JP2017504792A - デジタルポジトロン放出断層撮影（ｐｅｔ）検出器の温度安定性の向上 - Google Patents

Abstract

検出器１６が、２つの異なる動作モード間で熱安定性を維持する。検出器１６は、検出器１６の検出感度をガンマ光子の検出を無効にするレベルに設定する少なくとも１つのコントローラ３６、３８を含む。コントローラ３６、３８は更に、検出器１６の温度を所定温度に維持するように、熱発生器３６、３８、８６を制御する。所定温度は、検出器１６の検出感度がガンマ光子の検出を有効にするレベルに設定される場合の検出器１６の定常温度である。２つの異なる動作モード間で検出器１６の熱安定性を維持する方法１００も提供される。

Description

本願は、概して、核イメージングに関する。本願は、デジタルポジトロン放出断層撮影（ＰＥＴ）検出器の温度安定性に関連して応用され、また、これを特に参照して説明される。しかし、当然ながら、本願は、他の使用シナリオにも応用され、上記応用に必ずしも限定されない。

デジタルＰＥＴスキャナが、ハイブリッドＰＥＴ／ＣＴシステムにおけるように、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）スキャナの近くに置かれると、当該ＰＥＴスキャナは、ＣＴスキャナから、コンプトン散乱ガンマ光子を受け取る。ガンマ光子がＰＥＴスキャナによって受け取られる最中に、ＰＥＴ検出器のシンチレータが発光し、デジタルＰＥＴ検出器のセルが放電する。各シンチレーション事象につき、複数のセルが放電され、続いて、略同時に再充電される。この再充電は、電流引き込み量の増加、通常は、実質的増加をもたらし、電源に過負荷を掛ける可能性がある。

本願は、これらの問題等を解決する新規の、かつ、改良されたシステム及び方法を提供する。

一態様によれば、熱安定性を有するガンマ検出器が提供される。当該ガンマ検出器は、検出器の検出感度を、ガンマ光子の検出を無効にするレベルに設定する少なくとも１つのコントローラを含む。コントローラは更に、検出器の温度を所定温度に維持するように熱発生器を制御する。当該所定温度は、検出器の検出感度がガンマ光子の検出を有効にするレベルに設定される場合の検出器の定常温度である。

別の態様によれば、ガンマ検出器の熱安定性を維持する方法が提供される。検出器の検出感度が、ガンマ光子の検出を無効にするレベルに設定されているかどうかが決定される。検出器の検出感度が、ガンマ光子の検出を無効にするレベルに設定されていることを決定することを受けて、検出器の現在の温度を所定温度に維持するように熱が発生される。当該所定温度は、検出器の検出感度が、ガンマ光子の検出を有効にするレベルに設定される場合の検出器の定常温度である。

別の態様によれば、核イメージングシステムが提供される。当該システムは、クワイエットモード及びデータ収集モードを含む検出器を含む。検出器は、検出器がクワイエットモードにあるのか、又は、データ収集モードにあるのかを決定する少なくとも１つのコントローラを含む。コントローラは、検出器がクワイエットモードにあるとの決定に応えて、検出器の現在の温度をデータ収集モードにおける検出器の定常温度に維持するように熱を発生させる。

１つの利点は、デジタルポジトロン放出断層撮影（ＰＥＴ）検出器の温度安定性が向上される点にある。

別の利点は、ＰＥＴのイメージング品質及び量子化が向上される点にある。

本発明の更なる利点は、以下の詳細な説明を読み、理解した後に、当業者によって理解されるであろう。

本発明は、様々な構成要素及び構成要素のアレンジメント、並びに、様々なステップ及びステップのアレンジメントの形式をとる。図面は、好適な実施形態を説明することのみを目的とし、本発明を限定すると解釈されるべきではない。

図１は、本願の態様による第１の核イメージングモダリティと第２のイメージングモダリティとを用いる診断イメージングシステムを示す。 図２は、図１の診断イメージングシステムのガンマ検出器の１つのタイルを示す。 図３は、図２の検出器の電気構成要素のブロック図を示す。 図４Ａは、図１の第１のイメージングモダリティを実施する第１のスキャナのコントローラの階層ツリー構造の根を示す。 図４Ｂは、図４Ａの階層ツリー構造のサブツリーを示す。 図５は、検出器のバイアス電圧を正常バイアス電圧に戻した後の検出器の４つの異なる温度センサについての温度対時間のグラフを示す。 図６は、較正スキャン中に収集された４つの異なるタイルの温度プロファイルを示す。 図７は、本開示の態様によるガンマ検出器の熱安定性を維持する方法を示す。 図８は、偽事象を生成することによって熱を発生させる方法を示す。

コンピュータ断層撮影（ＣＴ）スキャナからのガンマ光子の影響を回避するために、ポジトロン放出断層撮影（ＰＥＴ）検出器のバイアス電圧を、ＣＴスキャン中にＰＥＴ検出器のセルがトリガリングすることを阻止するのに適したレベルにまで下げることができる。ＣＴスキャンが完了した後は、バイアス電圧を、ＰＥＴスキャナの適正較正レベルに戻すことができる。バイアス電圧を変化させることによってＣＴスキャナの影響を軽減することの難点の１つは、低バイアス状態では、背景事象も検出されないため、温度降下がもたらされる点である。バイアス電圧が、正常バイアス電圧に戻されると、温度は上昇する。

