JP2017502265A - タイムラベル組合せ方法及びシステム - Google Patents

Abstract

タイムラベル組合せ方法は、データ取得システムのデジタル量測定値を取得し、測定値のデータベースを確立するステップと、原子タイムラベル量及び形状変動統計量を識別するステップと、各原子タイムラベルの共分散行列を推定するステップと、最小二乗基準に基づいてタイムラベル組合せを行うステップとを有する。更に、タイムラベル組合せシステムは、低ドーズ事前取得データモジュールと、デジタル量識別モジュールと、デジタル量分散算出モジュールと、タイムラベル組合せパラメータ算出モジュールとを備える。このタイムラベル組合せ方法及びシステムを使用することによって、システム時間分解能が効果的に向上し、本発明は、特に核機器の時間取得に適する。【選択図】 図１

Description

本出願は、２０１３年１１月１９日に中華人民共和国国家知識産権局に出願された中国特許出願番号第２０１３１０５８３１２７．６号、発明の名称「タイムラベル組合せ方法及びシステム」の優先権を主張し、この文献の全体は、参照によって本願に援用される。

本発明は、デジタル信号処理、光電信号処理及び核検出の分野に関し、詳しくは、イベントの到着のタイムラベルを組合せる方法及びシステムに関する。

例えば、陽電子寿命分光計（positron lifetime spectrometer）又は陽電子角度−運動量関係分析器（positron angle-momentum association analyzer）等の核分析の分野、例えば、二重一致高エネルギ粒子弁別（double-coincident high-energy-particle discrimination）核検出の分野、及び例えば、陽電子放射断層撮影（positron emission tomography：以下、ＰＥＴと略す。）等の医療用イメージングの分野において、検出器の動作原理は、主に２種類に分類される。すなわち、一方の動作原理では、シンチレータによって、高エネルギ光子を、可視光子又はエネルギが低い紫外線光子に変換し、続いて、光電デバイスによって、可視光子又は紫外線光子を電気信号に変換し、他方の動作原理では、例えば、テルル化カドミウム亜鉛（Cadmium Zinc Telluride：以下、ＣＺＴと略す。）等の半導体材料によって、高エネルギ光子を直接的に電気信号に変換する。検出器は、上述の２つの動作原理で電気信号を出力する。

ＰＥＴシステムでは、時間分解能が高ければ、システム性能が向上し、応用範囲が広がる。第１に、時間分解能が十分に高い場合（例えば、８００ピコ秒未満）、２つの電気パルスの到着の時間差に基づいて陽電子消滅が発生する位置が推定され、この位置の値は、ガウス分布を満たし、分布の半値全幅は、１２ｃｍ未満（８００ピコ秒に相当）である。位置に関する情報は、イメージの信号対雑音比の改善に重要な影響を与える。第２に、時間分解能が高ければ、より良好に散乱を防ぐことができ、システム雑音等価計数を向上させることができる。第３に、時間差は、応答ライン（line of response：以下、ＬＯＲと略す。）の方向に沿って、同時発生イベントの位置を特定する能力を有するため、時間情報を有するＰＥＴ画像を復元することによって投影データの完全性要求が低減され、したがって、不完全なデータから画像を復元することができる。更に、時間情報を有するＰＥＴシステムでは、減衰データ及び出射データを同時に取得でき、スキャン時間を短くでき、ハードウェアシステムの複雑性を低減することができる。また、当該システムにおいて、複数のマウスをそれぞれ同時に画像化でき、エイリアシングを防止することができる。

システムの時間分解能を向上させるための通常の手法には、ａ：減衰が速い結晶を選択する手法、ｂ：遷移時間広がりが小さく、量子効率が高い光子倍増管を選択する手法、及びｃ：タイムラベル法を最適化する手法がある。手法ａ及び手法ｂは、通常に実施されており、当分野では、手法ｃが検討課題となっている。

ＰＥＴデータ取得システムにおいて、パルスの到着時刻を取得するための最も単純なタイムラベル法として、先端弁別（leading edge discrimination：以下、ＬＥＤと略す。）が使用されている。この場合、基準電圧を設定することによって、パルスの電圧振幅が基準電圧を上回った時点を信号イベントの到着時刻とする。この手法は、実現が容易で、雑音に起因する時間変動が小さいために、処理パルスの先端（rising edge）が急峻であり、振幅の変化が小さい場合に広く使用されている。この手法は、パルスの振幅並びに先端の傾斜の上昇及び下降の影響を受けやすく、時間偏移が生じ、タイムラベルの正確さが低下するという短所がある。

