JP2012522990A - 三次元放射線イメージング用交錯多開口コリメータ - Google Patents
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Abstract
Description
本願は、2009年4月1日に出願された米国仮特許出願第61/165,653号に基づく米国特許法第119条(e)による優先権の利益を主張し、この出願の内容はその全体が本明細書中に援用される。
本願は、米国エネルギー省から授与された契約番号DE−AC02−98CH10886号の下で政府支援のもとになされた。米国政府は本発明に対し一定の権利を有し得る。
本発明は放射線イメージングの分野に関する。特に、本発明は三次元放射線イメージング用交錯多開口コリメータに関する。
X線及びガンマ線検出器が改良されたことによって、放射線イメージング用途の可能性に大変革がもたらされた。放射線イメージング用途は、天文学から国家安全保障のあらゆるところまで、とりわけ、核医学用途にまで及び得る。例えば、ガンマ線カメラは、人体内の異常組織(例えば、癌組織)の位置を特定することによって疾病を診断するために、核医学イメージングのために広く用いられてきた。
本発明の実施形態を説明するにあたり、明瞭化の利益のために、下記用語及び頭字語を以下の通り定義する。
定義
2−D:二次元:通常2−Dイメージングに関する、
3−D:三次元:通常3−Dイメージングに関する、
開口:通常、目的の対象から検出エレメントへと放射線を誘導するためにコリメータの本体に作られ又は構築された導管又は通路をいう。従って、「開口」をピンホール、平行孔、放射線導波路等と称してもよい。
CT:コンピュータ断層撮影、
FOV:視野
keV:キロ電子ボルト(1000電子ボルトに相当するエネルギーの単位)、
対象:単数又は複数の何れかの意味である、物体、器官、身体の一部等をいう、
PET:陽電子放射断層撮影、
隔壁:放射線を誘導するための導管又は通路を形成する薄い壁又は仕切り、
SPECT:単一光子放射コンピュータ断層撮影。
図2は、本発明に基づく交錯多開口コリメータの一例示的実施形態を、隣接する開口の横列の中心を通る断面図とともに図示する。図2を参照すると、放射線検出装置200は、多開口コリメータ210及び検出器モジュール220を備える。多開口コリメータ210は、放射線源(図示せず)に近接して配設された表面205を有する放射線吸収コリメータ本体を備え、前記コリメータ本体全体にわたって配置された複数の開口Pを備える。
図7は、交錯多開口コリメータ710及び放射線検出器モジュール720を備える3−Dイメージング用放射線検出装置700の可能な一構成を図示する。表面705を有する前記多開口コリメータ710は、開口Pの2−D格子を備える。格子中の開口は、図3A及び3Bにそれぞれ図示されるように、直交状又はハニカム様配列に配置されていてもよい。格子は、上記実施形態の何れか又はその均等物に従って交錯及び配置された少なくとも二つの開口群に分割される。検出モジュール720は、対象(示さず)から入射して交錯多開口コリメータ710を介して伝送された放射線ビームを検出するように構成されている、固体検出器又はシンチレータ検出器を備えてもよい。
Claims (44)
- 放射線源から放射される放射線ビームをコリメータの視野内で吸収及び平行化するように構成され、前記放射線源に最も近接して配設された表面を有するコリメータ本体と;
前記コリメータ本体全体にわたって二次元格子状に配設され、イメージング対象の複数の視界をそれぞれ規定する複数の群に分割されている複数の開口とを備えるコリメータであって、前記開口群が前記コリメータ本体全体にわたって前記二次元格子状に交互配置又は交錯している、コリメータ。 - 複数の開口が、イメージング対象の第一の視界及び第二の視界をそれぞれ規定する第一の群及び第二の群に分割されており、前記第一の開口群は横列の開口を交互配置することによって形成され、前記第二の開口群は前記第一の群の横列に隣接する横列の開口によって形成されており、且つ、前記第一の群内の開口は、前記表面に対する第一の方位角に沿って並んだそれぞれの長軸を有し、前記第二の群内の開口は、前記第一の群の開口が前記第二の群の開口と交錯するように、前記表面に対する第二の方位角に沿って並んだそれぞれの長軸を有する、請求項1に記載のコリメータ。
- 複数の開口が、前記イメージング対象の第三の視界をそれぞれ更に規定する第三の群に更に分割されており、
前記第三の開口群は、前記第一及び第二の群の開口の横列の間に位置する横列の開口を更に交互配置することによって形成されており、且つ、
前記第三の群内の開口は、前記第三の群の開口が前記第一及び第二の群の開口と交錯するように、前記表面に対する第三の方位角に沿って並んだそれぞれの長軸を有する、請求項2に記載のコリメータ。 - 複数の開口が、前記イメージング対象の追加の視界をそれぞれ更に規定する一つ以上の追加の群に更に分割されており、前記追加の開口群は、前記先行する群の開口の横列の間に位置する横列の開口を更に交互配置することによって形成され、且つ、
