JP2024520322A

JP2024520322A - Ｐｅｔ撮像システム取り付けフレーム

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Publication number: JP2024520322A
Application number: JP2023571257A
Authority: JP
Inventors: オリヴァーミューレンス; トーマスフラック
Original assignee: Koninklijke Philips NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2021-06-03
Filing date: 2022-05-27
Publication date: 2024-05-24
Also published as: CN117479889A; WO2022253705A1; EP4098200A1; US20240277305A1; EP4346611A1

Abstract

陽電子放出断層撮影撮像システムは、複数のガンマ検出器素子、複数の検出器カセット、及び取り付けフレームを含む。それぞれの検出器カセットは、複数のガンマ検出器素子を交換可能に受容するように構成される。取り付けフレームは、ボアの軸の周りの複数の角度位置で検出器カセットを交換可能に受容するように構成され、その結果、各角度位置で、複数の検出器カセットがボアの軸に平行な方向に沿って受容可能であり、複数のガンマ検出器素子がボアの軸に対して横軸方向にカセット内に受容可能である。

Description

本開示は、陽電子放出断層撮影、PET、撮像システムに関する。

PET撮像システムは、放射線トレーサによって解剖学的構造内の生物学的過程を検討するために使用される。放射性トレーサは、典型的にはグルコース又はリガンドなどの分子に結合され、被検体の血流中に注入される。血流は解剖学的構造内で放射性トレーサを循環させ、放射性トレーサは領域の生物学的機能に応じて、及び付着分子に応じて、特定の領域において優先的に吸収されるか、又は「取り込まれる」。次いで、解剖学的構造内の放射性トレーサの空間分布を表すPET画像が、PET撮像システムを使用して生成される。臨床医は被検体の診断を行うために、そのような画像を研究することができる。

解剖学的構造内の放射性トレーサの空間分布は、それが崩壊する間に放射性トレーサによって放出されるガンマ量子を検出することによって決定される。放射性トレーサが崩壊することにつれて、放射性トレーサは陽電子を放出する。陽電子は電子によって局所的に消滅し、反対方向のガンマ量子の対の同時放出をもたらす。ガンマ量子の対の放出は、放射性崩壊イベント、又は単に「イベント」と呼ばれることがある。

ガンマ量子を検出するために、PET撮像システムは、しばしば「ガンマ検出器素子」と呼ばれる複数のガンマ検出器を含む。ガンマ検出器素子はボア内の被検体の一部から放出されたガンマ量子を検出するために、撮像システムのボアの周りに配置される。ガンマ検出器素子は、光検出器アレイに結合されたシンチレータアレイを含む。ガンマ量子がガンマ検出器素子によって受信されるたびに、シンチレーション光がそのシンチレータアレイ内で生成され、シンチレーション光がその対応する光検出器アレイによって検出される。しばしば「タイムスタンプ」と呼ばれる、受信されたガンマ光子の検出時間、及び／又は受信されたガンマ量子に応答してシンチレータアレイ内で生成される光分布は、放射性崩壊イベントデータ、又は単に「イベントデータ」と呼ばれる。受信されたガンマ量子に応答してガンマ検出器素子によって生成されたイベントデータは、ボア内の各イベントの原点を位置特定するために処理される。

イベントデータを処理することは、各受信ガンマ量子に応答して光検出器アレイによって検出されるシンチレーション光分布を分析し、光分布を共通の受信ガンマ量子に割り当てる初期ステップ、すなわち「クラスタリング」と呼ばれるプロセスを含むことができる。クラスタリングは各ガンマ量子が受信された検出器上の最も可能性の高い位置を決定するために、及び／又は受信されたガンマ量子のエネルギーを決定するために実行される。

イベントデータを処理することはまた、互いの所定の時間インタバル内に受信されるガンマ量子の対を識別するために、受信されたガンマ光子の検出時間を比較すること、すなわち、「同時探索」と呼ばれるプロセスを伴い得る。同時探索ではボア直径及びガンマ光子の移動速度によって定義される、互いの所定の時間インタバル内に受信されるガンマ量子の一対は共通の放射性崩壊イベントに起因すると仮定される。ガンマ量子のそのような対は、「同時対」と呼ばれ、検出器上のそれらが検出される位置の間の応答線、すなわち「LOR」を定義する。この仮定の下ではLORは崩壊イベントの原点を傍受するが、LORに沿ったその位置は不確実である。いわゆる飛行時間型「TOF」PET撮像では、LORに沿った実際の減衰イベントのより正確な位置が各同時対におけるガンマ量子の検出時間の間の時間差に基づいて決定され得る。複数の減衰イベントからのLORを用いて、被検体における放射性トレーサの分布を表すPET画像を再構成する。

PET撮像システムにおけるイベントデータの処理は、個々のガンマ量子についてのイベントデータを決定する必要性、及びガンマ量子が受信される速度を考慮すると、極めて集中的である。結果として得られるPET画像の画質は、各同時対の原点を決定することができる精度及び速度によって部分的に決定される。したがって、PET撮像システムでは、共起探索及びクラスタリングの動作が一般に、共通の中央プロセッサによって実行される。

