JP2022167797A - 画像処理装置、画像処理方法及びプログラム - Google Patents

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Abstract

【課題】画質を向上させること。【解決手段】実施形態に係る画像処理装置は、処理回路を備える。処理回路は、ポジトロン放射断層撮影スキャナから取得された生データから、対消滅イベントに関連するエネルギーデータおよびタイミングデータを抽出し、抽出された前記エネルギーデータおよび抽出された前記タイミングデータに基づいて各消滅イベントを分類し、前記分類に基づいて、消滅イベントごとのタイミング分解能を決定し、消滅イベントごとに、前記消滅イベントの前記タイミング分解能に基づいて、ＴＯＦ（Ｔｉｍｅ Ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ）カーネルの幅を決定し、前記生データ、および前記ＴＯＦカーネルの前記決定された幅に基づいてＰＥＴ（Ｐｏｓｉｔｒｏｎ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）画像を再構成する。【選択図】図２Ａ

Description

本明細書及び図面に開示の実施形態は、画像処理装置、画像処理方法及びプログラムに関する。
ポジトロン放射断層撮影（Positron Emission Tomography：ＰＥＴ）イメージングは、放射性医薬品の患者への投与（例えば、経口摂取または吸入を通して）によって開始される。適時に、人体内の特定の場所に放射性医薬品が集中し、それにより、関心領域に蓄積する放射性医薬品の物理的特性および生体分子特性を利用する。投与されてから捕捉され排出されるまでの、実際の空間分布、蓄積ポイントまたは領域の濃度、およびＰＥＴイメージングプロセスの動態は、臨床的な重要性を持つ可能性がある全ての要素である。
ＰＥＴイメージングプロセス中、医薬品に付着されているポジトロン放射体は、同位元素の物理的性質に従ってポジトロンを放射する。放射したポジトロンは、イメージング対象物または患者の電子と衝突し、結果として、ポジトロンおよび電子の消滅と、反対方向への５１１ｋｅＶの２つのガンマ線の発生をもたらす。発生したガンマ線を検出するためにいくつかのＰＥＴ検出器リングを備えるＰＥＴ装置は、典型的には、該いくつかのＰＥＴ検出器リングを支持する円形ボアタイプハウジングを備える。２つの発生したガンマ線のそれぞれは、いくつかのＰＥＴ検出器リングのＰＥＴ検出器と相互作用し、信号が記録される。
従来より、衝突を受けたＰＥＴ検出器間で２つのガンマ線が発生した場所を推定するために、ＰＥＴシステム画像再構成技法は、「消滅イベント」の場所が、２つの衝突を受けたＰＥＴ検出器間の任意の所与のポイントで等確率で起こったという仮定に頼っていた。しかし、より高いタイミング精度を伴うＰＥＴイメージングシステムは、２つの発生した同時発生ガンマ線または消滅光子間の飛行時間（Time-Of-Flight：ＴＯＦ）差異を測定することが可能である。したがって、画像再構成技法は、ＴＯＦカーネルの統合化によって消滅イベントが起こった場所の改善した空間推定に頼ることができる。多くの場合、このＴＯＦカーネルは、ＰＥＴシステムのタイミング分解能が、全ての消滅イベントに対して一定であると仮定し、全てのケースで用いられる平均時間分解能を可能にする。
各消滅イベントがそれぞれ１つのＰＥＴ検出器内にそれらのエネルギーを完全に蓄積する２つのガンマ線となる理想的な条件下では、平均ＴＯＦカーネルを使用することは許容される。しかし、消滅イベントの３０％以上が、「シングル結晶」イベントにはならない。したがって、従来の技法は、非理想の状況下で最適な画像再構成を行うことはできないため、新しい手法が必要である。
ＳｕｒｔｉＳｕｌｅｍａｎ、"Update on Time-Of-Flight PET Imaging"、J. Nucl. Med.、２０１５年、Ｖｏｌ．５６、Ｎｏ．１ Ｖａｎｄｅｎｂｅｒｇｈｅら、"Recent developments in time-of-flight PET", EJNMMI Physics、２０１６年、３：３
本明細書及び図面の開示の実施形態が解決しようとする課題の一つは、画質を向上させることである。ただし、本明細書及び図面に開示の実施形態により解決しようとする課題は上記課題に限られない。後述する実施形態に示す各構成による各効果に対応する課題を他の課題として位置づけることもできる。
実施形態に係る画像処理装置は、処理回路を備える。処理回路は、ポジトロン放射断層撮影スキャナから取得された生データから、対消滅イベントに関連するエネルギーデータおよびタイミングデータを抽出し、抽出された前記エネルギーデータおよび抽出された前記タイミングデータに基づいて各消滅イベントを分類し、前記分類に基づいて、消滅イベントごとのタイミング分解能を決定し、消滅イベントごとに、前記消滅イベントの前記タイミング分解能に基づいて、ＴＯＦ（Ｔｉｍｅ Ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ）カーネルの幅を決定し、前記生データ、および前記ＴＯＦカーネルの前記決定された幅に基づいてＰＥＴ（Ｐｏｓｉｔｒｏｎ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）画像を再構成する。
図１Ａは、ポジトロン放射断層撮影（ＰＥＴ）イメージングシステムの内部及び真の消滅ポイントを示す図である。 図１Ｂは、従来のＰＥＴ方法論による消滅イベントの推定を示す図である。 図１Ｃは、飛行時間（ＴＯＦ）ＰＥＴ方法論による消滅イベントの推定を示す図である。 図２Ａは、ＴＯＦカーネル幅を変化させることによって実施されるＰＥＴ画像再構成を示す図である。 図２Ｂは、エネルギー蓄積に依存するタイミング分解能を示す図である。 図３Ａは、各発生したガンマ線が、１つのガンマ線検出器のみと相互作用する消滅イベントを示す図である。 図３Ｂは、発生したガンマ線の少なくとも１つが、２つ以上のガンマ線検出器と相互作用する消滅イベントを示す図である。 図４は、本開示の例示的実施形態による、ＰＥＴ画像を再構成するための方法のフローチャートである。 図５Ａは、本開示の例示的実施形態による、ＰＥＴ画像を再構成するための方法のサブプロセスのフローチャートである。 図５Ｂは、本開示の例示的実施形態による、ＰＥＴ画像を再構成するための方法のサブプロセスのフローチャートである。 図６は、本開示の例示的実施形態による、検出されたガンマ線のエネルギーヒストグラムおよびエネルギーウィンドウを示す図である。 図７は、本開示の例示的実施形態による、全ての消滅イベントに対する、単一のガンマ線によって衝突を受けたガンマ線検出器の数を示すグラフである。 図８は、本開示の例示的実施形態による、全ての消滅イベントに対する、シングル結晶イベントまたはマルチ結晶イベントに関与するガンマ線のパーセンテージを示した表である。 図９は、本開示の実施形態による、ＰＥＴ装置の斜視図である。 図１０は、本開示の例示的実施形態による、ＰＥＴ装置および関連するハードウェアの概略図である。
