ガンマカメラシステム
【課題】ガンマカメラの視野内の検出感度、空間分解能（部分容積効果）の変化が補正された精度のよい画像が得られるガンマカメラシステムを提供する。
【解決手段】ガンマカメラ２と、撮像対象１０との距離を走査計測が可能な距離計測装置６と、ガンマカメラ２と撮像対象１０との位置関係を計算する位置演算装置８１と、計測感度を推定する感度補正情報推定装置８２と、分解能を推定する分解能補正情報推定装置８３と、計測感度、分解能およびガンマ線カウントデータに基づいて、ガンマ線分布画像を生成する画像生成演算装置８４と、を備える。
【解決手段】ガンマカメラ２と、撮像対象１０との距離を走査計測が可能な距離計測装置６と、ガンマカメラ２と撮像対象１０との位置関係を計算する位置演算装置８１と、計測感度を推定する感度補正情報推定装置８２と、分解能を推定する分解能補正情報推定装置８３と、計測感度、分解能およびガンマ線カウントデータに基づいて、ガンマ線分布画像を生成する画像生成演算装置８４と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガンマカメラによって計測された画像情報を生成するガンマカメラシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
撮像対象から放射されるガンマ線をガンマカメラで計測して、撮像対象のガンマ線画像を生成するガンマカメラシステムが知られている。ここで、一般的なコリメータを用いたガンマカメラにて計測されるデータは、ガンマカメラと撮像対象との距離に依存して検出感度や空間分解能が劣化する。しかし、撮像対象がガンマカメラからの距離が一定な平面であることは稀であり、例えば、屋外や公共施設内、屋内の放射線管理区域内などに設置された構造物を撮像対象として使用することを想定した一度に広域を撮像可能な大視野のガンマカメラシステムにおいては、ガンマカメラの撮像視野内にガンマカメラからの距離が異なる撮像対象の領域が含まれることが想定される。
このことは、たとえ同じ面積で同じ線量の領域があったとしても、ガンマカメラとの位置関係によって、計測されたガンマ線カウント数や検出画像上の大きさが変化することを意味し、撮像された検出画像の信頼性を損ねる要因となる。
【０００３】
また、図１０に示すように、ガンマ線検出器１０３のガンマ線検出素子１０４ａ，１０４ｂ…の幅や、コリメータ１０５の開口径は、無限小ではなく有限な幅を持つ。このため、撮像平面１１１上のガンマ線検出素子１０４ａの計測範囲１１５ａは、他のガンマ線検出素子（図１０では、ガンマ線検出素子１０４ｂ）の計測範囲との重なる範囲１１６を有することとなる。
また、図１１に示すように、コリメータ１０５の中心１０５ｃを通るように、ガンマ線検出素子１０４ａの担当する範囲１１７ａを設定した場合、図１２に示すように、検出素子１０４ａの担当する範囲１１７ａと、実際のガンマ線検出素子１０４ａの計測範囲１１５ａとは、同一とならない。
【０００４】
前述のように、ガンマカメラと撮像対象との距離が大きくなるにつれ、検出感度および空間分解能が低下する。
【０００５】
これに対し、特許文献１や非特許文献１、特許文献２に記載されているような一般的な医療用のガンマカメラシステムでは、手動または自動制御による近接撮像を前提としたシステム構成となっている。このため、ガンマカメラと撮像対象との距離は近接しており、視野内の検出感度および空間分解能の変化は大きな問題となっていない。
また、非特許文献２にあるように、画像の鮮鋭化を目的としたBlind Deconvolution法は公知であるが、これも視野内の検出感度および空間分解能の変化は大きくないことを前提としている。
【０００６】
非特許文献３、非特許文献４には、ガンマカメラとレーザースキャナを組み合わせたものが記載されているが、これらは、ガンマカメラ自体も３次元計測が可能なものである必要があり、安価で簡易的に使用可能な２次元計測型ガンマカメラでの大視野撮像とは異なる上、ガンマカメラと撮像対象との距離の変化に伴う検出感度や空間分解能の変化の補正についての記載は無い。
【０００７】
また、特許文献３においてもガンマカメラ（放射線検出器）とレーザースキャナを組み合わせたものが記載されているが、これは、放射線量を計測したい撮像対象以外の環境的放射線（バッググラウンド）が、見掛け上撮像対象からの放射線と誤って計測される現象を補正するための発明であり、レーザースキャナの計測結果は、環境放射線が撮像対象において散乱、減弱される影響を数値計算により推定するために用いられている。
このため、ガンマカメラ（放射線検出器）と撮像対象との距離に基づいて検出感度や空間分解能を補正するものではない。
【０００８】
特許文献４では、レーザースキャナの代わりに光学カメラや予め取得された形状データを用いているが、撮像対象の放射線量の計測精度向上を意図したものであり、撮像対象とガンマカメラ間の距離に応じた検出感度補正を実施するものの、空間分解能の変化については考慮されておらず、撮像対象内の放射線量分布を精度よく画像化するための技術ではない。
【０００９】
ガンマカメラを被検体のまわりに回転させ複数の方向から投影画像を取得し断層像を得るＳＰＥＣＴ（Single photon emission computed tomography）装置の分野では、ガンマカメラと視野内の各画素との距離に応じて変化する感度や分解能を補正する方法は、例えば、特許文献５のように存在する。しかし、ＳＰＥＣＴの分野における前記補正は、取得された複数の投影像を元に断層像を画像再構成する際に実施される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００７−１０７９３２号公報
【特許文献２】特開２０１０−１６４４８５号公報
【特許文献３】特開２００３−５７３４９号公報
【特許文献４】特開２００９−１４５１１２号公報
【特許文献５】特表２０１０−５２３９６５号公報
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】IEEE Transactions on Nuclear Science, Vol.57,No.3,pp.1132-1138,2010
【非特許文献２】Journal of Optical Society of America, Vol.9, No.7, pp.1052-1061, 1992
【非特許文献３】IEEE Transactions on Nuclear Science, Vol.56,No.2,pp.479-486,2009
【非特許文献４】ESRADA BULLETIN, No38,pp.17-24,2008
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
このように、一般的なコリメータを用い、単一投影方向からの単一撮像を行うガンマカメラにて単一投影内で撮像対象とガンマカメラとの距離の変化を考慮して検出感度と空間分解能を同時に補正する技術は知られていない。
【００１３】
そこで、本発明は、ガンマカメラの視野内の検出感度、空間分解能（部分容積効果）の変化が補正された精度のよい画像が得られるガンマカメラシステムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
このような課題を解決するために、本発明は、ガンマ線検出器およびコリメータを有するガンマカメラと、該ガンマカメラの撮像対象との距離を走査計測が可能な距離計測手段と、該距離計測手段の走査計測によって得られた前記ガンマカメラと該ガンマカメラの撮像対象との位置関係を計算する位置演算手段と、該位置演算手段から得られた位置関係に基づいて、前記撮像対象を前記ガンマカメラで計測する際の計測感度を推定する感度補正情報推定手段と、前記位置演算手段から得られた位置関係に基づいて、前記撮像対象を前記ガンマカメラで計測する際の分解能を推定する分解能補正情報推定手段と、前記感度補正情報推定手段により推定された計測感度、前記分解能補正情報推定手段により推定された分解能および前記ガンマカメラで検出されたガンマ線カウントデータに基づいて、ガンマ線分布画像を生成する画像生成演算手段と、を備えることを特徴とするガンマカメラシステムである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ガンマカメラの視野内の検出感度、空間分解能（部分容積効果）の変化が補正された精度のよい画像が得られるガンマカメラシステムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】第１実施形態に係るガンマカメラシステムの概観図である。
【図２】第１実施形態に係るガンマカメラシステムの構成図である。