バイアス電圧変化による温度変動は、管理可能ではあるが、回避することが好適である。特に、温度変化が繰り返されると、ＰＥＴ検出器の平均故障間隔（ＭＴＢＦ）を短くする可能性がある。更に、温度変動は、ＰＥＴ画像の画質を低減させる。これは、シンチレータの挙動（例えば変換効率、エネルギー重心、画素感度等）が、温度に基づいて変動するからである。

温度変動を回避するために、ＰＥＴ検出器は、熱発生器に、「クワイエット」モードにある場合に、「データ収集」モードにあるときのガンマ検出器に特有である定常温度を維持させることができる。クワイエットモードは、通常、検出器のシリコン光電子増倍管（ＳｉＰＭ）のバイアス電圧を減少させ、これにより、可視光パルスは検出されない。熱発生器は、検出器のコントローラ、抵抗ヒータ、又は、熱を発生させる任意の他のデバイスであってよい。コントローラは、ビジーワークを実行することによって熱を発生させる。熱発生器は、必要熱量を実現するために予め決定されるパラメータに基づいて、又は、温度センサからのフィードバックに基づいて制御される。

図１を参照するに、被検体をイメージングするために、第１及び第２のイメージングモダリティを用いる診断イメージングシステム１０が提供される。第１のイメージングモダリティは、イメージングのために被検体のターゲットボリュームから受け取られるガンマ光子といった放射線を使用する核イメージングモダリティである。このような核イメージングモダリティの例としては、ＰＥＴ及び単光子放出コンピュータ断層撮影（ＳＰＥＣＴ）が挙げられる。第２のイメージングモダリティは、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）、又は、イメージングのために第１のイメージングモダリティによって使用されるタイプの放射線を生成する任意の他のイメージングモダリティである。図示されるように、システムは、ハイブリッドＰＥＴ／ＣＴ診断イメージングシステムである。

システム１０のＰＥＴスキャナとして示される第１の核スキャナ１２は、第１の核イメージングモダリティ用の生スキャンデータを生成する。スキャナ１２は、スキャナ１２のボア１８の周りに配置される複数のガンマ検出器１６（例えば９０個の検出器）を収容する固定ガントリ１４を含む。ボア１８は、脳、胴等といったイメージングされる被検体のターゲットボリュームを受け入れる検査ボリューム２０を画成する。検出器１６は、通常、検査ボリューム２０の長さにわたる１つ以上の固定リング内に配置される。しかし、回転式ヘッドも考えられる。検出器１６は、検査ボリューム２０からのガンマ光子を検出し、生スキャンデータを生成する。

図２を参照するに、各検出器１６は、グリッド状に配置される１つ以上のシンチレータ２２を含む。シンチレータ２２は、ガンマ光子のエネルギー付与に応えて、発光し、可視光パルスを発生させる。図示されるように、ガンマ光子２４は、シンチレータ２６内にエネルギーを付与し、これにより、可視光パルス２８がもたらされる。可視光パルスの大きさは、対応するエネルギー付与の大きさに比例する。シンチレータ２２の例としては、タリウムがドープされたヨウ化ナトリウム（ＮａＩ（Ｔｌ））、セリウムがドープされたルテチウム・イットリウム・オルトシリケート（ＬＹＳＯ）及びセリウムがドープされたルテチウム・オキシオルトシリケート（ＬＳＯ）が挙げられる。

シンチレータ２２に加えて、各検出器１６は、シンチレータ２２内の可視光パルスを検出するセンサ３０を含む。各センサ３０は、シンチレータ２２のグリッドと同じサイズのグリッド状に配置される複数のタイル３１を含む。通常、センサ３０は、４つのタイル３１を含むが、１つのタイル３１しか図示されていない。１つのタイル３１の典型的な電力使用量は、アイドル条件（即ち、シンチレータ２２の内部崩壊からの背景事象率）において約１．０ワット（Ｗ）であり、典型的な腫瘍患者レベルにおいて約１．１Ｗであり、典型的なルビジウム（Ｒｂ）８２心臓病患者レベルにおいて約１．５Ｗである。タイル３１は、対応するシンチレータ２２に光学的に結合される複数のＳｉＰＭ３２（即ち、画素）を含む。シンチレータ２２とＳｉＰＭ３２との間には、大抵の場合、図示されるように、１対１の対応があるが、他の対応も考えられる。適切には、ＳｉＰＭ３２は、デジタルモードにおいて動作するように一連の単位パルスを生成するようにガイガー（Geiger）モードで動作するように構成される。或いは、ＳｉＰＭ３２は、アナログモードで動作するように構成されてもよい。各ＳｉＰＭ３２は、フォトダイオードアレイ（例えばガイガーモードアバランシェフォトダイオードアレイ）を含み、各フォトダイオードは、フォトダイオードアレイの１つのセルに対応する。

タイル３１の回路基板３４が、対応するＳｉＰＭ３２だけでなく、タイル３１の他の電子構成要素も支える。図３を参照するに、これらの他の電子構成要素は、タイルコントローラ３６（例えばフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ））と、Ｎ＞＝１個のコントローラ３８と示されるように、ＳｉＰＭ３２の複数の区分のそれぞれに対するダイコントローラ３８（例えば非プログラマブル相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）コントローラ）とを含む。区分は、ＳｉＰＭ３２のグリッドを形成する等しいサイズのＳｉＰＭ（即ち、ダイ）アレイに対応する。例えばタイル３１は、図示されるように、ＳｉＰＭ３２の４×４のアレイに分けられるＳｉＰＭ３２の８×８のグリッドを含む。ダイコントローラ３８は、通常、回路基板３４の、ＳｉＰＭ３２と同じ側（例えば検出器１６によって形成されるリングの内径の近く）に配置され、タイルコントローラ３６は、通常、回路基板３４の、ＳｉＰＭ３２とは反対側（例えば検出器１６によって形成されるリングの外径の近く）に配置される。