パルスの振幅に起因する時間偏移を除去するためにシンチレーションパルスが２つの信号を含む定比率弁別（constant fraction discrimination：以下、ＣＦＤと略す。）が提案されている。一方の信号は、ＣＦＤの減衰端子において減衰及び反転され、他方の信号は、ＣＦＤの遅延端子において一定期間遅延される。遅延された信号と、減衰及び反転された信号は、加算されてバイポーラ信号が生成され、ＣＦＤのゼロ交点弁別によって、バイポーラ信号のゼロ交点を検出する。このゼロ交点の時点がＣＦＤのタイムラベルイベントの到着時刻である。ＣＦＤでは、遅延期間及び減衰比率が優先され、パルスの振幅及び立ち上がり時間の変動に起因するタイミング誤差は、ＣＦＤによって除去され、ＰＥＴデータ取得システムの時間性能が向上する。

従来の時間取得システムでは、ＬＥＤ法及びＣＦＤ法は、何れもアナログ回路によって実現されている。アナログ回路の性能パラメータは、時間、温度及び動作環境の変化に伴ってドリフトするので、実際のシステムにおいては、アナログ回路を高性能に維持することは困難である。特に、例えば、ＰＥＴのように数千もの検出チャンネルを有するシステムの性能パラメータを改善することは、困難な課題である。

デジタル技術の急速な発展に伴い、デジタル先端弁別（digital leading edge discrimination：以下、ＤＬＥＤと略す。）及びデジタル定比率弁別（digital constant fraction discrimination：以下、ＤＣＦＤと略す。）が、次第に重要なタイムラベル法となっている。２つのデジタルタイムラベル法は、例えば、フィールドプログラマブルロジックアレイ（field programmable logic array：以下、ＦＰＧＡと略す。）、デジタル信号プロセッサ（digital signal processor：以下、ＤＳＰと略す。）等のデジタルデバイスにおいて柔軟に実現できる。しかしながら、既存のＰＥＴ検出器は、時間性能及び計数比性能を向上させるために、減衰時定数が小さいシンチレーション結晶及び立ち上がり期間が速い光子倍増管（photon multiplier tube：以下、ＰＭＴと略す。）を選択する傾向があるため、これらの性能は、アナログ−デジタルコンバータ（analog-to-digital convertor：以下、ＡＤＣと略す。）のサンプリング比によって大きく制限される。例えば、ＬＳＯ／ＰＭＴ等のメインストリームシンチレーション検出器の例では、シンチレーション検出器から出力されるシンチレーションパルス信号の立ち上がり期間は、通常、１ｎｓから２０ｎｓまでの範囲であり、パルスの持続期間は、２００ｎｓである。ＤＣＦＤ法によってパルスの到着時間が取得され、シンチレーションパルスに関してフィルタリング処理が実行されない場合、ＣＦＤ法と同じ又は同等の時間性能を達成するためには、ＤＣＦＤ法で使用されるＡＤＣのサンプリング比は、少なくとも１ギガサンプル毎秒（Giga samples per second：以下、ＧＳＰＳと略す。）のレベルに達する必要がある。しかしながら、ＡＤＣのサンプリング比を高めると、ＰＥＴのコスト、データスループット及びデータ処理負荷が上昇するという問題があることは間違いない。同様に、ＡＤＣサンプリングに基づくデジタルパルス時間抽出法、例えば、平均ＰＭＴパルスモデル（mean PMT pulse model：以下、ＭＰＰＭと略す。）、最大立ち上がり補間（maximum rise interpolation：以下、ＭＲＩと略す。）及び初期立ち上がり補間（initial rise interpolation：以下、ＩＲＩと略す。）でも、高いサンプリング比条件と高い時間分解能性能との間のトレードオフが生じる。

したがって、上述の技術的課題の観点から、取得できるデータボリュームのための新しいタイムラベル方法及びシステムを提供し、上述の問題を克服する必要がある。

以上に鑑み、本発明の目的は、元の複数のタイムラベル又は元のイベント形状変動特性を効果的に組合せ、測定可能なデジタル量で、時間情報に関連する成分を調査し、タイムラベルの分解能を向上させるタイムラベル組合せ方法及びタイムラベル組合せシステムを提供することである。

