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JP6921402B2 - Noise removal method and radiation source position estimation method - Google Patents
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Description

本発明は、ノイズ除去方法及び放射線源位置推定方法に関する。より具体的には、Positron Emission Tomography(PET)において好適に適用されるものである。 The present invention relates to a noise removing method and a radiation source position estimation method. More specifically, it is preferably applied in Positron Emission Tomography (PET).

PETは、生体内に11Cや18Fなどの陽子過剰核を含んだPET薬剤を投与し、β崩壊によって生じる陽電子が体内の電子と対消滅する際に180度逆方向に発生する2本の511keVγ線を測定することによって、体内のPET薬剤分布を得る核医学診断法であって、原理的には微小な初期がんでも診断可能である。 PET is a PET drug containing proton excess nuclei such as 11 C and 18 F in the living body, and two positrons generated by β + decay are generated 180 degrees in the opposite direction when the positrons are paired with the electrons in the body. It is a nuclear medicine diagnostic method that obtains the distribution of PET drugs in the body by measuring 511 keVγ rays, and in principle, even minute early cancers can be diagnosed.

しかしながら現在市販されている全身PET装置の中にはカタログ値で位置分解能1〜3mmとしている製品もあるが、現実に医師が手にするPET画像は大きくぼやけてしまっている。実際の位置分解能は良好な製品で10mm程度、大部分の市販品では50mm程度である。 However, although some of the whole-body PET devices currently on the market have a position resolution of 1 to 3 mm according to the catalog value, the PET image actually obtained by a doctor is greatly blurred. The actual position resolution is about 10 mm for a good product and about 50 mm for most commercial products.

また、公知のPET装置に関しては、例えば下記特許文献1に記載の技術がある。 Further, regarding a known PET device, for example, there is a technique described in Patent Document 1 below.

特開2016−133333号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-133333

ところで、511keVγ線が測定器内でコンプトン散乱し測定器内の複数個所で発光があった事象は、最初のγ線入射位置が判明すれば断層画像再構成に利用できるが、このためには測定器を細かく分割し、小ブロックごとの発光量を正確に測定しなければならない。 By the way, the event that 511keVγ rays are scattered in Compton in the measuring instrument and emitted light in multiple places in the measuring instrument can be used for tomographic image reconstruction if the first γ-ray incident position is known. The vessel must be subdivided and the amount of light emitted in each small block must be measured accurately.

既存のPET装置の代表的なブロックの大きさは10mm〜50mmであり、この大きさは必要としている位置分解能よりはるかに大きい。そのため、既存のPET装置ではコンプトン散乱を含む事象は断層画像再構成に利用できず廃棄せざるを得ない。 Typical block sizes for existing PET devices range from 10 mm to 50 mm, which is much larger than the required position resolution. Therefore, in the existing PET apparatus, events including Compton scattering cannot be used for tomographic image reconstruction and must be discarded.

全身がん診断用PET装置では位置分解能3mm程度で十分であると考えられるが、より早期治療の観点から、更には、脳内異常診断用や新薬開発時の薬効動物実験判定の必要性から、0.1mmの桁で示せるような高い位置分解能のPET装置が求められている。 It is considered that a position resolution of about 3 mm is sufficient for a PET device for systemic cancer diagnosis, but from the viewpoint of earlier treatment, and also from the viewpoint of the necessity of diagnosing abnormalities in the brain and determining the efficacy of animal experiments at the time of new drug development. There is a demand for a PET device having a high position resolution that can be indicated by a digit of 0.1 mm.

γ線計測の位置分解能が1mmより高性能なPETの場合、再構成断層画像の分解能は統計量で決定されることを示す。通常のPET検査では被験者の被曝量が3mSv程度になるように18F−FDGの濃度を3MBq/L程度とする。この場合、検査時間中で崩壊する事象密度は3000事象/mm程度である。このうちの10%は2本のγ線が共に生体内でコンプトン散乱せずに対外に放射され、そのうち50%が測定器に入射し、80%が測定器で反応し、4%が2本とも光電吸収なので、正常組織から放出され、2本とも光電事象として観測される事象密度は5事象/mmである。この他に生体内で小角度コンプトン散乱を起こしたが測定器内で420keV以上のエネルギーで光電吸収される事象が同数程度存在するので、測定器で観測される正常組織の事象密度は10事象/mmである。一方、がん組織には正常組織と比べて5倍の濃度でブドウ糖が集積するので、がん組織の事象密度は25事象/mmである。この差は標準偏差の2.5倍であり、1mmの癌がぎりぎり診断可能である。0.5mmのがんを診断するには、被験者の被曝量を20mSvとするか、通常のPET再構成断層画像の計算では廃棄しなければならないコンプトン散乱事象を積極的に利用する必要がある。 It is shown that the resolution of the reconstructed tomographic image is determined by the statistic in the case of PET having a position resolution of γ-ray measurement higher than 1 mm. In a normal PET examination, the concentration of 18 F-FDG is set to about 3 MBq / L so that the subject's exposure dose is about 3 mSv. In this case, the event density of collapse during the inspection time is about 3000 events / mm 3. Of these, 10% of the two γ-rays are both emitted to the outside without Compton scattering in the living body, 50% of which is incident on the measuring instrument, 80% reacts on the measuring instrument, and 4% is two. Since both are photoelectric absorption, the event density emitted from normal tissue and observed as photoelectric events is 5 events / mm 3 . In addition to this, there are about the same number of events that cause small-angle Compton scattering in the living body but are photoelectrically absorbed with energy of 420 keV or more in the measuring instrument, so the event density of normal tissue observed by the measuring instrument is 10 events / It is mm 3. On the other hand, since glucose is accumulated in the cancer tissue at a concentration five times higher than that in the normal tissue, the event density of the cancer tissue is 25 events / mm 3 . This difference is 2.5 times the standard deviation, and a 1 mm cancer can be diagnosed at the last minute. In order to diagnose a cancer of 0.5 mm, it is necessary to set the exposure dose of the subject to 20 mSv or to actively utilize the Compton scattering event that must be discarded in the calculation of a normal PET reconstructed tomographic image.

