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JP7761822B2 - Information processing device, recording medium, and program - Google Patents
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JP7761822B2 - Information processing device, recording medium, and program - Google Patents

Information processing device, recording medium, and program

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特許法第30条第2項適用 令和2年10月1日にCOMMUNICATIONS PHYSICS,Vol.3,pp.1-8の論文にて発表 [刊行物等] 令和2年10月1日にCOMMUNICATIONS PHYSICS,Vol.3,pp.1-8記載の論文のアブストラクトとして発表 [刊行物等] 令和2年10月1日にCOMMUNICATIONS PHYSICSに発表される論文のプレスリリースにて発表 [刊行物等] 令和2年10月30日に第20回東京大学生命科学シンポジウムの発表にてオンライン口頭発表 [刊行物等] 令和2年11月14日に第20回東京大学生命科学シンポジウムでの発表の録画のアーカイブ配信にて発表 [刊行物等] 令和2年12月11日に京都大学複合原子力科学研究所専門研究会「陽電子科学とその理工学への応用」にて発表 [刊行物等] 令和2年12月9日に京都大学複合原子力科学研究所専門研究会「陽電子科学とその理工学への応用」の要旨集にて発表 [刊行物等] 令和3年3月25日に京都大学複合原子力科学研究所専門研究会「陽電子科学とその理工学への応用」の会議録にて発表 [刊行物等] 令和3年1月18日に次世代PET研究報告書2020をWEBサイトに掲載して発表 [刊行物等] 令和3年1月23日にQST国際リサーチイニシアティブ(IRI)シンポジウム次世代PET研究会2021にて発表 [刊行物等] 令和3年1月23日に次世代PET研究報告書2020にて発表 [刊行物等] 令和3年4月17日に第121回日本医学物理学会学術大会にて発表 [刊行物等] 令和3年4月28日に第121回日本医学物理学会学術大会WEB開催にて発表 [刊行物等] 令和3年4月1日に第121回日本医学物理学会学術大会、報文集にて発表 [刊行物等] 令和3年4月1日に第121回日本医学物理学会学術大会、電子ポスターにて発表 [刊行物等] 令和2年10月13日にPhysics Worldの記事にて発表 [刊行物等] 令和2年12月7日にNature Portfolio Cancer Communityへの投稿にて発表 [刊行物等] 令和3年7月7日に第58回アイソトープ・放射線研究発表会、要旨集にて発表Application of Article 30, Paragraph 2 of the Patent Act On October 1, 2020, COMMUNICATIONS PHYSICS, Vol. 3, pp. Published in papers 1-8 [Publications, etc.] On October 1, 2020, COMMUNICATIONS PHYSICS, Vol. 3, pp. Published as an abstract of the paper listed in 1-8 [Publications, etc.] Published in the press release of the paper to be published in COMMUNICATIONS PHYSICS on October 1, 2020 [Publications, etc.] Online oral presentation at the 20th University of Tokyo Life Science Symposium on October 30, 2020 [Publications, etc.] Published as an archived video of the presentation at the 20th University of Tokyo Life Science Symposium on November 14, 2020 [Publications, etc.] Published at the Kyoto University Integrated Radiation and Science Research Institute Special Research Group "Positron Science and Its Applications to Science and Engineering" on December 11, 2020 [Publications, etc.] Published in the abstract collection of the Kyoto University Integrated Radiation and Science Research Institute Special Research Group "Positron Science and Its Applications to Science and Engineering" on December 9, 2020 [Publications, etc.] Published in the minutes of the Kyoto University Integrated Radiation and Science Research Institute Special Research Group "Positron Science and Its Applications to Science and Engineering" on March 25, 2021 [Publications, etc.] The Next Generation PET Research Report 2020 was posted on the website and announced on January 18, 2021. [Publications, etc.] Announced at the QST International Research Initiative (IRI) Symposium Next Generation PET Study Group 2021 on January 23, 2021. [Publications, etc.] Announced in the Next Generation PET Research Report 2020 on January 23, 2021. [Publications, etc.] Announced at the 121st Annual Meeting of the Japan Society of Medical Physics on April 17, 2021. [Publications, etc.] Announced at the 121st Annual Meeting of the Japan Society of Medical Physics, held online on April 28, 2021. [Publications, etc.] Announced in the Proceedings of the 121st Annual Meeting of the Japan Society of Medical Physics on April 1, 2021. [Publications, etc.] Announced as an electronic poster at the 121st Annual Meeting of the Japan Society of Medical Physics on April 1, 2021. [Publications, etc.] Published in an article in Physics World on October 13, 2020 [Publications, etc.] Published in a submission to Nature Portfolio Cancer Community on December 7, 2020 [Publications, etc.] Published in the abstract collection of the 58th Symposium on Isotopes and Radiation Research on July 7, 2021

本発明は、PET(Positron Emission Tomography)に係る情報を処理する情報処理装置、記録媒体及びプログラムに関する。 The present invention relates to an information processing device, recording medium, and program for processing information related to PET (Positron Emission Tomography).

PET装置内では、次の過程を経て一対のγ線が生成される。すなわち、PET装置内で発生する現象には、放射性同位体元素、例えば44Scが陽電子(e+)を放出するとともにγ線(即発γ線)を放射する過程(β+崩壊過程)と、陽電子がその近傍の分子の電子と相互作用して、ポジトロニウムを形成する過程(Ps生成過程)と、陽電子がその近傍の分子の電子等と相互作用して、一対のγ線(消滅放射線)を発生する過程(対消滅過程)と、が含まれ、β崩壊過程の直後に対消滅過程が発生する場合と、β崩壊過程の後にPs生成過程を経て、対消滅過程が発生する場合とがある。後者の過程を経る場合、Psの寿命だけ、β崩壊から対消滅過程の発生までの時間が遅延する。 In a PET device, a pair of gamma rays is generated through the following process. Specifically, the phenomena occurring in a PET device include a process (β + decay process) in which a radioisotope, such as 44Sc , emits a positron (e + ) and also emits a gamma ray (prompt gamma ray), a process (Ps production process) in which the positron interacts with an electron of a nearby molecule to form a positronium, and a process (annihilation process) in which the positron interacts with an electron of a nearby molecule to generate a pair of gamma rays (annihilation radiation). The pair annihilation process may occur immediately after the beta decay process, or it may occur after the beta decay process, followed by a Ps production process. In the latter case, the time from beta decay to the occurrence of the pair annihilation process is delayed by the lifetime of Ps.

