JP2012514734A - High resolution PET breast imager with improved detection efficiency - Google Patents
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患者の胸壁の近くに位置するものを含む、全乳房の病変検出のための高能率的なPET乳房イメージャ。乳房イメージャは画像化乳房を囲むリング状の撮像モジュールを備える。各撮像モジュールはガンマ線センサと光電検出器の間に挿入された傾斜イメージング光導体を含んでいる。該傾斜光導体は、ガンマ放射線センサが胸壁の皮膚に極めて接近して置かれることを可能にし、その結果乳房の付け根へイメージャの感受性領域を拡張させる。いくつかのタイプの光電検出器が検出器モジュールにおける使用のために提案されていて、好ましい選択としてコンパクトなシリコン光電子増倍管が高いコンパクト性のため挙げられている。検出器ヘッドの幾何的配置、検出器リングの配置は、不感領域を有意に減少させ、胸壁の近くに位置する病変の検出効率を改良する。
【選択図】 図5A highly efficient PET breast imager for whole breast lesion detection, including those located near the patient's chest wall. The breast imager comprises a ring-shaped imaging module surrounding the imaging breast. Each imaging module includes a tilted imaging light guide inserted between the gamma sensor and the photoelectric detector. The tilted light guide allows the gamma radiation sensor to be placed in close proximity to the skin of the chest wall, thereby extending the sensitive area of the imager to the base of the breast. Several types of photoelectric detectors have been proposed for use in detector modules, and a preferred choice is a compact silicon photomultiplier for high compactness. The geometry of the detector head, the arrangement of the detector ring, significantly reduces the dead area and improves the detection efficiency of lesions located near the chest wall.
[Selection] Figure 5
Description
本発明は、胸部画像、特に改良された検出効率を有する患者の胸壁の近くに位置する病変の高分解能PET胸部画像システムに関する。 The present invention relates to chest images, particularly high resolution PET chest imaging systems for lesions located near a patient's chest wall with improved detection efficiency.
乳癌生物学は乳癌転移が約2mmの病班サイズで始まることを示しているようである。エックス線乳房撮影は、50マイクロメートルのオーダーで、はるかに良い固有空間分解能を提供するが、この解剖学的画像診断療法に乳房造影図で見られた疑わしげな構造のタイプ(癌か良性か、など)について特定性が劣る。ある患者では、このX線画像法は密度の高い胸部組織、インプラント、または以前に実行された外科の結果としての瘢痕組織のため全く役に立たない。乳房MRIは乳房撮影より構造的な情報を提供できるが、また、それは画像化された組織のタイプに関する非特異性の情報しか提供しない。乳房に存在する解剖学的構造のタイプまたは生態、特になんらかの疑わしげな病変に関する情報を提供する撮像技術は、組織に存在する分子種に敏感なバイオマーカに基づいている。これらの機能的であるかまたは分子のイメージャの例は、Positron Emission Tomography(PET)スキャナとガンマカメラである。これらの標準の撮像装置は、上述したように、乳房で、望ましいとされる、2mm以上の範囲の空間分解能を達成することが可能でない。したがって、1mmの分解能スケールの画像化パワーを提供できる機能的画像化技術を開発することが重要である。 Breast cancer biology appears to indicate that breast cancer metastasis begins with a lesion size of about 2 mm. X-ray mammography, on the order of 50 micrometers, provides much better intrinsic spatial resolution, but the type of suspicious structure seen in mammograms for this anatomical imaging therapy (cancer or benign, Etc.) are less specific. In some patients, this x-ray imaging is completely useless for dense breast tissue, implants, or scar tissue as a result of previously performed surgery. Breast MRI can provide more structural information than mammography, but it also provides only non-specific information regarding the type of tissue imaged. Imaging techniques that provide information about the type or ecology of anatomical structures present in the breast, especially any suspicious lesions, are based on biomarkers that are sensitive to the molecular species present in the tissue. Examples of these functional or molecular imagers are the Positron Emission Tomography (PET) scanner and gamma camera. These standard imaging devices, as described above, are not capable of achieving the desired spatial resolution in the range of 2 mm or more in the breast. Therefore, it is important to develop functional imaging techniques that can provide 1 mm resolution scale imaging power.
乳房の近くに置かれる専用のコンパクトなガンマカメラを含んでいる乳房特有の機能的なイメージャが提案されたが、平行ホールの機械的なコリメータおよび画像化された特徴からコリメータの表面の間の距離の影響のために分解能に物理的限界がある。標準のガンマカメラと専用の乳房特有の器具を用いる単一のガンマ胸部画像化に使用される放射性トレーサは、通常、140keVでガンマ線を放つ、Tc99mでラベルされたTc−99m−セスタミビである。通常、平行形コリメータを使用するこれらの器具により圧迫乳房で得られる最も良い平均した直線的な空間分解能は5−6mmのオーダーである。この問題への部分的な救済策は、同時に両面から圧迫乳房を画像化し、そうして乳房の体積におけるどんな特徴から最も近いコリメータへの平均距離を変えることである。しかしながら、この場合さえ、2mmのリミットは、コリメータ分解能と感度の間の相互関係で実際に利用可能でない。2.5cm距離で2mmの空間分解能を提供する平行コリメータは利用可能であるが、それらの感度が低過ぎ、得られるイメージはあまりに多くの統計ノイズを示すため、小さい癌の病変の効率的検出はできない。ピンホールコリメータを有する他の撮像方法がより良い空間分解能をえるように提案されたけれども、ピンホールガンマコリメータの機能による低感度という問題がある。 A breast-specific functional imager has been proposed that includes a dedicated compact gamma camera placed near the breast, but the distance between the collimator surface from the parallel hole mechanical collimator and the imaged features There is a physical limit in resolution due to the effects of The radioactive tracer used for single gamma breast imaging using a standard gamma camera and dedicated breast-specific instrument is typically Tc-99m-Sestamibi, which emits gamma rays at 140 keV and is labeled with Tc99m. Usually, the best average linear spatial resolution obtained with compressed breasts by these instruments using parallel collimators is on the order of 5-6 mm. A partial remedy to this problem is to simultaneously image the compressed breast from both sides, thus changing the average distance from any feature in the breast volume to the nearest collimator. However, even in this case, the 2 mm limit is not actually available due to the correlation between collimator resolution and sensitivity. Parallel collimators that provide 2 mm spatial resolution at 2.5 cm distance are available, but their sensitivity is too low and the resulting image shows too much statistical noise, so efficient detection of small cancer lesions is not possible Can not. Although other imaging methods having a pinhole collimator have been proposed to obtain better spatial resolution, there is a problem of low sensitivity due to the function of the pinhole gamma collimator.