そこで、本発明は、上記課題に鑑み、データの廃棄を少なくして高い位置分解能を達成するノイズ除去方法及び放射線源位置推定方法を提供する。 Therefore, in view of the above problems, the present invention provides a noise removing method and a radiation source position estimation method that reduce data waste and achieve high position resolution.

上記課題を解決する本発明の一観点に係る放射線源位置推定方法は、平板状のシンチレーターと、シンチレーターの一方の面に配置される第一の光ファイバー層と、シンチレーターの他方の面に配置される第二の光ファイバー層と、シンチレーターの側面に配置される複数の受光素子と、備えたシンチレーターユニットを複数積層したシンチレーターブロックを筒状に配置した放射線検出装置において適用される放射線源位置推定方法であって、シンチレーター内で発光の光が全反射しないときは、シンチレーターユニットにおける発光の発光位置のみを記録するステップ、シンチレーター内で発光の光が全反射するときは、シンチレーターユニットにおける発光の発光位置及び受光素子の受光時刻の組を複数記録するステップ、二箇所目の発光における発光位置及び受光時刻の組を除去するステップ、発光位置と、発光位置及び受光時刻の組に基づき、放射線源位置を推定するステップ、を備えるものである。 The radiation source position estimation method according to one aspect of the present invention that solves the above problems is arranged on a flat scintillator, a first optical fiber layer arranged on one surface of the scintillator, and on the other surface of the scintillator. in the second and the optical fiber layer, the radiation source position estimation method to be applied in the radiation detecting apparatus in which a plurality stacked scintillator blocks cylindrical scintillator unit comprising a plurality of light receiving elements disposed on the side surface of the scintillator, the Therefore, when the emitted light is not completely reflected in the scintillator, only the emission position of the emitted light in the scintillator unit is recorded. When the emitted light is totally reflected in the scintillator, the emission position of the emitted light in the scintillator unit and The radiation source position is estimated based on the step of recording a plurality of light receiving time sets of the light receiving element, the step of removing the light emitting position and the light receiving time set in the second light emission, the light emitting position, and the light emitting position and the light receiving time set. It is provided with a step to do.

以上、本発明によって、データの廃棄を少なくして高い位置分解能を達成するノイズ除去方法及び放射線源位置推定方法を提供することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide a noise removing method and a radiation source position estimation method that achieve high position resolution by reducing data waste.

実施形態に係る放射線検出装置の概略を示す図である。It is a figure which shows the outline of the radiation detection apparatus which concerns on embodiment. 実施形態に係る放射線検出装置のシンチレーターブロックの概略を示す図である。It is a figure which shows the outline of the scintillator block of the radiation detection apparatus which concerns on embodiment. 実施形態に係る放射線検出装置のシンチレーターユニットの概略を示す図である。It is a figure which shows the outline of the scintillator unit of the radiation detection apparatus which concerns on embodiment. シンチレーターユニットにおける発光のイメージを示す図である。It is a figure which shows the image of the light emission in a scintillator unit. シンチレーターブロック内における複数発光の場合のイメージを示す図である。It is a figure which shows the image in the case of a plurality of light emission in a scintillator block.

以下、本発明の実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。ただし、本発明は多くの異なる形態による実施が可能であり、以下に示す実施形態に記載された例に限定されるわけではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the present invention can be implemented in many different embodiments and is not limited to the examples described in the embodiments shown below.

(装置)
図1は、本実施形態に係る放射線源位置推定方法を用いる装置の断面の概略を示す。
(Device)
FIG. 1 shows an outline of a cross section of an apparatus using the radiation source position estimation method according to the present embodiment.

