放射测量装置及放射测量方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及获得关于放射线入射位置的信息的放射测量装置以及放射测量方法。
【背景技术】
[0002] 在包括多个像素的阵列式γ射线（gamma-ray，伽马射线）检测器中，在γ射线入 射的像素中发生了康普顿散射（Comptonscattering)的情况下，由于γ射线到达邻近像 素，因此可能在检测器的大量像素中检测到信号。在这种情况下，难以确定γ射线从外部 入射的位置（像素）。一般地，通过各种方法确定γ射线入射的位置。在检测到γ射线的 所有能量等于或小于511keV的情况下，在发生了一次康普顿散射的像素中检测到能量的 最大值等于或小于入射γ射线的能量的一半。因此，在两个像素中检测到信号的情况下， 在其中检测到较低能量的像素中的一个，即，发生了康普顿散射的像素中的一个，被判定为 γ射线入射到的像素。在美国专利第6512232号公报中描述了示例。
[0003] 然而，依据入射γ射线的能量，发生了康普顿散射的像素的检测到能量变得大于 发生了光电吸收的像素的检测到能量。此外，在多次发生了康普顿散射的情况下，在三个及 更多个像素中检测到信号。
【发明内容】
[0004] 本发明旨在用于通过获得放射线首先入射到的像素的信息来获得入射放射线的 信息的装置和方法。在本发明中，在多个像素中检测到信号的情况下，使用用于判定在个体 像素中是否发生了康普顿散射的康普顿散射判定值。然后，从被判定为发生了康普顿散射 的像素的信息中，获得放射线首先入射到的位置的信息。
[0005] 本发明提供一种放射测量装置，所述放射测量装置包括信息计算单元和具有多个 像素的阵列式放射检测器，所述信息计算单元获得来自所述放射检测器的个体像素的检测 到能量的信息和放射线入射到的像素的信息。所述信息计算单元包括：能量转换单元，其被 构造为将等于或大于预定阈值的像素的检测到信号转换为检测到能量，判定值计算单元， 其被构造为根据所述检测到能量，获得用于判定在所述像素中是否发生了康普顿散射的康 普顿散射判定值，散射判定单元，其被构造为根据所述康普顿散射判定值，判定在所述像素 中是否发生了所述康普顿散射，以及入射像素确定单元，其被构造为根据由所述散射判定 单元进行的所述判定的结果，获得放射线首先入射到的像素的信息。
[0006] 根据以下参照附图对示例性实施例的描述，本发明的其他特征将变得清楚。
【附图说明】
[0007]图1是例示根据第一实施例的用于确定γ射线入射到的像素的方法的流程图。
[0008]图2是示意性例示根据第一实施例的系统结构的图。
[0009] 图3是示意性例示在多个像素中检测到γ射线的事件的图。
[0010] 图4是例示差分散射截面的检测到能量的依存性的图表。
[0011] 图5是例示根据第三实施例的相互作用发生概率的检测到能量的依存性的图表。
[0012] 图6是示意性例示蒙特卡罗（MonteCarlo)模拟模型的图。
【具体实施方式】
[0013] 在本发明中，根据像素的检测到能量获得用于判定在关注像素（目标像素）中是 否发生了康普顿散射的康普顿散射判定值，并且根据康普顿散射判定值判定在关注像素中 是否发生了康普顿散射。根据判定，获得放射线首先入射到的像素的信息。在包括诸如闪烁 体等的阵列式放射检测器的γ射线照相机中发生了入射放射线的康普顿散射的情况下， 很有可能在多于一个的像素（即，多个像素）中检测到信号。在这种情况下，放射线首先入 射到的像素的确定的精度很可能降低。然而，在本发明中，根据个体像素的检测到能量来获 得康普顿散射判定值，并且判定发生康普顿散射的概率是否高，从而获得放射线首先入射 到的像素的信息。
[0014] 在下文中描述的实施例中，放射线对应于γ射线。然而，实施例也可应用于具有 足以发生康普顿散射的能量的其他放射线。
[0015] 第一实施例
[0016] 将描述本发明的第一实施例。在下面的描述中，假设本领域或放射摄像领域的普 通技术人员熟悉公知的康普顿散射的基本原理，因此将省略该部分。
[0017]图1是用于确定γ射线入射到的像素的方法的流程图。在步骤S101中，检测到 在图2例示的γ射线检测器201的像素中通过诸如康普顿散射和光电吸收等的事件而发 生的信号。在此，在图3中例示了在多个像素中检测到信号的事件的示例。在γ射线入射 到特定像素301，并且在像素中发生了康普顿散射的情况下，在康普顿散射点中发生反冲电 子（recoilelectron)和散射γ射线。在γ射线入射到的像素中吸收了反冲电子。另一 方面，散射γ射线到达不同于γ射线入射到的像素301的像素302,并且通过光电吸收而 损失了所有能量。因此，在本事件中，当放射线入射到检测器时，在两个像素中检测到信号。
[0018] 在步骤S102中，在检测到信号的像素当中的、大于特定阈值的像素中检测到信号 值，被转换为要存储的能量值。在图3中的两个像素的信号值大于特定阈值的情况下，能 量转换单元203将两个像素的检测到信号转换为要存储在存储单元204中的能量值。术 语"信号值"是指例如在γ射线检测器201包括闪烁体和光电倍增器（photoelectron multiplier)的情况下的、输出电信号的峰值（S卩，信号的最大值的信息）。