従来のPET装置を用いた処理では、この対消滅過程で発生する一対のγ線が互いに反対方向へ飛び出すことを利用して、対消滅過程を生じる電子を含む被験体(検査の対象となる人体など)を挟んで配された検出器によりこれら一対の消滅放射線を検出して、当該消滅放射線を検出した一対の検出器の位置の延長線(LOR:Line of Response)上に、陽電子崩壊核が存在することとして、もとの放射性同位体元素の位置を特定している。また、上記一対の消滅放射線の飛行時間の情報(TOF:Time of Flight)を用いて、位置の特定範囲を限定することも行われている。また、即発γ線および一対の消滅放射線のうち少なくとも一つの検出にコンプトンカメラの技術を用いて、位置の特定範囲を限定することも行われている。 In conventional PET imaging, a pair of gamma rays generated during this annihilation process travels in opposite directions. Detectors positioned on either side of a subject (such as a human body being examined) containing electrons that cause the annihilation process detect this pair of annihilation radiation. The position of the original radioisotope is identified by determining that the positron decay nucleus is located on the line of response (LOR) extending from the positions of the pair of detectors that detected the annihilation radiation. Information about the time of flight (TOF) of the pair of annihilation radiation is also used to limit the range of the identified position. Compton camera technology is also used to detect at least one of the prompt gamma ray and the pair of annihilation radiation to limit the range of the identified position.

Moskal P et al., Feasibility study of the positronium imaging with the J-PET tomograph, Phys. Med. Biol. 64 055017Moskal P et al., Feasibility study of the positronium imaging with the J-PET tomograph, Phys. Med. Biol. 64 055017

このように、上記従来のPET装置を用いた情報処理においては、ポジトロニウム(Ps)の寿命の情報は用いられてこなかった。一方、近年、このポジトロニウムの寿命を可視化することで医用情報を得ようとする試みが為されている(非特許文献1)。 As such, information about the lifetime of positronium (Ps) has not been used in information processing using the conventional PET devices described above. However, in recent years, attempts have been made to obtain medical information by visualizing the lifetime of this positronium (Non-Patent Document 1).

本発明は、上記の状況の下、ポジトロニウムの寿命の情報を利用した情報処理を行う情報処理装置、記録媒体及びプログラムを提供することを、その目的の一つとする。 Under the above circumstances, one of the objects of the present invention is to provide an information processing device, recording medium, and program that performs information processing using information on the lifetime of positronium.

上記従来例の問題点を解決する本発明の一態様は、情報処理装置であって、被験体中で、互いに逆方向に放射された一対の消滅放射線が検出された旨の信号を受け入れる信号受入手段と、前記受け入れた信号に基づいて、前記被験体中で放出された陽電子の寿命に関する時系列の消滅放射線の検出回数の変化量の情報を取得する変化量分析手段と、前記取得した変化量の情報に基づいて、前記消滅放射線の発生源近傍のラジカルの溶存濃度を推定する推定手段とを含むこととしたものである。 One aspect of the present invention that solves the problems of the above-mentioned conventional examples is an information processing device that includes signal receiving means for receiving a signal indicating that a pair of annihilation radiation rays emitted in opposite directions has been detected in a subject; change amount analysis means for acquiring, based on the received signal, information on the change amount in the number of annihilation radiation rays detected over time related to the lifetime of positrons emitted in the subject; and estimation means for estimating the dissolved concentration of radicals near the source of the annihilation radiation rays based on the acquired change amount information.

また本発明のもう一つの態様は、情報処理装置であって、被験体中で、互いに逆方向に放射された一対の消滅放射線が検出された旨の信号を受け入れる信号受入手段と、前記受け入れた信号に基づいて、前記一対の消滅放射線の発生位置ごとの、前記被験体中で放出された陽電子の寿命に関する時系列の消滅放射線の検出回数の変化量の情報を取得する変化量分析手段と、前記取得した変化量の情報に対してラプラス逆変換を適用し、時間に対する前記変化量が互いに異なる消滅放射線ごとに、それぞれの検出回数の割合を表す情報を取得する成分分析手段と、を含むこととしたものである。 Another aspect of the present invention is an information processing device that includes: signal receiving means for receiving a signal indicating that a pair of annihilation radiation rays emitted in opposite directions has been detected in a subject; change amount analysis means for acquiring, based on the received signal, information on the change in the number of annihilation radiation rays detected in a time series relating to the lifetime of positrons emitted in the subject, for each position where the pair of annihilation radiation rays is generated; and component analysis means for applying an inverse Laplace transform to the acquired change amount information, and acquiring information representing the proportion of the number of detections for each annihilation radiation wave whose change amount over time differs from each other.

本発明によると、ポジトロニウムの寿命の情報を利用した情報処理を行うことが可能となる。 This invention makes it possible to perform information processing using information on the lifetime of positronium.

本発明の実施の形態に係る情報処理装置の構成例を表すブロック図である。1 is a block diagram illustrating an example of the configuration of an information processing device according to an embodiment of the present invention. ラジカル分子の溶存濃度と、消滅放射線の発生量との関係を表す説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram showing the relationship between the dissolved concentration of radical molecules and the amount of annihilation radiation generated. 本発明の実施の形態に係る情報処理装置の一態様に係る機能ブロック図である。1 is a functional block diagram of an information processing device according to an embodiment of the present invention; 本発明の実施の形態に係る情報処理装置が取得する情報の例を表す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating an example of information acquired by an information processing device according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態に係る情報処理装置の別の態様に係る機能ブロック図である。FIG. 10 is a functional block diagram of another aspect of the information processing device according to the embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態に係る情報処理装置による情報の出力例を表す説明図である。1 is an explanatory diagram illustrating an example of information output by an information processing device according to an embodiment of the present invention.

本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。本発明の実施の形態に係る情報処理装置1は、図1に例示するように、制御部11と、記憶部12と、操作部13と、出力部14と、インタフェース部15とを含んで構成される。本実施の形態の一例では、この情報処理装置1はPET(Positron Emission Tomography)装置として実現され、検出器20に接続される。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, an information processing device 1 according to an embodiment of the present invention includes a control unit 11, a memory unit 12, an operation unit 13, an output unit 14, and an interface unit 15. In one example of this embodiment, the information processing device 1 is realized as a PET (Positron Emission Tomography) device and is connected to a detector 20.