FDAの承認された専用の乳房PETイメージャがサンディエゴ(カリフォルニア)のNaviscan PETSystemsから入手可能である。これらの器具は、例えば、F−18−フルオロデオキシグルコース(FDG)バイオマーカに使用される、F−18ポジトロン放出放射線識別ラベルで、<2mmのFWHM(半値全幅)の空間分解能を達成することが可能である。しかしながら、それらは同時PET同時イメージング(coincidence PET coincidence imaging)という物理学プロセスに関連する別の問題を伴い、その結果、胸壁近くの乳房の部分で低感度である。PET検出効率が、周囲の胸部組織の電子の1つによる陽電子消滅の行為で生産される、2つの連続した511keVの消滅ガンマ線の同時検出という幾何学的な要請のため、検出器端部で急速に低下する。このため、該システムの先端面に近づくと、検出効率にデッドエッジ、即ち、鋭い低下が生じる。相対的に、シングルフォトンイメージングは同じ程度には胸壁効果をこうむらず、そして、さらに、例えば不感領域効果をさらに減少させるスラントコリメーター溶液を使用できる。この幾何学的効果は、最近の臨床試験研究で、壁胸部に近い、乳房の付け根に位置する検出損なった病変の原因として定義された。これは、したがって、現在プラナー走査モジュールで実施されている専用PET乳房撮像法の深刻な限界であり、認識された欠陥である。 An FDA approved dedicated breast PET imager is available from Navisscan PETSystems, San Diego, California. These instruments can achieve a spatial resolution of <2 mm FWHM (full width at half maximum) with an F-18 positron emission radiation identification label used, for example, on the F-18-fluorodeoxyglucose (FDG) biomarker. Is possible. However, they involve another problem associated with the physics process of coincidence PET coincidence imaging, which results in low sensitivity in the part of the breast near the chest wall. PET detection efficiency is rapid at the detector end due to the geometric requirement of simultaneous detection of two consecutive 511 keV annihilation gamma rays produced by the action of positron annihilation by one of the electrons in the surrounding breast tissue. To drop. For this reason, when approaching the front end surface of the system, a dead edge, that is, a sharp decrease in detection efficiency occurs. In comparison, single photon imaging does not suffer from the chest wall effect to the same extent and, for example, a slant collimator solution can be used that further reduces the dead zone effect. This geometric effect has been defined in a recent clinical trial study as the cause of an undetectable lesion located near the base of the breast, near the wall chest. This is therefore a serious limitation and a recognized defect of dedicated PET mammography currently implemented in the planar scan module.
従来技術の胸部撮像PETシステムの別の例はRR Raylmanその他により、Development of a Dedicated Positron Emission Tomography System for the Detection and Biopsy of Breast Cancer, NIMA, 2006、564(2):291-295(非特許文献1)、に説明されているものである。該撮像システムは患者のベッドの下で回転するガントリーの上に取り付けられた2組のプラナーPETイメージャモジュールを含んでいる。したがって、そして、この提案システムの2対のモジュールは患者の胸壁に向かって制限されたリーチしか有しておらず、胸壁に最も近い乳房部分を画像化することができない。
Another example of a prior art chest imaging PET system is RR Rayman et al., Development of a Dedicated Positron Emission Tomography System for the Detection of Biotechnology,
患者の胸壁の近くの乳房の部分に位置する検出漏れする病変という、専用PET乳房イメージャに伴う問題を改善するために方法、装置を提案する。 A method and apparatus is proposed to ameliorate the problem with a dedicated PET breast imager, a missing detection lesion located in a portion of the breast near the patient's chest wall.
高能率的な乳房イメージャは画像化される乳房を囲むリング状の検出モジュールを備える。各撮像モジュールで、傾斜イメージング光導体はガンマ線シンチレータセンサと光電検出器の間に挿入される。傾斜光導体要素はガンマセンサを胸壁の皮膚に非常に厳密な近接に配置されることを可能にし、その結果、乳房の付け根へイメージャの感受性領域を拡張する。いくつかのタイプの光電検出器が、該検出器モジュールに使用するために、新規でコンパクトなシリコン光電子増倍管とともに、好ましい選択と高いコンパクト性のゆえに提案される。 A highly efficient breast imager comprises a ring-shaped detection module surrounding the breast to be imaged. In each imaging module, a tilt imaging light guide is inserted between the gamma ray scintillator sensor and the photoelectric detector. The tilted light guide element allows the gamma sensor to be placed in very close proximity to the skin of the chest wall, thereby extending the sensitive area of the imager to the base of the breast. Several types of photoelectric detectors are proposed for use in the detector module, together with a new and compact silicon photomultiplier tube, due to the preferred choice and high compactness.
(目的および利点)
いくつかの利点が以下を含む本発明の乳房イメージャと共に達成される。
(1)乳房イメージャは複数のイメージャモジュールから造られ、該各モジュールは傾斜光学光ファイバー光導体をシンチレータセンサと光電検出器の間に挿入させた形で有し、シンチレーションセンサを非常に胸壁の近くに、ほとんど患者の皮膚に触れるほどに配置することを可能にする。
(2)乳房イメージャはリングの形で配置される、そして、該リングは適切に形成された患者のベッドに埋め込まれ、検出モジュールの端部を直接胸壁に位置づけることを可能にする。
(3)検出器ヘッドの幾何的配置、検出器リングの配置は従来のPETシステムと比較して個々の検出器ヘッド間の不感領域を有意に減少させ、それゆえに静的な撮像を可能にする。
(4)検出器リングは、胸部の周りでの制限された角度の回転と、該胸壁に向かってあるいは胸壁から離れるように垂直な走査とを可能にする走査システムに付属したディスクに取り付けられていて、乳房全体の画像化を可能にする。
(Purpose and advantage)
Several advantages are achieved with the breast imager of the present invention including:
(1) A breast imager is made up of a plurality of imager modules, each module having a tilted optical fiber optic light guide inserted between a scintillator sensor and a photoelectric detector, with the scintillation sensor very close to the chest wall. It can be placed almost touching the patient's skin.
(2) The breast imager is placed in the form of a ring, and the ring is implanted in a properly formed patient bed, allowing the end of the detection module to be positioned directly on the chest wall.
(3) Geometrical arrangement of detector heads, arrangement of detector rings significantly reduces the dead area between individual detector heads compared to conventional PET systems and hence allows static imaging .
(4) The detector ring is attached to a disc attached to a scanning system that allows a limited angle of rotation about the chest and a vertical scan towards or away from the chest wall. And enables imaging of the entire breast.
本発明のこれらと他の目的および利点は、図面を参照しながらの、以下の説明を読むことによって、より理解される。 These and other objects and advantages of the present invention will be better understood by reading the following description with reference to the drawings.
図1は側臥位の乳房を見る1セットの検出器モジュールを含む本発明のイメージャシステムの1つの変形の端面図であり、検出器ヘッドが、胸壁に近い乳房部分の病変の効率的検出が可能であるように胸壁の縁部を越えて持ち上げられている。 FIG. 1 is an end view of one variation of the imager system of the present invention that includes a set of detector modules that look at the laterally recumbent breast, where the detector head can efficiently detect lesions in the breast near the chest wall. Is lifted beyond the edge of the chest wall.
図2はアレイ状に配列されたプラスチックファイバで作られた光学光導体でPosition Sensitive PMTと結合されたシンチレータアレイを含む、本発明による好ましい撮像モジュールの側面図である。 FIG. 2 is a side view of a preferred imaging module according to the present invention comprising a scintillator array coupled with a Position Sensitive PMT with optical light guides made of plastic fibers arranged in an array.
図3はイメージャリングを通した断面図であり、胸壁に対するイメージャモジュールのスラストを説明する、患者のベッドの一部である。 FIG. 3 is a cross-sectional view through the imager ring and is part of the patient's bed illustrating the thrust of the imager module relative to the chest wall.
図4は本発明による撮像システムの断面図であって、患者の垂れた乳房が患者のベッドの管体部分に挿入されていて、円状の撮像モジュールが該管体を囲んでいる図である。 FIG. 4 is a cross-sectional view of an imaging system according to the present invention, in which a patient's sagging breast is inserted into a tubular portion of a patient's bed, and a circular imaging module surrounds the tubular body. .
図5は、撮像モジュールの2個のリングを含む、本発明による撮像システムの側面図である。 FIG. 5 is a side view of an imaging system according to the present invention including two rings of imaging modules.