PET撮像システム内のガンマ検出器素子は、取り付けフレーム、すなわち「ガントリ」によって、そのボアの周りに配置される。取り付けフレームはガンマ検出器素子を直接的に、又は間接的に支持する。従来のPET撮像システムでは取り付けフレームの幾何学的形状、ひいてはPET撮像システムの軸方向視野は撮像システムが構築されるときに決定される。

Bruschini, C., et alによる”SPADnet: a fully digital, scalable and networked photonic component for time―of―flight PET applications” (published in Biophotonics: Photonic Solutions for Better Health Care IV, edited by Jurgen Popp, Valery V. Tuchin, Dennis L. Mat.9129, 912913)は、その背面上でFPGAベースのPCBにインターフェース接続されたセンサタイルを開示している。得られたフォトニックモジュールは、ガンマ光子ならびに熱イベント及びコンプトンイベントを個々に検出する、自律的な検知及び計算ユニットとして働く。それは、到着の正確な時間、位置及びエネルギーなどの各シンチレーションイベントのための基本情報をリアルタイムで決定し、それを視野内のそのピアに通信する。したがって、同時発生検出はスケーラビリティを保証するために、リング自体において、異なる分散方式で直接行われる。次いで、選択された真の同時イベントはスヌーパモジュールによって収集され、そこから、ギガビットイーサネットを使用して、外部再構成コンピュータに転送される。

しかしながら、PET撮像システムの構造を改善する余地が残されている。

本開示の一態様によれば、PET撮像システムが提供される。PET撮像システムは、被検体を受容するためのボアを含む。ボアは軸を含む。PET撮像システムはまた、複数のガンマ検出器素子、複数の検出器カセット、及び取り付けフレームを含む。各ガンマ検出器素子は、光検出器アレイに結合されたシンチレータアレイを含む。各検出器カセットは、複数のガンマ検出器素子を交換可能に受容するように構成される。取り付けフレームは各角度位置において、複数の検出器カセットがボアの軸に平行な方向に沿って受容可能であり、複数のガンマ検出器素子、ボア内から受信されるガンマ量子を検出するために、ボアの軸に対して横軸方向にカセット内に受容可能であるように、ボアの軸の周りの複数の角度位置で検出器カセットを交換可能に受容するように構成される。

本開示のさらなる態様、特徴、及び利点は、添付の図面を参照してなされる実施例の以下の説明から明らかになるのであろう。

本発明のいくつかの態様による、複数の検出器カセット140_jを含む例示的なPET撮像システム100を直交図で示す概略図である。本発明のいくつかの態様による、検出器カセット140_j (A)と、バックプレーン170(B)に結合された複数の検出器カセット140_jと、複数のバックプレーン170(C)を含む取り付けフレーム150のセクションとの例示を示す概略図である。例示的なPET撮像システム100を示す概略図であり、本発明のいくつかの態様によれば、それぞれの検出器カセット140_j内のプロセッサは、プロセッサを隣接角度位置にあるプロセッサに結合する第1の通信経路310_kと、プロセッサを隣接しない角度位置にあるプロセッサに結合する第2の通信経路320_kとを含む。

本開示の実施例は、以下の説明及び図面を参照して提供される。この説明では、説明の目的のために、いくつかの例の多くの具体的な詳細が説明される。本明細書において、「実施例」、「実施態様」、又は実施例に関連して説明される特性、構造、又は特性が少なくともその1つの実施例に含まれることを意味する同様の言語への言及はその実施例に含まれる。また、1つの例に関連して説明された特徴は別の例においても使用され得、簡潔さのために、すべての特徴が各例において必ずしも複製されないことを諒解されたい。

以下の説明では、PET撮像システムを参照する。PET撮像システムは、飛行時間型「TOF」PET撮像システム、及び非TOF―PET撮像を含む、任意のタイプのPET撮像システムであってもよいことを理解されたい。本明細書では、複数のガンマ検出器素子を含むPET撮像システムの例を参照する。ガンマ検出器素子は、取付けフレームによって直接的又は間接的に支持され、所望の長さを有する軸方向視野を提供するように配置される。この点において、軸方向視野の長さは、心臓、脳、肺などの被検体の一部分、又はヒト被検体の実質的な部分、又はさらには全長を撮像するのに十分であり得ることを理解されたい。したがって、本開示のいくつかの例は、いわゆる「身体」PET撮像システムを提供するために使用され得る。