ダイコントローラ３８は、対応するＳｉＰＭ３２によって検出された事象に関する事象データ（即ち、時間及びエネルギー）を生成する。図示されるように、各ダイコントローラ３８は、Ｍ＞＝１個のＳｉＰＭ３２について、事象データを生成する。タイルコントローラ３６は、ダイコントローラ３８からのデータを集約し、当該集約データを下流に送信する。通常、集約事象データは、３２７．６８マイクロ秒（μ秒）といった一定時間のフレームで下流に送信される。この際に、事象データは、一定時間の間、タイル３１のメモリ４０にバッファリングされる。一定時間が満了する、バッファリングされた事象データは、「エンド・オブ・フレーム」マーカーと共に下流に送信される。事象データが記憶されない場合は、「エンド・オブ・フレーム」マーカーだけが送信される。「エンド・オブ・フレーム」マーカーは、タイル間のタイムスタンプアライメントを追跡するために使用される。タイルコントローラ３６は更に、事象データを下流に送信する前に、当該事象データに、飽和及びスキュー補正といった基本処理を行うことができる。

図４Ａ及び図４Ｂを参照するに、第１の核スキャナ１２は、ツリー構造に配置される複数の集約コントローラ３６、４２、４４、４６（例えばＦＰＧＡ）を含む。これらの集約コントローラ３６、４２、４４、４６は、（各親コントローラにつき、Ｌ＞＝１個と示される）タイルコントローラ３６と、中央検出器ユニット（ＣＤＵ）コントローラ４２とを含む。ＣＤＵコントローラ４２は、ツリー構造の根を表し、タイルコントローラ３６は、ツリー構造の葉を表す。必須ではないが、図示されるように、（Ｎ＞＝１個と示される）メインコントローラ４４及び／又は（各メインコントローラにつき、Ｍ＞＝１個と示される）センサコントローラ４６が、タイルコントローラ３６とＣＤＵコントローラ４２との中間に配置されてよい。各センサコントローラ４６は、例えば異なるセンサ３０に対応する。図４Ａは、ツリー構造の根を示し、図４Ｂは、各メインコントローラ４４につながるサブツリー構造を示す。

ツリー構造において、各集約コントローラ３６、４２、４４、４６は、事象データを集約する。タイルコントローラ３６は、ダイコントローラ３８からの事象データを集約し、その他の集約コントローラ４２、４４、４６は、子の集約コントローラからの事象データを集約する。更に、ＣＤＵコントローラ４２を除き、各コントローラ３６、４４、４６は、集約データを、親の集約コントローラへと渡す。例えばＣＤＵコントローラ４２は、１８個のメインコントローラ４４といったように、複数のメインコントローラ４４から、集約事象データを受信する。各メインコントローラ４４は、２８個のセンサコントローラ４６といったように、複数のセンサコントローラ４６から、集約事象データを受信する。各センサコントローラ４６は、４つのタイルコントローラ３６といったように、複数のタイルコントローラ３６から、集約事象データを受信する。各タイルコントローラ３６は、１６個のダイコントローラ３８といったように、複数のダイコントローラ３８から、事象データを受信する。

図１を再び参照するに、第１のイメージングモダリティを使用して被検体をスキャンする間、被検体のターゲットボリュームに、放射性医薬品又は放射性核種が注入される。放射性医薬品又は放射性核種は、ガンマ光子を放出するか、又は、ターゲットボリュームからガンマ光子を放出させる。次に、ターゲットボリュームは、第１のスキャナ１２に対応する被検体支持体４８を使用して、検査ボリューム２０内に置かれる。ターゲットボリュームは、検査ボリューム２０内に置かれると、第１のスキャナ１２は、ターゲットボリュームのスキャンを行うように制御され、事象データが、通常、ＣＤＵコントローラ４２から取得される。取得された事象データは、検出器１６によって検出された各シンチレーション事象の時間、場所及びエネルギーを記述し、ＰＥＴデータバッファと示されるように、第１のデータバッファ５０に適切に記憶される。

取得に続いて、又は、取得と同時に、事象検証プロセッサ５２が、バッファリングされた事象データをフィルタリングする。フィルタリングは、各シンチレーション事象のエネルギー（デジタルモードでは総数）を、エネルギーウィンドウと比較することを含む。エネルギーウィンドウは、シンチレーション事象の許容エネルギー範囲を規定する。エネルギーウィンドウの範囲外のシンチレーション事象は、除外される。通常、エネルギーウィンドウは、検査ボリューム２０から受け取られるガンマ光子の既知のエネルギー（例えば５１１キロ電子ボルト（ｋｅＶ））を中心とし、較正ファントムから生成されるエネルギースペクトルの半値全幅（ＦＷＨＭ）を使用して決定される。ＰＥＴイメージングでは、事象検証プロセッサ５２は更に、フィルタリングされた事象データから、応答線（ＬＯＲ）を生成することができる。

