光検出器と波長変換ファイバを有するＰＥＴスキャナ
シンチレータブロックのフォトン源から複数の光検出器によって受けたフォトンの分布を示す測定された光検出器信号を得る工程と、シンチレータブロックのフォトン源から前記シンチレータブロックを横切って延びる複数の波長変換ファイバによって受けたフォトンの分布を示す測定されたファイバ信号を得る工程と、を含む、最有望フォトン源の位置を推定するための方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ポジション放射断層撮影（「ＰＥＴ」）スキャナと、特にＰＥＴスキャナの空間的および時間的分解能の向上に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポジション放射断層撮影（「ＰＥＴ」）において、放射性物質が患者に配置される。放射性減衰の過程で、この物質は陽電子を放射する。陽電子は、電子に遭遇するまで患者の体内を通過する。陽電子と電子が出会うと互いに消滅する。その結果、２つのガンマ線フォトンが放出され、患者を出た２つのガンマ線フォトンは反対方向に動く。これらのガンマ線フォトンのペアを検出することにより、消滅が生じた場所を推定し、それによって患者の体内での放射性物質の分布を決定することができる。
【０００３】
これらのガンマ線フォトンのペアを検出するため、（ここでは「ガンマ線」と呼ぶ。）患者をシンチレーション結晶（ｓｃｉｎｔｉｌｌａｔｉｎｇ ｃｒｙｓｔａｌ）で取り囲むことが有用である。陽電子と電子が患者の体内で消滅すると、生じるガンマ線のペアが対向するシンチレーション結晶に入る。これらのガンマ線は次いで、シンチレーション結晶と相互に作用する。その間にガンマ線がシンチレーション結晶と相互作用する点に集中してシンチレーションフォトンの一連の放射が等方的に生じる。これらのシンチレーションフォトンは、シンチレーション結晶と光学的に連絡する光検出器によって検出することができる。
【０００４】
これらのシンチレーションフォトンには、光検出器に入る方向に発するものもある。光検出器から離れる方向に発するが、シンチレーション結晶内の構造で向きを変えた後どうにか光検出器に到達するシンチレーションフォトンもある。なお、その他のシンチレーションフォトンは吸収され光検出器には全く到達しない。
ガンマ線フォトンを検出するため、患者はシンチレーション結晶のリング内に配置される。結晶を観測する光検出器は、次いでシンチレーションフォトンを検出し、シンチレーションフォトンを受けた数と、どのシンチレーション結晶から受けたかに関する情報をプロセッサに提供する。プロセッサは次いで、全ての光検出器から到達したこのようなデータを処理して、患者の体内での放射性物質の空間的分布を示す画像を作成する。
【０００５】
各光検出器は、その強度がその光検出器に到達したシンチレーションフォトンの数を示す信号を提供する。光検出器は大きな断面積を有するため、多くのシンチレーションフォトンを検出することができる。その結果、光検出器は、大変正確にガンマ線が物質と相互作用したときを決定することができる。しかし、光検出器の大きな受光断面積により、ガンマ線がシンチレーション結晶と相互作用した場所に関する正確な情報を提供する能力が制約される。
【０００６】
ＰＥＴスキャナの空間的分解能を向上するため、光電子増倍管やシンチレーション結晶と光学的に連絡する波長変換光ファイバや蛍光光ファイバを設置することができる。シンチレーションフォトンは、次いで蛍光光ファイバに入ることができる。すると、シンチレーションフォトンが吸収される。こうして光ファイバは蛍光を生じる。ファイバ内で放射された「再放射フォトン」と呼ばれるフォトンは、各ファイバと光学的に連絡する光センサーの方に伝搬する。蛍光光ファイバは光電子増倍管に比べて非常に狭いので、ファイバ配列は光電子増倍管よりも高い空間的分解能を備えている。そのためこのファイバは、ガンマ線がシンチレーション結晶と相互作用した場所に関してより正確な情報を提供することができる。
【０００７】
ファイバの直径が小さいこと、ファイバのシンチレーションフォトンを捕捉する確率が制約されていることは、各ファイバが限られた数のシンチレーションフォトンしか集めることができないことを意味する。そのため、ファイバにより得られた信号は、限られた時間的分解能を提供するだけである。それによって、特にイベントの間隔が短いとき、ファイバからの信号と光電子増倍管からの信号とを関連づけることが困難となる。
【発明の開示】
【０００８】
要旨
本発明の１つの局面において、装置は、ＰＥＴスキャナのシンチレータブロックからのフォトンを受けるために配置された光検出器であって、前記光検出器によって検出された光検出器信号の分布を示す測定された光検出器信号を提供するように構成されている光検出器と、前記シンチレータブロックからのフォトンを受けるために配置された波長変換ファイバであって、前記ファイバによって受けたフォトンの分布を示す測定されたファイバ信号を提供するように構成された波長変換ファイバとを備える。
本発明のこの局面の実施形態は、次の１以上の特徴を含むことができる。
プロセッサは、前記測定された光検出器信号および前記測定されたファイバ信号に基づいてフォトン源の位置を推定するように構成されている。
プロセッサは、参照光検出器信号に基づいてフォトン源の位置を推定するように構成されている。
プロセッサは、参照ファイバ信号に基づいてフォトン源の位置を推定するように構成されている。
プロセッサは、前記推定した位置が正確な位置である程度を推定するように構成されている。
格納された較正表は、既知の一式の光検出器信号から得られた値を含んでいる。
格納された較正表は、既知の一式のファイバ信号から得られた値を含んでいる。
【０００９】
前記プロセッサは、前記測定された光検出器信号および前記測定されたファイバ信号が、フォトン源において出されたフォトンから得られた可能性を推定することにより、前記フォトン源の位置を推定するように構成されている。
【００１０】
前記プロセッサは、前記測定された光検出器信号および前記測定されたファイバ信号が、複数のフォトン源のそれぞれにおいて出されたフォトンから得られた可能性を推定することにより、前記フォトン源の位置を推定するように構成されている。
【００１１】
前記プロセッサは、前記測定された光検出器信号および前記測定されたファイバ信号が、フォトン源において出されたフォトンから得られたものである最大尤度に、いずれのフォトン源が関連しているかを決定することにより、前記フォトン源の位置を推定するように構成されている。
【００１２】
前記プロセッサは、複数のフォトン源から、前記測定された光検出器信号および前記測定されたファイバ信号が前記フォトン源において出されたフォトンから得られた可能性の方が、前記測定された光検出器信号および前記測定されたファイバ信号が前記フォトン源とは別の源において出されたフォトンから得られた可能性よりも高い特性を有する、フォトン源を確認することによって、フォトン源の位置を推定するように構成されている。
【００１３】
前記プロセッサは、前記測定された光検出器信号および前記測定されたファイバ信号が、第１のフォトン源において出されたフォトンから得られた可能性である、第１の尤度を示す第１の値を推定し、前記測定された光検出器信号および前記測定されたファイバ信号が、第２のフォトン源において出されたフォトンから得られた可能性である、第２の尤度を示す第２の値を推定し、前記第１の値および前記第２の値に基づいて、前記第２の尤度よりも前記第１の尤度が大きくなるように決定し、前記第１のフォトン源が、前記測定された光検出器信号および前記測定されたファイバ信号を出させたフォトンのフォトン源であることを示すことにより、フォトン源の位置を推定するように構成されている。
【００１４】
本発明の別の局面は、ＰＥＴスキャナのシンチレータブロックのフォトン源から、複数の光検出器によって受けたフォトンの分布を示す測定された光検出器信号を得る工程と、シンチレータブロックのフォトン源から、前記シンチレータブロックを横切って延びる複数の波長変換ファイバによって受けたフォトンの分布を示す測定されたファイバ信号を得る工程とを含む。
【００１５】
本発明のこの局面は、次の１以上の特徴を含むことができる。
前記測定された光検出器信号および前記測定されたファイバ信号に基づいて、前記シンチレータブロックの前記フォトン源の位置を推定する追加の工程。
参照光検出器信号に基づいて前記位置を推定する工程によりフォトン源の位置を推定する工程。
参照ファイバ信号に基づいて前記位置を推定する工程により、前記最有望フォトン源の位置を推定する工程。
前記推定した位置が正確な位置である程度を推定する工程。
前記既知の一式の光検出器信号から得られた値を含む格納された較正表を読む追加の工程。
前記既知の一式のファイバ信号から得られた値を含む格納された較正表を読む追加の工程。
前記測定された光検出器信号および前記測定されたファイバ信号が前記フォトン源において出されたフォトンから得られた可能性を推定する工程により、前記フォトン源の位置を推定する工程。
前記測定された光検出器信号および前記測定されたファイバ信号が複数のフォトン源のそれぞれにおいて出されたフォトンから得られた可能性を推定する工程により、フォトン源の位置を推定する工程。
前記測定された光検出器信号および前記測定されたファイバ信号が、前記フォトン源において出されたフォトンから得られた最大尤度に、前記フォトン源のいずれが関連するかを決定する工程により、フォトン源の位置を推定する工程。
複数のフォトン源から、前記測定された光検出器信号および前記測定されたファイバ信号が前記フォトン源において出されたフォトンから得られた可能性の方が、前記測定された光検出器信号および前記測定されたファイバ信号が前記フォトン源とは別の源において出されたフォトンから得られた可能性よりも高い特性を有する、フォトン源を確認する工程により、フォトン源の位置を推定する工程。
前記測定された光検出器信号および前記測定されたファイバ信号が、第１のフォトン源において出されたフォトンから得られた可能性である、第１の尤度を示す第１の値を推定する工程と、前記測定された光検出器信号および前記測定されたファイバ信号が、第２のフォトン源において出されたフォトンから得られた可能性である、第２の尤度を示す第２の値を推定する工程と、前記第１の値および前記第２の値に基づいて、前記第２の尤度よりも前記第１の尤度が大きくなるように決定する工程と、前記第１のフォトン源が、前記測定された光検出器信号および前記測定されたファイバ信号を出させたフォトンのフォトン源であることを示す工程により、フォトン源の位置を推定する工程。
【００１６】
本発明の別の局面は、シンチレータブロックの最有望フォトン源の位置を推定するためのソフトウェアが符号化されているコンピュータ読み取り可能媒体を含む。前記ソフトウェアは、シンチレータブロックのフォトン源から、複数の光検出器によって受けたフォトンの分布を示す測定された光検出器信号を得、シンチレータブロックのフォトン源から、シンチレータブロックを横切って延びる複数の波長変換ファイバによって受けたフォトンの分布を示す測定されたファイバ信号を得、前記測定された光検出器信号に少なくとも部分的に基づいて、および前記測定されたファイバ信号に少なくとも部分的に基づいて、前記シンチレータブロックの最有望フォトン源の位置を推定するための命令を備える。
【００１７】
本発明のこの局面は、次の１以上の特徴を含むことができる。
前記最有望フォトンの位置を推定するための命令は、前記測定された光検出器信号を既知の一式の光検出器信号と比較し、前記測定されたファイバ信号を既知の一式のファイバ信号と比較するための命令を含む。
前記ソフトウェアが、前記既知の一式の光検出器信号から得られた値を含む格納された較正表を読むための命令をさらに含む。
前記ソフトウェアが、前記既知のファイバ信号から得られた値を含む格納された較正表を読むための命令をさらに含む。
最有望フォトン源を推定するための命令は、前記測定された検出器信号および前記測定されたファイバ信号が、前記最有望フォトン源において出されたフォトンから得られた可能性を推定するための命令を含む。
前記最有望フォトン源の位置を推定する命令は、前記測定された光検出器信号および前記測定されたファイバ信号が、複数のフォトン源のそれぞれにおいて出されたフォトンから得られた可能性を推定し、前記測定された光検出器信号および前記測定されたファイバ信号が、前記フォトン源において出されたフォトンから得られた最大尤度に、複数のフォトン源のいずれが関連するかを決定するための命令を含む。
前記最有望フォトン源の位置を推定するための命令は、前記測定された光検出器信号および前記測定されたファイバ信号が、複数のフォトン源のそれぞれにおいて出されたフォトンから得られた可能性を推定し、前記複数のフォトン源から、前記測定された光検出器信号および前記測定されたファイバ信号が前記最有望フォトン源において出されたフォトンから得られた可能性の方が、前記測定された光検出器信号および前記測定されたファイバ信号が前記最有望フォトン源とは別の源において出されたフォトンから得られた可能性よりも高い特性を有する、最有望フォトン源を確認するための命令を含む。
前記最有望フォトン源の位置を推定するための命令は、前記測定された光検出器信号および前記測定されたファイバ信号が、第１のフォトン源において出されたフォトンから得られた可能性である、第１の尤度を示す第１の値を推定し、前記測定された光検出器信号および前記測定されたファイバ信号が、第２のフォトン源において出されたフォトンから得られた可能性である、第２の尤度を示す第２の値を推定し、前記第１の値および前記第２の値に基づいて、前記第２の尤度よりも前記第１の尤度が大きくなるように決定し、前記第１のフォトン源が、最有望フォトン源であることを示すための命令を含む。
【００１８】
他に規定していなければ、ここに使用する科学技術用語は、本発明が属する当業者の1人が通常理解するのと同じ意味である。ここに記載するものと類似もしく均等な方法または材料は、本発明の実施または試験に使用することができるが、適切な方法と材料を以下に記載する。コンフリクトの場合は、定義を含む本明細書がコントロールするであろう。加えて、材料、方法、および例は例示するのみであり、限定を意図するものではない。
【００１９】