上述の課題を解決するために、本発明は、以下の技術的なソリューションを提供する。

タイムラベル組合せ方法は、以下のステップを含む。
Ｓ１：データ取得システムのデジタル量測定値を取得し、測定値のデータベースを確立するステップ。
Ｓ２：原子タイムラベル量及び形状変動統計量を識別するステップ。
Ｓ３：各原子タイムラベルの共分散行列を推定するステップ。
Ｓ４：最小二乗基準に基づいてタイムラベル組合せを行うステップ。

上述のタイムラベル組合せ方法において、好ましくは、タイムラベル組合せは、複数の原子タイムラベル及びイベント形状変動特性の組合せである。

上述のタイムラベル組合せ方法では、好ましくは、タイムラベル組合せの全ての原子タイムラベルの重みの合計は、１である。

上述のタイムラベル組合せ方法では、好ましくは、イベント形状変動特性の重み係数は、０ではない任意の実数である。

上述のタイムラベル組合せ方法では、好ましくは、原子タイムラベルの重み係数及びイベント形状変動特性の重み係数は、タイムラベル組合せの全てのパラメータの集合を構成する。

上述のタイムラベル組合せ方法では、好ましくは、ステップＳ１において、データベースを確立する基準として、低活動度の点源を使用する。

タイムラベル組合せシステムは、低ドーズ事前取得データモジュールと、デジタル量識別モジュールと、デジタル量分散算出モジュールと、タイムラベル組合せパラメータ算出モジュールとを備え、
ドーズ事前取得データモジュールは、計数比が低い予め取得したデジタル量を保存し、
デジタル量識別モジュールは、デジタル量事前取得モジュールから出力されるデジタル量が原子タイムラベルであるかイベント形状変動特性であるかを識別し、
デジタル量分散算出モジュールは、原子タイムラベルの共分散行列を算出し、タイムラベル組合せのパラメータを判定し、
タイムラベル組合せパラメータ算出モジュールは、タイムラベル組合せの取得されたパラメータをテスト及び運用する。

上述の技術的な解決からわかるように、本発明に基づくタイムラベル組合せ方法及びタイムラベル組合せシステムは、システムの時間分解能を効果的に向上させることができ、及び特にデジタル核機器の時間取得に適する。

従来の技術と比較して、本発明は、以下のような有利な効果を有する。

（１）時間分解能に優れており、すなわち、時間分解能に関連するイメージングモードにおいて出力されるイメージの品質が向上し、時間分解能に関連するイベント弁別精度が向上する。

（２）異なるシンチレーション検出器システムへの適応性に優れている。

以下、本発明の実施形態に基づく又は従来の技術に基づく技術的なソリューションを明瞭にするために、実施形態又は従来の技術の説明で使用される図面を簡単に説明する。本発明に関連する以下の説明における図面は、本発明の幾つかの実施形態を例示的に示すのみであり、当業者は、これらの図面に基づき、如何なる創造的な工夫も行わずに、他の図面を想到することができる。

本発明に基づくタイムラベル組合せ方法のフローチャートである。 本発明に基づくタイムラベル組合せシステムのブロック図である。 本発明に基づくシンチレーションパルスサンプルを示す図である。 本発明に基づくデータベースのアラインメント処理の後のシンチレーションパルスデータを示す図である。 本発明の実施形態に基づく先端弁別タイムラベルの概略図である。 本発明の実施形態に基づく複数畳み込み／先端弁別タイムラベルの概略図である。 本発明の実施形態に基づく先端及び後端タイムラベルの概略図である。 本発明の実施形態に基づく先端弁別の時間差スペクトルを示す図である。 本発明の実施形態に基づく複数畳み込み／先端弁別の時間差スペクトルを示す図である。 本発明の実施形態に基づく先端及び後端弁別の時間差スペクトルを示す図である。 本発明に基づく典型的システムの概略図である。 本発明に基づく他の典型的システムの概略図である。

本発明は、イベントの到着の時刻に効果的にラベルを付し、モジュール及びシステムの時間分解能を改善することができるタイムラベル組合せ方法及びタイムラベル組合せシステムを提供する。

