Top > Search of International Patents > GAMMA-RAY IMAGE ACQUISITION DEVICE AND GAMMA-RAY IMAGE ACQUISITION METHOD

GAMMA-RAY IMAGE ACQUISITION DEVICE AND GAMMA-RAY IMAGE ACQUISITION METHOD

Foreign code F180009632
File No. 5297
Posted date Nov 20, 2018
Country WIPO
International application number 2017JP019936
International publication number WO 2017209059
Date of international filing May 29, 2017
Date of international publication Dec 7, 2017
Priority data
  • P2016-107780 (May 30, 2016) JP
Title GAMMA-RAY IMAGE ACQUISITION DEVICE AND GAMMA-RAY IMAGE ACQUISITION METHOD
Abstract A gamma-ray image acquisition device (1) acquires the direction and energy of subject scattered gamma rays scattered by Compton scattering of incident gamma rays, and acquires the direction and energy of recoil electrons. From this information, the incidence direction and energy of the incident gamma rays are acquired. By imaging spectroscopy based on the incidence direction and energy of a plurality of incident gamma rays, the gamma-ray image acquisition device (1) acquires a two-dimensional image in which each pixel corresponding to an incidence direction includes energy distribution information. In the two-dimensional image, the surface area thereof and the solid angle of the imaging range are proportional. A gamma ray intensity distribution can thereby be acquired without distance dependence, and an image indicating more useful information than that of the prior art can be obtained.
Outline of related art and contending technology BACKGROUND ART
Conventionally, gamma radiation distribution in a two-dimensional or three-dimensional image taken as a technique, such as cosmic rays in the field of observation and medical research. Several hundred keV to several MeV as one method of detecting gamma rays, and gamma of the Compton scattering is used. Compton scattering, the gamma ray is incident on the material, the release of recoil electrons from the material, the incident gamma ray and gamma ray is scattered. Using the Compton scatter of gamma rays in order to improve the detection accuracy, the scattered gamma rays and recoil electron energy and direction of each of the detected direction of the incident gamma rays has been developed technology for acquiring. In the image capture device such as a gamma ray, an electronic track detection type (Electron-Tracking Compton Camera compton camera, hereinafter, referred to as' ETCC '.) Is called.
T. Tanimori et al., "An Electron-Tracking Compton Telescope for a Survey of the Deep Universe by MeV gamma-rays", Astrophysical Journal, The American Astronomical Society, 26 August 2015, the first winding 810, the first signal 1, 28 (hereinafter, 'Document 1' is called.) Is, in observation by the cosmic rays ETCC, a variety of improvements over the technique for removing the background radiation can be efficiently reported. In addition, Document 1 is, in the improved performance ETCC, the point spread function in the same manner as a conventional optical telescope (Point Spread Function, hereinafter, referred to as' PSF '.) Is defined, the resolution is quantitatively discussed.
Tomono large, the outer 17 name, "an electronic track detection type compton camera (V) environment using the gamma-ray imaging", online, 28 September 2015 Vol. of the present invention, the search 14 April 2016, the Internet ' URL: http: //www-cr.scphys.kyoto-u.ac.jp/research/MeV-gamma/Presentation/2015/JPS2015A _ tomono20150915v5.pdf) is, the image gamma using ETCC environment has been proposed a technique. Japanese Patent Laid-Open Patent Publication 2015-148448, Japanese Patent Application JP-2015-224986 and JP-2015-190965 Publication is, in the track of the recoil electrons ETCC detection accuracy has been disclosed a technique for improving.
On the other hand, in the medical field, positron emission tomography (Positron Emission Tomography, hereinafter, 'PET' is called.) And single photon emission computed tomography (Single Photon Emission Computed Tomography, hereinafter, referred to as' SPECT '.) In, an image of a lesion using the gamma radiation has been performed.
Incidentally, conventionally, in order to make the image of the distribution of gamma rays, radiation noise generated by the background removal apparatus for removal of the study has been performed. Therefore, the information obtained in order to obtain more useful information of the image has not been investigated. Also, in PET, on the principle of the detection, there is a limit to the reduction of noise.
