JP5143727B2 - 画像化装置および画像化方法 - Google Patents

Description

本発明は、対象を貫く不可視の放射を使用して対象を画像化する方法および装置に関する。不可視の貫通性の放射は、これに限られるわけではないが特には、ガンマ線の放射または硬Ｘ線の放射などであってよい。

高エネルギーの貫通性の電磁放射（例えば、ガンマ線または硬Ｘ線）を使用して対象を画像化することは、通常であれば裸眼では見ることができない対象の各部の画像の生成に関する。例えば、該当の高エネルギーの貫通性の放射が、視界から隠された対象の体内の位置から発せられる場合、高エネルギーの放射の貫通性の性質ゆえ、放射が対象の体を通過して、対象から適切な画像化装置に向かって現れ出ることができ、そのような画像化装置が、高エネルギーの放射に応答して、受け取った放射にもとづいて視認可能な画像を生み出すことができる。この技法は、以下のとおり、医療目的での患者の画像化において一般的に使用されており、物品または物体の非破壊検査の目的のために一般的に使用されている。

例えば、いずれの場合においても、放射性核種などの放射性物質が対象（例えば、患者または検査対象の物体）の内部に、核種を対象の内部の必要とされる位置へと最も効率的に運ぶように選択された「トレーサ」によって配置される。所望の位置において、トレーサ内の核種によって発せられる高エネルギーの放射性核種放出（例えば、ガンマ線または硬Ｘ線）が、該当の対象の組織または材料を通過して対象から現われ、画像化装置によって受信される。これにより、画像化装置が、トレーサを含む画像化対象の内部の画像を形成することができる。本方法は、患者の医療目的での画像化に使用される場合、一般にオートラジオグラフィのシンチグラフィと称される。

残念なことに、画像化装置によって受信される高エネルギー放射によって生成される画像は、該当の対象のトレーサを有している内部要素について、単離された明らかに実体のない画像の生成を可能にするにすぎない。すなわち、例えば対象においてトレーサを有している対象要素を背後に位置させている対象の可視の表面など、全体としての対象の体の同時画像を、受信される高エネルギーの放射のみを使用するこのやり方では、生成することができない。

この既存の画像化システムの欠点が、トレーサを有して背後に隠されている内部要素の完全かつ適切な解釈を、対象の可視表面に対する内部要素の真の配置、位置、および向きを画像のみからでは容易に判断できないという意味で、難しくしてしまうことがしばしばである。この情報を解明するためには、ユーザが、画像化対象に対する画像化装置の位置の知見にもとづいて、画像化された内部要素の位置を推測できるよう、静止座標系に関して複雑な較正が必要である。これは、実現が高価につきかつ困難でもあり、きわめて不便であることが多い。

本発明は、従来技術の上述の欠点の少なくともいくつかに対処することを目的とする。

最も広くには、本発明は、画像化対象を含む共通の眺めを同じ視点から画像化するために、光および不可視の貫通性の放射の両方を使用して対象を画像化する方法および装置を提案する。本発明は、光の画像化のための第１のセンサと、第１のセンサを透して対象を「見つめ」て、第１のセンサを通過した不可視の貫通性の放射を使用して対象を画像化する第２のセンサと、を使用することを提案する。

この画像化は、画像化対象から同時に発せられる光および不可視の貫通性の放射の両方を、同時に使用することができる。不可視の貫通性の放射は、ガンマ線または硬Ｘ線の放射（など）であってよく、光は、可視の放射（すなわち、ヒトにとって視認可能である）であってよく、あるいは紫外光または赤外光であってよい。このように、例えば本発明は、画像化装置において、装置によって受信される対象からの光から画像を形成し、光と一緒に伝搬して光の受信と同時に装置によって受信される対象からの不可視の貫通性の放射から、別の画像を形成することを提案する。