図6Aは、薄肉管を囲むリング状のイメージング検出器を含んでいる本発明による撮像システムの平面図であり、検出器のリングを垂直軸に沿って走査するかまたは移動させて乳房の全体積を走査でき、検出器のリングは薄肉管の周りでわずかに回転できて、3Dトモグラフィ再構成に必要なすべての角度の視野の図を提供する図である。 FIG. 6A is a plan view of an imaging system according to the present invention including a ring-shaped imaging detector surrounding a thin-walled tube, where the detector ring is scanned or moved along the vertical axis to fill the entire breast volume. And the detector ring can be rotated slightly around the thin-walled tube, providing a view of all the angles of view necessary for 3D tomography reconstruction.
図6Bは本発明による撮像システムであって、2つのリングセクターを含み、該検出器は乳房の周りで回転させられて、3Dトモグラフィ再構成に必要なすべての必要な角度の平面図を提供する。 FIG. 6B is an imaging system according to the present invention that includes two ring sectors and the detector is rotated around the breast to provide a plan view of all necessary angles required for 3D tomography reconstruction To do.
図7は、標準の直接結合モードでシンチレータブロックと結合された、アレイ状の、4つの標準の正方形または丸いPMTを有するシンチレーションモジュールの断面図である。 FIG. 7 is a cross-sectional view of a scintillation module having four standard square or round PMTs in an array coupled with a scintillator block in standard direct coupling mode.
図8は、図7の4つの標準の正方形のまたは丸いPMTに適用して本発明による専用PET乳房イメージャに標準のPMTの使用を可能にする、傾斜光ファイバー光導体の適用を示す断面図である。 FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating the application of a tilted fiber optic light guide that can be applied to the four standard square or round PMTs of FIG. 7 to enable the use of standard PMTs in a dedicated PET breast imager according to the present invention. .
図9はアレイ状の16の、3mmx3mm読み出しピクセルまたは4×4アレイに配置されたパッドで構成された基本の第1の12.5mmのシリコンPMT撮像モジュールを表現する。 FIG. 9 represents a basic first 12.5 mm silicon PMT imaging module composed of sixteen 3 mm × 3 mm readout pixels in an array or pads arranged in a 4 × 4 array.
図10は図9の基本の4サイド突合せ可能なモジュールの2×2からなるアレイであって、一緒に接合されて約1インチ四方の光電検出器を形成するものを示す。 FIG. 10 shows a 2 × 2 array of the basic four-side buttable modules of FIG. 9 that are joined together to form an approximately 1 inch square photo detector.
図11は16(4×4のアレイ状)の基本撮像モジュールを配置することによって実施できるさらに大きいモジュールを示す。 FIG. 11 shows a larger module that can be implemented by arranging 16 (4 × 4 array) basic imaging modules.
図12は本発明による撮像システムの斜視図であり、商業的に入手可能な検出素子使用することで2.5cmを超え、5cm高い有効視野(active field of view)を形成した小型基本形(プロトタイプ)検出器を含む。 FIG. 12 is a perspective view of an imaging system according to the present invention, and a small basic form (prototype) that forms an active field of view that exceeds 2.5 cm and is 5 cm higher by using a commercially available detection element. Including detectors.
図1を見ると、本発明の胸部画像システム20の最初の実施形態が示され、側臥位で乳房24を見る1セットの光検出器モジュール22を含み、検出器ヘッドが胸壁26の縁部を越えて持ち上げられて、胸壁に近い乳房部分での病変の効率的検出を可能にするようになっている。該撮像システムは検出器ヘッド22がさらに離れて置かれた側方イメージング幾何学的配置を有し、検出器ヘッド22が胸壁26の縁部を越えて持ち上げられて、胸壁26に近い乳房部分での病変の効率的検出を可能にするようになっている。軽量の患者のベッド28(望ましくは、固いプラスチックまたは炭素繊維マトリツクスでできている)は、検出器ヘッド22を胸壁26より高く配置するのを容易にするシリンダの部分に近似する形を有する。
Turning to FIG. 1, a first embodiment of a
本発明の撮像システムの2番目と好適実施形態であって、画像化する乳房を囲むリング状の検出モジュールを含んで、かつ、端部のデッドスペースを最小にするようにに設計されている。図2を見ると、アレイ状に配列されたプラスチックファイバでできた光学光導体34を介して位置検出型PMT32に結合されたシンチレータアレイ30に基づくイメージングまたは検出器モジュール22が示されている。光導体34の傾斜形は、シンチレーションセンサ素子30の端部が光検出器モジュール22の上端38を画定する面36の上に置かれるのを可能にする。こうして検出器モジュール30が患者の胸壁に向かってはみ出る。各撮像モジュール22において、傾斜イメージング光導体34は、ガンマ放射線センサまたはシンチレータ30と光電検出器32との間に挿入される。光導体34はガンマセンサ30がほとんど直接に胸壁(図3を見る)の皮膚のそばに置かれるのを可能にし、そのため、それらガンマセンサはイメージャの感受性領域を乳房の付け根へ拡張できる。望ましくは、傾斜イメージング光導体34は、5〜45度の傾き角、最も好ましは10度の傾き角を有するマルチ光ファイバー光導体である。PMT32の片端に電子読み出し装置39が備わる。
A second and preferred embodiment of the imaging system of the present invention, including a ring-shaped detection module surrounding the breast to be imaged, and designed to minimize the dead space at the ends. Turning to FIG. 2, an imaging or
図3における撮像システムまたは乳房イメージャ40を見ると、イメージャまたはスキャナリング42、および、患者の胸壁26に対してスラストになるようにイメージャモジュール46を配置することを示す患者のベッド44の一部を通した断面図は示される。成形ベッド44、インナー管体48、およびサイドハウジング(図示せず)はスキャナリング42を囲む。その囲みの中で、スキャナリング42を小角で回転し、方向の矢49で示すように上下に走査でき、画像化乳房24を十分にカバーし光検出器モジュール46による角度サンプリングを提供する。望ましくは、患者のベッド44は薄い複合材料またはプラスチックで構築される。患者のベッド44は患者が快適であるように最上部に緩衝材を含んでいる。インナー管体48の端部の緩衝材は薄いイメージャリング42が胸壁26に近接して配置されるのを可能にするように成形される。あるいはまた、図4に示されているように、本発明の乳房撮像システムと共に従来のテーブル47を使用でき、例えば、コア生検処置で使用される、Lorad社、ダンベリー、コネチカット州から入手可能なテーブルなどのように。
Looking at the imaging system or
図4に関して、本発明による胸部画像システム50の最初の実施形態は示されている。患者は管体48を囲む環状の撮像モジュール46円筒状の薄肉管48の中にうつむけに垂れた乳房24を差込んでいる。乳房撮像システム50のこの実施形態では、光検出器モジュール46の一リング42が備わり、リング42は矢印線49に沿って垂直軸上を走査または動かして乳房24の全体積を走査する。光検出器モジュール46は薄肉管48の周りでわずかに回転できる。
With reference to FIG. 4, a first embodiment of a chest imaging system 50 according to the present invention is shown. The patient inserts a
