特許 7549383 医用画像処理装置、コンピュータプログラム及び核医学装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-09-03

(45)【発行日】2024-09-11

(54)【発明の名称】医用画像処理装置、コンピュータプログラム及び核医学装置

(51)【国際特許分類】

   G01T 1/161 20060101AFI20240904BHJP

【ＦＩ】

G01T1/161 A

【請求項の数】 17

(21)【出願番号】P 2022505996

(86)(22)【出願日】2021-03-04

(86)【国際出願番号】 JP2021008383

(87)【国際公開番号】W WO2021182281

(87)【国際公開日】2021-09-16

【審査請求日】2024-01-12

(31)【優先権主張番号】P 2020044795

(32)【優先日】2020-03-13

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用 集会名 ：Ｗｏｒｌｄ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ＩｍａｇｉｎｇＣｏｎｇｒｅｓｓ２０１９ 開催場所：カナダ ケベック州 モントリオール モントリオール国際会議場 開催日 ：２０１９年９月６日 〔刊行物等〕 掲載アドレス： ｈｔｔｐｓ：／／ｉｎｋ．ｓｐｒｉｎｇｅｒ．ｃｏｍ／ａｒｔｉｃｌｅ／１０．１００７／ｓ１１３０７－０１９－０１４５３－ｚ 掲載日 ：２０１９年１１月１９日 〔刊行物等〕 集会名 ：ＩＥＥＥＮｕｃｌｅａｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ（ＮＳＳ）ａｎｄ Ｍｅｄｉｃａｌ Ｉｍａｇｉｎｇ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ（ＭＩＣ）２０１９ 開催場所：イギリス マンチェスターマンチェスター中央会議場 開催日 ：２０１９年１１月２日〔刊行物等〕 掲載アドレス： ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｅｖｅｎｔｃｌａｓｓ．ｏｒｇ／ｃｏｎｔｘｔ＿ｉｅｅｅ２０１９／ｏｎｌｉｎｅ－ｐｒｏｇｒａｍ／ｓｅｓｓｉｏｎ？ｓ＝ＭＩＣ－１９ 掲載日 ：２０１９年７月１１日 〔刊行物等〕 集会名：次世代ＰＥＴ研究会２０２０ 開催場所：東京都中央区八重洲１－３－７ 八重洲ファーストフィナンシャルビル３Ｆ ベルサール八重洲 開催日 ：２０２０年１月１８日 〔刊行物等〕刊行物 ：次世代ＰＥＴ研究報告書２０１９，第３４～３７頁発行日 ：２０２０年１月１８日

(73)【特許権者】

【識別番号】301032942

【氏名又は名称】国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構

(74)【代理人】

【識別番号】110002963

【氏名又は名称】弁理士法人ＭＴＳ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】田島 英朗

(72)【発明者】

【氏名】山谷 泰賀

【審査官】遠藤 直恵

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－１３６１５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－５２３５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－２８７３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１２／７７４６８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】CHINN Garry，A Method to Include Single Photon Events in Image Reconstruction for a 1 mm Resolution PET System Bu，IEEE Nuclear Science Symposium Conferece Record，2006年，1740-1745，https://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp?arnumber=4179346

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｔ １／１６１－１／１６６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

一対の消滅放射線による同時計数信号が得られるＰＥＴイベントと、コンプトン散乱によって得られるコンプトンイベントを用いて逐次近似により画像を再構成するための医用画像処理装置において、
現在の画像をＰＥＴイベントを用いて更新してＰＥＴイベント更新画像を生成するＰＥＴイベント更新画像生成手段と、
現在の画像をコンプトンイベントを用いて更新してコンプトンイベント更新画像を生成するコンプトンイベント更新画像生成手段と、
互いに独立に生成した前記ＰＥＴイベント更新画像とコンプトンイベント更新画像とを重みをつけて加算する加算手段と、
該加算手段によって得られた画像を用いて現在の画像を更新する更新手段と、
前記ＰＥＴイベント更新画像生成手段、前記コンプトンイベント更新画像生成手段、前記加算手段、前記更新手段の処理を反復する反復手段と、
を備えたことを特徴とする医用画像処理装置。

【請求項2】

前記ＰＥＴイベント更新画像生成手段及び前記コンプトンイベント更新画像生成手段の少なくとも一方が、更新用パラメータとしてサブセット数を設定するようにされていることを特徴とする請求項１に記載の医用画像処理装置。

【請求項3】

前記ＰＥＴイベント更新画像生成手段及び前記コンプトンイベント更新画像生成手段の少なくとも一方が、前記サブセットによる画像の更新をサブ反復するようにされていることを特徴とする請求項２に記載の医用画像処理装置。

【請求項4】

前記更新用パラメータのサブセット数及びサブ反復回数と重み付き加算のタイミングを、ＰＥＴイベントとコンプトンイベントで独立して設定することが可能とされていることを特徴とする請求項２に記載の医用画像処理装置。

【請求項5】

前記コンプトンイベントが、消滅放射線コンプトンイベントとシングルガンマ線コンプトンイベントを含むことを特徴とする請求項１に記載の医用画像処理装置。

【請求項6】

前記ＰＥＴイベントが、吸収検出器同士のＰＥＴイベント、散乱検出器と吸収検出器のＰＥＴイベント、及び、散乱検出器同士のＰＥＴイベントを含むことを特徴とする請求項１に記載の医用画像処理装置。