以下では、本発明の実施形態の図面を参照して、本発明の実施形態に基づく技術的なソリューションを詳述するが、ここに記述する実施形態は、本発明の実施形態の全てではなく、一部であることは明らかである。当業者が、本発明の実施形態に基づいて、如何なる創造的な工夫も行わずに想到できる他の如何なる実施形態も本発明の保護の範囲に含まれる。

図１に示すように、本発明が提供するタイムラベル組合せ方法では、取得されたデジタル量によってデータベースを確立し、確立したデータベースを使用して、原子タイムラベル組合せ方式をトレーニング及びテストする。この方法は、以下のステップを含む。

Ｓ１：データ取得システムのデジタル量測定値を取得し、測定値のデータベースを確立するステップ。

Ｓ２：原子タイムラベル量及び形状変動統計量を識別するステップ。

Ｓ３：各原子タイムラベルの共分散行列を推定するステップ。

Ｓ４：最小二乗基準に基づいてタイムラベル組合せを行うステップ。

ステップＳ１では、データベースを確立する基準として、低活動度の点源を使用する。パラメータ化されたタイムラベルは、低活動度の点源によって生成されるシステムデジタル量によってトレーニングされ、トレーニングを介して、タイムラベルの様々なパラメータが出力される。タイムラベルのテスト又は使用の際には、異なるサンプルが採用される。

ステップＳ１では、データ取得システムは、前置増幅器、パルス成形回路、及び等間隔Ａ／Ｄコンバータを備える読出システムであってもよく、前置増幅及び成形が複数の比較器によって読み出されるシステム（例えば、マルチ電圧閾値読出システム）であってもよい。

ステップＳ１では、確立されるデータベースについて、通常、２以上のパルスの特性のタイプ及び１０００より大きいサンプル数が要求される。

ステップＳ２では、原子タイムラベル量及び形状変動統計量は、原子タイムラベル量及び形状変動統計量を真の値と比較することによって識別される。トレーニングのプロセスでは、タイムラベルの真の値は、出射源の位置に基づいて算出される。この真の値は、トレーニングのための基準として使用される。

ステップＳ２では、出射源の位置に対する特性の予測値の導関数が２／ｃである場合、特性（又はパルス特徴）は、原子タイムラベル量である。この出射源の位置に対する特性の予測値の導関数がゼロである場合、特性は、形状変動統計量である。出射源の位置に対する特性の予測値の導関数がゼロでもなく、１でもない場合、特性は、形状変動統計量及び原子タイムラベルの組合せである。形状変動統計量及び原子タイムラベルは、何れもＳ３に提供され、これらは、タイムラベル組合せの一部であり、パルスの特性でもある。パルスの特性は、原子タイムラベル特性及び形状変動特性を含む。

ステップＳ３において、共分散行列は、様々な特性間の関係を含み、原子タイムラベル及び形状変動が選択される場合、これらの関係は、組合せにおける原子タイムラベル及び形状変動の重みを決定する際の事前知識となる。共分散行列は、Ｓ４の最小二乗基準において使用される。

ステップＳ４では、タイムラベル組合せは、複数の原子タイムラベル及びイベント形状変動特性の組合せである。

ステップＳ４では、タイムラベル組合せにおける全ての原子タイムラベルの重みの合計は、１である。この条件は、制約として使用され、この制約が満たされる状況下で、最小二乗は、目標となり、その解が求められる。この解は、タイムラベルの全てのパラメータを含む。

イベント形状変動特性の重み係数は、ゼロではない任意の実数である。

原子タイムラベルの重み係数及びイベント形状変動特性の重み係数は、タイムラベル組合せの全てのパラメータの集合を構成する。タイムラベル組合せの重み係数は、最小二乗基準又は最小二乗項を含む他の目標関数に基づいて選択され、例えば、誤差を有するＬ２ノルムにＬ１ノルム又は他のノルムが加算され、これらは全て保護範囲に含まれる。

図２に示すように、本発明におけるタイムラベル組合せシステムは、低ドーズ事前取得データモジュール１００、デジタル量識別モジュール２００、デジタル量分散算出モジュール３００及びタイムラベル組合せパラメータ算出モジュール４００を含む。

ドーズ事前取得データモジュール１００は、計数比が低い予め取得したデジタル量を保存する。計数比が低いデジタル量は、ここに開示するタイムラベル組合せ方法の他のデジタル量であってもよく、タイムラベル組合せ方法に影響を及ぼす他のデジタル量であってもよい。