The present invention, the gamma ray Compton scattering is directed to the image capturing apparatus. Gamma-ray image acquisition device, and the chamber, the chamber from the outside of the incident gamma ray Compton scattering of gamma rays scattered by the object, the object acquires the detected position and energy of the scattered gamma rays scattered gamma ray detection unit, the incident gamma ray scattering in the chamber to the position information obtaining unit and obtaining the position of the scattering, the scattering position based on the detected position and direction of the scattered gamma ray scattering to obtain the object in the direction obtaining unit, the scattering from the direction of the recoil electron of energy and recoil electron information acquisition unit acquires, in the direction of the scattered gamma ray energy and the object, as well as, the direction of the recoil electron energy and, in the direction of incidence of gamma rays incident on the incident gamma ray and a calculating unit that obtains energy and, a plurality of incident gamma ray imaging spectroscopy based on the incident direction and energy of the, the incident direction of the incident gamma ray energy corresponding to each pixel of the two-dimensional distribution information acquired by the image acquisition unit and a image.
In the two-dimensional images, three-dimensional imaging range of the area is proportional to the angle, the incident gamma-ray incident direction obtained by the calculation unit the precision of the point spread functions of the full width at half maximum, 15 corresponding to the visual angle or less.
In the two-dimensional image, the area and the imaging range of the solid angle is proportional to, gamma rays from the information obtained by the image acquiring apparatus, an image representing useful information than the conventional one can be obtained.
Of one preferred embodiment, the image acquiring unit, among the plurality of incident rays, the radiation source from directly entering the incident gamma rays into the chamber, and, the gamma rays directly incident on the scattering energy lower than the range of incident gamma rays, gamma rays and at least one of the specific, wherein at least one of the direction of incidence of gamma rays to obtain a two-dimensional image distribution.
The image capture device according to another embodiment of gamma rays, and the chamber, the chamber from the outside of the incident gamma ray Compton scattering of gamma rays scattered by the object, the object acquires the detected position and energy of the scattered gamma rays scattered gamma ray detection unit, the incident gamma ray scattering in the chamber to the position information obtaining unit and obtaining the position of the scattering, the scattering position of the object based on the detected position and direction of the scattered gamma ray scattering direction acquiring unit and acquires the, the scattering from the direction of the recoil electron of energy and recoil electron information acquisition unit acquires, in the direction of the scattered gamma ray energy and the object, as well as, the direction of the recoil electron energy and, in the direction of incidence of gamma rays incident on the incident gamma ray and a calculating unit that acquires and energy, among the plurality of incident rays, gamma rays 1 incident on the first energy range of the first 1, and, the first 2 1 is different from the first energy range of the incident gamma ray energy range of 2 to identify the first, the second three-dimensional information of incident gamma 1 gamma 1 gamma-ray image is acquired in the first field, the first three-dimensional information of incident gamma 2 gamma 2 gamma obtained in the first field image and a image acquisition unit.
The incident direction of the incident gamma calculating unit obtained by the precision of the point spread functions of the full width at half maximum, 15 corresponding to the visual angle or less.
Of the incident gamma ray energy range of the first 1 1, and, 1 is different from the first and the second energy range of the incident gamma ray energy range of 2 2 by identifying, from the information obtained by the gamma-ray image acquisition device, a first useful information to the image gamma 1 gamma 2 and the second image can be obtained.
In the preferred embodiment, the first incident gamma-rays 1, directly from the radiation source is directly incident to the chamber and incident on the gamma, gamma 2 is the first incident, the incident gamma ray energy range is lower than the direct energy in the range of incident gamma ray is scattered.
In a preferred example, the incident gamma-rays, radioactive material emitted from the object. In a further preferred embodiment, the object may be, the positron gamma radiation or drug has been administered to a human body.