[0019] 在步骤S103中，从检测到能量获得康普顿散射判定值。通过使用判定值计算单元 205根据等式1由存储单元204中存储的像素的能量来获得康普顿散射判定值（CSV)。
[0020]
[0021]
[0022]
[0023]
[0024]在此，根据克莱因-仁科公式（Klein-Nishinaformula)获得d〇/dΩ。可以从 所有像素的所有能量获得入射到γ射线检测器201的γ射线的入射能量Εο。"Εγ"指示 特定像素的检测到能量。"me2"指示电子的静态能量。"do/(1Ω(Εγ)"指示具有能量Εγ的 γ射线的差分散射截面，并且"doΜΩ(Ε〇-Εγ)"指示被假设具有剩余能量的γ射线的差 分散射截面。由于不知道在哪个像素中发生了康普顿散射，因此以这种方式来暂时地假设 γ射线的康普顿散射。通过之后进行的验证来确认该假设。
[0025] 图4是例示在入射γ射线的能量Εο是662keV的情况下的、差分散射截面d〇 / (1Ω(Εγ)与差分散射截面d〇/dQ此-E」之间的关系的图表。假设检测到能量Εγ是散射 γ射线的能量/%-Ε/'表示反冲电子的能量。然而，作为在本实施例中的康普顿散射判定 值，如上所述，采用相对于γ射线的差分散射截面（克莱因-仁科公式）。
[0026] 在步骤S104中，散射判定单元206根据康普顿散射判定值判定在关注像素中是否 发生了康普顿散射。在等式1中，康普顿散射判定值CSV是在从0至1的范围中的值。当 康普顿散射判定值CSV的值等于或大于0. 5时，S卩，当差分散射截面dσ/dΩ(E^Ej大于差 分散射截面dσ/dΩ(Εγ)时，确定在关注像素中源自反冲电子的散射概率更大，因此确定 发生了康普顿散射。具体而言，在康普顿散射判定值等于或大于康普顿散射判定值的可能 值的平均数的情况下，散射判定单元206判定在关注像素中发生了康普顿散射。在本实施 例的情况下，判定在检测到能量等于或小于入射能量的一半的像素中，差分散射截面dσ/ (ΙΩ^-ΕΡ更大，S卩，判定发生了康普顿散射。图4是表示该情形的图表，并且在检测到能 量等于或小于约331keV的情况下，doΜΩ(t-Ej大于差分散射截面doΜΩ(Εγ)。
[0027] 在步骤105中，确定γ射线入射到的像素。在此，在散射判定单元206判定在检 测到能量等于或大于预定阈值的像素当中的、仅一个像素中发生了康普顿散射的情况下， 该像素被确定为放射线入射到的像素。然而，在散射判定单元206判定在多个像素中发生 了康普顿散射的情况下，这些像素中的一个被确定为γ射线入射到的像素。在此，入射像 素确定单元207确定被判定为发生了康普顿散射的像素当中的、最接近阵列的表面的中心 的一个像素，是γ射线入射到的像素。这是因为，假设当相对于放射源布置γ射线检测器 201时，将射线源布置在沿尽可能接近阵列表面的中心的部分延伸的、垂直于阵列的表面的 轴上的位置。在这种情况下，在入射到γ射线检测器201的γ射线的总数中，入射到位于 中心的像素的放射线的数量大于入射到位于中心像素周围的像素的放射线的数量。
[0028]另一方面，在任何像素中都未发生康普顿散射的情况下，在用于判定的像素当中 的、具有最小检测到能量的像素被判定为γ射线入射到的像素。这是因为，根据图4,检测 到能量越小对应于源自反冲电子的能量的γ射线的概率越高。由用于阻止能力（stopping power)的理论公式保证了这一点，该阻止能力表示随着γ射线前进，后面的像素的检测到 能量变得更大。
[0029]可选地，在步骤S105中可以不将一个像素确定为γ射线入射到的像素，而是可以 将个体像素的康普顿散射判定值当中的比设置为个体像素是入射像素的概率的程度当中 的比。在这种情况下，γ射线的到来方向的假定结果可以以概率统计的方式加权。
[0030]根据上述结果，图像重构装置可以由个体入射γ射线的入射方向矢量发生放射 源的分布的图像数据。因此，可以根据该图像数据，通过显示装置显示放射源的分布的图 像。
[0031] 第二实施例
[0032] 将描述本发明的第二实施例。在由康普顿散射判定值判定康普顿散射的发生的步 骤（步骤S104)中，第二实施例不同于第一实施例。由于康普顿散射判定值CSV在从0至1 的范围中，因此由通过总线连接到信息计算单元202的随机数生成单元（未示出）来生成 从0至1的实数的随机数。然后，如果随机数小于康普顿散射判定值CSV，则散射判定单元 206判定发生了康普顿散射。即，除了康普顿散射判定值之外，还发生用于判定是否发生了 康普顿散射的康普顿散射判定值的可能值的最小值与最大值的范围中的任意实数。然后， 根据康普顿散射判定值以及任意实数，当康普顿散射判定值小于实数时，散射判定单元206 判定在关注像素中发生了康普顿散射。
[0033] 第三实施例
[0034] 将描述本发明