すなわちこの情報処理装置1は、一般的なPET装置として機能し、人体などの被験体内で例えば44Scなどの放射性同位体元素がβ+崩壊して陽電子(e+)を放出し、即発γ線を放射した後に生じる一対のγ線(以下、消滅放射線と呼ぶ)を検出器20にて検出する。そして情報処理装置1は、一対の消滅放射線を検出した位置や一対の消滅放射線のそれぞれの飛行時間の情報(TOF)等から当該消滅放射線の発生位置の座標(被験体を含む空間を仮想的な立方体であるボクセルに分割したときの、当該一対の消滅放射線の発生位置を含むボクセルの位置を表す情報)あるいは一対の消滅放射線の2つの検出位置を結ぶ線分(LOR)、あるいはTOFにより絞り込まれたLORの情報を得る。あるいは、即発γ線もしくは消滅放射線が検出器内でコンプトン散乱を生じた場合、コンプトンカメラを用いてその散乱角から即発γ線もしくは消滅放射線が発生した方角を検出できる。この場合も、一つもしくは複数の方角の情報とLORの任意の組合せにより、絞り込まれた位置情報(ボクセルの位置またはLORを特定する情報)を得ることが可能となる。このようなコンプトンカメラを用いた方法とTOFを利用した方法とを同時に用いてもよい。 That is, this information processing device 1 functions as a general PET device, and detects a pair of gamma rays (hereinafter referred to as annihilation radiation) generated when a radioisotope such as Sc , for example, undergoes β + decay in a subject such as a human body, releases a positron (e + ), and then emits a prompt gamma ray using the detector 20. The information processing device 1 then obtains, from the positions where the pair of annihilation radiations are detected and information on the time of flight (TOF) of each of the pair of annihilation radiations, the coordinates of the generation positions of the annihilation radiations (information representing the position of a voxel containing the generation position of the pair of annihilation radiations when the space including the subject is divided into virtual cubic voxels), or information on the line segment (LOR) connecting the two detection positions of the pair of annihilation radiations, or information on the LOR narrowed down by the TOF. Alternatively, if prompt gamma rays or annihilation radiations undergo Compton scattering in the detector, the direction from which the prompt gamma rays or annihilation radiations originate can be detected from the scattering angle using a Compton camera. In this case, too, it is possible to obtain narrowed-down position information (information specifying the position of a voxel or an LOR) by any combination of information on one or more directions and an LOR. Such a method using a Compton camera and a method using TOF may be used simultaneously.

また一対の消滅放射線は、β+崩壊で放出された陽電子が、その近傍の分子の電子等と相互作用して、ポジトロニウムを形成し(Ps生成過程)、当該形成されたポジトロニウム内の陽電子がその近傍の分子の電子等と相互作用して発生するケースと、β+崩壊で生じた陽電子がそのまま近傍の分子の電子等と相互作用して発生するケースとがある。以下では、これらのケースで発生する一対の消滅放射線を消滅放射線対と呼ぶ。 Furthermore, a pair of annihilation radiation can be generated when a positron emitted in β + decay interacts with an electron, etc. of a nearby molecule to form a positronium (Ps production process), and a positron in the formed positronium interacts with an electron, etc. of a nearby molecule, or when a positron generated in β + decay directly interacts with an electron, etc. of a nearby molecule. Below, a pair of annihilation radiation generated in these cases is called an annihilation radiation pair.

実験的に、Ps生成過程を経ない消滅放射線の発生量が最も多く、かつ、β+崩壊後(つまり即発γ線放射後)比較的短時間で発生することが知られており、Ps生成過程を経た場合には、β+崩壊後、近傍の分子の電子等と相互作用するまでの時間を要するため、消滅放射線の発生までの時間は比較的遅延したものとなる。 Experiments have shown that the amount of annihilation radiation generated without going through the Ps production process is the largest, and that it is generated relatively quickly after β + decay (i.e., after prompt gamma ray emission). However, if the Ps production process is performed, it takes time for the annihilation radiation to interact with electrons of nearby molecules after β + decay, so the time until the annihilation radiation is generated is relatively delayed.

制御部11は、CPU等のプログラム制御デバイスであり、記憶部12に格納されたプログラムに従って動作する。本実施の形態では、この制御部11は、検出器20から、互いに逆方向に放射された消滅放射線対が検出された時刻や位置などを表す信号等を受け入れる。そしてこの制御部11は、消滅放射線対の発生位置(ボクセルの位置またはLORを特定する情報)を生成する。 The control unit 11 is a program-controlled device such as a CPU, and operates according to a program stored in the memory unit 12. In this embodiment, the control unit 11 receives signals from the detector 20 indicating the time and position at which annihilation radiation pairs emitted in opposite directions were detected. The control unit 11 then generates the position at which the annihilation radiation pairs were generated (information specifying the voxel position or LOR).

またこの制御部11は、当該ボクセルまたはLORごとの、消滅放射線対の検出回数の時系列の変化の情報を取得する処理を実行する。そして制御部11は、当該取得した時系列の化の情報に基づいて、消滅放射線対の発生源近傍のラジカルの溶存濃度を推定する処理を行ってもよい。また別の例ではこの制御部11は、上記取得した時系列の化の情報に対してラプラス逆変換を適用し、互いに異なる時間変化をする消滅放射線対の検出回数の割合を表す情報を取得し、当該取得した情報を用いた処理を行うこととしてもよい。これら制御部11の処理の内容については後に説明する。
The control unit 11 also executes processing to acquire information on time- series changes in the number of detections of annihilation radiation pairs for each voxel or LOR. The control unit 11 may then perform processing to estimate the dissolved concentration of radicals near the source of generation of annihilation radiation pairs based on the acquired information on time-series changes . In another example, the control unit 11 may apply an inverse Laplace transform to the acquired information on time-series changes to acquire information representing the ratio of the number of detections of annihilation radiation pairs that change over time differently from each other, and perform processing using the acquired information. The details of the processing performed by the control unit 11 will be described later.

記憶部12は、メモリデバイスや、ディスクデバイス等であり、制御部11によって実行されるプログラムを保持する。このプログラムは、コンピュータ可読、かつ非一時的な記録媒体に格納されて提供され、この記憶部12に格納されたものであってもよい。またこの記憶部12は、制御部11の処理に必要な種々のデータを保持し、制御部11のワークメモリとしても動作する。 The storage unit 12 is a memory device, disk device, etc., and stores the program executed by the control unit 11. This program may be provided stored on a computer-readable, non-transitory recording medium and stored in the storage unit 12. The storage unit 12 also stores various data necessary for the processing of the control unit 11, and also functions as a work memory for the control unit 11.