本図で示すように、本実施形態に係る放射線検出装置(以下「本装置」という。)1は、放射線源から放出される放射線γを受け、この放射線源Cを推定し、この放射線源を複数蓄積することによって、可視化された画像を作成することができる装置である。すなわち、複数のシンチレーターブロック2と、この複数のシンチレーターブロック2に接続された制御装置3と、を備えた構造となっている。具体的には、シンチレーターブロック2によって放射線を受けて信号として出力し、制御装置3で各種信号処理を行い、画像を作成する。本装置は、具体的には、上記の通り、PET装置であることが最も適用しやすい装置である。 As shown in this figure, the radiation detection device (hereinafter referred to as “the device”) 1 according to the present embodiment receives the radiation γ emitted from the radiation source, estimates the radiation source C, and uses this radiation source. It is a device that can create a visualized image by accumulating a plurality of images. That is, the structure includes a plurality of scintillator blocks 2 and a control device 3 connected to the plurality of scintillator blocks 2. Specifically, the scintillator block 2 receives radiation and outputs it as a signal, and the control device 3 performs various signal processing to create an image. Specifically, as described above, this device is the most applicable device to be a PET device.

本装置は、本図で示すように、複数のシンチレーターブロック2が筒状に配置されている。より具体的には、中心に測定対象者をベッド等に寝かせ、この測定対象者の体内から発せられる放射線の線源位置を特定する。上記の通り、測定対象者には、予め11Cや18Fなどの陽子過剰核を含んだPET薬剤を投与されており、この薬剤から放射線が放出されることとなる。 In this device, as shown in this figure, a plurality of scintillator blocks 2 are arranged in a tubular shape. More specifically, the measurement target person is laid on a bed or the like in the center, and the position of the radiation source of the radiation emitted from the measurement target person's body is specified. As described above, the measurement subject has been previously administered with a PET drug containing a proton excess nucleus such as 11 C or 18 F, and radiation is emitted from this drug.

また図2は、本装置において用いられるシンチレーターユニット21の概略を示す図である。本図で示すように、シンチレーターブロック2は、複数のシンチレーターユニット21が積層されて配置されている。また、本図で示すように同一の層においても、複数のシンチレーターユニット21が配置されていることが好ましい。このようにすることで、シンチレーターユニット21を細かく分け、分解能を高めることが可能となる。そして、本シンチレーターユニット21のそれぞれは、制御装置3に信号を出力し、制御装置3による信号処理を施される。 Further, FIG. 2 is a diagram showing an outline of the scintillator unit 21 used in this device. As shown in this figure, in the scintillator block 2, a plurality of scintillator units 21 are stacked and arranged. Further, as shown in this figure, it is preferable that a plurality of scintillator units 21 are arranged even in the same layer. By doing so, the scintillator unit 21 can be subdivided and the resolution can be improved. Then, each of the scintillator units 21 outputs a signal to the control device 3 and is subjected to signal processing by the control device 3.

また、図3は、本装置1におけるシンチレーターユニット21のより具体的な構造を示す。本図で示すように、シンチレーターユニット21は、平板状のシンチレーター211と、シンチレーター211の一方の面に配置される第一の光ファイバー層212と、シンチレーター211の他方の面に配置される第二の光ファイバー層213と、シンチレーター211の側面に配置される複数の受光素子214と、備えたものとなっており、この結果、シンチレーター211における発光位置及び受光時間を特定することが可能となる。 Further, FIG. 3 shows a more specific structure of the scintillator unit 21 in the present device 1. As shown in this figure, the scintillator unit 21 includes a flat plate scintillator 211, a first optical fiber layer 212 arranged on one surface of the scintillator 211, and a second scintillator unit 21 arranged on the other surface of the scintillator 211. The optical fiber layer 213 and a plurality of light receiving elements 214 arranged on the side surface of the scintillator 211 are provided, and as a result, the light emitting position and the light receiving time in the scintillator 211 can be specified.

またシンチレーターユニット21におけるシンチレーター211は、平板状であり、放射線(γ線)が入射された場合に、発光するものである。シンチレーター211の材質は、この機能を有する限りにおいて限定されるわけではないが、例えば、ポリスチレンやポリビニルトルエン等のプラスチック中に蛍光物質が分散された有機シンチレーターであってもよいが、焼結シンチレーターであることが好ましい。 Further, the scintillator 211 in the scintillator unit 21 has a flat plate shape and emits light when radiation (γ-ray) is incident. The material of the scintillator 211 is not limited as long as it has this function, and may be, for example, an organic scintillator in which a fluorescent substance is dispersed in a plastic such as polystyrene or polyvinyltoluene. It is preferable to have.