以下、図面を参照しながら、画像処理装置、画像処理方法及びプログラムの実施形態について詳細に説明する。
本明細書で使用するとき、単数形は、１つまたは複数であると定義するものとする。本明細書で使用するとき、複数形は、２つまたはそれ以上であると定義するものとする。本明細書で使用するとき、用語「別の」は、少なくとも２つ目のもの、またはそれ以外のものであると定義するものとする。本明細書で使用するとき、用語「含む」および／または「有する」は、「備える、含む、包括する」と同様であると定義する（すなわち、オープンランゲージである）。本明細書全体を通して、「一実施形態」、「特定の実施形態」、「実施形態」、「実装形態」、「例」または類似の用語に対する言及は、本開示の少なくとも１つの実施形態に含まれる実施形態に関連して記載されている特定の特性、構造、または特徴を意味する。したがって、本明細書全体を通して様々な箇所で出現する上記フレーズが、必ずしも同じ実施形態を指しているというわけではない。さらに、１つまたは複数の実施形態において任意の適切な方法で、特定の特性、構造、または特徴は限定されることなく、組み合わされる場合がある。
用語「検出器結晶」、および「結晶」は、同じ意味で用いられ、図９および図１０を参照して後述するようなイメージングシステムの類似のコンポーネントを説明するためのものである。
ポジトロン放射断層撮影（ＰＥＴ）は、対向する５１１ｋｅＶの光子が、放射されたポジトロンと近くの電子との消滅から生じるという原理に基づくものである。従来のＰＥＴでは、同時計数電子機器を使用して、どの応答線（Line Of Response：ＬＯＲ）に沿って消滅が起こったかを決定する。先に概説したように、消滅の位置を特定するために、従来の手法は、ＬＯＲに沿った任意の所与のポイントで等確率で消滅が起こったという仮定に頼っている。飛行時間（ＴＯＦ）ＰＥＴはさらに一歩進み、それぞれのＰＥＴ検出器を用いて各光子の到着時間の差を測定することによって、ＬＯＲに沿った消滅の適当な位置を決定する。
上記の概説について、図面の図１Ａから図１Ｃに示す。図１Ａでは、ｔ1およびｔ2は、ＰＥＴ検出器リングのそれぞれの検出器に到達する真の消滅ポイント１０９で発生した２つの光子のそれぞれの時間量を反映しており、ここで、Ｄは、患者に占める距離または直径を示している。上記で概説した従来のＰＥＴシステムは、充分な分解能ｔ1およびｔ2の値を弁別することができないので、ＬＯＲに沿って各場所で生じた消滅イベントが等確率と仮定して消滅イベント（対消滅イベント）の場所を概算する画像再構成に頼らなければならない。この等確率を、図１Ｂに示す。ここで、消滅イベント１０９´の概算の場所は、患者の身長Dのいずれかの位置に等確率である。当然、図１Ａを鑑みて、特に患者のサイズが大幅に変わる可能性があるので、全てのＰＥＴシステムおよび全ての患者にとって適切なものとするためには、図１Ｂの従来の手法は好ましくない。図１ＣのようなＴＯＦ ＰＥＴは、充分なタイミング分解能でｔ1およびｔ2の測定を可能にするので、画像再構成中のＴＯＦカーネルの使用によって消滅ポイント１０９"の概算が可能になる。当業者によって理解されるように、非ＴＯＦ ＰＥＴと比較してＴＯＦ ＰＥＴの効果的な信号対雑音比（Signal-to-Noise Ratio：ＳＮＲ）利得が、スキャナのタイミング分解能Δｔと、スキャンされる対象のサイズＤとの両方に関連することが理解できる。このために、式（１）が成り立つ。
Figure 2022167797000002
ここで、式中、ｃは光の速度である。Ｓｕｒｔｉは、本明細書に関連するＴＯＦ ＰＥＴおよび非ＴＯＦ ＰＥＴの有益なレビューを提示している（非特許文献１）。
ＳＮＲ利得は、患者のサイズＤと共に増加する。これは、非ＴＯＦ ＰＥＴでは、患者のサイズＤが大きくなると、消滅イベントが起こり得る場所の数が増え、それにより画像品質が低下する可能性があることを考えると、有益である。
ＴＯＦ情報が入手できる場合、ガウス分布が、図１Ｃに示すような消滅イベントの場所を予測するために使用される場合がある。当然、ＰＥＴシステムの時間分解能が、全ＬＯＲにわたって概して一定であると従来より考えられており、画像再構成に適用されるＴＯＦカーネルは、典型的には全ＬＯＲに対する単一の平均化された時間分解能値である。
この一般化は、よくあることだが、システムをモデル化するために正確なＴＯＦ情報を使用する重要性を単純化しすぎる。不正確なＴＯＦカーネルまたはＴＯＦカーネル幅は、とりわけその再構成済み画像内のアーチファクトをもたらす可能性がある。例えば、ＴＯＦカーネル幅が狭すぎると、コントラストが低下し、エッジが回復しない再構成をもたらす可能性があり、その一方で、ＴＯＦカーネル幅が広すぎると、バックグラウンドの均一性の低下をもたらす可能性がある。図２Ａに示されるように、４００ｐｓのタイミング分解能でシミュレートしたデータが提示されている。より狭いカーネル幅（例えば、２００ｐｓ）は、再構成済み画像の中央にアクティビティを集中させ、その一方で、より広いカーネル幅（例えば、８００ｐｓ）は、再構成済み画像のエッジにアクティビティを集中させる。タイミング分解能の平均とは等しくない場合がある正確に選択されたＴＯＦカーネル幅（例えば、４００ｐｓ）のみが、正確なアクティビティ分布を生成する。図２Ａは、非特許文献２から改変して適合させたものである。
上記のことに鑑みて、図２Ｂのように、ＰＥＴ計測装置のタイミング分解能は検出された信号の振幅によって決まることをさらに考慮すべきである。したがって、タイミング分解能は、各ＰＥＴ検出器にヒットするガンマ線のエネルギーによって決まる。ガンマ線エネルギーが高くなるほど、タイミング分解能がより良く（すなわち、より小さく）なる。ＰＥＴイメージングシステムのケースにおいては、この理想的なシナリオは、図３Ａに示すような各ガンマ線が単一のＰＥＴ検出器内にそのエネルギーの全てを蓄積するケースである場合がある。このイベントは、光電（PhotoElectric：ＰＥ）イベントとして知られている。しかし、ガンマ線とＰＥＴ検出器のシンチレータとの相互作用の全てが、光電イベントであるわけではない。実際には、エネルギーの５１１ｋｅＶ未満が最初の相互作用の際に蓄積されるケースでは、最初の相互作用は、コンプトン散乱（Compton Scattering：ＣＳ）イベントと見なされる。図３Ｂに示すように、ＣＳイベントの結果、５１１ｋｅＶの各ガンマ線の一部のみが散乱ポイントに蓄積し、エネルギーが低下したガンマ線は、再びシンチレータと相互作用するか、またはシンチレータから離れるまで、シンチレータの内部を移動し続ける。２番目の相互作用は、ＣＳイベント、またはＰＥイベントである場合がある。
図３Ａに示されているような同時計数イベントでは、両方のガンマ線により最大信号が生成されるので最良のタイミング分解能が生成される。しかし、図３Ｂのケースでは、ガンマ線との相互作用の結果として、４つの光検出器がシンチレーション光子を検出し、また全ての信号は、図３Ａのものよりも小さい振幅を有する。それにより、各発生したガンマ線はまずＣＳイベントで、次いで、ＣＳイベントまたはＰＥイベントのどちらかで相互作用するので、図３Ｂの相互作用のタイミング分解能は低下する。上記に関して、図３Ｂの各ガンマ線について記載したイベントは、２つの発生したガンマ線の１つのみに関するケースである場合がある。ある光子が単一のイベントをもたらし、その他の光子が複数の相互作用イベントをもたらすこのような混合したイベントのシナリオも考慮する必要がある。
