ＰＥＴ（ＰｏｓｉｔｒｏｎＥｍｉｓｓｉｏｎＴｏｍｏｇｒａｐｈｙ）スキャナ
【課題】検出器を適切に配置することができるＰＥＴ（Positron Emission Tomography）スキャナを提供することである。
【解決手段】実施形態に係るＰＥＴ（Positron Emission Tomography）スキャナは、第１検出器と、第２検出器とを備える。第１検出器は、被検体を囲む円周の中心に対して第１角度の範囲に配置され、複数の第１検出器素子を含む。第２検出器は、第１検出器に対向する第２角度の範囲に、円周方向及び円周の半径方向のうち少なくとも一方向に可動に配置され、第１検出器素子とは異なる種類の複数の第２検出器素子を含む。第１検出器素子それぞれは、光電子増倍管を含み、第２検出器素子それぞれは、第１検出器素子とは異なる種類の光センサを含む。
【解決手段】実施形態に係るＰＥＴ（Positron Emission Tomography）スキャナは、第１検出器と、第２検出器とを備える。第１検出器は、被検体を囲む円周の中心に対して第１角度の範囲に配置され、複数の第１検出器素子を含む。第２検出器は、第１検出器に対向する第２角度の範囲に、円周方向及び円周の半径方向のうち少なくとも一方向に可動に配置され、第１検出器素子とは異なる種類の複数の第２検出器素子を含む。第１検出器素子それぞれは、光電子増倍管を含み、第２検出器素子それぞれは、第１検出器素子とは異なる種類の光センサを含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
実施形態は、ＰＥＴ（Positron Emission Tomography）スキャナ（scanner）に関する。
【背景技術】
【０００２】
医用イメージングの分野において、ポジトロン（Positron）放射断層撮影（以下、適宜「ＰＥＴ」）の利用が増えている。ＰＥＴイメージングにおいて、放射性薬剤は、注入、吸入、又は経口摂取によって、画像化される被検体に投与される。放射性薬剤の投与後、物理的及び生体分子的な性質により、薬剤が人体内の特定部位に集中する。薬剤の実際の空間分布、薬剤の蓄積領域の濃度、及び投与から最終の排出までのプロセスの動態は、全て臨床的な重要性を持ち得る因子である。このプロセスにおいて、放射性薬剤に付着したポジトロン放射体は、半減期、分岐比などの同位元素の物理的な性質に応じてポジトロンを放射する。
【０００３】
放射性核種はポジトロンを放射する。放射されたポジトロンが電子と衝突すると、消滅イベント（annihilation event）が発生し、ポジトロン及び電子は破壊される。多くの場合、消滅イベントは、略１８０度反対方向に５１１ｋｅＶで飛翔する２つのガンマ線（gamma ray）を生成する。
【０００４】
２つのガンマ線を検出し、これらの検出位置間に、直線、すなわちＬＯＲ（Line−Of−Response）を引くことによって、本来消滅したであろう位置を割り出すことができる。このプロセスは、相互作用（interaction）のあり得る線を識別するだけであるが、そのような線を多数蓄積することによって、断層撮影再構成プロセスを通して、本来の分布を推定できる。２つのシンチレーションイベント（scintillation event）の位置に加えて、正確なタイミング（数百ピコ秒以内の）を利用可能であれば、ＴＯＦ（Time−Of−Flight）の計算によって、ＬＯＲに沿ったイベントの推定位置に関する情報を更に加えることができる。ＰＥＴスキャナの時間分解能の限界が、この線に沿った位置決めの精度を決定する。本来のシンチレーションイベントの位置を決定する際の限界が、ＰＥＴスキャナの究極の空間分解能を決定する。一方で、同位元素の固有の特性（例えば、ポジトロンのエネルギー）もまた、（２つのガンマ線のポジトロン範囲及び共直線性によって）特定の薬剤の空間分解能の決定に寄与する。
【０００５】
多数のイベントの収集によって、断層撮影再構成を通して推定される被検体の画像に必要な情報が創出される。対応する検出器素子においてほぼ同時に発生する２つの検出されたイベントは、投影位置又は再構成されるサイノグラム（sinogram）を画定するために、それらイベントの幾何学的特質に応じてヒストグラム化できるＬＯＲを形成する。イベントもまた、個々に画像に加えることができる。
【０００６】
したがって、データ収集及び画像再構成の基本的要素は、ＬＯＲである。ＬＯＲは、システムと被検体との隙間（system-patient aperture）を横切る線である。イベントの位置に関して更なる情報を得ることができる。第１に、サンプリング及び再構成を通して、点を再構成又は位置付けるシステムの能力は、視野全体で空間不変ではなく、中央部で比較的良好であるが、周辺部に向かって徐々に低下していくことは周知である。この挙動を特徴付けるために、一般的に、ＰＳＦ（Point−Spread−Function）を使用する。ＰＳＦを再構成プロセスに取り込むためにツールが開発されてきた。第２に、対になったガンマ線の検出に関与する各検出器のガンマ線の到着間の飛行時間又は時間差を使って、イベントが発生したであろう位置をＬＯＲに沿って決定できる。
【０００７】
上記検出プロセスを多数の消滅イベントに対して繰り返さなければならない。イメージング症例ごとに解析して、イメージングタスクを支援するために何回のカウント（すなわち、対になったイベント）が必要になるかを決定しなければならないが、現在の慣例では、典型的な１００ｃｍ長のフルオロデオキシグルコース（ＦＤＧ（Fluoro−Deoxyglucose））の検査によって数億カウントは蓄積されるとされている。この数のカウントを蓄積するのに要する時間は、薬剤の注入量、スキャナの感度及びカウント性能によって決まる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許第６，４５５，８５６号明細書
【特許文献２】米国特許第６，９４６，６５８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明が解決しようとする課題は、検出器を適切に配置することができるＰＥＴスキャナを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
実施形態に係るＰＥＴスキャナは、第１検出器と、第２検出器とを備える。前記第１検出器は、被検体を囲む円周の中心に対して第１角度の範囲に配置され、複数の第１検出器素子を含む。前記第２検出器は、前記第１検出器に対向する第２角度の範囲に、前記円周方向及び前記円周の半径方向のうち少なくとも一方向に可動に配置され、前記第１検出器素子とは異なる種類の複数の第２検出器素子を含む。前記第１検出器素子それぞれは、光電子増倍管を含み、前記第２検出器素子それぞれは、前記第１検出器素子とは異なる種類の光センサを含む。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、従来のフルリングＰＥＴスキャナを示す図である。
【図２】図２は、一実施形態に係るＰＥＴスキャナの構造を示す図である。
【図３Ａ】図３Ａは、図２に示す実施形態の感度増大を示す図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、図２に示す実施形態の感度増大を示す図である。
【図３Ｃ】図３Ｃは、図２に示す実施形態の感度増大を示す図である。
【図４】図４は、ツーハーフスキャナの軸方向の感度を示す図である。
【図５】図５は、ツーハーフスキャナの他の実施形態を示す図である。
【図６】図６は、ツーハーフスキャナの他の実施形態を示す図である。
【図７】図７は、ツーハーフスキャナの他の実施形態を示す図である。
【図８】図８は、ツーハーフスキャナの他の実施形態を示す図である。
【図９】図９は、ツーハーフスキャナの他の実施形態を示す図である。
【図１０Ａ】図１０Ａは、平坦な上部スキャナが、スキャンされるべき対象部位に基づいて位置決めされる実施形態を示す図である。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、平坦な上部スキャナが、スキャンされるべき対象部位に基づいて位置決めされる実施形態を示す図である。
【図１１】図１１は、ツーハーフスキャナが組み込まれたＰＥＴ／ＣＴ（Computed Tomography）システムの実施形態を示す図である。
【図１２Ａ】図１２Ａは、従来のＰＥＴ／ＣＴシステムの実施形態を示す図である。
【図１２Ｂ】図１２Ｂは、ツーハーフスキャナが組み込まれたＰＥＴ／ＣＴシステムの実施形態を示す図である。
【図１２Ｃ】図１２Ｃは、ツーハーフスキャナが組み込まれたＰＥＴ／ＣＴシステムの実施形態を示す図である。
【図１３】図１３は、実施形態に係るＰＥＴ／ＣＴシステムによって実行される制御方法のステップを示すフローチャートである。
【図１４】図１４は、一実施形態におけるＰＥＴ／ＣＴシステムの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、実施形態に係るＰＥＴスキャナ、医用画像診断装置、及び制御方法を、同一又は対応する部に類似の参照番号を付した図面を参照しながら説明する。
【００１３】
一実施形態に係るＰＥＴスキャナは、第１検出器部（以下、適宜「第１検出器」）と、第２検出器部（以下、適宜「第２検出器」）とを備える。第１検出器は、被検体を囲む円周に沿って設けられ、この円周の中心に対して第１角度の範囲に配置される。第２検出器は、この円周とは異なる曲率半径で設けられ、第１検出器に対向する第２角度の範囲に配置される。
【００１４】
例えば、第１検出器は、被検体パレット（patient pallet、「寝台」などとも称する）の周囲に円周方向に設けられる。また、例えば、第１検出器は、軸方向（例えば、被検体の体軸方向）に一定の幅を有する。また、例えば、第１検出器の横断方向は、円周の中心（すなわち、この第１検出器によって確定されるＰＥＴスキャナの中心軸線）に対して、１８０度以上３６０度未満の角度の範囲である。また、例えば、第２検出器は、第１検出器と分離し、且つ第１検出器に対向して設けられる。また、例えば、第２検出器は、第１検出器の曲率半径より小さい曲率半径を有する。また、例えば、第２検出器の横断方向は、第１検出器によって確定されるＰＥＴスキャナの中心軸線に対して、１８０度未満の角度の範囲である。
【００１５】
また、例えば、第２検出器は、第２角度の範囲として３０度以上の範囲に配置される。また、例えば、第１検出器が配置される第１角度の範囲と、第２検出器が配置される第２角度の範囲との合計は、（実質的に）３６０度未満である。また、例えば、第１検出器が配置される第１角度の範囲と、第２検出器が配置される第２角度の範囲との合計は、（実質的に）３６０度以上でもよい。
【００１６】
また、例えば、第２検出器は、第１検出器が設けられる円周に比較して、円周の中心との距離が近い位置に配置される。すなわち、第２検出器は、第１検出器に比較して、上記中心軸線により近接して設けられる。また、例えば、第２検出器は、第１検出器が設けられる円周と中心との距離に比較して、１０％以上近い位置に配置される。すなわち、第２検出器は、第１検出器に比較して、第１検出器の半径の少なくとも１０％分、中心軸線により近接して設けられる。
【００１７】
また、例えば、第１検出器は、複数の第１検出器素子を含み、第２検出器は、複数の第２検出器素子を含み、第２検出器素子のそれぞれは、第１検出器素子に比較して小さい検出面（「表面領域」などとも称する）を有する。
【００１８】
また、例えば、第２検出器は、平坦でもよい。
【００１９】
また、例えば、ＰＥＴスキャナは、第１検出器に対向する第２角度の範囲に配置される第３検出器を更に備えてもよい。例えば、第１検出器は、複数の第１検出器素子を含み、第２検出器は、平坦であり、且つ、複数の第２検出器素子を含み、第３検出器は、平坦であり、且つ、複数の第３検出器素子を含む。また、第２検出器素子及び第３検出器素子のそれぞれは、第１検出器素子に比較して小さい検出面を有する。
【００２０】
また、例えば、第２検出器は、被検体が載置される寝台の下に接して配置されてもよい。すなわち、第２検出器は、寝台の下に接触するように設けられる。また、例えば、第２検出器は、被検体が載置される寝台の上方に配置されてもよい。また、例えば、第２検出器は、円周方向（若しくは円周の接線方向）及び円周の半径方向のうち少なくとも一方向に可動である。また、例えば、第１検出器及び第２検出器は、被検体を囲む円周方向に回転する。すなわち、第１検出器及び第２検出器は、寝台の周囲で、あらゆるアキシャルアングルで回転するように構成されてもよい。
【００２１】
また、一実施形態に係るＰＥＴスキャナは、第１検出器と、第２検出器とを備える。第１検出器は、被検体を囲む円周の中心に対して第１角度の範囲に配置され、複数の第１検出器素子を含む。第２検出器は、第１検出器に対向する第２角度の範囲に、円周方向（若しくは円周の接線方向）及び円周の半径方向のうち少なくとも一方向に可動に配置され、第１検出器素子とは異なる種類の複数の第２検出器素子を含む。
【００２２】
ここで、例えば、第１検出器素子それぞれは、光電子増倍管（ＰＭＴ（Photomultiplier Tube）を含み、第２検出器素子それぞれは、第１検出器素子とは異なる種類の光センサを含む。例えば、第１検出器素子それぞれは、第１厚みと第１表面領域とを有するシンチレーション結晶を含む。例えば、第２検出器素子それぞれは、第１厚みとは異なる第２厚みを有するシンチレーション結晶を含む。また、例えば、第２検出器素子それぞれは、第１表面領域とは異なる第２表面領域を有するシンチレーション結晶を含む。また、例えば、第２検出器素子それぞれは、半導体（solid-state）光センサを含む。また、例えば、第２検出器素子それぞれは、シリコン光電子増倍管を含む。また、例えば、第２検出器素子それぞれは、ＡＰＤ（Avalanche Photodiode）を含む。
【００２３】
すなわち、例えば、第１検出器素子それぞれは、光電子増倍管を含み、第２検出器素子のそれぞれは、第１検出器素子の光電子増倍管とは異なる種類の光センサを含む。例えば、第２検出器素子のそれぞれは、シリコン光電子増倍管や、半導体光センサ、あるいは、ＡＰＤを含む。
【００２４】
また、一実施形態に係るＰＥＴスキャナは、第１検出器と、第２検出器とを備える。第１検出器は、被検体を囲む円周の中心に対して第１角度の範囲に配置され、複数の第１検出器素子を含む。第２検出器は、第１検出器に対向する第２角度の範囲に、円周方向（若しくは円周の接線方向）及び円周の半径方向のうち少なくとも一方向に可動に配置され、第１検出器素子とは異なる種類の複数の第２検出器素子を含む。第２検出器素子それぞれは、第１検出器素子とは異なる特性を有する。
