JP2005326406A - 陽電子放出断層システムの規格化のための方法及びシステム - Google Patents

Abstract

【課題】陽電子放出断層システム（９００）の規格化のための方法及びシステムを提供する。
【解決手段】本方法は、陽電子放出断層システムに関して複数のブロックビジー比率を決定する工程（１０２）と、この決定したブロックビジー比率を使用して陽電子放出断層システムの規格化の間の補正を提供する工程（１０４）と、を含む。別の実施形態では、陽電子放出断層システム内でロッド線源を回転させることによって実行されている。陽電子放出断層システムは少なくとも１つのブロック検出器リングを含んでおり、また方法は、各ブロック検出器に関する平均ブロックビジーの値を取得する工程と、この平均ブロックビジー値を使用してロッド線源の任意の位置に関するカウントロスのモデルを決定する工程と、を含む。
【選択図】 図９

Description

本発明は、全般的には陽電子放出断層（ＰＥＴ）システムの規格化（ｎｏｒｍａｌｉｚａｔｉｏｎ）に関する。さらに詳細には、本発明は、画像再構成で利用される規格化係数の決定に関する。

患者の身体の（例えば、その一部分の）医用イメージングでは、様々な技法や様式が使用されることがある。ＰＥＴイメージングは、人体の内部臓器の検査を可能とさせるような非侵襲的な核医学イメージング技法の１つである。ＰＥＴイメージングによれば、医師は人体の多くの機能に関する画像を生成して患者の身体全体を観察することができる。

ＰＥＴイメージングでは、陽電子を放出するアイソトープが患者の身体内に注入される。これらのアイソトープのことを放射性医薬品（ｒａｄｉｏｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌｓ）と呼んでおり、これらは寿命の短い不安定なアイソトープである。これらのアイソトープは、身体内に注入されると崩壊し陽電子と呼ぶ正に帯電した粒子を放出する。放出された後にこれらの陽電子が電子と出合うと、これらは消滅して１対の光子に変換される。この２つの光子は概ね反対方向に放出される。ＰＥＴスキャナは、典型的には、こうした消滅事象からの光子対を検出するために患者の身体の周りに共軸性の幾つかのリング状の検出器を含んでいる。これらのリングは、短いセプタまたは検出器遮蔽によって分離させることがある。

この検出器は、結晶またはシンチレータを含んでおり、これに衝突するガンマ線を検知している。この検出器に接続した同時発生検出回路は、その光子のうち患者の相対する側にある２つの検出器によって同時に検出された光子だけを記録する。典型的なスキャンの間に数百万回の検出事象が記録され、リング内の各検出器対を結んだ線に沿った消滅事象の個数が示される。線源によって放出されるガンマ線が検出器内のある結晶と相互作用すると、この結晶はそのガンマ線エネルギーを、より低エネルギーのシンチレーション光子に変換し、次いでこれが光センサによって検出される。この光センサはシンチレーション光子を電気信号に変換しており、さらにこれが対応する電子回路によって処理されて、ガンマ線と相互作用した結晶、その相互作用時刻、並びにそのガンマ線が発生させた光子数（すなわち、ガンマ線エネルギー）が特定される。次いで、集められたデータを使用して画像が再構成される。

しかし、スキャン中に集められたデータは不整合性を含むことがある。これらの不整合性は、ＰＥＴスキャナの検出器リング間に遮蔽またはセプタが存在すること、並びに減衰、散乱及び規格化の影響が存在することを含め、イメージング・システムの様々な要因あるいは動作特性に起因することがある。したがって、集められたデータは、放射性同位体分布画像の再構成のためにこれらのデータを使用する前に補正される。これらの補正のうちの１つは、収集した未処理ＰＥＴデータを補正するために１組の事前決定の規格化係数を使用する。この規格化係数は所与のＰＥＴ装置に対して一意であり、かつこれらの値は時間の経過と共に変化することがある。したがって、規格化処理または規格化とも呼ぶ規格化係数決定のために依拠する方法は、周期的に反復されるのが一般的である。例えば、その規格化係数は各６ヶ月ごとに決定されることがある。

規格化処理を実行するための周知の一方法は、「回転ロッド規格化」処理である。この処理では、検出器リングの内部において放射性の陽電子放出ロッド（線状）線源を回転させている。システムのすべての応答線（ＬＯＲ）に関する応答が計測される（ＬＯＲは同時発生事象の検出に関与する２つの結晶間に引かれた線である）。次いで、ＬＯＲ内で計測された事象を使用して規格化係数が計算される。この規格化処理では検出器対の効率及び幾何学構成の違いを補正する必要があり、これによってシステムのすべてのＬＯＲでその応答を真の同時発生事象に対して等化（ｅｑｕａｌｉｚｅ）することが可能となる。

ＰＥＴシステムの周知の製法の１つは「ブロック」検出器の使用を介して成されており、これらは、共通の光検知用構成要素（一般的には、光電子増倍管またはＰＭＴ）に結合させた複数のシンチレータ素子（例えば、６素子×６素子の検出器ブロック）である。同時発生のガンマ線がブロック検出器のある素子に当たると、そのエネルギーは複数のシンチレータ素子に付与される可能性があるため、その事象の処理に対してそのブロック全体（複数の素子）が使用される。したがってそのブロック全体が、ある時間期間（例えば、不感時間）にわたって追加の事象処理に利用できなくなる。