乳房撮像システム60の2番目の実施形態は図5に表現される。図5に表現された実施形態では、上部イメージングリング62と下部イメージングリング64を含む、2リングの撮像モジュール46が提供され、乳房24の全体積をカバーするように、メージングリング62と64のセット全体を移動させることができる。この特定の実施形態においてPMT視野計66のデッドエッジのために2個のイメージングリング62と64の間に小さい物理的ギャップ68が生じる。ギャップ68の影響は再構成画像の最終品質では最小限である。所望であれば、垂直走査の必要性を排除し、また検出器リングの動きを必要とせずに乳房の全体積をカバーするように、追加検出器リングを加えて3個以上のリング(図示せず)を有する乳房撮像システムを作成することができる。
A second embodiment of the
本発明の胸部画像システムでは、画像化されるべき乳房は、図5に示されているように、患者のベッド44のインナー管体48を通してぶら下がる。撮像処置のための代替の実施形態では、特にイメージガイド下生検のために乳房を固定するとき、乳房の圧迫を含むことになろう。いくつかの配置が乳房不動に利用可能である。プラスチック容器またはバッグに乳房を置配置する、小さい圧力差で大気圧未満圧力を加える、など。圧力差は低出力ポンプによって作られるだろう。乳房不動の代替の装置は、Karimian他によって提案されるように、視野(FOV)の中心に下垂乳房を固定するための真空ポンプを含む(”CYBPET”Physics Research A545(2005)427−435の「胸部画像の円柱のPETシステム」、Nuclear Instruments、および方法)。その例では、大体の20センチメータの呼び径(ほとんどすべての成人女性乳房サイズに適している)が、薄い軟質のプラスチック膜の中で穏やかに減少させた圧力下で個々の下垂乳房を包囲する。
In the chest imaging system of the present invention, the breast to be imaged hangs through the
図6Aに、本発明による撮像システム70の第二のそして好適な実施形態の平面図が示されている。胸部画像システム70は乳房(図示せず)が置かれる薄肉管73を囲む撮像モジュール72のリング71を含んでいる。各撮像モジュール72はシンチレータセンサ74、光ファイバー光導体75、光導体75のいずれかの端部にある光学窓76を含んでいる、そして、PMTエンクロージャ77マットはPMTと関連電子装置を含んでいる。
FIG. 6A shows a plan view of a second and preferred embodiment of an
図6Bは図6Aの撮像システムに類似する撮像システム78の3番目の実施形態の平面図を示すが、撮像モジュール72が2つのイメージングリングセクター79Aと79Bの状態にある。撮像モジュール72は3Dトモグラフィ再構成に必要なすべての角度視野を提供するように乳房(図示せず)の周りで回転する。乳房イメージャ78のこの実施形態は、2つのイメージングリングセクター79A 及び79B だけで構成された経済的な配置である。乳房イメージャ78のこの実施形態は、生険デバイスをインストールするための便利な側口80を提供する。イメージャ78は乳房を画像化している間、生険処置を実行する便利さを提供する。放射性チップ生検針(図示せず)を使用することによって、該生検針チップは撮像システム78により病変へ誘導される。
FIG. 6B shows a top view of a third embodiment of an
図2を参照すると、本発明による専用乳房PETイメージャはいくつかの画像技術を備えることができる。溶液の好ましい一般型は511keVの消滅ガンマ線のセンサ/エネルギ変換器としてシンチレータセンサ30を有するが、シンチレータガンマセンサ30では種々の光電検出器32が吸収された511keVガンマ線により発生したシンチレーション光の検出器として役立つことができる。シンチレータセンサ30は、プレートまたはピクセル化アレイ結晶シンチレータ材料からを作ることができる。最も望ましくは、シンチレータセンサ30はLSO, LYSO, LuAP, LFS, GSO, GYSO, BGO, NaI (Tl)、またはLaBr3などのピクセル化した、高い阻止能結晶シンチレータ材料からつくられる。光電検出器32は、標準の若しくは多元素の(multi-element)光電子増倍管または位置検出型(position sensitive)、フラットパネルまたはマイクロチャネルプレート系の光電子増倍管でもよい。あるいはまた、光電検出器32は、抵抗性読み出し装置を有するアバランシェフォトダイオードアレイまたは大型アバランシェフォトダイオードでもよい。別の代替手段として、光電検出器32はシリコン光電子増倍管でもよい。商業的に入手可能なフラットパネル光電子増倍管の例は、ブリッジウォーター(ニュージャージー州)のHamamatsu社からのモデルH8500またはH9500またはスターブリッジ(マサチューセッツ州)のPhotonis USA, Inc.から入手可能な85000シリーズのいくつかのモデルである。これらの位置検出型光電子増倍管には、それぞれおよそ5cmx5cmの活性表面積がある。
Referring to FIG. 2, a dedicated breast PET imager according to the present invention can comprise several imaging techniques. A preferred general type of solution has a
外部の検出器ヘッドの基本検出モジュール22のより経済的な代替の解決は、PhotonisInc.(米国)から入手可能な小さいプロフィールで2インチ四方の9元素XP 1470 PMTなどの多元素PMTに基づくことができる。しかしながら達成された固有空間分解能は、2mmピッチのシンチレーションピクセルにたいしてわずかに満足できるだけ下も知れない。さらに、これらのPMTはHamamatsu H8500フラットパネルPMTよりはるかに遅い、主として個々の9個のインナーチャンネル間での時間シフトのためである。XP1470 PMTに構築されたシステムの別の難点は、実に大きくかさばることである。
A more economical alternative solution to the
図7と8に関して、本発明によるへりのない検出器設計を形成するのに標準の正方形のPMTを使用でき、丸いPMTでさえ使用できる。図7はシンチレーションモジュール81の断面図であり、アレイ状の2×2の標準の丸いPMT82が標準の直接結合モードでシンチレータブロック84と結合されている。この例では、デッドエッジ部が、標準の直接結合モードで使用された際に、位置検出型(Position Sensitive)PMTの場合よりはるかに大きい。それにもかかわらず、図8に示されるように、傾斜光ファイバー光導体86の適用によって、本発明の専用PET乳房イメージに使用できるシンチレータブロック88を作り出せる。図8は、図7の4つの標準の丸いPMT82に適用された傾斜光ファイバーライトガイド86の適用を表現する断面図であり、本発明による専用PET乳房イメージャに丸いPMT82の使用が可能になっている。二層phoswitchシンチレータ例(シーメンス高解像脳PET HRRT検出器モジュール設計から引用)であって、上部に長さ10mm長でLYSOの2x2mmシンチレーションピクセルを有し、下部がLSOからなる2層と、特別に成形された光導体89を備えたものを示す。
7 and 8, a standard square PMT can be used to form an edgeless detector design according to the present invention, and even a round PMT can be used. FIG. 7 is a cross-sectional view of
以下に記載するような種々の材料から本発明による傾斜光導体86を構成できる。ガラス、クォーツ、ポリスチレン、アクリル、ポリビニルトルエン(PVT)、または液体コア(liquid core)光導体を含むプラスチック。材料によって、光導体要素は10ミクロンから3mmまでのサイズまたは直径の範囲でまっすぐでも曲がっていてもよい。これらの個々の光導体要素またはファイバーの密で規則的に配列されたアレイは、横断方向サイズが光検出器モジュールのサイズにマッチしている傾斜軽量光導体を形成する。例えば、H8500またはH9500フラットパネルPMTの場合では、約52mm四方のサイズは望ましい。光導体86の長さは、数センチメートルから20センチメートル以上でよい。さらに、シンチレーション要素84と光導体86との間に、ならびに、光導体86と光電検出器82の表面との間に、光学窓89を導入して、ファイバーまたは光導体86を形成する他の個々の要素のアレイに、該光信号を受け付け、伝送し、配送するのを助けることができる。例えば、シンチレーションアレイの場合には、シンチレータ84と光導体86の両方の量子化された性質のため、そのようなウィンドウがシンチレーション光をそれぞれのシンチレーションアレイピクセルからより多くのファイバーに広げるのを助けて、ピクセルからピクセルへのサンプリング均一性を改良することができる。光学窓の好ましい構築材料はガラス、クォーツ、およびプラスチックを含んでいる。光ファイバーウィンドウは、まっすぐでもテーパ状でもよい。シンチレーションアレイ84は、軽い密封性と機械的保護のための保護のシートまたはシェルとして厚さ約1mmのアルミまたは同等物で構成された光に密な(light-tight)ウィンドウ(図示せず)を含むことができる。望ましくは、プラスチック若しくは金属のシェルまたはシンチレーションアレイ84の前に開口を有するボックス(図示せず)が、検出器モジュールを収容するのに使用される。本発明による乳房イメージャでは、図5のリング62と64などの全リングのモジュールが薄い外側表皮(図示せず)によって保護されて、患者のベッド内に構築される。
The tilted
