(57)【要約】【課題】撮像対象の位置に依存して生じる感度むらを補正して高画質化を図ると共に、ペネトレーションの低減、感度の向上、及び位置分解能の向上を同時に実現することができる放射線撮像装置を提供する。【解決手段】被測定対象物からの放射線を検出する検出器２１と、放射線の進行を抑制するセプタ２４で仕切られた貫通穴２３を有し、検出器２１の被測定対象物の方向に配置されて、検出器２１に入射される放射線の方向を制限するコリメータ２２と、予め取得された撮像領域における位置毎の感度分布を記憶する記憶部１２ａと、検出器２１による検出結果から被測定対象物の放射線撮像画像を構成する画像再構成処理において感度分布を組み込んで感度を補正する画像構成部１２ｂとを備える。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定対象物からの放射線を検出する検出器と、
放射線の進行を抑制するセプタで仕切られた貫通穴を有し、前記検出器の前記被測定対象物の方向に配置されて、前記検出器に入射される放射線の方向を制限するコリメータと、
予め取得された撮像領域における位置毎の感度分布を記憶する記憶部と、
前記検出器による検出結果から前記被測定対象物の放射線撮像画像を構成する画像再構成処理において前記感度分布を組み込んで感度を補正する画像構成部と
を備えたことを特徴とする放射線撮像装置。
【請求項２】
請求項１に記載の放射線撮像装置において、
前記記憶部は、予め撮像領域の位置毎の感度分布と撮像領域の位置毎の点線源の応答関数をさらに保持し、
前記画像構成部は、前記感度分布と前記応答関数とを前記画像再構成処理に組み込んで感度と位置分解能とを補正することを特徴とする放射線撮像装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の放射線撮像装置において、
前記記憶部は、予め取得された撮像領域の位置毎の感度分布と、前記撮像領域の位置毎の点線源の応答関数とを複数の放射線のエネルギー毎に保持し、
前記画像構成部は、複数の放射線のエネルギー毎に保持した前記感度分布と前記応答関数とを画像再構成に組み込んで感度と位置分解能とを複数の放射線のエネルギー毎に補正し、複数の放射線のエネルギー毎に放射線撮像画像を構成することを特徴とする放射線撮像装置。
【請求項４】
請求項１から３の何れか１項に記載の放射線撮像装置において、
前記検出器は、隣接して配置された複数の検出素子により構成され、
前記コリメータは、前記貫通穴のピッチが前記検出素子のピッチよりも大きくなるように構成されたことを特徴とする放射線撮像装置。
【請求項５】
請求項１から４の何れか１項に記載の放射線撮像装置において、
前記検出器は、隣接して配置された複数の検出素子により構成され、
前記コリメータは、前記貫通穴のそれぞれに対応する位置に複数の前記検出素子が配置されるように構成されたことを特徴とする放射線撮像装置。
【請求項６】
請求項１から５の何れか１項に記載の放射線撮像装置において、
前記検出器は、半導体により形成された半導体放射線検出器であることを特徴とする放射線撮像装置。
【請求項７】
請求項１から６の何れか１項に記載の放射線撮像装置において、
前記放射線撮像装置は、単一光子放射型コンピュータ断層撮影装置であることを特徴とする放射線撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線を用いて被検体の断層画像を取得する放射線撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
放射線計測装置を核医学分野に応用した装置として、ガンマカメラ及びこのガンマカメラを用いた単一光子放射型コンピュータ断層撮影装置（以下、ＳＰＥＣＴ(Single Photon Emission Computed Tomography)装置と称する）がある。ガンマカメラは一般的に、放射性同位体を含む化合物の分布を測定し透過画像イメージ（プラナー画像）を提供するのに対し、ＳＰＥＣＴ装置はガンマカメラを回転計測することにより断層面のイメージを提供するものである。
【０００３】
近年では、このようなガンマカメラに使用されている放射線検出器（以下、検出器と称する）として、より高い分解能をもつピクセル型の放射線検出器が開発されてきている。ピクセル型の検出器としては、シンチレータとフォトダイオードで構成されたものや、放射線を電気信号に変換する半導体で構成されたもの等がある。いずれの方式も、小さな検出器単位（ピクセル単位）で位置信号を取得するものであり、検出器の固有分解能は、ピクセルサイズで決定され、空間的に離散した計測が行われる。
