを補正して計算する方法によれば、検出器の空間配置に依存しない幾何学的数え落とし補正がコンピュータを用いて高速でよい近似にて計算できる。【０００４】本発明の対象空間内での陽電子放出核種の密度を画素値として計算する方法を用いれば、対象空間内の陽電子放出核種の密度に比例した値がコンピュータを用いて高速でよい近似にて計算できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００００】以下、本発明を実施するための最良の形態について説明する。本発明の実施においては陽電子断層撮影装置のデータ収集が３次元リストモードで行われている場合が最良である。３次元リストモードでデータ収集されていれば、同時計数ラインと認定する時間間隔をパラメータとして設定できる。【００００】以上のことから、本発明を実施するための最良の形態によれば、同時計数ラインと認定する時間間隔パラメータを画像再構成計算時に調整できるため、再構成画像の精度を向上させることができる。【００００】なお、本発明は上述の発明を実施するための最良の形態に限らず本発明の要旨を逸脱することなくその他の種々の構成を採りうることはもちろんである。【０００１】２つの同時計数ラインの端点の座標をそれぞれ、
【数１】
2007101518.tif 000006
として、
【数２】
2007101518.tif 000007
により、同時計数ライン間の距離を計算し、ある値以下のときに同一位置にある陽電子核種による同時計数ラインであると判定する。【０００２】上記で決定された同時計数ラインのペアーから
【数３】
2007101518.tif 000008
により陽電子核種の存在位置座標を計算する。【０００３】検出器の幾何学的配置による数え落としを補正するため、画像再構成を行おうとする当該位置から検出器の存在しない範囲を見込む最大の立体角をΩとして、
【数４】
2007101518.tif 000009
により真の計数を計算する。【０００４】最終的な画素値は、数式３で得られる座標が当該画素内にあるものの合計数に、数式４で得られる比率を掛けた値に比例した値とする。
【実施例】
【００００】本発明での画像再構成計算方式を、陽電子断層撮影装置の性能をシミュレーションするための代表的ソフトウェアであるＧＡＴＥを用いた生成データにより確認したので以下に示した。【０００１】検出器は半径１０センチの半球状に配列されているとし、内部に検出器の半球と同一中心で半径９ｃｍの水が満たされているという条件とした。検出器はＣｄＴｅ半導体とし、半球面に暑さ５ｍｍのＣｄＴｅが隙間なく存在し、理想的な位置検出ができると仮定した。不応期は２６ナノ秒とした。リストモードデータ収集できたと仮定した。互いに２６ナノ秒間の間に検出されたデータを同時計数として、同時計数ラインを同定した。陽電子放出核種は検出器の半球中心から半径方向に１ｃｍ間隔で１メガベクレルから９メガベクレルまで１メガベクレルずつ増加していく点線源が存在すると仮定した。ＧＡＴＥでのデータ生成と、本発明による画像再構成計算の結果、中心から半径方向に８ｃｍまでは、放射線源強度と再構成画像上での放射線源強度は良好な比例関係を示した。解像度はＦＷＨＭで０．１ｍｍ以下と高解像度を示した。【０００２】上記の理想的な検出器位置条件に続き、実際的な検出器条件を設定してシミュレーションを行った。検出器は半径１１センチ、長さ２０センチの円筒状に配列されているとし、内部に検出器の半球と同一中心で半径１０ｃｍの水が満たされているという条件とした。検出器はＣｄＴｅ半導体とし、円筒面に各々２ｍｍｘ２ｍｍｘ５ｍｍ、ただし深さ方向が５ｍｍのチップがあるとした。５１１キロエレクトロンボルトのガンマ線の検出位置は、１つのチップについてはその中心の座標とした。不応期は２６ナノ秒とした。リストモードデータ収集できたと仮定した。互いに２６ナノ秒間の間に検出されたデータを同時計数として、同時計数ラインを同定した。陽電子放出核種は検出器の半球中心から半径方向に１ｃｍ間隔で１メガベクレルから９メガベクレルまで１メガベクレルずつ増加していく点線源が存在すると仮定した。ＧＡＴＥでのデータ生成と、本発明による画像再構成計算の結果、中心から半径方向に７ｃｍまでは、放射線源強度と再構成画像上での放射線源強度は良好な比例関係を示した。解像度はＦＷＨＭで２ｍｍ以下と高解像度を示した。