好ましくは、受信される光および貫通性の放射が、装置によって「見られ」る共通の視野を定め、光による装置の視野が、不可視の貫通性の放射による装置の共通の視野に対して実質的に視差を有しておらず、これらの視野のそれぞれが、画像化対象の場所を含む。したがって、本発明を、光を使用して装置が「視認」するビュー（ｖｉｅｗ）および不可視の貫通性の放射を使用して装置が「視認」するビューの両方に関して、所与の対象の同時の視差なし画像の生成に使用することができる。次いで、両方のビューを含む合成画像を生成することができ、そのような合成画像においては、通常であれば不可視である対象の位置が、同じ１つの合成画像に同時に表わされて共通のただ１つの視点からのビューを表わしている対象の可視の部分を基準にして、容易に明らかである。

本発明は、第１の態様において、対象から出る光およびガンマ線の両方を使用する対象の画像化において使用する装置であって、対象から受信した光に応答して、対象の第１の画像の形成において使用する第１の信号を生成する第１のセンサ手段、および対象からのガンマ線に応答して、対象の第２の画像の形成において使用する第２の信号を生成する第２のセンサ手段を含み、第２のセンサ手段が、対象からのガンマ線であって、対象から第２のセンサ手段へと到達する前に第１のセンサ手段を通過したガンマ線を受信するように構成されている装置を提供できる。好ましくは、第１のセンサ手段が、対象からのガンマ線に対して実質的に透明である。

第１のセンサ手段は、第１の信号を生成すべく光が衝突する検知面／画像化面を有することができ、第２のセンサ手段は、好ましくは第２の信号が生成（または、導出）される検知面／画像化面を有し、第１および第２の検知面が、好ましくは実質的に平行であり、好ましくは少なくとも部分的に重なり合っている。

例えば、第１のセンサ手段が、好ましくは、第２のセンサ手段の光軸（または、その均等物）に実質的に平行（あるいは、一致または同軸）な光軸を有している。光軸とは、センサからセンサの視野の中心を通って延びる軸、経路、または方向を指すことができる。

例えば、第２のセンサが、視野を有することができ、この視野において対象から受信されるガンマ線に応答して、対象の第２の画像の形成に使用する第２の信号を生成できる。第１のセンサ手段を、第２のセンサ手段の視野内に配置することができ、第２のセンサ手段が、対象から第２のセンサ手段へと到達する前に第１のセンサ手段を通過した視野内のガンマ線に応答できる。

第１のセンサ手段は、好ましくは、対象から第１のセンサ手段へと入射して第２のセンサ手段の視野において第２のセンサ手段に向かって伝搬するガンマ線に、実質的に減衰をもたらさないように寸法付けおよび構成される。

第１のセンサ手段および第２のセンサ手段は、好ましくは、第１のセンサ手段の視野の少なくとも一部が第２のセンサ手段の視野の少なくとも一部に一致するよう、実質的に一致する（例えば、同軸である）経路にて対象から（例えば、同時に）伝搬する光およびガンマ線をそれぞれ受信するように構成される。

第１および第２のセンサ手段がそれぞれ視野を有し、第２のセンサ手段および第１のセンサ手段を、実質的に共通の（例えば、同一の）視野を共有するように互いに整列させることができる。

第２のセンサ手段は、好ましくは、第２のセンサ手段の視野を境界付ける（例えば、開口ストッパとして機能する）開口を有し、第１のセンサ手段が、好ましくは、開口の全体を実質的に覆っている。

第１のセンサ手段を、第２のセンサ手段へと取り付けることができる。第１のセンサ手段を、例えば好ましくは機械的な取り付けまたは接続によって、あるいは接合剤有りまたは無しの接合によって、第２のセンサ手段へと直接取り付けることができる。第１のセンサ手段を、第２のセンサ手段の上に形成してもよい。しかしながら、第１のセンサ手段が、例えば機械的な手段によって第２のセンサ手段へと着脱可能に取り付け／または接続され、第１または第２のセンサ手段の補修、保守、または交換の目的で、第１のセンサ手段が容易に第２のセンサ手段から分離可能であることが好ましい。