【請求項7】

前記ＰＥＴイベントが、飛行時間情報有りのＰＥＴイベントと飛行時間情報無しのＰＥＴイベントを含むことを特徴とする請求項１に記載の医用画像処理装置。

【請求項8】

３ガンマ線核種の場合、３ガンマイベントを更に含むことを特徴とする請求項１に記載の医用画像処理装置。

【請求項9】

請求項１に記載の医用画像処理装置をコンピュータに実現させるためのコンピュータプログラム。

【請求項10】

散乱検出器及び吸収検出器を有するＰＥＴ・コンプトン同時測定装置と、
請求項５に記載の医用画像処理装置と、
を備えたことを特徴とする核医学装置。

【請求項11】

前記散乱検出器及び吸収検出器の少なくとも一方が、リング型又は部分リング型又は対向型に配置されていることを特徴とする請求項１０に記載の核医学装置。

【請求項12】

前記散乱検出器のリングが多重化されていることを特徴とする請求項１０に記載の核医学装置。

【請求項13】

前記散乱検出器が、前記吸収検出器の測定視野内に配置されていることを特徴とする請求項１０に記載の核医学装置。

【請求項14】

前記散乱検出器が、前記吸収検出器の測定視野外に配置されていることを特徴とする請求項１０に記載の核医学装置。

【請求項15】

前記ＰＥＴイベントの測定視野に対して、前記コンプトンイベントの測定視野が大きくされていることを特徴とする請求項１０に記載の核医学装置。

【請求項16】

前記コンプトンイベントの測定視野の画素サイズが、前記ＰＥＴイベントを含む測定視野の画素サイズより大きくされていることを特徴とする請求項１５に記載の核医学装置。

【請求項17】

ＰＥＴイベントとコンプトンイベントを同時に測定するＰＥＴ・コンプトンイベント同時測定装置と、
該ＰＥＴ・コンプトンイベント同時測定装置の出力からシングル計数イベントを収集するシングル計数イベント収集装置と、
前記ＰＥＴ・コンプトンイベント同時測定装置の出力からＰＥＴイベントを収集するためのソフトウェア同時計数装置と、
前記シングル計数イベント収集装置及びソフトウェア同時計数装置の出力に基いて、ＰＥＴイベントとコンプトンイベントのハイブリッド画像を再構成するための、請求項１に記載の医用画像処理装置を含むハイブリッド画像再構成装置と、
前記ＰＥＴ・コンプトンイベント同時測定装置、シングル計数イベント収集装置、ソフトウェア同時計数装置及びハイブリッド画像再構成装置を制御する制御装置と、
表示・操作用コントローラと、
を備えたことを特徴とする核医学装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、医用画像処理装置、コンピュータプログラム及び核医学装置に係り、特に、医療機器に用いるのに好適な、性質が異なるＰＥＴイベントとコンプトンイベントを組合わせて効率的、安定的な画像再構成を可能とし画質を向上させることが可能な医用画像処理装置、コンピュータプログラム及び核医学装置に関する。

【背景技術】

【0002】

ＰＥＴ（Positron Emission Tomography）は、陽電子放出核種により標識した薬剤を生体内に投与し、その分布を画像化する核医学の手法である。投与した薬剤から、ほぼ１８０°反対方向に対となって放出される消滅放射線を、測定対象領域を囲むように配置した検出器（ＰＥＴリング）の同時計数によってＰＥＴイベントとして測定する。ＰＥＴイベントでは、２つの検出器を結ぶ直線上（ＬＯＲ：Line of Response）に線源位置を限定することができ、複数のＰＥＴイベントから薬剤の生体内分布を推定することができる。その際、発生した消滅放射線を同時計数できる確率は高々５％～１０％であり、場所によっては１％以下となる。一方で、同時計数されず対のうちの片方のみが検出される検出イベントが１０倍近く存在する。また、陽電子放出核種の中には崩壊過程で陽電子以外の壊変を行うものも多くあり、消滅放射線以外にシングルガンマ線も放出するものがある。そのような核種をＰＥＴで用いる場合、シングルガンマ線はノイズにしかならない。

【0003】

そこで、出願人は、ＰＥＴリングの中に散乱検出器のリングを挿入することで、消滅放射線の一方や、シングルガンマ線をコンプトンカメラの原理を用いてコンプトンイベントとして検出し、装置の感度を高める方法を提案している。コンプトンイベントでは、エネルギー情報と検出位置情報を用いることで、円錐表面（コンプトンコーン）上に線源位置を限定することができる。

【0004】

更に、出願人は、特許文献１で、ＰＥＴ核種を対象とした部分リングＰＥＴの不完全投影データの問題を、コンプトンカメラの原理を用いてシングルガンマ線を検出し、画質低下を補う方法を提案している。

【0005】

又、特許文献２には、測定対象より放出された一対の放射線（一対の光子）を検出し、その検出結果から再構成された第１画像と、測定対象より放出された単一の放射線から得られる１以上の光子をコンプトン散乱に基づき検出し、その検出結果から再構成された第２画像とを用いて、診断用の最終画像を生成する核医学診断装置が開示されている。

【0006】

更に、非特許文献１には、ＰＥＴ核種の測定を対象として、コンプトンイベントとＰＥＴイベントを組み合わせた画像再構成手法として３つの方法が記載されている。具体的には、（１）コンプトンイベントとＰＥＴイベントを単純に合わせて１つのシステムモデルとする方法、（２）最初にコンプトンイベントのみを用いてＯＳＥＭ（Ordered Subset Expectation Maximization）による画像再構成を行い、そこで得られた画像を初期画像と
してＰＥＴイベントのみを用いたＯＳＥＭによる画像再構成を続けて行う手法、そして、（３）コンプトンイベントのみを用いた再構成画像を事前情報として用いたベイズ法である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】特開２０１８－１３６１５２号公報

【文献】特開２０１４－５２３５３号公報

【非特許文献】

【0008】

【文献】G. Chinn, A. M. K. Foudray, and C. S. Levin, A method to include single photon events in image reconstruction for a 1 mm resolution PET system built with advanced 3-D positioning detectors, 2006 IEEE Nuclear Science Symposium Conference Record, pp. 1740-1745, 2006.

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

しかしながら、特許文献１に記載の技術は、測定可能な投影方向が充足されることを示しているのみで、具体的にコンプトンカメラの原理で測定したシングルガンマ線のコンプトンイベントとＰＥＴイベントを組み合わせて画像再構成を行う手法については開示されていない。

【0010】

又、特許文献２には、ＰＥＴイベントに基づいて生成された第１画像と、コンプトンイベントに基づいて生成された第２画像と、を『重み付けして加算』することは記載されていない。

【0011】

又、非特許文献１に記載の技術の内、（１）のコンプトンイベントとＰＥＴイベントを単純に合わせて１つのシステムモデルとする方法では、各イベントの性質が大きく異なるため装置構成によっては強いアーチファクトが発生する等、十分に性能を生かせない場合がある。また、その他の（２）や（３）の方法では、一方の画像を先に再構成した後に、その情報を他方の再構成で使用するというアプローチであるため、互いのイベントの利点を十分に生かし切れているとは言いがたい。

【0012】

以上のように、同一の放射能分布から発生するとはいえ、ＰＥＴイベントとコンプトンイベントは性質が大きく異なるため、これらの情報を効率的に組み合わせて画像再構成する手法はこれまで実現されていなかった。

【0013】

本発明は、前記従来の問題点を解決するべくなされたもので、性質が異なるＰＥＴイベントとコンプトンイベントを組合わせて効率的、安定的な画像再構成を可能とし画質を向上させることが可能な医用画像処理装置及びコンピュータプログラムを提供することを第１の課題とする。

【0014】

本発明は、又、前記医用画像処理装置を用いた核医学装置を提供することを第２の課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0015】