非ＴＯＦシステムおよびＴＯＦシステムを含むＰＥＴシステム設計は、図３Ａおよび図３Ｂに関して上述した光子の相互作用の種々のシナリオを切り離さない。論じるように、イベントの全ての種類を反映する全体的なタイミング分解能が、代わりに計算（決定）される。しかし、ガンマ線の１つまたは両方が、ＰＥＴ検出器のシンチレータと複数の相互作用を有する図３Ａおよび図３Ｂに示されているイベントの場合、一定のタイミング分解能、ゆえにＴＯＦカーネル幅は、オーバーシュートまたはアンダーシュートする場合があり、その結果、画像再構成におけるアーチファクトをもたらす。
したがって、ＰＥＴ画像収集において起こり得る無数のイベントの正確な画像再構成および考慮事項に対して、本開示の実施形態による動的ＴＯＦカーネルを有するＰＥＴシステムが必要とされる。このために、同時計数イベントに関連する検出器相互作用（すなわち、消滅イベントから発生する２つのガンマ線）は、それぞれがＰＥＴ検出器と相互作用する回数およびそのエネルギーに基づいて評価される必要がある。
とりわけ、この手法は、ＰＥＴ検出器モジュール設計において最近の進歩を利用し、これにより、ＰＥＴ検出器の結晶アレイ内の各結晶ピクセルからのシンチレーション光のエネルギーおよびタイミングの測定が可能になる。この方法で、ＣＳイベントとＰＥイベントが異なる結晶で起こる場合の異なる相互作用シナリオ間の弁別が可能である。
一実施形態による消滅イベントまたは相互作用シナリオは、概して、３つのタイプのイベントとして定義することができる。本明細書においてシングル結晶グループと称する第１グループは、ＰＥイベントとして両方のガンマ線（または両方のシングルガンマ線）がＰＥＴ検出器と（すなわち１回のみ）相互作用し、１つの場所にそれらのエネルギーの全てが蓄積される消滅イベントを含む。本明細書においてマルチ結晶グループと称する第２グループは、少なくとも１つのＣＳイベントおよびＰＥイベントとしてあるいは少なくとも２つのＣＳイベントとして２つのガンマ線（または２つのシングルガンマ線）の両方がＰＥＴ検出器と（すなわち少なくとも２回）相互作用する消滅イベントを含む。本明細書において混合結晶グループと称する第３グループは、ＰＥイベントとして２つのガンマ線（または２つのシングルガンマ線）のうち１つのみがＰＥＴ検出器と（すなわち１回のみ）相互作用し、少なくとも１つのＣＳイベントおよびＰＥイベントとしてあるいは少なくとも２つのＣＳイベントとして２つのガンマ線（または２つのシングルガンマ線）のその他のものがＰＥＴ検出器と（すなわち少なくとも２回）相互作用する消滅イベントを含む。したがって、各グループの定義におけるイベントに対して、異なるＴＯＦカーネル幅が、画像再構成中に使用される場合がある。
一例では、第１グループのタイミング分解能はΔｔ1と定義することができる。第２グループおよび第３グループのタイミング分解能は、ガンマ線とＰＥＴ検出器のシンチレータとの相互作用の数に基づく場合がある。第２グループに関して、ガンマ線対の各散乱したもののみがＰＥＴ検出器と２回相互作用することを仮定すると、タイミング分解能は、Δｔ2と定義することができる。第３グループに関して、ＰＥイベントでガンマ線対の１つのガンマ線がエネルギーを蓄積し、かつガンマ線対のその他のガンマ線のみが散乱してＰＥＴ検出器と２回相互作用することを仮定すると、タイミング分解能は、第１タイミング分解能Δｔ1と、第２タイミング分解能Δｔ2との畳み込みとして、以下の式（２）で定義することができる。
Figure 2022167797000003
当然、散乱したガンマ線の間の結晶相互作用の数は変化し、それにより、蓄積されたエネルギーの変化がＰＥＴシステムのタイミング分解能を変化させるので、タイミング分解能はこれらの定義に限定されない。例えば、マルチ結晶イベント（すなわち、少なくとも３つの相互作用がガンマ線対間で起こった）では、エネルギーの可変量は、ＣＳイベント運動学に基づいて各結晶に蓄積される場合がある。タイミング分解能はエネルギー蓄積に関連することを理解した上で、蓄積されたエネルギーレベルに従って、Δｔ2およびΔｔ3は、より細かいサブグループに分割できることが理解できる。一例では、対応するタイミング分解能は、エネルギー蓄積、光子相互作用の数、タイミング分解能などに基づいて拡張されたルックアップテーブルに従って決定される場合がある。別の例では、対応するタイミング分解能は、エネルギー蓄積、光子相互作用の数、タイミング分解能などの関係性を定義する関数の評価に従って決定される場合がある。
一般的な形式では、画像再構成向けのＴＯＦカーネルは、以下の式（３）で表される関数を用いて、イベントごとに決定することができる。
Figure 2022167797000004
式中、Δｔa 2=ｆ（Ｅ1,Ｅ2,Ｅ 3,…,Ｅi,…,ＥM）及びΔｔｂ 2=ｆ（Ｅ1,Ｅ2,Ｅ 3,…,Ｅｊ,…,ＥＮ）であり、ここで、Δｔaは、ＰＥＴ検出器にヒットする対のガンマ線の第１のタイミング分解能であり、Ｅiは、各結晶に蓄積する第１ガンマ線の測定されたエネルギーであり、Ｍは、第１ガンマ線がヒットした結晶の総数であり、Δｔbは、ＰＥＴ検出器にヒットする対のガンマ線の第２のタイミング分解能であり、Ｅjは、各結晶に蓄積する第２ガンマ線の測定されたエネルギーであり、Ｎは、第２ガンマ線がヒットした結晶の総数である。ΔｔaおよびΔｔbを計算する関数は、較正プロセスによって決定することができ、これは、経験的式、またはルックアップテーブルである場合がある。
本明細書に記載のシステムおよび方法は、以前のＰＥＴシステムのような、全ての同時計数イベントに対する単一のタイミング分解能の抽出の不正確さを排除する。本明細書の方法は、ＰＥＴシステムによって観察されるイベントごとのタイミング分解能を定義する際の正確さを向上させる。これにより、タイミング分解能情報が正確になると、いっそう画像再構成中のアーチファクトが低減され、それによって、より良い画像品質が実現される。
本明細書のシステムおよび方法は、異なるタイミング分解能を伴う同時計数イベントに対して、異なるＴＯＦカーネル（すなわち、異なるＴＯＦカーネル幅）を利用する。ＴＯＦカーネル幅を対応するタイミング分解能に一致させることで、単一のＴＯＦカーネルを使用することにより生じるアーチファクトを低減することによって、ＰＥＴ画像を向上させる。
一実施形態によって、本開示は、ＰＥＴ画像再構成において動的に調整可能なＴＯＦカーネル幅の使用の方法について記載する。全てのデータはリストモード形式で得られるので、タイミング分解能は、イベントごとに決定されるか、またはＬＯＲごとに決定される場合がある。動的ＴＯＦカーネルは、イベントごとにタイミング分解能が決定される場合、リストモードＰＥＴ画像再構成で使用することができる。ＬＯＲごとにタイミング分解能が決定される場合、動的ＴＯＦカーネルは、リストモード画像再構成で、または、サイノグラムを形成するためにＬＯＲによるリストモードデータの分類に続くサイノグラムベース画像再構成で使用されてよい。