Another preferred embodiment, gamma-ray image acquisition device, the object prepared in advance in the storage unit and the electron density distribution, the first image to the gamma 1, gamma 2 and the first image using the electron density distribution further comprises a correction unit.
Yet another preferred embodiment, gamma-ray image acquisition device, the first smoothing the image gamma 1, gamma 1 and the first smoothed image and the second object from the image gamma 2 of the electron density distribution obtained in the electron density distribution further comprises obtaining unit.
Preferably, the gamma ray image acquisition device, similar to that of the chamber further comprises a mounting portion of the additional chamber.
Further according to another embodiment of a gamma ray image acquisition device, in the object including a material that emits a positron emission tomography, positron pair annihilation of electrons generated by incident gamma rays incident on the part of gamma as the chamber, the chamber in the incident gamma ray Compton scattering of gamma rays scattered by the object, the object acquires the detected position and energy of the scattered gamma rays scattered gamma ray detection unit, the scattering of the incident gamma rays in a vacuum chamber and the scattering position information acquisition unit acquires a time scattering, the scattering position and the object based on the detected position of the scattered gamma ray scattering to the subject direction of the scattering direction acquiring unit and acquires, from the scattering position in the direction of the recoil electron energy and recoil electron information acquisition unit acquires, in the direction of the scattered gamma ray energy and the object, as well as, the direction of the recoil electron energy and, in the direction of incidence of gamma rays incident on the incident gamma ray and a calculating unit that obtains energy and, which is the product of the object disposed on the opposite side of the chamber, the detection of gamma rays incident from the object position and the detection time is obtained in the counter and the detection unit, the direction of incidence of gamma rays is incident to the chamber, energy, scattering and the scattering time on the basis of the position, the opposite of the gamma rays detected by the detection unit, the incident gamma ray pair generation of the gamma ray detected and the position detection time and identify those having a particular gamma, the gamma gamma specified by the specifying unit on the position and scattering in the scattering time within the chamber, as well as, the gamma of the other of the opposing detection unit based on the detection time and the detection position, within the subject of the acquired gamma gamma generation position of the occurrence position obtaining unit, a plurality of gamma generation position of the three-dimensional image is acquired as an image acquisition part.
The incident direction of the incident gamma calculating unit obtained by the precision of the point spread functions of the full width at half maximum, 15 corresponding to the visual angle or less.
By the opposing detection unit is provided, the generation position of the gamma can be obtained with high accuracy at low cost.
Preferably, the counter detection unit, the lead-containing plastic or lead containing glass scintillator.
In the preferred embodiment, gamma-ray image acquisition device, similar to the chamber and another chamber, as in the case of the chamber, the chamber of the other gamma ray be incident on the scattering of the counter information and information of the incident gamma ray detection unit, configured to obtain the occurrence position of the gamma further provided. From the chamber in the direction said object, said object from the other chamber and a direction of an angle, greater than or equal to 0 or less than 140.
The present invention, the image acquiring method to acquire an image of the gamma rays are directed.
The above object and other objects, features, aspects and advantages will be, with reference to the accompanying drawings of the present invention performed the following detailed description of the reveal.
Scope of claims (In Japanese)請求の範囲 [請求項1]
 コンプトン散乱を利用するガンマ線画像取得装置であって、
 チャンバと、
 外部から前記チャンバ内に入射する入射ガンマ線のコンプトン散乱による対象散乱ガンマ線を検出し、前記対象散乱ガンマ線の検出位置およびエネルギーを取得する散乱ガンマ線検出部と、
 前記チャンバ内における前記入射ガンマ線の散乱位置を取得する散乱位置取得部と、
 前記散乱位置および前記検出位置に基づいて前記対象散乱ガンマ線の方向を取得する散乱方向取得部と、
 前記散乱位置からの反跳電子の方向とエネルギーとを取得する反跳電子情報取得部と、
 前記対象散乱ガンマ線の方向およびエネルギー、並びに、前記反跳電子の方向およびエネルギーから、対応する入射ガンマ線の入射方向およびエネルギーを取得する入射ガンマ線算出部と、
 複数の入射ガンマ線の入射方向およびエネルギーに基づくイメージングスペクトロスコピーにより、入射ガンマ線の入射方向に対応する各画素がエネルギー分布の情報を含む二次元画像を取得する画像取得部と、
を備え、
 前記二次元画像において、面積と撮像範囲の立体角とが比例し、
 前記入射ガンマ線算出部にて得られる前記入射方向の精度を示す点広がり関数の半値全幅が、15度以下の見込み角に対応する。