本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、一対の消滅放射線による同時計数信号が得られるＰＥＴイベントと、コンプトン散乱によって得られるコンプトンイベントを用いて逐次近似により画像を再構成するための医用画像処理装置において、現在の画像をＰＥＴイベントを用いて更新してＰＥＴイベント更新画像を生成するＰＥＴイベント更新画像生成手段と、現在の画像をコンプトンイベントを用いて更新してコンプトンイベント更新画像を生成するコンプトンイベント更新画像生成手段と、互いに独立に生成した前記ＰＥＴイベント更新画像とコンプトンイベント更新画像とを重みをつけて加算する加算手段と、該加算手段によって得られた画像を用いて現在の画像を更新する更新手段と、前記ＰＥＴイベント更新画像生成手段、前記コンプトンイベント更新画像生成手段、前記加算手段、前記更新手段の処理を反復する反復手段と、を備えることにより前記第１の課題を解決するものである。

【0016】

ここで、前記ＰＥＴイベント更新画像生成手段及び前記コンプトンイベント更新画像生成手段の少なくとも一方が、更新用パラメータとしてサブセット数を設定することができる。

【0017】

又、前記ＰＥＴイベント更新画像生成手段及び前記コンプトンイベント更新画像生成手段の少なくとも一方が、前記サブセットによる画像の更新をサブ反復することができる。

【0018】

又、前記更新用パラメータのサブセット数及びサブ反復回数と重み付き加算のタイミングを、ＰＥＴイベントとコンプトンイベントで独立して設定を可能とすることができる。

【0019】

又、前記コンプトンイベントが、消滅放射線コンプトンイベントとシングルガンマ線コンプトンイベントを含むことできる。

【0020】

又、前記ＰＥＴイベントが、吸収検出器同士のＰＥＴイベント、散乱検出器と吸収検出器のＰＥＴイベント、及び、散乱検出器同士のＰＥＴイベントを含むことができる。

【0021】

又、前記ＰＥＴイベントが、飛行時間情報有りのＰＥＴイベントと飛行時間情報無しのＰＥＴイベントを含むことができる。

【0022】

又、３ガンマ線核種の場合、３ガンマイベントを更に含むことができる。

【0023】

本発明は、又、前記医用画像処理装置をコンピュータに実現させるためのコンピュータプログラムを提供するものである。このコンピュータプログラムは、コンピュータ読取可能な非一時的な記録媒体に記録することができる。

【0024】

本発明は、又、散乱検出器及び吸収検出器を有するＰＥＴ・コンプトン同時測定装置と、前記医用画像処理装置と、を備えたことを特徴とする核医学装置により前記第２の課題を解決するものである。

【0025】

ここで、前記散乱検出器及び吸収検出器の少なくとも一方を、リング型又は部分リング型又は対向型に配置することができる。

【0026】

又、前記散乱検出器のリングを多重化することができる。

【0027】

又、前記散乱検出器を、前記吸収検出器の測定視野内に配置することができる。

【0028】

又、前記散乱検出器を、前記吸収検出器の測定視野外に配置することができる。

【0029】

又、前記ＰＥＴイベントの測定視野に対して、前記コンプトンイベントの測定視野を大きくすることができる。

【0030】

又、前記コンプトンイベントの測定視野の画素サイズを、前記ＰＥＴイベントを含む測定視野の画素サイズより大きくすることができる。

【0031】

本発明は、又、ＰＥＴイベントとコンプトンイベントを同時に測定するＰＥＴ・コンプトンイベント同時測定装置と、該ＰＥＴ・コンプトンイベント同時測定装置の出力からシングル計数イベントを収集するシングル計数イベント収集装置と、前記ＰＥＴ・コンプトンイベント同時測定装置の出力からＰＥＴイベントを収集するためのソフトウェア同時計数装置と、前記シングル計数イベント収集装置及びソフトウェア同時計数装置の出力に基いて、ＰＥＴイベントとコンプトンイベントのハイブリッド画像を再構成するための、前記医用画像処理装置を含むハイブリッド画像再構成装置と、前記ＰＥＴ・コンプトンイベント同時測定装置、シングル計数イベント収集装置、ソフトウェア同時計数装置及びハイブリッド画像再構成装置を制御する制御装置と、表示・操作用コントローラと、を備えたことを特徴とする核医学装置により同じく前記第２の課題を解決するものである。

【0032】

本発明によれば、更に、一対の消滅放射線による同時計数信号が得られるＰＥＴイベントと、コンプトン散乱によって得られるコンプトンイベントを用いて逐次近似により画像を再構成するための医用画像処理方法において、現在の画像をＰＥＴイベントを用いて更新してＰＥＴイベント更新画像を生成するＰＥＴイベント更新画像生成処理と、現在の画像をコンプトンイベントを用いて更新してコンプトンイベント更新画像を生成するコンプトンイベント更新画像生成処理と、互いに独立に生成した前記ＰＥＴイベント更新画像とコンプトンイベント更新画像とを重みをつけて加算する加算処理と、該加算処理によって得られた画像を用いて現在の画像を更新する更新処理とを含み、前記ＰＥＴイベント更新画像生成処理、前記コンプトンイベント更新画像生成処理、前記加算処理、前記更新処理を反復することを特徴とする医用画像処理方法の請求項も考えられる。

【発明の効果】

【0033】

本発明によれば、ＰＥＴイベントとコンプトンイベントを効率的に組み合わせることで、ＰＥＴ核種分布測定の高感度化及び高画質化が可能となる。特に、陽電子以外にシングルガンマ線を放出するような核種を測定する際、従来の装置と手法では有効に使えなかったシングルガンマ線を効率的に活用することで、より高い高感度化及び高画質化の効果を得られる。

【図面の簡単な説明】

【0034】

【図1】本発明の実施形態に係るハイブリッド画像再構成の第１の手法を示す図

【図2】本発明の実施形態に係るハイブリッド画像再構成の第２の手法を示す図

【図3】図２の手法の場合の実装式を示す図

【図4】本発明の実施形態に係るハイブリッド画像再構成の第３の手法を示す図

【図5】本発明の実施形態に係るハイブリッド画像再構成の第４の手法を示す図

【図6】図５の手法の場合の実装式を示す図

【図7】本発明の実施形態に係るハイブリッド画像再構成の第５の手法を示す図

【図8】本発明の実施形態に係るハイブリッド画像再構成の第６の手法を示す図

【図9】本発明の実施形態に係るハイブリッド画像再構成の第７の手法を示す図

【図10】同じく第８の手法を示す図

【図11】本発明の実施形態で用いるＰＥＴ・コンプトンイベント同時測定装置における測定イベントの分類を示す図

【図12】同じくＰＥＴイベントとして扱うことのできる消滅放射線コンプトンイベントの分類を示す図

【図13】同じく散乱検出器と吸収検出器で測定されたシングル計数イベントの時間情報とエネルギー情報を基にＰＥＴイベントと消滅放射線コンプトンイベント、シングルガンマ線コンプトンイベントを抽出するアルゴリズムのフローチャート

