信号处理系统、正电子放射断层摄影装置和正电子放射断层摄影方法制造方法及图纸

本发明专利技术的课题在于提供与以往相比较改善了检测效率，进而通过改善检测效率而减少了放射线总量，其结果，减少偶发同时计数而提高了S/N值的信号处理系统、正电子放射断层摄影装置和正电子放射断层摄影方法。所述信号处理系统是基于从放射线探测器输出的电信号组而制作图像数据的信号处理系统，上述信号处理系统将上述电信号组识别为处理对象，上述电信号组包含满足以下的要件的电信号组的至少一部分：是与具有375keV以下的能量的伽马射线对应，且信号值在规定的范围的电信号组，上述规定的范围相对于100％的信号值为50％～80％，上述100％的信号值是指具有511keV的能量的伽马射线入射到放射线探测器的放射线检测元件并被上述放射线检测元件全部吸收时检测到的信号值。值。值。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】信号处理系统、正电子放射断层摄影装置和正电子放射断层摄影方法


[0001]本专利技术涉及用于高计数放射线检测装置、例如正电子放射断层摄影(PET)装置等的正电子放射断层摄影装置。

技术介绍

[0002]在正电子断层摄影(PET)等中使用测量伽马射线等高能量放射线的正电子放射断层摄影装置，例如在核医学中被用于如下诊断装置等：将局部存在于癌细胞的分子的一部分元素置换成正电子放射性核素(放射线源)而得的物质(示踪剂)注入到患者中，测量由患者体内的示踪剂产生的放射线，并确定其产生位置，由此预测癌细胞的位置。
[0003]一般而言，正电子放射断层摄影装置具备：具有接受放射线并放出可见光等电磁波的闪烁体的闪烁体部，接收上述闪烁体所放出的电磁波并将接收的上述电磁波转换成电信号而输出的转换输出部，以及将上述转换输出部所输出的上述电信号转换成图像数据的信号处理系统。
[0004]正电子放射断层摄影装置中，利用因被摄体中的上述示踪剂等中的电子
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正电子对湮没而同时向彼此完全相反的方向放射2种放射线的现象，放射线大致同时地(在规定的时间区间内)入射到位置不同的2处上述闪烁体中，在被检测出时，视为“在将上述2处闪烁体的位置连接的线的中间点，根据上述的原理产生了2种放射线”，且根据上述闪烁体的位置算出放射线源的位置(以下，有时将该检测方法表达为“同时计数”法，将产生了同时计数的数量称为“同时事件数”)。进而，通过记录推测产生了放射线的各位置的放射线产生频率，能够测定被摄体中的放射线源的相对浓度分布，并且可以根据该信息来合成图像。应予说明，有时将上述规定的时间区间称为“时窗”。
[0005]该正电子放射断层摄影装置中，除因在示踪剂附近发生的电子
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正电子对湮没而产生的同时计数(也有时表达为真正的同时计数)以外，还会产生表观上看起来为同时系数的各种噪声。作为噪声，例如，可举出由闪烁体自身产生的放射线(以下，有时记载为“内部背景放射线”)、由在装置内外产生的放射线构成的背景放射线、作为测定对象的放射线在装置内的壁散射后入射到闪烁体的“后向散射”、在各个位置产生的2种放射线偶然地同时入射到不同的闪烁体的“偶发同时计数”、以及从同一放射线源同时向完全相反的方向产生的2种放射线中的任一者发生康普顿散射而使角度和能量发生变化的“散射同时计数”等。这些噪声妨碍准确的测定，因此需要适当地排除。其中，散射同时计数虽然对于位置信息包含不确定性，但也可以作为信号来利用。
[0006]因此，报告了通过提高信号与噪声的比率(S/N值)来准确地取得放射线源的位置信息的方法。另外，报告了通过提高相对于放射线总量的事件数来降低被摄体的曝露量的设计。
[0007]例如在非专利文献1中进行了以下电路的开发：由于内部背景放射线(伽马射线)、以后向散射入射的伽马射线以及在散射同时计数事件中产生的伽马射线的能量与真正的
同时计数时的伽马射线的能量(511keV)不同，因此，即便闪烁体检测到相当于特定的阈值以下的能量的发光，也会自动地进行不作为噪声进行数据收集的操作。
[0008]现有技术文献
[0009]非专利文献
[0010]非专利文献1：IEEE TRANSACTIONS ON NUCLEAR SCIENCE，VOL.63，(2016)pages1327
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技术实现思路