【０００４】
ＳＰＥＣＴ装置には、高い空間分解能及び感度が望まれる。空間分解能や感度を決定する要因としては、放射線源と検出器との距離、コリメータを構成するセプタの厚さ及び高さ、放射線のエネルギー、散乱、吸収等の多くの要因がある。これらの要因のうち、コリメータのセプタの高さとコリメータの貫通穴の大きさが、分解能と感度に大きく関与している。
【０００５】
ＳＰＥＣＴ装置の空間分解能は、コリメータを介して検出器に入射される放射線の到来方向の精度に依存しており、検出器が測定対象物を見込む視野をコリメータによって狭める（すなわち、コリメータの貫通穴のサイズを小さくする）ことによって、放射線の到来方向の精度を高めればよいが、視野を狭めるほど感度が低下する傾向にある。つまり、逆に言えば、ＳＰＥＣＴ装置の感度も空間分解能と同じくコリメータの貫通穴のサイズに依存しているが、感度を高めるためにコリメータの貫通穴のサイズを大きくするすると、空間分解能が低下してしまうということである。このように、従来のＳＰＥＣＴ装置では、高分解能と高感度の両立が難しいため、用途に応じてコリメータを入れ替える必要があり、医療の現場などでは大きな負担となっている。
【０００６】
そこで、空間分解能と感度の向上を目的として、例えば、特許文献１や非特許文献１には、一つの矩形貫通穴に複数の検出器が含まれるＳＰＥＣＴ装置が記載されており、貫通穴のサイズを同じとする条件の下では、貫通穴と検出器とが一対一対応である従来のＳＰＥＣＴ装置よりも、高い分解能が得られることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】国際公開第２００８／０４６９７１号
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】C. Robert et al. (2008) 2008 IEEE Nuclear Science Symposium Conference Record Vol6 pp.4246-4251
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、原子力発電所の事故に伴う除染や核燃料デブリ除去、或いは廃炉に伴って生じる放射性廃棄物の処理には、汚染状況の詳細な事前調査が必要であり、その調査のためにＳＰＥＣＴ装置を活用することが期待されている。
【００１０】
原子力発電所向けでＳＰＥＣＴ装置を用いる場合に検出対象となるガンマ線のエネルギーは、医療向けで用いる場合と大きく異なる。例えば、医療向けのＳＰＥＣＴ装置では、Ｔｃ−９９ｍによる１４０ｋｅＶのガンマ線等を主に用いているが、原子力発電所向けでは、Ｃｓ−１３７による６６２ｋｅＶ、Ｃｏ−６０による１．１７ＭｅＶ及び１．３３ＭｅＶ、或いは、Ｅｕ−１５４による１．２７ＭｅＶ等の高エネルギーのガンマ線を検出する必要がある。高エネルギーのガンマ線は物質を通過する能力が高いので、ペネトレーション（コリメータのセプタを通過して隣接の検出器で検出される割合）が増加しやすくなる。ペネトレーションが増加するとＳ/Ｎが低下して画質の低下（コントラストの低下）を招くので、ペネトレーションを抑制する為にセプタをより高く、またより厚くする必要が生じる。
【００１１】
しかしながら、高エネルギーのガンマ線を検出する場合にペネトレーションが適当な値となるようにコリメータのセプタ厚を調整した場合、セプタの厚さは数ミリ程度にもなり、撮像対象の位置に依存した検出感度変動が生じることになる。この感度の変動は撮像対象に依存するので、事前の補正が不可能である。また、高エネルギーのガンマ線を検出する場合に、ペネトレーション低減を図るとコリメータのセプタが長くまた厚くなるので感度が低下する。ペネトレーション低減と感度向上を両立させるには、コリメータの貫通穴のピッチを拡大し、セプタを厚く、コリメータ穴を大きくすればよいが、その代わりに位置分解能が低下することになる。つまり、ペネトレーションの低減、感度の向上、及び空間分解能の向上の全てを同時に実現することは困難であり、また、撮像対象の位置に依存した感度変動の事前の補正も困難であった。
【００１２】