以下の説明では、プロセッサを参照する。いくつかの例では、プロセッサはカセット内に含まれる。プロセッサは様々な方法を実施し、それは、したがって、コンピュータ実装方法と呼ばれ得る。この点で、コンピュータ実装方法は、少なくとも1つのプロセッサによって実施されると、少なくとも1つのプロセッサに方法を実施させる、コンピュータ可読命令を記憶する非一時的コンピュータ可読記憶媒体として提供され得ることに留意されたい。言い換えれば、コンピュータ実装方法は、コンピュータプログラム製品において実装され得る。コンピュータプログラム製品は、専用ハードウェア、又は適切なソフトウェアと関連してソフトウェアを実行することができるハードウェアによって提供することができる。プロセッサによって提供されるとき、方法の特徴の機能は、単一の専用プロセッサによって、又は単一の共用プロセッサによって、又はそのうちのいくつかが共有され得る複数の個々のプロセッサによって提供され得る。

「プロセッサ」又は「コントローラ」という用語の明示的な使用はソフトウェアを実行することができるハードウェアを排他的に指すものとして解釈されるべきではなく、デジタル信号プロセッサ「DSP」ハードウェア、ソフトウェアを記憶するための読取り専用メモリ「ROM」、ランダムアクセスメモリ「RAM」、不揮発性記憶デバイスなどを暗黙的に含むことができるが、これらに限定されない。さらに、本開示の例はコンピュータ使用可能記憶媒体、又はコンピュータ可読記憶媒体からアクセス可能なコンピュータプログラム製品の形成をとることができ、コンピュータプログラム製品は、コンピュータ又は任意の命令実行システムによって、又はそれらと関連して使用するためのプログラムコードを提供する。本説明の目的のために、コンピュータ使用可能記憶媒体又はコンピュータ可読記憶媒体は、命令実行システム、装置、又はデバイスによって、又はそれに関連して使用するためのプログラムを備える、記憶する、通信する、伝播する、又は移送することができる任意の装置であり得る。媒体は、電子、磁気、光学、電磁、赤外、又は半導体システムもしくはデバイスもしくは伝搬媒体であり得る。コンピュータ可読媒体の例は、半導体又はソリッドステートメモリ、磁気テープ、リムーバブルコンピュータディスク、ランダムアクセスメモリ「RAM」、読取り専用メモリ「ROM」、剛体磁気ディスク、及び光ディスクを含む。光ディスクの現在の例には、コンパクトディスク読み取り専用メモリ「CDROM」、コンパクトディスク読み取り／書き込み「CDR／W」、BluRay(商標)、及びDVDが含まれる。

上述のように、ガントリとしてよく知られている取り付けフレームによって、PET撮像システム内のガンマ検出器素子がそのボアの周りに配置される。取り付けフレームはガンマ検出器素子を直接的に、又は間接的に支持する。従来のPET撮像システムでは取り付けフレームの幾何学的形状、ひいてはPET撮像システムの軸方向視野は撮像システムが構築されるときに決定される。そのようなシステムの欠点は、PET撮像システムの軸方向視野を超える軸方向長さを有するPET画像を生成するために、検査される被検体が、撮像システム内で並進されるか、又は別のPET撮像システムにおいて撮像されなければならないことにある。したがって、時間的に、固定された軸方向視野を有するPET撮像システムは、旧式になることがある。

図1は、本発明のいくつかの態様による、複数の検出器カセット140_jを含む例示的なPET撮像システム100を直交図で示す概略図である。陽電子放出断層撮影撮像システム100は、被検体を受容するためのボア110を含む。ボア110は、軸120を有する。軸120は、図の平面内に延在する。使用中、ボア110は、患者の寝台(図示せず)によって、人体などの被検体を軸120に沿って受け入れることができる。患者ベッドは被検体に対してPET撮像プロシージャを実行するために、ボア110内に延ばされてもよい。PET撮像プロシージャは、被検体の関心領域内の放射性トレーサの分布を検出するために使用されてもよい。18 F―フルオロ―2―デオキシ―D―グルコース「FDG」などの放射性トレーサ、又は別の放射性トレーサは、このために被検体に予め注射されていてもよい。関心領域は、脳、肺などの特定の器官、又はいわゆる「全身」PETスキャンにおける身体の実質的な部分であってもよい。

図1に示すPET撮像システム100はまた、複数のガンマ検出器素子130i、複数の検出器カセット140_j、及び取り付けフレーム150を含む。ガンマ検出器素子130_iの各々はシンチレータアレイ(図示せず)を含み、これは、光検出器アレイ(図示せず)に結合される。ガンマ検出器素子130_iは、図1Aに示されるガンマ量子160a、160bのような、受信されたガンマ量子に応じてイベントデータを生成する。イベントデータは受信されたガンマ量子160a、160bの検出時間、及び／又は受信されたガンマ量子160a、160bに応じてシンチレータアレイ内で生成された光分布を表す。シンチレータアレイは、受信されたガンマ量子に応答してシンチレーション光を生成する様々なシンチレータ材料から形成され得る。この目的のために、オルトケイ酸ルテチウムイットリウム「LYSO」、ゲルマン酸ビスマス「BGO」などのシンチレータ材料、及びガドリニウムアルミニウムガリウムガーネット「GAGG」などのガーネットが知られている。光検出器アレイは、シンチレーション光を検出するのに適した様々な材料から形成することができる。この目的のために、例えば、複数のシリコンアバランシェフォトダイオードを含むシリコン光検出器アレイを使用することができる。光検出器アレイは受信されたガンマ量子に応答してシンチレータアレイ内で生成されるシンチレーション光の空間分布が光検出器アレイによって測定されるように、シンチレータアレイに光学的に結合される。光検出器アレイは、光検出器アレイによって生成された電気信号からイベントデータを生成するための読み出し電子回路に結合され得る。ガンマ検出器素子には、イベントデータを他のガンマ検出器素子によって生成されたイベントデータと同期させるためのクロック信号が供給されてもよく、それによって、検出時間の正確な測定を提供する。