本発明の他の特徴および利点は、次の詳細な説明および特許請求の範囲から明らかである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図１を参照して、ＰＥＴスキャナ１０は、患者１５が横たわるベッド１４を取り囲んだ検出器モジュール１６Ａ−Ｋのリング１２を含む。各検出器モジュール１６Ａ−Ｋ（「モジュール」という。）は、１列以上の検出器ブロック１７を含む。図２Ａに示す検出器ブロック１７は、例えばシンチレータブロック２１と光学的に連絡して２×２列で設置された４つの光電子増倍管１９Ａ−Ｄを含む。シンチレーターブロック２１は、通常はＣｓＩ（Ｎａ）ナトリウムドープしたヨウ化セシウムで作成される。光電子増倍管１９Ａ−Ｂは、図２Ａで見られ、光電子増倍管１９Ａ−Ｃは、図２Ｂで見られる。光電子増倍管１９Ａと対角上にある残りの光電子増倍管１９Ｄは、図では見えない。
【００２１】
シンチレータブロック２１は、シンチレーション結晶から作成された個別のピラー２３に分割されている。ピラー２３は、例えば１０×１６列で配列して設置され、その一部を図３に示す。この配列は、長さが３．２２インチ（８２ミリメートル）、幅が２．６９インチ（６８ミリメートル）である矩形の断面積を有する。
【００２２】
この配列の各ピラー２３は、長辺２５と短辺２７を有する横断断面積を有する直方柱である。長辺２５に平行する軸は、ここではシンチラーブロック２１の「主」軸とし、シンチラーブロック２１の短辺２７に平行する軸は「従」軸とする。
【００２３】
ＰＥＴスキャナを用いて患者の一部を画像化するため、放射性物質を患者に導入する。放射性物質が減衰するにつれ、陽電子が放出される。陽電子は、患者の体内を短時間で通った後、電子に遭遇する。陽電子と電子から生じる消滅は、反対方向に進む２つのガンマ線フォトンを生成する。これらのガンマ線フォトンは、患者の体内で偏向したり吸収されたりしない程度で、患者から出て２つの対向するピラー２３に衝突し、それにより患者の体内で消滅が生じたことを示す２つの閃光を生じる（「イベント」と言う）。どのピラー２３からこれらの閃光が発したかを決定することによって、患者の体内で消滅イベントが生じた場所を推定することができる。
【００２４】
特に、図１を再度参照すると、これらのガンマ線フォトンの一方が第１の検出器モジュール１６Ａでピラーに衝突すると、他方のガンマ線フォトンは、第1の検出器モジュールと対向する第２の検出器モジュール１６Ｅ、Ｆ、Ｇ、またはＨのピラーで衝突する。これにより、一方は第1の検出器モジュール１６Ａにおいて、他方は第２の検出器モジュール１６Ｅ、Ｆ、Ｇ、またはＨにおいて、２つのイベントが生じる。これらのイベントはそれぞれガンマ線フォトンが検出されたことを示す。２つのイベントが第１の検出器モジュール１６Ａと第２の検出器モジュール１６Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈにおいてほぼ同時に検出されると、第１の検出器モジュール１６Ａと第２の検出器モジュール１６Ｅ、Ｆ、Ｇ、またはＨとを結ぶ線上に恐らく消滅が生じていることを示している。
【００２５】
ＰＥＴ走査で興味の対象は、対向する検出器モジュール１６Ａ、１６Ｅ−Ｆによって同時またはほぼ同時に生じるイベントのペアである。このような特性を有する一対のイベントを「コインシデンス」と言う。ＰＥＴスキャンの最中に、各検出器モジュール１６Ａ−Ｋは、多くのイベントを検出する。しかし限られた数のイベントしかコインシデンスを示さない。
【００２６】
関連する検出器モジュール１６Ａ−Ｋに検出されたイベントに応答するのは、各検出器モジュール１６Ａ−Ｋに伴うモジュールプロセッサ１８Ａ−Ｋである。モジュールプロセッサ１８Ａ−Ｋは、互いにデータ通信する処理要素とメモリ要素を含む。処理要素は、多様な論理演算を行う組み合わせ論理要素を有する計算要素、命令レジスタ、関連データレジスタ、およびクロックを含む。各クロックインターバル間で、プロセッサは、メモリ要素から命令を取り出して命令レジスタにロードする。動作すべき命令に付随するデータが同様に関連データレジスタにロードされる。その後のクロックインターバルにおいて、処理要素はその命令を実行する。このような命令の手順を本明細書では「プロセス」と言う。
各モジュールプロセッサ１８Ａ−Ｋは、マスタープロセスとスレーブプロセスを同時に実行する。各モジュールプロセッサ１８Ａ−Ｋは、２つのモジュールプロセッサのマスターであり、同時に他の２つのモジュールプロセッサへのスレーブである。本明細書中で使用する「マスター」は、マスターモジュールプロセッサとして動作するモジュールプロセッサ１８Ａ−Ｋを意味し、「スレーブ」は、スレーブモジュールプロセッサとして動作するモジュールプロセッサ１８Ａ−Ｋを意味する。用語「マスターモジュール」と「スレーブモジュール」は、それぞれマスターとスレーブに関連した検出器モジュール１６Ａ−Ｋを述べるために使用する。
【００２７】
各マスターの２つのスレーブは、リング１２上の関連する検出器モジュール１６Ａ−Ｋの相対位置に基づいて選択される。特に、各マスターのスレーブは、マスター検出器モジュールで検出されるイベントとスレーブ検出器のいずれか一方で検出されるイベントとがコインシデンスペアを形成する可能性が最大化するように選択される。
【００２８】
図１に示す１１の検出器モジュールの構成に対して、モジュールプロセッサ１８Ａ−Ｋの間のマスター／スレーブ関係は、次のようになる。
【００２９】
【表１】
従って、モジュールプロセッサ１８−Ｋの間のスレーブ／マスター関係は、次のようになる。
【００３０】
【表２】
【００３１】
図４は、図１のリング１２と、１１個のモジュールプロセッサのうちの２個のモジュールプロセッサのマスター／スレーブ関係を示すように加えた線とを示す。検出器モジュール１６Ａから１６Ｅを結ぶ線、検出器モジュール１６Ａから１６Ｆを結ぶ線は、モジュールプロセッサ１８Ｅと１８Ｆがモジュールプロセッサ１８Ａのスレーブであることを示している。モジュールプロセッサ１８Ｆは、検出器モジュール１６Ｆから検出器モジュール１６Ｊと１６Ｋを結ぶ線で示すように、独自に２つのスレーブを有する。残りのマスター／スレーブ関係を表す１８個の線は、明瞭にするため省略する。
【００３２】
図５に示すように、マスター１８Ａは、その第１のスレーブ１８Ｅへ第１および第２のデータリンク２０Ａ、２２Ａによって接続されている。同様に、マスター１８Ａは、第２のスレーブ１８Ｆへ別の第１および第２のデータリンク２０Ｂ、２２Ｂにより接続されている。第１および第２のデータリンク２０Ａ−Ｂ、２２Ａ−Ｂは、マスター１８Ａと対応するスレーブ１８Ｅ−Ｆとの間でトリガーパルスを送信するために使用される。従って、第１および第２のデータリンク２０Ａ−Ｂ、２２Ａ−Ｂは、通常は単線である。スレーブ１８Ｅが、それに関連する検出器モジュール１６Ｅから、イベントを示す信号（以後、「スレーブイベント」と言う）を受けると、スレーブ１８Ｅは、第１のデータリンク２０Ａでパルスをマスター１８Ａに送信する。マスター１８Ａが、スレーブ１８Ｅにより検出されたスレーブイベントを、コインシデンスを構成するイベントとみなすと、マスター１８Ａは、第２のデータリンク２２Ａでパルスをスレーブ１８Ｅに送り返す。
【００３３】
通常はＬＶＤＳ（「低電圧差動規格」）チャンネルである第３のデータリンク２４Ａ−Ｂは、マスター１８Ａとそのそれぞれのスレーブ１８Ｅ−Ｆに接続する。スレーブ１８Ｅ−Ｆは、この第３のデータリンク２４Ａ−Ｂを使用して、マスター１８Ａへスレーブイベントについての別の情報を送信する。このような別の情報には、例えば、そのスレーブイベントをトリガーした入射ガンマ線フォトンのエネルギーや、光電子増倍管により生成された電圧信号の波形を含めることができる。
【００３４】
図６は、スレーブにより実行される手順を示す。その関連したモジュールプロセッサから、スレーブイベントを示す信号を受けると（ステップ２６）、スレーブはそのスレーブイベントをその両方のそれぞれのマスターへレポートする（ステップ２８Ａ−Ｂ）。これは、それらのマスターへ接続する２つのそれぞれの第1のデータリンクでパルスを送信することによってなされる。スレーブは次いで、それらの２つのそれぞれのマスターへ接続する２つの第２のデータリンクのいずれかで、マスターからの応答を待つ（ステップ３０Ａ−Ｂ）。
【００３５】
第２のデータリンクでマスターから受けたリクエストパルスに応答して、スレーブは、スレーブイベントに関する別の情報を含むデータパケットを準備する（ステップ３２Ａ−Ｂ）。このデータパケットは次に、第３のデータリンクで、その別の情報をリクエストしたいずれかのマスターに送信される（ステップ３４Ａ−Ｂ）。データパケットを送った後、スレーブは次のイベントを待つ（ステップ３６）。あらかじめ規定した時間内にどのマスターからもリクエストパルスが送られない場合は、スレーブはスレーブイベントを放棄し（ステップ３８）、次のスレーブイベントを待つ（ステップ３６）。
【００３６】
図７は、マスターが実行する手順を示す。関連する検出器モジュールからスレーブイベントを示す信号を受けると（ステップ４０）、スレーブイベントの発生時刻と、それ自体に関連する検出器モジュールにより受けたイベント（以後、「マスターイベント」と言う）の発生時刻とを比較する（ステップ４２）。マスターイベントとスレーブイベントの発生時刻の違いが選択した許容範囲である場合は、マスターはマスターイベントとスレーブイベントとがコインシデンスであると判断する（ステップ４４）。さもなくば、マスターはスレーブイベントを無視して次のスレーブイベントの発生を待つ（ステップ４６）。
【００３７】
マスターイベントとスレーブイベントの間でコインシデンスが認められると、マスターはそのスレーブイベントを検出したスレーブへリクエストパルスを送信する（ステップ４８）。図６について述べたように、このパルスはスレーブによって、スレーブイベントについての別の情報を要求するものとして解釈される。マスターは次いで、スレーブイベントについての別の情報を有するデータパケットを待つ。
【００３８】
データパケットを受けると（ステップ５０）、マスターは、両者でコインシデンスとなるマスターイベントとスレーブイベントに関する情報を含むコインシデンスレコードを作成する。このコインシデンスレコードは、後に公知の断層撮影アルゴリズムを実行する画像復元処理によって処理するため、公知の磁気ディスクや磁気テープなどの大容量記憶媒体に格納される（ステップ５２）。
【００３９】
記載したように、各スレーブは２個のマスターを有し、各マスターは２個のスレーブを有する。しかし、スレーブが特定の数のマスターを有したり、マスターが特定の数のスレーブを有することは要求されない。また各マスターが同じ数のスレーブを有したり、各スレーブが同じ数のマスターを有することも要求されない。
【００４０】
図示したＰＥＴスキャナ１０は、１１個の検出器モジュールを有している。しかし、異なる数の検出器を用いることができる。本発明は、リング１２の検出器モジュールの数に依存しないが、奇数の検出器が位相的には都合がよい。
【００４１】
図６において、スレーブはマスターにイベントを知らせるが、マスターがその情報を実際に要求するまでイベントに関する情報を保留している。これによって、第３のデータリンクがスレーブからマスターへのデータパケットの輸送でビジーとなる確率を最小化し、それによって、データパケットがドロップする確率を最小化する。しかし、これによってマスターは対象のデータパケットを要求する必要があるため、別に幾分複雑となる。
【００４２】
あるいは、そのスレーブに関連する検出器モジュールで検出された各イベント毎に、スレーブはマスターにデータパケットを送る。マスターがそのイベントをコインシデンスの一部でないと判断する場合は、マスターはデータパケットを放棄するのみとなる。こうすることで、マスターはもはやスレーブにデータパケットを送るよう信号を出す必要がないので、第２のデータリンクの必要性がなくなる。
【００４３】
図２−３に戻って、各検出器ブロック１７は、対象が画像化される最も近くのシンチレータブロック２１の表面で各列のピラーの主軸に平行に延びる波長変換光ファイバ５４も含んでいる。図３に示すように、ファイバ配列５３の中でファイバ５４はシンチレータブロック２１の面を横切って広がっており、１つのファイバ５４が各列のピラー２３の主軸に平行に延びている。各ファイバ５４は、各プロセッサ１８Ａ−Ｋに信号を提供する蛍光光度計（ｆｌｕｏｒｅｍｅｔｅｒ）５５と光学的に連絡している。
【００４４】
ファイバ５４の壁は、ピラー２３から出る光に対して透明である。その結果、ファイバ５４に隣接するピラー２３（図３で影付きのピラー）の１つに由来する光は、光をファイバ５４に導入する。この光の一部は、ファイバ５４の内部で捕捉され、ファイバ５４に組み合わされた蛍光光度計５５に導かれる。検出器を横切る光、すなわちファイバ５４を横切る光の空間的分布を観測することにより、プロセッサ１８Ａ−Ｋは、シンチレータブロック２１のどの列のピラー２３から光が由来するのかを決定することができる。このようにリボン状のファイバ５４を一体化するＰＥＴスキャナは、米国特許第５，６００，１４４号に記載されており、その内容は参照により一体化される。
【００４５】
イベントの間の一連のシンチレーションフォトンは、図８に示すような特有の時間点分布を有する。図８に示すように、シンチレーションフォトン数の急激な増加は、ガンマ線フォトンとシンチレーションブロック２１との間の相互作用の瞬間を特徴づける。これに次いでシンチレーションフォトンの数は減少する。相互作用の瞬間を正確に決定する能力は、一部には、図８に示す急激な増加を検出する能力に依存している。
【００４６】
検出器が相互作用によって放出した全てのシンチレーションフォトンをなんとか検出することができるとすると、シンチレーションフォトンの測定された時間的分布は、図８に示す実際の時間的分布と一致することになる。しかし、どの瞬間においても検出器は、その検出器の方に来るフォトンを検出することができるだけである。このようなフォトンの数は統計的に変動する。このフォトンの数が少ないと、シンチレーションフォトンの測定される時間的分布は、図８に示す特徴的な時間的分布とはかなり異なったものとなり得る。これは、正確な相互作用の瞬間を確認する能力に悪影響を及ぼす。
【００４７】