操作部13は、マウスやキーボード等を含み、ユーザの指示操作を受け入れて、当該指示操作の内容を制御部11に出力する。出力部14は、ディスプレイ装置等であり、制御部11から入力される指示に従って情報を出力する。 The operation unit 13 includes a mouse, keyboard, etc., accepts user instructions, and outputs the content of those instructions to the control unit 11. The output unit 14 is a display device, etc., and outputs information according to instructions input from the control unit 11.

インタフェース部15は、検出器20に接続されており、検出器20から、即発γ線を検出したことを表す信号や消滅放射線対を検出した時刻や位置などを表す信号を受け入れて、当該受け入れた信号を、制御部11に出力する。 The interface unit 15 is connected to the detector 20 and receives from the detector 20 signals indicating the detection of prompt gamma rays and signals indicating the time and position at which an annihilation radiation pair was detected, and outputs the received signals to the control unit 11.

[ポジトロニウムと近傍分子との相互作用に関する知見]
発明者らは、従来の実験例よりも多数のポジトロニウムを用いた実験により、ポジトロニウムがラジカルと相互作用しやすいことを見出し、また、その相互作用の発生する割合が、ラジカルの近傍の濃度(溶存濃度)に対して比例することを見出した。
[Insights into the interaction between positronium and nearby molecules]
The inventors, through experiments using a larger number of positronium atoms than in conventional experiments, have found that positronium atoms easily interact with radicals, and that the rate at which this interaction occurs is proportional to the concentration (dissolved concentration) of the radicals in the vicinity.

図2は、非ラジカル分子である窒素N2と、ラジカル分子である酸素O2との存在比を異ならせたときの、1マイクロ秒あたりの消滅放射線対の発生量(ポジトロニウムの消滅率)を発明者らが測定した結果を表す説明図である。 FIG. 2 is an explanatory diagram showing the results of measurements by the inventors of the amount of annihilation radiation pairs generated per microsecond (positronium annihilation rate) when the abundance ratio of nitrogen N2 , which is a non-radical molecule, to oxygen O2, which is a radical molecule, is changed.

図2に例示するように、横軸に酸素O2の存在比を分圧pOで示し、窒素N2のみである場合、空気(N2:O2=8:2程度のもの)、酸素Oのみである場合のそれぞれについて1マイクロ秒あたりの消滅放射線対の発生量を測定してプロットすると、酸素O2の存在比に対する1マイクロ秒あたりの消滅放射線対の発生量は、比例関係にあることが理解される。 As shown in FIG. 2, when the abundance ratio of oxygen O2 is represented by partial pressure pO2 on the horizontal axis and the number of annihilation radiation pairs generated per microsecond is measured and plotted for the cases of nitrogen N2 only, air ( N2 : O2 = approximately 8:2), and oxygen O2 only, it can be seen that the number of annihilation radiation pairs generated per microsecond is proportional to the abundance ratio of oxygen O2 .

つまり、酸素O2の溶存濃度をp、消滅放射線対の発生量、つまりポジトロニウムの消滅率(後述する)を1/τと書くと、これらの間には、
の関係がある。ここで係数a,bは、実験的に定められるものであり、ラジカルの種類や、その存在環境(人体内、人体以外の動物の体内、その他温度などの環境などの相違)によって異なる。
In other words, if the dissolved concentration of oxygen O2 is expressed as p and the amount of annihilation radiation pairs generated, that is, the annihilation rate of positronium (described later) is expressed as 1/τ, then the following relationship exists between them:
Here, the coefficients a and b are determined experimentally and vary depending on the type of radical and the environment in which it exists (inside the human body, inside an animal other than the human body, and other environmental differences such as temperature).

[制御部の動作の第一の例]
以上の知見を踏まえて、本実施の形態の一例に係る制御部11は、記憶部12に格納されたプログラムを実行することで、図3に例示するように、信号受入部21と、変化量分析部22と、推定部23と、出力部24とを機能的に含む構成を実現する。
[First example of operation of control unit]
Based on the above findings, the control unit 11 according to one example of this embodiment executes a program stored in the memory unit 12, thereby realizing a configuration that functionally includes a signal receiving unit 21, a change amount analysis unit 22, an estimation unit 23, and an output unit 24, as illustrated in FIG. 3.

ここで信号受入部21は、インタフェース部15を介して接続された検出器20から、即発γ線を検出した旨の信号や、消滅放射線を検出した時刻及び位置を表す信号を受け入れる。またこの信号受入部21は、一般的なPET装置と同様の処理により消滅放射線対の発生位置を表す情報を生成し、所定の時間ごと、かつ、消滅放射線対の発生位置(ボクセルまたはLOR)ごとの、消滅放射線対の検出回数をカウントして記録する。 Here, the signal receiving unit 21 receives signals indicating the detection of prompt gamma rays and signals indicating the time and position at which annihilation radiation was detected from the detector 20 connected via the interface unit 15. The signal receiving unit 21 also generates information indicating the position at which annihilation radiation pairs were generated using processing similar to that of a typical PET device, and counts and records the number of times annihilation radiation pairs were detected for each specified time and for each position at which annihilation radiation pairs were generated (voxel or LOR).

具体的にこの信号受入部21は、予め定めた方法で決定される時刻tを、t=0として、消滅放射線対の発生位置(ボクセルまたはLOR)ごとに、上記時刻t=0以降、所定の時間Δtの期間ごとの消滅放射線対の検出回数をカウントして記録していく。これにより図4に例示するように、消滅放射線対の発生位置(P)ごとに、t=0からt=Δtまでの消滅放射線対の検出回数の総計、時刻t=Δtからt=2Δtまでの消滅放射線対の検出回数の総計…というようにカウント値が記録された状態となる。 Specifically, the signal receiving unit 21 sets the time t, determined by a predetermined method, as t = 0, and counts and records the number of annihilation radiation pairs detected for each predetermined time period Δt from time t = 0 onwards, for each position (voxel or LOR) at which annihilation radiation pairs are generated. As a result, as shown in the example in Figure 4, for each position (P) at which annihilation radiation pairs are generated, count values are recorded such as the total number of annihilation radiation pairs detected from t = 0 to t = Δt, the total number of annihilation radiation pairs detected from time t = Δt to t = 2Δt, etc.

ここで時刻t=0の決定の方法は、即発γ線を検出したときを時刻t=0とする、などの方法としてよい。 Here, the method for determining time t=0 may be to set the time when a prompt gamma ray is detected as time t=0.