回転ロッド規格化処理は、検出器の不感時間によって影響を受ける。検出器の不感時間はその検出器に当たるガンマ線を処理するために検出器が要する時間と定義される。不感時間のために、システムは検出器に当たるガンマ線のすべてを処理できないことがある。規格化スキャン中に、検出器が事象処理でビジーになっている時間の比率のことを「ブロックビジー（ｂｌｏｃｋ ｂｕｓｙ）」と呼んでおり、ブロック及び対応する電子回路のロスによる係数を含んでいる。幾つかのスキャナでは、そのブロックビジー比率はスキャナによって直接計測されると共に、各スキャンごとに報告される。これらのスキャナでは本質的に、そのブロックビジー比率は検出器の出力カウント率から推定されることがある。検出器に関して報告されるブロックビジーが大きいほど、その検出器がガンマ線を見逃す可能性がそれだけ高くなる。検出器のブロックビジーは、そのスキャナのスキャン撮像域の内部及び外部の放射能線源の分布に依存する。回転ロッド規格化スキャンでは、線源が検出器に最も近くかつ該検出器の上で中心にきている場合に、ブロックビジーは最も大きい。システム内の各検出器のブロックビジー比率は、スキャン過程中に１回だけ報告されることや、数回だけ報告されることがある。回転線源を用いた規格化スキャンなど放射能分布が静的でないような状況では、報告されるブロックビジー・データは、その報告間隔全体を通じたブロックビジー比率の時間平均値を表している。

周知のＰＥＴスキャナの１つでは、不感時間によるガンマ線カウントのロス（したがって、ブロックビジー比率）が小さくなるようにそのロッド線源の強度が選択されていた。このスキャナでは、規格化における不感時間の影響は無視することも可能である。しかし、別のＰＥＴシステムでは、規格化スキャン・データを収集するのに要する時間を短縮するために、放射能がより高くかつ線源・検出器の幾何学構成がより不都合なロッド線源が使用される可能性がある。さらに、線源と検出器の間のコリメータは、その長さが短縮されることや、全体が除去されることもある。ロッド線源の強度を増大させ、かつコリメータの長さが短縮され（または、除去され）ている場合、規格化の際の不感時間によるロスを無視すると、アーチファクトを生じさせたり、得られる規格化補正に不正確さを生じさせることになる。

一実施形態では、陽電子放出断層システムの規格化のための方法を提供する。本方法は、陽電子放出断層システムに関する規格化スキャンの間に複数のブロックビジー・データを決定する工程と、この決定したブロックビジー・データを用いて陽電子放出断層システムの規格化の間の補正を提供する工程と、を含む。

別の実施形態では、陽電子放出断層システム内でロッド線源を回転させることによって実行されている、陽電子放出断層システムの規格化のための方法を提供する。この陽電子放出断層システムは少なくとも１つのブロック検出器リングを含んでおり、また本方法は、各ブロック検出器に関する平均ブロックビジーの値を取得する工程と、この平均ブロックビジー値を使用してロッド線源の任意の位置に関するカウントロスのモデルを決定する工程と、を含む。本方法はさらに、陽電子放出断層システムの不感時間に起因するロスに対して、ブロックビジーの計測値並びにカウントロスのパラメータ化モデル（parameterized model）を使用することによって得られる補正を提供する工程を含む。

さらに別の実施形態では、陽電子放出断層システムを提供する。本陽電子放出断層システムは、陽電子放出断層スキャナと、この陽電子放出断層スキャナの動作を制御する制御装置と、を含む。この制御装置は、陽電子放出断層スキャナの回転ロッド規格化の間の不感時間期間に関して補正するように構成されており、該不感時間補正はその一部でこの陽電子放出断層スキャナの内部の複数の位置のそれぞれに対応して決定されたブロックビジー時間期間に基づいている。

本発明の一実施形態では、陽電子放出断層（ＰＥＴ）システムに関する規格化処理における不感時間によるロスを補正するための方法を提供する。このＰＥＴシステムはＰＥＴスキャナ及び制御装置を備えている。このＰＥＴスキャナは線源から放出されたガンマ線を検出するために少なくとも１つの検出器リングを備えている。ブロック検出器またはブロックとも呼ぶ検出器は、事象の検知のための複数の結晶（シンチレータ）を備えている。この制御装置は、データ収集、規格化及び画像再構成処理を制御している。このＰＥＴシステムについては、本明細書の図９に関連してさらに詳細に記載することにする。

図１は、本発明の例示的な一実施形態に従ってＰＥＴシステムの規格化処理における不感時間によるロスを補正するための一方法を表した流れ図である。この規格化処理は、ＰＥＴスキャナの内部で陽電子放出ロッド（線状）線源を円軌道で回転させることを伴う。１０２では、規格化データ収集スキャンの全体にわたってブロックビジーの平均値がブロック単位で計測される。１０４では、この計測した平均ブロックビジー、並びに不感時間補正のパラメータ化方法またはモデルを用いて不感時間によるロスが補正される。本明細書で使用する場合「ブロックビジー」という語は、スキャン中に検出器ブロックが事象処理でビジーになっている時間の比率を意味することに留意すべきである。ブロックビジーは、検出器不感時間成分とその他の電子回路及び処理時間成分との両方を含むことがある。さらに、本明細書で使用する場合に検出器の「不感時間」とは、検出器が１つの事象（例えば、検出器リング内のある結晶に対する光子の衝突）を処理するための時間を意味する。不感時間の間は、検出器は別の事象（例えば、新たな事象）を処理することができない。