デジタル量識別モジュール２００は、デジタル量事前取得モジュール１００から出力されるデジタル量が原子タイムラベルであるかイベント形状変動特性であるかを識別する。

デジタル量分散算出モジュール３００は、原子タイムラベルの共分散行列を算出し、タイムラベル組合せのパラメータを判定する。

タイムラベル組合せパラメータ算出モジュール４００は、タイムラベル組合せの取得されたパラメータをテスト及び運用する。

図３〜図１０を用いて、本発明を更に詳細に説明する。

図３は、本発明に基づくシンチレーションパルスサンプルであり、パルスの立ち上がり期間は、約０．７ｎｓであり、パルスの後端の時定数（パルスが１／ｅに減衰するまでの時間）は、約２２ｎｓであり、パルスは、Ｒ９８００から出力され、高速オシログラフＤＰＯ７１６０４によって取得された電気パルスである。

図４は、本発明に基づくデータベースのアラインメント処理後のシンチレーションパルスデータである。ここでは、パルスの到着時刻を整列させた後に、タイムライン上にパルスを描画している。シンチレーションパルスの主要な雑音タイプは、データのエンベロープから容易に推定することができる。

図５は、本発明の実施形態に基づく複数先端弁別タイムラベルの概略図である。複数先端弁別タイムラベルは、エンコーディング側で速く変化する先端のみを考慮し、時間性能に対する後端の影響を無視する複数閾値時間弁別の例である。このラベル方法の形式は、図５に示すように、比較器アレイ、論理信号取得ユニット及び補間又は補正モジュールを含む。

図６は、本発明の実施形態に基づく複数畳み込み／先端弁別タイムラベルの概略図である。複数畳み込み／先端弁別タイムラベルは、エンコーディング側で速く変化する先端のみを考慮し、時間性能に対する後端の影響を無視する先端弁別の前に、アナログ畳み込みモジュールを加えることによって達成される。アナログ畳み込みモジュールは、抵抗−静電容量回路から構成してもよく、或いは、差動ライン及び減算回路によって実現してもよい。複数畳み込み／先端タイムラベル方法の典型的形式は、図６に示すように、ＣＦＤアレイ、論理信号取得ユニット及び補間又は補正モジュールを含む。

図７は、本発明の実施形態に基づく複数先端及び後端タイムラベルの概略図である。複数先端及び後端タイムラベルは、エンコーディング側で、速く変化する先端のみではなく、時間性能に関する後端の影響も考慮する複数閾値時間弁別の例である。この複数先端及び後端タイムラベルの方法は、図７に示すように、比較器アレイ、論理信号取得ユニット及び補間又は補正モジュールを含む。

図８は、本発明の実施形態に基づく複数先端弁別の時間差スペクトルを示しており、この時間差スペクトルは、図５に示すシステムによって得られるものである。

図９は、本発明の実施形態に基づく複数畳み込み／先端弁別の時間差スペクトルを示しており、この時間差スペクトルは、図６に示すシステムによって得られるものである。

図１０は、本発明の実施形態に基づく複数先端及び後端弁別の時間差スペクトルを示しており、この時間差スペクトルは、図７に示すシステムによって得られるものである。

図３、図１１及び図１２に示すように、図１１は、本発明に基づく動作モードの典型的システムの概略図であり、図１２は、本発明に基づく他の単一チャンネルの動作モードの典型的システムの概略図である。詳しくは、５００は、シンチレーション結晶を表し、６００は、出射源を表し、７００は、光電子増倍管を表し、８００は、デジタルオシロスコープを表す。図３、図１１及び図１２を参照して、複数の実施形態によって本発明に基づくタイムラベル組合せ方法及びタイムラベル組合せシステムを更に説明する。本発明に基づくタイムラベル組合せ方法及びタイムラベル組合せシステムでは、関連するパラメータ及びフィルタ設計は、取得されたデータの特徴に基づいて調整され、良好なエネルギ分解能性能及び短いパルス期間が達成される。ここで、応用実施例の処理データのパラメータを列挙する。