【図３】ピンホールコリメータ使用時における、ガンマカメラから撮像平面までの距離とガンマ線検出素子の撮像範囲との関係を示す図である。
【図４】画像生成演算装置が行うガンマ線分布画像の生成を説明する図である。
【図５】シミュレーションに用いた撮像対象を説明する図である。
【図６】シミュレーション結果を示す図である。
【図７】第２実施形態に係るガンマカメラシステムの概観図である。
【図８】第２実施形態に係るガンマカメラシステムの構成図である。
【図９】出力画像の各画素が担当する表示範囲を説明する図である。
【図１０】ガンマ線検出素子の実際の計測範囲を説明する図である。
【図１１】ガンマ線検出素子の担当する計測範囲を説明する図である。
【図１２】ガンマ線検出素子の担当する計測範囲と実際の計測範囲のずれを説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を実施するための形態（以下「実施形態」という）について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、共通する部分には同一の符号を付し重複した説明を省略する。
【００１８】
≪第１実施形態≫
図１は、第１実施形態に係るガンマカメラシステムの概観図である。
ガンマカメラシステム１は、ピンホールコリメータ５を用いて一度に広域を撮像可能な大視野ガンマカメラシステムであり、ガンマカメラ２と、ガンマカメラ２の撮像対象１０（図２参照）との距離を走査計測可能なレーザー距離計（距離計測装置）６と、コンピュータ８と、を備え、撮像対象１０（図２参照）から飛来したガンマ線を計測し、ガンマ線分布画像を生成して、画像表示装置９に表示させることができるようになっている。
【００１９】
ガンマカメラ２は、ガンマ線検出器３（図３参照）と、ピンホールコリメータ５と、各種電子部品（図示せず）と、を有している。
ガンマ線検出器３は、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）や臭化タリウム（ＴｌＢｒ）など半導体検出器であり、ｎ×ｎ個のガンマ線検出素子４（図３参照）から構成され、単一または複数の素子から出力される信号を該当するチャンネル毎に取り扱うピクセル型半導体検出器である。ガンマ線検出素子４の検出信号は、放射線計測回路（図示せず）に入力される。放射線計測回路（図示せず）は、各ガンマ線検出素子４でのガンマ線カウントをコンピュータ８（後述する画像生成演算装置８４（図２参照））に送信することができるようになっている。
【００２０】
ピンホールコリメータ５は、撮像対象１０（図２参照）から放出されるガンマ線を選別し、ガンマ線検出素子４に対して所定方向のガンマ線のみを通過させることができるようになっている。
なお、第１実施形態に係るガンマカメラ２に用いられるコリメータは、ピンホールコリメータ５であるものとして説明するが、これに限られるものではなく、パラレルホールコリメータであってもよく、ファンビームコリメータであってもよい。
【００２１】
レーザー距離計６は、走査可能であって、ガンマカメラ２と撮像対象１０の各領域との距離を計測することができるようになっている。また、レーザー距離計６は、計測した距離情報をコンピュータ８（後述する位置演算装置８１（図２参照））に送信することができるようになっている。
なお、第１実施形態に係るガンマカメラシステム１は、レーザー距離計６を用いるものとして説明するが、これに限られるものではなく、ガンマカメラ２と撮像対象１０の各領域との距離を計測する距離計測装置、例えば、ステレオカメラやミリ波レーダを用いた距離計測装置を用いるものであってもよい。
【００２２】
図２は、第１実施形態に係るガンマカメラシステムの構成図である。
コンピュータ８（図１参照）は、図示しない演算装置、記憶装置等を備え、位置演算装置８１、感度補正情報推定装置８２、分解能補正情報推定装置８３および画像生成演算装置８４、として機能することができるようになっている。
【００２３】
位置演算装置８１は、レーザー距離計６で計測された距離情報が入力され、ガンマカメラ２と視野内の全ての領域に存在する構造物（撮像対象１０）との距離情報に変換し、出力することができるようになっている。
感度補正情報推定装置８２は、位置演算装置８１で変換された距離情報が入力され、感度補正情報としての検出感度を出力することができるようになっている。
分解能補正情報推定装置８３は、位置演算装置８１で変換された距離情報が入力され、分解能補正情報としての点広がり関数を出力することができるようになっている。
画像生成演算装置８４は、ガンマカメラ２の各ガンマ線検出素子４でのガンマ線カウント（検出データ）と、感度補正情報推定装置８２の検出感度（感度補正情報）と、分解能補正情報推定装置８３の点広がり関数（分解能補正情報）とが入力され、ガンマ線分布画像を生成し、出力することができるようになっている。
【００２４】
画像表示装置９は、画像生成演算装置８４（コンピュータ８）で生成されたガンマ線分布画像を表示することができるようになっている。なお、図１において、コンピュータ８と画像表示装置９とは、これらが一体となったラップトップコンピュータとして図示しているが、これに限られるものではなく、コンピュータ８と画像表示装置９とが別体となっていてもよい。
【００２５】
＜ガンマカメラと撮像対象との距離による影響＞
ここで、ガンマカメラ２と撮像対象１０との距離による影響について説明する。
【００２６】
ガンマ線源（放射線源）から飛来するガンマ線の幾何学的な検出感度Ｓは、式（１）に示すように、ガンマ線源とガンマ線検出器３（ガンマカメラ２）との距離ｒの２乗に反比例する。
【００２７】
【数１】
【００２８】
図３は、ピンホールコリメータ使用時における、ガンマカメラから撮像平面までの距離とガンマ線検出素子の撮像範囲との関係を示す図である。
図３に示すように、ガンマ線検出器３の１つのガンマ線検出素子４の幅をｄ、ピンホールコリメータ５の開口径をｂ、ガンマ線検出器３の検出面とピンホールコリメータ５との間隔をａ、とするガンマカメラ２において、ピンホールコリメータ５（ガンマカメラ２）から距離Ｒ離れた撮像平面１１上のガンマ線源を撮像する際の撮像範囲、即ち、空間分解能Ｌは、式（２）のようになる。
【００２９】
【数２】
【００３０】
式（２）に示すように、距離Ｒが大きくなるにつれ空間分解能Ｌが劣化することは、撮像画像の解像度に影響することに加え、部分容積効果による計測線量の過小評価にも繋がる。さらに、式（１）に示すように、ガンマ線源とガンマ線検出器３（ガンマカメラ２）との距離ｒが離れると検出感度Ｓが低下し、ガンマ線検出素子で検出されるガンマ線カウントも低下する。
このため、線量強度と大きさが等しいガンマ線源がガンマカメラ２の視野内に複数存在する場合において、ガンマカメラ２との距離が遠いものほど、線量が少なく、解像度が粗く、統計雑音が多く見えることになる。
【００３１】
以上のように、検出精度の観点からみると、ガンマカメラ２と撮像対象１０との距離（ｒ、Ｒ）を離して撮像することは好ましくなく、一般的な医療用のガンマカメラでは、第１実施形態とコリメータの種類が異なる場合も含め、近接撮像を前提としたガンマカメラシステムの構成となっている（例えば、特許文献１や非特許文献１、特許文献２参照）。
【００３２】
しかし、第１実施形態に係るガンマカメラシステムは、例えば、屋外や公共施設内、屋内の放射線管理区域内などに設置された構造物を撮像対象１０として使用することを想定し、一度に広域を撮像可能な大視野のガンマカメラシステム１を実現するため、ピンホールコリメータ５を用いて撮像対象１０との距離を離して撮像することを前提にしている。このような広域の撮像対象１０を大視野で一度に撮像する想定では、撮像対象１０はガンマカメラ２から遠距離にあるのみならず、ガンマカメラ２の視野内に存在する撮像対象１０とガンマカメラ２との距離が一定であることは稀である。
【００３３】
＜ガンマカメラシステムのガンマ線分布画像の生成＞
上記のような撮像条件において、検出感度Ｓや空間分解能Ｌを適切に補正するためには、ガンマカメラ２の視野内の構造物（撮像対象１０）とガンマカメラ２との距離を計測する必要がある。
そこで、第１実施形態に係るガンマカメラシステム１は、図１に示すように、ガンマカメラ２の近くに走査型のレーザー距離計６を設置し、ガンマカメラ２で構造物（撮像対象１０）から飛来するガンマ線を計測すると共に、レーザー距離計６でガンマカメラ２の視野内の構造物（撮像対象１０）までの距離を計測する。
【００３４】
レーザー距離計６で計測された距離情報は、位置演算装置８１に入力され、ガンマカメラ２と視野内の全ての領域に存在する構造物（撮像対象１０）との距離情報に変換される。この時、例えば、ガンマカメラ２の視野内に関心領域を設定し、その関心領域内の構造物（撮像対象１０）とガンマカメラ２との距離情報だけ計算することも可能である。