光電子増倍管１９Ａ−Ｄは、大きな受光面積を有しているため、大量のフォトンを図８に示す特徴的な時間的分布からサンプリングする。このため、統計的変動は重要でなくなり、光電子増倍管１９Ａ−Ｄによって測定された時間的分布は、図８に示す特徴的な時間的分布と一致する傾向となる。光電子増倍管１９Ａ−Ｄは、このように衝突の瞬間を非常に正確に決定することができるので、時間的に非常に接近して生じるイベントを分解することが可能となる。しかし、光電子増倍管１９Ａ−Ｄは、その受光面積が大きいため、空間的分解能が低く、そのため空間的に非常に近接したイベントを分解することができない。
【００４８】
対照的に、ファイバ５４は受光面積が小さいため、光電子増倍管１９Ａ−Ｄよりも精緻な空間的分解能を提供する。ファイバ５４の光捕捉効率が制限されているので、ファイバ５４は、光電子増倍管１９Ａ−Ｄほど多くのシンチレーションフォトンをサンプリングすることができない。このため、ファイバ５４によって見られる時間的分布は、しばしば図８の実際の時間的分布と全く異なる。特に、相互作用の瞬間に伴う急激な増加がしばしば低下する。その結果、ファイバ配列５３は、シンチレーションブロック２１で互いに非常に近くで生じるイベントを区別をすることはできるが、時間的に非常に接近して生じたイベントを分解することは容易にはできない。
【００４９】
光電子増倍管１９Ａ−Ｄの空間的分解能は、一部には、光電子増倍管１９Ａ−Ｄの数に依存する。例えば、それぞれが比較的小さい受光面積を有する光電子増倍管を多く設置することができる。しかし、これにより、各光電子増倍管で集められるシンチレーションフォトンは少なくなるので、ファイバ５４に関連して、上述したように相互作用の瞬間に伴う急激な増加が低下する。さらに光電子増倍管の出費があるので、適切な空間的分解能を維持する一方で光電子増倍管の数を削減することが望ましい。これはシンチレータブロック２１から光電子増倍管１９Ａ−Ｄの間に位置して光ミキサ５６を設置することにより達成される。
【００５０】
光ミキサ５６は、光学的に透明な材料の層である。シンチレータブロック２１と光ミキサ５６の間のインターフェース５９は、インターフェース５９において反射を減少するため屈折率整合層でコーティングされている。同様に、光ミキサ５６と光電子増倍管１９Ａ−Ｄの間のインターフェース５７は、インターフェース５７において反射を減少するため屈折率整合層でコーティングされている。
【００５１】
ピラー２３を入るガンマ線フォトンは、一連の等方性シンチレーションフォトンを生成する。これらのシンチレーションフォトンは、光学要素内の構造によって散乱または反射する。シンチレーションフォトンがどのピラーに由来するかによって、異なる数のシンチレーションフォトンが光電子増倍管１９Ａ−Ｄに衝突する。その結果、第１、第２、第３、および第４の光電子増倍管１９Ａ−Ｄは、光電子増倍管１９Ａ−Ｄにより検出されたシンチレーションフォトンの数に依存して、対応する第１、第２、第３、および第４の光電子増倍信号を生成する。
理想的には、第１および第３の光電子増倍信号の合計と、４つの全ての光電子増倍信号の合計との比は、光を放出したピラー２３に関連した第２の座標の値に直線的に依存する。同様に、第１および第２の光電子増倍信号の合計と、４つの全ての光電子増倍信号の合計との比は、光を放出したピラー２３に関連した第１の座標の値に直線的に依存する。代表的な理想的な比は、図９Ａおよび９Ｂの実線５８、６０に示す。さらに、図９Ｃの実線６２が示すように、どのピラー２３が光を出そうと、４つの全ての光電子増倍信号の合計は同じであるはずである。
【００５２】
非線形性と頂部形成（ｃｒｏｗｎｉｎｇ）の両方を避けるための、図１０に示す好適な光学要素７０は、シンチレータブロック２１に隣接するミキシング層７２を有する構造的光学要素、光電子増倍管１９Ａ−Ｄに隣接した非構造的キャップ層７４、キャップ層７４に隣接した構造的外側層７６、およびミキシング層７２と構造的外側層７６の間の構造的内側層７８である。４つの層は、すべて光学的に透明な媒体から作成されている。
【００５３】
光学要素７０のミキシング層７２は、ほぼ０．０５インチと０．１２の間で、好ましくは０．０８インチの厚みの透明材料の層である。このミキシング層７２により、光が構造的内側層７８に入る前に短距離で自由に混合することができる。
【００５４】
図１１を参照して、構造的内側層７８は、光学要素７０の側面に平行に延びる外側壁８２を有する光学的に透明な中央領域と、ずれてはいるが中央領域８０の外側壁８２に平行に延びる内側壁８６を有する透明な周辺領域８４とを含む。ここで使用する「内側壁８６」とは、周辺領域８４に物理的に接触する表面を言い、「外側壁８２」とは、中央領域８０に物理的に接触する表面を言う。内側壁８６および外側壁８２は、このように中央領域８０を周辺領域８４から分ける矩形ギャップ８８を規定する。矩形ギャップ８８は、空気または光学的に透明な媒体とは異なった誘電率を有する材料で充填することができ、それにより、中央領域８０と周辺領域８４の内部で全反射が促進される。ギャップ８８の幅は重要ではないが、ギャップ８８を介する結合を抑制するための波長よりも大きい必要がある。
【００５５】
矩形ギャップ８８は、１つのピラー２３が正確に周辺領域８４の下になるようにミキサ７０の壁からずらすことができる。このことは、同じピラー２３から出る全てのフォトンが、次いで同じ物理的環境に置かれるゆえ有利であるがこれは必要ではない。矩形ギャップ８８は、例えばピラー２３を二等分することができる。
【００５６】
周辺領域８４の内側壁８６は高度に研磨されているので、内側壁８６に入射する周辺領域８４のシンチレーションフォトンは鏡面反射する。それに対して、中央領域８０の外側壁８２は粗いので、外側壁８２に入射する中央領域８０のシンチレーションフォトンは、ランダムな方向に反射する。その結果、周辺領域８４のシンチレーションフォトンが光電子増倍管に到達する確率は、中央領域８０のシンチレーションフォトンが光電子増倍管に到達する確率よりも高い。これにより、中央領域８０のシンチレーションフォトンに対する光電子増倍管１９の応答に比較して、周辺領域８４のシンチレーションフォトンへの光電子増倍管１９の応答を高めるようになる。
【００５７】
図９Ｃの破線６８は、第２の座標の特定の値に由来するシンチレーションフォトンが光電子増倍管１９Ａ−Ｄに到達する可能性を示す確率密度関数である。通常の光学要素においては、中央領域８０に由来するシンチレーションフォトンが、周辺領域８４に由来するシンチレーションフォトンよりも、光電子増倍管１９Ａ−Ｄにより到達しやすいため、確率密度関数６８は非均一である。周辺領域８４からのフォトンが光電子増倍管１９Ａ−Ｄに到達するよう促進され、同時に、中央領域８０からのフォトンが光電子増倍管１９Ａ−Ｄへの到達を阻止されることによって、構造的内側層７８において確率密度関数６８は平坦になるようになる。これによって、第１および第２の光電子増倍信号の合計が第２の座標から独立するようになる。
【００５８】
今度は図１２を参照して、光学要素７０の構造的外側層７６は、１つが各光電子増倍管１９Ａ−Ｄに対応する４つの光学的に透明なクオドラント９０Ａ−Ｄから作成されている。各クオドラント９０Ａは、外部コーナー９４Ａで出会う２つの外側壁９２Ａ、９２Ｂと、内部コーナー９８Ａで出会う内側壁９６Ａ、９６Ｂとを有する。ここで使用されるとおり、内側壁９６Ａ、９６Ｂは、それに伴うクオドラント９０Ａと物理的に接触している。各クオドラント９０Ａの内側壁９６Ａ、９６Ｂは、入射したシンチレーションフォトンが鏡面反射するように高度に研磨されている。
【００５９】
全ての４つのクオドラント９０Ａ−Ｄの内側壁９６Ａ、９６Ｂは集合して、構造的外側層７６で主軸と従軸の両方向に延びる十字型ギャップを形成している。十字型ギャップ１００は、空気または光学的伝達媒体のものとは異なる誘電率を有する材料で充填することができ、それにより、各クオドラント９０Ａ−Ｄの内部での全反射を促進する。ギャップ１００の幅は重要でないが、ギャップ１００を介する結合を抑制する波長よりも大きい必要がある。
【００６０】
構造的内側層７８は、０．９２３インチ（１６．８ｍｍ）の厚みであり、光学要素７０の全厚みは、１．５７３インチ（３９．９ｍｍ）である。光学的伝達性層１０２は、ミキシング層７２と同様、構造的外側層７６と構造的内側層７８の間に選択的に配置される。この選択的である層１０２は、ほぼ０．１５インチ（３．８ｍｍ）の厚みである。光学要素７０の長さおよび幅は、それぞれ３．２１インチ（８１．８ｍｍ）と、２．６９５インチ（９４．４ｍｍ）である。光学的に透明な材料のキャップ層７４は、構造的外側層７６を覆って配置することができ、それによって、異物が十字型ギャップ１００に落ちることを防止する。このキャップ層７４は、０．０６インチと０．１２インチの間である。
【００６１】
ここに記載する実施の形態において、４つの光電子増倍管１９Ａ−Ｄが格子状に配置されているので、４つの領域９０Ａ−Ｄが構造的外側層７６の内部にある。この領域は、構造的外側層７６にあるので、各領域９０Ａは４つの光電子増倍管１９Ａ−Ｄの１つ１９Ａに面している。領域の間に得られるギャップがこのような十字ギャップ１００である。
【００６２】
別の実施の形態において、４つ以上の光電子増倍管を矩形アレイに配置することもできる。このような場合、構造的外側層７６の内部に対応する領域の数があって、各領域が対応する光電子増倍管に面している。領域の間に得られたギャップは次いで格子を規定する。ギャップを規定する壁は高度に研磨されているため、特定の領域から壁に入射するシンチレーションフォトンは鏡面的に反射してその領域に戻される。
【００６３】
多くの光電子増倍管を有する実施の形態においては、構造的内側層７８は、中央領域を取り囲むいくつかの入れ子状の周辺領域を有することができる。これらの追加の領域は、周辺領域の形状に似ており、互いにギャップによって離れている。各ギャップは内向きの壁と外向きの壁とを有する。内向きの壁は粗く鏡面反射を阻止し、外側の壁は高度に研磨されて鏡面反射を促進している。各ペアの内向きの壁と外向きの壁の粗さと研磨の程度は、ペア毎に変化させることができ、それによって、可能な限りフラットな応答を達成するよう内層を調節することができる。
【００６４】
光学要素７０は、個別の層を成型することによって作成する。この層は次いで層間を屈折率整合接着剤で接着する。構造的外側層７６と構造的内側層７８をモールドから容易に除去するため、矩形ギャップ８８および十字ギャップ１００は通常Ｖ形状プロフィールで作成される。
相互作用が何時にどのピラー２３で生じたかを確認する際、光電子増倍管１９Ａ−Ｄによって提供された情報と、ファイバ配列５３によって提供された情報の両方を利用することが有利である。その時間分解能が秀逸であるため、光電子増倍管１９Ａ−Ｄは、イベントが生じたときを確認する情報に貢献するであろう。その空間的分解能が秀逸であるため、ファイバ配列５３は、イベントが生じた場所を確認する情報に貢献するであろう。
【００６５】
光電子増倍管１９Ａ−Ｄによっておよびファイバ配列５３によって提供された情報を同時に利用することが困難なのは、ＣｓＩ（Ｎａ）シンチレータブロック２１を使用するとき、光電子増倍管１９Ａ−Ｄによって検出されたイベントと、ファイバ配列５３によって検出されたイベントと、を関連づけることが困難であることから生じている。ファイバ５４は、およそ１００ナノ秒離れたイベントを分解することができ、一方、光電子増倍管１９Ａ−Ｄは、１ナノ秒しか離れていないイベントを分解することができる。光電子増倍管１９Ａ−Ｄが１００ナノ秒未満で離れた２つのイベントを検出するならば、ファイバ配列５３によって検出された対応するイベントを確実に確認することは困難であろう。
【００６６】
光電子増倍管１９Ａ−Ｄによって検出されたイベントを、ファイバ配列５３によって検出されたイベントに関連づける１つの方法は、第１に検出器モジュール１６Ａ−Ｋを較正することである。較正の間に５１１ｋＥＶのガンマ線フォトンを既知のピラー２３に入れることでそのピラー２３に由来する一連のフォトンを生じさせる。これらのフォトンの一部が光電子増倍管１９Ａ−Ｄに到達して光電子増倍信号をトリガする。これらのフォトンの比較的小部分がファイバ配列５３に到達してファイバ信号をトリガする。光電子増倍信号とファイバ信号の両方が記録されて、既知のピラー２３で生じた相互作用に関連するものとして認識される。
【００６７】
先述の手順が何度も繰り返される。繰り返しの度ごとに、新たな光電子増倍信号や新たなファイバ信号が生成されて記録される。得られた一式の記録されたファイバ信号は次いで共に平均化されて、既知のピラー２３内で生じる相互作用への基準ファイバ応答が得られる。同様に、得られた一式の記録された光電子増倍信号は共に平均化されて、既知のピラー２３内で生じる相互作用への基準ファイバ応答が得られる。
既知のピラーに対する較正手順は、上述のように、検出器１６Ａ−Ｋ内で各ピラー２３に対して繰り返される。従って較正手順の最終結果は、光電子増倍管較正表とファイバ較正表である一対の較正表となる。光電子増倍管較正表は、各ピラー２３に対して、そのピラー２３内で生じる相互作用への基準光電子増倍管応答を示す。ファイバ較正表は、各ピラー２３に対して、そのピラー２３内で生じる相互作用への基準ファイバ応答を示す。
【００６８】
ＰＥＴスキャナ１０を使用するとき、光電子増倍管１９Ａ−Ｄは、未知のピラーにおいて不確定な時間で生じる相互作用に応答して、測定された光電子増倍信号を周期的に生成する。測定された光電子増倍信号は、光電子増倍信号較正表において利用可能であるどの基準光電子増倍応答とも異なるのが通常である。しかし、測定された光電子増倍信号は、基準光電子増倍応答という既知の平均を有する光電子増倍信号のサンプル空間からのサンプルを示している。その結果、公知の離散的最尤法を用いて計算することができ、測定された光電子増倍信号の尤度が、既知の基準光電子増倍応答を有するサンプル空間からその平均として出される。
【００６９】
同様に、ＰＥＴスキャナ１０を使用するとき、ファイバ配列５３は、未知のピラーにおいて不確定な時間で生じる相互作用に応答して、受けたファイバ信号を周期的に生成する。測定されたファイバ信号は、ファイバ較正表において利用可能であるどのファイバ応答とも異なるのが通常である。しかし、測定されたファイバ信号は、基準ファイバ応答という既知の平均を有するファイバ信号のサンプル空間からのサンプルを示している。その結果、公知の離散的最尤法を用いて計算することができ、測定されたファイバ信号の尤度が、既知の基準ファイバ応答を有するサンプル空間からその平均として出される。