ＰＥＴ再構成プロセッサとして示される第１の再構成プロセッサ５４は、イメージングモダリティに応じて、フィルタリングされた事象データ又はＬＯＲを、ターゲットボリュームの核画像に再構成する。ＬＯＲをＰＥＴ画像に再構成するための任意の数のよく知られたアルゴリズムが考えられる。同様に、フィルタリングされた事象データをＳＰＥＣＴ画像に再構成するための任意の数のよく知られたアルゴリズムが考えられる。核画像は、ＰＥＴ画像メモリと示される第１の画像メモリ５６に適切に記憶される。

システム１０のＣＴスキャナとして示される第２のスキャナ５８が、第２のイメージングモダリティ用の生スキャンデータを生成する。第２のスキャナ５８は、固定ガントリ６０を含み、そのボア６２が、脳、胴といったイメージングされる被検体のターゲットボリュームを受け入れる検査ボリューム６４を画成する。図示されるように、Ｘ線検出器６６のアレイが、回転式ガントリ６８内に収容されている。Ｘ線検出器６６は、回転式ガントリ６８上に検出器６６とは反対側に配置されるＸ線源７０（例えばＸ線管）からの送信放射線を受け取る。或いは、検出器のリングが、回転式ガントリ６８の周りの固定ガントリ６０内に収容され、回転式ガントリ６８上に配置されるＸ線源７０（例えばＸ線管）からの送信放射線を受け取ってもよい。検出器６６は、Ｘ線源と検出器との間の対応するビームに沿って積分されたＸ線吸収を示すデータを生成する。

通常、第１及び第２のスキャナ１２、５８は、互いから離間される別個のスキャナである。しかし、第１及び第２のスキャナ１２、５８が共通のスキャナとなるように一体にされることも考えられる。第１及び第２のスキャナ１２、５８が別個のスキャナである場合、スキャナ１２、５８は、互いに隣接して配置され、これにより、第１の核スキャナ１２のガンマ検出器１６は、スキャン中、第２のスキャナ５８によって生成された放射線を検出することができる。図示されるように、第１及び第２のスキャナ１２、５８は、２つの検査ボリューム２０、６４間に延在する患者支持トラック７２に沿って並進する共通の被検体支持体４８を共有する。或いは、第１及び第２のスキャナ１２、５８は、個別の被検体支持体を含んでもよい。

第２のイメージングモダリティを使用して被検体をスキャンする間、被検体のターゲットボリュームは、第２のスキャナ５８に対応する被検体支持体４８を使用して、検査ボリューム６４内に配置される。その後、第２のスキャナ５８を使用して、ターゲットボリュームの生スキャンデータが取得される。取得されたスキャンデータは、ＣＴデータバッファと示される第２のデータバッファ７４に記憶され、ＣＴ再構成プロセッサとして示される第２の再構成プロセッサ７６によって、ターゲットボリュームの画像表現となるように処理される。画像表現は、ＣＴ画像メモリと示される第２の画像メモリ７８に記憶される。

システム１０は更に、システム１０のユーザに、グラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）を提供するコンピュータといった中央制御システム８０を含む。ＧＵＩは、ディスプレイデバイス８２及びユーザ入力デバイス８４を使用して、ユーザが、制御システム８０と相互にやり取りすることを可能にする。ＧＵＩを介して、制御システム８０を用いて、被検体をイメージングするように、スキャナ１２、５８を制御することができる。例えばユーザは、被検体のターゲットボリュームのＣＴ画像の後に、ＰＥＴ画像を調整してもよい。更に、ＧＵＩを介して、制御システム８０を用いて、画像メモリ５６、７８からの画像を確認し、任意選択的に、操作することができる。例えば第１のスキャナ１２の画像メモリ５６に記憶された画像が、ディスプレイデバイス８２上に表示される。場合によっては、データバッファ５０、７４、再構成プロセッサ５４、７６、画像メモリ５６、７８及び事象検証プロセッサ５２のうちの１つ以上が、中央制御システムと一体化されてもよい。例えば再構成プロセッサ５４、７６及び事象検証プロセッサ５２は、中央制御システム８０の共通のプロセッサを共有してもよい。

第１のスキャナ１２が第２のスキャナ５８の近くに置かれることの１つの難点は、第１のスキャナ１２が、第２のスキャナ５８を用いたスキャン中に、第２のスキャナ５８から、コンプトン散乱ガンマ光子といった放射線を受ける可能性がある点である。この放射線を受けると、タイル３１のセルは放電され、次に、再充電される。場合によっては、この再充電は、タイル３１による電流引き込み量を実質的に増加させ、これは、電源に過負荷を掛ける可能性がある。更に、タイル３１のダイコントローラ３８及びタイルコントローラ３６も活動を増加させる。この電流引き込み量及びコントローラ活動量の増加は、タイル３１の温度を上昇させる。これは、シンチレータ２２がタイル３１に近く、タイル３１の温度変動が、シンチレータ２２の温度を変動させるため、問題である。シンチレータ２２の温度変動は、翻って、シンチレータ２２の挙動（例えば変換効率、エネルギー重心、画素感度等）に影響を及ぼし、これは、画質に影響を及ぼす。更に、温度変化が繰り返されると、タイル３１のＭＴＢＦが減少される。

