JP2007218769A - Nuclear medicine imaging equipment - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、実際の撮像環境に応じて精度の高い散乱線の補正を可能とする核医学イメージング装置を提供する。
【解決手段】 同時計数回路11により検出されたエミッションデータは、エネルギー弁別手段12により、標準エネルギーウィンドウ(SEW)内にあるSEWデータと、高エネルギーウィンドウ(UEW)内にあるUEWデータに弁別される。散乱成分除去手段13は、UEWデータから散乱線を除去した後、所定の増幅を行い、推定SEWデータを得、これをSEWデータから減算した上で、スムージングを施すことにより、SEWデータについて精度の高い散乱線データを取得する。そして、散乱r線データをSEWデータから減算することで、散乱成分が除去されたSEWデータを得、増幅率記憶手段14により再構成処理がされて、散乱線の少ない良質なRI分布画像が表示手段16に表示される。
【選択図】 図1The present invention provides a nuclear medicine imaging apparatus capable of correcting scattered radiation with high accuracy in accordance with an actual imaging environment.
Emission data detected by a coincidence circuit is discriminated by an energy discriminating means into SEW data within a standard energy window (SEW) and UEW data within a high energy window (UEW). . Scattering component removing means 13 removes scattered radiation from the UEW data, performs predetermined amplification, obtains estimated SEW data, subtracts the estimated SEW data from the SEW data, and performs smoothing to obtain accurate SEW data. Acquire high scattered radiation data. Then, by subtracting the scattered r-ray data from the SEW data, SEW data from which the scattered component has been removed is obtained and reconstructed by the amplification factor storage means 14 to display a high-quality RI distribution image with few scattered rays. It is displayed on the means 16.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、核医学イメージング装置に関し、とくにシンチレーションカメラ(ガンマカメラ)やこのカメラ等を用いて構成されるSPECT(Single Photon Emission Computed Tomograph)装置などの核医学イメージング装置に関する。 The present invention relates to a nuclear medicine imaging apparatus, and more particularly to a nuclear medicine imaging apparatus such as a scintillation camera (gamma camera) or a SPECT (Single Photon Emission Computed Tomograph) apparatus configured using this camera.
シンチレーションカメラやSPECT等の核医学イメージング装置は、放射性の同位元素(例えば15O、18F、11C等)(RI)を被検者に投与し、特定の臓器等に集積したとき、その体内から体外に放出される放射線を検出してエミッションデータを収集して画像を得るものである。 Nuclear medicine imaging devices such as scintillation cameras and SPECTs, when radioactive isotopes (eg 15O, 18F, 11C, etc.) (RI) (RI) are administered to a subject and accumulated in a specific organ, etc., from inside the body to outside the body The emitted radiation is detected and emission data is collected to obtain an image.
かかる核医学イメージング装置の中でも、PET(PositronEmission
Tomography)装置は、放射線の検出を被検部の周囲にリング状に配列した多数の検出器から成る検出器列により行い、コンピュータにより通常のCT装置と同様の手法で計算を行って放射線源を面内で特定し、被検部のイメージを作成するものである。また、短い時間内に被検部の3次元像を撮影するために、リング状の検出器列を多数積み重ねた円筒状の検出器積層体を構成するPET装置も広く使用されている。
Among such nuclear medicine imaging devices, PET (Positron Emission
Tomography) detects radiation using a detector array consisting of a number of detectors arranged in a ring around the area to be examined, and uses a computer to calculate the radiation source in the same manner as a normal CT apparatus. It is specified in the plane and an image of the test part is created. In addition, in order to capture a three-dimensional image of a test part within a short time, a PET apparatus that forms a cylindrical detector stack in which a large number of ring-shaped detector arrays are stacked is also widely used.
かかるPET装置では、体内における放射線同位元素の崩壊により生じた陽電子の電子との対消滅により、180°反対方向に放射される2つのガンマ線を、被検部の周囲に配置した多数の検出器にて同時計数することで、エミッションデータの収集がなされる。 In such a PET apparatus, two gamma rays radiated in opposite directions by 180 ° due to pair annihilation with positron electrons generated by decay of radioisotopes in the body are sent to a large number of detectors arranged around the test portion. Emission data is collected by counting simultaneously.
しかし、検出されるエミッションデータには、前記した180°反対方向に放射する2つのガンマ線である真イベントに基づくものに加え、コンプトン散乱によるガンマ線に基づく散乱イベントに基づくものや、同一の対消滅から発生せず偶発的に同時計数されたガンマ線である偶発イベントに基づくものが存在する。これらの散乱イベントと偶発イベントは、核医学イメージングにおいて、ノイズの原因となる。 However, the detected emission data includes not only those based on true events, which are two gamma rays radiating in the opposite directions of 180 °, but also those based on scattering events based on gamma rays due to Compton scattering, and the same pair annihilation. There are those based on contingent events that are gamma rays that do not occur and are coincidentally counted. These scattering and accidental events cause noise in nuclear medicine imaging.