[0011]但是，在以往报告的同时测量装置中，在上述信号处理系统中，在与相当于由放射线源产生的放射线最初具有的能量(以下，也有时记载为初始能量)的电信号的信号值非常接近的值，例如初始能量为511keV的情况下，将相当于500keV左右的能量以下的能量的电信号作为噪声除去。
[0012]因此，存在以下课题：有时无法利用因康普顿散射而能量减少的散射同时计数作为信号，相对于放射线量而产生的事件数减少，并且为了得到鲜明的图像而需要增加放射线总量，被摄体的曝露增加，此外，如果放射线总量超过一定的值，则有时偶发同时计数急增，因此S/N值急剧降低。
[0013]或者存在以下课题：为了提高事件数而将时窗设定得较大时，无法适当地除去偶发同时计数，S/N值降低。
[0014]因此，本专利技术的课题在于提供与以往相比较改善了检测效率，进而通过改善检测效率而减少了放射线总量，其结果减少偶发同时计数而提高了S/N值的信号处理系统、正电子放射断层摄影装置和正电子放射断层摄影方法。
[0015]本专利技术人等鉴于上述课题进行了深入研究，结果发现通过使用处理对象中包含信号值在规定的范围的电信号或与具有规定范围的能量的伽马射线对应的电信号的至少一部分的信号处理系统，能够使发生的相对于放射线量的事件数上升，并减少被摄体的曝露量，从而完成了本专利技术。
[0016]即，本专利技术的主旨包括以下方案。
[0017][1]一种信号处理系统，是基于从放射线探测器输出的电信号组而制作图像数据的信号处理系统，
[0018]上述信号处理系统将上述电信号组识别为处理对象，
[0019]上述电信号组包含满足以下的要件的电信号组的至少一部分：
[0020]是与具有375keV以下的能量的伽马射线对应，且信号值在规定的范围的电信号组，
[0021]上述规定的范围相对于100％的信号值为50％～80％，
[0022]上述100％的信号值是指具有511keV的能量的伽马射线入射到放射线探测器的放射线检测元件并被上述放射线检测元件全部吸收时检测到的信号值。
[0023][2]一种信号处理系统，是基于从放射线探测器输出的电信号组而制作图像数据的信号处理系统，
[0024]上述信号处理系统将上述电信号组识别为处理对象，
[0025]上述电信号组包含与能量值在规定的范围的伽马射线对应的电信号组的至少一
部分，上述规定的范围为232keV～340keV。
[0026][3]一种正电子放射断层摄影装置，具备[1]或[2]所述的信号处理系统和放射线探测器部。
[0027][4]根据[3]所述的正电子放射断层摄影装置，其中，上述放射线探测器部具有以下的要素：
[0028]闪烁体部，包含接受放射线而放出电磁波的闪烁体，以及
[0029]转换输出部，接收从该闪烁体放出的电磁波并将上述接收的电磁波转换成脉冲状的电信号而输出。
[0030][5]根据[4]所述的正电子放射断层摄影装置，其中，上述闪烁体满足以下的特性：
[0031]将具有511keV的能量的伽马射线入射到上述闪烁体并被上述闪烁体全部吸收时的上述脉冲状的电信号的信号值设为100％，在信号值为10％～120％的范围内，上述闪烁体的内部背景的强度为200Hz/cm3以下。
[0032][6]根据[4]或[5]所述的正电子放射断层摄影装置，其中，上述转换输出部的时窗为180ns以下。
[0033][7]根据[4]～[6]中任一项所述的正电子放射断层摄影装置，其中，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种信号处理系统，是基于从放射线探测器输出的电信号组而制作图像数据的信号处理系统，所述信号处理系统将所述电信号组识别为处理对象，所述电信号组包含满足以下的要件的电信号组的至少一部分：是与具有375keV以下的能量的伽马射线对应，且信号值在规定的范围的电信号组，所述规定的范围相对于100％的信号值为50％～80％，所述100％的信号值是指具有511keV的能量的伽马射线入射到放射线探测器的放射线检测元件并被所述放射线检测元件全部吸收时检测到的信号值。2.一种信号处理系统，是基于从放射线探测器输出的电信号组而制作图像数据的信号处理系统，所述信号处理系统将所述电信号组识别为处理对象，所述电信号组包含与能量值在规定的范围的伽马射线对应的电信号组的至少一部分，所述规定的范围为232keV～340keV。3.一种正电子放射断层摄影装置，具备权利要求1或2所述的信号处理系统和放射线探测器部。4.根据权利要求3所述的正电子放射断层摄影装置，其中，所述放射线探测器部具有以下的要素：闪烁体部，包含接受放射线并放出电磁波的闪烁体，以及转换输出部，接收从该闪烁体放出的电磁波并将所述接收的电磁波转换成脉冲状的电信号而输出。5.根据权利要求4所述的正电子放射断层摄影装置，其中，所述闪烁体满足以下的特性：将具有511keV的能量的伽马射线入射到所述闪烁体并被所述闪烁体全部吸收时的所述脉冲状的电信号的信号值设为100％，在信号值为10％～120％的范围中，所述闪烁体的内部背景的强度为200Hz/cm3以下。6.根据权利要求4或5所述的正电子放射断层摄影装置，其中，所述转换输出部的时窗为180ns以下。7.根据权利要求4～6中任一项所述的正电子放射断层摄影装置，其中，照射伽马射线时的所述闪烁体的荧光衰减时间(DT)为25ns以下。8.根据权利要求4～7中任一项所述的正电子放射断层摄影装置，其中，所述闪烁体的伽马射线吸收率为70％以上。9.根据权利要求4～7中任一项所述的正电子放射断层摄影装置，其中，所述闪烁体的伽马射线吸收率为50％以下。10.一种信号处理方法，是基于从放射...

【专利技术属性】
技术研发人员：羽豆耕治，堀部谦太郎，山原圭二，黑泽俊介，吉川彰，
申请(专利权)人：国立大学法人东北大学，
类型：发明
国别省市：