図3に関して、患者の胸壁の近くに位置する病変に対して改良された検出効率を有する、高解像胸部画像システムのための具体的実施形態は、個別の検出モジュールのリング42を含んでいて、Hamamatsu H8500フラットパネルPMT46に基づいたそれぞれが2.1mmのピッチで24×24のLYSO 2x2x15mm ピクセルからなるアレイ34に結合されている。各モジュール46には、4つのアナログ位置アウトプットと1つ高速エネルギーアウトプットがある。該位置アウトプットは記録され、DAQシステムでデジタル化され、相互作用する511keVのガンマ線の位置を算出する。該高速合計信号が、トリガー電子装置で同時事象トリガーを作成するのに使用され、その後DAQシステムに提供されて検出器モジュールから事象データは記録される。最適のオンボード読み出し装置の設計は、高エネルギーと空間分解能と最少の読み出しチャンネル数での高率性能を保証するPMT利得均一性補正を含んでいる。
With reference to FIG. 3, a specific embodiment for a high-resolution chest imaging system with improved detection efficiency for lesions located near a patient's chest wall includes a
本発明による乳房イメージャでは、シリコンPMTは、光電検出器のための好ましい材料であり、位置検出型PMTの代わりに使用できる。通常、シリコンPMTモジュールはサイズ約3mmの小ユニットでもたらされる。したがって、これらのデバイスのアレイは、同じ有効視野(active field)をカバーするのに必要である。図9−11は、おのおの16個の3mmシリコンPMTユニット94からなる名目12.5mmシリコンPMT基本撮像モジュール92(図9)を使用して、シリコンPMTベースの、約5cmx5cm有効視野の光電検出器90(図11)の達成方法の例を示している。図9に示すように、基本の第1の撮像モジュール92は、4×4アレイに配列された、アレイ状の16個の3mmx3mm読み出しピクセルまたはパッド94を有しうる。該3mmのパッドまたはユニット94は、図9の中央と下部にそれぞれ概念的に示すように、4つのパッド94が1つの読み出しチャンネル95に(粗くは96に)連結された状態で(全16個のパッド94が1つの読み出しチャンネル96に接続された状態で)読まれ得る。図10に示すように、これらの基本の4サイド突合せ可能なモジュール(8×8=64の3mmシリコンPMTユニットからなる)の2×2のアレイが約1インチ四方の光電検出器97を形成するが、これは商業的に入手可能なHamamatsu R8520−C12 PSPMTと同等のものである。およそ1mmのデッドスペースが端部にある状態で、基本撮像モジュール92は4サイドで突合せ可能である。図11に示されるように、望ましくは、光検出器モジュールは、4×4の基本モジュール92で構成された大撮像モジュール90に配置されるが、そのとき、適用範囲と読み出し装置の必要性は上述したようにH8500またはH9500フラットパネルPMTと同等である。大撮像モジュール90は、例えば、大体5cmx5cm活性表面を有する、H8500/H9500フラットパネルPMTにプラグイン交換用のモジュールとして使用することができる。基本的なモジュールの間の不感領域98は幅約1−2mmになり、これにより均一なエネルギーと空間応答にとり適切なシンチレーション信号が可能になる。
In the breast imager according to the present invention, silicon PMT is the preferred material for the photoelectric detector and can be used in place of position sensitive PMT. Typically, silicon PMT modules are provided in small units of about 3 mm in size. Thus, an array of these devices is necessary to cover the same active field. FIGS. 9-11 show a silicon PMT-based, approximately 5 cm × 5 cm effective field photoelectric detector 90 using a nominal 12.5 mm silicon PMT basic imaging module 92 (FIG. 9), each consisting of 16 3 mm
図12に、小さいシリコン光電子増倍管センサを有する本発明に従ってつくられた検出モジュールの概念図を示す。この実施例に使用される検出器は、Hamamatsuからの3x3mm−MPPC−SMDパッケージである。図12は、Hamamatsu S 10362−33シリコンマルチピクセル光子計数管(MPPC)102を用いる、小型検出器モジュール100の形成を描く概念図である。検出モジュールはシンチレータアレイ104、傾斜光ファイバー光導体106、およびシリコンPMTアレイ108を含んでいる。各検出素子102はアレイ108で約5mm四方の面積を占める。図12に表現された実施例では、2.5cmを越え(幅)、5cm(高さ)の有効視野が、2つのR8520−C12 PSPMTを1セットまたはH8500/H9500半分のフラットパネルPMTに同等な、6×11シリコンPMTアレイ108でカバーされている。傾斜光ファイバー光導体106を介してシンチレーションアレイ104を光検出器アレイ108と結合することによって、シンチレーションアレイの読み出し装置が得られる。5mmのサンプリング・ピッチ、および、およそ3mmx3mmの各光電検出器素子の有効サイズで、平均した活性表面の範囲は約35%である。
FIG. 12 shows a conceptual diagram of a detection module made in accordance with the present invention having a small silicon photomultiplier tube sensor. The detector used in this example is a 3 × 3 mm-MPPC-SMD package from Hamamatsu. FIG. 12 is a conceptual diagram depicting the formation of a
本発明の乳房イメージャの重要で不可欠の部分は、読出し装置からの信号を受け取り、デジタル化し、次に、データ処理、データ分析および断層撮影画像再構成のためにコンピュータシステムへデジタル化データを転送するデータ収集システムである。読出し装置はイメージャモジュールのために選択された技術的解決の特定の選択に依存する。 An important and integral part of the breast imager of the present invention receives and digitizes the signal from the readout device and then transfers the digitized data to a computer system for data processing, data analysis and tomographic image reconstruction. It is a data collection system. The readout device depends on the particular choice of technical solution selected for the imager module.
本発明によるデータ集めと処理システムの第1の実施形態では、該乳房PETイメージャはリングに12個の検出器モジュールを配置させる。各モジュール、ピクセル化LYSOシンチレータアレイと結合されたHamamatsu H8500フラットパネルPMTを利用する。それぞれのPMT増幅器ボードは4つの位置−エンコード化アナログ信号と、1つのアナログ合計信号を、1検出器あたり合計60個のチャンネルに供給する。トリガーは別のトリガーハードウェアモジュールに形成される。最も簡単な形のトリガー回路では、該リング中の12のモジュールのいずれか二つが偶然同期した場合、論理同時回路はデータ収集(DAQ)ユニットに単一同時トリガーを供給する。このような機能は、例えば、多重性トリガー機能(multiplicity trigger function)を有する、Mesytec GmbH, Putzbrunn, Germanyから入手可能なMesytec MSCF−16により得られる。 In a first embodiment of the data collection and processing system according to the present invention, the breast PET imager places 12 detector modules in the ring. Each module utilizes a Hamamatsu H8500 flat panel PMT combined with a pixelated LYSO scintillator array. Each PMT amplifier board supplies four position-encoded analog signals and one analog sum signal to a total of 60 channels per detector. The trigger is formed in a separate trigger hardware module. In the simplest form of trigger circuit, if any two of the twelve modules in the ring are accidentally synchronized, the logic simultaneous circuit provides a single simultaneous trigger to the data acquisition (DAQ) unit. Such a function is obtained, for example, by Mesytec MSCF-16 available from Mesytec GmbH, Putzbrunn, Germany, which has a multiplicity trigger function.