このため、ノイズの原因となる散乱イベントに対する補正がなされており、例えば、事前に点線源の散乱線特性を得て、実測投影データとの逆重畳積分により散乱成分を差し引く手法が用いられている。かかる散乱線特性は、図6に示されるように、事前に既知の位置に点線源Rを配備し、この点線源Rから生じたガンマ線を周囲に配備した検出器20によって所定期間検知することにより、取得することが可能となる。 For this reason, corrections are made for scattering events that cause noise. For example, a method is used in which the scattered radiation characteristics of a point source are obtained in advance and the scattered components are subtracted by deconvolution integration with measured projection data. . As shown in FIG. 6, such scattered radiation characteristics are obtained by disposing a point source R in a known position in advance and detecting gamma rays generated from the point source R around the detector 20 for a predetermined period. Can be obtained.
即ち、図7は、シンチレータブロック20aとフォトマルチプライヤー(FP−PMT)20bからなる検出器20にガンマ線が入射し、コンプトン散乱が生じる様子を説明するものであり、コンプトン散乱が生じることにより、シンチレータブロック20a内の2ヶ所でガンマ線が検知されたことになる。かかる場合、コンプトン散乱後に検知されるガンマ線は散乱成分となるが、図6に示されるように、点線源Rの位置が既知であることから、検知されたデータについて真イベントと散乱イベントか否かの判断が可能となる。 That is, FIG. 7 illustrates a state in which gamma rays are incident on a detector 20 including a scintillator block 20a and a photomultiplier (FP-PMT) 20b, and Compton scattering occurs. Gamma rays are detected at two locations in the block 20a. In such a case, the gamma rays detected after Compton scattering become a scattering component, but as shown in FIG. 6, since the position of the point source R is known, whether or not the detected data is a true event and a scattering event. Can be determined.
また、上述した手法以外にも、各検出器の波高分布を測定し、光電ピークより散乱ウインドウーの計数値を差し引く方法や、モデルに基づいたシミュレーションから散乱分布を求めて差し引くなどの補正法が存在する(特許文献1、特許文献2)。 In addition to the methods described above, there are methods for measuring the wave height distribution of each detector and subtracting the scattering window count value from the photoelectric peak, and correction methods such as obtaining and subtracting the scattering distribution from the simulation based on the model. Exists (Patent Document 1, Patent Document 2).
従来の核医学イメージング装置において用いられている上述した散乱線の補正方法は、いずれも近似的な手法であって、実際の撮像環境と異なる環境で取得されたデータに基づくため、十分な補正がなしえない。特に、近年は感度向上のためにリング間セプタムを取り除いた3次元ポジトロンエミッションCT装置(3D−PET)が提案されているが、かかる3D−PETでは、視野外からの散乱成分が多く混入する関係上、上述した従来の方法では視野外からの散乱成分については補正ができないという問題もある。 All of the above-described methods for correcting scattered radiation used in conventional nuclear medicine imaging apparatuses are approximate methods, and are based on data acquired in an environment different from the actual imaging environment. It ’s impossible. In particular, in recent years, a three-dimensional positron emission CT apparatus (3D-PET) in which an inter-ring septum has been removed has been proposed in order to improve sensitivity. In such a 3D-PET, a large amount of scattering components from outside the field of view are mixed. In addition, the conventional method described above has a problem in that it cannot correct the scattered component from outside the field of view.
そこで、本発明は、実際の撮像環境に応じて精度の高い散乱線の補正を可能とする核医学イメージング装置の提供を目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a nuclear medicine imaging apparatus capable of correcting scattered radiation with high accuracy according to an actual imaging environment.
請求項1記載の核医学イメージング装置は、放射性同位元素(RI)からなる薬剤が投与された被検体から発生する放射線を検出する検出手段と、前記検出手段で同時に検出された放射線をエミッションデータとして検知する同時計数手段と、前記同時計数手段により検知されたエミッションデータについて、RI分布画像を得るための標準エネルギーウィンドウ(SEW)内にあるSEWデータと、前記SEWの範囲内で設定された基準値以上の高エネルギーウィンドウ(UEW)内にあるUEWデータに弁別するエネルギー弁別手段と、前記SEWデータと前記UEWデータとのイベント比である増幅率を記憶する記憶手段と、前記UEWデータから散乱成分を除去する散乱成分除去手段1と、前記散乱成分が除去されたUEWデータを、前記記憶手段に記憶された増幅率で増幅した後、前記SEWデータから差し引き、スムージング処理を施すことで、前記SEWデータに含まれる散乱成分を求める散乱成分算出手段と、前記SEWデータから、前記散乱成分算出手段で算出された散乱成分を用いて、散乱成分を除去する散乱成分除去手段2と、を備え、前記散乱成分が除去されたSEWデータに基づいて放射性同位元素の分布画像を得ることを特徴とする。 The nuclear medicine imaging apparatus according to claim 1, wherein a detection means for detecting radiation generated from a subject to which a medicine composed of a radioisotope (RI) is administered, and radiation detected simultaneously by the detection means as emission data Detecting simultaneous counting means, SEW data within a standard energy window (SEW) for obtaining an RI distribution image with respect to the emission data detected by the simultaneous counting means, and a reference value set within the SEW range Energy discriminating means for discriminating into UEW data within the above high energy window (UEW), storage means for storing an amplification factor which is an event ratio between the SEW data and the UEW data, and a scattered component from the UEW data The scattered component removing means 1 for removing, and the UEW data from which the scattered component has been removed After amplifying with the amplification factor stored in the storage means, subtracting from the SEW data and performing a smoothing process, a scattering component calculation means for obtaining a scattering component included in the SEW data, and the scattering from the SEW data A scattering component removing unit 2 that removes the scattering component using the scattering component calculated by the component calculating unit, and obtaining a radioisotope distribution image based on the SEW data from which the scattering component has been removed. Features.