【００７０】
測定されたファイバ信号と測定された光電子増倍信号が互いに関連するかを決定するため、モジュールプロセッサは、各ピラー２３に対して、測定されたファイバ信号と測定された光電子増倍信号とが、ピラー２３で生じた相互作用によって生成された可能性を計算する。この可能性が最も高いピラー２３に対して、ここでは「最有望ピラー」と言う。最有望ピラーに関連する可能性が選択された閾値を超えていると、測定されたファイバ信号と測定された光電子増倍信号とは、そのピラー２３における同じ相互作用によって生成されたものと認識される。
【００７１】
公知の統計技術を用いて、最有望ピラーが本当に正確なピラーである確率を計算することもできる。このような手法には、分子が最有望ピラーが正確なピラーである確率であり、分母が先述の確率と例えば次に有望なピラーである別のピラーが正確なピラーである確率との合計である尤度比を計算する手法が含まれている。このような比は評価の質を測定するものであろう。
【００７２】
上述の方法は、実際の確率が既知でない場合にも適用することができる。そのような場合には、実際の確率に相関する値の量を代わりに使用することができる。
【００７３】
他の実施も特許請求の範囲内である。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】図１は、リング状のモジュールを示す。
【図２Ａ】図２Ａは、検出器ブロックを示す。
【図２Ｂ】図２Ｂは、検出器ブロックを示す。
【図３】図３は、線３−３に沿った図２Ａおよび図２Ｂの検出器ブロックを示す。
【図４】図４は、図１に示すモジュールの一部の間マスター／スレーブ関係を示す。
【図５】図５は、マスターとその２つのスレーブ間の接続を示す。
【図６】図６は、スレーブが実行するプロセスのフロー図である。
【図７】図７は、マスターが実行するプロセスのフロー図である。
【図８】シンチレーション結晶中の相互作用から生じるシンチレーションフォトンの時間的分布の特性を示す。
【図９Ａ】図９Ａは、検出器ブロックの代表的応答曲線を示す。
【図９Ｂ】図９Ｂは、検出器ブロックの代表的応答曲線を示す。
【図９Ｃ】図９Ｃは、検出器ブロックの代表的応答曲線を示す。
【図１０】図１０は、構造的光学要素の断面を示す。
【図１１】図１１は、線１１−１１に沿った、図１０の構造的光学要素の内側層の平面図である。
【図１２】図１２は、線１２−１２に沿った、図１０の構造的光学要素の外側層の平面図である。
【符号の説明】
【００７５】
１０ ＰＥＴスキャナ
１６ 検出器モジュール
１７ 検出器ブロック
１８ モジュールプロセッサ
１９ 光電子増倍管
２１ シンチレータブロック
２３ ピラー
５３ ファィバ配列
５４ ファイバ
５５ 蛍光光度計
５６ 光ミキサ
７０ 光学要素
７２ ミキシング層
７４ キャップ層
７６ 構造的外側層
７８ 構造的内側層
８０ 中央領域
８２ 外側壁
８４ 周辺領域
８６ 内側壁
８８ 矩形ギャップ
９０ クオドラント
９２ 外側壁
９６ 内側壁
１００ 十字ギャップ
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ポジション放射断層撮影（「ＰＥＴ」）スキャナと、特にＰＥＴスキャナの空間的および時間的分解能の向上に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポジション放射断層撮影（「ＰＥＴ」）において、放射性物質が患者に配置される。放射性減衰の過程で、この物質は陽電子を放射する。陽電子は、電子に遭遇するまで患者の体内を通過する。陽電子と電子が出会うと互いに消滅する。その結果、２つのガンマ線フォトンが放出され、患者を出た２つのガンマ線フォトンは反対方向に動く。これらのガンマ線フォトンのペアを検出することにより、消滅が生じた場所を推定し、それによって患者の体内での放射性物質の分布を決定することができる。
【０００３】
これらのガンマ線フォトンのペアを検出するため、（ここでは「ガンマ線」と呼ぶ。）患者をシンチレーション結晶（ｓｃｉｎｔｉｌｌａｔｉｎｇ ｃｒｙｓｔａｌ）で取り囲むことが有用である。陽電子と電子が患者の体内で消滅すると、生じるガンマ線のペアが対向するシンチレーション結晶に入る。これらのガンマ線は次いで、シンチレーション結晶と相互に作用する。その間にガンマ線がシンチレーション結晶と相互作用する点に集中してシンチレーションフォトンの一連の放射が等方的に生じる。これらのシンチレーションフォトンは、シンチレーション結晶と光学的に連絡する光検出器によって検出することができる。
【０００４】
これらのシンチレーションフォトンには、光検出器に入る方向に発するものもある。光検出器から離れる方向に発するが、シンチレーション結晶内の構造で向きを変えた後どうにか光検出器に到達するシンチレーションフォトンもある。なお、その他のシンチレーションフォトンは吸収され光検出器には全く到達しない。
ガンマ線フォトンを検出するため、患者はシンチレーション結晶のリング内に配置される。結晶を観測する光検出器は、次いでシンチレーションフォトンを検出し、シンチレーションフォトンを受けた数と、どのシンチレーション結晶から受けたかに関する情報をプロセッサに提供する。プロセッサは次いで、全ての光検出器から到達したこのようなデータを処理して、患者の体内での放射性物質の空間的分布を示す画像を作成する。
【０００５】
各光検出器は、その強度がその光検出器に到達したシンチレーションフォトンの数を示す信号を提供する。光検出器は大きな断面積を有するため、多くのシンチレーションフォトンを検出することができる。その結果、光検出器は、大変正確にガンマ線が物質と相互作用したときを決定することができる。しかし、光検出器の大きな受光断面積により、ガンマ線がシンチレーション結晶と相互作用した場所に関する正確な情報を提供する能力が制約される。
【０００６】
ＰＥＴスキャナの空間的分解能を向上するため、光電子増倍管やシンチレーション結晶と光学的に連絡する波長変換光ファイバや蛍光光ファイバを設置することができる。シンチレーションフォトンは、次いで蛍光光ファイバに入ることができる。すると、シンチレーションフォトンが吸収される。こうして光ファイバは蛍光を生じる。ファイバ内で放射された「再放射フォトン」と呼ばれるフォトンは、各ファイバと光学的に連絡する光センサーの方に伝搬する。蛍光光ファイバは光電子増倍管に比べて非常に狭いので、ファイバ配列は光電子増倍管よりも高い空間的分解能を備えている。そのためこのファイバは、ガンマ線がシンチレーション結晶と相互作用した場所に関してより正確な情報を提供することができる。
【０００７】
ファイバの直径が小さいこと、ファイバのシンチレーションフォトンを捕捉する確率が制約されていることは、各ファイバが限られた数のシンチレーションフォトンしか集めることができないことを意味する。そのため、ファイバにより得られた信号は、限られた時間的分解能を提供するだけである。それによって、特にイベントの間隔が短いとき、ファイバからの信号と光電子増倍管からの信号とを関連づけることが困難となる。
【発明の開示】
【０００８】
要旨
本発明の１つの局面において、装置は、ＰＥＴスキャナのシンチレータブロックからのフォトンを受けるために配置された光検出器であって、前記光検出器によって検出された光検出器信号の分布を示す測定された光検出器信号を提供するように構成されている光検出器と、前記シンチレータブロックからのフォトンを受けるために配置された波長変換ファイバであって、前記ファイバによって受けたフォトンの分布を示す測定されたファイバ信号を提供するように構成された波長変換ファイバとを備える。
本発明のこの局面の実施形態は、次の１以上の特徴を含むことができる。
プロセッサは、前記測定された光検出器信号および前記測定されたファイバ信号に基づいてフォトン源の位置を推定するように構成されている。
プロセッサは、参照光検出器信号に基づいてフォトン源の位置を推定するように構成されている。
プロセッサは、参照ファイバ信号に基づいてフォトン源の位置を推定するように構成されている。
プロセッサは、前記推定した位置が正確な位置である程度を推定するように構成されている。
格納された較正表は、既知の一式の光検出器信号から得られた値を含んでいる。
格納された較正表は、既知の一式のファイバ信号から得られた値を含んでいる。
【０００９】
前記プロセッサは、前記測定された光検出器信号および前記測定されたファイバ信号が、フォトン源において出されたフォトンから得られた可能性を推定することにより、前記フォトン源の位置を推定するように構成されている。
【００１０】
前記プロセッサは、前記測定された光検出器信号および前記測定されたファイバ信号が、複数のフォトン源のそれぞれにおいて出されたフォトンから得られた可能性を推定することにより、前記フォトン源の位置を推定するように構成されている。
【００１１】
前記プロセッサは、前記測定された光検出器信号および前記測定されたファイバ信号が、フォトン源において出されたフォトンから得られたものである最大尤度に、いずれのフォトン源が関連しているかを決定することにより、前記フォトン源の位置を推定するように構成されている。
【００１２】
前記プロセッサは、複数のフォトン源から、前記測定された光検出器信号および前記測定されたファイバ信号が前記フォトン源において出されたフォトンから得られた可能性の方が、前記測定された光検出器信号および前記測定されたファイバ信号が前記フォトン源とは別の源において出されたフォトンから得られた可能性よりも高い特性を有する、フォトン源を確認することによって、フォトン源の位置を推定するように構成されている。
【００１３】
前記プロセッサは、前記測定された光検出器信号および前記測定されたファイバ信号が、第１のフォトン源において出されたフォトンから得られた可能性である、第１の尤度を示す第１の値を推定し、前記測定された光検出器信号および前記測定されたファイバ信号が、第２のフォトン源において出されたフォトンから得られた可能性である、第２の尤度を示す第２の値を推定し、前記第１の値および前記第２の値に基づいて、前記第２の尤度よりも前記第１の尤度が大きくなるように決定し、前記第１のフォトン源が、前記測定された光検出器信号および前記測定されたファイバ信号を出させたフォトンのフォトン源であることを示すことにより、フォトン源の位置を推定するように構成されている。
【００１４】
本発明の別の局面は、ＰＥＴスキャナのシンチレータブロックのフォトン源から、複数の光検出器によって受けたフォトンの分布を示す測定された光検出器信号を得る工程と、シンチレータブロックのフォトン源から、前記シンチレータブロックを横切って延びる複数の波長変換ファイバによって受けたフォトンの分布を示す測定されたファイバ信号を得る工程とを含む。
【００１５】
本発明のこの局面は、次の１以上の特徴を含むことができる。
前記測定された光検出器信号および前記測定されたファイバ信号に基づいて、前記シンチレータブロックの前記フォトン源の位置を推定する追加の工程。
参照光検出器信号に基づいて前記位置を推定する工程によりフォトン源の位置を推定する工程。
参照ファイバ信号に基づいて前記位置を推定する工程により、前記最有望フォトン源の位置を推定する工程。
前記推定した位置が正確な位置である程度を推定する工程。
前記既知の一式の光検出器信号から得られた値を含む格納された較正表を読む追加の工程。
前記既知の一式のファイバ信号から得られた値を含む格納された較正表を読む追加の工程。
前記測定された光検出器信号および前記測定されたファイバ信号が前記フォトン源において出されたフォトンから得られた可能性を推定する工程により、前記フォトン源の位置を推定する工程。
前記測定された光検出器信号および前記測定されたファイバ信号が複数のフォトン源のそれぞれにおいて出されたフォトンから得られた可能性を推定する工程により、フォトン源の位置を推定する工程。
前記測定された光検出器信号および前記測定されたファイバ信号が、前記フォトン源において出されたフォトンから得られた最大尤度に、前記フォトン源のいずれが関連するかを決定する工程により、フォトン源の位置を推定する工程。
複数のフォトン源から、前記測定された光検出器信号および前記測定されたファイバ信号が前記フォトン源において出されたフォトンから得られた可能性の方が、前記測定された光検出器信号および前記測定されたファイバ信号が前記フォトン源とは別の源において出されたフォトンから得られた可能性よりも高い特性を有する、フォトン源を確認する工程により、フォトン源の位置を推定する工程。
前記測定された光検出器信号および前記測定されたファイバ信号が、第１のフォトン源において出されたフォトンから得られた可能性である、第１の尤度を示す第１の値を推定する工程と、前記測定された光検出器信号および前記測定されたファイバ信号が、第２のフォトン源において出されたフォトンから得られた可能性である、第２の尤度を示す第２の値を推定する工程と、前記第１の値および前記第２の値に基づいて、前記第２の尤度よりも前記第１の尤度が大きくなるように決定する工程と、前記第１のフォトン源が、前記測定された光検出器信号および前記測定されたファイバ信号を出させたフォトンのフォトン源であることを示す工程により、フォトン源の位置を推定する工程。
【００１６】
本発明の別の局面は、シンチレータブロックの最有望フォトン源の位置を推定するためのソフトウェアが符号化されているコンピュータ読み取り可能媒体を含む。前記ソフトウェアは、シンチレータブロックのフォトン源から、複数の光検出器によって受けたフォトンの分布を示す測定された光検出器信号を得、シンチレータブロックのフォトン源から、シンチレータブロックを横切って延びる複数の波長変換ファイバによって受けたフォトンの分布を示す測定されたファイバ信号を得、前記測定された光検出器信号に少なくとも部分的に基づいて、および前記測定されたファイバ信号に少なくとも部分的に基づいて、前記シンチレータブロックの最有望フォトン源の位置を推定するための命令を備える。
【００１７】
本発明のこの局面は、次の１以上の特徴を含むことができる。
前記最有望フォトンの位置を推定するための命令は、前記測定された光検出器信号を既知の一式の光検出器信号と比較し、前記測定されたファイバ信号を既知の一式のファイバ信号と比較するための命令を含む。