一実施形態では、本開示は、イベントごとにＰＥＴ装置のタイミング分解能を決定する方法について記載する。タイミング分解能は、同時計数イベントごとのガンマ線対のエネルギーによって決定されてよい。このことは、ガンマ線相互作用の場所などの他の要因によってもタイミング分解能の変化は起こる場合があるという理解を伴って決定される場合があり、これにより、ＬＯＲ依存タイミング分解能が提供される。
一実施形態では、本明細書に記載の動的ＴＯＦカーネル方法は、画像品質を向上させるために、他のイメージングモダリティにも適用することができる。
一実施形態では、方法は、異なるＴＯＦカーネル幅を伴うグループにデータを分割することと、グループごとに画像を再構成することと、次いで、その後、再構成済み画像を組み合わせることと、によって実装される場合がある。
ここで、上記の概説および説明について、図４のフロー図を参照して説明する。図４のフロー図は、方法４１０を説明するものである。方法４１０は、ＰＥＴ画像を再構成するために、動的に調整されるＴＯＦカーネルを使用して抽出されたエネルギーデータおよび抽出されたタイミングデータを処理するステップおよびサブプロセスを含む。
まず、方法４１０のステップ４１５で、消滅イベントに関連して内在するエネルギーデータおよびタイミングデータは、ＰＥＴ収集によって取得されたデータから抽出される場合がある。一実施形態では、ＰＥＴ収集から取得されたデータは、経時的に並べられ、イベントデータに従って前処理されない。より一般的に実装される場合がある別の実施形態では、ＰＥＴ収集から取得されたデータは、関連するエネルギーデータおよびタイミングデータに従ってイベントごとに並べられたリストモードデータである場合がある。
方法４１０のサブプロセス４２０で、データはリストモードデータとして得られると仮定して、抽出されたエネルギーデータおよび抽出されたタイミングデータは処理されて、消滅イベントごとに関連するＰＥイベントおよびＣＳイベントが識別されて、消滅イベントによって発生した２つのガンマ線のそれぞれの結晶相互作用の数に基づいて消滅イベントが分類される場合がある。サブプロセス４２０については、図５Ａを参照してより詳細に後述する。
方法４１０のサブプロセス４２０で生成された分類された消滅イベントは、分類された消滅イベントのそれぞれのタイミング分解能を計算するために、方法４１０のサブプロセス４３０で使用される場合がある。方法４１０のサブプロセス４３０については、図５Ｂを参照してより詳細に後述するが、計算されたタイミング分解能は、少なくともイベント分類と、表形式構造、タイミング分解能モデルなどとの比較に基づくものであると理解できる。
方法４１０のサブプロセス４３０で計算されたタイミング分解能は、消滅イベントごとにＴＯＦカーネルを決定するために、方法４１０のステップ４３５で使用される場合がある。一実施形態では、消滅イベントごとのＴＯＦカーネルの幅は、消滅イベントごとの計算されたタイミング分解能と同等であるように決定される。別の実施形態では、消滅イベントごとのＴＯＦカーネルの幅は、消滅イベントごとの計算されたタイミング分解能およびシステム依存ハードウェア要因に従って決定される場合がある。
方法４１０のステップ４４０で、決定されたＴＯＦカーネルは、抽出されたエネルギーデータおよびタイミングデータ由来のＰＥＴ収集データの画像再構成に使用される場合がある。画像再構成は、リストモードベース画像再構成であるか、またはサイノグラムを生成するためにＬＯＲによるリストモードデータの分類に続くサイノグラムベース画像再構成であってよい。画像再構成は、解析再構成技法、反復再構成技法などによって実施されてよい。反復再構成技法としては、最尤推定期待値最大化（Maximum Likelihood Expectation Maximization：ＭＬＥＭ）、逐次サブセット期待値最大化（Ordered Subsets Expectation Maximization：ＯＳＥＭ）、代数的再構成技法（Algebraic Reconstruction Technique：ＡＲＴ）、および最大帰納的（Maximum A Posteriori：ＭＡＰ）再構成などが挙げられる。
方法４１０のサブプロセス４２０について、ここで、図５Ａを参照してより詳細に説明する。まず、サブプロセス４２０は、ＰＥＴ収集データに対応する抽出されたエネルギーデータおよび抽出されたタイミングデータを受信することを含む。
一実施形態によれば、リストモードデータとしてＰＥＴ収集データが得られず、サブプロセス４２０は、消滅イベントに関連する時間の既知のウィンドウに対応する所定の時間セグメントに基づいてデータエントリがクラスタ化されるステップ５２１に進む。言い換えると、単一の消滅イベントから起こるガンマ線およびそれらの検出器相互作用は、解析向けに一緒にグループ化される必要がある。一実施形態では、この手法は、ＬＯＲごとの評価を可能にする。
一実施形態では、時間のウィンドウまたは所定の時間セグメントは、全体の得られたデータセットの解析に対して単一の値である場合がある。所定の時間セグメントは、２ナノ秒（ｎｓ）、３ｎｓ、４ｎｓなどであってもよい。一例では、所定の時間セグメントは、３ｎｓである。データの各所定の時間セグメントは、１対のガンマ線とＰＥＴシステムのガンマ線検出器との検出された相互作用に対応する２つ以上のエネルギーデータエントリを有する場合がある。これらの検出された相互作用またはカウントは、エネルギーレベルの範囲とは無関係のカウントおよびデータエントリを含む場合がある。サブプロセス４２０のステップ５２１でクラスタ化された抽出されたエネルギーデータは、サブプロセス４２０のステップ５２２に提供されてよい。
ＰＥＴ収集データがリストモードで得られる一実施形態によれば、イベントごとに既に記録されたエネルギーデータおよびタイミングデータは、直接抽出されて、次いでサブプロセス４２０のステップ５２２に提供される場合がある。
上述したプロセスのいずれかによって、サブプロセス４２０のステップ５２２は、消滅イベントデータの各クラスタまたは対内のガンマ線またはシングルガンマ線（以下、単にシングルと呼ぶ）ごとに、抽出されたエネルギーデータの好ましいエネルギーウィンドウを分離することを含む。好ましいエネルギーウィンドウは、シングルごとに抽出されたエネルギーデータの合計に適用されてよい。好ましいエネルギーウィンドウに分離することは、消滅イベントに関連しそうな相互作用に設定されるデータを低減するために、図６に示されているようなエネルギーフィルタの適用を含んでもよい。一例では、エネルギーウィンドウまたはエネルギーフィルタは、ポジトロン消滅は２つの同時発生５１１ｋｅＶガンマ線を引き起こすことを理解した上で、４２５ｋｅＶから６５０ｋｅＶの間のウィンドウであってもよい。