【００３５】
次に、感度補正情報推定装置８２は、位置演算装置８１で得られた距離情報を元に、式（１）に基づいて、解析的またはレイトレーシングシミュレーションやモンテカルロシミュレーションを行い、ガンマカメラ２の撮像範囲の各領域について検出感度を求める。この時、検出感度には予め実測にて得られた個々のガンマ線検出素子４の感度情報も反映させる。
また、分解能補正情報推定装置８３は、位置演算装置８１で得られた距離情報を元に、式（２）に基づいて、解析的またはレイトレーシングシミュレーションやモンテカルロシミュレーションを行い、ガンマカメラ２の撮像範囲の各領域について点広がり関数を求める。
【００３６】
画像生成演算装置８４は、感度補正情報推定装置８２の出力である検出感度（感度補正情報）と、分解能補正情報推定装置８３の出力である点広がり関数（分解能補正情報）と、ガンマカメラ２で計測された各ガンマ線検出素子４でのガンマ線カウント（検出データ）とが入力され、ガンマ線分布画像を生成する。
【００３７】
第１実施形態では、図４のように、前述の検出感度および点広がり関数から、撮像対象１０を画像表現するためにｍ分割された各撮像範囲１２（出力画像の画素に相当）がそれぞれ、ｎ個のガンマ線検出素子４で検出される検出確率を求める。なお、図４では、ガンマ線検出素子４の数を４、撮像範囲１２の数を６（ｎ＝４，ｍ＝６）の場合を図示している。
ここで、図４および後述する式（３）から式（８）において、ｙj はガンマ線検出素子ｊにて計測されたガンマ線カウントである。λi は画素ｉの画素値、即ち、撮像対象１０をｍ分割した際の領域ｉに存在する線量である。Ｃijは、画素ｉから飛来したガンマ線がガンマ線検出素子ｊで検出される検出確率である。
このように、感度補正情報推定装置８２の出力である検出感度と、分解能補正情報推定装置８３の出力である点広がり関数とを用いることにより、距離情報で感度と分解能が考慮された検出確率Ｃijを求めることができる。
【００３８】
次に、ガンマ線検出素子ｊのガンマ線カウントｙj の期待値は、式（３）のようになる。
【００３９】
【数３】
【００４０】
また、ガンマ線源からガンマ線が放出され、それがガンマ線検出素子ｊで検出される事象は、式（４）に示すポアソン分布に従う。
【００４１】
【数４】
【００４２】
式（３）および式（４）より、ガンマ線源が線源分布λ（λ1 ，λ2 ，…，λm ）で分布する時、ガンマ線検出素子ｊでガンマ線カウントｙj を検出する確率は式（５）のようになる。
【００４３】
【数５】
【００４４】
式（５）を全ガンマ線検出素子ｊ（ｊ＝１，２，…ｎ）に拡張し、ガンマ線源が線源分布λ（λ1 ，λ2 ，…，λm ）で分布する時、ガンマ線検出器３で検出データｙ（ｙ1 ，ｙ2 ，…，ｙn ）を検出する確率は式（６）のようになる。
【００４５】
【数６】
【００４６】
ガンマ線検出器３での検出データｙ（ｙ1 ，ｙ2 ，…，ｙn ）から線量分布λ（λ1 ，λ2 ，…，λm ）を推定することが目的なので、式（７）に示すように、検出された検出データｙからガンマカメラ２の視野内の線量分布λの対数尤度を最大化するようなλを求める（最尤推定演算）。
【００４７】
【数７】
【００４８】
これを逐次近似的に、特には、式（８）を用いる。第１実施形態に係る画像生成演算装置８４では、式（８）を用いて、線量分布λ（λ1 ，λ2 ，…，λm ）を推定し、ガンマ線分布画像を生成する。
【００４９】
【数８】
【００５０】
このように、画像生成演算装置８４では、感度補正情報推定装置８２の出力である検出感度と、分解能補正情報推定装置８３の出力である点広がり関数とを用いて検出確率Ｃijを求め、式（８）を用いて、ガンマ線検出器３（ガンマカメラ２）での検出データｙ（ｙ1 ，ｙ2 ，…，ｙn ）から、撮像対象１０の線量分布λ（λ1 ，λ2 ，…，λm ）を算出するようになっている。
そして、画像生成演算装置８４は、生成したガンマ線源の線量分布λをガンマ線分布画像として画像表示装置９（図１参照）に送信する。
【００５１】
＜効果＞
ここで、本発明（本実施形態）の効果を示すため、図５（ａ）および（ｂ）に示すような、撮像対象１０を模擬して、数値シミュレーションを行った。
撮像対象１０は、図５（ａ）に示すように、ピンホールコリメータ５からの距離が２００ｒとなる面１０ａおよびピンホールコリメータ５からの距離が３００ｒとなる面１０ｂの２つの段違いの面からなり、その面１０ａ，１０ｂの垂線に平行な方向で、２つの面の段差部分がガンマカメラ２の視野中心になるような位置から撮像したとする。なお、ｒとはシミュレーション上で用いた距離の単位である。
また、図５（ｂ）に示すように、面１０ａには、半径５ｒの円状Ｈｏｔ領域１０ｃ、半径３ｒの円状Ｈｏｔ領域１０ｄがあるものとし、面１０ｂには、半径５ｒの円状Ｈｏｔ領域１０ｅ、半径３ｒの円状Ｈｏｔ領域１０ｆがあるものとし、Ｈｏｔ領域（１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆ）の線量は、バックグラウンド面の５倍とした。
【００５２】
このような撮像対象１０について、レイトレースシミュレーションにより検出データｙを作成した。評価条件として、検出データｙそのもの（計測画像（補正無し））、検出データｙに各撮像範囲（画素）までの距離に応じて感度補正を行ったもの（感度補正有り）、検出データｙに各撮像範囲（画素）までの距離に応じて感度および分解能補正を行ったもの（感度・分解能補正有り）について、ピンホールコリメータ５からの距離が異なる面間の２種類のＨｏｔ領域の画素値の比（１０ｅの画素値／１０ｃの画素値、１０ｆの画素値／１０ｄの画素値）、および各面内の半径の異なる２つのＨｏｔ領域の画素値の比（１０ｄの画素値／１０ｃの画素値、１０ｆの画素値／１０ｅの画素値）を求めた。
【００５３】
このシミュレーション結果を図６に示す。この結果、ピンホールコリメータ５からの距離が異なり感度が変わってくる２つの面間の画素比は平均で０．５０から０．７０へと３９％向上し、半径の異なるＨｏｔ領域間の画素比は平均で０．５６から０．６５へと１５％向上した。
また、図６には記載していないが、各面間のバックグラウンドの比は０．４６から０．９９に向上した。
【００５４】
これらの値は検出感度が一様で部分容積効果がなければ１になるが、実際には前述のように１より低下してしまうものを、本発明の補正法により改善できることが確認された。なお、この改善率は撮像条件や補正情報作成時の計算精度にも依存するため、常にこのような値となるとは限らず、またより改善率を向上することも実装方法の工夫により可能である。前述のシミュレーション結果は、本発明の効果の１例を示したに過ぎない。
【００５５】
このように、第１実施形態に係るガンマカメラシステム１によれば、ガンマカメラ２の視野内の検出感度、空間分解能（部分容積効果）の変化が補正された精度のよいガンマ線分布画像が得られる。特に、一度に広域を撮像する場合、即ち、コリメータとしてピンホールコリメータ５を用いる場合には、撮像対象１０の領域ごとにガンマカメラ２との距離が異なる場合が想定されるため、有用である。
【００５６】
≪第２実施形態≫
次に、第２実施形態に係るガンマカメラシステム１Ａについて、図７および図８を用いて説明する。
図７は、第２実施形態に係るガンマカメラシステムの概観図である。図８は、第２実施形態に係るガンマカメラシステムの構成図である。
第２実施形態に係るガンマカメラシステム１Ａは、第１実施形態に係るガンマカメラシステム１（図１および図２参照）に加え、図７に示すように、ガンマカメラ２の近くに光学カメラ７が配置され、ガンマカメラ２で構造物（撮像対象１０）から飛来するガンマ線を計測し、レーザー距離計６でガンマカメラ２の視野内の構造物（撮像対象１０）までの距離を計測すると共に、光学カメラ７でガンマカメラ２の視野内の構造物（撮像対象１０）の可視光画像を取得するようになっている。
そして、第２実施形態に係るコンピュータ８Ａは、第１実施形態に係るコンピュータ８（図１参照）に加え、図８に示すように、画像統合装置８５としても機能することができるようになっている。
【００５７】
画像統合装置８５は、画像生成演算装置８４で生成したガンマ線分布画像と、光学カメラ７で取得した可視光画像とを重ね合わせ（オーバーレイ）した画像を生成し、画像表示装置９に出力するようになっている。このため、第２実施形態に係るガンマカメラシステム１Ａは、ガンマ線分布画像と可視光画像を重ね合わせるため、出力画像の画素１３と撮像平面１１上の１画素の表示範囲１４とが図９に示すように規定される。
【００５８】