図1に示す各検出器カセット140_jは、複数のガンマ線検出素子130_iを交換可能に収容するように構成されている。さらに、取り付けフレーム150は、それぞれの角度位置f_kにおいて、複数の検出器カセット140_jがボア110の軸120に平行な方向に沿って交換可能に受け入れ可能であり、複数のガンマ検出器130_iが、ボア110内から受け取ったガンマ量子160a,160bを検出するために、ボア110の軸120に対して横軸方向に検出器カセット140_j内で交換可能に受け入れ可能であるように、ボア110の軸120の周りの複数の角度位置f_kで検出器カセット140_jを交換可能に受け入れるように構成される。

検出器カセット140_jはガンマ検出器素子130_iを交換可能に受け入れることができ、取り付けフレーム150は検出器カセットを交換可能に受け入れることができるため、PET撮像システムは、ボア110の軸120に平行な方向に沿って所望のいくつかの検出器カセット140_jにより構成されることができ、ボア110の軸120に対して横軸方向で所望のいくつかのガンマ検出器素子130_iにより構成されることができる。これは、所望されるように、PET撮像システムの軸方向視野を適応させる能力、ならびにPET撮像システムによって生成されるPET画像の解像度をそれぞれ適応させる能力を提供する。したがって、PET撮像システムは、適合又はアップグレードされてもよく、それによって、撮像システムが時間陳腐化するリスクを回避する。ガンマ検出器素子及び検出器カセットの交換可能性はまた、PET撮像システムの維持を容易にする。

ガンマ検出器素子及び検出器カセットをそれぞれ検出器カセット及び取り付けフレームによって交換可能に受容することを容易にするために、様々な機械的及び／又は電気的結合が企図される。例えば、ねじ、ボルト、ラッチ、クリップ、キャッチ、磁石などの機械的結合を使用することができる。電気継手、又はコネクタ、カードエッジコネクタ、DINコネクタ、バックプレーンコネクタ。例えば、メザニンコネクタ、D―subコネクタ、POGOコネクタ、PCIカードコネクタ等を用いることができる。様々な材料が、取り付けフレーム150に使用されることが企図される。例えば、取り付けフレーム150は、鋼又はアルミニウムのような金属から形成することができる。

上述のPET撮像システム100は、一つ又はそれより多くの追加の特徴を含むことができる。これらは、さらなる実施例を参照して以下に記載される。実施例は個別に説明することができるが、これらの実施例はさらなる有利な効果を提供するために組み合わせることもできることに留意されたい。

一実施形態では、検出器カセット140_jがバックプレーンによって受容される。図2は、本発明のいくつかの態様による、検出器カセット140_j(A)と、バックプレーン170(B)に結合された複数の検出器カセット140_jと、複数のバックプレーン170(C)を含む取り付けフレーム150のセクションとの例示を示す概略図である。この実施形態では、取り付けフレーム150がそれぞれの角度位置f_kにおいてバックプレーン170を備える。バックプレーン170は、それぞれの角度位置f_kにおいて、ボアの軸に沿って別個の軸方向位置180_1..nで複数の検出器カセット140_jを交換可能に受容するように構成された複数の機械的継手を備える。機械的カップリングは図2には示されていないが、ネジ、ボルトなどの前述の機械的カップリングのうちの1つによって提供されてもよい。機械的結合は例えば、図2Bの検出器カセット140_jとバックプレーン170との間に配置され得る。別個の軸方向位置は、ボア110に対する検出器カセット、最終的にはガンマ検出器素子の正確かつ反復可能なアライメントを容易にする。

一実施形態では、バックプレーン170がそれぞれの角度位置f_kで受容される1つ以上の検出器カセット140_jのための電源を提供する。

一実施形態では、取り付けフレーム150がボアの軸の周りのそれぞれの角度位置f_kに並進機構190を含む。並進機構190は、それぞれの角度位置f_kにおいて、複数の検出器カセット140_jを、ボア110の軸120に沿って位置決めするように構成される。これは、図2Cに示されており、それぞれの角度位置f_kに一対の平行なレールを含む例示的な引出し型の並進機構が提供されている。代替的な並進機構190を図1Aに示す。この平行移動機構は、それぞれの角度位置f_kに一対の平行な円筒形ロッドを含む。車輪、軸受、歯車などを使用する他のタイプの並進機構を同様に使用して、検出器カセット140_jをボア110の軸120に平行な方向に沿って配置することができる。そのような並進機構の使用は、PET撮像システム100の適応及び保守を容易にする。