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、撮像対象の位置に依存して生じる感度むらを補正して高画質化を図ると共に、ペネトレーションの低減、感度の向上、及び位置分解能の向上を同時に実現することができる放射線撮像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】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明は、被測定対象物からの放射線を検出する検出器と、放射線の進行を抑制するセプタで仕切られた貫通穴を有し、前記検出器の前記被測定対象物の方向に配置されて、前記検出器に入射される放射線の方向を制限するコリメータと、予め取得された撮像領域における位置毎の感度分布を記憶する記憶部と、前記検出器による検出結果から前記被測定対象物の放射線撮像画像を構成する画像再構成処理において前記感度分布を組み込んで感度を補正する画像構成部とを備えたものとする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、試薬の取り出し時や搭載時における試薬の取り違えや搭載忘れを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１の実施の形態に係る放射線撮像装置の一例として示すＳＰＥＣＴ装置の全体構成を概略的に示す図である。
【図２】検出器ユニットを抜き出して模式的に示す図である。
【図３】検出器ユニットの一構成例を挙げて詳細に示す図である。
【図４】検出器ユニットを構成する検出器とコリメータとの位置関係を示す図であり、検出器の検出面側から見た図である。
【図５】検出器ユニットを構成する検出器とコリメータとの位置関係を示す図であり、図４におけるＡ−Ａ線断面図である。
【図６】図５における検出器に対して点線源を仮想的に配置した場合の検出器におけるカウント数分布（点応答関数）のシミュレーション結果を示す図である。
【図７】図５における検出器に対して点線源を仮想的に配置した場合の検出器におけるカウント数分布（点応答関数）のシミュレーション結果を示す図である。
【図８】第２の実施の形態に係る検出器ユニットを構成する検出器とコリメータとの位置関係を示す図であり、検出器の検出面側から見た図である。
【図９】検出器ユニットを構成する検出器とコリメータとの位置関係を示す図であり、図８におけるＢ−Ｂ線断面図である。
【図１０】ペネトレーションと画像再構成処理に必要なデータを取得するのに必要な測定時間との関係を示す図であり、第一の実施の形態の条件での結果を示す図であり。
【図１１】ペネトレーションと画像再構成処理に必要なデータを取得するのに必要な測定時間との関係を示す図であり、第２の実施の形態の条件での結果を示す図であり。
【図１２】図１１におけるコリメータ長２５０ｍｍの場合の結果だけを抜き出して示す図である。
【図１３】第３の実施の形態に係る検出器ユニットを構成する検出器とコリメータとの位置関係を示す図であり、検出器の検出面側から見た図である。
【図１４】検出器ユニットを構成する検出器とコリメータとの位置関係を示す図であり、図１３におけるＣ−Ｃ線断面図である。
【図１５】第３の実施の形態の変形例に係る検出器ユニットを構成する検出器とコリメータとの位置関係を示す図であり、検出器の検出面側から見た図である。
【図１６】検出器ユニットを構成する検出器とコリメータとの位置関係を示す図であり、図１５におけるＤ−Ｄ線断面図である。
【図１７】図４、図８及び図１５に示したコリメータと検出素子との相対位置における測定時間とペネトレーションの関係図を示す図である。
【図１８】コリメータの高さ、開口幅、及びセプタ厚を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の各実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
【００１７】
＜第１の実施の形態＞
本発明の第１の実施の形態を図１〜図７及び図１８を参照しつつ詳細に説明する。
【００１８】
図１は、本実施の形態に係る放射線撮像装置の一例として示すＳＰＥＣＴ装置の全体構成を概略的に示す図である。
【００１９】
図１において、ＳＰＥＣＴ装置（単一光子放射型コンピュータ断層撮影装置（以下、ＳＰＥＣＴ(Single Photon Emission Computed Tomography)装置と称する））１は、回転テーブル１０と、回転テーブル１０の中央に配置され、被撮像対象物（被測定対象物）が収容された収納缶１４と、回転テーブル１０の外周部に配置され、収納缶１４に収容された被撮像対象物からの放射線を検出する検出器ユニット２０と、検出器ユニット２０を回転テーブル１０の軸方向に駆動する昇降機１１と、検出器ユニット２０で検出されたデータの処理を行うとともに、ＳＰＥＣＴ装置１全体の動作を制御する全体制御装置１２と、各種設定画面や測定結果等を表示する表示装置１３とから概略構成されている。