第２のスキャナ５８の第１のスキャナ１２への影響を軽減するために、第１のスキャナ１２は、２つの動作モード、即ち、「データ収集」モードと、「クワイエット」モードとを含む。データ収集モードでは、タイル３１の検出感度は、ガンマ光子の検出を有効にするレベル（即ち、イメージング用の正常レベル）に設定され、第１のスキャナ１２は、タイル３１を使用して、事象データを収集する状態になっている。クワイエットモードでは、タイル３１の検出感度は、ガンマ光子の検出を無効にするレベルに設定される。通常、２つのモードの相違は、タイル３１のＳｉＰＭ３２のバイアス電圧である。クワイエットモードでは、バイアス電圧は、光に対する感度がゼロであるレベル（即ち、タイル３１のセルが、光パルスに反応してトリガリングすることを阻止するのに適したレベル）に落とされる。

第１のスキャナ１２のモードは、データ収集／クワイエットモードコントローラ８５によって管理される。第２のスキャナ５８が使用される場合、データ収集／クワイエットモードコントローラ８５は、第１のスキャナ１２をクワイエットモードに置く。そうでなければ、データ収集／クワイエットモードコントローラ８５は、第１のスキャナ１２をデータ収集モードに置く。データ収集／クワイエットモードコントローラ８５は、図示されるように、中央制御システム８０からの信号に基づいて、第１のスキャナ１２のモードを制御する。或いは、データ収集／クワイエットモードコントローラ８５は、中央制御システム８０と一体化されてもよい。例えばデータ収集／クワイエットモードコントローラ８５は、中央制御システム８０によって、ソフトウェアモジュールとして実施されてもよい。

第１及び第２のスキャナ１２、５８を用いて被検体のターゲットボリュームをイメージングする典型的なワークフローにおいて、第１のスキャナ１２は、クワイエットモードに入るよう制御される。その後、第２のスキャナ５８を使用して、被検体のターゲットボリュームがスキャンされる。第２のスキャナ５８を使用するスキャンが行われると、第１のスキャナ１２は、データ収集モードに入るように制御され、第１のスキャナ１２を使用して、ターゲットボリュームがスキャンされる。したがって、ターゲットボリュームは、通常、第２のスキャナ５８を使用してスキャンされ、次に、第１のスキャナ１２を使用してスキャンされる（即ち、第２のスキャナ５８が最初に使用される）。２つのスキャナ１２、５８が、共通の被検体支持体４８を共有する場合、通常、ターゲットボリュームには、第２のスキャナ５８を使用してスキャンを行う前に、放射性医薬品又は放射性核種が注入される。

上記されたように、バイアス電圧を変化させることの難点は、背景ノイズも検出されない点である。これは、再充電による電流引き込み量を減少させる。更に、タイル３１のダイコントローラ３８及びタイルコントローラ３６も、活動を減少させる。電流引き込み量及びタイル３１のコントローラ活動量の減少は、タイル３１の温度を低下させる。上記されたように、タイル３１の温度変動は、シンチレータ２２の温度を変動させ、これは、シンチレータ２２の挙動に影響を及ぼす。温度変動は、管理可能ではあるが、回避することが好適である。

図５を参照するに、検出器１６の４つの異なる温度センサについての温度対時間のグラフによって、上記温度上昇が説明される。水平軸は、秒を単位とした時間に対応し、垂直軸は、セ氏温度を単位とした温度に対応する。温度測定結果が収集される前は、検出器１６は、１時間、低バイアス状態にあった。検出器１６は、次に、正常バイアス電圧に戻され、温度測定結果が収集された。図から分かるように、検出器１６が正常バイアス電圧に戻されると、温度は上昇し始めた。

様々なモードによるシンチレータ２２の温度変動に対処するために、クワイエットモードは、各タイル３１の一部として含まれている熱発生器を有効にする。熱発生器は、クワイエットモードにおいて、データ収集モードでのタイル３１の定常温度を維持するように、熱を直接的又は間接的に発生させる。熱発生器は、任意の熱発生手段を用いてもよい。

図３を再び参照するに、タイル３１の熱発生器は、タイルコントローラ３６によって適切に制御される。タイルコントローラ３６は、第１のスキャナ１２のモード（即ち、クワイエットモード又はデータ収集モード）を示すモード信号を受信する。この信号は、クワイエット／データ収集モードコントローラ８５から、直接的又は間接的に適切に受信される。タイルコントローラ３６は、信号をモニタリングし、クワイエットモードが示される場合には、データ収集モードにおけるタイル３１の定常温度を維持するように、熱発生器を制御する。

タイル３１の熱発生器は、例えばタイル３１のタイルコントローラ３６であってよい。この場合、タイルコントローラ３６は、熱を発生させるために、「ビジーワーク」を実行する。熱発生器は、タイル３１の例えば抵抗ヒータ８６であってもよい。タイルコントローラ３６は、例えばタイル３１の（例えば１／１６セ氏温度分解能を有する）温度センサ８８からのフィードバックを使用する上記方法に従って熱を発生させてもよい。この場合、タイルコントローラ３６は、温度センサ８８の現在の値を、データ収集モードにおける温度センサ８８の定常状態の値に維持するように、熱を発生させる。別の例として、タイルコントローラ３６は、データ収集モードにおけるタイル３１の定常温度を維持するのに必要な加熱必要量を実現するように予め決められる制御パラメータを使用する上記方法に従って熱を発生させる。例えば必要な加熱を実現するために、０．５アンペアの電流が抵抗ヒータ８６に印加される必要があると予め決定されてよい。