好ましいデータ収集システムは、FPGAベースのUSBデータ収集システムであって、2005 IEEE Nuclear Science Symposium Conference Record, Puerto Rico, October 23−29, 2005, pp.2971−2975に、Proffitt他により記載の”A flexible high−rate USB2 data acquisition system for PET and SPECT imaging”の記事、および、2006 IEEE Nuclear Science Symposium Conference Record, San Diego, California, October 29 −November 1, 2006, pp. 3063 −3067に、Proffitt他により記載の”Implementation of a High−Rate USB Data Acquisition System for PET and SPECT Imaging”の記事に記載のシステムであり、これらの文献はその全体の内容をここに援用し本明細書中に含める。FPGAベースのUSB DAQシステムは、1ユニットあたりの同時サンプリングADCを最大64チャンネルまで拡張できるモジュール式で拡張性アーキテクチャを有し、全64チャンネルについて150kHzを越える持続性トリガー速度を有する。マルチリング(2−3個のリング)システムの場合は、各ユニットは1リングのモジュールに対応している。各DAQユニットそれ自身の収集コンピュータへ高速USB上をタイムスタンプの生事象データを送る。おのおの収集コンピュータはすべての受信データについてセントロイドとエネルギーの計算を実行し、該タイムスタンプの処理データをギガビットイーサネット上をイベントビルダ/再構成コンピュータへ送る。イベントビルダは、該タイムスタンプを、別々の検出器事象を単一の同時発生事象に合併するために使用する。それは、画像再構成を実行することもできるし、または該データを別のコンピュータに画像再構成のために送ることもできる。再構成されたトモグラフィ画像のセットをユーザインタフェースコンピュータに送る。同様の機能性を有する他の読出し装置は、商業的に入手可能であり、提案された乳房イメージャからデータを記録し処理するという同じ目標を達成するのに使用できる。 A preferred data collection system is an FPGA-based USB data collection system, 2005 IEEE Nuclear Science Symposium Conference Record, Perto Rico, October 23-29, 2005, pp. 228. In 2971-2975, article of "A flexible high-rate USB2 data acquisition system for PET and SPECT imaging" described by Proffitt other, and, 2006 IEEE Nuclear Science Symposium Conference Record, San Diego, California, October 29 -November 1, 2006, pp. 3063-3067 is a system described in the article “Implementation of a High-Rate USB Data Acquisition System for PET and SPECT Imaging” described by Profitt et al., Which is incorporated herein by reference in its entirety. Include in the description. The FPGA-based USB DAQ system has a modular and scalable architecture that can scale up to 64 channels of simultaneous sampling ADCs per unit, with a sustained trigger rate of over 150 kHz for all 64 channels. In the case of a multi-ring (2-3 rings) system, each unit corresponds to one ring module. Each DAQ unit sends its raw event data on a high speed USB to its own collection computer. Each collection computer performs centroid and energy calculations on all received data and sends the time stamped processing data over Gigabit Ethernet to the event builder / reconfiguration computer. The event builder uses the time stamp to merge separate detector events into a single concurrent event. It can perform image reconstruction or send the data to another computer for image reconstruction. Send the reconstructed tomographic image set to the user interface computer. Other readout devices with similar functionality are commercially available and can be used to achieve the same goal of recording and processing data from the proposed breast imager.
商業的に入手可能なトモグラフィ再構成ソフトウェアパッケージの多くの変種であり、ここで説明したリングイメージャで使用できる。乳房体積全体、乳房の付け根まで、にわたって癌の病変を検出する主要な機能は、文献に記載のおよび/またはソフトウェアベンダから入手可能なこうした利用可能な再構成アルゴリズムのどれかを使用することによって達成できる。 Many variations of commercially available tomography reconstruction software packages can be used with the ring imagers described herein. The primary function of detecting cancer lesions across the entire breast volume, up to the base of the breast, is achieved by using any of these available reconstruction algorithms described in the literature and / or available from software vendors. it can.
例として、患者の胸壁の近くに位置する病変の検出効率を改善するために、傾斜光ファイバー光導体を有する高分解能PET撮像モジュールが、本発明に従ってつくられた。光ファイバー傾斜光導体を検出器モジュールで実施する思想を実験的に実証するのに基本形モジュールを使用した。基本形(プロトタイプ)光導体は、ハイラム(オハイオ州)のSaint−Gobain Crystalsから入手可能な2mm四方形の二重被履ポリスチレンファイバーを接着し規則的に配列された緩みのないアレイで作製した。該光導体のパラメータ、60.5mmx62mmの表面、56.5mmの長さ、10度の傾き角、および結果として生じた12mmのサイドシフトであった。放射線センサまたはシンチレータ中のピクセル間の幾何学的な関係を保持しつつ、該光ファイバー光導体光を効率的に伝送した。高分解能PET乳房イメージャ用のこの基本形モジュールの他の部分は、Chagrin Falls, OhioのProteusから入手可能な2x2x10mmピクセルからなる50mmx50mm LYSOアレイと、Hamamatsu社からのH9500フラットパネルPMT、その他であった。乾式の光学的結合をすべての光学的平面に使用した。該高分解能PET乳房イメージャモジュールは、検出器モジュールのデッドエッジを迂回するかまたは排除するのに十分である12mmのシフトを達成した。これは胸壁の近くに位置する病変に対する向上した検出効率について、本発明のPET乳房イメージャの能力を実証した。 As an example, to improve the detection efficiency of lesions located near the patient's chest wall, a high resolution PET imaging module with a tilted fiber optic light guide was made in accordance with the present invention. A basic module was used to experimentally demonstrate the idea of implementing a fiber optic tilted light guide with a detector module. The basic (prototype) light guide was made of a regular array of loose arrays bonded with 2 mm square double-coated polystyrene fibers available from Saint-Gobain Crystals, Hiram, Ohio. The light guide parameters were 60.5 mm x 62 mm surface, 56.5 mm long, 10 degree tilt angle, and the resulting 12 mm side shift. The fiber optic light guide light was efficiently transmitted while maintaining the geometric relationship between the pixels in the radiation sensor or scintillator. Other parts of this basic module for high-resolution PET breast imagers were a 50 mm × 50 mm LYSO array of 2 × 2 × 10 mm pixels available from Proteus of Chagrin Falls, Ohio, an H9500 flat panel PMT from Hamamatsu, and others. Dry optical coupling was used for all optical planes. The high resolution PET breast imager module achieved a 12 mm shift that is sufficient to bypass or eliminate the dead edge of the detector module. This demonstrated the ability of the PET breast imager of the present invention for improved detection efficiency for lesions located near the chest wall.
LYSOシンチレーションアレイで得られた原画像では、各シンチレーションピクセルは非常によく分離していた。Na22源で照射すると、単一のLYSOピクセルからエネルギースペクトルが得られた。グラフで示されたエネルギースペクトルでは、511keVと1274keVのピークが明確に視認できた。511keVでのエネルギー分解能は16%FWHMであった。 In the original image obtained with the LYSO scintillation array, each scintillation pixel was very well separated. When irradiated with a Na22 source, an energy spectrum was obtained from a single LYSO pixel. In the energy spectrum shown in the graph, the peaks at 511 keV and 1274 keV were clearly visible. The energy resolution at 511 keV was 16% FWHM.