[請求項2]
 請求項1に記載のガンマ線画像取得装置であって、
 前記画像取得部が、前記複数の入射ガンマ線のうち、放射線源から前記チャンバに直接的に入射する直接入射ガンマ線、および、前記直接入射ガンマ線のエネルギー範囲よりも低いエネルギー範囲の散乱入射ガンマ線のうち、少なくとも一方のガンマ線を特定し、前記少なくとも一方のガンマ線の入射方向の分布を二次元画像として取得する。

[請求項3]
 コンプトン散乱を利用するガンマ線画像取得装置であって、
 チャンバと、
 外部から前記チャンバ内に入射する入射ガンマ線のコンプトン散乱による対象散乱ガンマ線を検出し、前記対象散乱ガンマ線の検出位置およびエネルギーを取得する散乱ガンマ線検出部と、
 前記チャンバ内における前記入射ガンマ線の散乱位置を取得する散乱位置取得部と、
 前記散乱位置および前記検出位置に基づいて前記対象散乱ガンマ線の方向を取得する散乱方向取得部と、
 前記散乱位置からの反跳電子の方向とエネルギーとを取得する反跳電子情報取得部と、
 前記対象散乱ガンマ線の方向およびエネルギー、並びに、前記反跳電子の方向およびエネルギーから、対応する入射ガンマ線の入射方向およびエネルギーを取得する入射ガンマ線算出部と、
 複数の入射ガンマ線のうち、第1のエネルギー範囲の第1入射ガンマ線、および、前記第1のエネルギー範囲とは異なる第2のエネルギー範囲の第2入射ガンマ線を特定し、前記第1入射ガンマ線の情報から三次元のガンマ線場を示す第1ガンマ線画像を取得し、前記第2入射ガンマ線の情報から三次元のガンマ線場を示す第2ガンマ線画像を取得する画像取得部と、
を備え、
 前記入射ガンマ線算出部にて得られる前記入射方向の精度を示す点広がり関数の半値全幅が、15度以下の見込み角に対応する。

[請求項4]
 請求項3に記載のガンマ線画像取得装置であって、
 前記第1入射ガンマ線が、放射線源から前記チャンバに直接的に入射する直接入射ガンマ線であり、前記第2入射ガンマ線が、前記直接入射ガンマ線のエネルギー範囲よりも低いエネルギー範囲の散乱入射ガンマ線である。

[請求項5]
 請求項4に記載のガンマ線画像取得装置であって、
 入射ガンマ線が、放射性物質を含む対象物から放射される。

[請求項6]
 請求項5に記載のガンマ線画像取得装置であって、
 前記対象物が、ポジトロンまたはガンマ線を放射する薬剤が投与された人体である。

[請求項7]
 請求項4ないし6のいずれかに記載のガンマ線画像取得装置であって、
 予め準備された前記対象物内の電子密度分布を記憶する記憶部と、
 前記第1ガンマ線画像を、前記第2ガンマ線画像および前記電子密度分布を用いて補正する補正部と、
をさらに備える。

[請求項8]
 請求項4ないし6のいずれかに記載のガンマ線画像取得装置であって、
 前記第1ガンマ線画像を平滑化し、平滑化された前記第1ガンマ線画像および前記第2ガンマ線画像から前記対象物内の電子密度分布を取得する電子密度分布取得部、
をさらに備える。