実施例１
実施例１の処理データのパラメータを以下に列挙する。

ステップ（１）で使用される実際のシステムでは、ＬａＢｒ結晶及びＨａｍａｍａｔｓｕ Ｒ９８００ＰＭＴが使用され、結晶の寸法は、１０．０ｍｍ×１０．０ｍｍ×１０．０ｍｍである。結晶とＰＭＴの間のカップリング面は、１００面であり、組合せ面以外の面は、金属によってパッケージングされている。データ取得システムのサンプリング比は、５０ＧＨｚであり、帯域幅は、１６ＧＨｚである。出射源は、５１１ｋｅｖの陽電子消滅ガンマ光子である。一致時間は、約２ｎｓであり、エネルギ窓は、概ね４００ｋｅＶ〜６００ｋｅＶの範囲にある。

ステップ（２）では、原子ラベルとして、複数の電圧閾値パラメータの先端弁別を採用する。

ステップ（３）では、１つの原子タイムラベルを毎回追加し、毎回追加されるタイムラベルは、時間分解能を最大まで増加させる。この増加した時間分解能が１ｐｓより大きくなると、ＬＥＤ先端閾値の増加を停止する。

ステップ（４）におけるテスト及び使用においては、ステップ（３）で取得されたタイムラベル組合せのパラメータを使用する。

実施例２
実施例２の処理データのパラメータを以下に列挙する。

ステップ（１）で使用される実際のシステムでは、ＬａＢｒ結晶及びＨａｍａｍａｔｓｕ Ｒ９８００ＰＭＴが使用され、結晶の寸法は、１０．０ｍｍ×１０．０ｍｍ×１０．０ｍｍである。結晶とＰＭＴの間のカップリング面は、１００面であり、組合せ面以外の面は、金属によってパッケージングされている。データ取得システムのサンプリング比は、５０ＧＨｚであり、帯域幅は、１６ＧＨｚである。出射源は、５１１ｋｅｖの陽電子消滅ガンマ光子である。一致時間は、約２ｎｓであり、エネルギ窓は、概ね４００ｋｅＶ〜６００ｋｅＶの範囲にある。

ステップ（２）では、４つの固定ＣＦＤデジタル量及び４つの固定ＥＮ−ＬＥＤデジタル量を使用する。

ステップ（４）におけるテスト及び使用においては、ステップ（３）で取得されたタイムラベル組合せのパラメータを使用する。

実施例３
実施例６の処理データのパラメータを以下に列挙する。

ステップ（１）で使用される実際のシステムでは、ＬａＢｒ結晶及びＨａｍａｍａｔｓｕ Ｒ９８００ＰＭＴが使用され、結晶の寸法は、１０．０ｍｍ×１０．０ｍｍ×１０．０ｍｍである。結晶とＰＭＴの間のカップリング面は、１００面であり、組合せ面以外の面は、金属によってパッケージングされている。データ取得システムのサンプリング比は、５０ＧＨｚであり、帯域幅は、１６ＧＨｚである。出射源は、５１１ｋｅｖの陽電子消滅ガンマ光子である。一致時間は、約２ｎｓであり、エネルギ窓は、概ね４００ｋｅＶ〜６００ｋｅＶの範囲にある。

ステップ（２）では、４つの固定先端閾値超過時間デジタル量及び４つの固定後端閾値超過時間デジタル量を使用する。

ステップ（４）におけるテスト及び使用においては、ステップ（３）で取得されたタイムラベル組合せのパラメータを使用する。

本発明に基づく方法及びシステムは、計数比が高いバックグラウンドにおける核検出、核分析及び核医学機器に適用することができる。

本発明に基づくタイムラベル組合せ方法では、イベントパルスのタイムラベルパラメータ組合せは、低活動度の点源によって取得される。測定可能なデータ量は低ドーズ点源データから提供され、データ量は、データベースに保存される。デジタル量のデータベースは、様々な基本タイムラベルとイベント形状変動特性の間のカップリング関係を反映する。最適化方程式は、最小二乗基準の目標関数に基づいて、追加的な制約によって解かれる。最適化方程式によって最適化される変数は、タイムラベル組合せのパラメータである。

本発明が提供するタイムラベル組合せ方法及びタイムラベル組合せシステムでは、再構築に時間情報を導入することによって、時間分解能が向上し、画質が改善され、これにより、従来のＰＥＴでは達成できなかった不完全なデータのための検出ジオメトリを正確に再構築でき、陽電子消滅寿命分光計は、より広い帯域幅を有する寿命スペクトルを出力し、幾つかの短寿命物理プロセスを検出することができる。減衰及び補正プロセスでは、十分な飛行時間（time of flight：以下、ＴＯＦと略す。）情報が導入され、したがって、減衰係数を定数として扱うことができる。二重一致、反一致及び複数一致を使用する他の幾つかの検出デバイスでは、同じ一致比に基づき、検出される粒子計数比を高めることができ、リストデータの尤度関数の広がりを低減することができる。更に、時間分解能が向上するために、例えば動的ＰＥＴスキャン、減衰データ及び出射データの同時取得等の複数の新しい用途が可能になる。