図２は、本発明の例示的な一実施形態に従って回転ロッド規格化処理に関する不感時間補正を生成することが可能なパラメータ化モデルを決定するための一方法を表した流れ図である。２０２では、あるブロック内のＮ個の結晶のうちの１つの上に線源が位置決めされる。２０４では、システム内のすべてのブロックに関してブロックビジーが決定される。２０６では、あるブロック内のＮ個の結晶の各々の上への線源配置に関する計測が終わったか否かが判定される。否であれば、２０２において別の結晶の上に線源が位置決めされる。各結晶ごとの計測が終了している場合、２０８において、ブロック検出器内のＮ個の位置の各々の上に静止線源を配置して取得したブロックビジーの計測値を使用してグラフがプロットされる。例えば、６×６のブロック検出器では、このために６個の静止線源計測値が必要となる。Ｍ×Ｎの検出器では、Ｍ個（Ｍはブロック検出器の接線方向（リングの周回方向）の次元とする）の計測が必要となる。グラフのプロットは図４に示すようにして作成されることがある。２１０では、決定関数（一実施形態では、ガウス関数）が決定されてパラメータ化される。２１２では、計測された入力（ブロックビジー）及びモデル・パラメータ（ガウス当てはめ）を利用して規格化スキャン・データに対する不感時間補正を作成するアルゴリズムが構築される。

直接計測に加えて、ＰＥＴシステムの離散的な検出器素子のカウント率を推定するためにモンテカルロ・シミュレーションが利用されることがある。このモンテカルロ・シミュレーションは、ロッド線源から放出されて検出器によって検出される光子の軌道のシミュレーションを計算することによって現実のデータ収集をエミュレートするために使用されることがある。光子の軌道は、光子が受ける可能性がある様々な相互作用の既知の確率に従って計算される。さらに、ロッド線源及び検出器との光子の相互作用に関するモデルを使用すること、並びに電子回路応答に関する情報を利用することによって、現実のデータ収集に関して予想される結果の推定値を提供するために、直接計算法が使用されることもある。

図３は、回転ロッド規格化処理における不感時間によるロスを補正するための本発明の様々な実施形態を実施する際に連携させるＰＥＴスキャナの概要図である。検出器リング内のすべてのブロック及び対応する結晶は、概ね同一の様式で反応しかつ検出器リングの周りに均一に配置されているものと仮定している。説明のために図３では、１つの検出器リング３０２と３つのブロック検出器３０４、３０６及び３０８のみを表している。各ブロック検出器は、例えば検出器リングの周りの円周方向に６個の結晶、かつスキャナの前面から背面に向かう軸方向に６個の結晶など、２次元アレイの形で配列させた複数の結晶を含んでいる。検出器リング３０２は、回転ロッド規格化処理中に陽電子放出のロッド線源をその上で回転させるための円軌道３１０を有するように構成されている。２つのＬＯＲ（すなわち、ＬＯＲ３１２とＬＯＲ３１４）も図示している。ＬＯＲ３１２は結晶３１６と結晶３１８の間にあり、またＬＯＲ３１４は結晶３１６と結晶３２０の間にある。ＬＯＲ３１２は、位置３２２と位置３２４において円軌道３１０と交差している。したがって、ＬＯＲ３１２を成して収集される真の同時発生事象データは、円軌道３１０内のロッド線源の２つの位置からのデータに対応する。同様に、ＬＯＲ３１４は位置３２６と位置３２８において円軌道３１０と交差している。

動作時において、ブロック検出器の各々に関して、ロッド線源を一定速度の円軌道３１０で連続して回転させ、かつ各検出器ブロックごとに平均ブロックビジーを記録することによって規格化スキャンの間の平均ブロックビジーが決定される。例示的な一実施形態では、ブロック内の様々な位置の上にロッド線源を静止させ、また放射性ロッドを様々な強度としてブロックビジーの値を計測することによって不感時間モデルが決定されることがある。一例として、図３に示したＰＥＴスキャナを検討してみる。このロッド線源は、ブロック３０４の結晶の前方で円軌道３１０の５つの異なる位置に位置決めされており、またこれら５つの位置のそれぞれに関して各検出器ごとに対応するブロックビジー時間が計測される。このシステムの円筒対称性を使用することにより、線源をブロック３０４の近傍の別のブロックの上に配置させた際のブロック不感時間の計測値が、線源をブロック３０４の前方として隣接するブロックでブロックビジーを計測することによって決定される。例えば、線源がブロック３０４に隣接するブロック内の対等な位置にある結晶３１６の上にある場合、ブロック３０４において計測したブロックビジーは、線源がブロック３０４内の結晶３１６の上にある状態で隣接するブロックで計測されたブロックビジーと見なすことが可能である。この処理を反復して適用することによって、Ｎ回の計測に対するブロックビジーの計測値に基づいた１つの曲線がプロットされる。例示的な一実施形態では、この曲線は、幅パラメータσ、振幅パラメータＡ及びパラメータ化角度θによってパラメータ化された図４に示すようなガウス分布グラフに従う。このパラメータσ及びＡは、計測したブロックビジー・データに対するガウス当てはめから得られる当てはめパラメータである。Ａは、図４に示すようにこの曲線の最大値の位置（例えば、θがθ_０に等しい位置）で決定される。この曲線から得られる振幅パラメータＡ及び幅σは様々なロッド強度及びＰＥＴスキャナの様々な幾何学構成に応じて異なることがある。幅パラメータσは、曲線の最大高さＡの半分の位置における幅である半値全幅（ＦＷＨＭ）に従ってこの曲線から決定される。ガウス関数の形式は、次式となる。

図５は、本発明の様々な実施形態に従った回転ロッド規格化処理における不感時間によるロスを補正するための方法を実行できるＰＥＴスキャナのパラメータ設定に関する概要図である。回転ロッド線源の可能な４つの箇所を表している（ただし、この形式で使用される角度を示すためにこのうちの１つだけを使用する）。ブロック内における結晶の相対的位置を特徴付けるために、３つの角度（すなわち、規定された０からの結晶の位置（θ）、０から第１の結晶と線源を通る線までの角度を決定している角度（α）、並びに角度（θ）と（α）とで三角形を完成させる角度（φ））を表している。線源を通過して２つの結晶に至る線は、可能な最外側の応答線（ＬＯＲ）を規定している。他のすべてのＬＯＲは、（θ）並びにこれらの角度に関する以下に示す式を用いて規定される。