変化量分析部22は、消滅放射線対の発生位置ごとの、上記期間のそれぞれでの消滅放射線対の検出回数のカウント値を参照して、消滅放射線対の発生位置ごとに、時系列の消滅放射線対の検出回数の変化の情報を取得する。このように、この時系列の消滅放射線対の検出回数の変化は、被験体中で生成されたポジトロニウムの寿命に関係している。
The change amount analyzing unit 22 refers to the count value of the number of times annihilation radiation pairs are detected in each of the above periods for each position at which annihilation radiation pairs are generated, and acquires information on the change in the number of times annihilation radiation pairs are detected in time series for each position at which annihilation radiation pairs are generated. In this way, the change in the number of times annihilation radiation pairs are detected in time series is related to the lifetime of positronium generated in the subject.

具体的にこの変化量分析部22は、消滅放射線対の発生位置ごとに、上記期間のそれぞれでの消滅放射線対の検出回数のカウント値の変化を、一種類の指数関数
でフィッティングして、消滅率1/τを求める。ここでIは生成されたポジトロニウムの数、Cはノイズを考慮したバックグラウンド項である。またこの例では、この消滅率1/τが、本発明の、時系列の消滅放射線対の検出回数の変化量の情報に相当する。
Specifically, the change amount analysis unit 22 calculates the change in the count value of the number of times annihilation radiation pairs are detected in each of the above periods for each position where annihilation radiation pairs are generated, using a kind of exponential function.
The annihilation rate 1/τ is calculated by fitting with the following equation. Here, I is the number of positronium generated, and C is a background term that takes noise into consideration. In this example, the annihilation rate 1/τ corresponds to the information on the amount of change in the number of times annihilation radiation pairs are detected over time, which is the information of the present invention.

推定部23は、求められた消滅率1/τを(1)式に代入して、例えばラジカルである酸素O2の溶存濃度pの推定値を求める。出力部24は、求められた推定値pを出力して、利用者に対し、消滅放射線対の発生源近傍のラジカル(ここでは酸素O2)の溶存濃度として提示する。 The estimation unit 23 substitutes the calculated annihilation rate 1/τ into equation (1) to calculate an estimated value of the dissolved concentration p of, for example, oxygen O2 , a radical. The output unit 24 outputs the calculated estimated value p and presents it to the user as the dissolved concentration of the radical (here, oxygen O2 ) near the source of the annihilation radiation pair.

[制御部の動作の第2の例]
また被験体内で、ポジトロニウムが発生する場所の近傍のラジカルの分布が一様でない場合もある。例えば人体の臓器内において、正常細胞とがん化した細胞とがある場合、それぞれの細胞内でのラジカルである酸素の溶存濃度は互いに異なる。このような場合、消滅放射線対の検出回数のカウント値の変化を一種類の指数関数でフィッティングすることが適切でない場合がある。すなわち、このような場合は、フィッティングする関数を(2)に代えて、消滅放射線対の検出回数のカウント値の変化が、互いに異なる消滅率1/τi(i=1,2,…)を有する複数種類の指数関数の和とすることが適切となり得る。例えば、
とすることが適切である。
[Second example of operation of control unit]
Furthermore, the distribution of radicals near the location where positronium is generated within the subject may not be uniform. For example, if there are normal cells and cancerous cells within a human organ, the dissolved concentrations of oxygen, which is a radical, within each cell will differ. In such cases, it may not be appropriate to fit the change in the count value of the number of times annihilation radiation pairs are detected with a single exponential function. That is, in such cases, instead of fitting function (2), it may be appropriate to use the sum of multiple types of exponential functions with different annihilation rates 1/τi (i=1, 2, ...) for the change in the count value of the number of times annihilation radiation pairs are detected. For example,
It is appropriate to do so.

ここで、必要な情報は消滅率に係る値τiと、ラジカルと反応し、消滅率1/τiで消滅するポジトロニウムの数Iiとであるが、
を像関数としたラプラス逆変換:
の関係と(3)式とを利用すると、ラジカルと反応し、消滅率1/τiで消滅するポジトロニウムの数Iiを求めることができる。
Here, the necessary information is the value τ relating to the annihilation rate and the number Ii of positronium that reacts with radicals and annihilates at an annihilation rate of 1/τi.
The inverse Laplace transform with image function:
By utilizing the relationship above and equation (3), the number Ii of positronium that reacts with radicals and annihilates at an annihilation rate of 1/τi can be calculated.

そこで本実施の形態のもう一つの例に係る制御部11は、記憶部12に格納されたプログラムを実行することで、図5に例示するように、信号受入部21と、変化量分析部22′と、成分分析部31と、成分情報処理部32とを機能的に含む構成を実現する。ここで、図3の例と同様の構成となるものについては同じ符号を付して繰り返しての説明を省略する。 Accordingly, the control unit 11 according to another example of this embodiment executes a program stored in the memory unit 12 to realize a configuration that functionally includes a signal reception unit 21, a change amount analysis unit 22', a component analysis unit 31, and a component information processing unit 32, as illustrated in FIG. 5. Here, components that are similar to those in the example of FIG. 3 are assigned the same reference numerals, and repeated explanations will be omitted.

変化量分析部22′は、信号受入部21が出力する、消滅放射線対の発生位置ごとの、上記期間のそれぞれでの消滅放射線対の検出回数のカウント値S(t)を、消滅放射線対の発生位置ごとの、時系列の消滅放射線対の検出回数の変化の情報として取得して成分分析部31へ出力する。
The change amount analysis unit 22′ acquires the count value S(t) of the number of times annihilation radiation pairs are detected in each of the above periods for each position of generation of annihilation radiation pairs output by the signal reception unit 21 as information on the change in the number of times annihilation radiation pairs are detected in time series for each position of generation of annihilation radiation pairs, and outputs this information to the component analysis unit 31.

成分分析部31は、変化量分析部22′が出力する時系列の消滅放射線対の検出回数の変化の情報に対して、数値的にラプラス逆変換を適用する。具体的にこの数値的なラプラス逆変換は、チコノフ正則化を用いる、広く知られたCONTIN法などを採用できる。CONTIN法については広く知られているので、その内容についての説明は省略する。

The component analysis unit 31 numerically applies an inverse Laplace transform to the information on the change in the number of annihilation radiation pair detections in a time series output by the change amount analysis unit 22'. Specifically, this numerical inverse Laplace transform can be performed using the widely known CONTIN method, which uses Tikhonov regularization. Since the CONTIN method is widely known, a detailed description of its details will be omitted.