傾斜光導体を除いた場合の応答(response)と、H9500フラットパネルPMTの上面にLYSOシンチレーションアレイを直接置いた場合との比較を得た。光導体を除いた場合の原画像では、予想されたように、シンチレーションピクセルが光導体付で得られたイメージよりもより良く分離した。Na22源で照射された単一のLYSOピクセルから得られたエネルギースペクトルでは、平均のエネルギー信号は光導体を挿入した時より約2倍高かった。511keVでのエネルギー分解能は13%FWHMであった。 A comparison was made between the response without the tilted light guide and the LYSO scintillation array placed directly on top of the H9500 flat panel PMT. In the original image without the light guide, as expected, the scintillation pixels separated better than the image obtained with the light guide. In the energy spectrum obtained from a single LYSO pixel irradiated with a Na22 source, the average energy signal was about twice as high as when the light guide was inserted. The energy resolution at 511 keV was 13% FWHM.
傾斜光導体を除いた場合の応答(response)と、H9500フラットパネルPMTの上面にLYSOシンチレーションアレイを直接置いた場合との比較。比較は次のことを示した。光導体が適所にある場合のシンチレーション信号は直接の信号の約1/2のであるが、エネルギー分解能の性能は非常に良いままであり、該空間分解能により1−3mmの画素サイズで明るいシンチレータでの操作が可能となった。高分解能PET乳房イメージャ用のこの組み立てられた最初のモジュールの結果は、該イメージャが患者の胸壁の近くに位置する病変の検出効率を改良する能力があることを完全に確認した。該PMTのレベルで検出されたシンチレーション信号は強力で、非常に良い空間分解能と素晴らしいエネルギー性能を提供した。 Comparison of response without tilted light guide and LYSO scintillation array placed directly on top of H9500 flat panel PMT. The comparison showed that: The scintillation signal when the light guide is in place is about half that of the direct signal, but the performance of the energy resolution remains very good, and with the spatial resolution, in a bright scintillator with a pixel size of 1-3 mm Operation became possible. The results of this assembled first module for a high resolution PET breast imager fully confirmed that the imager is capable of improving the detection efficiency of lesions located near the patient's chest wall. The scintillation signal detected at the PMT level was strong and provided very good spatial resolution and excellent energy performance.
上記の説明は多くの具体的な説明、材料、および寸法を含んでいるが、これらは本発明の範囲を限定するものと解釈するべきではなく、本発明の現在における好適実施形態のいくつかの説明を単に提供するものとして解されるべきである。したがって、本発明の範囲は、示した実施例によってではなく、添付の特許請求の範囲およびその法的均等物により決定されるべきである。 While the above description includes a number of specific descriptions, materials, and dimensions, these should not be construed as limiting the scope of the invention, and some of the presently preferred embodiments of the invention It should be construed as merely providing an explanation. Accordingly, the scope of the invention should be determined not by the embodiments illustrated, but by the appended claims and their legal equivalents.
20 乳房イメージャ
22 光検出器モジュール
24 乳房
26 胸壁
28 患者のベッド
30 シンチレータセンサ
32 位置検出型フォト増倍管(PSPMT)
34 光学光導体
36 光検出器モジュールの上端を画定する面
38 光検出器モジュールの上端
39 読み出し
40 乳房イメージャ
42 スキャナリング
44 患者のベッドの一部
46 光検出器モジュールまたはイメージャモジュール
47 患者のベッド
48 インナー管体
49 方向の矢
50 乳房撮像システム、1番目の実施形態
60 乳房撮像システム、2番目の実施形態
62 上部イメージングリング
64 下部イメージングリング
66 PMT視野計
68 ギャップ
70 乳房撮像システム、2番目の実施形態
71 撮像モジュールのリング
72 撮像モジュール
73 薄肉管
74 シンチレータセンサ
75 光ファイバー光導体
76 光学窓
77 PMTエンクロージャ
78 乳房撮像システム、3番目の実施形態
79A 最初のイメージングリングセクター
79B 2番目のイメージングリングセクター
80 側口
81 シンチレータモジュール
82 丸いPMT
84 シンチレータブロック
86 光ファイバー光導体
88 シンチレータブロック
90 大シリコン撮像モジュールまたは光電検出器
92 基本シリコン撮像モジュール
94 3mm基本シリコンユニットまたはパッド
95 4個のパッドで構成された読み出しチャンネル
96 16個のパッドからなる読み出しチャンネル
97 1インチ四方の正方形シリコン光検出器
98 不感領域
100 シリコンMPPCを使用する小型検出器モジュール
102 シリコンMPPC
104 シンチレータアレイ
106 傾斜光ファイバー光導体
108 シリコンPMTアレイ
20
34 optical
84
104
Claims (20)
腹位で患者を受けるためのテーブルであって、患者の乳房を受けるための下向きに延びる開放管体を含む前記テーブル;
前記管体中の乳房を囲むガンマ線検出モジュールで構成された1個以上のリング;および、
前記ガンマ線検出モジュールの前記読み出し装置から撮像データを受け付けるデータ収集システム
を有する乳房イメージャにして、
前記ガンマ線検出モジュールの各々が、
前記の開放管体に隣接したシンチレータセンサと;
前記シンチレータセンサから延びる傾斜イメージング光導体と;
前記光導体から延びる光電子増倍管と;
前記光電子増倍管に接続された読み出し装置と;
を含む、上記乳房イメージャ。 A breast imager for efficient detection of lesions located near a patient's chest wall,
A table for receiving a patient in an abdominal position, the table including an open tube extending downward to receive the breast of the patient;
One or more rings comprised of a gamma ray detection module surrounding the breast in the tube; and
A breast imager having a data collection system for receiving imaging data from the readout device of the gamma ray detection module,
Each of the gamma ray detection modules is
A scintillator sensor adjacent to said open tube;
An inclined imaging light guide extending from the scintillator sensor;
A photomultiplier tube extending from the light guide;
A readout device connected to the photomultiplier;
Including the breast imager.
前記乳房イメージャはシンチレータセンサで吸収された511keVのガンマ線により生成されたシンチレーション光を検出し;
そして
前記乳房イメージャは2mmまたはそれ以上に良い空間分解能を備える、
上記乳房イメージャ。 The breast imager of claim 1,
The breast imager detects scintillation light generated by 511 keV gamma rays absorbed by a scintillator sensor;
And the breast imager has a spatial resolution of better than 2 mm,
Above breast imager.
前記検出モジュールは先端面と、該先端面で検出効率が急落するデッドエッジとを含んでおり;
前記傾斜イメージング光導体は傾き角が5〜45の度であり;
そして
前記傾斜イメージング光導体は画像のサイドシフトを可能にし、該画像のシフトは前記検出モジュール一面側で前記エッジの排除を可能にする、
ことを特徴とする上記乳房イメージャ。 The breast imager of claim 1,
The detection module includes a tip surface and a dead edge whose detection efficiency drops sharply at the tip surface;
The tilted imaging light guide has a tilt angle of 5 to 45 degrees;
And the tilted imaging light guide allows for side shifting of the image, the shifting of the image allows for the exclusion of the edge on one side of the detection module,
A breast imager as described above.