このように、第２実施形態に係るガンマカメラシステム１Ａによれば、第１実施形態に係るガンマカメラシステム１の効果に加えて、ガンマ線分布画像と可視光画像が重ね合わせ（オーバーレイ）された画像が、画像表示装置９に表示されるため、撮像対象１０のガンマ線分布を容易に判断することができる。
【００５９】
≪第３実施形態≫
前述した第１実施形態に係るガンマカメラシステム１および第２実施形態に係るガンマカメラシステム１Ａでは、感度補正情報推定装置８２による感度補正情報推定処理、分解能補正情報推定装置８３による分解能補正情報推定処理を行った例を示したが、これら処理を実施しないで画像生成演算装置８４で得た画像や、これら処理を実施して画像生成演算装置８４で得た画像をデータベースに記録しておき、このデータをプロジェクタ（図示せず）にて投影することとしてもよい。
なお、画像データを記録したデータベースはガンマカメラシステム内の他、通信により外部データベースとしてもよい。
【００６０】
つまり、ガンマ線検出器３およびコリメータ５を有するガンマカメラ２と、前記ガンマカメラ２で検出されたガンマ線カウントデータを元に画像生成を行う画像生成演算装置８４と、前記画像生成演算装置８４で生成したガンマ線の分布画像を投影表示するプロジェクタ（図示せず）とを有するガンマカメラシステムにより、現場で測定したガンマ線の分布状況を、コンピュータ８の画像表示装置９の画面でなく、現場作業員の現場位置で容易に確認することができる。
【００６１】
そして、現場で測定したガンマ線の分布状況をプロジェクタ（図示せず）にて測定対象物（撮像対象１０）へ重ね合わせて表示させてもよく、現場作業員が測定対象物（撮像対象１０）を見るだけでガンマ線の分布状況を容易に認識することができる。
【００６２】
このように、現場作業員がリアルタイムに直接ガンマ線分布状況を把握できるようにすることで、コンピュータ８の画像表示装置９の画面を監視する手間や人員を省くことが可能となり、被ばく量の低減が図れるのみならず、作業中の漏えいや遮蔽体の排除、除染効果などの線量変化をリアルタイムに作業員自身が確認することが可能となる。
【００６３】
また、プロジェクタからの画像を測定対象物（撮像対象１０）へ重ね合わせる投影表示は人が調整してもよいし、ガンマカメラシステムの制御装置（図示せず）にて調整させてもよい。
制御装置にて調整させ、重ね合わせの精度を得る場合には、測定対象物（撮像対象１０）の距離に応じたプロジェクタの投影範囲を予め設定しておき、距離計測装置（レーザー距離計６）を用いて測定した距離に応じてプロジェクタの投影範囲を拡大または縮小の調整を行うことしてもよい。これにより、現場での投影表示の調整作業を軽減することができる。
【００６４】
また、距離に応じたプロジェクタの投影表示の際に、測定対象物（撮像対象１０）までの距離に応じて投影表示する画像を補正することとしてもよい。
ここでいう補正とは、前述した感度補正、前述した分解能補正、ガンマカメラ２とプロジェクタとの位置が異なることによる画像歪み補正、プロジェクタと投影対象（撮像対象１０）との距離が離れるほど投影対象（撮像対象１０）に到達する光量が減少することを加味し光量や輝度を遠距離ほど強く調整する投影画像補正、プロジェクタの投影画像は普通はスクリーンなどの平面へ投影するが、投影対象（撮像対象１０）の凹凸により投影する位置がずれることによる画像歪み補正のうち、いずれかもしくは複数の組合せを意味する。
【００６５】
ガンマカメラ２とプロジェクタとの位置が異なることによる画像歪み補正は、距離に応じてその画像の歪み量を補う補正をすればよく、例えば、予め距離に応じて画像の歪みを測定し、距離と歪みの対応関係を記録しておき、投影対象（撮像対象１０）の距離を測定した結果に基づいて記録された対応関係から画像の歪みを求めて画像を補正し、プロジェクタへの投影表示を制御する。
【００６６】
光量や輝度の投影画像補正は、プロジェクタと投影対象（撮像対象１０）との距離が離れるほど投影対象（撮像対象１０）に到達する単位面積当たりの光量が減少することを加味し光量や輝度を遠距離ほど強く調整すればよく、例えば、予め距離に応じて光量の減少を測定してその減少量を補うように、距離と光量の対応関係を記録しておき、投影対象（撮像対象１０）の距離を測定した結果に基づいて記録された対応関係から光量を求めて出力される画像の光量を制御する。
【００６７】
投影対象（撮像対象１０）の凹凸による画像歪み補正は、距離に応じてその画像の歪み量を補う補正をすればよく、例えば、予め距離に応じて画像の歪みを測定し、距離と歪みの対応関係を記録しておき、投影対象（撮像対象１０）の距離を測定した結果に基づいて記録された対応関係から画像の歪みを求めて画像を補正しプロジェクタへの投影表示を制御する。投影対象（撮像対象１０）が平面ではなく立体である場合特に、距離計測装置（レーザー距離計６）を用いて測定した距離に応じて画像を前記のように補正することで、計測された放射線量を投影対象（撮像対象１０）に精度よくプロジェクタから投影することができる。
【符号の説明】
【００６８】
１，１Ａ ガンマカメラシステム
２ ガンマカメラ
３ ガンマ線検出器
４ ガンマ線検出素子
５ ピンホールコリメータ（コリメータ）
６ レーザー距離計（距離計測装置、距離計測手段）
７ 光学カメラ
８ コンピュータ
８１ 位置演算装置（位置演算手段）
８２ 感度補正情報推定装置（感度補正情報推定手段）
８３ 分解能補正情報推定装置（分解能補正情報推定手段）
８４ 画像生成演算装置（画像生成演算手段）
８５ 画像統合装置（画像統合手段）
９ 画像表示装置
１０ 撮像対象
ｙ 検出データ（ガンマ線カウントデータ）
λ 線量分布
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガンマカメラによって計測された画像情報を生成するガンマカメラシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
撮像対象から放射されるガンマ線をガンマカメラで計測して、撮像対象のガンマ線画像を生成するガンマカメラシステムが知られている。ここで、一般的なコリメータを用いたガンマカメラにて計測されるデータは、ガンマカメラと撮像対象との距離に依存して検出感度や空間分解能が劣化する。しかし、撮像対象がガンマカメラからの距離が一定な平面であることは稀であり、例えば、屋外や公共施設内、屋内の放射線管理区域内などに設置された構造物を撮像対象として使用することを想定した一度に広域を撮像可能な大視野のガンマカメラシステムにおいては、ガンマカメラの撮像視野内にガンマカメラからの距離が異なる撮像対象の領域が含まれることが想定される。
このことは、たとえ同じ面積で同じ線量の領域があったとしても、ガンマカメラとの位置関係によって、計測されたガンマ線カウント数や検出画像上の大きさが変化することを意味し、撮像された検出画像の信頼性を損ねる要因となる。
【０００３】
また、図１０に示すように、ガンマ線検出器１０３のガンマ線検出素子１０４ａ，１０４ｂ…の幅や、コリメータ１０５の開口径は、無限小ではなく有限な幅を持つ。このため、撮像平面１１１上のガンマ線検出素子１０４ａの計測範囲１１５ａは、他のガンマ線検出素子（図１０では、ガンマ線検出素子１０４ｂ）の計測範囲との重なる範囲１１６を有することとなる。
また、図１１に示すように、コリメータ１０５の中心１０５ｃを通るように、ガンマ線検出素子１０４ａの担当する範囲１１７ａを設定した場合、図１２に示すように、検出素子１０４ａの担当する範囲１１７ａと、実際のガンマ線検出素子１０４ａの計測範囲１１５ａとは、同一とならない。
【０００４】
前述のように、ガンマカメラと撮像対象との距離が大きくなるにつれ、検出感度および空間分解能が低下する。
【０００５】
これに対し、特許文献１や非特許文献１、特許文献２に記載されているような一般的な医療用のガンマカメラシステムでは、手動または自動制御による近接撮像を前提としたシステム構成となっている。このため、ガンマカメラと撮像対象との距離は近接しており、視野内の検出感度および空間分解能の変化は大きな問題となっていない。
また、非特許文献２にあるように、画像の鮮鋭化を目的としたBlind Deconvolution法は公知であるが、これも視野内の検出感度および空間分解能の変化は大きくないことを前提としている。
【０００６】
非特許文献３、非特許文献４には、ガンマカメラとレーザースキャナを組み合わせたものが記載されているが、これらは、ガンマカメラ自体も３次元計測が可能なものである必要があり、安価で簡易的に使用可能な２次元計測型ガンマカメラでの大視野撮像とは異なる上、ガンマカメラと撮像対象との距離の変化に伴う検出感度や空間分解能の変化の補正についての記載は無い。
【０００７】