請求項2記載の核医学イメージング装置は、放射性同位元素(RI)からなる薬剤が投与された被検体から発生する放射線を検出する検出手段と、前記検出手段で同時に検出された放射線をエミッションデータとして検知する同時計数手段と、前記同時計数手段により検知されたエミッションデータについて、通常のRI分布画像を得るための標準エネルギーウィンドウ(SEW)の範囲内で設定された基準値以上の高エネルギーウィンドウ(UEW)内にあるUEWデータに弁別するエネルギー弁別手段と、標準エネルギーウィンドウ(SEW)の範囲内にあるSEWデータと前記UEWデータとのイベント比である増幅率を記憶する記憶手段と、前記UEWデータから散乱成分を除去する散乱成分除去手段1と、前記散乱成分が除去されたUEWデータを、前記記憶手段に記憶された増幅率で増幅する演算手段と、前記演算手段で処理されたUEWデータに基づいて放射性同位元素の分布画像を得ることを特徴とする。 The nuclear medicine imaging apparatus according to claim 2, wherein a detection means for detecting radiation generated from a subject to which a medicine composed of a radioisotope (RI) is administered, and radiation detected simultaneously by the detection means as emission data A coincidence unit for detection, and a high energy window (UEW) equal to or higher than a reference value set within a standard energy window (SEW) for obtaining a normal RI distribution image for the emission data detected by the coincidence unit ) Energy discriminating means for discriminating the UEW data within, a storage means for storing an amplification factor which is an event ratio between the SEW data and the UEW data within a standard energy window (SEW) range, and the UEW data The scattering component removing means 1 for removing the scattering component and the scattering component are removed. The UEW data, calculating means for amplifying an amplification factor stored in the storage means, and obtaining a distribution image of a radioisotope on the basis of the UEW data processed by said arithmetic means.
請求項3記載の核医学イメージング装置は、請求項2における演算手段が、UEWデータを増幅した後、スムージング処理を施すことを特徴とする。 The nuclear medicine imaging apparatus according to claim 3 is characterized in that the calculation means according to claim 2 performs smoothing processing after amplifying the UEW data.
請求項4記載の核医学イメージング装置は、請求項1から請求項3において、前記SEWの範囲内で設定された基準値が、前記放射線の散乱線成分が減少するエネルギー値であることを特徴とする。 The nuclear medicine imaging apparatus according to claim 4, wherein the reference value set within the SEW range is an energy value at which a scattered radiation component of the radiation decreases. To do.
請求項5記載の核医学イメージング装置は、請求項1から請求項3において、前記SEWの範囲内で設定された基準値が、前記放射線のフォトピーク値であることを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the nuclear medicine imaging apparatus according to the first to third aspects, the reference value set within the SEW range is a photopeak value of the radiation.
請求項6記載の核医学イメージング装置は、請求項1から請求項3において、前記放射線はガンマ線であり、前記SEWが300kevから400kev以上、600kevから800kev以下であり、前記SEWの範囲内で設定された基準値が500kevから600kevであることを特徴とする。 A nuclear medicine imaging apparatus according to a sixth aspect of the present invention is the nuclear medicine imaging apparatus according to the first to third aspects, wherein the radiation is a gamma ray, and the SEW is 300 to 400 kev or more and 600 to 800 kev or less, and is set within the range of the SEW. The reference value is from 500 kev to 600 kev.
請求項7記載の核医学イメージング装置は、請求項1から請求項3において、前記放射線はガンマ線であり、前記SEWが300kevから400kev以上、600kevから800kev以下であり、前記UEWの基準値が511kevから600kevであることを特徴とする。 A nuclear medicine imaging apparatus according to claim 7, wherein the radiation is gamma rays, the SEW is 300 to 400 kev or more, 600 kev to 800 kev or less, and the reference value of the UEW is 511 kev. 600 keV.
請求項8記載の核医学イメージング装置は、請求項1から請求項7において、前記散乱成分除去手段1は、前記UEWデータに対して、フーリエ変換を行い、低周波フィルター処理をし、さらにこれらを逆フーリエ変換することにより、散乱線を除去することを特徴とする。 The nuclear medicine imaging apparatus according to claim 8 is the nuclear medicine imaging apparatus according to any one of claims 1 to 7, wherein the scattering component removing unit 1 performs a Fourier transform on the UEW data, performs a low frequency filter process, It is characterized in that scattered radiation is removed by inverse Fourier transform.