上式において、Ｒ_ｓはセンチメートル（ｃｍ）を単位とする線源回転半径であり、またＲ_ｄはｃｍを単位とする検出器半径（Ｌはｃｍを単位とする撮像ＦＯＶ半径）である。この式において、ガウス当てはめパラメータを式１からのｆ（θ）とし、かつＬＯＲの両端に１対の検出器を与えると、実験的に計測したデータを用いて任意のＬＯＲのブロックビジーを計算することができる。

ＰＥＴスキャナの対称性を使用すると不感時間補正モデルの決定に必要なデータを少なくすることができる。この検出器の周りの検出器ブロックの動作は同じであると仮定しており、このため対称性を利用してより少ない計測値からモデルを導出することができる。ロッド線源からブロック検出器までの相対距離に関してパラメータ化すれば、モデル関数は、リング内のすべてのブロック検出器に関してパラメータ化は同じであると見なせるが、各ブロック対ごとのブロックビジーに特異的に依存する。幾つかのＰＥＴスキャナは軸方向に複数の検出器リングを有している。しかし、これらのＰＥＴスキャナは、典型的には軸方向及び回転方向に対称であり、これにより軸方向中心がスキャナの中心位置で決定されるとした軸方向位置Ｚにあるブロックの伝達関数は、軸方向位置−Ｚにあるブロックに対する伝達関数と同じである。ブロックを基準とした線源ピンの位置は様々な方法（例えば、直線距離、円軌道に沿った角度距離、その他）でパラメータ化することができるが、様々な実施形態では、ＬＯＲの角度及びブロック内の結晶の位置が使用されている。

リングの周りにおけるブロックの対称性及び相似性を仮定することによって、静止線源箇所のＮ個の計測値からすべてのＬＯＲに対するブロックビジー・データを導出することができる。これから、ＬＯＲの全データ組に関して静止線源から計測したブロックビジーに対するガウス当てはめが作成される。例えば、ＧＥ Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ（商標）ＳＴ ＰＥＴスキャナでは、円周方向に１ブロックあたり（Ｎ＝６）個の結晶、またリングの周りに７０個のブロックを存在させている。一例として、ゼロから左に第６番目の位置にある点に関するブロックビジーはブロックｉの第０番目の結晶の上にある静止線源と、ブロックｉ＋１で計測したブロックビジーと、を使用して決定される。

異なる軸方向位置にある検出器ブロックによって観察したときの線状線源の軸方向範囲のために、上述の処理はＰＥＴシステム内の異なる主要検出器リングごとに異なることがあることに留意すべきである。例えば、軸方向に６×６ブロックで４ブロックの検出器を配置させたスキャナでは、軸方向に４つの主要リングが存在している。スキャナの中心の周りの対称性を仮定すると、この処理は、内側リング（この例ではそのうちの２つを存在させている）の挙動または応答と、外側（端部）主要リングの挙動または応答という２つの「主要」リングに分割されることがある。この離隔及び対称性では、４つすべてのブロック検出器の軸方向範囲だけをカバーする線状線源を利用している。内側主要リング内にある内側ブロックには、より有効な線状線源長さが「見えて（ｓｅｅ）」いるため、外側ブロックと比べて線源による影響がより大きく、したがってブロックビジーが増加することやブロックビジー挙動が異なる可能性がある。検出器主要リングの各タイプごとに、その振幅パラメータＡの値は異なっていると仮定される。この例で使用したＰＥＴシステムのパラメータσの値は、どちらの主要リングに関しても同じであるが、必ずしもそのように限定されるものではなく、異なることもあり得る。

角度θに対応する任意のＬＯＲに関するブロックビジーは、上述の式２から角度θを決定し、次いで式１でＡ及びσの適当な組をｆ（θ）に与えて補正を求めることによって決定することができる。

本発明の様々な実施形態に従ったロスの補正に関して図３に示したＰＥＴスキャナを参照すると、あるエネルギー設定範囲内にあるガンマ線のみをブロック検出器における後続の処理用に受け入れている。ある結晶と相互作用するガンマ線は、（ｉ）そのブロックに関連付けされた電子回路が以前のガンマ線の処理でビジー状態にある場合（不感時間ロス）や、（ｉｉ）第１のガンマ線が処理されている間に別のガンマ線が当該ブロックと相互作用しており、この２つのガンマ線の合成エネルギーは受容可能なエネルギー・ウィンドウから外れている場合（例えば、パイルアップ・ロス）には処理されない。例えば、ＬＯＲ３１２に関連するガンマ線の総数は、ロッド線源が位置３２２にあるときに収集したカウントと、ロッド線源が位置３２４にあるときに収集したカウントと、の和である。ＬＯＲ３１２では、電子回路の不感時間及びパイルアップによるロスを補正したカウントは次式で定義される。

ＣＴＯＴＡＬ_{３１２ ｃｏｒｒｅｃｔｅｄ}＝Ｃ_{３１２，３２２ ｃｏｒｒｅｃｔｅｄ}＋Ｃ_{３１２，３２４ ｃｏｒｒｅｃｔｅｄ} （式３）
上述の式において、Ｃ_{ｋ，ｌ ｃｏｒｒｅｃｔｅｄ}は、線源が位置「ｌ」にあるときにＬＯＲ「ｋ」に沿って補正した同時発生ガンマ線の数である。