【図14A】本発明を実施するための２重リング方式の検出器配置の例を示す横断面図

【図14B】同じく多重リング方式の検出器配置の例を示す横断面図

【図15A】同じく体軸方向に関して、吸収検出器リングの中に散乱検出器リングを配置した例を示す縦断面図

【図15B】同じく吸収検出器リングの外に散乱検出器リングを配置した例を示す縦断面図

【図16A】同じく散乱検出器部分リング型の検出器配置例を示す横断面図

【図16B】同じく両検出器部分リング型の検出器配置例を示す横断面図

【図16C】同じく対向型の検出器配置例を示す横断面図

【図17A】検出器として使用するシンチレーション検出器の例を示す断面図

【図17B】検出器として使用するＤＯＩ検出器の例を示す断面図

【図17C】検出器として使用する半導体検出器の例を示す断面図

【図18A】本発明を実施するための半導体検出器による多重リング用検出器の構成例を示す断面図

【図18B】同じくシンチレーション検出器による多重リング用検出器の構成例を示す断面図

【図19】本発明の実施形態に係る画像再構成の計算量を削減するためにＰＥＴイベント測定が可能な範囲の外側の画素サイズを大きくした例を示す水平断面図

【図20】本発明の実施形態に係る核医学装置の実施形態の全体構成を示す図

【図21】同じく処理手順を示すフローチャート

【図22】本発明の実施形態に係る核医学装置の実証実験のセットアップを示す図

【図23A】実証実験による測定データにおけるＰＥＴイベントのみでの再構成結果を示す図

【図23B】同じくコンプトンイベントのみでの再構成結果を示す図

【図23C】同じく単純同時再構成（従来法）の適用結果を示す図

【図23D】同じくハイブリッド再構成（本発明法）の適用結果を示す図

【発明を実施するための形態】

【0035】

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施形態及び実施例に記載した内容により限定されるものではない。又、以下に記載した実施形態及び実施例における構成要件には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。更に、以下に記載した実施形態及び実施例で開示した構成要素は適宜組み合わせてもよいし、適宜選択して用いてもよい。

【0036】

本発明の実施形態は、逐次近似型の画像再構成法として、各反復において、ＰＥＴイベントとコンプトンイベントを別々に用いて更新画像を生成し、２つの更新画像を加重平均により組み合わせることで１つの更新画像を得るハイブリッド画像再構成手法である。この手法の概念を図１～図１０に示す。

【0037】

本発明の実施形態に係るハイブリッド画像再構成の第１の手法では、図１に示す如く、ステップ１０００で反復計数用カウンタの計数値ｋを０にリセットして、ステップ１０１０で画像を初期化して得た現在の画像１０２０に対して、ステップ１０３０でＰＥＴイベントによる更新を行ったＰＥＴイベント更新画像を得ると共に、ステップ１０４０でコンプトンイベントによる更新を行ったコンプトンイベント更新画像を得る。そして、加算器１０５０で所定の係数β（０＜β＜１）、（１－β）を乗じて重み付け加算することによって更新画像１０６０を得る。そして、ステップ１０７０で１だけカウンタの計数値ｋをカウントアップして、設定値Ｋに至ったかをステップ１０８０で判定する。設定値Ｋ未満である場合にはステップ１０２０に戻り、ＰＥＴイベントによる更新１０３０とコンプトンイベントによる更新１０４０を互いに独立して繰返す。カウンタの計数値ｋが設定値Ｋに到達したときにはステップ１０９０に進み、画像を出力する。

【0038】

又、本発明の実施形態に係るハイブリッド画像再構成でサブセットを用いるようにした第２の手法では、図２に示す如く、ステップ１１００でサブセット用カウンタの計数値ｌと反復計数用カウンタの計数値ｋを０にリセットし、ステップ１１１０で画像を初期化して得た現在の画像１１２０に対し、ＰＥＴイベント用のサブセット１１３２と、コンプトンイベント用のサブセット１１４２を用いて、ステップ１１３０、１１４０でそれぞれ所定のサブセットｌによる逐次近似画像の更新を行った後、加算器１１５０で重み付け加算して更新画像１１６０を得る。そしてステップ１１７０でサブセット用カウンタの計数値ｌのカウントアップを行って、ステップ１１８０で設定値Ｌに到達するまでＰＥＴイベントのサブセットによる逐次近似画像更新と、コンプトンイベントのサブセットによる逐次近似画像の更新を繰返す。ステップ１１８０でサブセット用カウンタの計数値ｌが設定値Ｌに到達したと判定された時には、ステップ１１９０へ進み、サブセット用カウンタの計数値ｌを０にリセットすると共に反復計数用カウンタの計数値ｋをカウントアップする。そしてステップ１２００で反復計数用カウンタの計数値ｋが設定値Ｋに到達したと判定されるまで、ステップ１２００から１１９０を繰返す。ステップ１２００で反復計数用カウンタの計数値ｋが設定値Ｋに到達したと判定された時には、ステップ１２１０で画像を出力する。

【0039】

図２に相当する実装例を図３の式に示す。それぞれＬ個のサブセットに分割したＰＥＴイベントとコンプトンイベントを用いて、各イベントを用いた更新画像を生成し、所定の係数（パラメータ）βによる重みづけをしたのち加算することで画像の更新を行う。その際、各画素の感度のばらつきはイベントの種類ごとに全体感度画像として加算する前に補正されているため、同じ次元と定量性を持った画像として加算することができる。

【0040】

次に図４を参照して、本発明の実施形態に係るハイブリッド画像再構成でサブ反復を数反復行うようにした第３の手法を説明する。

【0041】

この手法では、ステップ１３００でカウンタの計数値ｋをリセットし、ステップ１３１０で画像を初期化して、ステップ１３２０で現在の画像を得る。次いでステップ１３３０に進み、ＰＥＴイベントのサブセット１３３２を用いてＰＥＴイベントのサブセットによる逐次近似画像更新をサブ反復する。サブ反復ではサブセットを順番に使用し、最後まで終わったら０番目に戻る。

【0042】

コンプトンイベントのサブセットによる逐次近似画像更新１３４０も同様に、コンプトンイベントのサブセット１３４２を用いて、サブセットによる逐次近似画像更新を行う。サブセットはサブ反復ごとに順番に使用し、最後まで終わったら０番目に戻る。