前記乳房イメージャはガンマ線検出モジュールの前記リングを3個以上備え;
ガンマ線検出モジュールの前記複数のリングは前記テーブルに対して静止しており;そして、
前記複数の静止リングは、前記テーブルに対して一つの位置に固定されている前記ガンマ検出モジュールで乳房全体の撮像を可能にする、
ことを特徴とする上記乳房イメージャ。 The breast imager of claim 1,
The breast imager comprises three or more of the rings of gamma ray detection modules;
The plurality of rings of the gamma ray detection module are stationary with respect to the table; and
The plurality of stationary rings enables imaging of the entire breast with the gamma detection module fixed at one position relative to the table.
A breast imager as described above.
ガンマ線検出モジュールの前記複数のリングが2つ以上のリングセクターに分割され、それらのリングセクターの各々がそれ自身の上にガンマ線検出モジュールを有しており;
そして
前記ガンマ線検出モジュールを含む前記リングセクターが乳房の周りで回転させられて、改良された3Dトモグラフィ再構成のためのより角度のある視野を提供する;
ことを特徴とする乳房イメージャ。 The breast imager of claim 1,
The plurality of rings of gamma ray detection modules are divided into two or more ring sectors, each of the ring sectors having a gamma ray detection module on its own;
And the ring sector containing the gamma ray detection module is rotated around the breast to provide a more angled field of view for improved 3D tomography reconstruction;
A breast imager characterized by that.
アレイ状の、4つの丸いPMTを有するシンチレーションモジュール;
そして
前記シンチレーションモジュールと前記丸いPMTの間に直接結合モードで結合される傾斜光ファイバー光導体;
を有することを特徴とする乳房イメージャ。 The breast imager of claim 1, wherein the gamma ray detection module is
An scintillation module having four round PMTs in an array;
And a tilted optical fiber light guide coupled in a direct coupling mode between the scintillation module and the round PMT;
A breast imager characterized by comprising:
前記シンチレータセンサはピクセル化した高阻止能結晶シンチレータ材料で作製され;
そして
前記ピクセル化高阻止能結晶シンチレータ材料が、LSO, LYSO, LuAP, LFS, GSO, GYSO, BGO, NaI (Tl)、およびLaBr3を含む群から選択されることを特徴とする乳房イメージャ。 The breast imager of claim 1,
The scintillator sensor is made of pixelated high stopping power crystalline scintillator material;
And said pixellated high stopping power crystal scintillator material, LSO, LYSO, LuAP, LFS , GSO, GYSO, BGO, NaI (Tl), and breast imager, characterized in that it is selected from the group comprising LaBr 3.
前記リングは前記テーブルの中に埋め込まれ、前記ガンマ線検出モジュールの端を直接胸壁に位置づけることを可能にしており;
前記リングと前記ガンマ線検出モジュールとの幾何的配置が前記乳房イメージャの不感領域を有意に減少させる;
ことを特徴とする乳房イメージャ。 The breast imager of claim 1,
The ring is embedded in the table, allowing the end of the gamma ray detection module to be positioned directly on the chest wall;
Geometrical arrangement of the ring and the gamma ray detection module significantly reduces the dead area of the breast imager;
A breast imager characterized by that.
前記傾斜イメージング光導体がアレイ状の個々の光導体要素を含み;
前記光導体要素が10ミクロン〜3mmの間の直径または正方形輪郭(プロフィール)を含んでいる、ことを特徴とする乳房イメージャ。 The breast imager of claim 1,
The tilted imaging light guide includes an array of individual light guide elements;
Breast imager characterized in that the light guide element comprises a diameter or square profile (profile) between 10 microns and 3 mm.
前記シンチレーションセンサと前記光導体の間にある光学窓を有し;
前記光学窓は、前記光導体を通しての光の伝達を高める;
ことを特徴とする乳房イメージャ。 The breast imager of claim 1,
Having an optical window between the scintillation sensor and the light guide;
The optical window enhances the transmission of light through the light guide;
A breast imager characterized by that.
前記光電子増倍管が、アレイ状の3mmx3mmシリコン光検出器ユニットであり;
前記シリコンユニットは16ユニットの4x4アレイに配列されて、基本の突合せ可能なシリコンPMTモジュールを形成しており;
前記の基本の突合せ可能なシリコンPMTモジュールの4つが2x2アレイ状に配列されて、名目1インチ四方の光検出器が形成される;
ことを特徴とする乳房イメージャ。 The breast imager of claim 1,
The photomultiplier tube is an array of 3 mm × 3 mm silicon photodetector units;
The silicon units are arranged in a 16 unit 4x4 array to form a basic butt silicon PMT module;
Four of the basic buttable silicon PMT modules are arranged in a 2x2 array to form a nominal 1 inch square photodetector;
A breast imager characterized by that.
腹位で患者を受けるためのテーブルであって、患者の乳房を受けるための下向きに延びる開放管体を含む前記テーブル;
前記開放管体を囲むガンマ線検出モジュールで構成された1個以上のリング;および、
前記ガンマ線検出モジュールの前記読み出し装置から撮像データを受け付けるデータ収集システム
を有する乳房イメージャにして、
前記ガンマ線検出モジュールの各々が、
前記の開放管体に隣接したシンチレータセンサと;
前記シンチレータセンサから延びる傾斜イメージング光導体と;
前記光導体から延びる光電子増倍管にして、アレイ状のコンパクトなシリコン光検出器ユニットを有する光電子増倍管と;
前記光電子増倍管に接続された読み出し装置と;
を含み、
ガンマ線検出モジュールの前記1個以上のリングが、患者の胸壁に向かって、そして胸壁から遠のくように垂直にスキャン可能であり;
ガンマ線検出モジュールの前記1個以上のリングが前記管体内の乳房の周りでわずかに回転可能である;
ことを特徴とする上記乳房イメージャ。 A breast imager for efficient detection of lesions located near a patient's chest wall,
A table for receiving a patient in an abdominal position, the table including an open tube extending downward to receive the breast of the patient;
One or more rings comprised of gamma ray detection modules surrounding the open tube; and
A breast imager having a data collection system for receiving imaging data from the readout device of the gamma ray detection module,
Each of the gamma ray detection modules is
A scintillator sensor adjacent to said open tube;
An inclined imaging light guide extending from the scintillator sensor;
A photomultiplier tube having an array of compact silicon photodetector units in the form of a photomultiplier tube extending from the photoconductor;
A readout device connected to the photomultiplier;
Including
The one or more rings of the gamma ray detection module can be scanned vertically toward and away from the patient's chest wall;
The one or more rings of the gamma ray detection module are slightly rotatable around the breast in the tube;
A breast imager as described above.
腹位で患者を受けるためのテーブルであって、患者の乳房を受けるための下向きに延びる開放管体を含む前記テーブル;
前記乳房を囲むガンマ線検出モジュールで構成された3個のリング;および、
前記ガンマ線検出モジュールの前記読み出し装置から撮像データを受け付けるデータ収集システム
を有する乳房イメージャにして、
前記ガンマ線検出モジュールの各々が、
前記の開放管体に隣接したシンチレータセンサと;
前記シンチレータセンサから延びる傾斜イメージング光ファイバー光導体と;
前記光導体から延びる光電子増倍管と;
前記光電子増倍管に接続された読み出し装置と;
を含む、上記乳房イメージャ。 A breast imager for efficient detection of lesions located near a patient's chest wall,
A table for receiving a patient in an abdominal position, the table including an open tube extending downward to receive the breast of the patient;
Three rings composed of gamma ray detection modules surrounding the breast; and
A breast imager having a data collection system for receiving imaging data from the readout device of the gamma ray detection module,
Each of the gamma ray detection modules is
A scintillator sensor adjacent to said open tube;
A tilted imaging optical fiber light guide extending from the scintillator sensor;
A photomultiplier tube extending from the light guide;
A readout device connected to the photomultiplier;
Including the breast imager.
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