Ｃ_{３１２，３２２ ｃｏｒｒｅｃｔｅｄ}及びＣ_{３１２，３２４ ｃｏｒｒｅｃｔｅｄ}は次式を用いて計算することができる。

Ｃ_{３１２，３２２ ｃｏｒｒｅｃｔｅｄ}＝Ｃ_{３１２，３２２ ｍｅａｓｕｒｅｄ}／（１−Ｐ_{３１２，３２２}） （式４）
Ｃ_{３１２，３２４ ｃｏｒｒｅｃｔｅｄ}＝Ｃ_{３１２，３２４ ｍｅａｓｕｒｅｄ}／（１−Ｐ_{３１２，３２４}） （式５）
上に示した式においてＣ_{ｋ，ｌ ｍｅａｓｕｒｅｄ}は、線源が位置「ｌ」にあるときにＬＯＲ「ｋ」に沿って計測した同時発生ガンマ線の数である。Ｐ_ｋ，ｌは、線源が位置「ｌ」にあるときのカウント率ロスのためにＬＯＲ「ｋ」に沿って同時発生対がカウントされない確率である。

ＬＯＲ３１２に対しては次式も適用される。

（１−Ｐ_{３１２，３２２}）＝（１−Ｓ_{３０４，３２２}）（１−Ｓ_{３１８，３２２}） （式６）
（１−Ｐ_{３１２，３２４}）＝（１−Ｓ_{３０４，３２４}）（１−Ｓ_{３１８，３２４}） （式７）
上述の式においてＳ_ｎ，ｌは、線源が位置「ｌ」にあるときのカウント率ロスのために結晶「ｎ」内で相互作用するガンマ線がカウントされない確率である。

ガンマ線カウントのロスがパイルアップ及び不感時間のみによって生じると仮定すると、次式が成り立つ。

（１−Ｓ_ｎ，ｌ）＝（１−ＢＤ_ｎ，ｌ）（１−ＰＵ_ｎ，ｌ） （式８）
上に示した式において、ＢＤ_ｎ，ｌは、線源が位置「ｌ」にあるときに検出器電子回路が別のガンマ線の処理でビジー状態にあるために結晶「ｎ」内で相互作用するガンマ線がカウントされない確率である。ＰＵ_ｎ，ｌは、線源が位置「ｌ」にあるときの検出器における別のガンマ線のパイルアップのために結晶「ｎ」内で相互作用するガンマ線がカウントされない確率である。別の効果のための追加的なカウント率依存のロスが存在する場合（例えば、ＰＥＴスキャナのマルチプレクサの動作にロスが存在する場合）、上に示した式はこれらのロスを組み込むように修正される。

ＢＤ_ｎ，ｌの値を決定するには次式を使用することができる。

ＢＤ_ｎ，ｌ＝αＢＢ_ｍ，ｌ （式９）
ＢＢ_ｍ，ｌは、線源が位置「ｌ」にあるときのブロック「ｍ」に関するブロックビジー瞬時値と定義される。一般に、ＢＤ_ｎ，ｌはＢＢ_ｍ，ｌの関数である。例えばＧＥ Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ（商標）系列のスキャナの場合、ＧＥ Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ（商標）ＳＴスキャナではαが１．０に等しい。

したがって例えば、ＧＥ Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ（商標）ＳＴ系列のスキャナでは、パイルアップのために事象がロスになる確率はブロックビジーの関数として以下のようにモデル化される。

ＰＵ_ｎ，ｌ＝β_ｎＢＢ_ｍ，ｌ （式１０）
β_ｎは、その値がブロック内における結晶の位置に依存するような定数である。

式２から１０までを組み合わせて各項を整理すると、応答線３１２に沿って計測される事象の総数に関する次式が得られる。

ＣＴＯＴＡＬ_{３１２ ｍｅａｓｕｒｅｄ}＝Ｃ_{３１２，３２２ ｃｏｒｒｅｃｔｅｄ}（１−αＢＢ_{３０４，３２２}）（１−β_６ＢＢ_{３０４，３２２}）（１−αＢＢ_{３０８，３２２}）（１−β_６ＢＢ_{３０８，３２２}）＋Ｃ_{３１２，３２４ ｃｏｒｒｅｃｔｅｄ}（１−αＢＢ_{３０４，３２４}）（１−β_５ＢＢ_{３０４，３２４}）（１−αＢＢ_{３０８，３２４}）（１−β_６ＢＢ_{３０８，３２４}） （式１１）
様々な実施形態（例えば、妥当に設計されたスキャナ）では、その線源が位置３２２にあるときと位置３２４にあるときでＬＯＲに沿った補正済みカウントはほとんど等しくなる。したがって式１１は次式のように書き直すことができる。

ＣＴＯＴＡＬ_{３１２ ｍｅａｓｕｒｅｄ}＝ＣＴＯＴＡＬ_{３１２ ｃｏｒｒｅｃｔｅｄ}［（１−αＢＢ_{３０４，３２２}）（１−β_６ＢＢ_{３０４，３２２}）（１−αＢＢ_{３０８，３２２}）（１−β_６ＢＢ_{３０８，３２２}）＋（１−αＢＢ_{３０４，３２４}）（１−β_５ＢＢ_{３０４，３２４}）（１−αＢＢ_{３０８，３２４}）（１−β_６ＢＢ_{３０８，３２４}）］／２ （式１２）
あるいは、
ＣＴＯＴＡＬ_{３１２ ｃｏｒｒｅｃｔｅｄ}＝ＣＴＯＴＡＬ_{３１２ ｍｅａｓｕｒｅｄ}／λ_３１２ （式１３）
上式において、
λ_３１２＝［（１−αＢＢ_{３０４，３２２}）（１−β_６ＢＢ_{３０４，３２２}）（１−αＢＢ_{３０８，３２２}）（１−β_６ＢＢ_{３０８，３２２}）＋（１−αＢＢ_{３０４，３２４}）（１−β_５ＢＢ_{３０４，３２４}）（１−αＢＢ_{３０８，３２４}）（１−β_６ＢＢ_{３０８，３２４}）］／２ （式１４）
である。
λ_３１２は、回転するロッドにおけるＬＯＲ３１２に沿ったカウントに関するカウント率依存のロス補正係数である。λ_３１２はブロックビジーにのみ依存するため、平均ブロックビジーとブロック内の結晶位置の間のモデル関数によって、そのブロックが関与するすべてのＬＯＲのカウント率ロスに関して規格化データの補正が可能となる。