サブプロセス４２０のステップ５２３で、フィルタ処理されたエネルギーデータは、各消滅イベントに関連する各シングルによる検出器結晶相互作用の数を決定するために評価される場合がある。このような評価は、フィルタ処理されたエネルギーデータ内の関連するガンマ線の各「対」のシングルごとのカウントの数を算定することによって決定される場合がある。例外を除いて、「対」データは、少なくとも２つのカウントを含む場合があり、ここで、ＰＥイベントとしてヒットした単一の結晶に各シングルはそのエネルギーの全てを蓄積する。「対」データは、３つ以上のカウントを含む場合があり、同様に、ＣＳイベント、および各シングルと検出器結晶との相互作用に依存する。実際には、個々に、または累積的に、４２５から６５０ｋｅＶウィンドウを通った全てのシングルによってヒットされた検出器結晶の数のヒストグラムを提示する図７に示すように、シングルまたはガンマ線の大多数（６２．８％）は、検出器結晶と１回のみ相互作用する。しかし、図７から理解できるように、４０％近くのガンマ線は、結果としてマルチ結晶イベントとなり、この際、少なくとも１つのＣＳイベントが観察される。
上述したように、一実施形態によれば、消滅イベントは、概して、異なるタイプのイベントとして定義することができる。この事例では、イベントの３つのタイプまたはグループのみがあるが、以下のように定義することもできる。第１グループは、シングル結晶グループであり、ここで、ＰＥイベントとして両方のガンマ線がＰＥＴ検出器の結晶のそれぞれ１つと（すなわち１回のみ）相互作用する。第２グループは、マルチ結晶グループであり、ここで、少なくとも１つのＣＳイベントおよびＰＥイベントとしてまたは少なくとも２つのＣＳイベントとして２つのガンマ線の両方が複数の結晶と（すなわち少なくとも２回）相互作用する。第３グループは、混合結晶グループであり、ここで、ＰＥイベントとして２つのガンマ線のうち１つのみが、ＰＥＴ検出器の単一の結晶と（すなわち１回のみ）相互作用し、一方で、少なくとも１つのＣＳイベントおよびＰＥイベントとしてまたは少なくとも２つのＣＳイベントとして２つのガンマ線のその他のものがＰＥＴ検出器の複数の結晶と（すなわち少なくとも２回）相互作用する。
サブプロセス４２０のステップ５２３での抽出されたエネルギーデータの各クラスタ内の結晶相互作用の数が決定されて、それに応じて、サブプロセス４２０のステップ５２４で、各クラスタまたは消滅イベントは、いくつかの結晶相互作用（すなわち、ヒットした各ガンマ線検出器の結晶アレイ内の検出器結晶またはシンチレータ結晶の数）に従って分類することができる。
一実施形態では、２つのみのカウントが消滅イベント内に記録される場合、消滅イベントは、シングル結晶イベントとして分類される場合がある。一実施形態では、３つ以上のカウントが記録される場合、カウントの抽出されたエネルギーデータは、消滅イベントによって発生した２つのガンマ線からどのようにエネルギーが蓄積されたかを決定するために算定される場合がある。例えば、４つのカウントが記録される場合、内在するエネルギーデータは、ガンマ線の１つのＰＥイベントに対応する１つの５１１ｋｅＶヒットがあったこと、および、他の３つのカウントが複数の検出器結晶と相互作用する単一のガンマ線と関連することを示す場合がある。別の例では、４つのカウントが記録される場合があり、かつ、ＣＳイベントとして、およびそれに続くＣＳイベントまたはＰＥイベントのいずれかとして、消滅イベントの各ガンマ線がガンマ線検出器の複数の検出器結晶と相互作用したことを示す場合がある。上述の事例のいずれかにおいて、イベントは、記録されたカウントの数、およびそれらに関連するエネルギーデータに基づいて、シングル結晶グループ、混合結晶グループ、およびマルチ結晶グループのうち１つとして分類される場合がある。
当然、一実施形態による相互作用の分類は、上述のような、３つのグループまたはタイプのイベントのみに限定されない。その他の場合、第１グループは、シングル結晶グループ（すなわち、ＰＥイベントとしてのみ各ガンマ線は単一の結晶内に蓄積する）として定義される場合があるが、第２グループおよび第３グループは、ヒットした検出器結晶の数に基づいてさらに細分化される場合がある。例えば、「混合結晶イベント」のタイプでは、ＰＥイベントで１つのガンマ線が単一の検出器結晶内に蓄積され、その一方で、２つのＣＳイベントおよび最終的なＰＥイベントとして、その他のガンマ線が複数の検出器結晶と相互作用する場合がある。混合結晶イベントおよびマルチ結晶イベントの変形形態を認知することによって、またそれらに従って、後述するように改善された画像再構成が可能である。
各イベントが分類されて、タイミング分解能は、方法４１０のサブプロセス４３０に従ってイベントごとに計算される場合があるが、図５Ｂに関して、および図８に鑑みてさらに詳しく記載する。
サブプロセス４３０のステップ５３１で、ステップ４１５から取得された消滅イベント分類が、消滅イベントのタイミング分解能を決定するために使用される場合がある。このために、分類は、ルックアップテーブル（Look Up Table：ＬＵＴ）、タイミング分解能モデルなどのうち１つを問い合わせて、消滅イベントに割り当てられて、画像再構成中に使用される必要があるタイミング分解能を決定するために使用される場合がある。
上述のように、第１グループのタイミング分解能は、Δｔ1と定義することができる。一例では、適切なように、Δｔ1は、１００ピコ秒（ｐｓ）、２００ｐｓ、および３００ｐｓであってよい。第２グループおよび第３グループのタイミング分解能は、光子とＰＥＴ検出器の検出器結晶との相互作用の数に基づく場合がある。第２グループに関して、ガンマ線対の各散乱した光子がＰＥＴ検出器の２つの検出器結晶のみと相互作用することを仮定すると、タイミング分解能は、Δｔ2と定義することができる。Δｔ2は、６００ｐｓ、７００ｐｓ、または８００ｐｓであってよい。第３グループに関して、ＰＥイベントでガンマ線対の１つのガンマ線が単一の検出器結晶内にエネルギーを蓄積し、かつガンマ線対のその他のガンマ線が散乱してＰＥＴ検出器の２つの検出器結晶と相互作用すると仮定すると、タイミング分解能は、第１タイミング分解能Δｔ1と、第２タイミング分解能Δｔ2との畳み込みとして、以下の式（４）で定義することができる。
Figure 2022167797000005
ＬＵＴ、タイミング分解能モデルなどが評価されて、次いで、サブプロセス４３０のステップ５３２で、タイミング分解能に関連する分類が、消滅イベントデータに割り当てられる場合がある。したがって、方法４１０のステップ４４０の画像再構成の前に、ＴＯＦカーネル幅を決定するために、タイミング分解能は、方法４１０のステップ４３５で使用される場合がある。
一実施形態によれば、上記で説明したように、相互作用の分類は３つのグループのみに限定されない。第１グループは、シングル結晶グループとして定義される場合があり、一方で、第２グループおよび第３グループは、ヒットした結晶の数に基づいてさらに細分化される場合がある。例えば、「混合結晶イベント」のタイプでは、ＰＥイベントで１対のシングルの１つのガンマ線またはシングルが、単一の検出器結晶内に蓄積され（シングル結晶シングル）、その一方で、２つのＣＳイベントおよび最終的なＰＥイベントとして１対のシングルのその他のガンマ線またはシングルが、複数の検出器結晶と相互作用する場合がある（マルチ結晶シングル）。他のシングルが３つの結晶と相互作用することを認知することによって、イベントに対する所定のタイミング分解能は、特定の相互作用およびその蓄積されたエネルギーに調整される場合がある。３つの結晶と相互作用するマルチ結晶シングルのタイミング分解能は、最後のヒットがＰＥイベントであると仮定すると、各ヒットのエネルギーが低い可能性があるので、２つの結晶と相互作用するマルチ結晶シングルより高くなる（すなわち、より劣る）ことが理解できる。したがって、イベントのタイミング分解能は、これらの複雑性を反映したものとなる。