【0043】

ＰＥＴイベントのサブセットによる逐次近似画像更新１３３０のサブ反復とコンプトンイベントのサブセットによる逐次近似画像更新１３４０のサブ反復が共に終了したときには、加算器１３５０で所定係数β（０＜β＜１）、（１－β）を掛けて重み付け加算し、更新画像１３６０を得る。

【0044】

次いでステップ１３７０に進み、カウンタの計数値ｋを１だけカウントアップし、ステップ１３８０で設定値Ｋ未満であるか判定する。ステップ１３８０の判定結果が正である場合には、ステップ１３２０に戻り、メイン反復を繰返す。

【0045】

ステップ１３８０で設定値Ｋに到達したと判定された時には、ステップ１３９０に進み画像を出力する。

【0046】

次に図５を参照して、本発明の実施形態に係るハイブリッド画像再構成でＰＥＴイベントとコンプトンイベントによるサブ反復の回数を別々に設定する第４の手法について説明する。

【0047】

この手法では、まずステップ１４００でカウンタの計数値ｋ、ｌ_p、ｌ_cをそれぞれ０にリセットする。

【0048】

次いでステップ１４１０に進み、画像を初期化して、現在の画像１４２０を得る。

【0049】

次いでステップ１４３０に進み、ＰＥＴイベントの逐次近似画像更新１４３０ではＰＥＴイベントのサブセット１４３２を用いて、ステップ１４４０でカウンタの計数値ｌ_pを
カウントアップしつつ、設定回数Ｎ_p回に到達するまでサブ反復を繰返す。

【0050】

一方、コンプトンイベントの逐次近似画像更新１４５０では、コンプトンイベントのサブセット１４５２を用いて、ステップ１４６０でカウンタの計数値ｌ_cをカウントアップ
しつつ、所定回数Ｌ_c回に到達するまでサブ反復を繰返す。

【0051】

ＰＥＴイベントのサブセットのカウンタの計数値ｌ_pによる逐次近似画像更新とコンプトンイベントのサブセットのカウンタの計数値ｌ_cによる逐次近似画像更新が終了したと
きには、加算器１４７０で重み付け加算して、更新画像１４８０を得る。次いでステップ１４９０へ進み、カウンタの計数値ｋを１だけカウントアップして、ステップ１５００で設定値Ｋに到達したか判定する。所定値に到達していない時には、ステップ１４２０に戻り、メイン反復を繰返す。

【0052】

ステップ１５００でカウンタの計数値ｋが設定値Ｋに到達したと判断されたときには、ステップ１５１０に進み画像を出力する。

【0053】

図５に相当する実装例を図６の式に示す。メイン反復毎にＰＥＴイベントを用いたサブ反復をＮ_P回、コンプトンイベントを用いたサブ反復をＮ_C回行う。そして、それぞれのサブ反復が終了した画像をメイン反復の最後に所定の係数（パラメータ）βによる重みづけをして加算することで画像の更新を行う。また、図３の式と同様に、各画素の感度のばらつきはイベントの種類ごとに全体感度画像として加算する前に補正されているため、同じ次元と定量性を持った画像として加算することができる。

【0054】

次に図７を参照して本発明の実施形態に係るハイブリッド画像再構成の第５の手法を説明する。

【0055】

この手法では、まずステップ１６００でカウンタの計数値ｋを０にリセットしてステップ１６１０で画像を初期化し、ステップ１６２０で現在の画像を得る。

【0056】

次いでステップ１６３０におけるＰＥＴイベントによる画像更新と、ステップ１６４０における消滅放射線コンプトンイベントによる画像更新と、ステップ１６５０によるシングルガンマ線イベントによる画像更新を行う。

【0057】

次いで加算器１６６０へ進み、それぞれ所定の係数β₁、β₂、β₃（β₁＋β₂＋β₃＝１）を重みづけ加算して更新画像１６７０を得る。

【0058】

次いでステップ１６８０でカウンタの計数値ｋを１だけカウントアップし、ステップ１６９０でカウンタの計数値ｋが設定値Ｋ未満であるかを判定する。判定結果が正である場合にはステップ１６２０に進み、ステップ１６３０、１６４０、１６５０による画像更新を繰返す。

【0059】

ステップ１６９０の判定結果が否である場合には、ステップ１７００に進み画像を出力する。

【0060】

次に、図８を参照して本発明の実施形態に係るハイブリッド画像再構成の第６の手法を説明する。

【0061】

この手法では、ステップ１８００でカウンタの計数値ｋを０にリセットし、ステップ１８１０で画像を初期化し、ステップ１８２０で現在の画像を得る。そして、ステップ１８３０における吸収検出器リング８０の吸収検出器同士のＰＥＴイベントによる画像更新、ステップ１８４０における散乱検出器リング７０の散乱検出器と吸収検出器間のＰＥＴイベントによる画像更新、ステップ１８５０における散乱検出器リング７０の散乱検出器同士のＰＥＴイベントによる画像更新、ステップ１８６０における消滅放射線コンプトンイベントによる画像更新、ステップ１８７０におけるシングルガンマ線コンプトンイベントによる画像更新を行う。

【0062】

画像更新終了後、加算器１８８０で、係数β₁、β₂、β₃、β₄、β₅（β₁＋β₂＋β₃＋β₄＋β₅＝１）による重み付け加算を行って更新画像１８９０を得る。次いでステップ１９００に進み、カウンタの計数値ｋを１だけカウントアップして、ステップ１９１０でカウンタの計数値ｋが設定値Ｋ未満であるか否かを判定する。判定結果が正である場合にはステップ１８２０に進み、画像更新を反復する。

【0063】

一方、ステップ１９１０の判定結果が否である場合には、ステップ１９２０で画像を出力する。

【0064】

次に、図９を参照して本発明の実施形態に係るハイブリッド画像再構成の第７の手法を説明する。

【0065】

この手法においては、ステップ２０００でカウンタの計数値ｋを０にリセットし、ステップ２０１０で画像を初期化して、ステップ２０２０で現在の画像を得る。

【0066】

次いで、飛行時間（Time of flight：ＴＯＦ）情報ありのＰＥＴイベントによる画像更新をステップ２０３０で行い、ＴＯＦ情報のない通常のＰＥＴイベントによる画像更新をステップ２０４０で行い、コンプトンイベントによる画像更新をステップ２０５０で行う。それぞれ独立した画像更新終了後、加算器２０６０で、それぞれの出力に係数β₁、β₂、β₃（β₁＋β₂＋β₃＝１）の重みづけ加算を行ってステップ２０７０の更新画像を得る。