【００２０】
収納缶１４には、被撮像対象物（図示せず）が納められている。被撮像対象物は、例えば、Ｃｓ−１３７、Ｃｏ−６０、Ｅｕ−１５４等の放射性物質を含んだがれきや燃焼デブリ等である。被撮像対象物に含まれるＣｓ−１３７、Ｃｏ−６０、Ｅｕ−１５４等から放出されるγ線（放射線）は、回転テーブル１０に昇降機１１を介して支持された検出器ユニット２０によって検出され、全体制御装置１２に送られてプラナー画像及び断層画像として構成されるようになっている。
【００２１】
図２は、検出器ユニットを抜き出して模式的に示す図である。
【００２２】
図２に示すように、検出器ユニット２０は、被測定対象物からの放射線を検出する検出器２１と、放射線の進行を抑制するセプタ２４で仕切られた貫通穴２３を有し、検出器２１の被測定対象物（収納缶１４）の方向に配置されて、検出器２１に入射される放射線の方向を制限するコリメータ２２とから構成されている。つまり、コリメータ２２は、貫通穴２３と、貫通穴２３を仕切るセプタ２４とを有しており、被撮像対象物に含まれる放射性物質から放出されるγ線を選別して一定方向からのγ線のみを通過させ、検出器２１に入射される放射線の入射角を制限する役割を有している。
【００２３】
検出器ユニット２０を収納缶１４に対して固定した状態で、収納缶１４からの放射線を検出し、検出結果を用いて放射線撮像画像を構成することによりプラナー画像を撮像することができる。また、回転テーブル１０を軸周りに回転させることにより検出器ユニット２０を収納缶１４の周りで回転させながら収納缶１４からの放射線を検出し、検出結果を用いて放射線撮像画像を構成することによりＳＰＥＣＴ撮像を行うことができる。
【００２４】
なお、プラナー画像の撮像およびＳＰＥＣＴ撮像において、昇降機１１により、検出器ユニット２０の高さ（回転テーブル１０の回転軸方向の位置）を変えることにより撮像領域を変ええることができ、収納缶１４に収容された被撮像対象物の全域を撮像することができる。さらに、検出器ユニット２０は、昇降機１１により回転テーブル１０の径方向及び周方向に移動させることができ、例えば、収納缶１４に収容された被撮像対象物から放出される放射線が弱い場合は、検出器ユニット２０を収納缶１４に最近接して撮像することができ、逆に被撮像対象物から放射される放射線が強い場合は、検出器ユニット２０を収納缶１４から離すことにより検出器２１の飽和を避けることができる。
【００２５】
全体制御装置１２は、ＳＰＥＣＴ装置１の全体の動作を制御するものであり、記憶部１２ａ及び断層像情報作成部（画像構成部）１２ｂを有している。断層像情報作成部１２ｂは、検出器２１で検出されたγ線の波高値、検出時刻のデータ及び検出器（チャンネル）ＩＤと検出器内の検出位置（または検出位置を同定するのに必要な測定データ）を含むパケットデータをＦＰＧＡ（図示せず）等のデジタル回路素子を介して取り込み、プラナー画像を生成、もしくはサイノグラムデータに変換して断層像情報を生成し、記憶部１２ａに記憶するとともに、表示装置１３に表示する。記憶部１２ａは、予め求めた感度分布（後述）や、測定した生データ及び画像情報データ等を記憶する。
【００２６】
図３は、検出器ユニットの一構成例を挙げて詳細に示す図である。なお、図３においては説明のためにコリメータと検出器との間を離して図示しているが、実際にはコリメータは検出器の検出面に隣接して配置されている。
【００２７】
図３に示すように、検出器２１は、例えば、ＣｄＴｅ半導体を用いた複数の検出素子２１ａを２次元に配列して検出素子群としたピクセル型の検出器である。ピクセル型の半導体検出器を使用することにより、検出器の空間分解能が向上し、更にはＳＰＥＣＴ装置の空間分解能も向上する。検出器２１を構成する複数の検出素子２１ａは、検出器ユニット２０における放射線の入射方向にそれぞれの検出面（入射面）２１ｆを向けて配置されており、検出器２１としての検出面２１ｂを構成している。
【００２８】