ここで焼結シンチレーターとは、無機の個体物質を焼結することによって形成したものであって、放射線が当たった場合に、その放射線のエネルギーを吸収することにより光を発することができるものである。焼結シンチレーターの材質としては、上記の機能を有する限りにおいて限定されず、例えばLa−GPS((Gd0.75La0.24Ce0.01Si)等を用いることができる。 Here, the sintered scintillator is formed by sintering an inorganic solid substance, and when it is exposed to radiation, it can emit light by absorbing the energy of the radiation. .. The material of the sintered scintillator is not limited as long as it has the above functions, and for example, La-GPS ((Gd 0.75 La 0.24 Ce 0.01 ) 2 Si 2 O 7 ) or the like can be used. ..

また上記有機シンチレーターにおいて、蛍光物質としては、限定されるわけではないが、例えば有機蛍光物質、無機蛍光物質であることが好ましい。有機蛍光物質の場合は、例えばアントラセンやスチルベン等を例示することができるがこれに限定されない。また、無機蛍光物質の場合は、例えばケイ酸ガドリニウム、ヨウ化セシウム、ゲルマニウム酸ビスマス、ケイ酸ルテチウム、タリウム活性化ヨウ化ナトリウム、フッ化セリウム、タングステン酸鉛、フッ化バリウム、タングステン酸鉛、フッ化バリウム、フッ化鉛等を例示することができるがこれに限定されない。 Further, in the above organic scintillator, the fluorescent substance is not limited, but is preferably an organic fluorescent substance or an inorganic fluorescent substance, for example. In the case of an organic fluorescent substance, for example, anthracene, stilbene and the like can be exemplified, but the present invention is not limited thereto. In the case of inorganic fluorescent substances, for example, gadolinium silicate, cesium iodide, bismuth germanium, lutetium silicate, thallium-activated sodium iodide, cerium fluoride, lead tungstate, barium fluoride, lead tungstate, and foot Examples include, but are not limited to, barium silicate, lead fluoride, and the like.

なおシンチレーターユニット21のサイズは、装置の大きさや必要とされる精度に応じて適宜調整可能であるが、例えば一辺20mm以上100mm以下の矩形であることが好ましい。また厚さは、受光素子を配置することができる限りにおいて限定されるわけではないが、1mm以上10mm以下であることが好ましく、より好ましくは5mm以下である。 The size of the scintillator unit 21 can be appropriately adjusted according to the size of the device and the required accuracy, but is preferably a rectangle having a side of 20 mm or more and 100 mm or less. The thickness is not limited as long as the light receiving element can be arranged, but is preferably 1 mm or more and 10 mm or less, and more preferably 5 mm or less.

また第一の光ファイバー層212は、上記の通り、シンチレーター211の一方の面に配置されるものであり、シンチレーター211によって発せられた光を外部に取り出すことができるものである。光ファイバー層212は、本図からも明らかなように、複数の光ファイバーが並列に配置されたものとなっている。そして、シンチレーター211中で光が生じた場合、この近傍の光ファイバーに光が入射され、外部に導かれていくこととなる。この結果、一軸方向において、どの領域が光っているのかを大まかに確認することができる。 Further, the first optical fiber layer 212 is arranged on one surface of the scintillator 211 as described above, and can take out the light emitted by the scintillator 211 to the outside. As is clear from this figure, the optical fiber layer 212 has a plurality of optical fibers arranged in parallel. Then, when light is generated in the scintillator 211, the light is incident on the optical fiber in the vicinity of the scintillator 211 and is guided to the outside. As a result, it is possible to roughly confirm which region is shining in the uniaxial direction.

なお、光ファイバー層212の材質としては特に限定されるわけではないが、波長変換ファイバーであることが好ましい。ここで「波長変換ファイバー」とは、入射された光を吸収し、入射された光の波長とは異なる波長の光を放出することのできるものである。波長変換を行うことによって、より効率よく外部に光を信号として出力することができる。 The material of the optical fiber layer 212 is not particularly limited, but is preferably a wavelength conversion fiber. Here, the "wavelength conversion fiber" is a fiber capable of absorbing incident light and emitting light having a wavelength different from the wavelength of the incident light. By performing wavelength conversion, light can be output as a signal to the outside more efficiently.

また、本装置1において、光ファイバー層212は、光ファイバー単層で配置されていてもよいが、複数層積層されていてもよい。このようにすることで、検出精度をより高めることが可能となる。 Further, in the present device 1, the optical fiber layer 212 may be arranged as a single optical fiber layer, or may be laminated in a plurality of layers. By doing so, it is possible to further improve the detection accuracy.