また、特許文献３においてもガンマカメラ（放射線検出器）とレーザースキャナを組み合わせたものが記載されているが、これは、放射線量を計測したい撮像対象以外の環境的放射線（バッググラウンド）が、見掛け上撮像対象からの放射線と誤って計測される現象を補正するための発明であり、レーザースキャナの計測結果は、環境放射線が撮像対象において散乱、減弱される影響を数値計算により推定するために用いられている。
このため、ガンマカメラ（放射線検出器）と撮像対象との距離に基づいて検出感度や空間分解能を補正するものではない。
【０００８】
特許文献４では、レーザースキャナの代わりに光学カメラや予め取得された形状データを用いているが、撮像対象の放射線量の計測精度向上を意図したものであり、撮像対象とガンマカメラ間の距離に応じた検出感度補正を実施するものの、空間分解能の変化については考慮されておらず、撮像対象内の放射線量分布を精度よく画像化するための技術ではない。
【０００９】
ガンマカメラを被検体のまわりに回転させ複数の方向から投影画像を取得し断層像を得るＳＰＥＣＴ（Single photon emission computed tomography）装置の分野では、ガンマカメラと視野内の各画素との距離に応じて変化する感度や分解能を補正する方法は、例えば、特許文献５のように存在する。しかし、ＳＰＥＣＴの分野における前記補正は、取得された複数の投影像を元に断層像を画像再構成する際に実施される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００７−１０７９３２号公報
【特許文献２】特開２０１０−１６４４８５号公報
【特許文献３】特開２００３−５７３４９号公報
【特許文献４】特開２００９−１４５１１２号公報
【特許文献５】特表２０１０−５２３９６５号公報
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】IEEE Transactions on Nuclear Science, Vol.57,No.3,pp.1132-1138,2010
【非特許文献２】Journal of Optical Society of America, Vol.9, No.7, pp.1052-1061, 1992
【非特許文献３】IEEE Transactions on Nuclear Science, Vol.56,No.2,pp.479-486,2009
【非特許文献４】ESRADA BULLETIN, No38,pp.17-24,2008
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
このように、一般的なコリメータを用い、単一投影方向からの単一撮像を行うガンマカメラにて単一投影内で撮像対象とガンマカメラとの距離の変化を考慮して検出感度と空間分解能を同時に補正する技術は知られていない。
【００１３】
そこで、本発明は、ガンマカメラの視野内の検出感度、空間分解能（部分容積効果）の変化が補正された精度のよい画像が得られるガンマカメラシステムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
このような課題を解決するために、本発明は、ガンマ線検出器およびコリメータを有するガンマカメラと、該ガンマカメラの撮像対象との距離を走査計測が可能な距離計測手段と、該距離計測手段の走査計測によって得られた前記ガンマカメラと該ガンマカメラの撮像対象との位置関係を計算する位置演算手段と、該位置演算手段から得られた位置関係に基づいて、前記撮像対象を前記ガンマカメラで計測する際の計測感度を推定する感度補正情報推定手段と、前記位置演算手段から得られた位置関係に基づいて、前記撮像対象を前記ガンマカメラで計測する際の分解能を推定する分解能補正情報推定手段と、前記感度補正情報推定手段により推定された計測感度、前記分解能補正情報推定手段により推定された分解能および前記ガンマカメラで検出されたガンマ線カウントデータに基づいて、ガンマ線分布画像を生成する画像生成演算手段と、を備えることを特徴とするガンマカメラシステムである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ガンマカメラの視野内の検出感度、空間分解能（部分容積効果）の変化が補正された精度のよい画像が得られるガンマカメラシステムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】第１実施形態に係るガンマカメラシステムの概観図である。
【図２】第１実施形態に係るガンマカメラシステムの構成図である。
【図３】ピンホールコリメータ使用時における、ガンマカメラから撮像平面までの距離とガンマ線検出素子の撮像範囲との関係を示す図である。
【図４】画像生成演算装置が行うガンマ線分布画像の生成を説明する図である。
【図５】シミュレーションに用いた撮像対象を説明する図である。
【図６】シミュレーション結果を示す図である。
【図７】第２実施形態に係るガンマカメラシステムの概観図である。
【図８】第２実施形態に係るガンマカメラシステムの構成図である。
【図９】出力画像の各画素が担当する表示範囲を説明する図である。
【図１０】ガンマ線検出素子の実際の計測範囲を説明する図である。
【図１１】ガンマ線検出素子の担当する計測範囲を説明する図である。
【図１２】ガンマ線検出素子の担当する計測範囲と実際の計測範囲のずれを説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を実施するための形態（以下「実施形態」という）について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、共通する部分には同一の符号を付し重複した説明を省略する。
【００１８】
≪第１実施形態≫
図１は、第１実施形態に係るガンマカメラシステムの概観図である。
ガンマカメラシステム１は、ピンホールコリメータ５を用いて一度に広域を撮像可能な大視野ガンマカメラシステムであり、ガンマカメラ２と、ガンマカメラ２の撮像対象１０（図２参照）との距離を走査計測可能なレーザー距離計（距離計測装置）６と、コンピュータ８と、を備え、撮像対象１０（図２参照）から飛来したガンマ線を計測し、ガンマ線分布画像を生成して、画像表示装置９に表示させることができるようになっている。
【００１９】
ガンマカメラ２は、ガンマ線検出器３（図３参照）と、ピンホールコリメータ５と、各種電子部品（図示せず）と、を有している。
ガンマ線検出器３は、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）や臭化タリウム（ＴｌＢｒ）など半導体検出器であり、ｎ×ｎ個のガンマ線検出素子４（図３参照）から構成され、単一または複数の素子から出力される信号を該当するチャンネル毎に取り扱うピクセル型半導体検出器である。ガンマ線検出素子４の検出信号は、放射線計測回路（図示せず）に入力される。放射線計測回路（図示せず）は、各ガンマ線検出素子４でのガンマ線カウントをコンピュータ８（後述する画像生成演算装置８４（図２参照））に送信することができるようになっている。
【００２０】
ピンホールコリメータ５は、撮像対象１０（図２参照）から放出されるガンマ線を選別し、ガンマ線検出素子４に対して所定方向のガンマ線のみを通過させることができるようになっている。
なお、第１実施形態に係るガンマカメラ２に用いられるコリメータは、ピンホールコリメータ５であるものとして説明するが、これに限られるものではなく、パラレルホールコリメータであってもよく、ファンビームコリメータであってもよい。
【００２１】
レーザー距離計６は、走査可能であって、ガンマカメラ２と撮像対象１０の各領域との距離を計測することができるようになっている。また、レーザー距離計６は、計測した距離情報をコンピュータ８（後述する位置演算装置８１（図２参照））に送信することができるようになっている。
なお、第１実施形態に係るガンマカメラシステム１は、レーザー距離計６を用いるものとして説明するが、これに限られるものではなく、ガンマカメラ２と撮像対象１０の各領域との距離を計測する距離計測装置、例えば、ステレオカメラやミリ波レーダを用いた距離計測装置を用いるものであってもよい。
【００２２】
図２は、第１実施形態に係るガンマカメラシステムの構成図である。
コンピュータ８（図１参照）は、図示しない演算装置、記憶装置等を備え、位置演算装置８１、感度補正情報推定装置８２、分解能補正情報推定装置８３および画像生成演算装置８４、として機能することができるようになっている。
【００２３】
位置演算装置８１は、レーザー距離計６で計測された距離情報が入力され、ガンマカメラ２と視野内の全ての領域に存在する構造物（撮像対象１０）との距離情報に変換し、出力することができるようになっている。