【0067】

次いでステップ２０８０に進み、カウンタの計数値ｋを１だけカウントアップして、ステップ２０９０で、カウンタの計数値ｋが設定値Ｋ未満であるか否かを判定する。判定結果が正である場合にはステップ２０２０に戻り、ステップ２０３０、ステップ２０４０及び、ステップ２０５０による画像更新を繰返す。

【0068】

一方、ステップ２０９０の判定結果が否である場合には、ステップ２１００に進み画像を出力する。

【0069】

次に図１０を参照して本発明の実施形態に係るハイブリッド画像再構成の第８の手法を説明する。

【0070】

この第８の手法においては、ステップ２２００でカウンタの計数値ｋを０にリセットし、ステップ２２１０で画像を初期化した後、ステップ２２２０で現在の画像を得る。

【0071】

次いでステップ２２３０でＰＥＴイベントによる画像更新を行い、ステップ２４００でコンプトンイベントによる画像更新を行い、ステップ２５００で３ガンマイベントによる画像更新を行う。画像更新終了後、加算器２２６０で、係数β₁、β₂、β₃（β₁＋β₂＋
β₃＝１）による重みづけ加算を行って更新画像２２７０を得る。

【0072】

次いでステップ２２８０でカウンタの計数値ｋを１だけカウントアップした後、ステップ２２９０に進み、カウンタの計数値ｋが設定値Ｋ未満であるか否かを判定する。判定結果が正である場合にはステップ２２２０に戻る。

【0073】

一方、ステップ２２９０の判定結果が否である場合には、ステップ２３００に進み画像を出力する。

【0074】

なお、前記手法では、いずれも反復を終了する条件を反復回数としていたが、反復を終了する条件は、これに限定されない。

【0075】

本発明の実施形態に係る手法では、感度補正などの各イベント特有の性質を別々に補正でき、組み合わせる際には次元や定量性の一致した情報となっているため、安定した画像更新が可能となる。さらに、図２に示したように、高速化のためのサブセット化も容易であり、各イベントのサブセットを用いた更新画像を組み合わせるだけで、２つの異なる性質をもったイベントを効率よく用いて画像再構成を行うことが可能である。なお、ここで用いるコンプトンイベントは、図１１に示すように、核種（ここではＰＥＴ核種）６０から放出される消滅放射線対の片方のみが検出されたもの（消滅放射線コンプトンイベント）と、陽電子以外にシングルガンマ線を放出するような核種から発生したシングルガンマ線が検出されたもの（シングルガンマ線コンプトンイベント）の両方を対象としている。また、後者のような核種を用いる場合、図７に示したように、ＰＥＴイベント、消滅放射線コンプトンイベント、及び、シングルガンマ線コンプトンイベントを用いて生成した３つの更新画像の加重平均を更新画像とすることも可能である。

【0076】

さらに、散乱検出器と吸収検出器の空間分解能に大きな差がある場合、ＰＥＴイベントについても検出器の組み合わせごとに更新画像を生成して、加重平均を行うことも可能である。

【0077】

また、イベントの種類によって収束性が異なるため、例えばコンプトンイベントの更新画像を得るために数反復した後に、ＰＥＴイベントの１反復の画像と組み合わせる等、サブセット数や更新画像を組み合わせるタイミングを工夫することで、最終的な収束性を高めることができる。

【0078】

また、重み付けの係数の合計値は１に限らず、例えば反復に応じて合計値が１よりも小さい係数になるように変化させ、サブセット化による収束性の向上と、ノイズ伝播の抑制による画質向上とを両立させることができる。

【0079】

図１１に２重リング方式の装置を用いて陽電子以外にシングルガンマ線を放出するような核種６０を測定した際のＰＥＴイベント、コンプトンイベントの分類を示す。なお、コンプトンイベントよりもＰＥＴイベントの方が直線状に限定できるため、図１２のように消滅放射線コンプトンイベントが別の消滅放射線コンプトンイベントもしくは吸収イベントと同じ時間窓に入っていた場合、ＰＥＴイベントとして取り扱った方がよい。この点を考慮したＰＥＴイベントとコンプトンイベントの分類はエネルギー情報と時間情報を用いて行うことが可能である。図１３にそのフローチャートを示す。

【0080】

図１３に示す手順では、まずステップ３０００で時間窓を設定する。次いで、ステップ３０１０で、時間窓内に未処理のシングル計数イベントのペアがあるか否かを判定する。

【0081】

判定結果が正である場合は、ステップ３０２０に進み、シングル計数イベントのペアを選択する。

【0082】

次いでステップ３０３０で検出器の組合せを判定する。

【0083】

散乱検出器同士又は吸収検出器同士である場合は、ステップ３０４０に進み、それぞれが消滅放射線のエネルギーウィンドウ（例えば４００－６００ｋｅＶ）内であるか判定する。判定結果が否である場合は、ステップ３０１０に戻る。

【0084】

一方、散乱検出器と吸収検出器の組合せである場合は、ステップ３０５０に進み、それぞれが消滅放射線のエネルギーウィンドウ（例えば４００－６００ｋｅＶ）内であるか判定する。ステップ３０５０の判定結果が否である場合は、ステップ３０６０に進み、合計が消滅放射線のエネルギーウィンドウ（例えば４００－６００ｋｅＶ）内であるか判定する。

【0085】

ステップ３０６０の判定結果が正である場合は、ステップ３０７０に進み、散乱検出器が消滅放射線の散乱角度制限のエネルギーウィンドウ（例えば１０－１２０ｋｅＶ）内であるか判定する。判定結果が正である場合は、ステップ３０８０に進み、同一時間窓内に、消滅放射線のエネルギーウィンドウ内に入ったイベント（散乱検出器と吸収検出器の合計、または単独）が存在するか判定する。

【0086】

一方、ステップ３０６０又は３０７０の測定結果が否である場合は、ステップ３０９０に進み、合計がシングルガンマ線のエネルギーウィンドウ（例えば８００－１０００ｋｅＶ）内、かつ、散乱検出器がシングルガンマ線の角度制限のエネルギーウィンドウ（例えば１０－３５０ｋｅＶ）内であるか判定する。

【0087】

ステップ３０９０の判定結果が正である場合は、ステップ３１２０に進み、シングルガンマ線コンプトンイベントとして抽出する。判定結果が否である場合は、ステップ３０１０に戻る。