前記追加の群内の開口は、前記追加の群の開口が前記先行する群の開口と交錯するように、前記表面に対する追加の方位角に沿って並んだそれぞれの長軸を有する、請求項2又は3に記載のコリメータ。 - 前記第一の群における前記開口が前記表面に対して垂直であり、且つ、前記第二の群における前記開口が前記コリメータ本体の前記表面に対して所定の角度に傾斜している、請求項2に記載のコリメータ。
- 前記第一の群の開口が前記表面に対して第一の所定の角度に傾斜しており、前記第二の群の開口が前記表面に対して第二の所定の角度に傾斜しており、且つ、前記第三の群の開口が前記コリメータ本体の前記表面に対して垂直である、請求項3に記載のコリメータ。
- 前記第一の群の開口が前記表面に対して第一の角度に傾斜しており、且つ、前記第二の群の開口が前記コリメータ本体の前記表面に対して第二の角度に傾斜している、請求項2に記載のコリメータ。
- 格子の横列と縦列とが互いに垂直になるように、前記複数の開口が前記二次元格子状に配設されている、請求項1〜7の何れか一項に記載のコリメータ。
- 前記複数の開口が前記コリメータ本体の前記表面上にハニカム様構造を形成するようにして前記格子の一連の横列が互いに食い違いに配置されるように、前記複数の開口が前記二次元格子状に配設されている、請求項1〜7の何れか一項に記載のコリメータ。
- 前記開口がピンホールである、請求項1〜9の何れか一項に記載のコリメータ。
- 前記開口が平行孔である、請求項1〜9の何れか一項に記載のコリメータ。
- 前記複数の開口が、(a)放射線吸収材料の固体板を機械加工して孔を開けるか、(b)放射線誘導導管又は通路を形成するために放射線吸収材料の隔壁を横方向に配置するか、又は(c)各層が所定の開口断面を有する放射線吸収材料の多数の層を上下方向に積層することによって形成される、請求項1〜11の何れか一項に記載のコリメータ。
- 前記開口が、円、平行四辺形、六角形、多角形、及びそれらの組み合わせのうちの少なくとも一つで定義される幾何学的断面を有する、請求項1〜12の何れか一項に記載のコリメータ。
- 前記第一の開口群内において各開口が他の全ての開口に対して平行であり、且つ、前記第二の開口群内において各開口が他の全ての開口に対して平行である、請求項2〜13の何れか一項に記載のコリメータ。
- 前記コリメータが放射線吸収材料によって作られている、請求項1〜14の何れか一項に記載のコリメータ。
- 前記放射線吸収材料が、高い密度と中等度乃至高い原子質量とを有する、請求項15に記載のコリメータ。
- 前記放射線吸収材料が、入射放射線の種類と、前記コリメータの前記表面への到達時の前記放射線のエネルギーレベルとに基づいて選択される、請求項14に記載のコリメータ。
- 前記入射放射線が、125I、111In、99mTc、131I、103Pd又はそれらの組み合わせによって放射される、請求項17に記載のコリメータ。
- 前記入射放射線が、X線を発生する外部放射線源又はデバイスによって放射される、請求項17に記載のコリメータ。
- 前記放射線吸収材料が、鉛(Pb)、タングステン(W)、金(Au)、モリブデン(Mo)、及び銅(Cu)からなる群より選ばれる、請求項15に記載のコリメータ。
- 請求項1〜20のいずれか一項に記載の交錯多開口コリメータと;放射線検出モジュールとを備える、三次元放射線イメージングを行うように構成された放射線イメージング装置であって、前記放射線検出モジュールが、画素化検出器、直交ストリップ検出器、及び個々の検出器のアレイのうち少なくとも一つを含む、放射線イメージング装置。
- 前記放射線検出器には、シンチレーション検出器及び固体検出器が含まれる、請求項21に記載の放射線イメージング装置。
- 放射線イメージング方法であって、
a)目的の対象における所定の標的位置をあらかじめ規定すること;
b)前記標的位置の近傍に交錯多開口コリメータを配置すること;
c)前記標的位置からの放射線を、前記交錯多開口コリメータの視野内で交錯多開口コリメータによって平行化して前記標的位置の少なくとも二つの視界とすることであって、ここで、前記標的位置の視界は、コリメータ本体全体にわたって二次元格子状に配設された複数の開口によって規定されること;
d)前記交錯多開口コリメータを通過した放射線を放射線検出モジュールによって検出すること;及び
e)前記放射線検出モジュールによって記録された情報を処理して、前記交錯多開口コリメータにおける前記開口の規定された角度に基づいて所望の画像を生成すること
を包含する、放射線イメージング方法。 - 請求項23に記載の放射線イメージング方法であって、前記方法は、標的位置からの放射線を、交錯多開口コリメータの視野内で交錯多開口コリメータによって平行化して、前記コリメータ本体全体にわたって配設された第一及び第二の開口群によってそれぞれ規定される、前記標的位置の第一及び第二の視界とすることを包含し、