すなわちこの成分分析部31は、
とし、また、所定のτの範囲τmin<τ≦τmaxをn分して、τi=(τmax-τmin)×(i/n)+τmin(i=1,2,…n)などとしてτiを定めておく。
That is, the component analysis unit 31
The predetermined range of τ, τmin<τ≦τmax, is divided into n parts, and τi is determined as τi=(τmax−τmin)×(i/n)+τmin (i=1, 2, . . . n).

そして成分分析部31は、CONTIN法により、次のJを最小化する、τiに対応するIiを、逐次反復演算により見出す:
ここでαは正則パラメータであり、
は、n行m列の行列であり、そのi行j列目が
となっているものである。また、
は、n次元のベクトルであり、そのi番目の成分が、
であるものである。さらに、
は、m次元のベクトルであり、そのj番目の成分が、
であるものである。
Then, the component analysis unit 31 uses the CONTIN method to find Ii corresponding to τi that minimizes the following J through successive iterative calculations:
where α is the regularization parameter,
is a matrix with n rows and m columns, and the i-th row and j-th column are
It is as follows.
is an n-dimensional vector, the i-th component of which is
Furthermore,
is an m-dimensional vector, the j-th component of which is
It is what it is.

成分分析部31は、上記の逐次反復演算によりJを最小化するIi(i=1,2…,n)を求め、それぞれ対応するτiとともに、成分情報処理部32に出力する。もっとも、ここでの例では、成分分析部31は逐次反復演算を用いるCONTIN法により数値的にラプラス逆変換を行ったが、Jを最小化するIi,τiを得ることができれば、成分分析部31は、ラプラス逆変換の処理は、解析的な方法であっても、CONTIN法とは異なる数値解法であっても、どのような方法を用いて行われても構わない。 The component analysis unit 31 uses the above-mentioned iterative calculation to find Ii (i = 1, 2..., n) that minimizes J, and outputs this together with the corresponding τi to the component information processing unit 32. In this example, the component analysis unit 31 numerically performed the inverse Laplace transform using the CONTIN method, which uses iterative calculations, but as long as it can obtain Ii and τi that minimize J, the component analysis unit 31 can use any method to process the inverse Laplace transform, whether it is an analytical method or a numerical solution method other than the CONTIN method.

成分情報処理部32は、予め指定されたτiにより、あるいはJを最小化する所定の演算により求められた消滅率1/τi(i=1,2,…,n)を(1)式に代入して、τiに対応する、ラジカル(例えば酸素O2)の溶存濃度piの推定値を求める。ここでτiは、等差数列的に(あるいは等比数列的に)、順序のある数として定められているので、その大きさの順に配列すれば、1/τiに比例する溶存濃度piの値も順序のある数となり、その大きさの順に配列できる。 The component information processing unit 32 substitutes the extinction rate 1/τi (i = 1, 2, ..., n) calculated from a predetermined τi or by a predetermined calculation that minimizes J into equation (1) to calculate an estimated value of the dissolved concentration pi of the radical (e.g., oxygen O2 ) corresponding to τi. Here, τi is determined as an ordered number in an arithmetic (or geometric) progression, so if the numbers are arranged in order of magnitude, the values of the dissolved concentration pi proportional to 1/τi will also be ordered numbers and can be arranged in order of magnitude.

成分情報処理部32は、溶存濃度piを横軸として、対応するIi(piを推定する際に用いたτiに対応するIi)の大きさをプロットして出力する。このプロットの結果は、被験体の部分(つまり消滅放射線対の発生位置)ごとに異なり、図6(a),(b)に概要を例示するように、消滅放射線対の発生位置ごとの溶存酸素濃度の分布を表すものとなる。 The component information processing unit 32 plots the magnitude of the corresponding Ii (Ii corresponding to τi used to estimate pi) with the dissolved concentration pi on the horizontal axis, and outputs the plot. The results of this plot vary depending on the part of the subject (i.e., the location where the annihilation radiation pair was generated), and represent the distribution of dissolved oxygen concentration for each location where the annihilation radiation pair was generated, as shown in Figures 6(a) and 6(b).

成分情報処理部32は、消滅放射線対の発生位置ごとに求められたIi,τiの組に応じて、図6に例示したような、溶存酸素濃度の分布を出力して利用者に提示する。 The component information processing unit 32 outputs and presents to the user a distribution of dissolved oxygen concentrations, such as the example shown in Figure 6, based on the pair of Ii and τi determined for each position where annihilation radiation pairs are generated.

一例として被験体が人体である場合、この図6において例えば点Xより左側(溶存酸素濃度がより低い側)は、消滅放射線対の発生位置の周囲の組織が低酸素症に陥っていることを表す。例えば正常細胞に比べ、がん化した細胞は低酸素症に陥りやすいことから、がん化した細胞の分布が、上記出力により示される。 As an example, if the subject is a human body, the area to the left of point X in Figure 6 (the side with a lower dissolved oxygen concentration) indicates that the tissue surrounding the location where the annihilation radiation pair was generated is hypoxic. For example, since cancerous cells are more susceptible to hypoxia than normal cells, the distribution of cancerous cells is shown by the above output.

[変形例]
なお、成分分析部31は、(4)式のその第2項を変形したもの:
を採用して、CONTIN法を実行してもよい。
[Modification]
The component analysis unit 31 modifies the second term of equation (4) to:
may be employed to implement the CONTIN method.

[バックグラウンド]
検出器20が検出する即発γ線や消滅放射線対の数が多数となると、非定数のバックグラウンド・ノイズが生じることは広く知られている(Coleman P G, et al., “A method of improving the statistical accuracy in measurements on positrons annihilating in gases”, J. Phys., E5, 376-378, 1972など)。
[Background]
It is widely known that when the number of prompt gamma rays or annihilation radiation pairs detected by the detector 20 becomes large, non-constant background noise occurs (e.g., Coleman PG, et al., “A method of improving the statistical accuracy in measurements on positrons annihilating in gases”, J. Phys., E5, 376-378, 1972).

すなわち、即発γ線の検出時点をt=0として、当該即発γ線を生じたβ+崩壊に由来する(つまり対応する)消滅放射線対を検出した時刻tを得ようとするとき、検出する即発γ線や消滅放射線対の数が多数となると、時刻t=0の点を表す即発γ線と対応する消滅放射線対との対応付けができない場合が生じる。そこで単位時間あたりの消滅放射線対の検出率ηを用いる。この場合、ある時間ΔT(ただし0≦ηΔT≪1であるような十分短いΔTとする)の間に消滅放射線対を検出する確率はηΔTとなり、消滅放射線対を検出しない確率は1-ηΔTとなる。 That is, when a prompt gamma ray is detected at t = 0 and an attempt is made to obtain the time t at which the annihilation radiation pair resulting from the β + decay that produced the prompt gamma ray (i.e., the corresponding annihilation radiation pair) is detected, if the number of detected prompt gamma rays and annihilation radiation pairs is large, it may not be possible to associate the prompt gamma ray representing time t = 0 with the corresponding annihilation radiation pair. Therefore, the detection rate η of annihilation radiation pairs per unit time is used. In this case, the probability of detecting an annihilation radiation pair within a certain time ΔT (where ΔT is sufficiently short so that 0≦ηΔT<<1) is ηΔT, and the probability of not detecting an annihilation radiation pair is 1−ηΔT.