式１４は、幾つかのスキャナ（例えば、全身スキャナ）では、線源ロッドからさらに遠い距離に配置されたブロックに関するカウント率ロスは非常に小さくかつ無視可能であることに留意することによって簡略化することができる。すなわち、
αＢＢ_{３０８，３２２}≪１
β_６ＢＢ_{３０８，３２２}≪１
αＢＢ_{３０４，３２４}≪１
β_６ＢＢ_{３０４，３２４}≪１
したがって、式１４は次のように簡略化される。

λ_３１２＝［（１−αＢＢ_{３０４，３２２}）（１−β_６ＢＢ_{３０４，３２２}）＋（１−αＢＢ_{３０８，３２４}）（１−β_６ＢＢ_{３０８，３２４}）］／２ （式１５）
定数αは検出器電子回路の設計に関する仕様または要件に基づいて計算されることがある。定数β_ｎは、様々なロッド線源放射能値で規格化データを収集しこのデータを当てはめてβ_ｎを決定することによって決定されることがある。

図６は、本発明の例示的な一実施形態による３つのロッド強度に関する規格化サイノグラムを表している。この３つの規格化サイノグラムは、（ｉ）ロッド強度が０．４８ｍＣｉかつ規格化にかかる時間（規格化時間と呼ぶこともある）＝１５時間；（ｉｉ）ロッド強度が０．８９ｍＣｉかつ規格化にかかる時間＝９時間；並びに（ｉｉｉ）ロッド強度が１．７８ｍＣｉかつ規格化にかかる時間＝４：５２時間、に対応する。これら３つの計測はすべて概ね同等のカウント統計測度を実現しており、したがって、追加的な唯一の影響は不感時間によるものである。不感時間の影響を図６に表しており、この図では、補正成分の２成分（two-component）周波数（ｍｏｄ６及びｆ（ｒ））が中心から半径方向の外側に向かって異なっている。アーチファクトの出現は、画像（サイノグラム）の中心からの距離の関数として、最大放射能正規化（１．７８ｍＣｉ）が最小放射能規格化の場合と異なる挙動を有することによる。

図７は、本発明の様々な実施形態による方法に従って作成した例示的な規格化不感時間補正サイノグラムを表している。この３組の規格化補正サイノグラムは、３種類のロッド強度及び規格化収集時間に対応している。各組は内側及び外側の主要リングに関する個別の不感時間補正を表している。主要リングが異なると規格化不感時間補正サイノグラムが異なることに留意すべきである。このことは異なる主要リングで異なるモデル・パラメータが決定されることに起因している。

図８は、不感時間補正サイノグラム（図７参照）を規格化サイノグラム（図６参照）に適用した後に補正された不感時間補正済み規格化サイノグラムを表している。図示したように、この３つの補正済みサイノグラムは図６に示した未補正のものと比べて互いにより類似している。

図９は、本発明の様々な実施形態をその内部で実現できるＰＥＴシステム９００の例示的な一実施形態のブロック図である。ＰＥＴシステム９００はＰＥＴスキャナ９０２と、規格化及び画像再構成の処理を制御するための制御装置９０３と、を含んでいる。制御装置９０３はさらに、ＰＥＴスキャナ９０２の検出器ブロックにおける不感時間に起因する規格化処理のロスを補正するように構成されている。この補正は、本明細書に記載した様々な実施形態を用いて実行される。制御装置９０３は、オペレータ・ワークステーション９０４、データ収集処理装置９０６及び画像再構成処理装置９０８を含んでいる。ＰＥＴスキャナ９０２、オペレータ・ワークステーション９０４、データ収集処理装置９０６及び画像再構成処理装置９０８は、通信リンク９１０（例えば、シリアル通信リンクまたはワイヤレス・リンク）を介して相互接続されている。ＰＥＴスキャナ９０２は、ガントリとも呼んでおり、スキャン・データを収集してこのデータをデータ収集処理装置９０６に送信する。ＰＥＴスキャナ９０２の動作は、オペレータ・ワークステーション９０４から制御されている。データ収集処理装置９０６によって収集したデータは再構成処理装置９０８を用いて再構成される。

ＰＥＴスキャナ９０２は、例えば複数の検出器リングを用いて動作することがある。図９には、こうした検出器リングのうちの１つ（検出器リング９１２）を表している。検出器リング９１２は、検出器リング９１２の中心軸と一致させた、例えばモータ式テーブルを用いて患者９１４がその内部に位置決めされる中央開口を含んでいる。このモータ式テーブルは、オペレータ・ワークステーション９０４から受け取った１つまたは複数のコマンドに応答して患者９１４を検出器リング９１２の中央開口内まで移動させている。ＰＥＴスキャナ９０２の内部には、ガントリ制御装置とも呼ぶＰＥＴスキャナ制御装置９１６が設けられる（例えば、装着される）。ＰＥＴスキャナ制御装置９１６は通信リンク９１０を介してオペレータ・ワークステーション９０４から受け取ったコマンドに応答する。したがって、ＰＥＴスキャナ９０２の動作は、ＰＥＴスキャナ制御装置９１６を介してオペレータ・ワークステーション９０４から制御を受ける。