[請求項9]
 請求項3ないし8のいずれかに記載のガンマ線画像取得装置であって、
 前記チャンバと同様のチャンバが増設される取付部、
をさらに備える。

[請求項10]
 コンプトン散乱を利用するガンマ線画像取得装置であって、
 ポジトロンを放射する物質を含む対象物において、ポジトロンと電子との対消滅により発生した対ガンマ線の一部が入射ガンマ線として入射するチャンバと、
 前記チャンバ内における前記入射ガンマ線のコンプトン散乱による対象散乱ガンマ線を検出し、前記対象散乱ガンマ線の検出位置およびエネルギーを取得する散乱ガンマ線検出部と、
 前記チャンバ内における前記入射ガンマ線の散乱位置および散乱時刻を取得する散乱情報取得部と、
 前記散乱位置および前記対象散乱ガンマ線の前記検出位置に基づいて前記対象散乱ガンマ線の方向を取得する散乱方向取得部と、
 前記散乱位置からの反跳電子の方向とエネルギーとを取得する反跳電子情報取得部と、
 前記対象散乱ガンマ線の方向およびエネルギー、並びに、前記反跳電子の方向およびエネルギーから、対応する入射ガンマ線の入射方向およびエネルギーを取得する入射ガンマ線算出部と、
 前記対象物を挟んで前記チャンバとは反対側に配置され、前記対象物から入射するガンマ線の検出位置および検出時刻を取得する対向検出部と、
 前記チャンバに入射する入射ガンマ線の入射方向、エネルギー、散乱位置および散乱時刻に基づいて、前記対向検出部にて検出されたガンマ線のうち、前記入射ガンマ線と対となって発生したガンマ線の検出位置および検出時刻を有するものを特定する対ガンマ線特定部と、
 前記対ガンマ線特定部にて特定された対ガンマ線の一方の前記チャンバ内における散乱位置および散乱時刻、並びに、前記対ガンマ線の他方の前記対向検出部における検出位置および検出時刻に基づいて、前記対象物内の前記対ガンマ線の発生位置を取得する対ガンマ線発生位置取得部と、
 複数の対ガンマ線の発生位置を三次元画像として取得する画像取得部と、
を備え、
 前記入射ガンマ線算出部にて得られる前記入射方向の精度を示す点広がり関数の半値全幅が、15度以下の見込み角に対応する。

[請求項11]
 請求項10に記載のガンマ線画像取得装置であって、
 前記対向検出部が、鉛を含むプラスチックシンチレータまたは鉛を含むガラスシンチレータを含む。

[請求項12]
 請求項10または11に記載のガンマ線画像取得装置であって、
 前記チャンバと同様の他のチャンバと、
 前記チャンバの場合と同様に、前記他のチャンバに入射する入射ガンマ線の散乱に関する情報および前記対向検出部に入射するガンマ線の情報から、対ガンマ線の発生位置を取得する構成と、
をさらに備え、
 前記チャンバから前記対象物に向かう方向と、前記他のチャンバから前記対象物に向かう方向とのなす角が、0度以上140度以下である。

[請求項13]
 ガンマ線画像取得方法であって、
 a)外部からチャンバ内に入射ガンマ線を入射させる工程と、
 b)前記チャンバ内における前記入射ガンマ線のコンプトン散乱による対象散乱ガンマ線の方向とエネルギーとを取得する工程と、
 c)前記対象散乱ガンマ線に対応する反跳電子の方向とエネルギーとを取得する工程と、
 d)前記対象散乱ガンマ線の方向およびエネルギー、並びに、前記反跳電子の方向およびエネルギーから、前記入射ガンマ線の入射方向およびエネルギーを取得する工程と、
 e)前記d)工程にて取得される複数の入射ガンマ線の入射方向およびエネルギーに基づくイメージングスペクトロスコピーにより、入射ガンマ線の入射方向に対応する各画素がエネルギー分布の情報を含む二次元画像を取得する工程と、
を備え、
 前記二次元画像において、面積と撮像範囲の立体角とが比例し、
 前記d)工程にて得られる前記入射方向の精度を示す点広がり関数の半値全幅が、15度以下の見込み角に対応する。