従って、ある時刻t1までに消滅放射線対を検出する割合(バックグラウンド・ノイズの大きさ)は、
と表すことができる。この近似はΔTが十分小さいときに成り立つ。
Therefore, the rate at which annihilation radiation pairs are detected by a certain time t1 (the magnitude of the background noise) is
This approximation holds when ΔT is sufficiently small.

そこで、この結果を用いて非定数のバックグラウンド・ノイズを考慮し、(3)式を次のように変形する。
つまり、バックグラウンド・ノイズを、時間に依存するものとして、より詳しくは時間に依存して一定の減衰をするものとして近似的に表す。なお、このηの値は、予め実験的にデフォルトとなる値を定めておいてもよいが、ηの値は被験体の形状(人体であれば体型など)その他の事情で変化するので、計測ごとに定めることが好ましい。例えばこのηの値は、検出器20が検出する消滅放射線対(つまり発生位置によらない全ての消滅放射線対)の単位時間あたりの計測率(消滅放射線の同時計測率)に基づいて定める。
Therefore, using this result, the non-constant background noise is taken into consideration and equation (3) is modified as follows:
That is, the background noise is approximately represented as something that depends on time, more specifically, something that decays at a constant rate depending on time. Note that the value of η may be experimentally determined as a default value in advance, but since the value of η varies depending on the shape of the subject (such as the body shape in the case of a human body) and other circumstances, it is preferable to determine the value for each measurement. For example, the value of η is determined based on the measurement rate per unit time (the coincidence rate of annihilation radiation) of annihilation radiation pairs detected by the detector 20 (i.e., all annihilation radiation pairs regardless of their generation positions).

また、(3)式に代えて(5)式を用いる場合、(4),(4′)の式は、
と変形される。
Furthermore, when equation (5) is used instead of equation (3), equations (4) and (4') become
is transformed into:

この例では、成分分析部31は、(4),(4′)の式に代えて(6)式を用いてCONTIN法と同様の逐次反復演算(修正したCONTIN法)を実行し、Jを最小化するIi,τi(i=1,2…,n)の組を得る。なお、(6)式の最初の項において、
で除しているのは、消滅放射線対の測定が、計数により行われることを考慮したもので、計数測定による不確かさでデータの信頼性を規格化するためのものである。
In this example, the component analysis unit 31 executes a sequential iterative calculation (modified CONTIN method) similar to the CONTIN method using equation (6) instead of equations (4) and (4'), and obtains a set of Ii, τi (i = 1, 2..., n) that minimizes J. Note that in the first term of equation (6),
The division by takes into consideration that the measurement of annihilation radiation pairs is performed by counting, and is intended to normalize the reliability of the data by the uncertainty due to the counting measurement.

1 情報処理装置、11 制御部、12 記憶部、13 操作部、14 出力部、15 インタフェース部、20 検出器、21 信号受入部、22,22′ 変化量分析部、23 推定部、24 出力部、31 成分分析部、32 成分情報処理部。

REFERENCE SIGNS LIST 1 information processing device, 11 control unit, 12 storage unit, 13 operation unit, 14 output unit, 15 interface unit, 20 detector, 21 signal receiving unit, 22, 22' change amount analysis unit, 23 estimation unit, 24 output unit, 31 component analysis unit, 32 component information processing unit.

Claims (10)