【００２５】
例えば、第２検出器素子それぞれは、時間分解能、エネルギー分解能、及び感度のうち、少なくとも１つが、第１検出器素子とは異なる。
【００２６】
また、一実施形態に係るＰＥＴスキャナは、第１検出器と、第２検出器とを備える。第１検出器は、被検体を囲む円周の中心に対して第１角度の範囲に配置される。第２検出器は、第１検出器に対向する第２角度の範囲に、円周方向（若しくは円周の接線方向）及び円周の半径方向のうち少なくとも一方向に可動に配置される。また、第１検出器のエネルギーウィンドウと第２検出器のエネルギーウィンドウとは異なる。
【００２７】
また、一実施形態に係る医用画像診断装置は、第１検出器と、第２検出器と、データ収集部とを備える。第１検出器は、被検体を囲む円周の中心に対して第１角度の範囲に配置され、複数の第１検出器素子を含む。第２検出器は、第１検出器に対向する第２角度の範囲に、円周方向（若しくは円周の接線方向）及び円周の半径方向のうち少なくとも一方向に可動に配置され、第１検出器素子とは異なる種類の複数の第２検出器素子を含む。データ収集部は、第１検出器から第１イベントデータを収集し、第２検出器から第２イベントデータを収集し、第１イベントデータと第２イベントデータとを、イベントデータの処理を行うデータ処理部に送信する。例えば、データ処理部は、イベントデータの分析や再構成を行う。
【００２８】
また、一実施形態に係る医用画像診断装置は、画像取得部と、制御部とを更に備える。画像取得部は、被検体の画像を取得する。例えば、画像取得部は、被検体に対してスキャンを行い、ＣＴ画像データを取得するＣＴスキャナを含む。制御部は、画像に基づき関心領域を特定し、特定した関心領域に基づき、第２検出器を円周方向（若しくは円周の接線方向）及び円周の半径方向のうち少なくとも一方向に移動させる。例えば、制御部は、ＣＴ画像データから得られる投影データに基づき、関心領域の被検体の体軸方向の広がりを特定する。また、例えば、制御部は、ＣＴ画像データから得られる断面画像に基づき、関心領域の位置を特定する。そして、例えば、制御部は、特定した体軸方向の広がりに応じて被検体が載置される寝台を長手方向に移動させ、特定した位置に応じて第２検出器を円周方向及び円周の半径方向のうち少なくとも一方向に移動させる。
【００２９】
また、例えば、制御部は、寝台及び第２検出器の移動後に、被検体に対してＰＥＴによるスキャンを行い、イベントデータを収集する。
【００３０】
また、例えば、医用画像診断装置は、制御部からの制御信号に応じて寝台を移動する寝台移動機構を更に備える。また、例えば、医用画像診断装置は、制御部からの制御信号に応じて第２検出器を移動する検出器移動機構を更に備える。また、例えば、ＰＥＴ／ＣＴシステムは、第３検出器を更に備えてもよい。第３検出器は、第１検出器に対向する第２角度の範囲に、円周方向（若しくは円周の接線方向）及び円周の半径方向のうち少なくとも一方向に可動に配置され、第１検出器素子とは異なる種類の複数の第３検出器素子を含む。この場合、データ収集部は、第３検出器から第３イベントデータを更に収集し、第１イベントデータと第２イベントデータと第３イベントデータとをデータ処理部に送信する。
【００３１】
また、一実施形態に係る制御方法は、医用画像診断装置によって実行される制御方法である。制御方法は、第１検出器から第１イベントデータを収集し、第２検出器から第２イベントデータを収集し、第１イベントデータと第２イベントデータとをデータ処理部に送信する。第１検出器は、被検体を囲む円周の中心に対して第１角度の範囲に配置され、複数の第１検出器素子を含む。第２検出器は、第１イベントデータを収集し、第１検出器に対向する第２角度の範囲に、円周方向（若しくは円周の接線方向）及び円周の半径方向のうち少なくとも一方向に可動に配置され、第１検出器素子とは異なる種類の複数の第２検出器素子を含む。データ処理部は、イベントデータの処理を行う。
【００３２】
また、例えば、制御方法は、被検体の画像を取得し、取得した画像に基づき関心領域を特定し、特定した関心領域に基づき、第２検出器を円周方向及び円周の半径方向のうち少なくとも一方向に移動させる。
【００３３】
また、一実施形態に係る医用画像診断装置は、被検体に対してスキャンを行い、ＣＴ画像データを取得するＣＴスキャナを含む。また、制御方法は、被検体のＣＴ画像データを取得し、取得したＣＴ画像データから得られる投影データに基づき、関心領域の被検体の体軸方向の広がりを特定し、ＣＴ画像データから得られる断面画像に基づき、関心領域の位置を特定する。そして、制御方法は、特定した体軸方向の広がりに応じて被検体が載置される寝台を長手方向に移動させ、特定した位置に応じて第２検出器を円周方向及び円周の半径方向のうち少なくとも一方向に移動させる。
【００３４】
図１は、従来のフルリング（full-ring）ＰＥＴスキャナを示す図である。ＰＥＴイメージングシステムは、被検体から放射されるガンマ線を検出するために、互いに対向する位置に配置された検出器を使用する。あらゆる角度から飛来するガンマ線を検出するために、一般的に検出器リングを使用する。したがって、ＰＥＴスキャナは、できるだけ多くの放射線を収集できるように、一般的にほぼ円筒形状であり、当然のことながら、等方性である。欠けている角度を捕えるために部分リングを使用したり、検出器を回転させたりすることもまた可能であるが、これらの手法は、スキャナの全体的な感度に対して過酷な結果をもたらす。平面に含まれる全てのガンマ線が検出器と相互に作用する機会を有する円筒形の形状では、軸線方向の寸法を増加させることは、放射線を捕獲する感度すなわち能力に非常に有利な影響をもたらす。したがって、最高の構造は、全てのガンマ線が検出される機会を有する球体構造である。もちろん、人間に適用するためには、球面構造は、非常に大きくしなければならなので、非常に高価になる。したがって、円筒形の形状は、検出器の軸線領域が可変であることから、現代のＰＥＴスキャナの構造の現実的な出発点である。
【００３５】
ＰＥＴスキャナの全体的な形状が明らかになると、次の課題は、できるだけ多くのシンチレーション材料をガンマ線経路内に配置して、できるだけ多くのガンマ線を光に変換することである。必要なことは、このプロセスにおいて最適化の２つの重要性を考慮することである。一方では、「面内（in-plane）」感度には、検出器の円周の周りにできるだけ多くの結晶（結晶の厚み）が必要になる。他方では、所与の結晶の厚みに対して、検出器シリンダーの軸線長が、総システム感度を決定する。その感度は、軸線長の二乗（シリンダーの中央の点によって範囲が定まる立体角）にほぼ比例する。実際的なコストの検討が、不可避的に最適化プロセスの一部となる。結晶及び関連するセンサの最適分布は、全システムコストの中核を成す。それは、一般的にＰＥＴイメージングシステムの全コストの最高３分の２に相当する。
【００３６】
従来、円筒形の形状は、ＰＥＴスキャナのために選択する構造である。図１に示すように、円筒形の形状は、横断面で全てのイベントを捕えることができる。検出器の軸線方向範囲によって、どれだけ多くのそのような平面を定義できるか、並びにどれだけ多くの傾斜平面を利用できるかが決まる。
【００３７】
図１に示すように、ＰＥＴスキャナは、検出器素子を表す一連の小さなブロックによって形成される。単純にするために、２、３ダースの検出器素子だけを示す。実際は、形状を適切に抽出するために数百ピクセルが必要である。軸線方向についても同じことが言える。検出器素子は、一般的に両方向とも同じ所定の大きさであるが、両方の寸法が異なる大きさであってもよい。被検体が、スキャナ被検体パレット（寝台）に載っている場合、被検体の横断面は、胸部、肺、心臓、及び脊椎を示す。更に、図１は、「心臓」から円周方向及び軸線方向の両方に発し、ＰＥＴスキャナ上の幾多の点で収集されるポジトロン消滅イベントを表す２、３の推定されるＬＯＲを示す。
【００３８】
ＰＥＴスキャナの全体的な寸法は、全人体を網羅するように、一般的に、直径７０ｃｍから９０ｃｍまで多様である。軸方向の寸法は、もっと変更できる。従来のＰＥＴスキャナには、少なくとも１５ｃｍの軸方向の有効範囲（少なくとも心臓を網羅する）があるが、より大きな規模が可能でありかつ望ましい。
【００３９】
更に、現在の臨床診療では、被検体をおおよそＰＥＴスキャナの中央に置く。被検体が、一般的にＰＥＴスキャナ直径の５０％以下を占めるとすると、被検体を中心よりわずかに低く置くことも望ましく、ＰＥＴスキャナ開口部内に被検体のためのより広い「呼吸」空間を設けられる。
【００４０】
それでも、ＰＥＴスキャナの目標は、アキシャル面及び横断面の両方で、被検者からできるだけ多くのＬＯＲを収集することである。
【００４１】
従来の構造は、ポジトロン消滅イベントの収集に効率的な形状を提供する一方で、ＰＥＴスキャナを製造するための厳格な規則も定めている。したがって、そのコストを抑えるための選択肢はほとんど提供されていない。
【００４２】
ＰＥＴスキャナの軸方向範囲を増やす試みは提案されてきたが、横断面での完全な抽出に対する規則は変更されてこなかった。
【００４３】
検出器素子の非常に高い相対的コストが与えられるならば、ＰＥＴスキャナ開口部（すなわち、より大きな直径）又はその軸方向範囲を増やすあらゆる試みに著しいコスト増加が必要となる。８５ｃｍ又はそれ以上であることが必要な治療用位置決め（固定化）ツール（放射線治療ユニットに合致）を収容し、更に、いまだに多くの被検体が経験する閉所恐怖的なストレスを低減して被検体の快適性を改善するために、ＰＥＴスキャナの直径を大きくすることが望ましい。感度（収集されるイベントの数）を上げるため、また、より大きな器官又は身体部分を網羅するために、ＰＥＴスキャナの軸方向範囲を延ばすことが望ましい。例えば、肺全体は、一般的に最高２５〜３０ｃｍにわたり、頭部及び首部は、少なくとも３０ｃｍを必要とする。
【００４４】
したがって、ＰＥＴスキャナ設計者が直面している現実的課題は、ＰＥＴスキャナの主たるコストを表す検出器材料の量が一定である場合、どのような形状にすればイベントカウントの数を最適化すると同時に、再構成のための適切な抽出を実現できるかということである。
【００４５】
その上、従来の設計では、被検体の特定器官又は対象部位をスキャンするＰＥＴスキャナを変更又は最適化する方法が提供されず、最適化されるべき被検体又は被検体の部位に関係なく、全ての画像が同一の方法で取得される。
【００４６】
図２は、一実施形態に係るＰＥＴスキャナの構造を示す図である。図２に示すように、一実施形態に係るＰＥＴスキャナは、ポジトロン消滅イベントの収集を最適化するために新しい形状を有する。具体的には、一実施形態に係るＰＥＴスキャナは、図２に示すように、分割された２つの検出器、すなわち、第１検出器１０と第２検出器２０とを備え、図２においては図示を省略しているが、その他、制御回路や支持物などを適宜含む構造物である。第１検出器１０は、被検体Ｐを囲む円周のうち概ね上半分の範囲をカバーするように配置され、第２検出器２０は、第１検出器１０に対向し、概ね下半分の範囲をカバーするように配置される。一実施形態に係るＰＥＴスキャナは、いわばツーハーフスキャナ（two-half scanner）である。ここで、図２に示すように、ＰＥＴスキャナの下半分（第２検出器２０）は、被検体Ｐの寸法に合わせるために縮小されている。言い換えると、第２検出器２０は、第１検出器１０の曲率半径より小さい曲率半径を有する。一般に、被検体Ｐの寸法は、ＰＥＴスキャナの直径（例えば、図２において第１検出器１０の直径）の略半分である。図１に示す従来の構造と比較すると、被検体パレットａの下の空間は無用の空間であり、被検体Ｐの快適性にも役立っていない。
【００４７】
なお、図２に示すように、図１に示す従来の構造で収集されたであろうＬＯＲは、全て依然としてＰＥＴスキャナのより小さな下半分（第２検出器２０）によって収集される。更に、検出器リングの上半分（第１検出器１０）と、第１検出器１０及び第２検出器２０の隙間とを通るＬＯＲは、被検体Ｐを横切らないので、被検体Ｐのスキャンにおいて収集される必要はない。第２に、直径の減少に比例してより小さくなる比較的小さな検出器素子を第２検出器２０に用いることによって、第１検出器１０と第２検出器２０との間には、推測されるＬＯＲが同数存在する。注目点としては、新しいツーハーフスキャナは、従来のフルリングスキャナと同じ横断方向の感度と同じ抽出能力とを有し、その一方で、検出器のコストを最高２０〜２５％の節約を実現する点である。その上、ツーハーフスキャナの底の部分は、被検体Ｐに近接している。したがって、軸方向の立体角（３Ｄ）の増加、そして、性能の改善や結晶の厚みの量の低減に有益となる感度の増加、そして、更なるコストの節約が実現する。
【００４８】
図３Ａ〜３Ｃは、図２に示す実施形態の感度増大を示す図である。なお、図３Ａ〜３Ｃ及び以下において、第１検出器１０の一部を「第１検出器１０´」と表現し、第２検出器２０の一部を「第２検出器２０´」と表現することがある。本実施形態の感度の増加は、図３Ａ〜３Ｃについてアキシャル面を観察することによって明白となる。ＰＥＴスキャナ（第１検出器１０´及び第２検出器２０´）の中央の点光源は、従来のリングに比較してより多くの同時発生イベントを生成することはない（図３Ａにおいて正方形パターン部分で示した）。その理由は、その点光源からの更なるＬＯＲは、上部検出器（第１検出器１０´）の範囲から外れるので、そのような更なるＬＯＲを引くために、より近い検出器（第２検出器２０´）からの更なる立体角を使用できないからである（図３Ａにおいて水平線パターンで示した）。しかし、他の放射点については、図３Ｂ及び図３Ｃの垂直線パターン部分に示すように、感度は、かなり増加する可能性がある。しかし、「ボリューム感度」の正確な計算には、より複雑なモデルツールが必要である。
【００４９】
図４は、ツーハーフスキャナの軸方向の感度を示す図である。取得されたカウントの分布はまた、図２に示すツーハーフスキャナによって明らかに影響を受ける。従来の中央リング形状では、線源の軸方向の感度特性は、三角形である。これは、ＰＥＴスキャナの軸方向の中心からＦＯＶ（Field Of View）の端部の方へ行くにつれて、図４の左側に示すように、同時発生イベントをつくる機会がだんだん少なくなるということを表している。全システム感度が、ＦＯＶの端部でゼロになるという事実は、再構成に問題を引き起こし、特に、一定の統計的特性を阻む。
【００５０】