また本装置1において、第二の光ファイバー層213は、上記の第一の光ファイバー層212と、光ファイバーの配置(軸)方向が異なる以外はほぼ同じである。より具体的には、第一の光ファイバー層212の光ファイバーと第二の光ファイバー層213の光ファイバーは交差する方向であることが好ましく、より好ましくは略垂直な方向となっている。このようにすることで、縦軸により縦座標値を、横軸により横座標値を求めることが可能となり、この交点が発光位置に近い領域であると推定することが可能となる。このより詳細な処理については後述する。 Further, in the present device 1, the second optical fiber layer 213 is substantially the same as the first optical fiber layer 212 except that the arrangement (axis) direction of the optical fibers is different. More specifically, the optical fiber of the first optical fiber layer 212 and the optical fiber of the second optical fiber layer 213 are preferably in the intersecting direction, and more preferably in the substantially vertical direction. By doing so, it is possible to obtain the vertical coordinate value on the vertical axis and the abscissa value on the horizontal axis, and it is possible to estimate that this intersection is a region close to the light emitting position. More detailed processing will be described later.

また、本装置1では、平板状のシンチレーター211の側面に、複数の受光素子214が配置されている。受光素子214は、限定されるわけではないが、シンチレーター211によって発せられた光を取り出すことができるものであることが好ましく、例えばMPPC(Multi−Pixel Photo Counter)等の光子計測デバイスを用いることが好ましい。また、本装置1で受光素子214は、限定されるわけではないが、側面全体、矩形であれば四側面全てに配置されていることが好ましい。このようにすることで、シンチレーター211によって発せられた光をもれなく検出することができる。また、後述するが、この受光素子214によって光が検出された場合、その時刻についても制御装置3において記録されることになる。 Further, in the present device 1, a plurality of light receiving elements 214 are arranged on the side surface of the flat plate scintillator 211. The light receiving element 214 is preferably one capable of extracting the light emitted by the scintillator 211, and for example, a photon measuring device such as MPPC (Multi-Pixel Photo Counter) may be used. preferable. Further, although the light receiving element 214 in the present device 1 is not limited, it is preferable that the light receiving element 214 is arranged on the entire side surface, or on all four side surfaces if it is rectangular. By doing so, the light emitted by the scintillator 211 can be detected without exception. Further, as will be described later, when light is detected by the light receiving element 214, the time is also recorded in the control device 3.

本装置1の制御装置3は、上記シンチレーターブロック2、より具体的には各シンチレーターユニット21の光ファイバー及び受光素子に接続されており、出力された信号に基づいてデータ処理を行うことができるものである。本装置1の制御装置3の構成としては、上記機能を有する限りにおいて限定されるわけではないが、ハードディスク等の記録装置、中央演算装置(CPU)、メモリ等の一時記録装置、及び、キーボードやマウス等の入力装置、液晶ディスプレイ等の表示装置、を有するいわゆるコンピュータを用いることができる。なお、このデータ処理の具体的な流れについては後述する。 The control device 3 of the present device 1 is connected to the scintillator block 2, more specifically, the optical fiber and the light receiving element of each scintillator unit 21, and can perform data processing based on the output signal. be. The configuration of the control device 3 of the present device 1 is not limited as long as it has the above functions, but is not limited to a recording device such as a hard disk, a central computing device (CPU), a temporary recording device such as a memory, a keyboard, and the like. A so-called computer having an input device such as a mouse and a display device such as a liquid crystal display can be used. The specific flow of this data processing will be described later.

そして以上の構成により、本装置1は、放射線源位置推定方法を実現することができる。
なお、上記の通り、本装置1において、シンチレーターユニットの積層数は適宜調整可能であるが、例えば無機シンチレーターは34mm×34mm×3mmで、8×8=64枚で一層、8層で1ブロック、6ブロックで全身PET装置とすることは好ましい一例であり。また頭部用や小動物用PETでは一層を4×4=16枚か5×5=25枚とすることが好ましい。また、無機シンチレーター板の上下面には直径0.2mmの波長変換ファイバーシートを接着して発光位置を測定することが好ましい一例である。
With the above configuration, the present device 1 can realize a radiation source position estimation method.
As described above, in the present device 1, the number of laminated scintillator units can be adjusted as appropriate. For example, the inorganic scintillator is 34 mm × 34 mm × 3 mm, 8 × 8 = 64 sheets, one layer, and eight layers, one block. It is a preferable example to use a whole body PET device with 6 blocks. Further, in PET for heads and small animals, it is preferable that one layer is 4 × 4 = 16 sheets or 5 × 5 = 25 sheets. Further, it is a preferable example that a wavelength conversion fiber sheet having a diameter of 0.2 mm is adhered to the upper and lower surfaces of the inorganic scintillator plate to measure the light emitting position.

(放射線源位置推定方法)
ここで次に、本装置に適用される放射線源位置推定方法(以下「本推定方法」という。)について説明する。本推定方法は、ノイズ除去ステップ(S1)と、放射線位置ステップ(S2)とを備えている。以下、各ステップについて説明していく。
(Radiation source position estimation method)
Next, a radiation source position estimation method (hereinafter referred to as “the estimation method”) applied to the present apparatus will be described. This estimation method includes a noise removal step (S1) and a radiation position step (S2). Each step will be described below.