前記ソフトウェアが、前記既知の一式の光検出器信号から得られた値を含む格納された較正表を読むための命令をさらに含む。
前記ソフトウェアが、前記既知のファイバ信号から得られた値を含む格納された較正表を読むための命令をさらに含む。
最有望フォトン源を推定するための命令は、前記測定された検出器信号および前記測定されたファイバ信号が、前記最有望フォトン源において出されたフォトンから得られた可能性を推定するための命令を含む。
前記最有望フォトン源の位置を推定する命令は、前記測定された光検出器信号および前記測定されたファイバ信号が、複数のフォトン源のそれぞれにおいて出されたフォトンから得られた可能性を推定し、前記測定された光検出器信号および前記測定されたファイバ信号が、前記フォトン源において出されたフォトンから得られた最大尤度に、複数のフォトン源のいずれが関連するかを決定するための命令を含む。
前記最有望フォトン源の位置を推定するための命令は、前記測定された光検出器信号および前記測定されたファイバ信号が、複数のフォトン源のそれぞれにおいて出されたフォトンから得られた可能性を推定し、前記複数のフォトン源から、前記測定された光検出器信号および前記測定されたファイバ信号が前記最有望フォトン源において出されたフォトンから得られた可能性の方が、前記測定された光検出器信号および前記測定されたファイバ信号が前記最有望フォトン源とは別の源において出されたフォトンから得られた可能性よりも高い特性を有する、最有望フォトン源を確認するための命令を含む。
前記最有望フォトン源の位置を推定するための命令は、前記測定された光検出器信号および前記測定されたファイバ信号が、第１のフォトン源において出されたフォトンから得られた可能性である、第１の尤度を示す第１の値を推定し、前記測定された光検出器信号および前記測定されたファイバ信号が、第２のフォトン源において出されたフォトンから得られた可能性である、第２の尤度を示す第２の値を推定し、前記第１の値および前記第２の値に基づいて、前記第２の尤度よりも前記第１の尤度が大きくなるように決定し、前記第１のフォトン源が、最有望フォトン源であることを示すための命令を含む。
【００１８】
他に規定していなければ、ここに使用する科学技術用語は、本発明が属する当業者の1人が通常理解するのと同じ意味である。ここに記載するものと類似もしく均等な方法または材料は、本発明の実施または試験に使用することができるが、適切な方法と材料を以下に記載する。コンフリクトの場合は、定義を含む本明細書がコントロールするであろう。加えて、材料、方法、および例は例示するのみであり、限定を意図するものではない。
【００１９】
本発明の他の特徴および利点は、次の詳細な説明および特許請求の範囲から明らかである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図１を参照して、ＰＥＴスキャナ１０は、患者１５が横たわるベッド１４を取り囲んだ検出器モジュール１６Ａ−Ｋのリング１２を含む。各検出器モジュール１６Ａ−Ｋ（「モジュール」という。）は、１列以上の検出器ブロック１７を含む。図２Ａに示す検出器ブロック１７は、例えばシンチレータブロック２１と光学的に連絡して２×２列で設置された４つの光電子増倍管１９Ａ−Ｄを含む。シンチレーターブロック２１は、通常はＣｓＩ（Ｎａ）ナトリウムドープしたヨウ化セシウムで作成される。光電子増倍管１９Ａ−Ｂは、図２Ａで見られ、光電子増倍管１９Ａ−Ｃは、図２Ｂで見られる。光電子増倍管１９Ａと対角上にある残りの光電子増倍管１９Ｄは、図では見えない。
【００２１】
シンチレータブロック２１は、シンチレーション結晶から作成された個別のピラー２３に分割されている。ピラー２３は、例えば１０×１６列で配列して設置され、その一部を図３に示す。この配列は、長さが３．２２インチ（８２ミリメートル）、幅が２．６９インチ（６８ミリメートル）である矩形の断面積を有する。
【００２２】
この配列の各ピラー２３は、長辺２５と短辺２７を有する横断断面積を有する直方柱である。長辺２５に平行する軸は、ここではシンチラーブロック２１の「主」軸とし、シンチラーブロック２１の短辺２７に平行する軸は「従」軸とする。
【００２３】
ＰＥＴスキャナを用いて患者の一部を画像化するため、放射性物質を患者に導入する。放射性物質が減衰するにつれ、陽電子が放出される。陽電子は、患者の体内を短時間で通った後、電子に遭遇する。陽電子と電子から生じる消滅は、反対方向に進む２つのガンマ線フォトンを生成する。これらのガンマ線フォトンは、患者の体内で偏向したり吸収されたりしない程度で、患者から出て２つの対向するピラー２３に衝突し、それにより患者の体内で消滅が生じたことを示す２つの閃光を生じる（「イベント」と言う）。どのピラー２３からこれらの閃光が発したかを決定することによって、患者の体内で消滅イベントが生じた場所を推定することができる。
【００２４】
特に、図１を再度参照すると、これらのガンマ線フォトンの一方が第１の検出器モジュール１６Ａでピラーに衝突すると、他方のガンマ線フォトンは、第1の検出器モジュールと対向する第２の検出器モジュール１６Ｅ、Ｆ、Ｇ、またはＨのピラーで衝突する。これにより、一方は第1の検出器モジュール１６Ａにおいて、他方は第２の検出器モジュール１６Ｅ、Ｆ、Ｇ、またはＨにおいて、２つのイベントが生じる。これらのイベントはそれぞれガンマ線フォトンが検出されたことを示す。２つのイベントが第１の検出器モジュール１６Ａと第２の検出器モジュール１６Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈにおいてほぼ同時に検出されると、第１の検出器モジュール１６Ａと第２の検出器モジュール１６Ｅ、Ｆ、Ｇ、またはＨとを結ぶ線上に恐らく消滅が生じていることを示している。
【００２５】
ＰＥＴ走査で興味の対象は、対向する検出器モジュール１６Ａ、１６Ｅ−Ｆによって同時またはほぼ同時に生じるイベントのペアである。このような特性を有する一対のイベントを「コインシデンス」と言う。ＰＥＴスキャンの最中に、各検出器モジュール１６Ａ−Ｋは、多くのイベントを検出する。しかし限られた数のイベントしかコインシデンスを示さない。
【００２６】
関連する検出器モジュール１６Ａ−Ｋに検出されたイベントに応答するのは、各検出器モジュール１６Ａ−Ｋに伴うモジュールプロセッサ１８Ａ−Ｋである。モジュールプロセッサ１８Ａ−Ｋは、互いにデータ通信する処理要素とメモリ要素を含む。処理要素は、多様な論理演算を行う組み合わせ論理要素を有する計算要素、命令レジスタ、関連データレジスタ、およびクロックを含む。各クロックインターバル間で、プロセッサは、メモリ要素から命令を取り出して命令レジスタにロードする。動作すべき命令に付随するデータが同様に関連データレジスタにロードされる。その後のクロックインターバルにおいて、処理要素はその命令を実行する。このような命令の手順を本明細書では「プロセス」と言う。
各モジュールプロセッサ１８Ａ−Ｋは、マスタープロセスとスレーブプロセスを同時に実行する。各モジュールプロセッサ１８Ａ−Ｋは、２つのモジュールプロセッサのマスターであり、同時に他の２つのモジュールプロセッサへのスレーブである。本明細書中で使用する「マスター」は、マスターモジュールプロセッサとして動作するモジュールプロセッサ１８Ａ−Ｋを意味し、「スレーブ」は、スレーブモジュールプロセッサとして動作するモジュールプロセッサ１８Ａ−Ｋを意味する。用語「マスターモジュール」と「スレーブモジュール」は、それぞれマスターとスレーブに関連した検出器モジュール１６Ａ−Ｋを述べるために使用する。
【００２７】
各マスターの２つのスレーブは、リング１２上の関連する検出器モジュール１６Ａ−Ｋの相対位置に基づいて選択される。特に、各マスターのスレーブは、マスター検出器モジュールで検出されるイベントとスレーブ検出器のいずれか一方で検出されるイベントとがコインシデンスペアを形成する可能性が最大化するように選択される。
【００２８】
図１に示す１１の検出器モジュールの構成に対して、モジュールプロセッサ１８Ａ−Ｋの間のマスター／スレーブ関係は、次のようになる。
【００２９】
【表１】
従って、モジュールプロセッサ１８−Ｋの間のスレーブ／マスター関係は、次のようになる。
【００３０】
【表２】
【００３１】
図４は、図１のリング１２と、１１個のモジュールプロセッサのうちの２個のモジュールプロセッサのマスター／スレーブ関係を示すように加えた線とを示す。検出器モジュール１６Ａから１６Ｅを結ぶ線、検出器モジュール１６Ａから１６Ｆを結ぶ線は、モジュールプロセッサ１８Ｅと１８Ｆがモジュールプロセッサ１８Ａのスレーブであることを示している。モジュールプロセッサ１８Ｆは、検出器モジュール１６Ｆから検出器モジュール１６Ｊと１６Ｋを結ぶ線で示すように、独自に２つのスレーブを有する。残りのマスター／スレーブ関係を表す１８個の線は、明瞭にするため省略する。
【００３２】
図５に示すように、マスター１８Ａは、その第１のスレーブ１８Ｅへ第１および第２のデータリンク２０Ａ、２２Ａによって接続されている。同様に、マスター１８Ａは、第２のスレーブ１８Ｆへ別の第１および第２のデータリンク２０Ｂ、２２Ｂにより接続されている。第１および第２のデータリンク２０Ａ−Ｂ、２２Ａ−Ｂは、マスター１８Ａと対応するスレーブ１８Ｅ−Ｆとの間でトリガーパルスを送信するために使用される。従って、第１および第２のデータリンク２０Ａ−Ｂ、２２Ａ−Ｂは、通常は単線である。スレーブ１８Ｅが、それに関連する検出器モジュール１６Ｅから、イベントを示す信号（以後、「スレーブイベント」と言う）を受けると、スレーブ１８Ｅは、第１のデータリンク２０Ａでパルスをマスター１８Ａに送信する。マスター１８Ａが、スレーブ１８Ｅにより検出されたスレーブイベントを、コインシデンスを構成するイベントとみなすと、マスター１８Ａは、第２のデータリンク２２Ａでパルスをスレーブ１８Ｅに送り返す。
【００３３】
通常はＬＶＤＳ（「低電圧差動規格」）チャンネルである第３のデータリンク２４Ａ−Ｂは、マスター１８Ａとそのそれぞれのスレーブ１８Ｅ−Ｆに接続する。スレーブ１８Ｅ−Ｆは、この第３のデータリンク２４Ａ−Ｂを使用して、マスター１８Ａへスレーブイベントについての別の情報を送信する。このような別の情報には、例えば、そのスレーブイベントをトリガーした入射ガンマ線フォトンのエネルギーや、光電子増倍管により生成された電圧信号の波形を含めることができる。
【００３４】
図６は、スレーブにより実行される手順を示す。その関連したモジュールプロセッサから、スレーブイベントを示す信号を受けると（ステップ２６）、スレーブはそのスレーブイベントをその両方のそれぞれのマスターへレポートする（ステップ２８Ａ−Ｂ）。これは、それらのマスターへ接続する２つのそれぞれの第1のデータリンクでパルスを送信することによってなされる。スレーブは次いで、それらの２つのそれぞれのマスターへ接続する２つの第２のデータリンクのいずれかで、マスターからの応答を待つ（ステップ３０Ａ−Ｂ）。
【００３５】
第２のデータリンクでマスターから受けたリクエストパルスに応答して、スレーブは、スレーブイベントに関する別の情報を含むデータパケットを準備する（ステップ３２Ａ−Ｂ）。このデータパケットは次に、第３のデータリンクで、その別の情報をリクエストしたいずれかのマスターに送信される（ステップ３４Ａ−Ｂ）。データパケットを送った後、スレーブは次のイベントを待つ（ステップ３６）。あらかじめ規定した時間内にどのマスターからもリクエストパルスが送られない場合は、スレーブはスレーブイベントを放棄し（ステップ３８）、次のスレーブイベントを待つ（ステップ３６）。
【００３６】
図７は、マスターが実行する手順を示す。関連する検出器モジュールからスレーブイベントを示す信号を受けると（ステップ４０）、スレーブイベントの発生時刻と、それ自体に関連する検出器モジュールにより受けたイベント（以後、「マスターイベント」と言う）の発生時刻とを比較する（ステップ４２）。マスターイベントとスレーブイベントの発生時刻の違いが選択した許容範囲である場合は、マスターはマスターイベントとスレーブイベントとがコインシデンスであると判断する（ステップ４４）。さもなくば、マスターはスレーブイベントを無視して次のスレーブイベントの発生を待つ（ステップ４６）。
【００３７】
マスターイベントとスレーブイベントの間でコインシデンスが認められると、マスターはそのスレーブイベントを検出したスレーブへリクエストパルスを送信する（ステップ４８）。図６について述べたように、このパルスはスレーブによって、スレーブイベントについての別の情報を要求するものとして解釈される。マスターは次いで、スレーブイベントについての別の情報を有するデータパケットを待つ。
【００３８】
データパケットを受けると（ステップ５０）、マスターは、両者でコインシデンスとなるマスターイベントとスレーブイベントに関する情報を含むコインシデンスレコードを作成する。このコインシデンスレコードは、後に公知の断層撮影アルゴリズムを実行する画像復元処理によって処理するため、公知の磁気ディスクや磁気テープなどの大容量記憶媒体に格納される（ステップ５２）。
【００３９】
記載したように、各スレーブは２個のマスターを有し、各マスターは２個のスレーブを有する。しかし、スレーブが特定の数のマスターを有したり、マスターが特定の数のスレーブを有することは要求されない。また各マスターが同じ数のスレーブを有したり、各スレーブが同じ数のマスターを有することも要求されない。
【００４０】
図示したＰＥＴスキャナ１０は、１１個の検出器モジュールを有している。しかし、異なる数の検出器を用いることができる。本発明は、リング１２の検出器モジュールの数に依存しないが、奇数の検出器が位相的には都合がよい。
【００４１】
図６において、スレーブはマスターにイベントを知らせるが、マスターがその情報を実際に要求するまでイベントに関する情報を保留している。これによって、第３のデータリンクがスレーブからマスターへのデータパケットの輸送でビジーとなる確率を最小化し、それによって、データパケットがドロップする確率を最小化する。しかし、これによってマスターは対象のデータパケットを要求する必要があるため、別に幾分複雑となる。
【００４２】