図４の右側に示した極端なケースでは、線、及び、光源と下部検出器（第２検出器２０´）との間のゼロ距離によって、下方に進むガンマ線は、全て検出される。したがって、全システム感度は、単に上部検出器（第１検出器１０´）の立体角であり、アキシャルＦＯＶの中央にわずかな隆起だけを示す。中間の場合は、三角形形状からほとんど平坦な分布の方へ漸進的にそれていくと考えられる。
【００５１】
更に、一定の数の推定されるＬＯＲは、適切な断層撮影の再構成を保証する。更に、より小さな検出器素子は、より小さな（すなわち、より良好な）最終の空間的分解能に対応する。空間的分解能は、「応答チューブ（tube of response）」、すなわち、２つの検出器素子の表面に隣接する容積（２つの検出器素子の中心に隣接する無次元の線とは対照的に）に多少比例している反復再構成を伴うモデルに基づいている。更に、より良好な空間的分解能を利用すれば、イメージング性能を改善できる。又は、より良好な空間的分解能を利用すれば、より少なく、より大きな結晶素子を用いることで、ＰＥＴスキャナの上下両部品として、わずかに大きな検出器素子を利用できる。
【００５２】
図５〜９は、ツーハーフスキャナの他の実施形態を示す図である。他の実施形態においては、図５に示すように、ツーハーフスキャナの分割比率は、必ずしも等しくない。例えば、第１検出器１０は、第１検出器１０の円周の中心に対して、１８０度以上３６０度未満の広い範囲の角度をカバーするように配置される。一方、第２検出器２０は、１８０度未満の角度をカバーするように配置される。この場合、第２検出器２０は、被検体の幅や被検体パレットの幅などに鑑みて、例えば３０度以上の範囲をカバーするように配置されるのが望ましい。このように、被検体パレットの周りにより大きな開口部を提供するために、異なる比率を実施することもできる。図６に示すように、ＬＯＲは、この新しい形状によっても、やはり全て捕獲される。所与のツーハーフ構造による「節約」量の効果は、上記方法で推定できる。
【００５３】
ここで、図５に示すように、例えば、第２検出器２０は、第１検出器１０に比較して、被検体パレットにより近い位置に配置される。また、例えば、第２検出器２０は、第１検出器１０が設けられる円周と中心との距離に比較して、１０％以上近い位置に配置される。すなわち、第２検出器は、第１検出器に比較して、第１検出器の半径の少なくとも１０％分、中心軸線により近接して設けられる。
【００５４】
別の実施形態において、より小さなリング部分（第２検出器２０）は、図６において、湾曲したパレット（左側）や平坦なパレット（右側）として示すように、被検体パレットに接触でき、より一層高い感度／幾何学的な増加を提供できる。これらのパレットは両方とも、ＰＥＴイメージング、特に、放射線療法で一般的に使用されるものである。
【００５５】
２つの部分に分割されたリングが上下対称形である場合、上述した実施形態においては、より小さな第２検出器２０が下半分の範囲をカバーし、被検体パレットに近接して配置された。これに対し、図７の左側に示すように、より小さな第２検出器２０が上半分の範囲をカバーするように配置される場合、若干のＬＯＲ（例えば、図７に示す５本のＬＯＲのうち、最も右側の１本のＬＯＲ）は、形状によって捕獲されない。したがって、図７の右側に示すように、より小さな第２検出器２０を上部に置く場合、ツーハーフの垂直位置には制約がある。
【００５６】
図７の右側は、技術的には許容できる形状を示しているが、実際には、より小さな上部部分（第２検出器２０）を下降させ（又は被検体パレットを同等に上昇させ）被検体に近付けることは、被検体に対して不快な状況を作り出すことになるであろう。それは特に、図７が検出器システムの残りの部分（光電子増倍管、電子機器回路、支持物、ケーブル、その他）を省略して検出器素子のみを示していることを認識すると明らかである。
【００５７】
しかし、他の実施形態では、上部により小さな部分を有することは可能である。まず、検出器は、シリコン光電子倍増管（ＳｉＰＭ（Silicon Photomultiplier）又はアバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ（Avalanche Photodiode））などの半導体センサで構成できる。そのようなセンサを用いれば、検出器の小型化によって目立たない大きさの検出器の使用が可能になるであろう。第２には、半導体ベースの検出器は、（リングの残部と異なり）可動であり、被検体Ｐをまず位置決めしてから、上部の検出器をイメージング位置に持ってくることが可能になる。第３には、リングの上部分は、実際、複数の部品に更に区分けでき、位置決めを容易にでき、イメージングしないときは格納できる。最後に、図７に示す実施形態に類似して、図８に示すように、検出器素子のいくつかを、１つ又は複数の平坦な線形部分に配置できる。
【００５８】
例えば、図８に示すように、ＰＥＴスキャナは、第１検出器１０と、第２検出器２０と、第３検出器３０とを備えてもよい。第１検出器１０は、円周に沿って設けられ、下半分の範囲をカバーするように配置される。また、第１検出器１０は、被検体パレットに近接するように配置される。一方、第２検出器２０及び第３検出器３０は、平坦であり、上半分の範囲をカバーするように配置される。また、第２検出器２０及び第３検出器３０も、被検体パレットに近接するように配置されるが、上述したように、例えば半導体ベースの検出器を用いれば、検出器を小型化することができる。なお、「半分」とは、必ずしも１８０度の厳密な範囲を意味するものではない。他の実施形態においても同様である。
【００５９】
また、注目すべき点は、上／下反転対称性を含む上記ツーパートスキャナの幾多の実施形態は、回転に関しては一様である点である。実際には、心臓、又は右（又は左）胸部などの局部イメージングを除いて、一般に、水平軸線の周りでは、対称性の他に（上／下分割及び反転）何も選択する理由はない。これらの場合、対象部位又は器官の近くでより良い空間的分解能の検出器を入手できれば、活用できる。
【００６０】
上記ＰＥＴスキャナの実施形態のそれぞれにおいては、実質的に（全く同じではないにしても）フルリング形状と同じ時間内に同じ画像が生成されるが、その結果、検出のための材料は２０％〜５０％の低減となる。そのような低減は、同じコストでシステム性能を改善する、又は同じイメージング性能に対してコストを下げるために重要なものである。
【００６１】
注目点としては、上記ツーパート形状のそれぞれで、ＬＯＲは、より大きな入射角（入射面に対して直角をなさない）でより小さな部分の検出器素子に入るので、更なる視差誤差によってより高い空間的不鮮明さをつくるという点がある。しかし、より高い視差誤差は、少なくとも部分的に、被検体に対してより小さなリング部分によって形成される非常に高い立体角のせいで結晶の厚みの低減によって補償される可能性があろう。
【００６２】
同じ原理を用いてＰＥＴイメージングを最適化できるが、一方で、完全な抽出からの若干の逸脱が認められる。ＴＯＦ情報は、若干の対象部位の準完全なイメージング状態及び再構成に対応する十分な「局部」特性を提供できるが、その一方で、イメージングは、部位から離れる方向に漸進的に劣化することになる。図１０Ａ及び１０Ｂは、平坦な上部スキャナが、スキャンされるべき関心領域（region of interest、又は、対象部位）に基づいて位置決めされる実施形態を示す図である。例えば、いくつかの重要なイメージング作業、例えば、心臓又は胸部イメージングは、図１０Ａ及び図１０Ｂに示すように、身体の比較的小さな部位から集まる情報に明らかに集中する。
【００６３】
図１０Ａは、例示のように位置決めされた２つの平坦な上部検出器（第２検出器２０及び第３検出器３０）により、心臓が、ほとんど完全な角度抽出を受け入れ、最適又は準最適な再構成のための充分な情報を提供することを示す図である。図１０Ｂに示すように、身体の対称的に反対側に位置する点は、著しく少ないＬＯＲしか受けず、この形状ではこの点にとって、右側の検出器（第３検出器３０）は完全に無用であり、下の検出器（第１検出器１０）の小さな部分しか使われ得ないことを示している。しかし、ＴＯＦイメージングは、本質的に２つの部位のより良い隔離を可能にする。更に、そのようなＰＥＴスキャナは、複合型ＰＥＴ／ＣＴシステム又はＰＥＴ／ＭＲ（Magnetic Resonance）システムの一部であるとき、ＣＴ又はＭＲの画像は、対象の部位又は器官の識別と、ＰＥＴ検出器の位置決めの最適化とに使用できる。
【００６４】
別の実施形態では、１種類の検出器だけにＴＯＦの能力がある。まず、注目点としては、不完全な抽出の場合、再構成のための十分な時間情報を得て、その付加的情報から利益を得るために、両方の検出器が明らかに必要である点である。しかし、完全な抽出の場合、大部分のイベントは、混交した検出器から来ることが分かる。
【００６５】
例えば、有用なＴＯＦ情報を得るための最小限の総時間分解能を１ｎｓであると想定する（商用システムは、現在、５００〜６００ｐｓを達成している）。システムが、２種類の検出器構造、すなわち、（１）３００ｐｓの時間分解能の能力があるタイプＡの検出器（検出器Ａを、完全な、又は少なくとも極めて速い検出器とみなして測定した場合）と、（２）２ｎｓ（２０００ｐｓ）の能力しかないタイプＢの検出器とで構成されている場合、タイプＡの検出器だけで構築されたシステムは、ＳＱＲＴ（３００２＋３００２）又はおよそ４２５ｐｓの総システム時間分解能（古典的な二次組成を使って）を有するであろう。タイプＢの検出器だけで構築されたシステムは、ＳＱＲＴ（２０００２＋２０００２）又は２．８ｎｓ又は２，８００ｐｓの総システム時間分解能を有するであろう。しかし、大部分のイベントがタイプＡ及びタイプＢの複合型であるシステムは、実質的にタイプＢの検出器によって２ｎｓで制御され、前置の検出器電子機器回路及び画像品質に有用な利点を提供する。
【００６６】
異なるタイプの検出器を使う場合、大部分の性能は、同じ二次組成に従う。しかし、エネルギー分解能の場合では、２つのタイプの違いが十分に大きい場合、異なる処理（例えば、受入ウィンドウ）を、異なる取得チェーンに適用しなければならないだろう。エネルギーウィンドウ調整は、２つのタイプの検出器の感度を調節する際の重要な要因である。それぞれの検出器の固有の挙動に合致するエネルギーウィンドウもまた、両方の検出器からの散乱受け入れが均衡していることを確認するために必要である。すなわち、第１検出器１０のエネルギーウィンドウと第２検出器２０のエネルギーウィンドウとは異なる場合がある。
【００６７】
最後に、当業者には自明であるが、システム上で典型的なキャリブレーション作業を実行するためには、重要な修正が必要となるであろう。タイミング及びエネルギー分解能、並びにシステム正規化は、より複雑になるであろう。
【００６８】
上述の実施形態によると、ＰＥＴスキャナは、被検体パレットの周囲で円周方向に設けられた第１検出器と、第１検出器から切り離され、且つ対向して設けられた第２検出器とを含む。第１検出器は、複数の第１検出器素子を含むが、更に第２検出器部は、複数の第２検出器素子を含む。上で検討したように、第２検出器素子は、第１検出器素子とは異なる種類（type）のものであってもよい。
【００６９】
例えば、一実施形態では、第１検出器素子のそれぞれは、光電子増倍管と、第１厚み及び第１画素表面領域（pixel surface area）を有するシンチレーション結晶とを含むが、その一方で、第２検出器素子のそれぞれは、第１厚みと異なる第２厚みと、第１画素表面領域と異なる第２画素表面領域とを有するシンチレーション結晶を有する。
【００７０】
更に、一実施形態では、第２検出器素子のそれぞれは、第１検出器素子の光電子増倍管と異なる光センサを含む。例えば、一実施形態では、第２検出器素子のそれぞれは、シリコン光電子増倍管などの半導体光センサを含む。
【００７１】
更に、第２検出器は、第１検出器とは異なるイメージング特性を有するように構成されるものである。例えば、一実施形態では、第１検出器及び第２検出器は、異なるエネルギー及び時間分解能を有する。更に、別の実施形態では、第１検出器のためのエネルギーウィンドウ（event acceptance window）は、第２検出器のためのエネルギーウィンドウとは異なる。
【００７２】
（ＰＥＴ／ＣＴシステム）
次に、実施形態に係る医用画像診断装置の一例として、ＰＥＴ／ＣＴシステムを説明する。図１１、図１２Ｂ及び１２Ｃは、ツーハーフスキャナが組み込まれたＰＥＴ／ＣＴシステムの実施形態を示す図である。上述したツーハーフ形状（two-half geometries）は、いくつかの方法によって既存のＣＴシステムに組み込むことができる。ある実施形態においては、図１１に示すように、より小型、可動、半導体検出器を被検体パレットの上部に設け、既存のＣＴシステムの増設機器として一体型ＰＥＴ／ＣＴ装置を形成できる。上で検討したように、２台の上部検出器は可動であり、例えば、神経学的スキャン又は心血管スキャンの用途で、被検体の周りの、画像化される被検体の対象部位（「関心領域（region of interest）」とも称する）に依存する位置に配置できる。
【００７３】
大口径ＰＥＴシステムを造ることは、高価であるが、上記検出器形状によれば、新しい大口径システムを造ることができ、更に許容できる費用構成を維持できる。特に、同じ量の検出器材料が、様々に、かつ、より効率的に配分される。
【００７４】
例えば、図１２Ａは、従来の手法を示す図であり、図１２Ｂは、上の部分（第１検出器１０）が、より大きな直径を有するリングの半分である一方、下の部分（第２検出器２０）が、縮小された直径を有する実施形態を示す図である。図１２Ｃに示す他の実施形態では、下部の検出器部分は平坦（第２検出器２０）である。
【００７５】
上述した実施形態においては、実質的に（全くではないにしても）フルリング形状と同じ時間内に同じ画像を生成するが、その結果、検出器材料の２０％〜５０％が削減される。この増大した効率を使用すれば、同じコストでシステム性能を向上させることか、同じイメージング性能に対してコストを削減することが可能になる。
【００７６】
図１３は、実施形態に係るＰＥＴ／ＣＴシステムによって実行される制御方法のステップを示すフローチャートである。すなわち、図１３は、一実施形態において、ＣＴスキャナとＰＥＴスキャナとを用いて、被検体パレット上に設けられた被検体のイメージングデータを取得する方法を示す図である。ＣＴスキャナは、被検体をスキャンするように構成される。ＰＥＴスキャナは、被検体パレットの周りで円周方向に設けられた第１検出器であって、所定の軸方向範囲を有し、スキャナの中心軸線に対して３６０度を下回る範囲を横断方向に定める第１検出器と、第１検出器から切り離され、且つ対向して設けられた第２検出器とを含む。ここで、第２検出器は、被検体の周りで半径方向及び円周方向に移動できるように構成される。