一実施形態では、イベントを分類する際のエネルギーデータのより深い粒度は、その適切なタイミング分解能の決定のために拡張される場合がある。例えば、３つの分類グループに基づいて３つのタイミング分解能のみを識別する代わりに、無数のタイミング分解能が可能であり、かつガンマ線および各ヒットによる結晶に蓄積されたエネルギーによってヒットの数を伴って変化する異なるイベント分類に対応する場合がある。ＬＵＴまたは他のタイミング分解能モデルは、モデルを占有する追加の情報を含む場合があり、それにより、より正確なタイミング分解能が得られる。
図９および図１０に示すように、上述の方法は、ＰＥＴ装置の範囲内で実装される場合がある。したがって、図９および図１０は、矩形の検出器モジュールとしてそれぞれが構成される、いくつかのガンマ線検出器（Gamma-Ray Detector：ＧＲＤ）９０１（例えば、ＧＲＤ１、ＧＲＤ２からＧＲＤＮ）を備えている、ＰＥＴ装置９００を示す。一実装形態によれば、ガントリ９０４の周りに円形ボア９０２を形成する各ＰＥＴ検出器リングは、４０個のＧＲＤを備える。別の実装形態では、４８個のＧＲＤがあり、より多くの数のＧＲＤが使用されると、より大きな内径寸法のＰＥＴ装置９００が作られる。ＧＲＤはガンマ線を（例えば、可視の、赤外のおよび紫外の波長での）シンチレーション光子に変換するためのシンチレータ結晶アレイを含み、それらシンチレーション光子は、光検出器によって検出される。各ＧＲＤは、ガンマ線を吸収して、シンチレーション光子を放射する個々の検出器結晶の２次元アレイを備える場合がある。シンチレーション光子は、ＧＲＤに配設されているシリコン光電子増倍管（Silicon PhotoMultiplier：ＳｉＰＭ）の２次元アレイによっても検出される場合がある。結晶と光検出器との間で１対１の対応関係が存在する。ライトガイドが、検出器結晶アレイとＳｉＰＭとの間に配置可能である。さらに、各ＧＲＤは、種々のサイズのいくつかのＳｉＰＭを備え、そのそれぞれが、複数の検出器結晶からシンチレーション光子を受信するように配設される。各ＳｉＰＭは、シンチレーションイベントが発生したタイミングおよび検出イベントを起こすガンマ線のエネルギーを示すアナログ信号を作成できる。
図１０は、対象物ＯＢＪから放射されるガンマ線を検出するように配設されたＧＲＤを有するＰＥＴ装置システムの概略図を示す。ＧＲＤは、各ガンマ線検出器に対応するタイミング、位置、およびエネルギーを測定することができる。一実装形態では、図９および１０に示され、本明細書に記載されるように、ガンマ線検出器は、ＰＥＴ検出器リング内に配設される。図１０の単一のＰＥＴ検出器リングは、ＰＥＴ装置の軸方向に沿って任意の数のＰＥＴ検出器リングを備えるように挿入される場合がある。検出器結晶は、シンチレータ結晶とすることができ、そのシンチレータ結晶は、２次元アレイに配設された個々のシンチレータ素子を有し、該シンチレータ素子は、任意の既知のシンチレーション物質とすることができる。
図１０は、撮像される対象物ＯＢＪが台１００６上に置かれ、ＧＲＤ１からＧＲＤＮのＧＲＤモジュールが、対象物ＯＢＪおよび台１００６の周りに周囲方向に配設される、ＰＥＴ装置１０００の構造の例を示す。ＧＲＤは、ＰＥＴ検出器リングを備える場合があり、また架台装置１００４に固定して接続されている円形ボア１００２に固定して接続される場合がある。架台装置１００４は、ＰＥＴ装置の多数の部品を収容する。ＰＥＴ装置の架台装置１００４はまた、対象物ＯＢＪおよび台１００６がそれを通って通過できる、円形ボア１００２によって画定された開口を含み、また、消滅イベントにより対象物ＯＢＪから反対方向に放射されるガンマ線は、ＧＲＤにより検出可能であり、かつ、タイミング情報およびエネルギー情報は、ガンマ線対の同時計数を決定するために使用される場合がある。
図１０では、ガンマ線検出データを収集、記憶、処理、および分配するための回路およびハードウェアも示されている。回路およびハードウェアは、処理回路１００７、ネットワークコントローラ１００３、メモリ１００５、およびデータ収集システム（Data Acquisition System：ＤＡＳ）１００８、を備える。ＰＥＴ撮像装置はまた、ＧＲＤからの検出測定結果をＤＡＳ１００８、処理回路１００７、メモリ１００５、およびネットワークコントローラ１００３に送出するデータチャンネルを備える。ＤＡＳ１００８は、検出器からの検出データの収集、デジタル化、および送出を制御することができる。一実装形態では、ＤＡＳ１００８は、台１００６の動きを制御する。処理回路１００７は、適切に、検出データの再構成前処理、画像再構成、および画像データの再構成後処理を含む機能を実施する。
一実施形態によれば、図９および図１０のＰＥＴ装置９００、１０００の処理回路１００７は、本明細書に記載するように、方法４１０を実施するように構成される場合がある。処理回路１００７は、個別論理ゲート、特定用途向け集積回路（Application Specific Integrated Circuit：ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（Field Programmable Gate Array：ＦＰＧＡ）、または他の複合プログラマブル論理デバイス（Complex Programmable Logic Device：ＣＰＬＤ）として実装されることがあるＣＰＵを含む場合がある。ＦＰＧＡまたはＣＰＬＤの実装形態は、ＶＨＤＬ、Ｖｅｒｉｌｏｇ、または任意のその他のハードウェア記述言語で符号化されてもよく、かつ、その符号は、ＦＰＧＡまたはＣＰＬＤ内部の電子メモリに直接記憶されるか、または別個の電子メモリとして記憶されてよい。さらに、メモリ１００５は、ハードディスクドライブ、ＣＤ－ＲＯＭドライブ、ＤＶＤドライブ、ＦＬＡＳＨ（登録商標）ドライブ、ＲＡＭ、ＲＯＭまたは当該技術分野において既知の任意のその他の電子記憶装置とすることができる。メモリ１００５は、ＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭまたはＦＬＡＳＨ（登録商標）メモリのような不揮発性のものであってもよい。メモリ１００５は、静的または動的ＲＡＭなどの揮発性のものとすることができ、電子メモリ、ならびにＦＰＧＡまたはＣＰＬＤとメモリとの間の相互作用を管理するために、マイクロコントローラまたはマイクロプロセッサなどのプロセッサが設けられてもよい。