本発明に基づくタイムラベル組合せ方法及びタイムラベル組合せシステムは、システムの時間解像度を改善し、デジタル核機器の時間取得に適する。

従来の技術と比較して、本発明は、以下のような有利な効果を有する。

（１）時間分解能に優れており、すなわち、時間分解能に関連するイメージングモードにおいて出力されるイメージの品質が向上し、時間分解能に関連するイベント弁別精度が向上する。

（２）異なるシンチレーション検出器システムへの適応性に優れている。

本発明は、上述の典型的な実施形態の詳細に限定されず、本発明の思想又は基本的な特徴を逸脱することなく、他の実施形態でも実現できることは、当業者にとって明らかである。実施形態は、あらゆる点で例示的であり、非限定的であると解釈される。本発明の範囲は、上述した詳細ではなく、特許請求の範囲によって定義され、特許請求の範囲の均等物の意味及び範囲内の全ての変形は、本発明に含まれる。請求項における参照符合は、参照符合に関連する請求項を限定する意図はない。

更に明らかなように、実施形態に基づいて本発明を説明したが、全ての実施形態が、１つの独立した技術的なソリューションのみを含むわけではなく、本明細書における説明方法は、明瞭さのみを目的とし、当業者は、本明細書の全体を鑑みる必要があり、各実施形態の技術的なソリューションを組合せて他の実施形態を構成してもよく、当業者は、このような組合せを想到できる。

したがって、上述の技術的課題の観点から、取得できるデータボリュームのための新しいタイムラベル組合せ方法及びシステムを提供し、上述の問題を克服する必要がある。

上述のタイムラベル組合せ方法では、好ましくは、タイムラベル組合せの全ての原子タイムラベルの重み係数の合計は、１である。

タイムラベル組合せシステムは、低ドーズ事前取得データモジュールと、デジタル量識別モジュールと、デジタル量分散算出モジュールと、タイムラベル組合せパラメータ算出モジュールとを備え、
低ドーズ事前取得データモジュールは、計数比が低い予め取得したデジタル量を保存し、
デジタル量識別モジュールは、低ドーズ事前取得データモジュールから出力される予め取得したデジタル量が原子タイムラベルであるかイベント形状変動特性であるかを識別し、
デジタル量分散算出モジュールは、原子タイムラベルの共分散行列を算出し、タイムラベル組合せのパラメータを判定し、
タイムラベル組合せパラメータ算出モジュールは、タイムラベル組合せの取得されたパラメータをテスト及び運用する。

本発明に基づくタイムラベル組合せ方法のフローチャートである。 本発明に基づくタイムラベル組合せシステムのブロック図である。 本発明に基づくシンチレーションパルスサンプルを示す図である。 本発明に基づくデータベースのアラインメント処理の後のシンチレーションパルスデータを示す図である。 本発明の実施形態に基づく複数先端タイムラベル弁別方法の概略図である。 本発明の実施形態に基づく複数畳み込み／先端タイムラベル弁別方法の概略図である。 本発明の実施形態に基づく先端及び後端タイムラベル弁別方法の概略図である。 本発明の実施形態に基づく先端弁別の時間差スペクトルを示す図である。 本発明の実施形態に基づく複数畳み込み／先端弁別の時間差スペクトルを示す図である。 本発明の実施形態に基づく先端及び後端弁別の時間差スペクトルを示す図である。 本発明に基づく典型的システムの概略図である。 本発明に基づく他の典型的システムの概略図である。

ステップＳ４では、タイムラベル組合せにおける全ての原子タイムラベルの重み係数の合計は、１である。この条件は、制約として使用され、この制約が満たされる状況下で、最小二乗は、目標となり、その解が求められる。この解は、タイムラベルの全てのパラメータを含む。

低ドーズ事前取得データモジュール１００は、計数比が低い予め取得したデジタル量を保存する。計数比が低いデジタル量は、ここに開示するタイムラベル組合せ方法の他のデジタル量であってもよく、タイムラベル組合せ方法に影響を及ぼす他のデジタル量であってもよい。