第１のセンサ手段は、好ましくは、電荷結合素子（ＣＣＤ）あるいはＭＯＳまたはＣＭＯＳセンサアレイなど、ソリッドステート画素センサ装置を含む。それらは、能動画素装置であってよい。

第２のセンサ手段は、例えば第２のセンサの半導体部品がガンマ線に応答して第２の信号または第２の信号を導出できる信号を生成する半導体画素センサアレイなど、半導体センサ装置を含むことができる。ガンマ線に応答して、測定可能な例えば電気信号を生成する半導体材料は、当業者にとって容易に入手可能であるような材料であってよい。例えば、シリコン、ＧａＡｓ、ＣｄＴｅが、適切なそのような半導体材料の例である。

第２のセンサ手段は、画素センサ部分へと入射するＸ線および／またはガンマ線を直接検出するように構成された電荷結合素子（ＣＣＤ）あるいはＭＯＳ（金属酸化物半導体）またはＣＭＯＳセンサアレイなど、ソリッドステート画素センサ装置を含むことができる。それらは、能動画素装置であってよい。上述のような半導体センサ装置によるガンマ線の直接検出は、シンチレーション法を使用し、したがって画素センサアレイが入射ガンマ線によってシンチレータ層内に誘起されるシンチレーションを検出するように構成されている間接的なガンマ線センサ装置から、区別されるべきである。直接的なガンマ線の検出方法および検出手段は、そのような線を直接受信して応答するように構成されているため、シンチレーション手段を不要にする。

第２のセンサ手段は、Ｓｉ、ＧａＡｓ、またはＣｄＴｅから製造されて、ｐ＋基板（例えば、約５００から６００ミクロンの厚さ）上に配置された能動検出層／アレイ（例えば、約５０から３００ミクロンの厚さ、好ましくは５０から１００ミクロンの厚さ）を形成し、ガンマ線に応答して上述の第２の信号に対応する検出可能な電気信号（あるいは、上述の第２の信号の生成に使用する検出可能な電気信号）を生成できる画素センサのアレイを含むことができる。第２のセンサ手段が応答可能である光子エネルギーの範囲を、より高いエネルギーの光子を停止させることができるよう、センサの能動検知層の厚さを増すことによって高めることができる。能動検知層の厚さを小さくすることによって、反対の効果を生み出すことができる。これに代え、あるいはこれに加えて、より高いエネルギーのＸ線またはガンマ線についてより吸収性である半導体材料を、吸収層の厚さを増し、あるいは増すことなく、使用することができる。例えば、ＣｄＴｅは、高エネルギーの光子についてＧａＡｓよりも吸収性であると考えられ、ＧａＡｓは、高エネルギーの光子についてＳｉよりも吸収性であると考えられる。

当然ながら、第２のセンサ手段は、直接検出の代案として、間接的なガンマ線検出を使用することができる。第２のセンサ手段は、シンチレーションによって物体からのガンマ線に応答できるシンチレータ手段、および上記シンチレーションに応答して上記第２の信号を生成するように構成されたシンチレーションセンサ手段を含むことができる。シンチレーションセンサ手段は、例えば電荷結合素子（ＣＣＤ）またはＣＭＯＳセンサアレイなど、ソリッドステート画素センサ装置（例えば、能動画素装置）であってよい。

第２のセンサ手段は、好ましくは、対象から第１のセンサ手段を通過したガンマ線を、第２のセンサ手段の光センサ手段へと到達する前に平行化するため、コリメーション手段を第１のセンサ手段と第２のセンサ手段（例えば、第２のセンサ手段の検知アレイ）との間に配置して含む。

間接的な検知が使用される場合、第２のセンサ手段は、好ましくは、対象から第１のセンサ手段を通過したガンマ線を、第２のセンサ手段の光センサ手段へと到達する前に平行化するため、第１のセンサ手段と第２のセンサ手段のシンチレータ手段との間に配置されたコリメーション手段を含む。