一例では、各バックプレーン170はトランシーバを含む。トランシーバは、ガンマ検出器素子130_iによって生成されたイベントデータの、異なるカセット140_j間の通信を制御するように構成される。

一実施形態では、それぞれの検出器カセット140_jが、受信されたガンマ量子に応じて検出器カセット内で受信された一つ又はそれより多くのガンマ検出器素子130_iによって生成されたイベントデータを受信するように構成されたプロセッサを備える。イベントデータは受信されたガンマ量子の検出時間、及び／又は受信されたガンマ量子に応じて一つ又はそれより多くのガンマ検出器素子130_iのシンチレータアレイにおいて生成された光分布を表す。この例では、プロセッサはさらに、
一つ又はそれより多くのシンチレータアレイで生成された光分布を共通の受信ガンマ量子に割り当てることによってイベントデータをクラスタ化し、及び／又は
互いの所定の時間インタバル内の検出時間を有する受信ガンマ量子の同時対を識別する
ように構成される。

ガンマ検出器素子によって生成されたイベントデータ、すなわち、受信ガンマ量子160a、160b及び／又は受信ガンマ量子160a、160bに応じてシンチレータアレイ内で生成された光分布の検出時間を処理するために中央プロセッサを使用する従来のPET処理アーキテクチャと比較して、ガンマ検出器素子130_iによって提供される分散処理アーキテクチャであって、イベントデータの処理が検出器素子に対して局所的に行われる、分散処理アーキテクチャは、中央処理ユニットがすべてのガンマ検出器素子からのイベントから生じる結合されたデータレートを処理することができなければならないという課題を軽減する。この分散処理アーキテクチャは、個々のプロセッサが時間的に並列に動作し得るので、イベントデータを処理するためのより低速のプロセッサの使用を可能にする。

プロセッサは、一つ又はそれより多くのシンチレータアレイにおいて生成された光分布を共通の受信ガンマ量子に割り当てることによって、イベントデータをクラスタ化し得る。この動作はガンマ量子からの光分布の予想される横方向の拡がりと共に、アレイ内の光検出器による光分布の部分の検出時間に基づいて実行されてもよい。追加の代替として、プロセッサは、クラスタに基づいて、受信されたガンマ量子の総エネルギーを計算することができる。この動作は、クラスタの光分布を積分することによって、又は生成される個々の数のシンチレーション光子を計数することによって実行され得る。光検出器アレイはこれらの目的のために、それぞれ、電気積分回路又はいわゆる光子計数検出器を含むことができる。代替的又は追加的に、プロセッサは、クラスタに基づいて、受信されたガンマ量子の位置を決定し得る。プロセッサは例えば、クラスタの光分布の重心を計算することによって、受信されたガンマ量子160a、160bの位置を決定することができる。

一例では、ガンマ量子の総エネルギーが真の同時発生イベントと散乱同時発生イベントとを区別するために、その減衰中に放射性トレーサによって放出されるガンマ量子の予想エネルギーと比較され得る。同時対における両方のガンマ量子の総エネルギーが予想されるエネルギーの所定の範囲内にある場合、同時対は、「真の同時」イベントとしてラベル付けされ得る。同時対における一方又は両方のガンマ量子の総エネルギーが所定の範囲外である場合、同時対は、「散乱同時」イベント又は「散乱イベント」としてそれぞれラベル付けされ得る。散乱イベントは、真の同時発生イベントを補正するために使用されてもよく、又はPET画像再構成における使用から省略されてもよい。

プロセッサは、
検出器カセットのガンマ検出器素子130_iによって検出されたガンマ量子の検出時間を、他の検出器カセット140_jの他のガンマ検出器素子130_iによって検出された一つ又はそれより多くの他のガンマ量子の検出時間と比較して、所定の時間インタバル内の検出時間を有する対応するガンマ量子を識別する
ことによって、互いの所定の時間インタバル内の検出時間を有する、受信されたガンマ量子の同時対を識別することができる。

プロセッサはさらに、
比較に基づいて、対応するガンマ量子を検出するガンマ検出器素子130_iの対応するプロセッサを識別し、
検出されたガンマ量子のイベントデータを対応するプロセッサに送信し、及び／又は対応するプロセッサから対応するガンマ量子のイベントデータを受信する。

PET撮像システムのための共通の中央プロセッサではなく、ガンマ検出器素子の位置においてこの機能を提供することにより、PET撮像システムの軸方向視野を、これらの動作を実行するための共通の中央プロセッサの処理能力によって制限されることなく拡張することが可能になる。

