Proposed Model of Detector Response Functions using Asymmetric 2D Gaussian Functions and GPU Implementation for the Whole-Body OpenPET

【目的】放射線医学総合研究所では、イメージング可能な開放空間を持つOpenPETの開発を行っている。OpenPETのジオメトリでは、検出器に対して斜め方向のLOR（Line of Response）が多くなるため、深さ方向の情報を得ることが可能な4層DOI（Depth of Interaction）検出器を用いた場合でも、結晶の厚みを考慮した検出器応答関数（DRF: Detector Response Function）を画像再構成で用いることが、高分解能な画像を得るために重要である。また、全身用 OpenPETでは、計測データ量が多く高速に処理する必要がある。そこで本研究では、大規模な並列化が可能なGPU（Graphics Processing Unit）実装に適した新しいDRFモデルを提案し、全身用Dual-Ring OpenPET試作機において、その有効性を示す。【方法】LORを構成する細長い結晶のペアを、立方体のヘッドパーツと直方体のテイルパーツに仮想的に分割し、ヘッド部の中心同士を結ぶ線分に対して垂直な面上において、その交点を中心とする非対称二次元ガウス関数によってDRFを定義した。その際、2つのテイルパーツの平均方向を面上に投影したものを長軸方向とした。また、非対称二次元ガウス関数のパラメータは、ヘッドパーツの大きさ、テイルパーツの大きさと方向、検出器誤差、角度揺動、陽電子飛程により自動的に決定されるものとした。そして、LOR毎にGPUコアで並列計算するように実装した。【結果】全身用Dual-Ring OpenPET試作機に実装し、点線源のイメージングを行った結果、対称なガウス関数をDRFとした場合と比較して、特に開放空間において空間分解能が向上した。【考察】提案DRFは、検出器の形状に加え、様々なボケの要素を含めることが可能であるため、実際のシステムに近いDRF形状を再現出来ていると考えられる。【結論】提案する非対称二次元ガウス関数によるDRFは、GPU実装が可能であり、斜めのLORを主な成分とするOpenPETの画像再構成において空間分解能の向上に有効である。第109回日本医学物理学会学術大