各タイル３１の定常温度は、第１のスキャナ１２を用いて較正スキャンを行うことによって決定される。スキャン中、スキャナ１２は、データ収集モードに置かれ、１５分といった所定期間の間、毎秒１１．９２０９サンプルといった所定の割合で温度測定が行われる。第１のスキャナ１２は空の状態にされ、第２のスキャナ５８は使用されない。そして、各タイル３１の定常温度は、当該所定期間にわたるタイル３１の温度測定結果の平均として決定される。場合によっては、最初の「ウォーミングアップ」期間が較正スキャンに先行してもよい。

図６を参照するに、較正スキャンについて、４つの異なるタイル３１の温度プロファイルがグラフで示される。垂直軸は、セ氏温度を単位とする温度に対応し、水平軸は、秒を単位とする時間に対応する。温度値は、タイル３１の温度センサ８８を使用して取得された。スキャン中、バイアス電圧は、データ収集レベルに固定され、２００メガヘルツ（ＭＨｚ）基準クロックが、最初の２時間にわたりウォーミングアップするために、オンの状態にされた。タイル３１は、毎秒３０５１．８サンプルの内部速度で温度を測定した。測定は、毎秒１１．９２０９サンプルにダウンサンプリングされ、温度プロファイルを表す出力ファイルが記憶された。図から分かるように、タイル３１は、高度の温度安定性を示す。

上記熱発生方法に代えて、熱発生器は、ダイコントローラ３８であってよい。この場合、タイルコントローラ３６は、ダイコントローラ９０で示されるように、ダイコントローラ３８の同期ラインを制御して、偽事象を作成することができる。ダイコントローラ３８から受信された事象データが「ジャンク」であることを知っていることにより、タイルコントローラ３６は、受信した事象データを廃棄するだけである。或いは、このデータは、図４Ａ及び図４Ｂの階層のより高いところにおいて廃棄されてもよい。上記の通り、タイルコントローラ３６は、例えば温度センサ８８からのフィードバックを使用するこの方法に従って、熱を発生させる。この際に、タイルコントローラ３６は、温度センサ８８の現在の値を、データ収集モードにおける温度センサ８８の定常状態の値に維持するために必要な割合で、人工事象を発生させる。別の例として、タイルコントローラ３６は、データ収集モードにおけるタイル３１の定常温度を維持するように予め決定された割合で、人工事象を発生させてもよい。別の例として、タイルコントローラ３６は、データ収集モードにおけるタイル３１の定常状態の割合で、人工事象を発生させてもよい。定常状態の割合とは、背景事象が検出される割合である。

各ダイコントローラ３８の定常状態の事象率は、通常、３２７．６８μ秒といった１フレーム期間あたりであり、第１のスキャナ１２を用いて較正スキャンを行うことによって決定できる。較正スキャンは、被検体をイメージングする際の状態と同じ状態において、スキャナ１２を用いて行われることが重要である。スキャン中、スキャナ１２は、データ収集モードに置かれ、１５分といった所定期間の間、毎秒１１．９２０９サンプルといった所定の割合で事象率が測定される。第１のスキャナ１２は空の状態にされ、第２のスキャナ５８は使用されない。そして、各ダイコントローラ３８の定常状態の割合は、当該所定期間にわたるダイコントローラ３８の定常状態の割合の平均として決定される。場合によっては、最初の「ウォーミングアップ」期間が較正スキャンに先行してもよい。

タイルコントローラ３６にダイコントローラ３８を制御させて熱を発生させることに代えて、ダイコントローラ３８が、タイルコントローラ３６からの制御から独立して、熱を発生させてもよい。この場合、ダイコントローラ３８は、ダイコントローラ９２について示されるように、通常、タイルコントローラ３６から、又は、ダイコントローラ９４について示されるように、より高位のコントローラから、第１のスキャナ１２のモード指示を受信する。クワイエットモードにある場合、各ダイコントローラ３８は、データ収集モードにおけるダイコントローラ３８の定常状態の割合で、人工のジャンク事象を発生させることができる。或いは、ダイコントローラ３８は、十分な熱を生成するように予め設定された割合で、「ビジーワーク」を実行することができる。

図７を参照するに、第１のスキャナ１２のガンマ検出器１６の熱安定性を維持する方法１００によって、上記説明をまとめる。方法１００は、検出器１６の検出感度が、ガンマ光子の検出を無効にするレベルに設定されているかどうかを決定するステップ１０２を含む。上記されたように、検出器１６の検出感度は、ＳｉＰＭ３２のバイアス電圧を調節することによって設定される。例えば検出器１６の検出感度は、ＣＴスキャンの前では、検出器１６の電源に過負荷が掛からないように、低バイアス状態に設定される。

通常、検出器１６の検出感度がガンマ光子の検出を無効にするレベルに設定されているかどうかの決定１０２は、第１のスキャナ１２のモード（即ち、クワイエットモード又はデータ収集モード）を示すモード信号に基づいている。クワイエットモードは、ガンマ光子の検出を無効にする検出感度レベルに対応し、データ収集モードは、ガンマ光子の検出を有効にする検出感度レベルに対応する。ガンマ光子の検出を有効にする検出感度レベルは、通常、検出器１６の較正中に決定される。モード信号は、イメージングを調整する中央制御システム８０から直接的又は間接的に適切に受信される。