あるいは、そのスレーブに関連する検出器モジュールで検出された各イベント毎に、スレーブはマスターにデータパケットを送る。マスターがそのイベントをコインシデンスの一部でないと判断する場合は、マスターはデータパケットを放棄するのみとなる。こうすることで、マスターはもはやスレーブにデータパケットを送るよう信号を出す必要がないので、第２のデータリンクの必要性がなくなる。
【００４３】
図２−３に戻って、各検出器ブロック１７は、対象が画像化される最も近くのシンチレータブロック２１の表面で各列のピラーの主軸に平行に延びる波長変換光ファイバ５４も含んでいる。図３に示すように、ファイバ配列５３の中でファイバ５４はシンチレータブロック２１の面を横切って広がっており、１つのファイバ５４が各列のピラー２３の主軸に平行に延びている。各ファイバ５４は、各プロセッサ１８Ａ−Ｋに信号を提供する蛍光光度計（ｆｌｕｏｒｅｍｅｔｅｒ）５５と光学的に連絡している。
【００４４】
ファイバ５４の壁は、ピラー２３から出る光に対して透明である。その結果、ファイバ５４に隣接するピラー２３（図３で影付きのピラー）の１つに由来する光は、光をファイバ５４に導入する。この光の一部は、ファイバ５４の内部で捕捉され、ファイバ５４に組み合わされた蛍光光度計５５に導かれる。検出器を横切る光、すなわちファイバ５４を横切る光の空間的分布を観測することにより、プロセッサ１８Ａ−Ｋは、シンチレータブロック２１のどの列のピラー２３から光が由来するのかを決定することができる。このようにリボン状のファイバ５４を一体化するＰＥＴスキャナは、米国特許第５，６００，１４４号に記載されており、その内容は参照により一体化される。
【００４５】
イベントの間の一連のシンチレーションフォトンは、図８に示すような特有の時間点分布を有する。図８に示すように、シンチレーションフォトン数の急激な増加は、ガンマ線フォトンとシンチレーションブロック２１との間の相互作用の瞬間を特徴づける。これに次いでシンチレーションフォトンの数は減少する。相互作用の瞬間を正確に決定する能力は、一部には、図８に示す急激な増加を検出する能力に依存している。
【００４６】
検出器が相互作用によって放出した全てのシンチレーションフォトンをなんとか検出することができるとすると、シンチレーションフォトンの測定された時間的分布は、図８に示す実際の時間的分布と一致することになる。しかし、どの瞬間においても検出器は、その検出器の方に来るフォトンを検出することができるだけである。このようなフォトンの数は統計的に変動する。このフォトンの数が少ないと、シンチレーションフォトンの測定される時間的分布は、図８に示す特徴的な時間的分布とはかなり異なったものとなり得る。これは、正確な相互作用の瞬間を確認する能力に悪影響を及ぼす。
【００４７】
光電子増倍管１９Ａ−Ｄは、大きな受光面積を有しているため、大量のフォトンを図８に示す特徴的な時間的分布からサンプリングする。このため、統計的変動は重要でなくなり、光電子増倍管１９Ａ−Ｄによって測定された時間的分布は、図８に示す特徴的な時間的分布と一致する傾向となる。光電子増倍管１９Ａ−Ｄは、このように衝突の瞬間を非常に正確に決定することができるので、時間的に非常に接近して生じるイベントを分解することが可能となる。しかし、光電子増倍管１９Ａ−Ｄは、その受光面積が大きいため、空間的分解能が低く、そのため空間的に非常に近接したイベントを分解することができない。
【００４８】
対照的に、ファイバ５４は受光面積が小さいため、光電子増倍管１９Ａ−Ｄよりも精緻な空間的分解能を提供する。ファイバ５４の光捕捉効率が制限されているので、ファイバ５４は、光電子増倍管１９Ａ−Ｄほど多くのシンチレーションフォトンをサンプリングすることができない。このため、ファイバ５４によって見られる時間的分布は、しばしば図８の実際の時間的分布と全く異なる。特に、相互作用の瞬間に伴う急激な増加がしばしば低下する。その結果、ファイバ配列５３は、シンチレーションブロック２１で互いに非常に近くで生じるイベントを区別をすることはできるが、時間的に非常に接近して生じたイベントを分解することは容易にはできない。
【００４９】
光電子増倍管１９Ａ−Ｄの空間的分解能は、一部には、光電子増倍管１９Ａ−Ｄの数に依存する。例えば、それぞれが比較的小さい受光面積を有する光電子増倍管を多く設置することができる。しかし、これにより、各光電子増倍管で集められるシンチレーションフォトンは少なくなるので、ファイバ５４に関連して、上述したように相互作用の瞬間に伴う急激な増加が低下する。さらに光電子増倍管の出費があるので、適切な空間的分解能を維持する一方で光電子増倍管の数を削減することが望ましい。これはシンチレータブロック２１から光電子増倍管１９Ａ−Ｄの間に位置して光ミキサ５６を設置することにより達成される。
【００５０】
光ミキサ５６は、光学的に透明な材料の層である。シンチレータブロック２１と光ミキサ５６の間のインターフェース５９は、インターフェース５９において反射を減少するため屈折率整合層でコーティングされている。同様に、光ミキサ５６と光電子増倍管１９Ａ−Ｄの間のインターフェース５７は、インターフェース５７において反射を減少するため屈折率整合層でコーティングされている。
【００５１】
ピラー２３を入るガンマ線フォトンは、一連の等方性シンチレーションフォトンを生成する。これらのシンチレーションフォトンは、光学要素内の構造によって散乱または反射する。シンチレーションフォトンがどのピラーに由来するかによって、異なる数のシンチレーションフォトンが光電子増倍管１９Ａ−Ｄに衝突する。その結果、第１、第２、第３、および第４の光電子増倍管１９Ａ−Ｄは、光電子増倍管１９Ａ−Ｄにより検出されたシンチレーションフォトンの数に依存して、対応する第１、第２、第３、および第４の光電子増倍信号を生成する。
理想的には、第１および第３の光電子増倍信号の合計と、４つの全ての光電子増倍信号の合計との比は、光を放出したピラー２３に関連した第２の座標の値に直線的に依存する。同様に、第１および第２の光電子増倍信号の合計と、４つの全ての光電子増倍信号の合計との比は、光を放出したピラー２３に関連した第１の座標の値に直線的に依存する。代表的な理想的な比は、図９Ａおよび９Ｂの実線５８、６０に示す。さらに、図９Ｃの実線６２が示すように、どのピラー２３が光を出そうと、４つの全ての光電子増倍信号の合計は同じであるはずである。
【００５２】
非線形性と頂部形成（ｃｒｏｗｎｉｎｇ）の両方を避けるための、図１０に示す好適な光学要素７０は、シンチレータブロック２１に隣接するミキシング層７２を有する構造的光学要素、光電子増倍管１９Ａ−Ｄに隣接した非構造的キャップ層７４、キャップ層７４に隣接した構造的外側層７６、およびミキシング層７２と構造的外側層７６の間の構造的内側層７８である。４つの層は、すべて光学的に透明な媒体から作成されている。
【００５３】
光学要素７０のミキシング層７２は、ほぼ０．０５インチと０．１２の間で、好ましくは０．０８インチの厚みの透明材料の層である。このミキシング層７２により、光が構造的内側層７８に入る前に短距離で自由に混合することができる。
【００５４】
図１１を参照して、構造的内側層７８は、光学要素７０の側面に平行に延びる外側壁８２を有する光学的に透明な中央領域と、ずれてはいるが中央領域８０の外側壁８２に平行に延びる内側壁８６を有する透明な周辺領域８４とを含む。ここで使用する「内側壁８６」とは、周辺領域８４に物理的に接触する表面を言い、「外側壁８２」とは、中央領域８０に物理的に接触する表面を言う。内側壁８６および外側壁８２は、このように中央領域８０を周辺領域８４から分ける矩形ギャップ８８を規定する。矩形ギャップ８８は、空気または光学的に透明な媒体とは異なった誘電率を有する材料で充填することができ、それにより、中央領域８０と周辺領域８４の内部で全反射が促進される。ギャップ８８の幅は重要ではないが、ギャップ８８を介する結合を抑制するための波長よりも大きい必要がある。
【００５５】
矩形ギャップ８８は、１つのピラー２３が正確に周辺領域８４の下になるようにミキサ７０の壁からずらすことができる。このことは、同じピラー２３から出る全てのフォトンが、次いで同じ物理的環境に置かれるゆえ有利であるがこれは必要ではない。矩形ギャップ８８は、例えばピラー２３を二等分することができる。
【００５６】
周辺領域８４の内側壁８６は高度に研磨されているので、内側壁８６に入射する周辺領域８４のシンチレーションフォトンは鏡面反射する。それに対して、中央領域８０の外側壁８２は粗いので、外側壁８２に入射する中央領域８０のシンチレーションフォトンは、ランダムな方向に反射する。その結果、周辺領域８４のシンチレーションフォトンが光電子増倍管に到達する確率は、中央領域８０のシンチレーションフォトンが光電子増倍管に到達する確率よりも高い。これにより、中央領域８０のシンチレーションフォトンに対する光電子増倍管１９の応答に比較して、周辺領域８４のシンチレーションフォトンへの光電子増倍管１９の応答を高めるようになる。
【００５７】
図９Ｃの破線６８は、第２の座標の特定の値に由来するシンチレーションフォトンが光電子増倍管１９Ａ−Ｄに到達する可能性を示す確率密度関数である。通常の光学要素においては、中央領域８０に由来するシンチレーションフォトンが、周辺領域８４に由来するシンチレーションフォトンよりも、光電子増倍管１９Ａ−Ｄにより到達しやすいため、確率密度関数６８は非均一である。周辺領域８４からのフォトンが光電子増倍管１９Ａ−Ｄに到達するよう促進され、同時に、中央領域８０からのフォトンが光電子増倍管１９Ａ−Ｄへの到達を阻止されることによって、構造的内側層７８において確率密度関数６８は平坦になるようになる。これによって、第１および第２の光電子増倍信号の合計が第２の座標から独立するようになる。
【００５８】
今度は図１２を参照して、光学要素７０の構造的外側層７６は、１つが各光電子増倍管１９Ａ−Ｄに対応する４つの光学的に透明なクオドラント９０Ａ−Ｄから作成されている。各クオドラント９０Ａは、外部コーナー９４Ａで出会う２つの外側壁９２Ａ、９２Ｂと、内部コーナー９８Ａで出会う内側壁９６Ａ、９６Ｂとを有する。ここで使用されるとおり、内側壁９６Ａ、９６Ｂは、それに伴うクオドラント９０Ａと物理的に接触している。各クオドラント９０Ａの内側壁９６Ａ、９６Ｂは、入射したシンチレーションフォトンが鏡面反射するように高度に研磨されている。
【００５９】
全ての４つのクオドラント９０Ａ−Ｄの内側壁９６Ａ、９６Ｂは集合して、構造的外側層７６で主軸と従軸の両方向に延びる十字型ギャップを形成している。十字型ギャップ１００は、空気または光学的伝達媒体のものとは異なる誘電率を有する材料で充填することができ、それにより、各クオドラント９０Ａ−Ｄの内部での全反射を促進する。ギャップ１００の幅は重要でないが、ギャップ１００を介する結合を抑制する波長よりも大きい必要がある。
【００６０】
構造的内側層７８は、０．９２３インチ（１６．８ｍｍ）の厚みであり、光学要素７０の全厚みは、１．５７３インチ（３９．９ｍｍ）である。光学的伝達性層１０２は、ミキシング層７２と同様、構造的外側層７６と構造的内側層７８の間に選択的に配置される。この選択的である層１０２は、ほぼ０．１５インチ（３．８ｍｍ）の厚みである。光学要素７０の長さおよび幅は、それぞれ３．２１インチ（８１．８ｍｍ）と、２．６９５インチ（９４．４ｍｍ）である。光学的に透明な材料のキャップ層７４は、構造的外側層７６を覆って配置することができ、それによって、異物が十字型ギャップ１００に落ちることを防止する。このキャップ層７４は、０．０６インチと０．１２インチの間である。
【００６１】
ここに記載する実施の形態において、４つの光電子増倍管１９Ａ−Ｄが格子状に配置されているので、４つの領域９０Ａ−Ｄが構造的外側層７６の内部にある。この領域は、構造的外側層７６にあるので、各領域９０Ａは４つの光電子増倍管１９Ａ−Ｄの１つ１９Ａに面している。領域の間に得られるギャップがこのような十字ギャップ１００である。
【００６２】
別の実施の形態において、４つ以上の光電子増倍管を矩形アレイに配置することもできる。このような場合、構造的外側層７６の内部に対応する領域の数があって、各領域が対応する光電子増倍管に面している。領域の間に得られたギャップは次いで格子を規定する。ギャップを規定する壁は高度に研磨されているため、特定の領域から壁に入射するシンチレーションフォトンは鏡面的に反射してその領域に戻される。
【００６３】
多くの光電子増倍管を有する実施の形態においては、構造的内側層７８は、中央領域を取り囲むいくつかの入れ子状の周辺領域を有することができる。これらの追加の領域は、周辺領域の形状に似ており、互いにギャップによって離れている。各ギャップは内向きの壁と外向きの壁とを有する。内向きの壁は粗く鏡面反射を阻止し、外側の壁は高度に研磨されて鏡面反射を促進している。各ペアの内向きの壁と外向きの壁の粗さと研磨の程度は、ペア毎に変化させることができ、それによって、可能な限りフラットな応答を達成するよう内層を調節することができる。
【００６４】
光学要素７０は、個別の層を成型することによって作成する。この層は次いで層間を屈折率整合接着剤で接着する。構造的外側層７６と構造的内側層７８をモールドから容易に除去するため、矩形ギャップ８８および十字ギャップ１００は通常Ｖ形状プロフィールで作成される。
相互作用が何時にどのピラー２３で生じたかを確認する際、光電子増倍管１９Ａ−Ｄによって提供された情報と、ファイバ配列５３によって提供された情報の両方を利用することが有利である。その時間分解能が秀逸であるため、光電子増倍管１９Ａ−Ｄは、イベントが生じたときを確認する情報に貢献するであろう。その空間的分解能が秀逸であるため、ファイバ配列５３は、イベントが生じた場所を確認する情報に貢献するであろう。
【００６５】
光電子増倍管１９Ａ−Ｄによっておよびファイバ配列５３によって提供された情報を同時に利用することが困難なのは、ＣｓＩ（Ｎａ）シンチレータブロック２１を使用するとき、光電子増倍管１９Ａ−Ｄによって検出されたイベントと、ファイバ配列５３によって検出されたイベントと、を関連づけることが困難であることから生じている。ファイバ５４は、およそ１００ナノ秒離れたイベントを分解することができ、一方、光電子増倍管１９Ａ−Ｄは、１ナノ秒しか離れていないイベントを分解することができる。光電子増倍管１９Ａ−Ｄが１００ナノ秒未満で離れた２つのイベントを検出するならば、ファイバ配列５３によって検出された対応するイベントを確実に確認することは困難であろう。