あるいは、処理回路１００７のＣＰＵは、本明細書に記載の方法４１０を実施するコンピュータ可読命令のセットを含むコンピュータプログラムを実行することができ、このプログラムは、上述の非一時的電子メモリおよび／またはハードディスクドライブ、ＣＤ、ＤＶＤ、ＦＬＡＳＨ（登録商標）ドライブまたは任意のその他の既知の記憶媒体のいずれかに記憶される。さらに、このコンピュータ可読命令は、実用アプリケーション、バックグラウンドデーモン、またはオペレーティングシステムのコンポーネント、もしくはそれらの組み合わせとして提供されてもよく、米国インテル社のＸｅｎｏｎ（登録商標）プロセッサ、または米国ＡＭＤ社のＯｐｔｅｒｏｎ（登録商標）プロセッサなどのプロセッサ、ならびに、Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ ＶＩＳＴＡ（登録商標）、ＵＮＩＸ（登録商標）、Ｓｏｌａｒｉｓ（登録商標）、ＬＩＮＵＸ（登録商標）、Ａｐｐｌｅ（登録商標）、ＭＡＣ－ＯＳ（登録商標）および当業者に既知の他のオペレーティングシステムなどのオペレーティングシステムと連動して実行される。さらに、ＣＰＵは、命令を実施するために並行して協動する複数のプロセッサとして実装されることがある。
一実装形態では、ＰＥＴ装置は、再構成済み画像を表示するためのディスプレイなどを含む場合がある。ディスプレイは、ＬＣＤディスプレイ、ＣＲＴディスプレイ、プラズマディスプレイ、ＯＬＥＤ、ＬＥＤまたは当該技術分野において既知の任意の他のディスプレイとすることができる。
米国インテル社のインテルイーサーネットＰＲＯネットワークインターフェースカードなどのネットワークコントローラ１００３が、ＰＥＴ撮像装置の種々の部品間をインターフェースすることができる。追加として、ネットワークコントローラ１００３は、外部のネットワークともインターフェースすることができる。理解されるように、この外部ネットワークは、インターネットなどの公共ネットワーク、またはＬＡＮもしくはＷＡＮネットワークなどの私的ネットワーク、あるいはそれらの組み合わせとすることができ、かつ、ＰＳＴＮまたはＩＳＤＮサブネットワークを含むこともできる。この外部ネットワークは、イーサネット（登録商標）ネットワークのような有線方式、またはＥＤＧＥ、３Ｇ、４Ｇおよび５Ｇ無線セルラーシステムを含むセルラーネットワークのような無線方式とすることもできる。無線ネットワークは、ＷｉＦｉ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、または既知である通信の任意のその他の無線形態とすることができる。
非常に多くの変更および変形形態が、上記の教示に照らし可能であることは明らかである。したがって、添付の特許請求の範囲で、具体的に本明細書に記載されているのとは別の方法で、本発明が実践されてもよいことを理解されよう。
以上説明した少なくとも１つの実施形態によれば、画質を向上させることができる。
本開示の実施形態は、以下のように付加的に述べることもできる。
（１）ポジトロン放射断層撮影画像を再構成するための装置であって、ポジトロン放射断層撮影スキャナから取得された未処理データ（生データ）から、複数の消滅イベントに関連するエネルギーデータおよびタイミングデータを抽出し、消滅イベントごとの該抽出されたエネルギーデータおよび該抽出されたタイミングデータは、各消滅イベントによって発生した１対のガンマ線のそれぞれと、ポジトロン放射断層撮影スキャナの１つまたは複数のガンマ線検出器との相互作用に対応し、それぞれの抽出されたエネルギーデータおよびそれぞれの抽出されたタイミングデータに基づいて各消滅イベントを分類し、分類に基づいて、消滅イベントごとのタイミング分解能を計算し、消滅イベントごとに、消滅イベントの計算されたタイミング分解能に基づいて、飛行時間カーネルの幅を決定し、処理回路によって、ポジトロン放射断層撮影スキャナからの取得された未処理データ、および各消滅イベントに関連する飛行時間カーネルの決定された幅に基づいてポジトロン放射断層撮影画像を再構成する、ように構成された処理回路を備える、装置。
（２）処理回路は、それぞれの抽出されたエネルギーデータおよびそれぞれの抽出されたタイミングデータから、消滅イベントによって発生した１対のガンマ線のそれぞれによって衝突を受けた１つまたは複数のガンマ線検出器の量を決定することによって、各消滅イベントを分類するようにさらに構成される、（１）に記載の装置。
（３）処理回路は、消滅イベントによって発生した１対のガンマ線の各ガンマ線によって衝突を受けた１つまたは複数のガンマ線検出器の決定された量に基づいて、シングル結晶イベント、マルチ結晶イベント、またはハイブリッド結晶イベントとして、消滅イベントを分類するようにさらに構成される、（１）または（２）のいずれかに記載の装置。
（４）シングル結晶イベントは光電イベントであり、マルチ結晶イベントは散乱イベントであり、ハイブリッド結晶イベントはこれらの組み合わせである、（１）から（３）のいずれか１つに記載の装置。
（５）処理回路は、消滅イベントがハイブリッド結晶イベントであることを分類が示すときに、シングル結晶イベントに関連するタイミング分解能と、マルチ結晶イベントに関連するタイミング分解能との畳み込みによってタイミング分解能を計算するようにさらに構成される、（１）から（４）のいずれか１つに記載の装置。
（６）各消滅イベントは、所定の期間中の、ガンマ線と１つまたは複数のガンマ線検出器との相互作用を含む、（１）から（５）のいずれか１つに記載の装置。
（７）ポジトロン放射断層撮影画像を再構成するための方法であって、処理回路によって、ポジトロン放射断層撮影スキャナから取得された未処理データから、複数の消滅イベントに関連するエネルギーデータおよびタイミングデータを抽出することであって、消滅イベントごとの該抽出されたエネルギーデータおよび該抽出されたタイミングデータは、各消滅イベントによって発生した１対のガンマ線のそれぞれと、ポジトロン放射断層撮影スキャナの１つまたは複数のガンマ線検出器との相互作用に対応する、抽出することと、処理回路によって、それぞれの抽出されたエネルギーデータおよびそれぞれの抽出されたタイミングデータに基づいて各消滅イベントを分類することと、処理回路によって、分類に基づいて、消滅イベントごとのタイミング分解能を計算することと、処理回路によって、消滅イベントごとに、飛行時間カーネルの幅を決定することと、処理回路によって、ポジトロン放射断層撮影スキャナからの取得された未処理データ、および各消滅イベントに関連する飛行時間カーネルの決定された幅に基づいてポジトロン放射断層撮影画像を再構成することと、を含む、方法。
（８）分類することは、消滅イベントごとに、処理回路によって、それぞれの抽出されたエネルギーデータおよびそれぞれの抽出されたタイミングデータから、消滅イベントによって発生した１対のガンマ線のそれぞれのガンマ線によって衝突を受けた１つまたは複数のガンマ線検出器の量を決定することを含む、（７）に記載の方法。
（９）分類することは、消滅イベントによって発生した１対のガンマ線のそれぞれによって衝突を受けた１つまたは複数のガンマ線検出器の決定された量に基づいて、シングル結晶イベント、マルチ結晶イベント、またはハイブリッド結晶イベントとして、消滅イベントを分類する、（７）または（８）のいずれかに記載の方法。
（１０）シングル結晶イベントは光電イベントであり、マルチ結晶イベントは散乱イベントであり、ハイブリッド結晶イベントはこれらの組み合わせである、（７）から（９）のいずれか１つに記載の方法。