検出器リング９１２は、複数の検出器ユニットを含んでいる（ＧＥ Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ（商標）ＳＴ ＰＥＴシステムでは例えば、スキャナ内に２４個のリングがありかつこのリング１つあたり４２０個の結晶を有している）。例えば検出器リング９１２は、検出器９１７と、検出器９１８と、幾つかの別の検出器と、を含んでいる。検出器９１７は、これ以外の検出器と同様に、複数の光電子増倍管（例えば、４個の増倍管）の前側に配置させたマトリックス状に配列させた１組のシンチレータ結晶を含んでいる。光子が検出器上のある結晶に衝突すると、この結晶上にシンチレーションを発生させる。各光電子増倍管は、シンチレーション事象が生じると、通信線９１９上にアナログ信号を発生させる。ＰＥＴスキャナ９０２内にはこれらのアナログ信号を受け取るために１組の収集回路９２０を設けている。収集回路９２０は、事象の３次元（３Ｄ）位置及び総エネルギーを示すディジタル信号を生成している。収集回路９２０はさらに、シンチレーション事象が生じた時間または時点を示す事象検出パルスを生成させている。これらのディジタル信号は、通信リンク（例えば、ケーブル）を介してデータ収集処理装置９０６内の事象ロケータ回路９２２に送られている。

データ収集処理装置９０６は、事象ロケータ９２２と、収集ＣＰＵ９２４と、同時発生検出器９２６と、を含んでいる。データ収集処理装置９０６は、収集回路９２０が生成させた信号を周期的にサンプリングしている。収集ＣＰＵ９２４は、バックプレーン・バス９２８及び通信リンク９１０上の通信を制御している。事象ロケータ回路９２２は、有効な各事象に関する情報を処理し、検出したこの事象を示すディジタル数または値の組を提供している。例えばこの情報は、その事象が生じた時刻と、その事象を検出したシンチレーション結晶の位置と、を示している。事象データ・パケットはバックプレーン・バス９２８を介して同時発生検出器９２６に伝達される。同時発生検出器９２６は、事象ロケータ回路９２２から事象データ・パケットを受け取ると共に、検出したこの事象のうちの任意の２つが同時発生であるか否かを判定する。この同時発生は多数の要因によって判定される。第１の要因は、各事象データ・パケットの時間マーカーが互いから所定の時間期間（例えば、１２．５ナノ秒）以内でなければならないことである。第２の要因は、その同時発生事象を検出する２つの検出器を結んだ直線によって形成されるＬＯＲが、ＰＥＴスキャナ９０２内の撮像域を通過しているべきであることである。対にすることができない事象は棄却される。同時発生の事象対は、同時発生データ・パケットとして位置特定されて記録され、このパケットは通信リンクを介して画像再構成処理装置９０８内のソータ９３０に送られる。

画像再構成処理装置９０８は、ソータ９３０と、メモリ・モジュール９３２と、画像ＣＰＵ９３４と、画像処理装置９３６と、バックプレーン・バス９３８と、を含んでいる。ソータ９３０は、各投影レイに沿って生じたすべての事象をカウントし、これらの事象を３Ｄデータになるように編成させている。この３Ｄデータ（または、サイノグラム）は、例示的な一実施形態では、データアレイ９４０として編成させている。データアレイ９４０はメモリ・モジュール９３２内に格納される。バックプレーン・バス９３８は、画像ＣＰＵ９３４を通じて通信リンク９１０にリンクされている。画像ＣＰＵ９３４は、バックプレーン・バス９３８を介した通信を制御している。バックプレーン・バス９３８にはさらに、アレイ処理装置９３６も接続されている。アレイ処理装置９３６は、入力としてデータアレイ９４０を受け取ると共に、画像アレイ９４２の形で画像を再構成させている。得られた画像アレイ９４２はメモリ・モジュール９３２内に格納される。

画像アレイ９４２内に格納した画像は、画像ＣＰＵ９３４によってオペレータ・ワークステーション９０４に伝達される。オペレータ・ワークステーション９０４は、ＣＰＵ９４４と、表示デバイス９４６と、入力デバイス９４８と、を含んでいる。ＣＰＵ９４４は通信リンク９１０につながっていると共に、入力デバイス９４８から入力（例えば、ユーザ・コマンド）を受け取っている。入力デバイス９４８は例えば、キーボード、マウス、またはタッチ・スクリーン・パネルとすることがある。入力デバイス９４８及び付属の制御パネル・スイッチを通じて、オペレータは、ＰＥＴスキャナ９０２の較正、ＰＥＴスキャナ９０２の構成、並びにスキャンのための患者９１４の位置決めを制御することができる。同様に、オペレータは、得られた画像の表示デバイス９４６上における表示を制御することができ、かつワークステーションＣＰＵ９４４が実行するプログラムを使用した画像強調機能を実行することができる。

特定の様々な実施形態に関して本発明を記載してきたが、当業者であれば本発明が本特許請求の範囲の精神及び趣旨の域内の修正を伴って実施できることが理解されよう。また、図面の符号に対応する特許請求の範囲中の符号は、単に本願発明の理解をより容易にするために用いられているものであり、本願発明の範囲を狭める意図で用いられたものではない。そして、本願の特許請求の範囲に記載した事項は、明細書に組み込まれ、明細書の記載事項の一部となる。