感度補正情報推定装置８２は、位置演算装置８１で変換された距離情報が入力され、感度補正情報としての検出感度を出力することができるようになっている。
分解能補正情報推定装置８３は、位置演算装置８１で変換された距離情報が入力され、分解能補正情報としての点広がり関数を出力することができるようになっている。
画像生成演算装置８４は、ガンマカメラ２の各ガンマ線検出素子４でのガンマ線カウント（検出データ）と、感度補正情報推定装置８２の検出感度（感度補正情報）と、分解能補正情報推定装置８３の点広がり関数（分解能補正情報）とが入力され、ガンマ線分布画像を生成し、出力することができるようになっている。
【００２４】
画像表示装置９は、画像生成演算装置８４（コンピュータ８）で生成されたガンマ線分布画像を表示することができるようになっている。なお、図１において、コンピュータ８と画像表示装置９とは、これらが一体となったラップトップコンピュータとして図示しているが、これに限られるものではなく、コンピュータ８と画像表示装置９とが別体となっていてもよい。
【００２５】
＜ガンマカメラと撮像対象との距離による影響＞
ここで、ガンマカメラ２と撮像対象１０との距離による影響について説明する。
【００２６】
ガンマ線源（放射線源）から飛来するガンマ線の幾何学的な検出感度Ｓは、式（１）に示すように、ガンマ線源とガンマ線検出器３（ガンマカメラ２）との距離ｒの２乗に反比例する。
【００２７】
【数１】
【００２８】
図３は、ピンホールコリメータ使用時における、ガンマカメラから撮像平面までの距離とガンマ線検出素子の撮像範囲との関係を示す図である。
図３に示すように、ガンマ線検出器３の１つのガンマ線検出素子４の幅をｄ、ピンホールコリメータ５の開口径をｂ、ガンマ線検出器３の検出面とピンホールコリメータ５との間隔をａ、とするガンマカメラ２において、ピンホールコリメータ５（ガンマカメラ２）から距離Ｒ離れた撮像平面１１上のガンマ線源を撮像する際の撮像範囲、即ち、空間分解能Ｌは、式（２）のようになる。
【００２９】
【数２】
【００３０】
式（２）に示すように、距離Ｒが大きくなるにつれ空間分解能Ｌが劣化することは、撮像画像の解像度に影響することに加え、部分容積効果による計測線量の過小評価にも繋がる。さらに、式（１）に示すように、ガンマ線源とガンマ線検出器３（ガンマカメラ２）との距離ｒが離れると検出感度Ｓが低下し、ガンマ線検出素子で検出されるガンマ線カウントも低下する。
このため、線量強度と大きさが等しいガンマ線源がガンマカメラ２の視野内に複数存在する場合において、ガンマカメラ２との距離が遠いものほど、線量が少なく、解像度が粗く、統計雑音が多く見えることになる。
【００３１】
以上のように、検出精度の観点からみると、ガンマカメラ２と撮像対象１０との距離（ｒ、Ｒ）を離して撮像することは好ましくなく、一般的な医療用のガンマカメラでは、第１実施形態とコリメータの種類が異なる場合も含め、近接撮像を前提としたガンマカメラシステムの構成となっている（例えば、特許文献１や非特許文献１、特許文献２参照）。
【００３２】
しかし、第１実施形態に係るガンマカメラシステムは、例えば、屋外や公共施設内、屋内の放射線管理区域内などに設置された構造物を撮像対象１０として使用することを想定し、一度に広域を撮像可能な大視野のガンマカメラシステム１を実現するため、ピンホールコリメータ５を用いて撮像対象１０との距離を離して撮像することを前提にしている。このような広域の撮像対象１０を大視野で一度に撮像する想定では、撮像対象１０はガンマカメラ２から遠距離にあるのみならず、ガンマカメラ２の視野内に存在する撮像対象１０とガンマカメラ２との距離が一定であることは稀である。
【００３３】
＜ガンマカメラシステムのガンマ線分布画像の生成＞
上記のような撮像条件において、検出感度Ｓや空間分解能Ｌを適切に補正するためには、ガンマカメラ２の視野内の構造物（撮像対象１０）とガンマカメラ２との距離を計測する必要がある。
そこで、第１実施形態に係るガンマカメラシステム１は、図１に示すように、ガンマカメラ２の近くに走査型のレーザー距離計６を設置し、ガンマカメラ２で構造物（撮像対象１０）から飛来するガンマ線を計測すると共に、レーザー距離計６でガンマカメラ２の視野内の構造物（撮像対象１０）までの距離を計測する。
【００３４】
レーザー距離計６で計測された距離情報は、位置演算装置８１に入力され、ガンマカメラ２と視野内の全ての領域に存在する構造物（撮像対象１０）との距離情報に変換される。この時、例えば、ガンマカメラ２の視野内に関心領域を設定し、その関心領域内の構造物（撮像対象１０）とガンマカメラ２との距離情報だけ計算することも可能である。
【００３５】
次に、感度補正情報推定装置８２は、位置演算装置８１で得られた距離情報を元に、式（１）に基づいて、解析的またはレイトレーシングシミュレーションやモンテカルロシミュレーションを行い、ガンマカメラ２の撮像範囲の各領域について検出感度を求める。この時、検出感度には予め実測にて得られた個々のガンマ線検出素子４の感度情報も反映させる。
また、分解能補正情報推定装置８３は、位置演算装置８１で得られた距離情報を元に、式（２）に基づいて、解析的またはレイトレーシングシミュレーションやモンテカルロシミュレーションを行い、ガンマカメラ２の撮像範囲の各領域について点広がり関数を求める。
【００３６】
画像生成演算装置８４は、感度補正情報推定装置８２の出力である検出感度（感度補正情報）と、分解能補正情報推定装置８３の出力である点広がり関数（分解能補正情報）と、ガンマカメラ２で計測された各ガンマ線検出素子４でのガンマ線カウント（検出データ）とが入力され、ガンマ線分布画像を生成する。
【００３７】
第１実施形態では、図４のように、前述の検出感度および点広がり関数から、撮像対象１０を画像表現するためにｍ分割された各撮像範囲１２（出力画像の画素に相当）がそれぞれ、ｎ個のガンマ線検出素子４で検出される検出確率を求める。なお、図４では、ガンマ線検出素子４の数を４、撮像範囲１２の数を６（ｎ＝４，ｍ＝６）の場合を図示している。
ここで、図４および後述する式（３）から式（８）において、ｙj はガンマ線検出素子ｊにて計測されたガンマ線カウントである。λi は画素ｉの画素値、即ち、撮像対象１０をｍ分割した際の領域ｉに存在する線量である。Ｃijは、画素ｉから飛来したガンマ線がガンマ線検出素子ｊで検出される検出確率である。
このように、感度補正情報推定装置８２の出力である検出感度と、分解能補正情報推定装置８３の出力である点広がり関数とを用いることにより、距離情報で感度と分解能が考慮された検出確率Ｃijを求めることができる。
【００３８】
次に、ガンマ線検出素子ｊのガンマ線カウントｙj の期待値は、式（３）のようになる。
【００３９】
【数３】
【００４０】
また、ガンマ線源からガンマ線が放出され、それがガンマ線検出素子ｊで検出される事象は、式（４）に示すポアソン分布に従う。
【００４１】
【数４】
【００４２】
式（３）および式（４）より、ガンマ線源が線源分布λ（λ1 ，λ2 ，…，λm ）で分布する時、ガンマ線検出素子ｊでガンマ線カウントｙj を検出する確率は式（５）のようになる。
【００４３】
【数５】
【００４４】
式（５）を全ガンマ線検出素子ｊ（ｊ＝１，２，…ｎ）に拡張し、ガンマ線源が線源分布λ（λ1 ，λ2 ，…，λm ）で分布する時、ガンマ線検出器３で検出データｙ（ｙ1 ，ｙ2 ，…，ｙn ）を検出する確率は式（６）のようになる。
【００４５】
【数６】
【００４６】
ガンマ線検出器３での検出データｙ（ｙ1 ，ｙ2 ，…，ｙn ）から線量分布λ（λ1 ，λ2 ，…，λm ）を推定することが目的なので、式（７）に示すように、検出された検出データｙからガンマカメラ２の視野内の線量分布λの対数尤度を最大化するようなλを求める（最尤推定演算）。
【００４７】
【数７】
【００４８】
これを逐次近似的に、特には、式（８）を用いる。第１実施形態に係る画像生成演算装置８４では、式（８）を用いて、線量分布λ（λ1 ，λ2 ，…，λm ）を推定し、ガンマ線分布画像を生成する。
【００４９】
【数８】
【００５０】
このように、画像生成演算装置８４では、感度補正情報推定装置８２の出力である検出感度と、分解能補正情報推定装置８３の出力である点広がり関数とを用いて検出確率Ｃijを求め、式（８）を用いて、ガンマ線検出器３（ガンマカメラ２）での検出データｙ（ｙ1 ，ｙ2 ，…，ｙn ）から、撮像対象１０の線量分布λ（λ1 ，λ2 ，…，λm ）を算出するようになっている。
そして、画像生成演算装置８４は、生成したガンマ線源の線量分布λをガンマ線分布画像として画像表示装置９（図１参照）に送信する。
【００５１】
＜効果＞