【0088】

又、前記ステップ３０４０又は３０５０又は３０８０の判定結果が正である場合は、ステップ３１００に進み、ＰＥＴイベントとして抽出する。

【0089】

又、ステップ３０８０の判定結果が否である場合には、ステップ３１１０に進み、消滅放射線コンプトンイベントとして抽出する。

【0090】

一方、ステップ３０１０の判定結果が否である場合には、ステップ３２００で次の時間窓に進む。

【0091】

そして抽出した各イベントに対してハイブリッド画像再構成手法を適用することで高画質な画像を安定して再構成することが可能となる。

【0092】

本発明の実施形態による手法を適用するためには、ＰＥＴイベントとコンプトンイベントを同一の分布に対して測定可能である必要がある。最も効果的な検出器配置は、図１４Ａに示すように、例えば散乱検出器ブロック７２で構成される散乱検出器リング７０と吸収検出器ブロック８２で構成される吸収検出器リング８０をそれぞれリング状に配置し、外側に吸収検出器リング８０、内側に散乱検出器リング７０、そしてそのさらに内側に測定対象の患者６２を配置するような形態となる。その際、図１４Ｂに示すように、散乱検出器ブロックアレイ７４を用いて散乱検出器リング７０を多重化して、多重リング方式としてもよい。後者の多重リング方式によれば、散乱させ易くなって感度が向上するだけでなく、単に厚くするだけよりも、層による散乱位置の識別も可能となり優れている。

【0093】

また散乱検出器リング７０と吸収検出器リング８０を配置する際、図１５Ａのように、患者６２の体軸方向の位置を合わせて吸収検出器リング８０の中に散乱検出器リング７０を配置する以外にも、図１５Ｂに示すように、散乱検出器リング７０を７０Ａ、７０Ｂの２つに分割して、吸収検出器リング８０の患者体軸方向外側に配置する構成にすることもできる。この構成では、吸収検出器リング８０が散乱検出器リング７０Ａ、７０Ｂによって邪魔されないので、吸収検出器リング８０によるＰＥＴイベントに対する感度を最大化することが可能である。

【0094】

また、それぞれリング状にしなくても、図１６Ａに示すように、例えば散乱検出器のみ部分リング７６とし、又は図１６Ｂに示すように、散乱検出器と吸収検出器を両方ともに部分リング７６、８６として、設置が容易な場所にのみ設置したり、図１６Ｃに示すように、例えばリング状でない散乱検出器７８と吸収検出器８８を対向型に設置したりすることも可能である。また対向型に設置した場合、患者６２に対して相対的に回転（患者６２を回転させてもよい）させながら測定したりすることも可能である。図１６Ｂにおいて、６４はベッド、６６は枕である。

【0095】

使用する検出器としては、図１７Ａに例示するように、ＰＥＴ検出器として一般的に用いられている、シンチレータアレイ１０２と光検出器１０４で構成されるシンチレーション検出器１００や、図１７Ｂに例示するように、３次元シンチレータアレイ１１２を用いて３次元化したＤＯＩ（Depth-of-Interaction）検出器１１０のほか、図１７Ｃに示すような半導体放射線検出器１２０の使用が想定される。

【0096】

また、多重リング方式とする場合には、図１８Ａに示すように、半導体放射線検出器１２０を適切な距離離して配置したり、図１８Ｂに示すように、シンチレーション検出器１００を同様に適切な距離離して配置したりすることで実現することができる。また、液体キセノンやガスシンチレーション検出器を使用することも可能である。各検出器とも散乱検出器として構成することも、吸収検出器として構成することも可能であるが、いずれの形態においてもコンプトンイベントとＰＥＴイベントの感度を最適化するように検出器の厚みや幅、検出器間距離、測定対象からの距離等のパラメータを調整することが望ましい。

【0097】

また、コンプトンイベントの方が、ＰＥＴイベントよりも測定可能な視野が広いが、空間分解能は検出器からの距離に比例して劣化していくため、図１９に例示するように、ＰＥＴイベント測定が可能な範囲の外側に関しては、画像再構成を行う際に画素サイズを大きくして計算量を削減することが可能である。

【0098】

ＰＥＴイベント、コンプトンイベントのいずれも同時計数測定が必要であるが、図１３のフローチャートに示したように、エネルギーによってはコンプトンイベントをＰＥＴイベントとして抽出する方が望ましい等、複雑な処理を行う必要があるため、ハードウェアによる同時計数回路を構成することは困難であると考えられる。そこで、実施するための形態としてはすべての測定をシングル計数イベントとして収集し、同時計数処理を後処理またはオンザフライ計算によるソフトウェア同時計数で行う。そして、図１３のフローチャートの処理等によって抽出されたＰＥＴイベントやコンプトンイベントを効率的に組み合わせて画像再構成を行うための、ハイブリッド画像再構成法は、例えば図３又は図６に示した式のように実装することができる。ここでは、リストモードＯＳＥＭ法を基にして実装している。

【0099】

ハイブリッド画像再構成手法の特徴は、各サブ反復で、ＰＥＴイベントとコンプトンイベントを独立に用いて更新画像を生成し、それらを加重平均によって足し合わせて新しい更新画像とすることである。その際、感度補正や吸収補正、散乱補正等の各種補正法も独立に適用することができ、更新画像同士は次元や定量性の一致したものとなっているため、組み合わせることが容易で安定した解を得ることができる。また、リストモードＯＳＥＭ法の他、画像に関する先見情報を用いたＭＡＰ－ＥＭ（Maximum a Posteriori-Expectation Maximization）法など、様々な逐次近似法を適用することが可能である。

【0100】

また、ＴＯＦ（Time Of Flight）情報を得られる検出器を用いることも可能である。その際、図９に示したように、ＴＯＦ情報のあるＰＥＴイベントとＴＯＦ情報のないＰＥＴイベントに分類し、それぞれのイベントを用いて更新画像を生成し、コンプトンイベントによる更新画像と合わせて加重平均するといった応用も可能である。特に、散乱検出器では高いエネルギー分解能が要求され、時間分解能との両立が困難な場合にＴＯＦ情報のありなしで分けてハイブリッド画像再構成手法を適用することが有効であると考えられる。

【0101】

また、⁴⁴Ｓｃのようにシングルガンマ線の放出が陽電子放出と同時に行われるような核種を用いた場合、ＰＥＴイベントとシングルガンマ線コンプトンイベントが同じ時間窓にあった場合には、ＬＯＲとコンプトンコーンの交点上に線源位置を限定できるため、図１０に示したように３ガンマイベントとして抽出し、別の更新画像として加重平均に組み込むことが可能である。