本発明の例示的な一実施形態に従ってＰＥＴシステムに対する規格化処理における不感時間によるロスを補正するための方法を表した流れ図である。 本発明の例示的な一実施形態に従って回転ロッド規格化処理に関する不感時間補正を作成することが可能なパラメータ化可能モデルを決定するための方法を表した流れ図である。 本発明の例示的な実施形態に従った規格化処理における不感時間によるロスの補正のための方法を実行できる例示的なＰＥＴスキャナの概要図である。 静止線源箇所に対するブロックビジーの計測した読み値に従ってプロットしたガウス分布グラフである。 本発明の例示的な実施形態に従って規格化処理における不感時間によるロスを補正するための方法を実行できるＰＥＴスキャナのパラメータ設定に関する概要図である。 本発明の例示的な一実施形態に従った３つのロッド放射能レベルを利用した例示的な規格化サイノグラムである。 本発明の様々な実施形態の方法に従って作成した例示的な不感時間補正サイノグラムである。 不感時間補正サイノグラム（図７参照）を規格化サイノグラム（図６参照）に適用した後に補正を実施した不感時間補正済み規格化サイノグラムである。 本発明の様々な実施形態を実現できるＰＥＴシステムの例示的な一実施形態のブロック図である。

符号の説明

３０２ 検出器リング
３０４ ブロック検出器
３０６ ブロック検出器
３０８ ブロック検出器
３１０ 円軌道
３１２ ＬＯＲ
３１４ ＬＯＲ
３１６ 結晶
３１８ 結晶
３２０ 結晶
３２２ 位置
３２４ 位置
３２６ 位置
３２８ 位置
９０２ ＰＥＴスキャナ
９０３ 制御装置
９０４ オペレータ・ワークステーション
９０６ データ収集処理装置
９０８ 画像再構成処理装置
９１０ 通信リンク
９１２ 検出器リング
９１４ 患者
９１６ ＰＥＴスキャナ制御装置
９１７ 検出器
９１８ 検出器
９１９ 通信線
９２０ 収集回路
９２２ 事象ロケータ
９２４ 収集ＣＰＵ
９２６ 同時発生検出器
９２８ バックプレーン・バス
９３０ ソータ
９３２ メモリ・モジュール
９３４ 画像ＣＰＵ
９３６ 画像処理装置
９３８ バックプレーン・バス
９４０ データアレイ
９４２ 画像アレイ
９４４ ワークステーションＣＰＵ
９４６ 表示デバイス
９４８ 入力デバイス

Claims (10)

1. 陽電子放出断層システム（９００）の規格化のための方法であって、
   陽電子放出断層システムに関する規格化スキャンの間に複数のブロックビジー・データを決定する工程（１０２）と、
   前記決定したブロックビジー・データを使用して陽電子放出断層システムの規格化の間の不感時間補正を提供する工程（１０４）と、
   を含む方法。
2. 前記決定の工程（１０２）は、陽電子放出断層システム（９００）の内部の複数の位置のそれぞれに対するブロックビジー値を決定する工程（２０４）を含んでいる、請求項１に記載の方法。
3. 前記複数の位置は線源箇所から陽電子放出断層システム（９００）の少なくとも１つのブロック検出器までの距離によって規定されている、請求項２に記載の方法。
4. 前記決定したブロックビジー計測に基づいて平均ブロックビジー計測から陽電子放出断層システム（９００）内のある位置で実際のブロックビジー値を決定するための補正関数を確立する工程（２１０）をさらに含む請求項１に記載の方法。
5. 陽電子放出断層システム（９００）は複数の検出器リング（９１２）を含むと共に、該検出器リングのうちの複数のリングに対する補正関数を確立する（２１０）ために当てはめパラメータを決定する工程（２０８）をさらに含む請求項４に記載の方法。
6. 前記ブロックビジー・データは、（ｉ）不感時間期間と、（ｉｉ）陽電子放出断層システム（９００）の内部のある位置で検出器によって受信した信号のカウント率と、の関数である、請求項１に記載の方法。
7. ブロックビジー時間期間を決定する前記工程（１０２）は、
   複数のブロック検出器のそれぞれに関する平均ブロックビジー値の値を取得する工程（２０４）と、
   前記平均ブロックビジー値を使用してロッド線源の任意の位置に関するブロックビジー瞬時値を決定する工程（２０８）と、
   を含む、請求項１に記載の方法。
8. 少なくとも１つのブロック検出器リング（９１２）を備えた陽電子放出断層システム（９００）の内部でロッド線源を回転させることによって実施される陽電子放出断層システムの規格化のための方法であって、
   各ブロック検出器に関する平均ブロックビジーの値を取得する工程（２０４）と、
   前記平均ブロックビジー値を使用して前記ロッド線源の任意の位置に関するカウントロスのモデルを決定する工程（２１０）と、
   前記陽電子放出断層システムの不感時間に起因するロスに対して、ブロックビジーの計測値並びにカウントロスのパラメータ化モデルを使用することによって得られる補正を提供する工程（２１２）と、
   を含む方法。
9. 陽電子放出断層スキャナ（９０２）と、
   前記陽電子放出断層スキャナの回転ロッド規格化の間の不感時間期間に関する補正を行うように構成されている、前記陽電子放出断層スキャナの動作を制御するための制御装置（９０３）であって、該不感時間補正はその一部で前記陽電子放出断層スキャナの内部の複数の位置のそれぞれに対応して決定されたブロックビジー比率に基づいている制御装置と、
   を備える陽電子放出断層システム（９００）。
10. 前記陽電子放出断層スキャナは複数の検出器リング（９１２）を備えており、前記制御装置は前記複数の検出器リングのそれぞれに対応して異なる不感時間期間に関する補正を行うように構成されている、請求項９に記載の陽電子放出断層システム（９００）。