コリメータ手段は、１つ以上の開口マスクであってよい。コリメーション手段は、ガンマ線吸収材料（例えば、鉛（Ｐｂ）またはタングステン）のシートまたはブロックを含むことができ、このシートまたはブロックに、シートまたはブロックの片面から反対側の面へと通過する平行な平行化穴または平行化チャネルのアレイが延びており、これら平行化穴または平行化チャネルをガンマ線が妨げなく通過することができる。シートまたはブロックの厚さは、コリメータの一部へと衝突するガンマ線が実質的に妨げられる（例えば、散乱させられ、あるいは吸収される）ように選択される。したがって、穴／チャネルの軸に実質的に平行またはほぼ平行な方向にて穴またはチャネルを通過して伝搬するガンマ線以外のガンマ線は、第２のセンサ手段のセンサアレイに到着するガンマ線から除かれる。

例えば、コリメータは、複数（例えば、７枚）の上述のシートを、集団で平行な平行化チャネルのアレイを形成しているチャネルまたは穴を相互に整列させつつ、積層して製造することができる。一実施形態においては、小さな直径の穴（例えば、約１ｍｍ以下の直径）を小さな穴間のピッチ（例えば、１．３ｍｍのピッチ）で離間させてなるアレイをそれぞれが有している複数のシートが、全体として約１０ｍｍから数十ｍｍの間の程度の厚さをもたらしている。この種の配置構成は、高密度かつ小さな番手のコリメーションチャネルゆえ、比較的高い空間分解能のガンマ線画像を生み出すことが見出されている。

例えば、低強度のガンマ線源に敏感なコリメータを、より大きな直径の穴（例えば、約２ｍｍ以上の直径）をより大きな穴間のピッチ（例えば、２．５ｍｍのピッチ）で離間させてなるアレイをそれぞれが有している複数のシートを整列させて製造することができる。この種の配置構成は、より高い開口度のコリメーションチャネルゆえ、比較的低い強度のソースからガンマ線画像を生み出すことが発見されている。

上記の高空間分解能コリメータおよび高感度コリメータのそれぞれについて、１×１０^−４および１×１０^−２の幾何学的感度をもたらすことができる。

装置は、上記対象からの（例えば、同時の）光およびガンマ線に応答して第１および第２の信号のそれぞれを（好ましくは、同時に）生成するために、第１および第２のセンサ手段を制御する制御手段と、（例えば、同時の）第１および第２のデータ信号から、光による対象の画像および同時のガンマ線による対象の画像の両方の画像合成物を表わしている画像データを生成する信号処理手段と、を含むことができる。

第２のセンサ手段（あるいは、シンチレーションが利用される場合には、第２のセンサ手段のシンチレーションセンサ手段）は、好ましくは、ソリッドステート画素センサアレイ、および光子計数モードで動作するように構成できる画素センサアレイからの入力を受信し、この入力（例えば、シンチレーションまたは画素センサアレイによる直接のガンマ線の受信からもたらされる）にしたがって上記第２の信号を生成するように構成された処理手段、を含む。

光子計数モードとは、第２の検出器手段へと到達するすべてのガンマ線が検出され、入射光子の位置およびエネルギーが好ましくは記録されることを意味する。この完全な情報によって、第２のセンサ手段は、関心のエネルギー範囲の外側のガンマ線を区別することができる。これは、より明瞭かつより正確な画像をもたらす。

本発明は、第２の態様において、対象の立体的な画像化において使用するステレオスコープであって、対象を画像化する本発明の第１の態様による第１の装置、第１の装置と一緒に（好ましくは、同時に）対象を画像化する本発明の第１の態様による第２の装置であって、第１の装置から離され、第２の装置の第２のセンサ手段の視野が第１の装置の第２のセンサ手段の（例えば、同時の）視野から所定の有限の視差だけ異なるように配置されている第２の装置、および第１および第２の装置の両方の（例えば、同時の）第１および第２の信号から、光および同時のガンマ線の両方による対象の画像の三次元（３Ｄ）立体視合成ビューを表わしている画像データを生成する信号処理手段、を含むステレオスコープを提供できる。