請求項1の発明は、同時計数により検出したエミッションデータについて、散乱線が少ない高エネルギーウィンドウ(UEW)内にあるUEWデータから散乱線を除去したので、通常より高い精度で散乱線を除去することが可能となる。このため、散乱線を除去したUEWデータを増幅して、SEWデータを推定し、これをSEWデータから減算した上で、スムージングを施せば、SEWデータについて精度の高い散乱線データを取得することができる。かかる散乱線データをSEWデータから減算すれば、実際の撮影データに含まれる散乱線情報を用いた補正が可能となるため、実際の撮像環境に応じ散乱線が精度よく除去されたSEWデータを得ることが可能となり、核医学イメージング装置において、散乱線の少ない良質なRI分布画像が得られる。 The invention of claim 1 removes scattered radiation from the UEW data within the high energy window (UEW) with less scattered radiation from the emission data detected by coincidence counting, and therefore removes scattered radiation with higher accuracy than usual. Is possible. Therefore, it is possible to obtain highly accurate scattered radiation data for SEW data by amplifying UEW data from which scattered radiation has been removed, estimating SEW data, subtracting this from SEW data, and performing smoothing. it can. By subtracting the scattered radiation data from the SEW data, correction using the scattered radiation information included in the actual imaging data can be performed, so that SEW data from which scattered radiation is accurately removed according to the actual imaging environment is obtained. Therefore, a high-quality RI distribution image with few scattered rays can be obtained in the nuclear medicine imaging apparatus.
請求項2の発明は、高い精度で散乱線を除去したUEWデータを増幅して、SEWデータを推定できるため、散乱線が除去された比較的精度の高いSEWデータからRI分布画像が簡易に得られる。 The invention of claim 2 can amplify UEW data from which scattered radiation has been removed with high accuracy and estimate SEW data, so that an RI distribution image can be easily obtained from relatively highly accurate SEW data from which scattered radiation has been removed. It is done.
請求項3の発明は、UEWデータを増幅した後、SEWデータを推定するに際して、スムージング処理を施すため、よりノイズの少ないSEWデータを得ることが可能となる。 According to the third aspect of the present invention, since the smoothing process is performed when the SEW data is estimated after the UEW data is amplified, it is possible to obtain SEW data with less noise.
請求項4の発明は、SEWの範囲内で設定される基準値を、放射線の散乱線成分が減少するエネルギー値としたため、微小な散乱線のみが混入したUEWデータを得ることができ、これに散乱線除去処理を施すことで、より高い精度で散乱線が除去されたUEWデータが得られる。 In the invention of claim 4, since the reference value set within the SEW range is an energy value that reduces the scattered radiation component of radiation, UEW data in which only minute scattered radiation is mixed can be obtained. By performing the scattered radiation removal process, UEW data from which scattered radiation has been removed with higher accuracy can be obtained.
請求項5の発明は、SEWの範囲内で設定される基準値を、放射線のフォトピーク値としたため、微小な散乱線のみが混入したUEWデータを得ることができ、これに散乱線除去処理を施すことで、より高い精度で散乱線が除去されたUEWデータが得られる。 In the invention of claim 5, since the reference value set within the range of SEW is the photo peak value of radiation, UEW data in which only minute scattered radiation is mixed can be obtained, and scattered radiation removal processing is applied to this. As a result, UEW data from which scattered radiation has been removed with higher accuracy can be obtained.
請求項6の発明は、請求項1から請求項3において、放射線はガンマ線であり、SEWが300kevから400kev以上、600kevから800kev以下であり、SEWの範囲内で設定される基準値を、ガンマ線のフォトピーク値である512kev付近である500kevから600kevとしたため、微小な散乱線のみが混入したUEWデータを得ることができる。そして、これに散乱線除去処理を施すことで、より高い精度で散乱線が除去されたUEWデータが得られる。 The invention of claim 6 is the invention according to claims 1 to 3, wherein the radiation is a gamma ray, the SEW is 300 kev to 400 kev or more, 600 kev to 800 kev or less, and a reference value set within the SEW range is a gamma ray Since the photo peak value is in the vicinity of 512 kev from 500 kev to 600 kev, UEW data in which only minute scattered rays are mixed can be obtained. And UEW data from which scattered radiation was removed with higher accuracy can be obtained by subjecting this to scattered radiation removal processing.
請求項7の発明は、請求項1から請求項3において、前記放射線はガンマ線であり、SEWが300kevから400kev以上、600kevから800kev以下であり、SEWの範囲内で設定される基準値を、ガンマ線のフォトピーク値である512kev付近により近い、511kevから600kevとしたため、より微小な散乱線のみが混入したUEWデータを得ることができる。 A seventh aspect of the present invention is the first to third aspects, wherein the radiation is a gamma ray, the SEW is from 300 kev to 400 kev and from 600 kev to 800 kev, and a reference value set within the SEW range is a gamma ray. Since the photo peak value of 511 kev is 600 kev, which is closer to the vicinity of 512 kev, which is the photo peak value, UEW data in which only smaller scattered rays are mixed can be obtained.