検出器１６の検出感度が、ガンマ光子の検出を無効にするレベルに設定されていることを決定すること（即ち、検出器１６は、クワイエットモードにある）に応えて、検出器１６の検出感度がガンマ光子の検出を有効にするレベルに設定されている（即ち、検出器１６は、データ収集モードにある）ときの検出器１６の定常温度に、検出器１６の現在の温度を維持するように、熱が発生させられる（ステップ１０４）。したがって、加熱によって、検出器１６の温度は、２つのモード間で、安定した状態に保たれる。加熱は、例えば温度センサ８８からのフィードバックに基づいて制御されても、必要加熱量を実現するように予め決定される加熱パラメータに基づいて制御されてもよい。例えば発生される熱量は、検出器１６の測定された温度に基づいて、動的に生成される。

熱は、抵抗ヒータ８６、又は、検出器１６のコントローラ３６、３８を含む任意の方法で発生させることができる。例えばタイルコントローラ３６は、必要な加熱を実現するために必要な割合で、ダイコントローラ３８の同期ラインをパルシングすることによって、又は、ダイコントローラ３８から受信される偽事象を記述する事象データを除外することによって、偽事象を生成することができる。別の例として、ダイコントローラ３８は、必要な加熱を実現するために必要な割合で偽事象を生成し、タイルコントローラ３６が、ダイコントローラ３８から受信される偽事象を記述する事象データを除外することができる。ダイコントローラ３８の割合は、通常、対応するＳｉＰＭ３２による事象検出の定常状態の割合（即ち、背景率）に対応する。

図８を参照するに、偽事象を生成することによって熱を発生させる方法１５０が示される。方法１５０は、クワイエットモードにある場合に、タイルコントローラ３６によって適切に行われる。方法１５０によれば、偽事象は、タイルコントローラ３６が事象データをそこから受信する１つ以上のダイコントローラ３８を使用する割合で生成される（ステップ１５２）。割合は、予め決定されていても、又は、例えば温度センサ８８からのフィードバックに基づいて動的に調節されてもよい。偽事象は、例えばダイコントローラ３８の同期ラインにパルスを発生させることによって生成される。偽事象を記述する事象データは、受信されて（ステップ１５２）、次に、廃棄される（ステップ１５６）。割合が予め決定される場合、先行のステップは、生成ステップ１５２から開始して、繰り返される。しかし、割合が動的に調節される場合、追加のステップが行われる。

説明されたように、割合は動的に調節される。温度測定結果が、例えば温度センサ８８から受信される（ステップ１５８）。測定された温度は、次に、タイルの定常温度と比較される（ステップ１６０）。当該比較に基づいて、温度差があるかどうかが決定される（ステップ１６２）。温度差がある場合、タイルの温度を、定常温度に上昇又は低下させるように、割合が増加又は減少される（ステップ１６４）。温度差がなければ、先行のステップは、生成ステップ１５２から開始して、繰り返される。

本明細書において使用される場合、メモリは、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）又は読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）といったデータを記憶する任意のデバイス又はシステムを含む。更に、本明細書において使用される場合、プロセッサは、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、グラフィック処理ユニット（ＧＰＵ）、特殊用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、ＦＰＧＡ等といった出力データを生成する任意の入力処理デバイス又はデバイスを含む。コントローラは、別のデバイス又はシステムを制御する任意のデバイス又はシステムを含み、通常、少なくとも１つのプロセッサを含む。ユーザ入力デバイスは、マウス又はキーボードといったユーザ入力デバイスのユーザが入力を別のデバイス又はシステムに提供することを有効にする任意のデバイスを含む。ディスプレイデバイスは、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）又は発光ダイオード（ＬＥＤ）ディスプレイといったデータを表示する任意のデバイスを含む。

本発明は、好適な実施形態を参照して説明された。修正態様及び変更態様は、上記詳細な説明を読み及び理解することによって、他の人にも想到可能であろう。本発明は、そのような修正態様及び変更態様もすべて、添付の請求項及びその等価物の範囲に該当する限り、含まれると解釈されることを意図している。

Claims (20)