一例では、プロセッサ間のイベントデータの転送を容易にするために、プロセッサ間に通信経路が設けられる。図3は例示的なPET撮像システム100を示す概略図であり、本発明のいくつかの態様によれば、それぞれの検出器カセット140_j内のプロセッサは、プロセッサを隣接する角度位置にあるプロセッサに結合する第1の通信経路310_kと、プロセッサを隣接しない角度位置にあるプロセッサに結合する第2の通信経路320_kとを含む。この実施形態では、各プロセッサが隣接する角度位置でプロセッサにプロセッサを結合する第1の通信経路310_kと、隣接しない角度位置でプロセッサをプロセッサに結合する第2の通信経路320_kとを備える。

第1及び第2の通信経路310_k及び320_kは、概して、電気又は光通信経路であってもよい。角度位置は図3の角度f_kによって表され、これは図1の角度f_kに対応する。したがって、図3に例示されるように、各検出器カセット140_j内のプロセッサは、隣接する角度位置にある検出器カセット内のプロセッサへの第1の通信経路310_kと、隣接しない角度位置にある検出器カセット内のプロセッサへの第2の通信経路320_kとを有する。隣接しない検出器カセットは概して、円周方向に離れた2つ以上の検出器カセットであってもよく、すなわち、検出器カセット140₁に最も近い隣接しない検出器カセットは、2つの角度位置、すなわち検出器カセット140₃である。

また、各プロセッサはガンマ検出器素子130_iによって生成されたイベントデータを、その角度位置f_kで隣接する角度位置でプロセッサに送信し、隣接しない角度位置でプロセッサに、それぞれ第1の通信経路310_kと第2の通信経路320_kを介してプロセッサに送信するように構成され、及び／又は各プロセッサは隣接する角度位置でプロセッサから受信するように構成され、ガンマ検出器素子130_iによって生成されたイベントデータは隣接する角度位置でプロセッサから受信し、ガンマ検出器素子130_iによって生成されたイベントデータは隣接しない角度位置で、それぞれ第1の通信経路310_kを介して、第2の通信経路320_kを介して、それぞれ受信するように構成される。

第1の通信経路310_kは、イベントデータが隣り合う検出器カセットのプロセッサ間で転送されることを可能にする。第2の通信経路320_kは、ボア110の周りでより分離された検出器カセットのプロセッサ間でのイベントデータの伝達を可能にする。両方の通信経路はまた、ハンドシェイクデータを交換するために使用され得る。PET撮像システムでは、対向して方向付けられたガンマ量子の同時対が典型的にはボア110の両側で検出される。したがって、第2の通信経路320_kは、同時ガンマの予想される検知位置の間で、ボア110の周りのイベントデータのより速い、すなわち低減された待ち時間の伝達を提供する。経路に沿ってすべての単一の検出器カセットを介してボアの周りにイベントデータを転送する必要性をなくすことによって、改善されたPET撮像システム性能が提供される。使用中、プロセッサはイベントデータを通信するときに、第1及び第2の通信経路のどちらを使用するかを動的に選択することができる。経路は例えば、イベントデータの起点と宛先との間の最短距離、又は利用可能な通信経路の現在の利用率に基づいて選択され得る。

図2に示す装置では、検出器カセット140_jはまた、それぞれの角度位置でバックプレーンに電気的に結合されてもよい。したがって、一実施形態では、取り付けフレーム150がそれぞれの角度位置f_kにバックプレーン170を備える。それぞれの角度位置f_kにおけるバックプレーン170は、角度位置f_kで受容された1つ以上の検出器カセット140_j上に配置された1つ以上の対応する光又は電気コネクタ210に結合するように構成された1つ以上の光又は電気コネクタ200を備える。さらに、光又は電気コネクタ200、210は、それぞれのプロセッサに第1の通信経路310_k及び第2の通信経路320_kを提供するように構成された一つ又はそれより多くの光又は電気伝導経路を備える。

この例では、適切な電気コネクタがカードエッジコネクタ、DINコネクタ、バックプレーンコネクタ、メザニンコネクタ、Dサブコネクタ、POGOコネクタ、PCIカードコネクタなどを含む。適切な光コネクタには、SC、FC、LC、ST、MU、E2000、MTRJ、Opti―Jack、及びFDDIコネクタが含まれる。

図2に示す構成では、それぞれの角度位置f_kにおけるバックプレーン170が角度位置f_kで取り付けフレーム上に配置された一つ又はそれより多くの対応するバックプレーン間の光又は電気コネクタに結合する一つ又はそれより多くのバックプレーン間の光又は電気コネクタを含むことができる。これらのバックプレーン間コネクタは図2には示されていない。それぞれの角度位置f_kにおける1つ以上のバックプレーン間コネクタは1つ以上の対応するバックプレーン間コネクタに、軸120に平行な方向に沿った角度位置f_kで結合する。そうすることで、それぞれの角度位置f_kにおけるバックプレーン間コネクタは、バックプレーン170を、軸120に平行な方向に沿って並進させることによって、角度位置f_kにおいて対応するバックプレーン間コネクタに結合され、それから分離され得る。バックプレーン170は図2に示されるように、上述の並進機構190_kによって並進され得る。対応するバックプレーン間コネクタは、異なるバックプレーン上のプロセッサ間に第1の通信経路310_k及び第2の通信経路320_kを提供する光又は導電路を含む。そうすることで、第1及び第2の通信経路310_k、310_kは、図3に示される方法で、異なるバックプレーン間に提供され得る。さらに、バックプレーンを、軸120と平行な方向に沿って並進させることによって、バックプレーン間コネクタを結合及び結合解除することができることにより、ガンマ検出器素子及び検出器カセットの交換が、光学経路又は導電路を乱すことなく容易になる。