請求項8の発明は、請求項1から請求項7において、前記散乱成分除去手段1が、前記UEWデータに対して、フーリエ変換を行い、低周波フィルター処理をし、さらにこれらを逆フーリエ変換するため、散乱線をより効率よく除去することが可能となる。 The invention according to claim 8 is the invention according to claims 1 to 7, wherein the scattering component removal means 1 performs a Fourier transform on the UEW data, performs a low frequency filter process, and further performs an inverse Fourier transform on these. Therefore, it becomes possible to remove scattered radiation more efficiently.
本発明の実施形態にかかる核医学イメージング装置について、PET装置を例に説明する。図1は、本実施形態のPET装置の検出部分とデータ処理部分を示す概略である。図1において、検出部20は、被検体30の周囲に多数配設されており、図2に示されるように、64個の結晶からなるシンチレータブロック20aと、これに接続されたと4つのフォトマルチプライヤー20bからなる。放射性の同位元素(例えば15O、18F、11C等)を投入された被検体30から放出されるガンマ線は、このシンチレータブロック20aのいずれかの結晶に入射し、ガンマ線が入射して発光した光の位置がフォトマルチプライヤー20bにより検知されることで、ガンマ線の入射位置がイベントとして検知される。 A nuclear medicine imaging apparatus according to an embodiment of the present invention will be described using a PET apparatus as an example. FIG. 1 is a schematic diagram showing a detection portion and a data processing portion of the PET apparatus of the present embodiment. In FIG. 1, a large number of detection units 20 are arranged around a subject 30. As shown in FIG. 2, a scintillator block 20a composed of 64 crystals and four photomultipliers when connected to the scintillator block 20a. It consists of pliers 20b. The gamma rays emitted from the subject 30 into which radioactive isotopes (for example, 15O, 18F, 11C, etc.) are introduced are incident on any crystal of the scintillator block 20a, and the position of the light emitted by the incidence of the gamma rays. Is detected by the photomultiplier 20b, the incident position of the gamma rays is detected as an event.
図1において、被検体30から放出されたガンマ線は、周囲に配置された検出器20により検出されるが、同時計数回路11は、互いに対向関係にある検出器において、同時或いは所定のタイムウインドウ内に検知されたガンマ線のみ真イベントとみなして適正なデータとして取得し、不図示の記憶手段に記憶する。 In FIG. 1, the gamma rays emitted from the subject 30 are detected by detectors 20 arranged around them, but the coincidence counting circuit 11 is used in the detectors facing each other at the same time or within a predetermined time window. Only the gamma rays detected in the above are regarded as true events, acquired as appropriate data, and stored in a storage means (not shown).
エネルギー弁別手段12は、取得されたエミッションデータを、通常の放射線同位元素の分布画像(以下「RI分布画像」という。)を得るための標準エネルギーウィンドウ(SEW)内にあるSEWデータと、前記SEWの範囲内で設定された基準値以上の高エネルギーウィンドウ(UEW)内にあるUEWデータとに弁別する。 The energy discriminating means 12 uses the obtained emission data as SEW data within a standard energy window (SEW) for obtaining a normal radioisotope distribution image (hereinafter referred to as “RI distribution image”), and the SEW. Is discriminated from UEW data within a high energy window (UEW) equal to or higher than a reference value set within a range of.
エネルギー弁別手段12自体は周知の構成であり、例えば、事前に検出器出力とエネルギーの関係を記憶などしておくことにより、これとの対比で、検知されたエミッションデータを弁別するよう構成されている。 The energy discriminating means 12 itself has a well-known configuration. For example, by storing the relationship between the detector output and energy in advance, the detected emission data is discriminated in comparison with this. Yes.
図3は、同時計数により取得されたエミッションデータについて、横軸を同時計数されたガンマ線のエネルギー、縦軸をイベント数とした分布図の例を示しており、標準エネルギーウィンドウ(SEW)は、下限値Sfromが300kevから400kev、上限値Stoが600kevから800kevに設定される。また、高エネルギーウィンドウ(UEW)は、下限値Ufromが512Kev近傍に、上限値が標準エネルギーウィンドウ(SEW)の上限値Stoに設定される。なお、放出されるガンマ線のエネルギーは、おおよそ図3の分布を示すことになる。 FIG. 3 shows an example of a distribution diagram with the horizontal axis representing the energy of gamma rays and the vertical axis representing the number of events for the emission data acquired by coincidence. The standard energy window (SEW) is the lower limit. The value Sfrom is set from 300 kev to 400 kev, and the upper limit value Sto is set from 600 kev to 800 kev. In the high energy window (UEW), the lower limit value Ufrom is set in the vicinity of 512 Kev, and the upper limit value is set to the upper limit value Sto of the standard energy window (SEW). Note that the energy of the emitted gamma rays approximately shows the distribution shown in FIG.