本発明は、第３の態様において、対象から出る光およびガンマ線の両方を使用して対象を画像化する方法であって、第１のセンサ手段によって対象からの光を検出して、対象の第１の画像の形成において使用する第１の信号を生成すること、および第２のセンサ手段によって、対象からのガンマ線であって第２のセンサ手段へと到達する前に第１のセンサ手段を通過したガンマ線を検出して、対象の第２の画像の形成において使用する第２の信号を生成すること、を含む方法を提供できる。

本方法は、第１のセンサ手段および第２のセンサ手段を、第１のセンサ手段の視野の少なくとも一部が第２のセンサ手段の視野の少なくとも一部に一致するよう、実質的に一致する経路にて（例えば、同時に）対象から伝搬する光およびガンマ線をそれぞれ受信するように構成すること、を含むことができる。

本方法は、第１および第２のセンサ手段を、実質的に共通の視野を共有するように互いに整列させること、を含むことができる。

本方法は、第２のセンサ手段に第２のセンサ手段の視野を境界付ける開口を設けること、および第１のセンサ手段によって開口の全体を実質的に覆うこと、を含むことができる。

本方法において、第１のセンサ手段を第２のセンサ手段へと取り付けることができる。第１のセンサ手段を、直接取り付けることができ、接合（接合剤有り、または無しで）することができ、あるいは第２のセンサ手段の上へと形成することができる。

本方法は、シンチレーションによって物体からのガンマ線に応答できる第２のセンサのシンチレータ手段におけるシンチレーションを検出し、このシンチレーションに応答して上記第２の信号を生成することで、上記第２のセンサ手段によって上記ガンマ線を検出すること、を含むことができる。

本方法は、対象から第１のセンサ手段を通過したガンマ線を、第２のセンサ手段による検出に先立って平行化すること、を含むことができる。

本方法は、上記対象からの光およびガンマ線に応答して第１および第２の信号のそれぞれを（好ましくは、同時に）生成するために、第１および第２のセンサ手段を制御すること、および第１および第２のデータ信号から、光および同時のガンマ線の両方による対象の画像の画像合成物を表わしている画像データを（好ましくは、同時に）生成すること、を含むことができる。

本発明は、その態様の第４において、対象を立体的に画像化する方法であって、第１の工程において、対象を画像化する本発明の第３の態様の方法にしたがって、上記第１および第２の信号を生成すること、第２の工程において、（好ましくは、第１の工程と同時に、）対象を画像化する本発明の第３の態様の方法にしたがって、第２の工程に関する画像の視野が第１の工程に関する画像の視野から所定の有限の視差だけ異なるように、上記第１および第２の信号を生成すること、ならびに第１および第２の工程の両方において生成された第１および第２の信号から、光および同時のガンマ線の両方による対象の画像の三次元（３Ｄ）立体視合成ビューを表わしている画像データを（好ましくは、同時に）生成すること、を含む方法を提供できる。

用語「ガンマ線」は、約２ｋｅＶから３００ｋｅＶ、あるいはそれ以上のエネルギー範囲の電磁放射を含む。これは、「硬」Ｘ線などのＸ線を含む。

次に、本発明の実施例（本発明を限定するものではない）を添付の図面を参照して説明する。

以下の説明においては、一貫性のために、同様の物品には同様の参照符号が割り当てられている。

図１は、対象から同時に生じる可視光（λ）およびガンマ線（γ）の両方を使用して対象を画像化する画像化装置を概略的に示している。装置は、可視光において眺めたとおりの対象の第１の画像の形成において使用する第１の電気カメラユニット信号（６）を生成するため、対象から受信される光（λ）に応答する第１のセンサ（２）を含むカメラユニット（１）を含む。さらに、カメラユニットは、ガンマ線にて眺めたとおりの対象の第２の画像の形成において使用する第２のカメラユニット電気信号（７）を生成するため、対象からのガンマ線（γ）に応答する第２のセンサを含む。