【0102】

本発明の実施形態に係る医用画像処理を採用した核医学装置の実施形態の全体構成を図２０に示す。この実施形態は、上記で例示したようなＰＥＴ・コンプトンイベント同時測定装置２００と、該ＰＥＴ・コンプトンイベント同時測定装置２００の出力によりシングル計数イベントを収集するシングル計数イベント収集装置２１０と、シングル計数イベント用ストレージ２２０と、該シングル計数イベント用ストレージ２２０の出力に基いてソフトウェアで同時計数するソフトウェア同時計数装置２３０と、抽出イベント用ストレージ２４０と、前記ストレージ２２０、２４０の出力に基いて、本発明の実施形態に係るハイブリッド画像再構成を行うハイブリッド画像再構成装置２５０と、前記ＰＥＴ・コンプトンイベント同時測定装置２００、シングル計数イベント収集装置２１０、ソフトウェア同時計数装置２３０、ハイブリッド画像再構成装置２５０を制御する制御装置２６０と、該制御装置２６０に連結された表示・操作用コンソール２７０と、を用いて構成されている。

【0103】

この核医学装置におけるオンザフライのソフトウェア計算は、図２１に示すように行われる。即ちまずステップ４０００でＰＥＴ・コンプトンイベント同時測定装置２００による測定を行い、ステップ４０１０で検出信号をシングル計数イベント収集装置２１０に送信してシングル計数イベントを収集する。

【0104】

シングル計数イベント収集装置２１０は、ステップ４０２０でシングル計数イベント用ストレージ２２０にシングル計数イベントを書き込む。

【0105】

一方、ソフトウェア同時計数装置２３０では、測定開始と共にソフトウェア同時計数処理を開始し、ステップ４０３０で、シングル計数イベント用ストレージ２２０から読みだしたシングル計数イベントと共に、ソフトウェア同時計数装置２３０によりＰＥＴイベント及びコンプトンイベントを抽出してステップ４０４０で抽出イベント用ストレージ２４０に書き込む。

【0106】

そしてステップ４０５０に進み、ハイブリッド画像再構成装置２５０で、前記ＰＥＴイベント及びコンプトンイベントを用いて、本発明の実施形態によるハイブリッド画像再構成を行う。

【0107】

図２２に２重リング方式のＰＥＴ・コンプトンイベント同時測定装置２００によって小動物を測定したハイブリッド再構成の実証実験セットアップの模式図を示す。９．８ＭＢｑの⁸⁹Ｚｒ－oxalateを投与したマウス６８を、投与２２時間後に上半身のみが覆われる
体軸方向の幅の散乱検出器リング７０内に配置し、その外側に吸収検出器リング８０が配置されている２重リング方式の実施例とし、５分間の測定を行った。⁸⁹Ｚｒは、陽電子崩壊を含む崩壊と、その後の９０９ｋｅＶのシングルガンマ線を放出する崩壊との間に十分な時間差があるため、同一の分布から発生するＰＥＴイベントとコンプトンイベントを独立に測定することが可能である。

【0108】

ハイブリッド再構成手法の有効性と安定性を示すために、ＰＥＴイベントとしては内側の散乱検出器リング同士のもののみを抽出した。また、コンプトンイベントとしては、９０９ｋｅＶのシングルガンマ線のみを抽出した。

【0109】

図２３Ａは、ＰＥＴイベントを用いた場合に得られた画像を示し、図２３Ｂは、コンプトンイベントを用いた場合に得られた画像を示し、図２３Ｃは、従来法により２つのイベントを単純に組み合わせて１つのシステムとして画像再構成（単純同時再構成）した場合に得られた画像を示し、そして、図２３Ｄは、本発明の実施形態に係るハイブリッド画像再構成法によって再構成した場合に得られた画像を示している。図２３ＡのＰＥＴイベントを用いて再構成した結果を見ると、マウスの上半身のどの部分までが散乱検出器リングに入っているかわかる。また、図２３Ｂに示したコンプトンイベントを用いた場合、散乱検出器リングの外側の部分まで画像を得られることが分かる。そして、図２３Ｃに示した従来の単純同時再構成ではリング内の画質は多少改善されているものの、散乱検出器リングの端に強いアーチファクトが現れた。一方、図２３Ｄに示した本発明の実施形態に係るハイブリッド画像再構成手法による画像では、リングの端におけるアーチファクトも抑制され、さらに、図２３Ｃの単純同時再構成よりも散乱検出器リング内部の画像がより高画質に再構成されることが確認できる。また、散乱検出器リングの外側も大きなアーチファクトがなく画像化できていることが分かる。この実証実験結果から、本発明の実施形態に係る手法によりＰＥＴイベントとコンプトンイベントを効率的かつ安定的に組み合わせることが可能であることが確認できた。

【0110】

なお、逐次近似型の画像再構成方法としては、例えばリストモード法を用いることができるが、画像再構成方法は、これに限定されない。

【産業上の利用可能性】

【0111】

本発明のハイブリッド画像再構成手法により、ＰＥＴとコンプトンカメラの原理を組み合わせた新しい核医学装置を実現することが可能となる。この装置では、通常のＰＥＴ核種を用いた検査の感度を高め安定して画質を向上させられる他、⁸⁹Ｚｒ等のシングルガンマ線を同一の分布から放出するような核種を用いた場合、通常のＰＥＴ装置ではノイズにしかならない成分を画像化に有効活用することができるため、大幅な画質向上が期待できる。特に、半減期が３．３日の⁸⁹Ｚｒのような長半減期の核種は、一般的に用いられている半減期が１１０分の¹⁸Ｆ－ＦＤＧでは減衰してしまって測定ができないような長期間の追跡が可能であり、今後様々な薬剤動態解析や検査のために需要が高まることが予想されている。その際に、この装置を実現するために必要不可欠な本手法は、産業上重要なものとなると予想できる。

【符号の説明】

【0112】

６０…核種
６２…患者
６４…ベッド
６８…マウス
７０、７０Ａ、７０Ｂ…散乱検出器リング
７２…散乱検出器ブロック
７４…散乱検出器ブロックアレイ
７６…散乱検出器部分リング
７８…散乱検出器
８０…吸収検出器リング
８２…吸収検出器ブロック
８６…吸収検出器部分リング
８８…吸収検出器
１００…シンチレーション検出器
１０２…シンチレータアレイ
１０４…光検出器
１１０…ＤＯＩ検出器
１２０…半導体放射線検出器
２００…ＰＥＴ・コンプトンイベント同時測定装置
２１０…シングル計数イベント収集装置
２２０…シングル計数イベント用ストレージ
２３０…ソフトウェア同時計数装置
２４０…抽出イベント用ストレージ
２５０…ハイブリッド画像再構成装置
２６０…制御装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14A】

【図14B】

【図15A】

【図15B】

【図16A】

【図16B】

【図16C】

【図17A】

【図17B】

【図17C】

【図18A】

【図18B】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23A】

【図23B】

【図23C】

【図23D】