また、UEWの下限値Ufromは、ガンマ線のフォトピーク値である512kev付近より大きい値、例えば、500Kevや511Kev、或いは600kevなど、ガンマ線の散乱成分がある程度少なくなるエネルギー値を適宜選択すればよい。これは、ガンマ線がコンプトン散乱を起こす場合、散乱後のガンマ線のエネルギーが減少することから、ガンマ線のフォトピーク値である512kev付近より多きいエネルギーであれば、散乱線がより減少するためである。なお、フォトピーク値とは、放出される放射線のイベント数がピークとなるエネルギー値をいう。 In addition, the lower limit value Ufrom of UEW may be appropriately selected as an energy value at which the gamma ray scattering component is reduced to some extent, such as a value larger than around 512 kev which is a photo peak value of gamma rays, for example, 500 kev, 511 kev, or 600 kev. This is because when the gamma rays cause Compton scattering, the energy of the gamma rays after the scattering decreases, so that if the energy is larger than around 512 kev which is the photo peak value of the gamma rays, the scattered rays are further reduced. The photo peak value is an energy value at which the number of emitted radiation events reaches a peak.
エネルギー弁別手段12で弁別されたSEWデータとUEWデータは、エネルギー弁別手段12のSEW用メモリ12aとUEW用メモリ12bに記憶される。図4は、同時計数した検出器対の1つについて、横軸を一方の検出器で検知されたガンマ線のエネルギー、縦軸を他方の検出器で検知されたガンマ線のエネルギーとした場合に、SEWデータとして弁別されるガンマ線と、UEWデータとして弁別されるガンマ線との関係を示している。図4に示されるように、UEWデータとして弁別されるのは、同時計数された両ガンマ線が共に高エネルギーウィンドウ(UEW)の下限値Ufromを超えている場合である。 The SEW data and UEW data discriminated by the energy discriminating means 12 are stored in the SEW memory 12a and the UEW memory 12b of the energy discriminating means 12. FIG. 4 shows the SEW of one of the simultaneously counted detector pairs when the horizontal axis is the energy of gamma rays detected by one detector and the vertical axis is the energy of gamma rays detected by the other detector. The relationship between the gamma ray discriminated as data and the gamma ray discriminated as UEW data is shown. As shown in FIG. 4, the UEW data is discriminated when both the simultaneously counted gamma rays exceed the lower limit value Ufrom of the high energy window (UEW).
散乱成分除去手段13は、UEWデータを用いて、SEWデータから散乱線に基づく散乱成分の除去を行う。具体的な処理の内容を、図5に基づいて説明する。 The scattering component removal means 13 removes the scattering component based on a scattered ray from SEW data using UEW data. Specific processing contents will be described with reference to FIG.
図5は、予め放射線同位元素を内部に注入した試験用のファントムを図1に示すPET装置にて撮影し、所定の検出器例で同時計数された当該ファントムのエミッションデータの一プロファイルを示している。図5の左列には、同時計数回路11により同時計数し、エネルギー弁別手段12によりエネルギー弁別を行った当該一プロファイルのUEWデータとSEWデータが元データとして示されている。 FIG. 5 shows a profile of the emission data of the phantom, which was obtained by photographing a test phantom in which a radioisotope was previously injected with the PET apparatus shown in FIG. Yes. In the left column of FIG. 5, UEW data and SEW data of the one profile obtained by simultaneous counting by the coincidence counting circuit 11 and energy discrimination by the energy discriminating means 12 are shown as original data.
まず、散乱成分除去手段13は、UEWデータに含まれる散乱成分の除去を簡易的補正法の一種であるDeconvolution法により行う。具体的には、UEWデータに対して、フーリエ変換を行い、低周波数フィルターにより、高周波成分を除去し、次にこれを逆フーリエ変換して散乱成分を求める(P1)。そして、求めた散乱成分を原UEWデータから減算することにより、散乱成分が除去された真のUEWデータを得る(P2)。 First, the scattering component removal means 13 performs the removal of the scattering component contained in UEW data by the Deconvolution method which is a kind of a simple correction method. Specifically, the UEW data is subjected to Fourier transform, a high frequency component is removed by a low frequency filter, and this is then subjected to inverse Fourier transform to obtain a scattered component (P1). And the true UEW data from which the scattering component was removed is obtained by subtracting the calculated | required scattering component from original UEW data (P2).