（１１）計算することは、消滅イベントがハイブリッド結晶イベントであることを分類が示すときに、シングル結晶イベントに関連するタイミング分解能と、マルチ結晶イベントに関連するタイミング分解能との畳み込みによってタイミング分解能を計算することを含む、（７）から（１０）のいずれか１つに記載の方法。
（１２）コンピュータ可読命令を記憶している非一時的コンピュータ可読記憶媒体であって、該コンピュータ可読命令は、コンピュータによって実行されると、該コンピュータに、ポジトロン放射断層撮影画像を再構成するための方法を実施させ、該方法は、ポジトロン放射断層撮影スキャナから取得された未処理データから、複数の消滅イベントに関連するエネルギーデータおよびタイミングデータを抽出することであって、消滅イベントごとの該抽出されたエネルギーデータおよび該抽出されたタイミングデータは、各消滅イベントによって発生した１対のガンマ線のそれぞれと、ポジトロン放射断層撮影スキャナの１つまたは複数のガンマ線検出器との相互作用に対応する、抽出することと、それぞれの抽出されたエネルギーデータおよびそれぞれの抽出されたタイミングデータに基づいて各消滅イベントを分類することと、分類に基づいて、消滅イベントごとのタイミング分解能を計算することと、消滅イベントごとに、消滅イベントの計算されたタイミング分解能に基づいて、飛行時間カーネルの幅を決定することと、ポジトロン放射断層撮影スキャナからの取得された未処理データ、および各消滅イベントに関連する飛行時間カーネルの決定された幅に基づいてポジトロン放射断層撮影画像を再構成することと、を含む、非一時的コンピュータ可読記憶媒体。
（１３）分類することは、消滅イベントごとに、それぞれの抽出されたエネルギーデータおよびそれぞれの抽出されたタイミングデータから、消滅イベントによって発生した１対のガンマ線のそれぞれによって衝突を受けた１つまたは複数のガンマ線検出器の量を決定することを含む、（１２）に記載の非一時的コンピュータ可読記憶媒体。
（１４）分類することは、消滅イベントによって発生した１対のガンマ線のそれぞれによって衝突を受けた１つまたは複数のガンマ線検出器の決定された量に基づいて、シングル結晶イベント、マルチ結晶イベント、またはハイブリッド結晶イベントとして、消滅イベントを分類する、（１２）または（１３）のいずれかに記載の非一時的コンピュータ可読記憶媒体。
（１５）計算することは、消滅イベントがハイブリッド結晶イベントであることを分類が示すときに、シングル結晶イベントに関連するタイミング分解能と、マルチ結晶イベントに関連するタイミング分解能との畳み込みによってタイミング分解能を計算することを含む、（１２）から（１４）のいずれか１つに記載の非一時的コンピュータ可読記憶媒体。
いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、実施形態同士の組み合わせを行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
１０００ ＰＥＴ装置
１００４ 架台装置
１００７ 処理回路
１００８ データ収集システム

Claims (8)

  1. ポジトロン放射断層撮影スキャナから取得された生データから、対消滅イベントに関連するエネルギーデータおよびタイミングデータを抽出し、
    抽出された前記エネルギーデータおよび抽出された前記タイミングデータに基づいて各消滅イベントを分類し、
    前記分類に基づいて、消滅イベントごとのタイミング分解能を決定し、
    消滅イベントごとに、前記消滅イベントの前記タイミング分解能に基づいて、ＴＯＦ（Ｔｉｍｅ Ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ）カーネルの幅を決定し、
    前記生データ、および前記ＴＯＦカーネルの前記決定された幅に基づいてＰＥＴ（Ｐｏｓｉｔｒｏｎ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）画像を再構成する、処理回路
    を備える、画像処理装置。
  2. 前記処理回路は、
    前記エネルギーデータおよび前記タイミングデータから、前記消滅イベントによって発生した１対のガンマ線のそれぞれによって衝突を受けた１つまたは複数のガンマ線検出器の量を決定すること、
    によって、各消滅イベントを分類する、請求項１に記載の画像処理装置。
  3. 前記処理回路は、前記量に基づいて、シングル結晶イベント、マルチ結晶イベント、またはハイブリッド結晶イベントとして、前記消滅イベントを分類する、請求項２に記載の画像処理装置。
  4. 前記シングル結晶イベントは光電イベントであり、前記マルチ結晶イベントは散乱イベントであり、前記ハイブリッド結晶イベントはこれらの組み合わせである、請求項３に記載の画像処理装置。
  5. 前記処理回路は、前記消滅イベントがハイブリッド結晶イベントであることを前記分類が示すときに、シングル結晶イベントに関連するタイミング分解能と、マルチ結晶イベントに関連するタイミング分解能との畳み込みによって前記タイミング分解能を計算する、請求項３に記載の画像処理装置。
  6. 各消滅イベントは、所定の期間中の、ガンマ線と１つまたは複数のガンマ線検出器との相互作用を含む、請求項１に記載の画像処理装置。
  7. 処理回路により、ポジトロン放射断層撮影スキャナから取得された生データから、対消滅イベントに関連するエネルギーデータおよびタイミングデータを抽出し、
    抽出された前記エネルギーデータおよび抽出された前記タイミングデータに基づいて各消滅イベントを分類し、
    前記分類に基づいて、消滅イベントごとのタイミング分解能を決定し、
    消滅イベントごとに、前記消滅イベントの前記タイミング分解能に基づいて、ＴＯＦ（Ｔｉｍｅ Ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ）カーネルの幅を決定し、
    前記生データ、および前記ＴＯＦカーネルの前記決定された幅に基づいてＰＥＴ（Ｐｏｓｉｔｒｏｎ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）画像を再構成する、画像処理方法。
  8. ポジトロン放射断層撮影スキャナから取得された生データから、対消滅イベントに関連するエネルギーデータおよびタイミングデータを抽出し、
    抽出された前記エネルギーデータおよび抽出された前記タイミングデータに基づいて各消滅イベントを分類し、
    前記分類に基づいて、消滅イベントごとのタイミング分解能を決定し、
    消滅イベントごとに、前記消滅イベントの前記タイミング分解能に基づいて、ＴＯＦ（Ｔｉｍｅ Ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ）カーネルの幅を決定し、
    前記生データ、および前記ＴＯＦカーネルの前記決定された幅に基づいてＰＥＴ（Ｐｏｓｉｔｒｏｎ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）画像を再構成する処理をコンピュータに実行させる、プログラム。
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