【００７７】
ステップＳ１３０１では、ＰＥＴ／ＣＴシステム１４００の画像取得部（例えば、後述するＣＴ装置１４０６）が、被検体のＣＴ画像データを、ＣＴスキャナを制御して取得する。あるいは、画像取得部は、前回取得されたＣＴ画像データを記憶部（例えば、後述する記憶部１４１０）から取り出してもよい。
【００７８】
ステップＳ１３０２では、制御部（例えば、後述するコントローラ１４０７）が、関心領域（例えば、被検体の心臓、胸部、又は他の器官など）の軸方向の広がりを、取得されたＣＴ画像データから得られた投影画像に基づいて特定する。例えば、制御部は、サジタル又はコロナルのＣＴ画像を使って、関心領域の軸方向（例えば、被検体の体軸方向）の範囲を特定する。
【００７９】
ステップＳ１３０３では、制御部（例えば、後述するコントローラ１４０７）が、関心領域の位置（例えば、中心のｘｙ座標）を、取得されたＣＴ画像データから得られた横断ＣＴ画像に基づいて特定する。
【００８０】
注目点としては、ステップＳ１３０２及び１３０３を、操作者が手動で実行できること、又はデータ処理部上で動作する画像処理ソフトウェアによって自動的に実行できることである。
【００８１】
ステップＳ１３０４では、制御部（例えば、後述するコントローラ１４０７）が、ステップＳ１３０２において特定された関心領域の軸方向の広がりと、被検体パレット上の被検体の現在位置とに基づいて、被検体パレットを、長手方向に自動的に位置決めする。例えば、制御部は、関心領域の軸方向の中心が、検出器の軸方向の中心あたりに位置付けられるように、被検体パレットを、長手方向に自動的に位置決めする。そして、以下で検討するように、コントローラ１４０７が、命令（制御信号）を寝台移動機構（機械サブシステムであるパレット及びパレット位置決め部１４０２）に送信し、寝台移動機構が、被検体パレットを長手方向に移動させて、ＰＥＴスキャンによる関心領域の良好な画像化を行うことができる。
【００８２】
ステップＳ１３０５では、制御部（例えば、後述するコントローラ１４０７）が、ステップＳ１３０３において特定された関心領域の位置に基づいて、第２検出器２０及び第３検出器３０を、自動的に半径方向及び円周方向のうちの少なくとも一方に移動させる。そして、コントローラ１４０７が、命令（制御信号）を検出器移動機構（後述するＰＥＴ検出器位置決め部１４０３）に送信し、検出器移動機構が、第２検出器２０及び第３検出器３０を移動させる。図９及び図１０Ａを参照。例えば、図９に示す例の場合、制御部は、第２検出器２０及び第３検出器３０を、被検体Ｐに近付くように半径方向に移動させるとともに、関心領域である心臓の部位に近付くように円周方向（又は、円周の接線方向）に沿って右側に移動させる。また、制御部は、第１検出器１０についても、図９に示すように、円周方向に回転移動させてもよい。この場合、制御部は、例えば、第１検出器１０と、移動後の第２検出器２０及び第３検出器３０とが対向するように、第１検出器１０を円周方向に回転移動させればよい。どの器官をＰＥＴスキャンによって画像化するか、すなわち、関心領域の位置によって、制御部は、第２及び第３の検出器部の両方又は一方の再位置決めを行う。
【００８３】
ステップＳ１３０６では、被検体パレットが長手方向に位置決めされ、第２検出器２０及び第３検出器３０が半径方向及び円周方向のうちの少なくとも一方に移動された後、データ収集部（例えば、後述するデータ取得システム１４０４）が、被検体のＰＥＴスキャンを実行して、第１検出器１０から第１イベントデータ、第２検出器２０から第２イベントデータ、及び第３検出器部３０から第３イベントデータの全て又はいずれかを取得する。
【００８４】
ステップＳ１３０７では、データ収処理部（例えば、後述するデータ処理部１４０５）が、被検体の対象部位のＰＥＴ画像を、取得された第１、第２、及び第３イベントデータの全て又はいずれかに基づいて再構成する。
【００８５】
図１４は、一実施形態におけるＰＥＴ／ＣＴシステム１４００の構成を示す図である。ＰＥＴ／ＣＴシステム１４００は、ＣＴ装置１４０６と、ＰＥＴ検出器装置１４０１とを備える。
【００８６】
ＰＥＴ検出器装置１４０１は、例えば、図１１、図１２Ｂ、及び図１２Ｃに示す検出器アレイを含む。更に、ＰＥＴ／ＣＴシステム１４００は、パレット位置決め部（寝台移動機構）を含む可動被検体パレット１４０２を含む。可動被検体パレット１４０２は、例えば、コントローラ１４０７から受信した命令（制御信号）に基づいて、ＰＥＴ検出器装置１４０１及びＣＴ装置１４０６の内部に被検体パレットを位置決めするように構成される。
【００８７】
コントローラ１４０７は、パレット位置決め部１４０２による被検体パレットの位置制御を含むＰＥＴ／ＣＴシステム１４０６の全機能を制御する。パレット位置決め部１４０２は、被検体パレットを少なくとも長手方向に移動させるように構成された機構を含む。
【００８８】
コントローラ１４０７はまた、パレット上の被検体の周りで１つ又は複数のＰＥＴ検出器部を位置決めするＰＥＴ検出器位置決め部１４０３も制御する。例えば、図１１に示すように、ＰＥＴ検出器位置決め部１４０３は、画像化される被検体の関心領域に基づいて、被検体の周りで円周方向及び半径方向の両方向に１つ又は複数の「上部」検出器アレイを移動させるように構成された機構を含む。
【００８９】
上述した図１３のフローチャートに示すように、コントローラ１４０７は、命令（制御信号）をパレット位置決め部１４０２及びＰＥＴ検出器位置決め部１４０３へ送信し、被検体のＣＴスキャンから得られた位置決め情報と、パレット及び検出器の現在位置とに基づいて、ＰＥＴスキャンより先に、パレットと検出器とを位置決めする。
【００９０】
データ取得システム１４０４は、ＰＥＴスキャンの間にＰＥＴ検出器装置１４０１からＰＥＴイベントデータを得て、イベントデータをデータ処理部１４０５に送信して、ＰＥＴ画像の再構成を行う。データ取得システム１４０４は、データ処理部１４０５による処理より先に、ＰＥＴイベントデータを記憶ユニット１４１０に格納もできる。
【００９１】
操作者インタフェース部１４０８は、例えば、ＣＴスキャン又はＰＥＴスキャンを開始する、又はＣＴ画像上に関心領域を設定する操作者命令の受信、及びスキャンに関連するパラメータの受信の両方又は一方を行うように構成される。被検者のＰＥＴ画像及びＣＴ画像、並びにスキャンに関連する動作パラメータは、表示部１４０９に表示される。
【００９２】
当業者には自明であるが、コントローラ１４０７及びデータ処理部１４０５は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、又は他のＣＰＬＤ（Complex Programmable Logic Device）のような不連続論理ゲートとして実装可能であるＣＰＵ（Central Processing Unit）を含むことができる。ＦＰＧＡ又はＣＰＬＤの実装は、ＶＨＤＬ（Very High Speed Integrated Circuit Hardware Description Language）、Verilog、又は他の任意のハードウェア記述言語にコード化してもよく、コードはＦＰＧＡ又はＣＰＬＤ内で電子メモリに直接格納してもよい、又は、別個の電子メモリとして格納してもよい。更に、記憶部１４１０は、ＲＯＭ（Read-Only Memory）、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable Read−Only Memory）、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read−Only Memory）、又はフラッシュメモリなどの不揮発性であってもよい。また、記憶部１４１０は、スタティックＲＡＭ（Random−Access Memory）又はダイナミックラムなどの揮発性であってもよい。マイクロコントローラ又はマイクロプロセッサなどのプロセッサを設けて、電子メモリや、ＦＰＧＡ又はＣＰＬＤと記憶ユニットとの間の相互作用を管理するとよい。
【００９３】
あるいは、コントローラ１４０７又はデータ処理部１４０５内のＣＰＵは、本明細書に記載の機能を実行する一組のコンピュータ可読命令を含むコンピュータープログラムを実行できる。ここで、プログラムは、任意の上記の非一過性電子メモリ及びハードディスク装置、ＣＤ（Compact Disc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、フラッシュドライブ（FLASH drive）又は他の任意の既知の記憶媒体の両方又は一方に格納されるものである。更に、コンピュータ可読命令を、アメリカのインテル社のキセノンプロセッサ（登録商標）、又はアメリカのＡＭＤ社（Advanced Micro Devices，Inc.）のオプテロンプロセッサ（登録商標）などのプロセッサ、及びマイクロソフトＶＩＳＴＡ（登録商標）、ＵＮＩＸ（登録商標）、Ｓｏｌａｒｉｓ（登録商標）、ＬＩＮＵＸ（登録商標）、Ａｐｐｌｅ（登録商標）、ＭＡＣ−ＯＳ（登録商標）などのオペレーティングシステム、及び当業者には周知の他のオペレーティングシステムとともに動作する実用向けアプリケーション、バックグラウンドデーモン、又はオペレーティングシステムの構成素子、又はそれらの組合せとして準備してもよい。
【００９４】
一旦データ処理部１４０５で処理されたならば、処理された信号は、記憶部１４１０への格納、及び表示部１４０９での表示の両方又は一方が行われる。当業者には自明であるが、記憶部１４１０は、ハードディスク装置、ＣＤ−ＲＯＭ装置、ＤＶＤ装置、フラッシュ（ＦＬＡＳＨ）装置、ＲＡＭ、ＲＯＭ、又は当業界で周知の他の任意の電子格納装置であってよい。表示ユニット１４０９は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）表示装置、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）表示装置、プラズマ表示装置、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ（Organic Light Emitting Diode））、発光ダイオード（ＬＥＤ（Light Emitting Diode））、又は当業界で周知の任意の他の表示装置として実装してよい。そのように、本明細書に提供した記憶部１４１０及び表示部１４０９の記載は、単なる具体例であり、本提案の範囲を限定するものではない。
【００９５】
なお、上述した実施形態は、ＰＥＴ／ＣＴシステムに限られず、ＰＥＴ装置とＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）装置との複合であるＰＥＴ／ＭＲシステムにも同様に適用することができる。この場合、制御部は、収集した磁気共鳴信号から再構成されたＭＲ画像データに基づき、関心領域の被検体の体軸方向の広がりを特定すればよい。また、例えば、制御部は、同じくＭＲ画像データに基づき、関心領域の位置を特定すればよい。そして、例えば、制御部は、特定した体軸方向の広がりに応じて被検体が載置される寝台を長手方向に移動させ、特定した位置に応じて検出器を円周方向及び円周の半径方向のうち少なくとも一方向に移動させればよい。なお、例えば、撮像に先行してシステムに入力される撮像条件などから対象部位が明らかになる場合、制御部は、画像からではなく、入力された撮像条件に基づいて、寝台や検出器を移動制御してもよい。
【００９６】
以上述べた少なくとも一つの実施形態のＰＥＴスキャナによれば、検出器を適切に配置することができる。
【００９７】
また、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００９８】
１４００ ＰＥＴ／ＣＴシステム
１４０１ ＰＥＴ検出器装置
１４０２ パレット及びパレット位置決め部
１４０３ ＰＥＴ検出器位置決め部
１４０４ データ取得システム
１４０５ データ処理部
１４０６ ＣＴ装置
１４０７ コントローラ
１４０８ 操作者インタフェース部
１４０９ 表示部
１４１０ 記憶部
【技術分野】
【０００１】
実施形態は、ＰＥＴ（Positron Emission Tomography）スキャナ（scanner）に関する。
【背景技術】
【０００２】
医用イメージングの分野において、ポジトロン（Positron）放射断層撮影（以下、適宜「ＰＥＴ」）の利用が増えている。ＰＥＴイメージングにおいて、放射性薬剤は、注入、吸入、又は経口摂取によって、画像化される被検体に投与される。放射性薬剤の投与後、物理的及び生体分子的な性質により、薬剤が人体内の特定部位に集中する。薬剤の実際の空間分布、薬剤の蓄積領域の濃度、及び投与から最終の排出までのプロセスの動態は、全て臨床的な重要性を持ち得る因子である。このプロセスにおいて、放射性薬剤に付着したポジトロン放射体は、半減期、分岐比などの同位元素の物理的な性質に応じてポジトロンを放射する。
【０００３】
放射性核種はポジトロンを放射する。放射されたポジトロンが電子と衝突すると、消滅イベント（annihilation event）が発生し、ポジトロン及び電子は破壊される。多くの場合、消滅イベントは、略１８０度反対方向に５１１ｋｅＶで飛翔する２つのガンマ線（gamma ray）を生成する。
【０００４】
２つのガンマ線を検出し、これらの検出位置間に、直線、すなわちＬＯＲ（Line−Of−Response）を引くことによって、本来消滅したであろう位置を割り出すことができる。このプロセスは、相互作用（interaction）のあり得る線を識別するだけであるが、そのような線を多数蓄積することによって、断層撮影再構成プロセスを通して、本来の分布を推定できる。２つのシンチレーションイベント（scintillation event）の位置に加えて、正確なタイミング（数百ピコ秒以内の）を利用可能であれば、ＴＯＦ（Time−Of−Flight）の計算によって、ＬＯＲに沿ったイベントの推定位置に関する情報を更に加えることができる。ＰＥＴスキャナの時間分解能の限界が、この線に沿った位置決めの精度を決定する。本来のシンチレーションイベントの位置を決定する際の限界が、ＰＥＴスキャナの究極の空間分解能を決定する。一方で、同位元素の固有の特性（例えば、ポジトロンのエネルギー）もまた、（２つのガンマ線のポジトロン範囲及び共直線性によって）特定の薬剤の空間分解能の決定に寄与する。
【０００５】