第２のセンサユニットは、それぞれがシンチレーション放射に応答して第２のカメラユニット電気信号（７）を生成するソリッドステート感光画素センサのアレイ（図示せず）を含むシリコン荷電装置（ＣＣＤ）センサユニット（３）を含む。さらに、第２のセンサユニットは、ＣＣＤユニット（３）の光センサアレイに直接接触して配置された多結晶材料から形成されたシンチレータ層を含む。シンチレータ層の厚さは、２００μｍよりも大きく、好ましくは４００μｍよりも大きく、最も好ましくは約５００μｍである。シンチレータ層は、シンチレーションによって入射ガンマ線（γ）に応答でき、シンチレータ層に直接接触しているＣＣＤユニット（３）が、そのようなシンチレーション放射に応答できる。

多結晶シンチレータ材料の比較的厚い層を、ＣＣＤ装置（３）のＣＣＤ（あるいは、他の実施形態においてはＣＭＯＳ）画素センサアレイに直接接触させて使用することで、高いガンマ線計数率が達成できる。これが、約３０から１６０ｋｅＶ（または、この辺り）のガンマ線エネルギー範囲にわたって高いエネルギー分解能の達成を可能にする。シンチレータ層（４）を、ＣＣＤユニット（３）へと直接コートすることができる。シンチレータ層がＣＣＤユニット（３）に直接接触しない他の実施形態においては、前者を後者へと、中間の接合剤を使用し、あるいは使用せずに接合できる。シンチレータ層（４）は、Ｇｄを含むことができ、Ｇｄ_２Ｏ_２Ｓ単位を含むことができる希土類リン光体を含むことができる。シンチレータ層において使用される希土類リン光体は、Ｇｄ_２Ｏ_２Ｓ（Ｔｂ）またはＧｄ_２Ｏ_２Ｓ（Ｐｒ，Ｃｅ，Ｆ）であってよい。シンチレータ層は、Ｃｓｌを含むことができる。

コリメータユニット（５）が、シンチレータ層が効果的にコリメータユニット（５）とＣＣＤユニット（３）との間に挟まれるように、ＣＣＤユニット（３）の感光画素センサアレイ（図示せず）を横切り、シンチレータ層（４）の反対面を横切って広がるように配置されている。コリメータユニット（５）は、シンチレータ層（４）に接触させて配置する（例えば、シンチレータ層（４）へと接合する）ことができ、あるいはシンチレータ層から分離していてもよく、あるいはシンチレータ層から分離可能であってよい。

コリメータユニット（５）は、シンチレータ層（４）を覆って配置され、図２の断面に示されているコリメータユニットの本体（５０）を貫いて延びている密な間隔の孔のアレイとして形成されている平行かつ横並びの多数の筒状放射管路または開口（６０）のアレイを備えている。コリメータユニットの本体の材料は、使用時にそこに入射するガンマ線に対して実質的に不透明でありながら、そこに形成された放射管路または孔（６０）に沿って通過する伝搬軌跡に沿って入射するようなガンマ線に対しては透明である。このやり方で、放射管路（６０）のそれぞれが共通に平行である軸に平行な経路に沿って伝搬してそのような管路を横切るガンマ線のみが、コリメータユニット（５）を一方の孔あき面から他方の孔あき面へと通過できる。コリメータユニットは、上述のような妨げのないコリメータユニットの通過を可能にする伝搬経路を有しているガンマ線が、さらに実質的にシンチレータ層（４）をインターセプトする伝搬経路を有するように配置される。