【００６６】
光電子増倍管１９Ａ−Ｄによって検出されたイベントを、ファイバ配列５３によって検出されたイベントに関連づける１つの方法は、第１に検出器モジュール１６Ａ−Ｋを較正することである。較正の間に５１１ｋＥＶのガンマ線フォトンを既知のピラー２３に入れることでそのピラー２３に由来する一連のフォトンを生じさせる。これらのフォトンの一部が光電子増倍管１９Ａ−Ｄに到達して光電子増倍信号をトリガする。これらのフォトンの比較的小部分がファイバ配列５３に到達してファイバ信号をトリガする。光電子増倍信号とファイバ信号の両方が記録されて、既知のピラー２３で生じた相互作用に関連するものとして認識される。
【００６７】
先述の手順が何度も繰り返される。繰り返しの度ごとに、新たな光電子増倍信号や新たなファイバ信号が生成されて記録される。得られた一式の記録されたファイバ信号は次いで共に平均化されて、既知のピラー２３内で生じる相互作用への基準ファイバ応答が得られる。同様に、得られた一式の記録された光電子増倍信号は共に平均化されて、既知のピラー２３内で生じる相互作用への基準ファイバ応答が得られる。
既知のピラーに対する較正手順は、上述のように、検出器１６Ａ−Ｋ内で各ピラー２３に対して繰り返される。従って較正手順の最終結果は、光電子増倍管較正表とファイバ較正表である一対の較正表となる。光電子増倍管較正表は、各ピラー２３に対して、そのピラー２３内で生じる相互作用への基準光電子増倍管応答を示す。ファイバ較正表は、各ピラー２３に対して、そのピラー２３内で生じる相互作用への基準ファイバ応答を示す。
【００６８】
ＰＥＴスキャナ１０を使用するとき、光電子増倍管１９Ａ−Ｄは、未知のピラーにおいて不確定な時間で生じる相互作用に応答して、測定された光電子増倍信号を周期的に生成する。測定された光電子増倍信号は、光電子増倍信号較正表において利用可能であるどの基準光電子増倍応答とも異なるのが通常である。しかし、測定された光電子増倍信号は、基準光電子増倍応答という既知の平均を有する光電子増倍信号のサンプル空間からのサンプルを示している。その結果、公知の離散的最尤法を用いて計算することができ、測定された光電子増倍信号の尤度が、既知の基準光電子増倍応答を有するサンプル空間からその平均として出される。
【００６９】
同様に、ＰＥＴスキャナ１０を使用するとき、ファイバ配列５３は、未知のピラーにおいて不確定な時間で生じる相互作用に応答して、受けたファイバ信号を周期的に生成する。測定されたファイバ信号は、ファイバ較正表において利用可能であるどのファイバ応答とも異なるのが通常である。しかし、測定されたファイバ信号は、基準ファイバ応答という既知の平均を有するファイバ信号のサンプル空間からのサンプルを示している。その結果、公知の離散的最尤法を用いて計算することができ、測定されたファイバ信号の尤度が、既知の基準ファイバ応答を有するサンプル空間からその平均として出される。
【００７０】
測定されたファイバ信号と測定された光電子増倍信号が互いに関連するかを決定するため、モジュールプロセッサは、各ピラー２３に対して、測定されたファイバ信号と測定された光電子増倍信号とが、ピラー２３で生じた相互作用によって生成された可能性を計算する。この可能性が最も高いピラー２３に対して、ここでは「最有望ピラー」と言う。最有望ピラーに関連する可能性が選択された閾値を超えていると、測定されたファイバ信号と測定された光電子増倍信号とは、そのピラー２３における同じ相互作用によって生成されたものと認識される。
【００７１】
公知の統計技術を用いて、最有望ピラーが本当に正確なピラーである確率を計算することもできる。このような手法には、分子が最有望ピラーが正確なピラーである確率であり、分母が先述の確率と例えば次に有望なピラーである別のピラーが正確なピラーである確率との合計である尤度比を計算する手法が含まれている。このような比は評価の質を測定するものであろう。
【００７２】
上述の方法は、実際の確率が既知でない場合にも適用することができる。そのような場合には、実際の確率に相関する値の量を代わりに使用することができる。
【００７３】
他の実施も特許請求の範囲内である。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】図１は、リング状のモジュールを示す。
【図２Ａ】図２Ａは、検出器ブロックを示す。
【図２Ｂ】図２Ｂは、検出器ブロックを示す。
【図３】図３は、線３−３に沿った図２Ａおよび図２Ｂの検出器ブロックを示す。
【図４】図４は、図１に示すモジュールの一部の間マスター／スレーブ関係を示す。
【図５】図５は、マスターとその２つのスレーブ間の接続を示す。
【図６】図６は、スレーブが実行するプロセスのフロー図である。
【図７】図７は、マスターが実行するプロセスのフロー図である。
【図８】シンチレーション結晶中の相互作用から生じるシンチレーションフォトンの時間的分布の特性を示す。
【図９Ａ】図９Ａは、検出器ブロックの代表的応答曲線を示す。
【図９Ｂ】図９Ｂは、検出器ブロックの代表的応答曲線を示す。
【図９Ｃ】図９Ｃは、検出器ブロックの代表的応答曲線を示す。
【図１０】図１０は、構造的光学要素の断面を示す。
【図１１】図１１は、線１１−１１に沿った、図１０の構造的光学要素の内側層の平面図である。
【図１２】図１２は、線１２−１２に沿った、図１０の構造的光学要素の外側層の平面図である。
【符号の説明】
【００７５】
１０ ＰＥＴスキャナ
１６ 検出器モジュール
１７ 検出器ブロック
１８ モジュールプロセッサ
１９ 光電子増倍管
２１ シンチレータブロック
２３ ピラー
５３ ファィバ配列
５４ ファイバ
５５ 蛍光光度計
５６ 光ミキサ
７０ 光学要素
７２ ミキシング層
７４ キャップ層
７６ 構造的外側層
７８ 構造的内側層
８０ 中央領域
８２ 外側壁
８４ 周辺領域
８６ 内側壁
８８ 矩形ギャップ
９０ クオドラント
９２ 外側壁
９６ 内側壁
１００ 十字ギャップ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＰＥＴスキャナのシンチレータブロックからのフォトンを受けるために配置された光検出器であって、前記光検出器によって検出された光検出器信号の分布を示す測定された光検出器信号を提供するように構成されている光検出器と、
前記シンチレータブロックからのフォトンを受けるために配置された波長変換ファイバであって、前記ファイバによって受けたフォトンの分布を示す測定されたファイバ信号を提供するように構成された波長変換ファイバと、を備える装置。
【請求項２】
前記測定された光検出器信号および前記測定されたファイバ信号に基づいてフォトン源の位置を推定するように構成されたプロセッサをさらに備える、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記プロセッサが、参照光検出器信号に基づいてフォトン源の位置を推定するように構成されている、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記プロセッサが、参照ファイバ信号に基づいてフォトン源の位置を推定するように構成されている、請求項２に記載の装置。
【請求項５】
前記プロセッサが、前記推定した位置が正確な位置である程度を推定するように構成されている、請求項２に記載の装置。
【請求項６】
既知の一式の光検出器信号から得られた値を含む格納された較正表をさらに備える、請求項３に記載の装置。
【請求項７】
既知の一式のファイバ信号から得られた値を含む格納された較正表をさらに備える、請求項４に記載の装置。
【請求項８】
前記測定された光検出器信号および前記測定されたファイバ信号が、フォトン源において出されたフォトンから得られた可能性を推定することにより、前記フォトン源の位置を推定するように前記プロセッサが構成されている、請求項２に記載の装置。
【請求項９】
前記測定された光検出器信号および前記測定されたファイバ信号が、複数のフォトン源のそれぞれにおいて出されたフォトンから得られた可能性を推定することにより、前記フォトン源の位置を推定するように前記プロセッサが構成されている、請求項２に記載の装置。
【請求項１０】
前記測定された光検出器信号および前記測定されたファイバ信号が、フォトン源において出されたフォトンから得られたものである最大尤度に、いずれのフォトン源が関連しているかを決定することにより、前記フォトン源の位置を推定するように前記プロセッサが構成されている、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記測定された光検出器信号および前記測定されたファイバ信号が、第１のフォトン源において出されたフォトンから得られた可能性である、第１の尤度を示す第１の値を推定し、
前記測定された光検出器信号および前記測定されたファイバ信号が、第２のフォトン源において出されたフォトンから得られた可能性である、第２の尤度を示す第２の値を推定し、
前記第１の値および前記第２の値に基づいて、前記第２の尤度よりも前記第１の尤度が大きくなるように決定し、
前記第１のフォトン源が、前記測定された光検出器信号および前記測定されたファイバ信号を出させたフォトンのフォトン源であることを示すことにより、前記フォトン源の位置を推定するように前記プロセッサが構成されている、請求項２に記載の装置。
【請求項１２】
ＰＥＴスキャナのシンチレータブロックのフォトン源から、複数の光検出器によって受けたフォトンの分布を示す測定された光検出器信号を得る工程と、
シンチレータブロックのフォトン源から、前記シンチレータブロックを横切って延びる複数の波長変換ファイバによって受けたフォトンの分布を示す測定されたファイバ信号を得る工程と、を含む方法。
【請求項１３】
前記測定された光検出器信号および前記測定されたファイバ信号に基づいて、前記シンチレータブロックの前記フォトン源の位置を推定する工程をさらに含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記フォトン源の位置を推定する工程は、参照光検出器信号に基づいて前記位置を推定する工程を含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記最有望フォトン源の位置を推定する方法は、参照ファイバ信号に基づいて前記位置を推定する工程を含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記推定した位置が正確な位置である程度を推定する工程をさらに含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１７】
前記既知の一式の光検出器信号から得られた値を含む格納された較正表を読む工程をさらに含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１８】
前記既知の一式のファイバ信号から得られた値を含む格納された較正表を読む工程をさらに含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
前記フォトン源の位置を推定する工程は、前記測定された光検出器信号および前記測定されたファイバ信号が前記フォトン源において出されたフォトンから得られた可能性を推定する工程を含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項２０】
フォトン源の位置を推定する工程は、前記測定された光検出器信号および前記測定されたファイバ信号が複数のフォトン源のそれぞれにおいて出されたフォトンから得られた可能性を推定する工程を含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項２１】
フォトン源の位置を推定する工程は、
複数のフォトン源から、前記測定された光検出器信号および前記測定されたファイバ信号が前記フォトン源において出されたフォトンから得られた可能性の方が、前記測定された光検出器信号および前記測定されたファイバ信号が前記フォトン源とは別の源において出されたフォトンから得られた可能性よりも高い特性を有する、前記フォトン源を確認する工程を含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項２２】
フォトン源の位置を推定する工程は、
前記測定された光検出器信号および前記測定されたファイバ信号が、第１のフォトン源において出されたフォトンから得られた可能性である、第１の尤度を示す第１の値を推定する工程と、
前記測定された光検出器信号および前記測定されたファイバ信号が、第２のフォトン源において出されたフォトンから得られた可能性である、第２の尤度を示す第２の値を推定する工程と、
前記第１の値および前記第２の値に基づいて、前記第２の尤度よりも前記第１の尤度が大きくなるように決定する工程と、
前記第１のフォトン源が、前記測定された光検出器信号および前記測定されたファイバ信号を出させたフォトンのフォトン源であることを示す工程と、を含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項２３】
シンチレータブロックの最有望フォトン源の位置を推定するための符号化されたソフトウェアを有するコンピュータ読み取り可能媒体であって、
前記ソフトウェアが、
シンチレータブロックのフォトン源から、複数の光検出器によって受けたフォトンの分布を示す測定された光検出器信号を得、
シンチレータブロックのフォトン源から、シンチレータブロックを横切って延びる複数の波長変換ファイバによって受けたフォトンの分布を示す測定されたファイバ信号を得、
前記測定された光検出器信号に少なくとも部分的に基づいて、および前記測定されたファイバ信号に少なくとも部分的に基づいて、前記シンチレータブロックの最有望フォトン源の位置を推定するための命令を備える、コンピュータ読み取り可能媒体。
【請求項２４】
前記最有望フォトン源の位置を推定するための命令は、前記測定された光検出器信号を既知の一式の光検出器信号と比較し、前記測定されたファイバ信号を既知の一式のファイバ信号と比較するための命令を含む、請求項２３に記載のコンピュータ読み取り可能媒体。
【請求項２５】
前記ソフトウェアが、前記既知の一式の光検出器信号から得られた値を含む格納された較正表を読むための命令をさらに含む、請求項２４に記載のコンピュータ読み取り可能媒体。