多数のイベントの収集によって、断層撮影再構成を通して推定される被検体の画像に必要な情報が創出される。対応する検出器素子においてほぼ同時に発生する２つの検出されたイベントは、投影位置又は再構成されるサイノグラム（sinogram）を画定するために、それらイベントの幾何学的特質に応じてヒストグラム化できるＬＯＲを形成する。イベントもまた、個々に画像に加えることができる。
【０００６】
したがって、データ収集及び画像再構成の基本的要素は、ＬＯＲである。ＬＯＲは、システムと被検体との隙間（system-patient aperture）を横切る線である。イベントの位置に関して更なる情報を得ることができる。第１に、サンプリング及び再構成を通して、点を再構成又は位置付けるシステムの能力は、視野全体で空間不変ではなく、中央部で比較的良好であるが、周辺部に向かって徐々に低下していくことは周知である。この挙動を特徴付けるために、一般的に、ＰＳＦ（Point−Spread−Function）を使用する。ＰＳＦを再構成プロセスに取り込むためにツールが開発されてきた。第２に、対になったガンマ線の検出に関与する各検出器のガンマ線の到着間の飛行時間又は時間差を使って、イベントが発生したであろう位置をＬＯＲに沿って決定できる。
【０００７】
上記検出プロセスを多数の消滅イベントに対して繰り返さなければならない。イメージング症例ごとに解析して、イメージングタスクを支援するために何回のカウント（すなわち、対になったイベント）が必要になるかを決定しなければならないが、現在の慣例では、典型的な１００ｃｍ長のフルオロデオキシグルコース（ＦＤＧ（Fluoro−Deoxyglucose））の検査によって数億カウントは蓄積されるとされている。この数のカウントを蓄積するのに要する時間は、薬剤の注入量、スキャナの感度及びカウント性能によって決まる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許第６，４５５，８５６号明細書
【特許文献２】米国特許第６，９４６，６５８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明が解決しようとする課題は、検出器を適切に配置することができるＰＥＴスキャナを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
実施形態に係るＰＥＴスキャナは、第１検出器と、第２検出器とを備える。前記第１検出器は、被検体を囲む円周の中心に対して第１角度の範囲に配置され、複数の第１検出器素子を含む。前記第２検出器は、前記第１検出器に対向する第２角度の範囲に、前記円周方向及び前記円周の半径方向のうち少なくとも一方向に可動に配置され、前記第１検出器素子とは異なる種類の複数の第２検出器素子を含む。前記第１検出器素子それぞれは、光電子増倍管を含み、前記第２検出器素子それぞれは、前記第１検出器素子とは異なる種類の光センサを含む。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、従来のフルリングＰＥＴスキャナを示す図である。
【図２】図２は、一実施形態に係るＰＥＴスキャナの構造を示す図である。
【図３Ａ】図３Ａは、図２に示す実施形態の感度増大を示す図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、図２に示す実施形態の感度増大を示す図である。
【図３Ｃ】図３Ｃは、図２に示す実施形態の感度増大を示す図である。
【図４】図４は、ツーハーフスキャナの軸方向の感度を示す図である。
【図５】図５は、ツーハーフスキャナの他の実施形態を示す図である。
【図６】図６は、ツーハーフスキャナの他の実施形態を示す図である。
【図７】図７は、ツーハーフスキャナの他の実施形態を示す図である。
【図８】図８は、ツーハーフスキャナの他の実施形態を示す図である。
【図９】図９は、ツーハーフスキャナの他の実施形態を示す図である。
【図１０Ａ】図１０Ａは、平坦な上部スキャナが、スキャンされるべき対象部位に基づいて位置決めされる実施形態を示す図である。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、平坦な上部スキャナが、スキャンされるべき対象部位に基づいて位置決めされる実施形態を示す図である。
【図１１】図１１は、ツーハーフスキャナが組み込まれたＰＥＴ／ＣＴ（Computed Tomography）システムの実施形態を示す図である。
【図１２Ａ】図１２Ａは、従来のＰＥＴ／ＣＴシステムの実施形態を示す図である。
【図１２Ｂ】図１２Ｂは、ツーハーフスキャナが組み込まれたＰＥＴ／ＣＴシステムの実施形態を示す図である。
【図１２Ｃ】図１２Ｃは、ツーハーフスキャナが組み込まれたＰＥＴ／ＣＴシステムの実施形態を示す図である。
【図１３】図１３は、実施形態に係るＰＥＴ／ＣＴシステムによって実行される制御方法のステップを示すフローチャートである。
【図１４】図１４は、一実施形態におけるＰＥＴ／ＣＴシステムの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、実施形態に係るＰＥＴスキャナ、医用画像診断装置、及び制御方法を、同一又は対応する部に類似の参照番号を付した図面を参照しながら説明する。
【００１３】
一実施形態に係るＰＥＴスキャナは、第１検出器部（以下、適宜「第１検出器」）と、第２検出器部（以下、適宜「第２検出器」）とを備える。第１検出器は、被検体を囲む円周に沿って設けられ、この円周の中心に対して第１角度の範囲に配置される。第２検出器は、この円周とは異なる曲率半径で設けられ、第１検出器に対向する第２角度の範囲に配置される。
【００１４】
例えば、第１検出器は、被検体パレット（patient pallet、「寝台」などとも称する）の周囲に円周方向に設けられる。また、例えば、第１検出器は、軸方向（例えば、被検体の体軸方向）に一定の幅を有する。また、例えば、第１検出器の横断方向は、円周の中心（すなわち、この第１検出器によって確定されるＰＥＴスキャナの中心軸線）に対して、１８０度以上３６０度未満の角度の範囲である。また、例えば、第２検出器は、第１検出器と分離し、且つ第１検出器に対向して設けられる。また、例えば、第２検出器は、第１検出器の曲率半径より小さい曲率半径を有する。また、例えば、第２検出器の横断方向は、第１検出器によって確定されるＰＥＴスキャナの中心軸線に対して、１８０度未満の角度の範囲である。
【００１５】
また、例えば、第２検出器は、第２角度の範囲として３０度以上の範囲に配置される。また、例えば、第１検出器が配置される第１角度の範囲と、第２検出器が配置される第２角度の範囲との合計は、（実質的に）３６０度未満である。また、例えば、第１検出器が配置される第１角度の範囲と、第２検出器が配置される第２角度の範囲との合計は、（実質的に）３６０度以上でもよい。
【００１６】
また、例えば、第２検出器は、第１検出器が設けられる円周に比較して、円周の中心との距離が近い位置に配置される。すなわち、第２検出器は、第１検出器に比較して、上記中心軸線により近接して設けられる。また、例えば、第２検出器は、第１検出器が設けられる円周と中心との距離に比較して、１０％以上近い位置に配置される。すなわち、第２検出器は、第１検出器に比較して、第１検出器の半径の少なくとも１０％分、中心軸線により近接して設けられる。
【００１７】
また、例えば、第１検出器は、複数の第１検出器素子を含み、第２検出器は、複数の第２検出器素子を含み、第２検出器素子のそれぞれは、第１検出器素子に比較して小さい検出面（「表面領域」などとも称する）を有する。
【００１８】
また、例えば、第２検出器は、平坦でもよい。
【００１９】
また、例えば、ＰＥＴスキャナは、第１検出器に対向する第２角度の範囲に配置される第３検出器を更に備えてもよい。例えば、第１検出器は、複数の第１検出器素子を含み、第２検出器は、平坦であり、且つ、複数の第２検出器素子を含み、第３検出器は、平坦であり、且つ、複数の第３検出器素子を含む。また、第２検出器素子及び第３検出器素子のそれぞれは、第１検出器素子に比較して小さい検出面を有する。
【００２０】
また、例えば、第２検出器は、被検体が載置される寝台の下に接して配置されてもよい。すなわち、第２検出器は、寝台の下に接触するように設けられる。また、例えば、第２検出器は、被検体が載置される寝台の上方に配置されてもよい。また、例えば、第２検出器は、円周方向（若しくは円周の接線方向）及び円周の半径方向のうち少なくとも一方向に可動である。また、例えば、第１検出器及び第２検出器は、被検体を囲む円周方向に回転する。すなわち、第１検出器及び第２検出器は、寝台の周囲で、あらゆるアキシャルアングルで回転するように構成されてもよい。
【００２１】
また、一実施形態に係るＰＥＴスキャナは、第１検出器と、第２検出器とを備える。第１検出器は、被検体を囲む円周の中心に対して第１角度の範囲に配置され、複数の第１検出器素子を含む。第２検出器は、第１検出器に対向する第２角度の範囲に、円周方向（若しくは円周の接線方向）及び円周の半径方向のうち少なくとも一方向に可動に配置され、第１検出器素子とは異なる種類の複数の第２検出器素子を含む。
【００２２】
ここで、例えば、第１検出器素子それぞれは、光電子増倍管（ＰＭＴ（Photomultiplier Tube）を含み、第２検出器素子それぞれは、第１検出器素子とは異なる種類の光センサを含む。例えば、第１検出器素子それぞれは、第１厚みと第１表面領域とを有するシンチレーション結晶を含む。例えば、第２検出器素子それぞれは、第１厚みとは異なる第２厚みを有するシンチレーション結晶を含む。また、例えば、第２検出器素子それぞれは、第１表面領域とは異なる第２表面領域を有するシンチレーション結晶を含む。また、例えば、第２検出器素子それぞれは、半導体（solid-state）光センサを含む。また、例えば、第２検出器素子それぞれは、シリコン光電子増倍管を含む。また、例えば、第２検出器素子それぞれは、ＡＰＤ（Avalanche Photodiode）を含む。
【００２３】
すなわち、例えば、第１検出器素子それぞれは、光電子増倍管を含み、第２検出器素子のそれぞれは、第１検出器素子の光電子増倍管とは異なる種類の光センサを含む。例えば、第２検出器素子のそれぞれは、シリコン光電子増倍管や、半導体光センサ、あるいは、ＡＰＤを含む。
【００２４】
また、一実施形態に係るＰＥＴスキャナは、第１検出器と、第２検出器とを備える。第１検出器は、被検体を囲む円周の中心に対して第１角度の範囲に配置され、複数の第１検出器素子を含む。第２検出器は、第１検出器に対向する第２角度の範囲に、円周方向（若しくは円周の接線方向）及び円周の半径方向のうち少なくとも一方向に可動に配置され、第１検出器素子とは異なる種類の複数の第２検出器素子を含む。第２検出器素子それぞれは、第１検出器素子とは異なる特性を有する。
【００２５】
例えば、第２検出器素子それぞれは、時間分解能、エネルギー分解能、及び感度のうち、少なくとも１つが、第１検出器素子とは異なる。
【００２６】
また、一実施形態に係るＰＥＴスキャナは、第１検出器と、第２検出器とを備える。第１検出器は、被検体を囲む円周の中心に対して第１角度の範囲に配置される。第２検出器は、第１検出器に対向する第２角度の範囲に、円周方向（若しくは円周の接線方向）及び円周の半径方向のうち少なくとも一方向に可動に配置される。また、第１検出器のエネルギーウィンドウと第２検出器のエネルギーウィンドウとは異なる。
【００２７】
また、一実施形態に係る医用画像診断装置は、第１検出器と、第２検出器と、データ収集部とを備える。第１検出器は、被検体を囲む円周の中心に対して第１角度の範囲に配置され、複数の第１検出器素子を含む。第２検出器は、第１検出器に対向する第２角度の範囲に、円周方向（若しくは円周の接線方向）及び円周の半径方向のうち少なくとも一方向に可動に配置され、第１検出器素子とは異なる種類の複数の第２検出器素子を含む。データ収集部は、第１検出器から第１イベントデータを収集し、第２検出器から第２イベントデータを収集し、第１イベントデータと第２イベントデータとを、イベントデータの処理を行うデータ処理部に送信する。例えば、データ処理部は、イベントデータの分析や再構成を行う。
【００２８】
また、一実施形態に係る医用画像診断装置は、画像取得部と、制御部とを更に備える。画像取得部は、被検体の画像を取得する。例えば、画像取得部は、被検体に対してスキャンを行い、ＣＴ画像データを取得するＣＴスキャナを含む。制御部は、画像に基づき関心領域を特定し、特定した関心領域に基づき、第２検出器を円周方向（若しくは円周の接線方向）及び円周の半径方向のうち少なくとも一方向に移動させる。例えば、制御部は、ＣＴ画像データから得られる投影データに基づき、関心領域の被検体の体軸方向の広がりを特定する。また、例えば、制御部は、ＣＴ画像データから得られる断面画像に基づき、関心領域の位置を特定する。そして、例えば、制御部は、特定した体軸方向の広がりに応じて被検体が載置される寝台を長手方向に移動させ、特定した位置に応じて第２検出器を円周方向及び円周の半径方向のうち少なくとも一方向に移動させる。
【００２９】
また、例えば、制御部は、寝台及び第２検出器の移動後に、被検体に対してＰＥＴによるスキャンを行い、イベントデータを収集する。
【００３０】
また、例えば、医用画像診断装置は、制御部からの制御信号に応じて寝台を移動する寝台移動機構を更に備える。また、例えば、医用画像診断装置は、制御部からの制御信号に応じて第２検出器を移動する検出器移動機構を更に備える。また、例えば、ＰＥＴ／ＣＴシステムは、第３検出器を更に備えてもよい。第３検出器は、第１検出器に対向する第２角度の範囲に、円周方向（若しくは円周の接線方向）及び円周の半径方向のうち少なくとも一方向に可動に配置され、第１検出器素子とは異なる種類の複数の第３検出器素子を含む。この場合、データ収集部は、第３検出器から第３イベントデータを更に収集し、第１イベントデータと第２イベントデータと第３イベントデータとをデータ処理部に送信する。
【００３１】
また、一実施形態に係る制御方法は、医用画像診断装置によって実行される制御方法である。制御方法は、第１検出器から第１イベントデータを収集し、第２検出器から第２イベントデータを収集し、第１イベントデータと第２イベントデータとをデータ処理部に送信する。第１検出器は、被検体を囲む円周の中心に対して第１角度の範囲に配置され、複数の第１検出器素子を含む。第２検出器は、第１イベントデータを収集し、第１検出器に対向する第２角度の範囲に、円周方向（若しくは円周の接線方向）及び円周の半径方向のうち少なくとも一方向に可動に配置され、第１検出器素子とは異なる種類の複数の第２検出器素子を含む。データ処理部は、イベントデータの処理を行う。
【００３２】