なお本推定方法は、上記の記載から明らかなように、制御装置3によって実行される。より具体的には、情報処理装置としての制御装置3におけるハードディスク等の記録媒体に記録されたプログラムを、使用者の操作によって実行することによって実現可能である。 As is clear from the above description, this estimation method is executed by the control device 3. More specifically, it can be realized by executing a program recorded on a recording medium such as a hard disk in the control device 3 as an information processing device by an operation of a user.

ノイズ除去ステップ(S1)は、ノイズ除去方法でもあり、(S11)シンチレーターユニットにおける発光の発光位置及び受光素子の受光時刻の組を複数記録するステップ、(S12)複数の前記発光位置及び前記受光時刻の組に基づき二箇所目の発光であることを判定するステップ、(S13)二箇所目の発光における前記発光位置及び前記受光時刻の組を除去するステップ、を備える。 The noise removing step (S1) is also a noise removing method, and is a step of recording a plurality of sets of a light emitting position of light emission in the scintillator unit and a light receiving time of a light receiving element, and (S12) a plurality of the light emitting positions and the light receiving time. A step of determining that the light is emitted at the second location based on the set of the above, and (S13) a step of removing the set of the emission position and the light receiving time in the second emission.

まず、(S11)シンチレーターユニットにおける発光の発光位置及び受光素子の受光時刻の組を複数記録するステップは、上述の本装置の構造から明らかであるが、シンチレーターユニットにおけるシンチレーターが光った位置(発光位置)を、第一の光ファイバー層及び第二の光ファイバー層の発光位置に基づき推定する処理を含む。具体的には、図4で示すように、あるシンチレーターにおいて放射線が入射し、発光した場合、この発光位置から光が広がり、第一の光ファイバー層及び第二の光ファイバー層それぞれのうちの一部に光が入射され、外部に出力される。そして、この出力された信号を処理することで、第一の光ファイバー層及び第二の光ファイバー層の光った光ファイバーを特定し、発光位置を推定することが可能となる。特に、第一の光ファイバー層及び第二の光ファイバー層は交差して配置されている場合、この交差により領域が特定され、更にそれぞれの発光領域の広がりに基づき所定の計算を行うことで、シンチレーター内の発光位置を推定することが可能となる。 First, (S11) The step of recording a plurality of sets of the light emitting position of the light emission in the scintillator unit and the light receiving time of the light receiving element is clear from the structure of the present device described above, but the position where the scintillator shines in the scintillator unit (light emitting position). ) Is estimated based on the light emitting positions of the first optical fiber layer and the second optical fiber layer. Specifically, as shown in FIG. 4, when radiation is incident on a scintillator and emits light, the light spreads from this light emitting position and is applied to a part of each of the first optical fiber layer and the second optical fiber layer. Light is incident and output to the outside. Then, by processing the output signal, it is possible to identify the shining optical fibers of the first optical fiber layer and the second optical fiber layer and estimate the light emitting position. In particular, when the first optical fiber layer and the second optical fiber layer are arranged so as to intersect, a region is specified by this intersection, and a predetermined calculation is performed based on the extent of each light emitting region in the scintillator. It is possible to estimate the light emitting position of.

また、この発光において、シンチレーター内を光が全反射する場合、光は全反射を繰り返し、最終的に受光素子に光が入射され、信号として外部に出力される。そして、受光素子に光が入射された時刻も記録され、上記発光位置の情報とともに組とされ、記録される。すなわちこの結果、どの時刻にどの位置で発光したのかを確認することができるようになる。なお、この発光において、シンチレーター内において発光した光が全反射条件を満たさない場合は、発光位置の情報のみ記録することとなる。 Further, in this light emission, when the light is totally reflected in the scintillator, the light is repeatedly totally reflected, and finally the light is incident on the light receiving element and output as a signal to the outside. Then, the time when the light is incident on the light receiving element is also recorded, and is assembled and recorded together with the information on the light emitting position. That is, as a result, it becomes possible to confirm at what time and at what position the light was emitted. In this light emission, if the light emitted in the scintillator does not satisfy the total reflection condition, only the information on the light emission position is recorded.

またこの処理は、発光するごとにこの組を順次記録する。このようにすることで後述のように、一の放射線で二箇所発光した場合、いずれが先で、いずれが後に発光したのかを認識することができるようになる。 In addition, this process sequentially records this set each time it emits light. By doing so, as will be described later, when two places of light are emitted by one radiation, it becomes possible to recognize which is the first and which is the second.