被験体中で、互いに逆方向に放射された一対の消滅放射線が検出された旨の信号を受け入れる信号受入手段と、
前記受け入れた信号に基づいて、前記被験体中で放出された時系列の消滅放射線の検出回数からポジトロニウムの消滅率の情報を取得する消滅率分析手段と、
前記取得したポジトロニウムの消滅率の情報に基づいて、前記消滅放射線の発生源近傍のラジカルの溶存濃度を推定する推定手段と、
を含む情報処理装置。
signal receiving means for receiving a signal indicating that a pair of annihilation radiation beams emitted in opposite directions have been detected in the subject;
an annihilation rate analysis means for acquiring information on the annihilation rate of positronium from the number of detections of time-series annihilation radiation emitted in the subject based on the received signal;
an estimation means for estimating a dissolved concentration of radicals in the vicinity of a source of the annihilation radiation based on the acquired information on the annihilation rate of positronium ;
An information processing device comprising:
請求項1に記載の情報処理装置であって、
前記消滅率分析手段は、前記被験体中で放出された前記時系列の消滅放射線検出回数の変化に対して少なくとも一種類の指数関数をフィッティングすることで、前記ポジトロニウムの消滅率の情報を取得し、
前記推定手段は、前記ポジトロニウムの消滅率の情報に比例する量として前記消滅放射線の発生源近傍のラジカルの溶存濃度を推定する情報処理装置。
2. The information processing device according to claim 1,
the annihilation rate analysis means acquires information about the annihilation rate of the positronium by fitting at least one type of exponential function to a change in the time series of detected annihilation radiation emitted in the subject ;
The estimation means is an information processing device that estimates the dissolved concentration of radicals in the vicinity of the source of the annihilation radiation as an amount proportional to information on the annihilation rate of the positronium .
請求項1または2に記載の情報処理装置であって、
前記ラジカルは、酸素分子である情報処理装置。
3. The information processing device according to claim 1,
The radical is an oxygen molecule.
被験体中で、互いに逆方向に放射された一対の消滅放射線が検出された旨の信号を受け入れる信号受入手段と、
前記受け入れた信号に基づいて、前記一対の消滅放射線の発生位置ごとの、前記被験体中で放出された時系列の消滅放射線の検出回数からポジトロニウムの消滅率の情報を取得する消滅率分析手段と、
前記取得したポジトロニウムの消滅率の情報に対してラプラス逆変換を適用し、時間に対する前記消滅率が互いに異なる消滅放射線ごとに、それぞれの検出回数の割合を表す情報を取得する成分分析手段と、
を含む情報処理装置。
signal receiving means for receiving a signal indicating that a pair of annihilation radiation beams emitted in opposite directions have been detected in the subject;
an annihilation rate analysis means for acquiring information on the annihilation rate of positronium from the number of detections of the time-series annihilation radiations emitted in the subject for each generation position of the pair of annihilation radiations based on the received signal;
a component analysis means for applying an inverse Laplace transform to the acquired information on the annihilation rate of positronium , and acquiring information representing the ratio of the number of times each annihilation radiation is detected, for each annihilation radiation having a different annihilation rate with respect to time;
An information processing device comprising:
請求項4に記載の情報処理装置であって、
前記成分分析手段が取得した前記時間に対するポジトロニウムの消滅率が互いに異なる消滅放射線ごとの検出回数の割合を表す情報に基づき、当該時間に対するポジトロニウムの消滅率に比例する量として前記消滅放射線の発生源近傍のラジカルの溶存濃度を推定して、前記一対の消滅放射線の発生位置ごとの、当該ラジカルの溶存濃度に対する消滅放射線の検出回数の割合を表す情報を取得して出力する情報処理装置。
5. The information processing device according to claim 4,
an information processing device that estimates the dissolved concentration of radicals in the vicinity of a source of generation of the annihilation radiation as an amount proportional to the annihilation rate of positronium with respect to the time, based on information obtained by the component analysis means that indicates the ratio of the number of times that the annihilation radiation is detected to the dissolved concentration of the radical, and obtains and outputs information that indicates, for each generation position of the pair of annihilation radiations, the ratio of the number of times that the annihilation radiation is detected to the dissolved concentration of the radical.
請求項4または5に記載の情報処理装置であって、
前記成分分析手段は、前記受け入れた信号に、時間依存するバックグラウンド・ノイズを仮定してラプラス逆変換を適用した演算を行う情報処理装置。
6. The information processing device according to claim 4,
The component analysis means is an information processing device that performs a calculation by applying an inverse Laplace transform to the received signal, assuming time-dependent background noise.
コンピュータを、
被験体中で、互いに逆方向に放射された一対の消滅放射線が検出された旨の信号を受け入れる信号受入手段と、
前記受け入れた信号に基づいて、前記被験体中で放出された時系列の消滅放射線の検出回数からポジトロニウムの消滅率の情報を取得する消滅率分析手段と、
前記取得した消滅率の情報に基づいて、前記消滅放射線の発生源近傍のラジカルの溶存濃度を推定する推定手段と、
として機能させるプログラムを格納したコンピュータ可読な記録媒体。
Computer,
signal receiving means for receiving a signal indicating that a pair of annihilation radiation beams emitted in opposite directions have been detected in the subject;
an annihilation rate analysis means for acquiring information on the annihilation rate of positronium from the number of detections of time-series annihilation radiation emitted in the subject based on the received signal;
an estimation means for estimating a dissolved concentration of radicals near a source of the annihilation radiation based on the acquired information on the annihilation rate ;
A computer-readable recording medium storing a program that functions as a
コンピュータを、
被験体中で、互いに逆方向に放射された一対の消滅放射線が検出された旨の信号を受け入れる信号受入手段と、
前記受け入れた信号に基づいて、前記一対の消滅放射線の発生位置ごとの、前記被験体中で放出された時系列の消滅放射線の検出回数からポジトロニウムの消滅率の情報を取得する消滅率分析手段と、
前記取得したポジトロニウムの消滅率の情報に対してラプラス逆変換を適用し、時間に対する前記ポジトロニウムの消滅率が互いに異なる消滅放射線ごとに、それぞれの検出回数の割合を表す情報を取得する成分分析手段と、
として機能させるプログラムを格納したコンピュータ可読な記録媒体。
Computer,
signal receiving means for receiving a signal indicating that a pair of annihilation radiation beams emitted in opposite directions have been detected in the subject;
an annihilation rate analysis means for acquiring information on the annihilation rate of positronium from the number of detections of the time-series annihilation radiations emitted in the subject for each generation position of the pair of annihilation radiations based on the received signal ;
a component analysis means for applying an inverse Laplace transform to the acquired information on the annihilation rate of the positronium , and acquiring information representing the ratio of the number of times each annihilation radiation is detected, for each annihilation radiation having a different annihilation rate of the positronium with respect to time;
A computer-readable recording medium storing a program that functions as a
コンピュータを、
被験体中で、互いに逆方向に放射された一対の消滅放射線が検出された旨の信号を受け入れる信号受入手段と、
前記受け入れた信号に基づいて、前記被験体中で放出された時系列の消滅放射線の検出回数からポジトロニウムの消滅率の情報を取得する消滅率分析手段と、
前記取得したポジトロニウムの消滅率の情報に基づいて、前記消滅放射線の発生源近傍のラジカルの溶存濃度を推定する推定手段と、
として機能させるプログラム。
Computer,
signal receiving means for receiving a signal indicating that a pair of annihilation radiation beams emitted in opposite directions have been detected in the subject;
an annihilation rate analysis means for acquiring information on the annihilation rate of positronium from the number of detections of time-series annihilation radiation emitted in the subject based on the received signal;
an estimation means for estimating a dissolved concentration of radicals in the vicinity of a source of the annihilation radiation based on the acquired information on the annihilation rate of positronium ;
A program that functions as a
コンピュータを、
被験体中で、互いに逆方向に放射された一対の消滅放射線が検出された旨の信号を受け入れる信号受入手段と、
前記受け入れた信号に基づいて、前記一対の消滅放射線の発生位置ごとの、前記被験体中で放出された時系列の消滅放射線の検出回数からポジトロニウムの消滅率の情報を取得する消滅率分析手段と、
前記取得したポジトロニウムの消滅率の情報に対してラプラス逆変換を適用し、時間に対する前記ポジトロニウムの消滅率が互いに異なる消滅放射線ごとに、それぞれの検出回数の割合を表す情報を取得する成分分析手段と、
として機能させるプログラム。
Computer,
signal receiving means for receiving a signal indicating that a pair of annihilation radiation beams emitted in opposite directions have been detected in the subject;
an annihilation rate analysis means for acquiring information on the annihilation rate of positronium from the number of detections of the time-series annihilation radiations emitted in the subject for each generation position of the pair of annihilation radiations based on the received signal ;
a component analysis means for applying an inverse Laplace transform to the acquired information on the annihilation rate of the positronium , and acquiring information representing the ratio of the number of times each annihilation radiation is detected, for each annihilation radiation having a different annihilation rate of the positronium with respect to time;
A program that functions as a
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