また、例えば、制御方法は、被検体の画像を取得し、取得した画像に基づき関心領域を特定し、特定した関心領域に基づき、第２検出器を円周方向及び円周の半径方向のうち少なくとも一方向に移動させる。
【００３３】
また、一実施形態に係る医用画像診断装置は、被検体に対してスキャンを行い、ＣＴ画像データを取得するＣＴスキャナを含む。また、制御方法は、被検体のＣＴ画像データを取得し、取得したＣＴ画像データから得られる投影データに基づき、関心領域の被検体の体軸方向の広がりを特定し、ＣＴ画像データから得られる断面画像に基づき、関心領域の位置を特定する。そして、制御方法は、特定した体軸方向の広がりに応じて被検体が載置される寝台を長手方向に移動させ、特定した位置に応じて第２検出器を円周方向及び円周の半径方向のうち少なくとも一方向に移動させる。
【００３４】
図１は、従来のフルリング（full-ring）ＰＥＴスキャナを示す図である。ＰＥＴイメージングシステムは、被検体から放射されるガンマ線を検出するために、互いに対向する位置に配置された検出器を使用する。あらゆる角度から飛来するガンマ線を検出するために、一般的に検出器リングを使用する。したがって、ＰＥＴスキャナは、できるだけ多くの放射線を収集できるように、一般的にほぼ円筒形状であり、当然のことながら、等方性である。欠けている角度を捕えるために部分リングを使用したり、検出器を回転させたりすることもまた可能であるが、これらの手法は、スキャナの全体的な感度に対して過酷な結果をもたらす。平面に含まれる全てのガンマ線が検出器と相互に作用する機会を有する円筒形の形状では、軸線方向の寸法を増加させることは、放射線を捕獲する感度すなわち能力に非常に有利な影響をもたらす。したがって、最高の構造は、全てのガンマ線が検出される機会を有する球体構造である。もちろん、人間に適用するためには、球面構造は、非常に大きくしなければならなので、非常に高価になる。したがって、円筒形の形状は、検出器の軸線領域が可変であることから、現代のＰＥＴスキャナの構造の現実的な出発点である。
【００３５】
ＰＥＴスキャナの全体的な形状が明らかになると、次の課題は、できるだけ多くのシンチレーション材料をガンマ線経路内に配置して、できるだけ多くのガンマ線を光に変換することである。必要なことは、このプロセスにおいて最適化の２つの重要性を考慮することである。一方では、「面内（in-plane）」感度には、検出器の円周の周りにできるだけ多くの結晶（結晶の厚み）が必要になる。他方では、所与の結晶の厚みに対して、検出器シリンダーの軸線長が、総システム感度を決定する。その感度は、軸線長の二乗（シリンダーの中央の点によって範囲が定まる立体角）にほぼ比例する。実際的なコストの検討が、不可避的に最適化プロセスの一部となる。結晶及び関連するセンサの最適分布は、全システムコストの中核を成す。それは、一般的にＰＥＴイメージングシステムの全コストの最高３分の２に相当する。
【００３６】
従来、円筒形の形状は、ＰＥＴスキャナのために選択する構造である。図１に示すように、円筒形の形状は、横断面で全てのイベントを捕えることができる。検出器の軸線方向範囲によって、どれだけ多くのそのような平面を定義できるか、並びにどれだけ多くの傾斜平面を利用できるかが決まる。
【００３７】
図１に示すように、ＰＥＴスキャナは、検出器素子を表す一連の小さなブロックによって形成される。単純にするために、２、３ダースの検出器素子だけを示す。実際は、形状を適切に抽出するために数百ピクセルが必要である。軸線方向についても同じことが言える。検出器素子は、一般的に両方向とも同じ所定の大きさであるが、両方の寸法が異なる大きさであってもよい。被検体が、スキャナ被検体パレット（寝台）に載っている場合、被検体の横断面は、胸部、肺、心臓、及び脊椎を示す。更に、図１は、「心臓」から円周方向及び軸線方向の両方に発し、ＰＥＴスキャナ上の幾多の点で収集されるポジトロン消滅イベントを表す２、３の推定されるＬＯＲを示す。
【００３８】
ＰＥＴスキャナの全体的な寸法は、全人体を網羅するように、一般的に、直径７０ｃｍから９０ｃｍまで多様である。軸方向の寸法は、もっと変更できる。従来のＰＥＴスキャナには、少なくとも１５ｃｍの軸方向の有効範囲（少なくとも心臓を網羅する）があるが、より大きな規模が可能でありかつ望ましい。
【００３９】
更に、現在の臨床診療では、被検体をおおよそＰＥＴスキャナの中央に置く。被検体が、一般的にＰＥＴスキャナ直径の５０％以下を占めるとすると、被検体を中心よりわずかに低く置くことも望ましく、ＰＥＴスキャナ開口部内に被検体のためのより広い「呼吸」空間を設けられる。
【００４０】
それでも、ＰＥＴスキャナの目標は、アキシャル面及び横断面の両方で、被検者からできるだけ多くのＬＯＲを収集することである。
【００４１】
従来の構造は、ポジトロン消滅イベントの収集に効率的な形状を提供する一方で、ＰＥＴスキャナを製造するための厳格な規則も定めている。したがって、そのコストを抑えるための選択肢はほとんど提供されていない。
【００４２】
ＰＥＴスキャナの軸方向範囲を増やす試みは提案されてきたが、横断面での完全な抽出に対する規則は変更されてこなかった。
【００４３】
検出器素子の非常に高い相対的コストが与えられるならば、ＰＥＴスキャナ開口部（すなわち、より大きな直径）又はその軸方向範囲を増やすあらゆる試みに著しいコスト増加が必要となる。８５ｃｍ又はそれ以上であることが必要な治療用位置決め（固定化）ツール（放射線治療ユニットに合致）を収容し、更に、いまだに多くの被検体が経験する閉所恐怖的なストレスを低減して被検体の快適性を改善するために、ＰＥＴスキャナの直径を大きくすることが望ましい。感度（収集されるイベントの数）を上げるため、また、より大きな器官又は身体部分を網羅するために、ＰＥＴスキャナの軸方向範囲を延ばすことが望ましい。例えば、肺全体は、一般的に最高２５〜３０ｃｍにわたり、頭部及び首部は、少なくとも３０ｃｍを必要とする。
【００４４】
したがって、ＰＥＴスキャナ設計者が直面している現実的課題は、ＰＥＴスキャナの主たるコストを表す検出器材料の量が一定である場合、どのような形状にすればイベントカウントの数を最適化すると同時に、再構成のための適切な抽出を実現できるかということである。
【００４５】
その上、従来の設計では、被検体の特定器官又は対象部位をスキャンするＰＥＴスキャナを変更又は最適化する方法が提供されず、最適化されるべき被検体又は被検体の部位に関係なく、全ての画像が同一の方法で取得される。
【００４６】
図２は、一実施形態に係るＰＥＴスキャナの構造を示す図である。図２に示すように、一実施形態に係るＰＥＴスキャナは、ポジトロン消滅イベントの収集を最適化するために新しい形状を有する。具体的には、一実施形態に係るＰＥＴスキャナは、図２に示すように、分割された２つの検出器、すなわち、第１検出器１０と第２検出器２０とを備え、図２においては図示を省略しているが、その他、制御回路や支持物などを適宜含む構造物である。第１検出器１０は、被検体Ｐを囲む円周のうち概ね上半分の範囲をカバーするように配置され、第２検出器２０は、第１検出器１０に対向し、概ね下半分の範囲をカバーするように配置される。一実施形態に係るＰＥＴスキャナは、いわばツーハーフスキャナ（two-half scanner）である。ここで、図２に示すように、ＰＥＴスキャナの下半分（第２検出器２０）は、被検体Ｐの寸法に合わせるために縮小されている。言い換えると、第２検出器２０は、第１検出器１０の曲率半径より小さい曲率半径を有する。一般に、被検体Ｐの寸法は、ＰＥＴスキャナの直径（例えば、図２において第１検出器１０の直径）の略半分である。図１に示す従来の構造と比較すると、被検体パレットａの下の空間は無用の空間であり、被検体Ｐの快適性にも役立っていない。
【００４７】
なお、図２に示すように、図１に示す従来の構造で収集されたであろうＬＯＲは、全て依然としてＰＥＴスキャナのより小さな下半分（第２検出器２０）によって収集される。更に、検出器リングの上半分（第１検出器１０）と、第１検出器１０及び第２検出器２０の隙間とを通るＬＯＲは、被検体Ｐを横切らないので、被検体Ｐのスキャンにおいて収集される必要はない。第２に、直径の減少に比例してより小さくなる比較的小さな検出器素子を第２検出器２０に用いることによって、第１検出器１０と第２検出器２０との間には、推測されるＬＯＲが同数存在する。注目点としては、新しいツーハーフスキャナは、従来のフルリングスキャナと同じ横断方向の感度と同じ抽出能力とを有し、その一方で、検出器のコストを最高２０〜２５％の節約を実現する点である。その上、ツーハーフスキャナの底の部分は、被検体Ｐに近接している。したがって、軸方向の立体角（３Ｄ）の増加、そして、性能の改善や結晶の厚みの量の低減に有益となる感度の増加、そして、更なるコストの節約が実現する。
【００４８】
図３Ａ〜３Ｃは、図２に示す実施形態の感度増大を示す図である。なお、図３Ａ〜３Ｃ及び以下において、第１検出器１０の一部を「第１検出器１０´」と表現し、第２検出器２０の一部を「第２検出器２０´」と表現することがある。本実施形態の感度の増加は、図３Ａ〜３Ｃについてアキシャル面を観察することによって明白となる。ＰＥＴスキャナ（第１検出器１０´及び第２検出器２０´）の中央の点光源は、従来のリングに比較してより多くの同時発生イベントを生成することはない（図３Ａにおいて正方形パターン部分で示した）。その理由は、その点光源からの更なるＬＯＲは、上部検出器（第１検出器１０´）の範囲から外れるので、そのような更なるＬＯＲを引くために、より近い検出器（第２検出器２０´）からの更なる立体角を使用できないからである（図３Ａにおいて水平線パターンで示した）。しかし、他の放射点については、図３Ｂ及び図３Ｃの垂直線パターン部分に示すように、感度は、かなり増加する可能性がある。しかし、「ボリューム感度」の正確な計算には、より複雑なモデルツールが必要である。
【００４９】
図４は、ツーハーフスキャナの軸方向の感度を示す図である。取得されたカウントの分布はまた、図２に示すツーハーフスキャナによって明らかに影響を受ける。従来の中央リング形状では、線源の軸方向の感度特性は、三角形である。これは、ＰＥＴスキャナの軸方向の中心からＦＯＶ（Field Of View）の端部の方へ行くにつれて、図４の左側に示すように、同時発生イベントをつくる機会がだんだん少なくなるということを表している。全システム感度が、ＦＯＶの端部でゼロになるという事実は、再構成に問題を引き起こし、特に、一定の統計的特性を阻む。
【００５０】
図４の右側に示した極端なケースでは、線、及び、光源と下部検出器（第２検出器２０´）との間のゼロ距離によって、下方に進むガンマ線は、全て検出される。したがって、全システム感度は、単に上部検出器（第１検出器１０´）の立体角であり、アキシャルＦＯＶの中央にわずかな隆起だけを示す。中間の場合は、三角形形状からほとんど平坦な分布の方へ漸進的にそれていくと考えられる。
【００５１】
更に、一定の数の推定されるＬＯＲは、適切な断層撮影の再構成を保証する。更に、より小さな検出器素子は、より小さな（すなわち、より良好な）最終の空間的分解能に対応する。空間的分解能は、「応答チューブ（tube of response）」、すなわち、２つの検出器素子の表面に隣接する容積（２つの検出器素子の中心に隣接する無次元の線とは対照的に）に多少比例している反復再構成を伴うモデルに基づいている。更に、より良好な空間的分解能を利用すれば、イメージング性能を改善できる。又は、より良好な空間的分解能を利用すれば、より少なく、より大きな結晶素子を用いることで、ＰＥＴスキャナの上下両部品として、わずかに大きな検出器素子を利用できる。
【００５２】
図５〜９は、ツーハーフスキャナの他の実施形態を示す図である。他の実施形態においては、図５に示すように、ツーハーフスキャナの分割比率は、必ずしも等しくない。例えば、第１検出器１０は、第１検出器１０の円周の中心に対して、１８０度以上３６０度未満の広い範囲の角度をカバーするように配置される。一方、第２検出器２０は、１８０度未満の角度をカバーするように配置される。この場合、第２検出器２０は、被検体の幅や被検体パレットの幅などに鑑みて、例えば３０度以上の範囲をカバーするように配置されるのが望ましい。このように、被検体パレットの周りにより大きな開口部を提供するために、異なる比率を実施することもできる。図６に示すように、ＬＯＲは、この新しい形状によっても、やはり全て捕獲される。所与のツーハーフ構造による「節約」量の効果は、上記方法で推定できる。
【００５３】
ここで、図５に示すように、例えば、第２検出器２０は、第１検出器１０に比較して、被検体パレットにより近い位置に配置される。また、例えば、第２検出器２０は、第１検出器１０が設けられる円周と中心との距離に比較して、１０％以上近い位置に配置される。すなわち、第２検出器は、第１検出器に比較して、第１検出器の半径の少なくとも１０％分、中心軸線により近接して設けられる。
【００５４】
別の実施形態において、より小さなリング部分（第２検出器２０）は、図６において、湾曲したパレット（左側）や平坦なパレット（右側）として示すように、被検体パレットに接触でき、より一層高い感度／幾何学的な増加を提供できる。これらのパレットは両方とも、ＰＥＴイメージング、特に、放射線療法で一般的に使用されるものである。
【００５５】
２つの部分に分割されたリングが上下対称形である場合、上述した実施形態においては、より小さな第２検出器２０が下半分の範囲をカバーし、被検体パレットに近接して配置された。これに対し、図７の左側に示すように、より小さな第２検出器２０が上半分の範囲をカバーするように配置される場合、若干のＬＯＲ（例えば、図７に示す５本のＬＯＲのうち、最も右側の１本のＬＯＲ）は、形状によって捕獲されない。したがって、図７の右側に示すように、より小さな第２検出器２０を上部に置く場合、ツーハーフの垂直位置には制約がある。
【００５６】
図７の右側は、技術的には許容できる形状を示しているが、実際には、より小さな上部部分（第２検出器２０）を下降させ（又は被検体パレットを同等に上昇させ）被検体に近付けることは、被検体に対して不快な状況を作り出すことになるであろう。それは特に、図７が検出器システムの残りの部分（光電子増倍管、電子機器回路、支持物、ケーブル、その他）を省略して検出器素子のみを示していることを認識すると明らかである。
【００５７】