ここで、本発明（本実施形態）の効果を示すため、図５（ａ）および（ｂ）に示すような、撮像対象１０を模擬して、数値シミュレーションを行った。
撮像対象１０は、図５（ａ）に示すように、ピンホールコリメータ５からの距離が２００ｒとなる面１０ａおよびピンホールコリメータ５からの距離が３００ｒとなる面１０ｂの２つの段違いの面からなり、その面１０ａ，１０ｂの垂線に平行な方向で、２つの面の段差部分がガンマカメラ２の視野中心になるような位置から撮像したとする。なお、ｒとはシミュレーション上で用いた距離の単位である。
また、図５（ｂ）に示すように、面１０ａには、半径５ｒの円状Ｈｏｔ領域１０ｃ、半径３ｒの円状Ｈｏｔ領域１０ｄがあるものとし、面１０ｂには、半径５ｒの円状Ｈｏｔ領域１０ｅ、半径３ｒの円状Ｈｏｔ領域１０ｆがあるものとし、Ｈｏｔ領域（１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆ）の線量は、バックグラウンド面の５倍とした。
【００５２】
このような撮像対象１０について、レイトレースシミュレーションにより検出データｙを作成した。評価条件として、検出データｙそのもの（計測画像（補正無し））、検出データｙに各撮像範囲（画素）までの距離に応じて感度補正を行ったもの（感度補正有り）、検出データｙに各撮像範囲（画素）までの距離に応じて感度および分解能補正を行ったもの（感度・分解能補正有り）について、ピンホールコリメータ５からの距離が異なる面間の２種類のＨｏｔ領域の画素値の比（１０ｅの画素値／１０ｃの画素値、１０ｆの画素値／１０ｄの画素値）、および各面内の半径の異なる２つのＨｏｔ領域の画素値の比（１０ｄの画素値／１０ｃの画素値、１０ｆの画素値／１０ｅの画素値）を求めた。
【００５３】
このシミュレーション結果を図６に示す。この結果、ピンホールコリメータ５からの距離が異なり感度が変わってくる２つの面間の画素比は平均で０．５０から０．７０へと３９％向上し、半径の異なるＨｏｔ領域間の画素比は平均で０．５６から０．６５へと１５％向上した。
また、図６には記載していないが、各面間のバックグラウンドの比は０．４６から０．９９に向上した。
【００５４】
これらの値は検出感度が一様で部分容積効果がなければ１になるが、実際には前述のように１より低下してしまうものを、本発明の補正法により改善できることが確認された。なお、この改善率は撮像条件や補正情報作成時の計算精度にも依存するため、常にこのような値となるとは限らず、またより改善率を向上することも実装方法の工夫により可能である。前述のシミュレーション結果は、本発明の効果の１例を示したに過ぎない。
【００５５】
このように、第１実施形態に係るガンマカメラシステム１によれば、ガンマカメラ２の視野内の検出感度、空間分解能（部分容積効果）の変化が補正された精度のよいガンマ線分布画像が得られる。特に、一度に広域を撮像する場合、即ち、コリメータとしてピンホールコリメータ５を用いる場合には、撮像対象１０の領域ごとにガンマカメラ２との距離が異なる場合が想定されるため、有用である。
【００５６】
≪第２実施形態≫
次に、第２実施形態に係るガンマカメラシステム１Ａについて、図７および図８を用いて説明する。
図７は、第２実施形態に係るガンマカメラシステムの概観図である。図８は、第２実施形態に係るガンマカメラシステムの構成図である。
第２実施形態に係るガンマカメラシステム１Ａは、第１実施形態に係るガンマカメラシステム１（図１および図２参照）に加え、図７に示すように、ガンマカメラ２の近くに光学カメラ７が配置され、ガンマカメラ２で構造物（撮像対象１０）から飛来するガンマ線を計測し、レーザー距離計６でガンマカメラ２の視野内の構造物（撮像対象１０）までの距離を計測すると共に、光学カメラ７でガンマカメラ２の視野内の構造物（撮像対象１０）の可視光画像を取得するようになっている。
そして、第２実施形態に係るコンピュータ８Ａは、第１実施形態に係るコンピュータ８（図１参照）に加え、図８に示すように、画像統合装置８５としても機能することができるようになっている。
【００５７】
画像統合装置８５は、画像生成演算装置８４で生成したガンマ線分布画像と、光学カメラ７で取得した可視光画像とを重ね合わせ（オーバーレイ）した画像を生成し、画像表示装置９に出力するようになっている。このため、第２実施形態に係るガンマカメラシステム１Ａは、ガンマ線分布画像と可視光画像を重ね合わせるため、出力画像の画素１３と撮像平面１１上の１画素の表示範囲１４とが図９に示すように規定される。
【００５８】
このように、第２実施形態に係るガンマカメラシステム１Ａによれば、第１実施形態に係るガンマカメラシステム１の効果に加えて、ガンマ線分布画像と可視光画像が重ね合わせ（オーバーレイ）された画像が、画像表示装置９に表示されるため、撮像対象１０のガンマ線分布を容易に判断することができる。
【００５９】
≪第３実施形態≫
前述した第１実施形態に係るガンマカメラシステム１および第２実施形態に係るガンマカメラシステム１Ａでは、感度補正情報推定装置８２による感度補正情報推定処理、分解能補正情報推定装置８３による分解能補正情報推定処理を行った例を示したが、これら処理を実施しないで画像生成演算装置８４で得た画像や、これら処理を実施して画像生成演算装置８４で得た画像をデータベースに記録しておき、このデータをプロジェクタ（図示せず）にて投影することとしてもよい。
なお、画像データを記録したデータベースはガンマカメラシステム内の他、通信により外部データベースとしてもよい。
【００６０】
つまり、ガンマ線検出器３およびコリメータ５を有するガンマカメラ２と、前記ガンマカメラ２で検出されたガンマ線カウントデータを元に画像生成を行う画像生成演算装置８４と、前記画像生成演算装置８４で生成したガンマ線の分布画像を投影表示するプロジェクタ（図示せず）とを有するガンマカメラシステムにより、現場で測定したガンマ線の分布状況を、コンピュータ８の画像表示装置９の画面でなく、現場作業員の現場位置で容易に確認することができる。
【００６１】
そして、現場で測定したガンマ線の分布状況をプロジェクタ（図示せず）にて測定対象物（撮像対象１０）へ重ね合わせて表示させてもよく、現場作業員が測定対象物（撮像対象１０）を見るだけでガンマ線の分布状況を容易に認識することができる。
【００６２】
このように、現場作業員がリアルタイムに直接ガンマ線分布状況を把握できるようにすることで、コンピュータ８の画像表示装置９の画面を監視する手間や人員を省くことが可能となり、被ばく量の低減が図れるのみならず、作業中の漏えいや遮蔽体の排除、除染効果などの線量変化をリアルタイムに作業員自身が確認することが可能となる。
【００６３】
また、プロジェクタからの画像を測定対象物（撮像対象１０）へ重ね合わせる投影表示は人が調整してもよいし、ガンマカメラシステムの制御装置（図示せず）にて調整させてもよい。
制御装置にて調整させ、重ね合わせの精度を得る場合には、測定対象物（撮像対象１０）の距離に応じたプロジェクタの投影範囲を予め設定しておき、距離計測装置（レーザー距離計６）を用いて測定した距離に応じてプロジェクタの投影範囲を拡大または縮小の調整を行うことしてもよい。これにより、現場での投影表示の調整作業を軽減することができる。
【００６４】
また、距離に応じたプロジェクタの投影表示の際に、測定対象物（撮像対象１０）までの距離に応じて投影表示する画像を補正することとしてもよい。
ここでいう補正とは、前述した感度補正、前述した分解能補正、ガンマカメラ２とプロジェクタとの位置が異なることによる画像歪み補正、プロジェクタと投影対象（撮像対象１０）との距離が離れるほど投影対象（撮像対象１０）に到達する光量が減少することを加味し光量や輝度を遠距離ほど強く調整する投影画像補正、プロジェクタの投影画像は普通はスクリーンなどの平面へ投影するが、投影対象（撮像対象１０）の凹凸により投影する位置がずれることによる画像歪み補正のうち、いずれかもしくは複数の組合せを意味する。
【００６５】
ガンマカメラ２とプロジェクタとの位置が異なることによる画像歪み補正は、距離に応じてその画像の歪み量を補う補正をすればよく、例えば、予め距離に応じて画像の歪みを測定し、距離と歪みの対応関係を記録しておき、投影対象（撮像対象１０）の距離を測定した結果に基づいて記録された対応関係から画像の歪みを求めて画像を補正し、プロジェクタへの投影表示を制御する。
【００６６】
光量や輝度の投影画像補正は、プロジェクタと投影対象（撮像対象１０）との距離が離れるほど投影対象（撮像対象１０）に到達する単位面積当たりの光量が減少することを加味し光量や輝度を遠距離ほど強く調整すればよく、例えば、予め距離に応じて光量の減少を測定してその減少量を補うように、距離と光量の対応関係を記録しておき、投影対象（撮像対象１０）の距離を測定した結果に基づいて記録された対応関係から光量を求めて出力される画像の光量を制御する。