検出器２１の検出面２１ｂ側に隣接するようにコリメータ２２が配置されている。コリメータ２２は鉛製であり、検出器２１の検出面２１ｂに対して垂直方向から平面視した際、検出面２１ｂを見通せる方向に貫通穴２３が延在するよう配置されている。貫通穴２３は碁盤目状に配置されている。また、各貫通穴２３は、セプタ２４によって仕切られている。なお、コリメータ材質は鉛に限定されるものではなく、ガンマ線を遮蔽する能力の高い材料で有れば足りるので、例えば、鉛に代えてタングステン等を使用しても良い。また、貫通穴２３の形状を碁盤目状とした場合を例示しているが、これらに限定されるものではない。また、ピクセル型の検出器２１を用い、その検出素子２１ａの形状に合わせたコリメータの貫通穴２３の形状としたが、これに限定されるものではなく、コリメータの製作性や画質に合わせてコリメータ形状（貫通穴形状）を選定すればよい。
【００２９】
図４及び図５は、検出器ユニットを構成する検出器とコリメータとの位置関係を示す図であり、図４は検出器の検出面側から見た図、図５は図４におけるＡ−Ａ線断面図である。
【００３０】
図４及び図５に示すように、検出器２１を構成する各検出素子２１ａと、コリメータ２２の各貫通穴２３とが１対１で対応するように配置されている。撮像対象であるγ線は、例えば、数百ｋｅＶ〜数ＭｅＶであり、ある貫通穴２３に入射したγ線（放射線）がセプタ２４を通過して隣接する貫通穴２３に対応する検出素子２１ａ（ピクセル）へ漏れる（ペネトレーション）を抑える為に、セプタ２４を厚くし、また、セプタ２４の高さ（貫通穴２３の延在する方向におけるセプタ２４の長さ）を長くする必要がある。このとき、貫通穴２３は必然的に小さくなる。なお、本実施の形態では、一例として検出素子２１ａのピッチ、セプタ２４の厚さ（貫通穴幅）及びセプタ２４の高さをそれぞれ、２．５ｍｍ、１．０ｍｍ（１．５ｍｍ）、２５０ｍｍとした場合を示している、それに限定されるものではない。
【００３１】
なお、コリメータにおけるペネトレーションは、図１８に示したコリメータの高さａ、開口幅ｄ、及びセプタ厚ｔを用いて下記（式１）により表される。
【００３２】
ペネトレーション＝ＥＸＰ（−μ・Ｗｍｉｎ）×１００    ・・・（式１）
ここで、μ＾（−１）はγ線の平均自由工程（エネルギー依存あり）、Ｗｍｉｎはコリメータ壁の通過長（＝ｔ・Ａｅ／（２ｄ＋ｔ））、Ａｅは実効的なコリメータ長（＝ａ−２／μ）である。
【００３３】
図６及び図７は、図５における検出器に対して点線源を仮想的に配置した場合の検出器におけるカウント数分布（点応答関数）のシミュレーション結果を示す図である。図６は点線源とコリメータの距離Ｒを５０ｍｍに設定した場合を示す図であり、図７は距離Ｒを１２０ｍｍに設定した場合の結果を示す図である。図６及び図７に示したシミュレーション結果は、２次元のシミュレーション（レイトレース）により求めたものである。
【００３４】
図５に示すように、点線源のコリメータ２２に対する位置を点線源位置５１及び点線源位置５２として定義している。
【００３５】
図５〜図７において、点線源位置５１は検出器２１の検出面２１ｂに垂直な方向においてセプタ２４の直上に位置しており、点線源から放出される放射線のカウントはアドレス１の検出素子２１ａとアドレス２の検出素子２１ａに分散して検出されることがわかる。また、点線源位置５２は検出器２１の検出面２１ｂに垂直な方向において検出素子２１ａの検出面２１ｆ（コリメータ２２の貫通穴２３）の直上であり、点線源から放出される放射線のカウントがアドレス２の検出素子２１ａに集中している。それぞれの点線源位置５１，５２での感度は、トータルのカウントレートで評価できる。例えば、図６に示すように、距離Ｒ＝５０ｍｍの場合、点線源位置５２の場合のカウントを１とすると、点線源位置５１の場合のカウントは０．１４となる。また、図７に示すように、距離Ｒ＝１２０ｍｍの場合、図６の点線源位置５２の場合のカウントを１として、点線源位置５１及び点線源位置５２でのカウントはそれぞれ０．７２、および０．８１となり、感度に強い位置依存性があることが分かる。
【００３６】
本実施の形態では、予めこの感度分布をシミュレーションにより求めておいて撮像領域における位置毎の感度補正係数として記憶部１２ａに保持しておき、画像構成処理にその感度分布を組み込むことにより感度補正を行うものである。なお、感度分布を予め求める方法は上記シミュレーションに限定されるものではなく、実測等により求めても良い。また、感度は撮像対象のガンマ線エネルギーにも依存するものであり、エネルギー毎の感度分布を予め求めて記憶部１２ａに保持しておく。
【００３７】
ここで、断層像情報作成部（画像構成部）における画像再構成処理について説明する。
【００３８】