しかし、他の実施形態では、上部により小さな部分を有することは可能である。まず、検出器は、シリコン光電子倍増管（ＳｉＰＭ（Silicon Photomultiplier）又はアバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ（Avalanche Photodiode））などの半導体センサで構成できる。そのようなセンサを用いれば、検出器の小型化によって目立たない大きさの検出器の使用が可能になるであろう。第２には、半導体ベースの検出器は、（リングの残部と異なり）可動であり、被検体Ｐをまず位置決めしてから、上部の検出器をイメージング位置に持ってくることが可能になる。第３には、リングの上部分は、実際、複数の部品に更に区分けでき、位置決めを容易にでき、イメージングしないときは格納できる。最後に、図７に示す実施形態に類似して、図８に示すように、検出器素子のいくつかを、１つ又は複数の平坦な線形部分に配置できる。
【００５８】
例えば、図８に示すように、ＰＥＴスキャナは、第１検出器１０と、第２検出器２０と、第３検出器３０とを備えてもよい。第１検出器１０は、円周に沿って設けられ、下半分の範囲をカバーするように配置される。また、第１検出器１０は、被検体パレットに近接するように配置される。一方、第２検出器２０及び第３検出器３０は、平坦であり、上半分の範囲をカバーするように配置される。また、第２検出器２０及び第３検出器３０も、被検体パレットに近接するように配置されるが、上述したように、例えば半導体ベースの検出器を用いれば、検出器を小型化することができる。なお、「半分」とは、必ずしも１８０度の厳密な範囲を意味するものではない。他の実施形態においても同様である。
【００５９】
また、注目すべき点は、上／下反転対称性を含む上記ツーパートスキャナの幾多の実施形態は、回転に関しては一様である点である。実際には、心臓、又は右（又は左）胸部などの局部イメージングを除いて、一般に、水平軸線の周りでは、対称性の他に（上／下分割及び反転）何も選択する理由はない。これらの場合、対象部位又は器官の近くでより良い空間的分解能の検出器を入手できれば、活用できる。
【００６０】
上記ＰＥＴスキャナの実施形態のそれぞれにおいては、実質的に（全く同じではないにしても）フルリング形状と同じ時間内に同じ画像が生成されるが、その結果、検出のための材料は２０％〜５０％の低減となる。そのような低減は、同じコストでシステム性能を改善する、又は同じイメージング性能に対してコストを下げるために重要なものである。
【００６１】
注目点としては、上記ツーパート形状のそれぞれで、ＬＯＲは、より大きな入射角（入射面に対して直角をなさない）でより小さな部分の検出器素子に入るので、更なる視差誤差によってより高い空間的不鮮明さをつくるという点がある。しかし、より高い視差誤差は、少なくとも部分的に、被検体に対してより小さなリング部分によって形成される非常に高い立体角のせいで結晶の厚みの低減によって補償される可能性があろう。
【００６２】
同じ原理を用いてＰＥＴイメージングを最適化できるが、一方で、完全な抽出からの若干の逸脱が認められる。ＴＯＦ情報は、若干の対象部位の準完全なイメージング状態及び再構成に対応する十分な「局部」特性を提供できるが、その一方で、イメージングは、部位から離れる方向に漸進的に劣化することになる。図１０Ａ及び１０Ｂは、平坦な上部スキャナが、スキャンされるべき関心領域（region of interest、又は、対象部位）に基づいて位置決めされる実施形態を示す図である。例えば、いくつかの重要なイメージング作業、例えば、心臓又は胸部イメージングは、図１０Ａ及び図１０Ｂに示すように、身体の比較的小さな部位から集まる情報に明らかに集中する。
【００６３】
図１０Ａは、例示のように位置決めされた２つの平坦な上部検出器（第２検出器２０及び第３検出器３０）により、心臓が、ほとんど完全な角度抽出を受け入れ、最適又は準最適な再構成のための充分な情報を提供することを示す図である。図１０Ｂに示すように、身体の対称的に反対側に位置する点は、著しく少ないＬＯＲしか受けず、この形状ではこの点にとって、右側の検出器（第３検出器３０）は完全に無用であり、下の検出器（第１検出器１０）の小さな部分しか使われ得ないことを示している。しかし、ＴＯＦイメージングは、本質的に２つの部位のより良い隔離を可能にする。更に、そのようなＰＥＴスキャナは、複合型ＰＥＴ／ＣＴシステム又はＰＥＴ／ＭＲ（Magnetic Resonance）システムの一部であるとき、ＣＴ又はＭＲの画像は、対象の部位又は器官の識別と、ＰＥＴ検出器の位置決めの最適化とに使用できる。
【００６４】
別の実施形態では、１種類の検出器だけにＴＯＦの能力がある。まず、注目点としては、不完全な抽出の場合、再構成のための十分な時間情報を得て、その付加的情報から利益を得るために、両方の検出器が明らかに必要である点である。しかし、完全な抽出の場合、大部分のイベントは、混交した検出器から来ることが分かる。
【００６５】
例えば、有用なＴＯＦ情報を得るための最小限の総時間分解能を１ｎｓであると想定する（商用システムは、現在、５００〜６００ｐｓを達成している）。システムが、２種類の検出器構造、すなわち、（１）３００ｐｓの時間分解能の能力があるタイプＡの検出器（検出器Ａを、完全な、又は少なくとも極めて速い検出器とみなして測定した場合）と、（２）２ｎｓ（２０００ｐｓ）の能力しかないタイプＢの検出器とで構成されている場合、タイプＡの検出器だけで構築されたシステムは、ＳＱＲＴ（３００２＋３００２）又はおよそ４２５ｐｓの総システム時間分解能（古典的な二次組成を使って）を有するであろう。タイプＢの検出器だけで構築されたシステムは、ＳＱＲＴ（２０００２＋２０００２）又は２．８ｎｓ又は２，８００ｐｓの総システム時間分解能を有するであろう。しかし、大部分のイベントがタイプＡ及びタイプＢの複合型であるシステムは、実質的にタイプＢの検出器によって２ｎｓで制御され、前置の検出器電子機器回路及び画像品質に有用な利点を提供する。
【００６６】
異なるタイプの検出器を使う場合、大部分の性能は、同じ二次組成に従う。しかし、エネルギー分解能の場合では、２つのタイプの違いが十分に大きい場合、異なる処理（例えば、受入ウィンドウ）を、異なる取得チェーンに適用しなければならないだろう。エネルギーウィンドウ調整は、２つのタイプの検出器の感度を調節する際の重要な要因である。それぞれの検出器の固有の挙動に合致するエネルギーウィンドウもまた、両方の検出器からの散乱受け入れが均衡していることを確認するために必要である。すなわち、第１検出器１０のエネルギーウィンドウと第２検出器２０のエネルギーウィンドウとは異なる場合がある。
【００６７】
最後に、当業者には自明であるが、システム上で典型的なキャリブレーション作業を実行するためには、重要な修正が必要となるであろう。タイミング及びエネルギー分解能、並びにシステム正規化は、より複雑になるであろう。
【００６８】
上述の実施形態によると、ＰＥＴスキャナは、被検体パレットの周囲で円周方向に設けられた第１検出器と、第１検出器から切り離され、且つ対向して設けられた第２検出器とを含む。第１検出器は、複数の第１検出器素子を含むが、更に第２検出器部は、複数の第２検出器素子を含む。上で検討したように、第２検出器素子は、第１検出器素子とは異なる種類（type）のものであってもよい。
【００６９】
例えば、一実施形態では、第１検出器素子のそれぞれは、光電子増倍管と、第１厚み及び第１画素表面領域（pixel surface area）を有するシンチレーション結晶とを含むが、その一方で、第２検出器素子のそれぞれは、第１厚みと異なる第２厚みと、第１画素表面領域と異なる第２画素表面領域とを有するシンチレーション結晶を有する。
【００７０】
更に、一実施形態では、第２検出器素子のそれぞれは、第１検出器素子の光電子増倍管と異なる光センサを含む。例えば、一実施形態では、第２検出器素子のそれぞれは、シリコン光電子増倍管などの半導体光センサを含む。
【００７１】
更に、第２検出器は、第１検出器とは異なるイメージング特性を有するように構成されるものである。例えば、一実施形態では、第１検出器及び第２検出器は、異なるエネルギー及び時間分解能を有する。更に、別の実施形態では、第１検出器のためのエネルギーウィンドウ（event acceptance window）は、第２検出器のためのエネルギーウィンドウとは異なる。
【００７２】
（ＰＥＴ／ＣＴシステム）
次に、実施形態に係る医用画像診断装置の一例として、ＰＥＴ／ＣＴシステムを説明する。図１１、図１２Ｂ及び１２Ｃは、ツーハーフスキャナが組み込まれたＰＥＴ／ＣＴシステムの実施形態を示す図である。上述したツーハーフ形状（two-half geometries）は、いくつかの方法によって既存のＣＴシステムに組み込むことができる。ある実施形態においては、図１１に示すように、より小型、可動、半導体検出器を被検体パレットの上部に設け、既存のＣＴシステムの増設機器として一体型ＰＥＴ／ＣＴ装置を形成できる。上で検討したように、２台の上部検出器は可動であり、例えば、神経学的スキャン又は心血管スキャンの用途で、被検体の周りの、画像化される被検体の対象部位（「関心領域（region of interest）」とも称する）に依存する位置に配置できる。
【００７３】
大口径ＰＥＴシステムを造ることは、高価であるが、上記検出器形状によれば、新しい大口径システムを造ることができ、更に許容できる費用構成を維持できる。特に、同じ量の検出器材料が、様々に、かつ、より効率的に配分される。
【００７４】
例えば、図１２Ａは、従来の手法を示す図であり、図１２Ｂは、上の部分（第１検出器１０）が、より大きな直径を有するリングの半分である一方、下の部分（第２検出器２０）が、縮小された直径を有する実施形態を示す図である。図１２Ｃに示す他の実施形態では、下部の検出器部分は平坦（第２検出器２０）である。
【００７５】
上述した実施形態においては、実質的に（全くではないにしても）フルリング形状と同じ時間内に同じ画像を生成するが、その結果、検出器材料の２０％〜５０％が削減される。この増大した効率を使用すれば、同じコストでシステム性能を向上させることか、同じイメージング性能に対してコストを削減することが可能になる。
【００７６】
図１３は、実施形態に係るＰＥＴ／ＣＴシステムによって実行される制御方法のステップを示すフローチャートである。すなわち、図１３は、一実施形態において、ＣＴスキャナとＰＥＴスキャナとを用いて、被検体パレット上に設けられた被検体のイメージングデータを取得する方法を示す図である。ＣＴスキャナは、被検体をスキャンするように構成される。ＰＥＴスキャナは、被検体パレットの周りで円周方向に設けられた第１検出器であって、所定の軸方向範囲を有し、スキャナの中心軸線に対して３６０度を下回る範囲を横断方向に定める第１検出器と、第１検出器から切り離され、且つ対向して設けられた第２検出器とを含む。ここで、第２検出器は、被検体の周りで半径方向及び円周方向に移動できるように構成される。
【００７７】
ステップＳ１３０１では、ＰＥＴ／ＣＴシステム１４００の画像取得部（例えば、後述するＣＴ装置１４０６）が、被検体のＣＴ画像データを、ＣＴスキャナを制御して取得する。あるいは、画像取得部は、前回取得されたＣＴ画像データを記憶部（例えば、後述する記憶部１４１０）から取り出してもよい。
【００７８】
ステップＳ１３０２では、制御部（例えば、後述するコントローラ１４０７）が、関心領域（例えば、被検体の心臓、胸部、又は他の器官など）の軸方向の広がりを、取得されたＣＴ画像データから得られた投影画像に基づいて特定する。例えば、制御部は、サジタル又はコロナルのＣＴ画像を使って、関心領域の軸方向（例えば、被検体の体軸方向）の範囲を特定する。
【００７９】
ステップＳ１３０３では、制御部（例えば、後述するコントローラ１４０７）が、関心領域の位置（例えば、中心のｘｙ座標）を、取得されたＣＴ画像データから得られた横断ＣＴ画像に基づいて特定する。
【００８０】
注目点としては、ステップＳ１３０２及び１３０３を、操作者が手動で実行できること、又はデータ処理部上で動作する画像処理ソフトウェアによって自動的に実行できることである。
【００８１】
ステップＳ１３０４では、制御部（例えば、後述するコントローラ１４０７）が、ステップＳ１３０２において特定された関心領域の軸方向の広がりと、被検体パレット上の被検体の現在位置とに基づいて、被検体パレットを、長手方向に自動的に位置決めする。例えば、制御部は、関心領域の軸方向の中心が、検出器の軸方向の中心あたりに位置付けられるように、被検体パレットを、長手方向に自動的に位置決めする。そして、以下で検討するように、コントローラ１４０７が、命令（制御信号）を寝台移動機構（機械サブシステムであるパレット及びパレット位置決め部１４０２）に送信し、寝台移動機構が、被検体パレットを長手方向に移動させて、ＰＥＴスキャンによる関心領域の良好な画像化を行うことができる。
【００８２】
ステップＳ１３０５では、制御部（例えば、後述するコントローラ１４０７）が、ステップＳ１３０３において特定された関心領域の位置に基づいて、第２検出器２０及び第３検出器３０を、自動的に半径方向及び円周方向のうちの少なくとも一方に移動させる。そして、コントローラ１４０７が、命令（制御信号）を検出器移動機構（後述するＰＥＴ検出器位置決め部１４０３）に送信し、検出器移動機構が、第２検出器２０及び第３検出器３０を移動させる。図９及び図１０Ａを参照。例えば、図９に示す例の場合、制御部は、第２検出器２０及び第３検出器３０を、被検体Ｐに近付くように半径方向に移動させるとともに、関心領域である心臓の部位に近付くように円周方向（又は、円周の接線方向）に沿って右側に移動させる。また、制御部は、第１検出器１０についても、図９に示すように、円周方向に回転移動させてもよい。この場合、制御部は、例えば、第１検出器１０と、移動後の第２検出器２０及び第３検出器３０とが対向するように、第１検出器１０を円周方向に回転移動させればよい。どの器官をＰＥＴスキャンによって画像化するか、すなわち、関心領域の位置によって、制御部は、第２及び第３の検出器部の両方又は一方の再位置決めを行う。
【００８３】
ステップＳ１３０６では、被検体パレットが長手方向に位置決めされ、第２検出器２０及び第３検出器３０が半径方向及び円周方向のうちの少なくとも一方に移動された後、データ収集部（例えば、後述するデータ取得システム１４０４）が、被検体のＰＥＴスキャンを実行して、第１検出器１０から第１イベントデータ、第２検出器２０から第２イベントデータ、及び第３検出器部３０から第３イベントデータの全て又はいずれかを取得する。
【００８４】
ステップＳ１３０７では、データ収処理部（例えば、後述するデータ処理部１４０５）が、被検体の対象部位のＰＥＴ画像を、取得された第１、第２、及び第３イベントデータの全て又はいずれかに基づいて再構成する。
【００８５】