次に、本推定方法では、(S12)複数の前記発光位置及び前記受光時刻の組に基づき二箇所目の発光であることを判定するステップを備えている。具体的には、上記のステップにおいて順次記録した発光位置とその受光時刻の組を比較し、二つの組が所定の関係を満たす場合、一の放射線によって二箇所発光したと判断し、後ろの発光を二箇所目の発光であると判定することができる。この所定の関係としては、単純に受光時刻の差とすることができ、所定の時間内で発光している場合は、近接の二箇所で発光したものと考えることができる。すなわち、発光位置及び受光時刻の組間における受光時刻が所定の時間内にあるか否かで判定することが好ましい。この二箇所で発光する場合のイメージ図を図5に示しておく。本図の場合、異なる二つのシンチレーターユニットで発光が行われている例を示している。 Next, the present estimation method includes (S12) a step of determining that the light is emitted at the second location based on the set of the plurality of light emitting positions and the light receiving time. Specifically, the set of the light emitting position and the light receiving time recorded sequentially in the above step is compared, and if the two sets satisfy a predetermined relationship, it is determined that one radiation emits light at two places, and the light emitted behind is determined. Can be determined to be the second emission. The predetermined relationship can be simply the difference in the light receiving time, and when the light is emitted within the predetermined time, it can be considered that the light is emitted at two nearby locations. That is, it is preferable to determine whether or not the light receiving time between the light emitting position and the light receiving time set is within a predetermined time. FIG. 5 shows an image diagram in the case of emitting light at these two locations. In the case of this figure, an example is shown in which two different scintillator units emit light.

そしてまた本推定方法では、(S13)二箇所目の発光における発光位置及び受光時刻の組を除去するステップを備えている。このように、二箇所目の発光であると判断されれば、二箇所目はノイズとなるためこれを除去する。これにより、高精度な放射線源位置推定方法を提供することができる。このように二箇所で発光した場合、二箇所ともデータとして採用してしまうと精度が下がる一方、二箇所ともデータの削除としてしまうと精度を高くすることができない。これに対し、本推定方法では、二箇所で発光したと把握されたとしても、一方のデータの削除のみを行うことで対応できるため、データの廃棄を少なくして高い位置分解能を達成するノイズ除去方法及び放射線源位置推定方法を提供することができる。 Further, the present estimation method includes a step of removing the set of the light emitting position and the light receiving time in the second light emission (S13). In this way, if it is determined that the light is emitted at the second location, the second location becomes noise, so this is removed. Thereby, it is possible to provide a highly accurate radiation source position estimation method. When light is emitted at two locations in this way, the accuracy will decrease if both locations are used as data, while the accuracy cannot be improved if data is deleted at both locations. On the other hand, in this estimation method, even if it is grasped that the light is emitted at two places, it can be dealt with by deleting only one of the data. Methods and radiation source location estimation methods can be provided.

また、本推定方法では、上記求めた発光位置及び受光時刻に基づき、放射線源位置を推定する放射線位置ステップ(S2)を備える。具体的に説明すると、放射線源から放射線が放出されるが、PET装置では180度逆方向に二本の放射線が放出される。すなわち、筒状中空部を挟んで対向する位置に近いシンチレーターブロックにおいてほぼ同時刻に発光位置が存在する。そのため、この二つの発光位置を結ぶことによって、放射線源の位置を推定することができる。なおこの方法自体は公知の方法を採用することができる。 Further, the present estimation method includes a radiation position step (S2) for estimating the radiation source position based on the above-determined light emission position and light reception time. Specifically, radiation is emitted from the radiation source, but the PET apparatus emits two radiations in the opposite directions of 180 degrees. That is, the light emitting positions exist at approximately the same time in the scintillator blocks close to the positions facing each other across the tubular hollow portion. Therefore, the position of the radiation source can be estimated by connecting these two light emitting positions. As this method itself, a known method can be adopted.

以上、本推定方法によって、データの廃棄を少なくして高い位置分解能を達成する放射線源位置推定方法を提供することができる。また本推定方法によると、光電吸収反応の位置分解能0.2mm(FWHM)を維持しつつ、コンプトン散乱事象の過半数を画像再構成に利用することによって、本方法を用いないPET装置と比べて感度10倍を達成することも可能である。 As described above, this estimation method can provide a radiation source position estimation method that achieves high position resolution by reducing data waste. In addition, according to this estimation method, by using the majority of Compton scattering events for image reconstruction while maintaining the position resolution of the photoelectric absorption reaction of 0.2 mm (FWHM), the sensitivity is higher than that of a PET device that does not use this method. It is also possible to achieve 10 times.