ここで、前記第一の開口群は横列の開口を交互配置することによって形成され、前記第二の開口群は前記第一の群の横列に隣接する横列の開口によって形成され、且つ、前記第一の群内の開口は、前記表面に対する第一の方位角に沿って並んだそれぞれの長軸を有し、前記第一の群の開口が前記第二の群の開口と交錯するように、前記第二の群内の開口は前記表面に対する第二の方位角に沿って並んだそれぞれの長軸を有する、方法。 - 請求項24に記載の放射線イメージング方法であって、前記方法は、更に、前記標的位置から放射された前記放射線を、前記交錯多開口コリメータの視野内で前記交錯多開口コリメータによって平行化して、前記標的位置の第三の視界とすることを更に包含し、
ここで、前記複数の開口は、前記第一及び第二の群の開口の複数の横列の間に位置する横列の開口を更に交互配置することによって形成された第三の群に更に分割されており、並びに、前記第三の群内の前記開口は、前記第三の群の開口が前記第一及び第二の群の開口と交錯するように、前記表面に対する第三の方位角に沿って並んだそれぞれの長軸を有する、方法。 - 請求項25に記載の放射線イメージング方法であって、前記方法は、更に、前記標的位置から放射された前記放射線を、前記交錯多開口コリメータの視野内で前記交錯多開口コリメータによって平行化して、前記標的位置の追加の視界とすることを含む方法であって、前記複数の開口は、前記先行する群の開口の横列の間に位置する横列の開口を更に交互配置することによって形成された、追加の群に更に分割されており、並びに、前記追加の群内の開口は、前記追加他の群の開口が前記先行する群の開口と交錯するように、前記表面に対するその他の方位角に沿って並んだそれぞれの長軸を有する、方法。
- 前記第一の群における前記開口が表面に対して垂直であり、且つ、前記第二の群における前記開口が前記コリメータ本体の前記表面に対して所定の角度に傾斜している、請求項24、25、又は26に記載の放射線イメージング方法。
- 前記第一の群の開口が前記表面に対して第一の所定の角度に傾斜しており、前記第二の群の開口が前記表面に対して第二の所定の角度に傾斜しており、且つ、前記第三の群の開口が前記コリメータ本体の前記表面に対して垂直である、請求項25に記載の放射線イメージング方法。
- 前記第一の群の開口が前記表面に対して第一の角度に傾斜しており、且つ、前記第二の群の開口が前記コリメータ本体の前記表面に対して第二の角度に傾斜している、請求項24、25又は26に記載の放射線イメージング方法。
- 格子の横列と縦列とが互いに垂直になるように、前記複数の開口が前記二次元格子状に配設されている、請求項23〜29の何れか一項に記載の放射線イメージング方法。
- 前記格子の一連の横列が互いに食い違いに配置されて、前記複数の開口が前記コリメータ本体の前記表面上にハニカム様構造を形成するように、前記複数の開口が前記二次元格子状に配設されている、請求項23〜29の何れか一項に記載の放射線イメージング方法。
- 前記開口がピンホール、平行孔又はそれらの組み合わせである、請求項23〜31の何れか一項に記載の放射線イメージング方法。
- 前記開口が、円、平行四辺形、六角形、多角形、及びそれらの組み合わせのうちの少なくとも一つによって定義される幾何学的断面を有する、請求項21〜30の何れか一項に記載の放射線イメージング方法。
- 前記第一の開口群内において各開口が他の全ての開口に対して平行であり、且つ、前記第二の開口群内において各開口が他の全ての開口に対して平行である、請求項24〜33の何れか一項に記載の医療用放射線イメージング方法。
- 前記コリメータが放射線吸収材料から作られている、請求項23〜34の何れか一項に記載の放射線イメージング方法。
- 前記放射線吸収材料が、高い密度及び/又は高い原子質量を有する高原子番号材料である、請求項35に記載の放射線イメージング方法。
- 前記放射線吸収材料が、入射放射線の種類と、前記コリメータの前記表面への到達時の前記放射線のエネルギーレベルと、に基づいて選択される、請求項35に記載の放射線イメージング方法。
- 前記入射放射線が、125I、111In、99mTc、131I、103Pd又はそれらの組み合わせによって放射される、請求項37に記載の放射線イメージング方法。
- 前記入射放射線が、X線を発生する外部放射線源又はデバイスによって放射される、請求項37に記載の放射線イメージング方法。
- 前記放射線吸収材料が、鉛(Pb)、タングステン(W)、金(Au)、モリブデン(Mo)、及び銅(Cu)からなる群より選ばれる、請求項36に記載の放射線イメージング方法。
- 前記放射線検出モジュールが、画素化(pixilated)検出器、直交ストリップ検出器、及び単一の個々の検出器のアレイのうち少なくとも一つから選択される、請求項23〜34の何れか一項に記載の放射線イメージング方法。
- 前記放射線検出器には、シンチレーション検出器及び固体検出器が含まれる、請求項41に記載の放射線イメージング方法。
- 人体の一部における前記対象及び前記放射線が、前記標的位置に濃縮された放射性トレーサーによって放射される、請求項23〜42の何れか一項に記載の放射線イメージング方法。
- 前記目的の対象が無生物体であり、且つ、前記放射線が外部放射線源から前記標的位置を通過する、請求項23〜42の何れか一項に記載の放射線イメージング方法。
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