デジタル量識別モジュール２００は、低ドーズ事前取得データモジュール１００から出力される予め取得したデジタル量が原子タイムラベルであるかイベント形状変動特性であるかを識別する。

図５は、本発明の実施形態に基づく複数先端タイムラベル弁別方法の概略図である。複数先端タイムラベル弁別方法は、エンコーディング側で速く変化する先端のみを考慮し、時間性能に対する後端の影響を無視する複数閾値時間弁別の例である。このラベル弁別方法の形式は、図５に示すように、比較器アレイ、論理信号取得ユニット及び補間又は補正モジュールを含む。

図６は、本発明の実施形態に基づく複数畳み込み／先端タイムラベル弁別方法の概略図である。複数畳み込み／先端タイムラベル弁別方法は、エンコーディング側で速く変化する先端のみを考慮し、時間性能に対する後端の影響を無視する先端弁別の前に、アナログ畳み込みモジュールを加えることによって達成される。アナログ畳み込みモジュールは、抵抗−静電容量回路から構成してもよく、或いは、差動ライン及び減算回路によって実現してもよい。複数畳み込み／先端タイムラベル弁別方法の典型的形式は、図６に示すように、ＣＦＤアレイ、論理信号取得ユニット及び補間又は補正モジュールを含む。

図７は、本発明の実施形態に基づく複数先端及び後端タイムラベル弁別方法の概略図である。複数先端及び後端タイムラベル弁別方法は、エンコーディング側で、速く変化する先端のみではなく、時間性能に関する後端の影響も考慮する複数閾値時間弁別の例である。この複数先端及び後端タイムラベルの弁別の方法は、図７に示すように、比較器アレイ、論理信号取得ユニット及び補間又は補正モジュールを含む。

図８は、本発明の実施形態に基づく複数先端弁別の時間差スペクトルを示しており、この時間差スペクトルは、図５に示す方法によって得られるものである。

図９は、本発明の実施形態に基づく複数畳み込み／先端弁別の時間差スペクトルを示しており、この時間差スペクトルは、図６に示す方法によって得られるものである。

図１０は、本発明の実施形態に基づく複数先端及び後端弁別の時間差スペクトルを示しており、この時間差スペクトルは、図７に示す方法によって得られるものである。

Claims (7)

1. Ｓ１：データ取得システムのデジタル量測定値を取得し、測定値のデータベースを確立するステップと、
   Ｓ２：原子タイムラベル量及び形状変動統計量を識別するステップと、
   Ｓ３：各原子タイムラベルの共分散行列を推定するステップと、
   Ｓ４：最小二乗基準に基づいてタイムラベル組合せを行うステップとを有するタイムラベル組合せ方法。
2. 前記タイムラベル組合せは、複数の原子タイムラベル及びイベント形状変動特性の組合せである請求項１記載のタイムラベル組合せ方法。
3. 前記タイムラベル組合せの全ての原子タイムラベルの重みの合計は、１である請求項１記載のタイムラベル組合せ方法。
4. 前記イベント形状変動特性の重み係数は、０ではない任意の実数である請求項１記載のタイムラベル組合せ方法。
5. 前記原子タイムラベルの重み係数及びイベント形状変動特性の重み係数は、タイムラベル組合せの全てのパラメータの集合を構成する請求項１記載のタイムラベル組合せ方法。
6. 前記ステップＳ１において、前記データベースを確立する基準として、低活動度の点源を使用する請求項１記載のタイムラベル組合せ方法。
7. 低ドーズ事前取得データモジュールと、デジタル量識別モジュールと、デジタル量分散算出モジュールと、タイムラベル組合せパラメータ算出モジュールとを備え、
   前記ドーズ事前取得データモジュールは、計数比が低い予め取得したデジタル量を保存し、
   前記デジタル量識別モジュールは、前記デジタル量事前取得モジュールから出力されるデジタル量が原子タイムラベルであるかイベント形状変動特性であるかを識別し、
   前記デジタル量分散算出モジュールは、前記原子タイムラベルの共分散行列を算出し、タイムラベル組合せのパラメータを判定し、
   前記タイムラベル組合せパラメータ算出モジュールは、前記タイムラベル組合せの取得されたパラメータをテスト及び運用するタイムラベル組合せシステム。

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