【００６７】
投影対象（撮像対象１０）の凹凸による画像歪み補正は、距離に応じてその画像の歪み量を補う補正をすればよく、例えば、予め距離に応じて画像の歪みを測定し、距離と歪みの対応関係を記録しておき、投影対象（撮像対象１０）の距離を測定した結果に基づいて記録された対応関係から画像の歪みを求めて画像を補正しプロジェクタへの投影表示を制御する。投影対象（撮像対象１０）が平面ではなく立体である場合特に、距離計測装置（レーザー距離計６）を用いて測定した距離に応じて画像を前記のように補正することで、計測された放射線量を投影対象（撮像対象１０）に精度よくプロジェクタから投影することができる。
【符号の説明】
【００６８】
１，１Ａ ガンマカメラシステム
２ ガンマカメラ
３ ガンマ線検出器
４ ガンマ線検出素子
５ ピンホールコリメータ（コリメータ）
６ レーザー距離計（距離計測装置、距離計測手段）
７ 光学カメラ
８ コンピュータ
８１ 位置演算装置（位置演算手段）
８２ 感度補正情報推定装置（感度補正情報推定手段）
８３ 分解能補正情報推定装置（分解能補正情報推定手段）
８４ 画像生成演算装置（画像生成演算手段）
８５ 画像統合装置（画像統合手段）
９ 画像表示装置
１０ 撮像対象
ｙ 検出データ（ガンマ線カウントデータ）
λ 線量分布
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガンマ線検出器およびコリメータを有するガンマカメラと、
該ガンマカメラの撮像対象との距離を走査計測が可能な距離計測手段と、
該距離計測手段の走査計測によって得られた前記ガンマカメラと該ガンマカメラの撮像対象との位置関係を計算する位置演算手段と、
該位置演算手段から得られた位置関係に基づいて、前記撮像対象を前記ガンマカメラで計測する際の計測感度を推定する感度補正情報推定手段と、
前記位置演算手段から得られた位置関係に基づいて、前記撮像対象を前記ガンマカメラで計測する際の分解能を推定する分解能補正情報推定手段と、
前記感度補正情報推定手段により推定された計測感度、前記分解能補正情報推定手段により推定された分解能および前記ガンマカメラで検出されたガンマ線カウントデータに基づいて、ガンマ線分布画像を生成する画像生成演算手段と、を備える
ことを特徴とするガンマカメラシステム。
【請求項２】
前記ガンマ線検出器は、単一または複数の素子のから出力される信号を該当するチャンネル毎に取り扱うピクセル型ガンマ線検出器である
ことを特徴とする請求項１に記載のガンマカメラシステム。
【請求項３】
前記ガンマ線検出器は、半導体検出器である
ことを特徴とする請求項２に記載のガンマカメラシステム。
【請求項４】
前記画像生成演算手段は、最尤推定演算によりガンマ線分布画像を生成する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のガンマカメラシステム。
【請求項５】
前記ガンマカメラの撮像対象を撮影する光学カメラと、
前記光学カメラで撮影された光学画像と前記画像生成演算手段で生成したガンマ線分布画像との重ね合わせを行う画像統合手段と、を更に備える
ことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のガンマカメラシステム。
【請求項６】
前記画像生成演算手段で生成したガンマ線分布画像を投影表示するプロジェクタと、を備える
ことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のガンマカメラシステム。
【請求項７】
ガンマ線検出器およびコリメータを有するガンマカメラと、
該ガンマカメラの撮像対象との距離を走査計測が可能な距離計測手段と、
該距離計測手段の走査計測によって得られた前記ガンマカメラと該ガンマカメラの撮像対象との距離および該距離に線源からの広がりを考慮して、前記ガンマカメラで検出されたガンマ線カウントデータに基づいて、ガンマ線分布画像を生成する画像生成演算手段と、を備える
ことを特徴とするガンマカメラシステム。
【請求項８】
ガンマ線検出器およびコリメータを有するガンマカメラと、
前記ガンマカメラで検出されたガンマ線カウントデータに基づいて、ガンマ線分布画像を生成する画像生成演算手段と、
前記画像生成演算手段で生成したガンマ線分布画像を投影表示するプロジェクタと、を備える
ことを特徴とするガンマカメラシステム。
【請求項９】
前記プロジェクタは、前記ガンマカメラの撮像対象にガンマ線分布画像を投影表示する
ことを特徴とする請求項８に記載のガンマカメラシステム。
【請求項１】
ガンマ線検出器およびコリメータを有するガンマカメラと、
該ガンマカメラの撮像対象との距離を走査計測が可能な距離計測手段と、
該距離計測手段の走査計測によって得られた前記ガンマカメラと該ガンマカメラの撮像対象との位置関係を計算する位置演算手段と、
該位置演算手段から得られた位置関係に基づいて、前記撮像対象を前記ガンマカメラで計測する際の計測感度を推定する感度補正情報推定手段と、
前記位置演算手段から得られた位置関係に基づいて、前記撮像対象を前記ガンマカメラで計測する際の分解能を推定する分解能補正情報推定手段と、
前記感度補正情報推定手段により推定された計測感度、前記分解能補正情報推定手段により推定された分解能および前記ガンマカメラで検出されたガンマ線カウントデータに基づいて、ガンマ線分布画像を生成する画像生成演算手段と、を備える
ことを特徴とするガンマカメラシステム。
【請求項２】
前記ガンマ線検出器は、単一または複数の素子のから出力される信号を該当するチャンネル毎に取り扱うピクセル型ガンマ線検出器である
ことを特徴とする請求項１に記載のガンマカメラシステム。
【請求項３】
前記ガンマ線検出器は、半導体検出器である
ことを特徴とする請求項２に記載のガンマカメラシステム。
【請求項４】
前記画像生成演算手段は、最尤推定演算によりガンマ線分布画像を生成する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のガンマカメラシステム。
【請求項５】
前記ガンマカメラの撮像対象を撮影する光学カメラと、
前記光学カメラで撮影された光学画像と前記画像生成演算手段で生成したガンマ線分布画像との重ね合わせを行う画像統合手段と、を更に備える
ことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のガンマカメラシステム。
【請求項６】
前記画像生成演算手段で生成したガンマ線分布画像を投影表示するプロジェクタと、を備える
ことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のガンマカメラシステム。
【請求項７】
ガンマ線検出器およびコリメータを有するガンマカメラと、
該ガンマカメラの撮像対象との距離を走査計測が可能な距離計測手段と、
該距離計測手段の走査計測によって得られた前記ガンマカメラと該ガンマカメラの撮像対象との距離および該距離に線源からの広がりを考慮して、前記ガンマカメラで検出されたガンマ線カウントデータに基づいて、ガンマ線分布画像を生成する画像生成演算手段と、を備える
ことを特徴とするガンマカメラシステム。
【請求項８】
ガンマ線検出器およびコリメータを有するガンマカメラと、
前記ガンマカメラで検出されたガンマ線カウントデータに基づいて、ガンマ線分布画像を生成する画像生成演算手段と、
前記画像生成演算手段で生成したガンマ線分布画像を投影表示するプロジェクタと、を備える
ことを特徴とするガンマカメラシステム。
【請求項９】
前記プロジェクタは、前記ガンマカメラの撮像対象にガンマ線分布画像を投影表示する
ことを特徴とする請求項８に記載のガンマカメラシステム。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１３−３３００９（Ｐ２０１３−３３００９Ａ）
【公開日】平成２５年２月１４日（２０１３．２．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６９９９８（Ｐ２０１１−１６９９９８）
【出願日】平成２３年８月３日（２０１１．８．３）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月１４日（２０１３．２．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月３日（２０１１．８．３）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
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