【請求項２６】
前記ソフトウェアが前記既知の一式のファイバ信号から得られた値を含む格納された較正表を読むための命令をさらに含む、請求項２４に記載のコンピュータ読み取り可能媒体。
【請求項２７】
最有望フォトン源を推定するための命令は、前記測定された検出器信号および前記測定されたファイバ信号が、前記最有望フォトン源において出されたフォトンから得られた可能性を推定するための命令を含む、請求項２３に記載のコンピュータ読み取り可能媒体。
【請求項２８】
前記最有望フォトン源の位置を推定する命令は、
前記測定された光検出器信号および前記測定されたファイバ信号が、複数のフォトン源のそれぞれにおいて出されたフォトンから得られた可能性を推定し、
前記測定された光検出器信号および前記測定されたファイバ信号が、前記フォトン源において出されたフォトンから得られた最大尤度に、複数のフォトン源のいずれが関連するかを決定するための命令を含む、請求項２３に記載のコンピュータ読み取り可能媒体。
【請求項２９】
前記最有望フォトン源の位置を推定するための命令は、
前記測定された光検出器信号および前記測定されたファイバ信号が、複数のフォトン源のそれぞれにおいて出されたフォトンから得られた可能性を推定し、
前記複数のフォトン源から、前記測定された光検出器信号および前記測定されたファイバ信号が前記最有望フォトン源において出されたフォトンから得られた可能性の方が、前記測定された光検出器信号および前記測定されたファイバ信号が前記最有望フォトン源とは別の源において出されたフォトンから得られた可能性よりも高い特性を有する、最有望フォトン源を確認するための命令を含む、請求項２３に記載のコンピュータ読み取り可能媒体。
【請求項１】
ＰＥＴスキャナのシンチレータブロックからのフォトンを受けるために配置された光検出器であって、前記光検出器によって検出された光検出器信号の分布を示す測定された光検出器信号を提供するように構成されている光検出器と、
前記シンチレータブロックからのフォトンを受けるために配置された波長変換ファイバであって、前記ファイバによって受けたフォトンの分布を示す測定されたファイバ信号を提供するように構成された波長変換ファイバと、を備える装置。
【請求項２】
前記測定された光検出器信号および前記測定されたファイバ信号に基づいてフォトン源の位置を推定するように構成されたプロセッサをさらに備える、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記プロセッサが、参照光検出器信号に基づいてフォトン源の位置を推定するように構成されている、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記プロセッサが、参照ファイバ信号に基づいてフォトン源の位置を推定するように構成されている、請求項２に記載の装置。
【請求項５】
前記プロセッサが、前記推定した位置が正確な位置である程度を推定するように構成されている、請求項２に記載の装置。
【請求項６】
既知の一式の光検出器信号から得られた値を含む格納された較正表をさらに備える、請求項３に記載の装置。
【請求項７】
既知の一式のファイバ信号から得られた値を含む格納された較正表をさらに備える、請求項４に記載の装置。
【請求項８】
前記測定された光検出器信号および前記測定されたファイバ信号が、フォトン源において出されたフォトンから得られた可能性を推定することにより、前記フォトン源の位置を推定するように前記プロセッサが構成されている、請求項２に記載の装置。
【請求項９】
前記測定された光検出器信号および前記測定されたファイバ信号が、複数のフォトン源のそれぞれにおいて出されたフォトンから得られた可能性を推定することにより、前記フォトン源の位置を推定するように前記プロセッサが構成されている、請求項２に記載の装置。
【請求項１０】
前記測定された光検出器信号および前記測定されたファイバ信号が、フォトン源において出されたフォトンから得られたものである最大尤度に、いずれのフォトン源が関連しているかを決定することにより、前記フォトン源の位置を推定するように前記プロセッサが構成されている、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記測定された光検出器信号および前記測定されたファイバ信号が、第１のフォトン源において出されたフォトンから得られた可能性である、第１の尤度を示す第１の値を推定し、
前記測定された光検出器信号および前記測定されたファイバ信号が、第２のフォトン源において出されたフォトンから得られた可能性である、第２の尤度を示す第２の値を推定し、
前記第１の値および前記第２の値に基づいて、前記第２の尤度よりも前記第１の尤度が大きくなるように決定し、
前記第１のフォトン源が、前記測定された光検出器信号および前記測定されたファイバ信号を出させたフォトンのフォトン源であることを示すことにより、前記フォトン源の位置を推定するように前記プロセッサが構成されている、請求項２に記載の装置。
【請求項１２】
ＰＥＴスキャナのシンチレータブロックのフォトン源から、複数の光検出器によって受けたフォトンの分布を示す測定された光検出器信号を得る工程と、
シンチレータブロックのフォトン源から、前記シンチレータブロックを横切って延びる複数の波長変換ファイバによって受けたフォトンの分布を示す測定されたファイバ信号を得る工程と、を含む方法。
【請求項１３】
前記測定された光検出器信号および前記測定されたファイバ信号に基づいて、前記シンチレータブロックの前記フォトン源の位置を推定する工程をさらに含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記フォトン源の位置を推定する工程は、参照光検出器信号に基づいて前記位置を推定する工程を含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記最有望フォトン源の位置を推定する方法は、参照ファイバ信号に基づいて前記位置を推定する工程を含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記推定した位置が正確な位置である程度を推定する工程をさらに含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１７】
前記既知の一式の光検出器信号から得られた値を含む格納された較正表を読む工程をさらに含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１８】
前記既知の一式のファイバ信号から得られた値を含む格納された較正表を読む工程をさらに含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
前記フォトン源の位置を推定する工程は、前記測定された光検出器信号および前記測定されたファイバ信号が前記フォトン源において出されたフォトンから得られた可能性を推定する工程を含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項２０】
フォトン源の位置を推定する工程は、前記測定された光検出器信号および前記測定されたファイバ信号が複数のフォトン源のそれぞれにおいて出されたフォトンから得られた可能性を推定する工程を含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項２１】
フォトン源の位置を推定する工程は、
複数のフォトン源から、前記測定された光検出器信号および前記測定されたファイバ信号が前記フォトン源において出されたフォトンから得られた可能性の方が、前記測定された光検出器信号および前記測定されたファイバ信号が前記フォトン源とは別の源において出されたフォトンから得られた可能性よりも高い特性を有する、前記フォトン源を確認する工程を含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項２２】
フォトン源の位置を推定する工程は、
前記測定された光検出器信号および前記測定されたファイバ信号が、第１のフォトン源において出されたフォトンから得られた可能性である、第１の尤度を示す第１の値を推定する工程と、
前記測定された光検出器信号および前記測定されたファイバ信号が、第２のフォトン源において出されたフォトンから得られた可能性である、第２の尤度を示す第２の値を推定する工程と、
前記第１の値および前記第２の値に基づいて、前記第２の尤度よりも前記第１の尤度が大きくなるように決定する工程と、
前記第１のフォトン源が、前記測定された光検出器信号および前記測定されたファイバ信号を出させたフォトンのフォトン源であることを示す工程と、を含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項２３】
シンチレータブロックの最有望フォトン源の位置を推定するための符号化されたソフトウェアを有するコンピュータ読み取り可能媒体であって、
前記ソフトウェアが、
シンチレータブロックのフォトン源から、複数の光検出器によって受けたフォトンの分布を示す測定された光検出器信号を得、
シンチレータブロックのフォトン源から、シンチレータブロックを横切って延びる複数の波長変換ファイバによって受けたフォトンの分布を示す測定されたファイバ信号を得、
前記測定された光検出器信号に少なくとも部分的に基づいて、および前記測定されたファイバ信号に少なくとも部分的に基づいて、前記シンチレータブロックの最有望フォトン源の位置を推定するための命令を備える、コンピュータ読み取り可能媒体。
【請求項２４】
前記最有望フォトン源の位置を推定するための命令は、前記測定された光検出器信号を既知の一式の光検出器信号と比較し、前記測定されたファイバ信号を既知の一式のファイバ信号と比較するための命令を含む、請求項２３に記載のコンピュータ読み取り可能媒体。
【請求項２５】
前記ソフトウェアが、前記既知の一式の光検出器信号から得られた値を含む格納された較正表を読むための命令をさらに含む、請求項２４に記載のコンピュータ読み取り可能媒体。
【請求項２６】
前記ソフトウェアが前記既知の一式のファイバ信号から得られた値を含む格納された較正表を読むための命令をさらに含む、請求項２４に記載のコンピュータ読み取り可能媒体。
【請求項２７】
最有望フォトン源を推定するための命令は、前記測定された検出器信号および前記測定されたファイバ信号が、前記最有望フォトン源において出されたフォトンから得られた可能性を推定するための命令を含む、請求項２３に記載のコンピュータ読み取り可能媒体。
【請求項２８】
前記最有望フォトン源の位置を推定する命令は、
前記測定された光検出器信号および前記測定されたファイバ信号が、複数のフォトン源のそれぞれにおいて出されたフォトンから得られた可能性を推定し、
前記測定された光検出器信号および前記測定されたファイバ信号が、前記フォトン源において出されたフォトンから得られた最大尤度に、複数のフォトン源のいずれが関連するかを決定するための命令を含む、請求項２３に記載のコンピュータ読み取り可能媒体。
【請求項２９】
前記最有望フォトン源の位置を推定するための命令は、
前記測定された光検出器信号および前記測定されたファイバ信号が、複数のフォトン源のそれぞれにおいて出されたフォトンから得られた可能性を推定し、
前記複数のフォトン源から、前記測定された光検出器信号および前記測定されたファイバ信号が前記最有望フォトン源において出されたフォトンから得られた可能性の方が、前記測定された光検出器信号および前記測定されたファイバ信号が前記最有望フォトン源とは別の源において出されたフォトンから得られた可能性よりも高い特性を有する、最有望フォトン源を確認するための命令を含む、請求項２３に記載のコンピュータ読み取り可能媒体。
【図１】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図９Ｃ】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図９Ｃ】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公表番号】特表２００７−５２３３４９（Ｐ２００７−５２３３４９Ａ）
【公表日】平成１９年８月１６日（２００７．８．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−５５４１９３（Ｐ２００６−５５４１９３）
【出願日】平成１７年２月１７日（２００５．２．１７）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００５／００４９７７
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０７９４３７
【国際公開日】平成１７年９月１日（２００５．９．１）
【出願人】（５０６０８５１５８）フォトディテクション システムズ， インク． (3)
【氏名又は名称原語表記】ＰＨＯＴＯＤＥＴＥＣＴＩＯＮＳＹＳＴＥＭＳ， ＩＮＣ．
【住所又は居所原語表記】１６ ＣｒａｉｇＲｏａｄ， Ａｃｔｏｎ， ＭＡ ０１７２０−５４０５ （ＵＳ）
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成１９年８月１６日（２００７．８．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年２月１７日（２００５．２．１７）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００５／００４９７７
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０７９４３７
【国際公開日】平成１７年９月１日（２００５．９．１）
【出願人】（５０６０８５１５８）フォトディテクション システムズ， インク． (3)
【氏名又は名称原語表記】ＰＨＯＴＯＤＥＴＥＣＴＩＯＮＳＹＳＴＥＭＳ， ＩＮＣ．
【住所又は居所原語表記】１６ ＣｒａｉｇＲｏａｄ， Ａｃｔｏｎ， ＭＡ ０１７２０−５４０５ （ＵＳ）
【Ｆターム（参考）】
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