検出器２１を構成する複数の検出素子２１ａのうち、アドレスｉの検出素子２１ａで計測されるカウント数ｙｉは、検出構成画素ｊのカウント数（放射線強度）をλｊとして、下記（式１）で表される。
【００３９】
ｙｉ＝ΣＣｉｊ・λｊ     ・・・（式２）
ここで、Ｃｉｊは、画素ｊから放出された放射線が検出器ｉで検出される確率を表す。
【００４０】
上記（式２）から、逐次近似再構成法等(ＭＬＥＭ法、ＯＳＥＭ法、ＭＡＰ法等)を用いて画像を再構成する。さらに予め求めておいた感度分布を逐次近似再構成に組み込むことにより、感度補正を実施する。アドレスｉの検出器での感度分布は、撮像領域位置、つまり、上記（式２）の検出再構成画素ｊに依存しており、検出確率Ｃｉｊに組み込むことができる。このように逐次近似再構成法に組み込んで感度を補正することにより、撮像対象に応じたより正確な感度補正が可能となり、画質や画像の定量性が向上する。
【００４１】
以上のように構成した本実施の形態の効果を説明する。
【００４２】
原子力発電所向けでＳＰＥＣＴ装置を用いる場合に検出対象となるガンマ線のエネルギーは、医療向けで用いる場合と大きく異なり、Ｃｓ−１３７による６６２ｋｅＶ、Ｃｏ−６０による１．１７ＭｅＶ及び１．３３ＭｅＶ、或いは、Ｅｕ−１５４による１．２７ＭｅＶ等の高エネルギーのガンマ線を検出する必要がある。高エネルギーのガンマ線は物質を通過する能力が高いので、ペネトレーション（コリメータのセプタを通過して隣接の検出器で検出される割合）が増加しやすくなる。ペネトレーションが増加するとＳ/Ｎが低下して画質の低下（コントラストの低下）を招くので、ペネトレーションを抑制する為にセプタをより高く、またより厚くする必要が生じる。
【００４３】
しかしながら、高エネルギーのガンマ線を検出する場合にペネトレーションが適当な値となるようにコリメータのセプタ厚を調整した場合、セプタの厚さは数ミリ程度にもなり、撮像対象の位置に依存した検出感度変動が生じることになる。この感度の変動は撮像対象に依存するので、事前の補正が不可能である。また、高エネルギーのガンマ線を検出する場合に、ペネトレーション低減を図るとコリメータのセプタが長くまた厚くなるので感度が低下する。ペネトレーション低減と感度向上を両立させるには、コリメータの貫通穴のピッチを拡大し、セプタを厚く、コリメータ穴を大きくすればよいが、その代わりに位置分解能が低下することになる。つまり、ペネトレーションの低減、感度の向上、及び空間分解能の向上の全てを同時に実現することは困難であり、また、撮像対象の位置に依存した感度変動の事前の補正も困難であった。
【００４４】
これに対して本実施の形態においては、被測定対象物からの放射線を検出する検出器２１と、放射線の進行を抑制するセプタ２４で仕切られた貫通穴２３を有し、検出器２１の被測定対象物の方向に配置されて、検出器２１に入射される放射線の方向を制限するコリメータ２２とを備え、検出器２１による検出結果から被測定対象物の放射線撮像画像を構成する画像再構成処理において、予め取得された撮像領域における位置毎の感度分布を組み込んで感度を補正するように構成したので、撮像対象の位置に依存して生じる感度むらを補正して高画質化を図るとともに、ペネトレーションの低減、感度の向上、及び位置分解能の向上を同時に実現することができる。
【００４５】
すなわち、本実施の形態においては、感度分布による画像のアーチファクト発生を抑制可能であり、画質を向上することができる。また、一般的にアーチファクト低減に用いる画像フィルター等が不要となり、画質のボケが少なくなり空間分解能が改善する。
【００４６】
また、感度に加えて点応答関数（図６参照）を予め求めて保持しておき、画像再構成処理に組み込んで処理することが可能である。点応答関数は、検出再構成画素ｊに点線源を置いた時の各検出器iの応答であり、感度分布と合わせてＣｉｊを決定するものとなる。図６に示すように点応答関数は位置に強く依存しており、点応答関数と感度分布を画像再構成に組み込んで補正することにより、位置分解能を大きく改善することができる。
【００４７】
また、本手法により放射線分布の広がり（ボケ）が低減されて、線源位置での画素値が向上し画質の改善が図れる。逆に画素値の向上が図れるので、その分だけ測定時間を短縮することができる。
【００４８】
＜第２の実施の形態＞
本発明の第２の実施の形態を図８〜図１１を参照しつつ説明する。
【００４９】
本実施の形態は、第１の実施の形態と比較して、貫通穴のピッチを検出穴のピッチよりも大きくした場合を示すものである。
【００５０】