次に、散乱成分除去手段13は、SEWデータとUEWデータのイベント数の比である増幅率fを増幅率記憶手段14から読み込み、真のUEWデータを増幅率fで増幅する(P3)。ここで、増幅率fは、事前にSEWデータとUEWデータのイベント数の比として求め、増幅率記憶手段14に記憶されている。増幅率fは、例えば、図1の被検体30に換えて、図6に示すように、放射性同位元素の点線源Rを配置して、検出器20により所定時間放出されるガンマ線を検出し、同時計数回路11により同時計数されたエミッションデータから、エネルギー弁別手段12によりSEWデータとUEWデータを得て、さらに、これらのイベント数比を計測することで容易に求めることができる。 Next, the scattering component removing unit 13 reads the amplification factor f, which is the ratio of the number of events of the SEW data and the UEW data, from the amplification factor storage unit 14, and amplifies the true UEW data with the amplification factor f (P3). Here, the amplification factor f is obtained in advance as a ratio of the number of events of SEW data and UEW data, and is stored in the amplification factor storage means 14. For example, instead of the subject 30 in FIG. 1, the amplification factor f is set as shown in FIG. 6 by arranging a radioisotope point source R and detecting gamma rays emitted by the detector 20 for a predetermined time, The SEW data and the UEW data are obtained from the emission data simultaneously counted by the coincidence circuit 11 by the energy discriminating means 12, and can be easily obtained by measuring the event number ratio.
このように、増幅率fは、事前に取得したSEWデータとUEWデータとのイベント数比に基づいて取得したものであるが、実際の撮影に際しても、得られるSEWデータとUEWデータとの比は、ほぼ同じ値になると考えられることから、ここで、算出した増幅データf×UEWデータは、散乱線が除去されたSEWデータの推定データと考えることができる。ただし、ここでの推定SEWデータは、イベント数の少ないUEWデータを増幅することになるため、ノイズを含む可能性がある。 As described above, the amplification factor f is acquired based on the ratio of the number of events of the SEW data and UEW data acquired in advance, but the ratio of the obtained SEW data to UEW data is also the actual shooting. Therefore, the calculated amplified data f × UEW data can be considered as estimated data of SEW data from which scattered radiation has been removed. However, the estimated SEW data here amplifies the UEW data with a small number of events, and thus may include noise.
かかるノイズの問題も解消するためには、さらに、SEWデータについて真の散乱線成分を求め、これをSEWデータから減算すればよい。すなわち、まず、SEWデータからP3で求めた増幅データf×UEWデータを減算することでSEWデータに含まれる散乱成分を求める(P4)。この段階で、SEWデータの散乱成分は、増幅処理によるノイズを含むことから、高周波成分を除去するスムージング処理を行う(P5)。これにより、SEWデータに含まれる散乱線による正確な散乱成分が得られるため、これをSEWデータから減算することにより、散乱成分が除去された精度の高いSEWデータが得られる(P6)。 In order to solve the noise problem, a true scattered ray component is further obtained from the SEW data, and this is subtracted from the SEW data. That is, first, the scattering component included in the SEW data is obtained by subtracting the amplified data f × UEW data obtained in P3 from the SEW data (P4). At this stage, since the scattered component of the SEW data includes noise due to amplification processing, smoothing processing is performed to remove high-frequency components (P5). As a result, an accurate scattering component due to the scattered radiation contained in the SEW data is obtained. By subtracting this from the SEW data, highly accurate SEW data from which the scattering component has been removed is obtained (P6).
図1において、画像再構成手段15は、RI分布画像を得るために既知の再構成処理を行う。具体的には、散乱成分除去手段13により散乱成分が除去されたSEWデータに対して、コンボルーション、バックプロジェクションの処理を施してRI分布画像を得る。得られたRI分布画像は、CRTなどの表示手段16に表示される。 In FIG. 1, an image reconstruction unit 15 performs a known reconstruction process to obtain an RI distribution image. More specifically, the SEW data from which the scattering component has been removed by the scattering component removing unit 13 is subjected to convolution and back projection processing to obtain an RI distribution image. The obtained RI distribution image is displayed on the display means 16 such as a CRT.
なお、図5においてP3の段階で得られた推定SEWデータに対して、画像再構成手段15により画像再構成を行い、RI分布画像を得れば、多少ノイズ成分が存在するものの、簡易な処理で、散乱線の除去されたSEWデータに基づくがRI分布画像を得ることが可能となる。また、P3の段階で得られた推定SEWデータに対して、スムージング処理を施した上で、画像再構成を行えば、よりノイズの少ないRI分布画像が得られる。 If the estimated SEW data obtained at the stage P3 in FIG. 5 is subjected to image reconstruction by the image reconstruction means 15 and an RI distribution image is obtained, a simple process is performed although there is some noise component. Thus, an RI distribution image can be obtained based on SEW data from which scattered radiation has been removed. Further, if smoothing processing is performed on the estimated SEW data obtained in the P3 stage and then image reconstruction is performed, an RI distribution image with less noise can be obtained.
以上の実施形態では、本発明をPET装置に適用した場合を述べたが、ガンマカメラ装置など、被検体から放出されるガンマ線を検知して、RI分布画像を取得する核医学イメージング装置全般に本発明が適用されることはいうまでもない。また、被検体から放出される放射線としてガンマ線を示したが、他の放射線であっても本発明が適用できることはいうまでもない。 In the above embodiment, the case where the present invention is applied to a PET apparatus has been described. However, the present invention is generally applied to nuclear medicine imaging apparatuses such as a gamma camera apparatus, which detect gamma rays emitted from a subject and acquire an RI distribution image. It goes without saying that the invention is applied. Moreover, although gamma rays are shown as radiation emitted from the subject, it goes without saying that the present invention can be applied to other radiation.