したがって、一実施形態では、取り付けフレーム150がそれぞれの角度位置f_kにバックプレーン170を含む。それぞれの角度位置f_kにおけるバックプレーン170は、角度位置f_kで取り付けフレーム上に配置された一つ又はそれより多くの対応するバックプレーン間の光又は電気コネクタに結合するように構成された一つ又はそれより多くのバックプレーン間の光又は電気コネクタを含む。それぞれの角度位置f_kにおける1つ以上のバックプレーン間の光又は電気コネクタは、軸120に平行な方向に沿って角度位置f_kで1つ以上の対応するバックプレーン間の光又は電気コネクタに結合するように構成される。さらに、角度位置f_kで取り付けフレーム上に配置された一つ又はそれより多くの対応するバックプレーン間の光又は電気コネクタは、異なるバックプレーン上のプロセッサ間に第1の通信経路310_k及び第2の通信経路320_kを提供するために一つ又はそれより多くの光又は導電経路を介して互いに結合される。

この例では、適切な電気コネクタがカードエッジコネクタ、DINコネクタ、バックプレーンコネクタ、メザニンコネクタ、Dサブコネクタ、POGOコネクタ、PCIカードコネクタなどを含む。適切な光コネクタには、SC、LC、MU、E2000、MTRJ、Opti―Jack、及びFDDIコネクタが含まれる。類似プッシュプル動作を使用して結合及び非結合され得る他のタイプのコネクタも使用され得る。

上記の実施例は本開示を例示するものとして理解されるべきであり、限定するものではない。さらなる例も企図される。任意の1つの実施例に関して記載された特徴は、単独で、又は他の記載された特徴と組み合わせて使用され得、実施例の別の一つ又はそれより多くの特徴、又は他の実施例の組み合わせと組み合わせて使用され得ることを理解されたい。さらに、添付の特許請求の範囲で定義される本発明の範囲から逸脱することなく、上記で説明されていない均等物及び修正物も使用され得る。請求項において、単語「有する(comprising)」は他の素子又は動作を除外せず、不定冠詞「a」又は「an」は複数を除外しない。特定の特徴が相互に異なる従属請求項に記載されているという単なる事実は、これらの特徴の組み合わせを有利に使用することができないことを示すものではない。請求項におけるいかなる参照符号も、それらの範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。