図１４は、一実施形態におけるＰＥＴ／ＣＴシステム１４００の構成を示す図である。ＰＥＴ／ＣＴシステム１４００は、ＣＴ装置１４０６と、ＰＥＴ検出器装置１４０１とを備える。
【００８６】
ＰＥＴ検出器装置１４０１は、例えば、図１１、図１２Ｂ、及び図１２Ｃに示す検出器アレイを含む。更に、ＰＥＴ／ＣＴシステム１４００は、パレット位置決め部（寝台移動機構）を含む可動被検体パレット１４０２を含む。可動被検体パレット１４０２は、例えば、コントローラ１４０７から受信した命令（制御信号）に基づいて、ＰＥＴ検出器装置１４０１及びＣＴ装置１４０６の内部に被検体パレットを位置決めするように構成される。
【００８７】
コントローラ１４０７は、パレット位置決め部１４０２による被検体パレットの位置制御を含むＰＥＴ／ＣＴシステム１４０６の全機能を制御する。パレット位置決め部１４０２は、被検体パレットを少なくとも長手方向に移動させるように構成された機構を含む。
【００８８】
コントローラ１４０７はまた、パレット上の被検体の周りで１つ又は複数のＰＥＴ検出器部を位置決めするＰＥＴ検出器位置決め部１４０３も制御する。例えば、図１１に示すように、ＰＥＴ検出器位置決め部１４０３は、画像化される被検体の関心領域に基づいて、被検体の周りで円周方向及び半径方向の両方向に１つ又は複数の「上部」検出器アレイを移動させるように構成された機構を含む。
【００８９】
上述した図１３のフローチャートに示すように、コントローラ１４０７は、命令（制御信号）をパレット位置決め部１４０２及びＰＥＴ検出器位置決め部１４０３へ送信し、被検体のＣＴスキャンから得られた位置決め情報と、パレット及び検出器の現在位置とに基づいて、ＰＥＴスキャンより先に、パレットと検出器とを位置決めする。
【００９０】
データ取得システム１４０４は、ＰＥＴスキャンの間にＰＥＴ検出器装置１４０１からＰＥＴイベントデータを得て、イベントデータをデータ処理部１４０５に送信して、ＰＥＴ画像の再構成を行う。データ取得システム１４０４は、データ処理部１４０５による処理より先に、ＰＥＴイベントデータを記憶ユニット１４１０に格納もできる。
【００９１】
操作者インタフェース部１４０８は、例えば、ＣＴスキャン又はＰＥＴスキャンを開始する、又はＣＴ画像上に関心領域を設定する操作者命令の受信、及びスキャンに関連するパラメータの受信の両方又は一方を行うように構成される。被検者のＰＥＴ画像及びＣＴ画像、並びにスキャンに関連する動作パラメータは、表示部１４０９に表示される。
【００９２】
当業者には自明であるが、コントローラ１４０７及びデータ処理部１４０５は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、又は他のＣＰＬＤ（Complex Programmable Logic Device）のような不連続論理ゲートとして実装可能であるＣＰＵ（Central Processing Unit）を含むことができる。ＦＰＧＡ又はＣＰＬＤの実装は、ＶＨＤＬ（Very High Speed Integrated Circuit Hardware Description Language）、Verilog、又は他の任意のハードウェア記述言語にコード化してもよく、コードはＦＰＧＡ又はＣＰＬＤ内で電子メモリに直接格納してもよい、又は、別個の電子メモリとして格納してもよい。更に、記憶部１４１０は、ＲＯＭ（Read-Only Memory）、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable Read−Only Memory）、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read−Only Memory）、又はフラッシュメモリなどの不揮発性であってもよい。また、記憶部１４１０は、スタティックＲＡＭ（Random−Access Memory）又はダイナミックラムなどの揮発性であってもよい。マイクロコントローラ又はマイクロプロセッサなどのプロセッサを設けて、電子メモリや、ＦＰＧＡ又はＣＰＬＤと記憶ユニットとの間の相互作用を管理するとよい。
【００９３】
あるいは、コントローラ１４０７又はデータ処理部１４０５内のＣＰＵは、本明細書に記載の機能を実行する一組のコンピュータ可読命令を含むコンピュータープログラムを実行できる。ここで、プログラムは、任意の上記の非一過性電子メモリ及びハードディスク装置、ＣＤ（Compact Disc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、フラッシュドライブ（FLASH drive）又は他の任意の既知の記憶媒体の両方又は一方に格納されるものである。更に、コンピュータ可読命令を、アメリカのインテル社のキセノンプロセッサ（登録商標）、又はアメリカのＡＭＤ社（Advanced Micro Devices，Inc.）のオプテロンプロセッサ（登録商標）などのプロセッサ、及びマイクロソフトＶＩＳＴＡ（登録商標）、ＵＮＩＸ（登録商標）、Ｓｏｌａｒｉｓ（登録商標）、ＬＩＮＵＸ（登録商標）、Ａｐｐｌｅ（登録商標）、ＭＡＣ−ＯＳ（登録商標）などのオペレーティングシステム、及び当業者には周知の他のオペレーティングシステムとともに動作する実用向けアプリケーション、バックグラウンドデーモン、又はオペレーティングシステムの構成素子、又はそれらの組合せとして準備してもよい。
【００９４】
一旦データ処理部１４０５で処理されたならば、処理された信号は、記憶部１４１０への格納、及び表示部１４０９での表示の両方又は一方が行われる。当業者には自明であるが、記憶部１４１０は、ハードディスク装置、ＣＤ−ＲＯＭ装置、ＤＶＤ装置、フラッシュ（ＦＬＡＳＨ）装置、ＲＡＭ、ＲＯＭ、又は当業界で周知の他の任意の電子格納装置であってよい。表示ユニット１４０９は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）表示装置、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）表示装置、プラズマ表示装置、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ（Organic Light Emitting Diode））、発光ダイオード（ＬＥＤ（Light Emitting Diode））、又は当業界で周知の任意の他の表示装置として実装してよい。そのように、本明細書に提供した記憶部１４１０及び表示部１４０９の記載は、単なる具体例であり、本提案の範囲を限定するものではない。
【００９５】
なお、上述した実施形態は、ＰＥＴ／ＣＴシステムに限られず、ＰＥＴ装置とＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）装置との複合であるＰＥＴ／ＭＲシステムにも同様に適用することができる。この場合、制御部は、収集した磁気共鳴信号から再構成されたＭＲ画像データに基づき、関心領域の被検体の体軸方向の広がりを特定すればよい。また、例えば、制御部は、同じくＭＲ画像データに基づき、関心領域の位置を特定すればよい。そして、例えば、制御部は、特定した体軸方向の広がりに応じて被検体が載置される寝台を長手方向に移動させ、特定した位置に応じて検出器を円周方向及び円周の半径方向のうち少なくとも一方向に移動させればよい。なお、例えば、撮像に先行してシステムに入力される撮像条件などから対象部位が明らかになる場合、制御部は、画像からではなく、入力された撮像条件に基づいて、寝台や検出器を移動制御してもよい。
【００９６】
以上述べた少なくとも一つの実施形態のＰＥＴスキャナによれば、検出器を適切に配置することができる。
【００９７】
また、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００９８】
１４００ ＰＥＴ／ＣＴシステム
１４０１ ＰＥＴ検出器装置
１４０２ パレット及びパレット位置決め部
１４０３ ＰＥＴ検出器位置決め部
１４０４ データ取得システム
１４０５ データ処理部
１４０６ ＣＴ装置
１４０７ コントローラ
１４０８ 操作者インタフェース部
１４０９ 表示部
１４１０ 記憶部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体を囲む円周の中心に対して第１角度の範囲に配置され、複数の第１検出器素子を含む第１検出器と、
前記第１検出器に対向する第２角度の範囲に、前記円周方向及び前記円周の半径方向のうち少なくとも一方向に可動に配置され、前記第１検出器素子とは異なる種類の複数の第２検出器素子を含む第２検出器とを備え、
前記第１検出器素子それぞれは、光電子増倍管を含み、
前記第２検出器素子それぞれは、前記第１検出器素子とは異なる種類の光センサを含む、ＰＥＴ（Positron Emission Tomography）スキャナ。
【請求項２】
前記第１検出器素子それぞれは、第１厚みと第１表面領域とを有するシンチレーション結晶を含む、請求項１に記載のＰＥＴスキャナ。
【請求項３】
前記第２検出器素子それぞれは、前記第１厚みとは異なる第２厚みを有するシンチレーション結晶を含む、請求項２に記載のＰＥＴスキャナ。
【請求項４】
前記第２検出器素子それぞれは、前記第１表面領域とは異なる第２表面領域を有するシンチレーション結晶を含む、請求項２に記載のＰＥＴスキャナ。
【請求項５】
前記第２検出器素子それぞれは、半導体光センサを含む、請求項１に記載のＰＥＴスキャナ。
【請求項６】
前記第２検出器素子それぞれは、シリコン光電子増倍管を含む、請求項１に記載のＰＥＴスキャナ。
【請求項７】
前記第２検出器素子それぞれは、ＡＰＤ（Avalanche Photodiode）を含む、請求項１に記載のＰＥＴスキャナ。
【請求項８】
被検体を囲む円周の中心に対して第１角度の範囲に配置され、複数の第１検出器素子を含む第１検出器と、
前記第１検出器に対向する第２角度の範囲に、前記円周方向及び前記円周の半径方向のうち少なくとも一方向に可動に配置され、前記第１検出器素子とは異なる種類の複数の第２検出器素子を含む第２検出器とを備え、
前記第２検出器素子それぞれは、前記第１検出器素子とは異なる特性を有する、ＰＥＴスキャナ。
【請求項９】
前記第２検出器素子それぞれは、時間分解能、エネルギー分解能、及び感度のうち、少なくとも１つが、前記第１検出器素子とは異なる、請求項８に記載のＰＥＴスキャナ。
【請求項１０】
被検体を囲む円周の中心に対して第１角度の範囲に配置される第１検出器と、
前記第１検出器に対向する第２角度の範囲に、前記円周方向及び前記円周の半径方向のうち少なくとも一方向に可動に配置される第２検出器とを備え、
前記第１検出器のエネルギーウィンドウと前記第２検出器のエネルギーウィンドウとは異なる、ＰＥＴスキャナ。
【請求項１】
被検体を囲む円周の中心に対して第１角度の範囲に配置され、複数の第１検出器素子を含む第１検出器と、
前記第１検出器に対向する第２角度の範囲に、前記円周方向及び前記円周の半径方向のうち少なくとも一方向に可動に配置され、前記第１検出器素子とは異なる種類の複数の第２検出器素子を含む第２検出器とを備え、
前記第１検出器素子それぞれは、光電子増倍管を含み、
前記第２検出器素子それぞれは、前記第１検出器素子とは異なる種類の光センサを含む、ＰＥＴ（Positron Emission Tomography）スキャナ。
【請求項２】
前記第１検出器素子それぞれは、第１厚みと第１表面領域とを有するシンチレーション結晶を含む、請求項１に記載のＰＥＴスキャナ。
【請求項３】
前記第２検出器素子それぞれは、前記第１厚みとは異なる第２厚みを有するシンチレーション結晶を含む、請求項２に記載のＰＥＴスキャナ。
【請求項４】
前記第２検出器素子それぞれは、前記第１表面領域とは異なる第２表面領域を有するシンチレーション結晶を含む、請求項２に記載のＰＥＴスキャナ。
【請求項５】
前記第２検出器素子それぞれは、半導体光センサを含む、請求項１に記載のＰＥＴスキャナ。
【請求項６】
前記第２検出器素子それぞれは、シリコン光電子増倍管を含む、請求項１に記載のＰＥＴスキャナ。
【請求項７】
前記第２検出器素子それぞれは、ＡＰＤ（Avalanche Photodiode）を含む、請求項１に記載のＰＥＴスキャナ。
【請求項８】
被検体を囲む円周の中心に対して第１角度の範囲に配置され、複数の第１検出器素子を含む第１検出器と、
前記第１検出器に対向する第２角度の範囲に、前記円周方向及び前記円周の半径方向のうち少なくとも一方向に可動に配置され、前記第１検出器素子とは異なる種類の複数の第２検出器素子を含む第２検出器とを備え、
前記第２検出器素子それぞれは、前記第１検出器素子とは異なる特性を有する、ＰＥＴスキャナ。
【請求項９】
前記第２検出器素子それぞれは、時間分解能、エネルギー分解能、及び感度のうち、少なくとも１つが、前記第１検出器素子とは異なる、請求項８に記載のＰＥＴスキャナ。
【請求項１０】
被検体を囲む円周の中心に対して第１角度の範囲に配置される第１検出器と、
前記第１検出器に対向する第２角度の範囲に、前記円周方向及び前記円周の半径方向のうち少なくとも一方向に可動に配置される第２検出器とを備え、
前記第１検出器のエネルギーウィンドウと前記第２検出器のエネルギーウィンドウとは異なる、ＰＥＴスキャナ。
【図１】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【図１１】
【図１２Ａ】
【図１２Ｂ】
【図１２Ｃ】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【図１１】
【図１２Ａ】
【図１２Ｂ】
【図１２Ｃ】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１２−２２５９２８（Ｐ２０１２−２２５９２８Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−９７１２９（Ｐ２０１２−９７１２９）
【出願日】平成２４年４月２０日（２０１２．４．２０）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（５９４１６４５４２）東芝メディカルシステムズ株式会社 (4,066)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年４月２０日（２０１２．４．２０）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（５９４１６４５４２）東芝メディカルシステムズ株式会社 (4,066)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]