シンチレーションカメラ(ガンマカメラ)やこのカメラ等を用いて構成されるSPECT(Single
Photon Emission Computed Tomograph)装置などの核医学イメージング装置に本発明が利用可能である。
SPECT (Single) composed of a scintillation camera (gamma camera) and this camera
The present invention can be used in nuclear medicine imaging apparatuses such as Photon Emission Computed Tomograph apparatus.
11
同時計数回路
12
エネルギー弁別手段
13
散乱線除去手段
14
増幅率記憶手段
15
画像再構成手段
16
表示手段
20
ガンマ線検出器
11
Simultaneous counting circuit 12
Energy discrimination means 13
Scattered ray removing means 14
Amplification rate storage means 15
Image reconstruction means 16
Display means 20
Gamma ray detector
Claims (8)
前記検出手段で同時に検出された放射線をエミッションデータとして検知する同時計数手段と、
前記同時計数手段により検知されたエミッションデータについて、RI分布画像を得るための標準エネルギーウィンドウ(SEW)内にあるSEWデータと、前記SEWの範囲内で設定された基準値以上の高エネルギーウィンドウ(UEW)内にあるUEWデータに弁別するエネルギー弁別手段と、
前記SEWデータと前記UEWデータとのイベント比である増幅率を記憶する記憶手段と、
前記UEWデータから散乱成分を除去する散乱成分除去手段1と、
前記散乱成分が除去されたUEWデータを、前記記憶手段に記憶された増幅率で増幅した後、前記SEWデータから差し引き、スムージング処理を施すことで、前記SEWデータに含まれる散乱成分を求める散乱成分算出手段と、
前記SEWデータから、前記散乱成分算出手段で算出された散乱成分を用いて、散乱成分を除去する散乱成分除去手段2と、を備え、
前記散乱成分が除去されたSEWデータに基づいて放射性同位元素の分布画像を得ることを特徴とする核医学イメージング装置。 A detection means for detecting radiation generated from a subject to which a drug composed of a radioisotope (RI) is administered;
Simultaneous counting means for detecting radiation simultaneously detected by the detection means as emission data;
Regarding the emission data detected by the coincidence means, SEW data within a standard energy window (SEW) for obtaining an RI distribution image, and a high energy window (UEW above a reference value set within the range of the SEW) Energy discriminating means for discriminating into UEW data within;
Storage means for storing an amplification factor which is an event ratio between the SEW data and the UEW data;
Scattering component removal means 1 for removing scattering components from the UEW data;
After the UEW data from which the scattered component has been removed is amplified with the amplification factor stored in the storage means, the scattered component is obtained by subtracting from the SEW data and performing a smoothing process to obtain the scattered component included in the SEW data A calculation means;
Scattering component removal means 2 for removing the scattering component from the SEW data using the scattering component calculated by the scattering component calculation means,
A nuclear medicine imaging apparatus characterized in that a radioisotope distribution image is obtained based on SEW data from which the scattering component has been removed.
前記検出手段で同時に検出された放射線をエミッションデータとして検知する同時計数手段と、
前記同時計数手段により検知されたエミッションデータについて、通常のRI分布画像を得るための標準エネルギーウィンドウ(SEW)の範囲内で設定された基準値以上の高エネルギーウィンドウ(UEW)内にあるUEWデータに弁別するエネルギー弁別手段と、
標準エネルギーウィンドウ(SEW)の範囲内にあるSEWデータと前記UEWデータとのイベント比である増幅率を記憶する記憶手段と、
前記UEWデータから散乱成分を除去する散乱成分除去手段1と、
前記散乱成分が除去されたUEWデータを、前記記憶手段に記憶された増幅率で増幅する演算手段と、
前記演算手段で処理されたUEWデータに基づいて放射性同位元素の分布画像を得ることを特徴とする核医学イメージング装置。 A detection means for detecting radiation generated from a subject to which a drug composed of a radioisotope (RI) is administered;
Simultaneous counting means for detecting radiation simultaneously detected by the detection means as emission data;
Regarding the emission data detected by the coincidence means, UEW data within a high energy window (UEW) that is equal to or higher than a reference value set within a standard energy window (SEW) range for obtaining a normal RI distribution image. Energy discrimination means for discrimination;
Storage means for storing an amplification factor which is an event ratio between the SEW data and the UEW data within a standard energy window (SEW);
Scattering component removal means 1 for removing scattering components from the UEW data;
Arithmetic means for amplifying the UEW data from which the scattering component has been removed at an amplification factor stored in the storage means;
A nuclear medicine imaging apparatus, wherein a radioisotope distribution image is obtained based on UEW data processed by the computing means.
2. The scattered component removing unit 1 performs a Fourier transform on the UEW data, performs a low frequency filter process, and further performs an inverse Fourier transform on the UEW data to remove scattered rays. The nuclear medicine imaging apparatus according to claim 7.
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