また、本装置では、発光量を側面に接着した多数の微少受光阻止で独立して測定するため、γ線入射時刻も独立して測定することとなり、従来装置と比べて時間分解能1/5が達成できる。一般に独立な測定が複数ならば平均値の誤差は測定数の平方根に反比例する。本発明品では側面に合計32個程度の微小受光素子を接着し、それらが独立に発光時刻を測定するため、従来装置と全く同じ受光素子を使用しても時間分解能は1/5以下に向上する。現在のPET装置の欠点の一つに、断層画像計算はデータ収集完了後にしか開始できす、断層画像計算に必要な時間はデータ収集時間より長いため、診断結果が判明し被験者に通知できるのが検査翌日〜翌週となる。もし時間分解能が100psec以下となればデータ収集と並行して断層画像計算が実施でき、検査終了直後に断層画像が表示できる。医師は精密検査の必要性を即時に判定できる。 In addition, since the amount of light emitted is measured independently by this device by blocking a large number of minute light received on the side surface, the time of incidence of γ-rays is also measured independently, and the time resolution is 1/5 that of the conventional device. Can be achieved. Generally, if there are multiple independent measurements, the error of the mean value is inversely proportional to the square root of the number of measurements. In the product of the present invention, a total of about 32 minute light receiving elements are adhered to the side surface, and the light emitting time is measured independently by them. Therefore, even if the same light receiving element as the conventional device is used, the time resolution is improved to 1/5 or less. do. One of the drawbacks of the current PET device is that the tomographic image calculation can be started only after the data collection is completed. Since the time required for the tomographic image calculation is longer than the data collection time, the diagnosis result can be known and the subject can be notified. It will be from the day after the inspection to the next week. If the time resolution is 100 psec or less, the tomographic image can be calculated in parallel with the data collection, and the tomographic image can be displayed immediately after the inspection is completed. The doctor can immediately determine the need for a work-up.

本発明は、PET装置等の本社線検出装置において適用可能であり、またこれに適用されるノイズ除去方法及び放射線源位置推定方法に用いることができ産業上利用可能性がある。 The present invention can be applied to a head office line detection device such as a PET device, and can be used in a noise removing method and a radiation source position estimation method applied thereto, and has industrial applicability.

Claims (4)

平板状のシンチレーターと、前記シンチレーターの一方の面に配置される第一の光ファイバー層と、前記シンチレーターの他方の面に配置される第二の光ファイバー層と、前記シンチレーターの側面に配置される複数の受光素子と、備えたシンチレーターユニットを複数積層したシンチレーターブロックを筒状に配置した放射線検出装置において適用される放射線源位置推定方法であって、
前記シンチレーター内で発光の光が全反射しないときは、前記シンチレーターユニットにおける発光の発光位置のみを記録するステップ、
前記シンチレーター内で発光の光が全反射するときは、前記シンチレーターユニットにおける発光の発光位置及び前記受光素子の受光時刻の組を複数記録するステップ、
二箇所目の発光における前記発光位置及び前記受光時刻の組を除去するステップ、
前記発光位置と、前記発光位置及び前記受光時刻の組に基づき、放射線源位置を推定するステップ、を備える放射線源位置推定方法
A flat scintillator, a first optical fiber layer arranged on one surface of the scintillator, a second optical fiber layer arranged on the other surface of the scintillator, and a plurality of surfaces arranged on the side surface of the scintillator. a radiation source position estimation method to be applied in the radiation detecting apparatus in which a plurality stacked scintillator blocks cylindrical scintillator unit and a light receiving element,
When the emitted light is not totally reflected in the scintillator, the step of recording only the emission position of the emitted light in the scintillator unit.
When the light emitted is totally reflected in the scintillator, a step of recording a plurality of sets of the emission position of the emission in the scintillator unit and the reception time of the light receiving element.
A step of removing the set of the light emitting position and the light receiving time in the second light emission,
A radiation source position estimation method comprising a step of estimating a radiation source position based on a set of the light emission position, the light emission position, and the light reception time .
前記二箇所目の発光を除去するステップの前に、
複数の前記発光位置及び前記受光時刻の組に基づき二箇所目の発光であることを判定するステップ、を備える請求項1記載の放射線源位置推定方法
Before the step of removing the second emission,
The radiation source position estimation method according to claim 1, further comprising a step of determining that the light is emitted at a second location based on a set of the plurality of light emitting positions and the light receiving time.
複数の前記発光位置及び前記受光時刻の組に基づき二箇所目の発光であることを判定するステップは、
前記発光位置及び前記受光時刻の組間における前記受光時刻が所定の時間内にあるか否かで判定する、請求項2記載の放射線源位置推定方法
The step of determining that the light is emitted at the second location based on the set of the plurality of light emitting positions and the light receiving time is
The radiation source position estimation method according to claim 2, wherein it is determined whether or not the light receiving time is within a predetermined time between the light emitting position and the light receiving time set.
前記複数の受光素子により独立して測定した受光時刻の平均値を前記シンチレーターユニットにおける発光の発光位置に対応する前記受光素子の受光時刻とする請求項1乃至3のいずれかに記載の放射線源位置推定方法。 The radiation source position according to any one of claims 1 to 3, wherein the average value of the light receiving times measured independently by the plurality of light receiving elements is the light receiving time of the light receiving element corresponding to the light emitting position of the light emission in the scintillator unit. Estimating method.
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