図８及び図９は、本実施の形態に係る検出器ユニットを構成する検出器とコリメータとの位置関係を示す図であり、図８は検出器の検出面側から見た図、図９は図８におけるＢ−Ｂ線断面図である。図中、第１の実施の形態と同様の部材には同じ符号を付し、説明を省略する。
【００５１】
図８及び図９に示すように、コリメータ２２Ａの貫通穴２３Ａのピッチは、検出素子２１ａのピッチよりも大きくなっている。なお、本実施の形態では、コリメータ２２Ａの貫通穴２３Ａのピッチが検出素子２１ａのピッチの２倍となるように（すなわち、貫通穴２３Ａの幅及びセプタ２４Ａの幅が検出素子２１ａの幅と等しくなるように）構成した場合を例示している。なお、貫通穴２３Ａの幅及びセプタ２４Ａの幅がこれに限定されないことは言うまでもない。
【００５２】
図１０及び図１１は、ペネトレーション（隣接検出器への漏れ込み率）と画像再構成処理に必要なデータを取得するのに必要な測定時間との関係を示す図である。図１０は、第１の実施の形態の条件（検出素子２１ａのピッチと貫通穴２３ピッチが等しい）での結果を示す図であり、図１１は本実施の形態の条件（貫通穴２３Ａのピッチが検出素子２１ａのピッチの２倍）での結果を示す図である。図１０及び図１１においては、検出素子２１ａのピッチを２．５ｍｍで固定し、コリメータ長(a)と貫通穴幅(d)をパラメータとしてレイトレースシミュレーションしている。ペネトレーションはセプタを通過して隣接ピクセルへの漏れ込み量であり、増加するとＳ/Ｎが低下し画像のコントラストが低下する。従って、一般的には数％以下に抑えるようにコリメータを設計する必要がある。また、測定時間は短い方が良く、本図において原点に近づけることが目標となる。図１１に示すように、本実施の形態では、検出素子２１ａのピッチは２．５ｍｍのままで、貫通穴２３Ａのピッチを増大（検出器２１のピッチの２倍と）し、合わせてセプタ２４Ａの幅も増大したもので、図１０比べて測定結果が大きく原点に近づくことが分かる。
【００５３】
その他の構成は第１の実施の形態と同様である。
【００５４】
以上のように構成した本実施の形態においても第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００５５】
また、従来技術ではトレードオフの関係にあるペネトレーションと感度の関係において、検出器ピッチに捕らわれずに貫通穴ピッチを増大することによりペネトレーションを抑制した上で感度の向上（測定時間短縮）を実現することができる。また、単純に貫通穴ピッチを増大しただけではペネトレーションの抑制と感度向上の両立は図れても空間分機能の低下を招いてしまが、本実施の形態では、点応答関数を画像再構成に組み込んで位置分解能補正を実施することにより、空間分解能を保持している。すなわち、貫通穴２３Ａのピッチを検出素子２１ａのピッチよりも増大した上で、感度分布及び点応答関数を画像再構成に組み込んで感度及び位置分解能補正を実施することにより、ペネトレーション抑制、感度向上（測定時間短縮）及び空間分解能向上を同時に実現することができる。
【００５６】
＜第３の実施の形態＞
本発明の第３の実施の形態を図１２〜図１４を参照しつつ説明する。
【００５７】
本実施の形態は、第２の実施の形態と比較して、貫通穴と検出素子の相対位置を変え、１つの貫通穴に複数の検出素子が対応するように配置したものである。
【００５８】
図１３及び図１４は、本実施の形態に係る検出器ユニットを構成する検出器とコリメータとの位置関係を示す図であり、図１３は検出器の検出面側から見た図、図１４は図１３におけるＣ−Ｃ線断面図である。図中、第１及び第２の実施の形態と同様の部材には同じ符号を付し、説明を省略する。
【００５９】
図１３及び図１４に示すように、コリメータ２２Ａの貫通穴２３Ａのピッチが検出素子２１ａのピッチよりも大きくなっており、ガンマ線の入射方向からコリメータ２２Ａ（貫通穴２３Ａ）及び検出素子２１ａを平面視した時、一つの貫通穴２３Ａに複数個の検出素子２１ａを配置している。
【００６０】
図１２は、図１１におけるコリメータ長２５０ｍｍの場合の結果だけを抜き出して示す図である。第２の実施の形態では、貫通穴幅が検出器ピッチと同等の２．５ｍｍが最大であり、図１２における実線部分に限定される。それに対し、本実施例の場合は、貫通穴２３サイズに制限がなく（すなわち、２．５ｍｍ以上も可能となり）、コリメータ設計尤度が高く様々な目的に応じたコリメータを作ることが可能となる。
【００６１】
その他の構成は第１及び第２の実施の形態と同様である。