Claims

陽電子放出断層撮影撮像システムであって、
被検体を受容するためのボアであって、前記ボアは軸を有する、ボアと、
複数のガンマ検出器素子と、
複数の検出器カセットと、
取り付けフレームと
を有し、
各ガンマ検出器素子は、光検出器アレイに結合されるシンチレータアレイを有し、
各検出器カセットは、前記複数のガンマ検出器素子を交換可能に受容するように構成され、
各角度位置において前記複数の検出器カセットが前記ボアの軸に平行な方向に沿って受容可能であり、前記複数のガンマ検出器素子が、前記ボア内から受信されるガンマ量子を検出するために前記ボアの軸に対して横軸方向で前記カセット内に受容可能であるように、前記取り付けフレームは前記ボアの軸の周りの複数の角度位置において前記検出器カセットを交換可能に受容するように構成される、
陽電子放出断層撮影撮像システム。
前記取り付けフレームは、各角度位置においてバックプレーンを備え、各角度位置における前記バックプレーンは、前記ボアの軸に平行な方向に沿って個別の軸方向位置において前記複数の検出器カセットを交換可能に受容するように構成される複数の機械的結合部を有する、請求項1に記載の陽電子放出断層撮影撮像システム。
前記バックプレーンは、各角度位置において受容される前記一つ又はそれより多くの検出器カセットのための電源を提供するようにさらに構成される、請求項2に記載の陽電子放出断層撮影撮像システム。
前記取り付けフレームは前記ボアの軸の周りの各角度位置において並進機構を備え、各角度位置における前記並進機構は、前記ボアの軸に平行な方向に沿って前記複数の検出器カセットを位置決めするように構成される、請求項2又は請求項3に記載の陽電子放出断層撮影撮像システム。
各バックプレーンは、前記異なるカセットの間における前記ガンマ検出器素子によって生成されるイベントデータの通信を制御するように構成されるトランシーバを有する、請求項2に記載の陽電子放射断層撮影システム。
各検出器カセットは、受信されたガンマ量子に応答して前記検出器カセットにおいて受信される前記一つ又はそれより多くのガンマ検出器素子によって生成されるイベントデータを受信するように構成されるプロセッサを備え、前記イベントデータは、前記受信されたガンマ量子の検出時間及び／又は前記受信されたガンマ量子に応答して前記一つ又はそれより多くのガンマ検出器素子の前記シンチレータアレイにおいて生成される光分布を表し、前記プロセッサはさらに、
前記一つ又はそれより多くのシンチレータアレイにおいて生成される光分布を共通の受信されたガンマ量子に割り当てることによって前記イベントデータをクラスタ化し、及び／又は
互いの所定の時間インタバル内の検出時間を有する、受信されたガンマ量子の同時対を識別する
ように構成される、請求項１に記載の陽電子放出断層撮影撮像システム。
前記プロセッサは、前記一つ又はそれより多くのシンチレータアレイにおいて生成される光分布を共通の受信されたガンマ量子に割り当てることによって前記イベントデータをクラスタ化するように構成され、及び／又は
前記プロセッサは、前記クラスタに基づいて前記受信されたガンマ量子の総エネルギーを計算するようにさらに構成され、及び／又は
前記プロセッサは、前記クラスタに基づいて前記受信されたガンマ量子の位置を決定するようにさらに構成される、
請求項6に記載の陽電子放出断層撮影撮像システム。
前記プロセッサは、
前記検出器カセットのガンマ検出器素子によって検出されるガンマ量子の検出時間を、他の検出器カセットの他のガンマ検出器素子によって検出される一つ又はそれより多くの他のガンマ量子の検出時間と比較して、前記所定の時間インタバル内に検出時間を有する対応するガンマ量子を識別する
ことによって互いの所定の時間インタバル内の検出時間を有する、受信されたガンマ量子の同時対を識別するように構成される、請求項6に記載の陽電子放出断層撮影撮像システム。
前記プロセッサはさらに、
前記比較に基づいて、前記対応するガンマ量子を検出するガンマ検出器素子の対応するプロセッサを識別し、前記検出されたガンマ量子のイベントデータを前記対応するプロセッサに送信し、及び／又は前記対応するガンマ量子のイベントデータを前記対応するプロセッサから受信する
ように構成される、請求項8に記載の陽電子放出断層撮影撮像システム。
各プロセッサは、隣接する角度位置におけるプロセッサに前記プロセッサを結合する第1の通信経路と、隣接しない角度位置におけるプロセッサに前記プロセッサを結合する第2の通信経路とを備え、
各プロセッサは、前記第1の通信経路及び前記第2の通信経路をそれぞれ介して、その角度位置において前記ガンマ検出器素子によって生成されるイベントデータを、前記隣接する角度位置におけるプロセッサと、前記隣接しない角度位置におけるプロセッサとに送信するように構成され、及び／又は
各プロセッサは、前記第1の通信経路及び前記第2の通信経路をそれぞれ介して、前記隣接する角度位置におけるプロセッサから前記隣接する角度位置におけるガンマ検出器素子によって生成されるイベントデータを受信し、前記隣接しない角度位置におけるプロセッサから前記隣接しない角度位置におけるガンマ検出器素子によって生成されるイベントデータを受信するように構成される、
請求項6に記載の陽電子放射断層撮影撮像システム。
前記取り付けフレームは、各角度位置においてバックプレーンを有し、
前記バックプレーンは各角度位置において、前記角度位置で受容された一つ又はそれより多くの検出器カセット上に配置される一つ又はそれより多くの対応する光又は電気コネクタに結合するように構成される一つ又はそれより多くの光又は電気コネクタを有し、
前記光又は電気コネクタは各プロセッサに前記第1の通信経路及び前記第2の通信経路を提供するように構成される一つ又はそれより多くの光又は電気伝導経路を有する、
請求項10に記載の陽電子放出断層撮影撮像システム。
前記取り付けフレームは、各角度位置において、バックプレーンを有し、
各角度位置における前記バックプレーンは、前記角度位置において前記取り付けフレーム上に配置される一つ又はそれより多くの対応するバックプレーン間の光又は電気コネクタに結合するように構成される一つ又はそれより多くのバックプレーン間の光又は電気コネクタを有し、
各角度位置における前記一つ又はそれより多くのバックプレーン間の光又は電気コネクタは、前記軸に平行な方向に沿った角度位置において前記一つ又はそれより多くの対応するバックプレーン間の光又は電気コネクタに結合するように構成され、
前記角度位置において前記取り付けフレーム上に配置される一つ又はそれより多くの対応するバックプレーン間の光又は電気コネクタは、前記異なるバックプレーン上のプロセッサの間に前記第1の通信経路及び前記第2の通信経路を提供するための一つ又はそれより多くの光又は導電経路を介して互いに結合される、
請求項10又は請求項11に記載の陽電子放出断層撮影撮像システム。