1. 熱安定性を有するガンマ検出器であって、
   前記ガンマ検出器の検出感度を、ガンマ光子の検出を無効にするレベルに設定し、前記ガンマ検出器の温度を所定温度に維持するように、熱発生器を制御する少なくとも１つのコントローラを含み、
   前記所定温度は、前記ガンマ検出器の検出感度が、ガンマ光子の検出を有効にするレベルに設定される場合の前記ガンマ検出器の定常温度である、検出器。
2. 前記少なくとも１つのコントローラは更に、前記ガンマ検出器の検出感度が、ガンマ光子の検出を無効にするレベルに設定されているかどうかを、前記ガンマ検出器が、クワイエットモードにあるのか、又は、データ収集モードにあるのかを示す信号をモニタリングすることによって決定し、
   前記クワイエットモードは、ガンマ光子の検出を無効にする検出感度レベルに対応し、
   前記データ収集モードは、ガンマ光子の検出を有効にする検出感度レベルに対応する、請求項１に記載の検出器。
3. 前記ガンマ検出器の現在の温度を測定する温度センサを更に含み、
   前記少なくとも１つのコントローラは、前記ガンマ検出器の現在の温度の測定結果を受信し、前記ガンマ検出器の現在の温度の受信した前記測定結果を前記所定温度に維持するように、前記熱発生器を制御する、請求項１又は２に記載の検出器。
4. 前記少なくとも１つのコントローラは、前記ガンマ検出器の現在の温度を前記所定温度に維持するために偽事象を生成するように前記ガンマ検出器を制御する、請求項１乃至３の何れか一項に記載の検出器。
5. 複数のダイコントローラと、
   前記複数のダイコントローラから、生成された前記偽事象を記述する事象データを受信するタイルコントローラと、
   シンチレータと、
   前記複数のダイコントローラに対応し、前記シンチレータに光学的に結合されるシリコン光電子増倍管のアレイと、
   を更に含み、
   前記少なくとも１つのコントローラは、ガンマ光子の検出を有効にする検出感度レベルにおいて前記シンチレータによって生成される光パルスを前記シリコン光電子増倍管が検出する定常状態の割合で、前記偽事象を生成する、請求項１乃至４の何れか一項に記載の検出。
6. 前記タイルコントローラが、前記偽事象を生成する、請求項５に記載の検出器。
7. 前記熱発生器は、抵抗ヒータを含む、請求項１乃至６の何れか一項に記載の検出器。
8. 前記熱発生器は、動作を通じて熱を発生させるコントローラを含む、請求項１乃至７の何れか一項に記載の検出器。
9. 第１の核スキャナのボアの周りに配置される複数の検出器を含む前記第１の核スキャナを含み、
   前記複数の検出器はそれぞれ、請求項１乃至８の何れか一項に記載の検出器であり、
   前記第１の核スキャナは、前記複数の検出器を、データ収集モードからクワイエットモードに移行する要求を受信し、前記要求に応えて、前記複数の検出器の検出感度を、ガンマ光子の検出を無効にするレベルに設定する、医用イメージングシステム。
10. 前記第１の核スキャナの近くに置かれる第２のＸ線スキャナと、
    前記第１の核スキャナ及び前記第２のＸ線スキャナを使用してイメージングを調整し、前記第２のＸ線スキャナを使用するイメージングに応えて、前記第１の核スキャナに前記要求を提供する制御システムと、
    を更に含む、請求項９に記載の医用イメージングシステム。
11. ガンマ検出器の熱安定性を維持する方法であって、
    前記ガンマ検出器の検出感度が、ガンマ光子の検出を無効にするレベルに設定されているかどうかを決定するステップと、
    前記ガンマ検出器の検出感度が、ガンマ光子の検出を無効にするレベルに設定されていることを決定することを受けて、前記ガンマ検出器の現在の温度を、所定温度に維持するように熱を発生させるステップと、
    を含み、
    前記所定温度は、前記ガンマ検出器の検出感度が、ガンマ光子の検出を有効にするレベルに設定される場合の前記ガンマ検出器の定常温度である、方法。
12. 決定する前記ステップは、
    前記ガンマ検出器が、クワイエットモードにあるのか、又は、データ収集モードにあるのかを示す信号を受信するステップを含み、前記クワイエットモードは、ガンマ光子の検出を無効にする検出感度レベルに対応し、前記データ収集モードは、ガンマ光子の検出を有効にする検出感度レベルに対応する、請求項１１に記載の方法。
13. 前記ガンマ検出器の現在の温度を測定するステップと、
    測定された現在の温度を前記所定温度に維持するように、熱を発生させるステップと、
    を更に含む、請求項１１又は１２に記載の方法。
14. 前記ガンマ検出器は、タイルコントローラと、複数のダイコントローラとを含み、
    熱を発生させる前記ステップは、
    前記ガンマ検出器の現在の温度を前記所定温度に維持するために偽事象を生成するステップと、
    前記タイルコントローラによって、前記複数のダイコントローラから、生成された前記偽事象を記述する事象データを受信し、受信した前記事象データを廃棄するステップと、を含む、請求項１１乃至１３の何れか一項に記載の方法。
15. 前記ガンマ検出器は、前記複数のダイコントローラに対応するシリコン光電子増倍管のアレイであって、シンチレータに光学的に結合されるシリコン光電子増倍管のアレイを含み、
    熱を発生させる前記ステップは、
    ガンマ光子の検出を有効にする検出感度レベルにおいて前記シンチレータによって生成される光パルスを前記シリコン光電子増倍管が検出する定常状態の割合で、前記偽事象を生成するステップを更に含む、請求項１４に記載の方法。
16. 熱を発生させる前記ステップは、前記タイルコントローラによって前記偽事象を生成するステップを更に含む、請求項１４又は１５に記載の方法。
17. 抵抗ヒータを有効にすることによって、前記ガンマ検出器の現在の温度を前記所定温度に維持するように熱を発生させるステップを更に含む、請求項１１乃至１６の何れか一項に記載の方法。
18. 前記ガンマ検出器のコントローラの動作を通じて、前記ガンマ検出器の現在の温度を前記所定温度に維持するように熱を発生させるステップを更に含む、請求項１１乃至１７の何れか一項に記載の方法。
19. 前記ガンマ検出器の検出感度が、ガンマ光子の検出を無効にするレベルに設定されている間に、被検体のコンピュータ断層撮影スキャンを行うステップと、
    前記ガンマ検出器の検出感度が、ガンマ光子の検出を有効にするレベルに設定されている間に、前記被検体のポジトロン放出断層撮影スキャン又は単光子放出コンピュータ断層撮影スキャンを行うステップと、
    を更に含む、請求項１１乃至１８の何れか一項に記載の方法。
20. クワイエットモード及びデータ収集モードを含む検出器を含み、
    前記検出器は、前記検出器がクワイエットモードにあるのか、又は、データ収集モードにあるのかを決定し、前記検出器がクワイエットモードにあるとの決定に応えて、前記検出器の現在の温度を前記データ収集モードにおける前記検出器の定常温度に維持するように、熱を発生させる少なくとも１つのコントローラを含む、核イメージングシステム。