【００６２】
以上のように構成した本実施の形態においても第１及び第２の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００６３】
また、図１３で示したように、本実施の形態では、第二の実施形態における図８と同じ形状（貫通穴２３幅、セプタ２４幅を同じにした形状）のコリメータ２２Ａを検出素子２１ａの半ピッチ分だけずらして配置している。したがって、図１３に示した検出器ユニット２０Ｂを用いた場合のＳＰＥＣＴ装置の基本性能は、コリメータ形状、感度と位置分解能補正方法等が第２の実施の形態と基本的に同様なので、基本性能も同等である。
【００６４】
また、本実施の形態においては、検出素子２１ａに対するコリメータ２２Ａの位置合わせが容易になる特徴がある。例えば、第２の実施の形態で示した図８の場合においては検出素子の境界線上にセプタ２４と貫通穴２３の境界があるために、コリメータと検出器２１の相対位置の微小なずれに対して感度が大きく変動するが、本実施の形態においては、検出素子２１ａの境界線上にセプタ２４Ａと貫通穴２３Ａの境界がないので、コリメータ２２Ａと検出素子２１ａの相対位置のずれに対する感度の変動が小さく抑えられる。なお、第２の実施の形態の図８において、貫通穴２３を小さくすれば、検出素子２１ａの境界線上にセプタ２４と貫通穴２３の境界がこないように配置できるが、その場合は感度が減少する方向であり、コリメータ２２のパラメータを限定してしまうことになる。
【００６５】
＜第３の実施の形態の変形例＞
本発明の第３の実施の形態の変形例を図１５〜図１７を参照しつつ説明する。
【００６６】
本実施の形態は、貫通穴の中に複数個の検出器を配置可能としたものであり、コリメータの貫通穴のピッチが検出器ピッチの３倍となるように構成したものである。
【００６７】
図１５及び図１６は、本変形例に係る検出器ユニットを構成する検出器とコリメータとの位置関係を示す図であり、図１５は検出器の検出面側から見た図、図１６は図１５におけるＤ−Ｄ線断面図である。図中、第１〜第３の実施の形態と同様の部材には同じ符号を付し、説明を省略する。
【００６８】
図１５及び図１６に示すように、コリメータ２２Ｃの貫通穴２３Ｃのピッチは、検出素子２１ａのピッチの３倍となるように構成されており、貫通穴２３の中には複数個（本変形例では４つ）の検出素子２１ａが配置されている。
【００６９】
その他の構成は第１〜第３の実施の形態と同様である。
【００７０】
以上のように構成した本変形例においても第１〜第３の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００７１】
図１７は、図４、図８及び図１５に示したコリメータと検出素子との相対位置における測定時間とペネトレーションの関係図（コリメータ長は２５０ｍｍとする）を示す図である。
【００７２】
図１７に示すように、本変形例では、ペネトレーションを抑制し測定時間を短縮（感度向上）できることが分かる。すなわち、本変形例においては、自由にコリメータ形状及びコリメータと検出器の配置が可能となり、コリメータ設計尤度が高く様々な目的に応じたコリメータを作ることが可能となる。
【００７３】
なお、本発明は上記した各実施の形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施の形態は本願発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。
【符号の説明】
【００７４】
１  装置
１０  回転テーブル
１１  昇降機
１２  全体制御装置
１２ａ  記憶部
１２ｂ  断層像情報作成部（画像構成部）
１３  表示装置
１４  収納缶
２０，２０Ｂ  検出器ユニット
２１  検出器
２１ａ  検出素子
２１ｂ  検出面
２１ｆ  検出面（入射面）
２２，２２Ａ，２２Ｃ  コリメータ
２３，２３Ａ，２３Ｃ  貫通穴
２４，２４Ａ  セプタ
５１，５２  点線源位置
【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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【図１７】
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【図１８】
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