[請求項14]
 ガンマ線画像取得方法であって、
 a)外部からチャンバ内に入射ガンマ線を入射させる工程と、
 b)前記チャンバ内における前記入射ガンマ線のコンプトン散乱による対象散乱ガンマ線の方向とエネルギーとを取得する工程と、
 c)前記対象散乱ガンマ線に対応する反跳電子の方向とエネルギーとを取得する工程と、
 d)前記対象散乱ガンマ線の方向およびエネルギー、並びに、前記反跳電子の方向およびエネルギーから、前記入射ガンマ線の入射方向およびエネルギーを取得する工程と、
 e)前記d)工程にて取得される複数の入射ガンマ線のうち、第1のエネルギー範囲の第1入射ガンマ線、および、前記第1のエネルギー範囲とは異なる第2のエネルギー範囲の第2入射ガンマ線を特定し、前記第1入射ガンマ線の情報から三次元のガンマ線場を示す第1ガンマ線画像を取得し、前記第2入射ガンマ線の情報から三次元のガンマ線場を示す第2ガンマ線画像を取得する工程と、
を備え、
 前記d)工程にて得られる前記入射方向の精度を示す点広がり関数の半値全幅が、15度以下の見込み角に対応する。

[請求項15]
 ガンマ線画像取得方法であって、
 a)ポジトロンを放射する物質を含む対象物において、ポジトロンと電子との対消滅により発生した対ガンマ線の一部を入射ガンマ線としてチャンバに入射させる工程と、
 b)前記チャンバ内における前記入射ガンマ線のコンプトン散乱による散乱位置および散乱時刻を取得する工程と、
 c)前記入射ガンマ線の前記コンプトン散乱による対象散乱ガンマ線の方向とエネルギーとを取得する工程と、
 d)前記対象散乱ガンマ線に対応する反跳電子の方向とエネルギーとを取得する工程と、
 e)前記対象散乱ガンマ線の方向およびエネルギー、並びに、前記反跳電子の方向およびエネルギーから、対応する入射ガンマ線の入射方向およびエネルギーを取得する工程と、
 f)前記対象物を挟んで前記チャンバとは反対側に配置された対向検出部により、前記対象物から入射するガンマ線の検出位置および検出時刻を取得する工程と、
 g)前記チャンバに入射する入射ガンマ線の入射方向、エネルギー、散乱位置および散乱時刻に基づいて、前記対向検出部で検出されるガンマ線のうち、前記入射ガンマ線と対となって発生したガンマ線の検出位置および検出時刻を有するものを特定する工程と、
 h)前記g)工程にて特定された対ガンマ線の一方の前記チャンバ内における散乱位置および散乱時刻、並びに、前記対ガンマ線の他方の前記対向検出部における検出位置および検出時刻に基づいて、前記対象物内の前記対ガンマ線の発生位置を取得する工程と、
 i)前記g)およびh)工程を繰り返すことにより、複数の対ガンマ線の発生位置を三次元画像として取得する工程と、
を備え、
 前記入射ガンマ線算出部にて得られる前記入射方向の精度を示す点広がり関数の半値全幅が、15度以下の見込み角に対応する。

  • Applicant
  • ※All designated countries except for US in the data before July 2012
  • KYOTO UNIVERSITY
  • Inventor
  • TANIMORI, Toru
  • TAKADA, Atsushi
  • MIZUMOTO, Tetsuya
  • TOMONO, Dai
IPC(International Patent Classification)
Specified countries National States: AE AG AL AM AO AT AU AZ BA BB BG BH BN BR BW BY BZ CA CH CL CN CO CR CU CZ DE DJ DK DM DO DZ EC EE EG ES FI GB GD GE GH GM GT HN HR HU ID IL IN IR IS JP KE KG KH KN KP KR KW KZ LA LC LK LR LS LU LY MA MD ME MG MK MN MW MX MY MZ NA NG NI NO NZ OM PA PE PG PH PL PT QA RO RS RU RW SA SC SD SE SG SK SL SM ST SV SY TH TJ TM TN TR TT TZ UA UG US UZ VC VN ZA ZM ZW
ARIPO: BW GH GM KE LR LS MW MZ NA RW SD SL SZ TZ UG ZM ZW
EAPO: AM AZ BY KG KZ RU TJ TM
EPO: AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR
OAPI: BF BJ CF CG CI CM GA GN GQ GW KM ML MR NE SN ST TD TG
Please contact us by e-mail or facsimile if you have any interests on this patent. Thanks.

PAGE TOP

close
close
close
close
close
close