結果として、コリメータユニットの放射管路の開口（６０）のサイズが、それぞれの放射管路の長さと協働して、第２のセンサユニット（アイテム３、４、および５の組み合わせ）の空間分解能および有効「視野」を決定する。この視野が、ガンマ線によって眺めたときのカメラユニット（１）の視野を境界付けている外縁のガンマ線伝搬軌跡ＧおよびＧ’を使用して、図１に概念的に示されている。典型的には、約５００μｍの直径の開口を有するコリメータが好ましいが、所望であれば、より大きな直径、またはより小さな直径の開口を使用することも可能である。コリメータユニット（５）は、固定されても、取り外し可能であってもよい。後者の場合には、異なる開口直径および／または異なる管路長さ（すなわち、コリメータ厚さ）の放射管路／孔を有する複数の異なるコリメータユニットを有するただ１つのカメラユニットを提供することができる。これは、カメラユニットの空間分解能についてだけでなく、平行化の程度、したがってガンマ線を使用するカメラユニットの「視野」についても同時に（あるいは、別個に）、可変の制御を可能にする。

図５が、図１および図３に示した装置において使用するために適した２種類のコリメータを示している。

２つの変種のコリメータ（５Ａ、５Ｂ）はそれぞれ、シート状ガンマ線吸収鉛（Ｐｂ）を備え、このシートへと、シートの片面から他方の面へと通過する平行なコリメータ穴またはチャネルのアレイが延びており、このコリメータ穴またはチャネルのアレイをガンマ線が妨げられることなく通過することができる。シートの厚さは、コリメータの一部へと衝突するガンマ線が実質的に妨げられる（例えば、散乱させられ、あるいは吸収される）ように選択される。このようにして、穴／チャネルの軸に実質的に平行またはほぼ平行な方向にて穴またはチャネルを通過して伝搬するガンマ線以外のガンマ線は、第２のセンサ手段のセンサアレイに到着するガンマ線から除かれる。

例えば、図５Ａのコリメータは、７枚の２．７ｍｍのＰｂシートから製造された「高空間分解能」コリメータであり、それぞれのシートが、直径１ｍｍの穴（５０Ａ）を１．３ｍｍのピッチに配置してなる六角形アレイを有し、全体として１９ｍｍの厚さをもたらしている。「画像化」領域は２０ｍｍ×２０ｍｍである。この形式の配置構成は、高密度かつ小さな番手のコリメーションチャネルゆえ、比較的高い空間分解能のガンマ線画像を生み出すことが発見されている。

図５Ｂの「高感度」コリメータは、４枚の５ｍｍのＰｂシートから製造されており（全体として２０ｍｍの厚さ）、直径２ｍｍの穴（５０Ｂ）を２．５ｍｍのピッチに配置してなる六角形アレイを有している。この形式の配置構成は、より高い開口度のコリメーションチャネルゆえ、比較的低い強度のソースからガンマ線画像を生み出すことが発見されている。

上記の高空間分解能コリメータおよび高感度コリメータのそれぞれについて、幾何学的感度は１．１８×１０^−４および１．２７×１０^−２である。

コリメータユニットに加え、あるいはコリメータユニットに代えて、コード化された開口マスクを使用することが可能である。コード化された開口マスクは、マスクまたはプレートに無作為または固定のパターンにて配置された開口（例えば、円形、四角形、または多角形の開口）のアレイまたは配置を備えることができる。そのようなマスクは、当業者であれば容易に理解できるとおり、画像の再構成によって、ガンマ線に画像化した対象の三次元マッピングを可能にする。

第１のセンサユニット（２）が、コリメータユニット（５）を覆って配置され、外側へと提示されたコリメータユニットの放射管路（６０）の開口（第１の画像化ユニット（２）へと向いており、使用時に画像化対象の方を向く）のそれぞれが、第１の画像化ユニットの感光画素アレイの一部によって覆われている。

第１のセンサユニットを、コリメータユニットへと接続または取り付け（例えば、接合）でき、さらには／あるいは第１のセンサユニットは、コリメータユニットから分離でき、あるいはコリメータユニットから分離されてもよい。この例では、第１のセンサユニットが、コリメータユニットへと機械的に着脱可能に取り付けられている。

第１のセンサユニットは、下方のコリメータユニット（５）の放射管路の平行化軸に実質的に平行な伝搬経路に沿って入射するガンマ放射に対して、実質的に完全に透明であるように寸法付けられ、配置される。第１のセンサ装置は、シリコンから製造される薄いＣＣＤまたはＭＯＳ式の装置である。結果として、第２のセンサ手段が、光を使用して第１のセンサ手段によって眺められる対象の「眺め」と実質的に同じ視点／位置（視差がない）から、ガンマ線を使用して対象を「眺める」ことができる。これは、第２のセンサの視野に第１のセンサが存在することによって第２のセンサの眺めが不明瞭になることなく、達成できる。

ガンマ線が第１のセンサ手段のセンサ素子（例えば、ＣＣＤ画素）に衝突する結果として第１の画像（第１のセンサ手段によって生み出される）に生じる「ホット」な画素は、典型的には、第１のセンサ手段の適切な薄さゆえに小さい。実践においては、ユーザまたは装置の制御ユニットが、ホットな画素またはホットな画素に対応する画像データについて第１の画像をチェックでき、それらから生じる画像アーチファクトを例えば適切なソフトウェアを使用して取り去るべく、画像データを説明／調節することができる。

第１のセンサの視野は、外縁の光線Ｌ−Ｌ’の伝搬軌跡によって境界付けられ、第２のセンサの視野（Ｇ−Ｇ’）を完全に含むように配置されている。この配置構成は、画像化対象の可視表面の画像の境界が、ガンマ線で眺めた対象の同時画像の境界を完全に囲むことを保証し、したがって両方が合成画像にて同時に眺められたとき、後者の相対位置が前者の周囲の末梢部から容易に明らかになり得る。

装置は、必要に応じ、第１および第２のセンサのいずれかまたは両方の視野を境界付けるように配置された「シュラウド」または「筒」（図示せず）を含むことができる。

画像化装置は、画像化対象からの同時の光およびガンマ線に応答して、それぞれの第１および第２の信号カメラユニット電気信号（それそれ、６および７）を同時に生成するため、第１および第２のセンサを制御する制御ユニット（８）を含む。

さらに制御ユニットは、第１および第２のセンサ（それぞれ、２および３）によって生成された第１および第２のカメラユニット電気信号（それそれ、６および７）の両方を受信および入力し、そこから画像データを生成するように構成された信号処理ユニット（図示せず）を含む。

信号処理ユニット（８）は、第２のカメラユニット電気信号（７）信号を生成するために、第２のセンサユニットのＣＣＤ（３）を光子計数モードで動作させるように設定可能である。

信号処理ユニットは、可視光において第１のセンサによって「眺めた」とおりの対象の眺めの画像を表わす第１の画像データを生成し、ガンマ線にて第２の画像化センサによって「眺めた」とおりの対象の同じ眺めを表わす第２の画像データを生成するように構成されている。信号処理ユニットを、光（１０）および同時のガンマ線（１１）による対象の画像の両方の画像合成物（１０、１１）を表わしている同時の第１および第２のデータ信号から画像データを生成するように設定可能である。制御ユニット（８）は、画像表示装置（例えば、視覚的表示装置（ＶＤＵ）、テレビ、など）の信号入力へと動作可能に接続された画像データ信号出力ポートを有し、画像表示装置は、制御ユニットから受信する画像データ信号に応答して、画像データに応じた画像を生成でき、これによって、同じ視点からの画像化対象の同時の重ね合わせの可視およびガンマ線の「眺め」の合成画像を表示することができる。

図４は、対象（患者の頭部）の光による眺めの画像（１６）およびガンマ線による眺めの画像（１７）の重ね合わせのさらなる例を説明しており、制御ユニット（８）の信号処理ユニットが、両方を含む重ね合わせの合成画像（１８）を表わしている画像データを生成すべく動作することができる。光を使用して生成された患者の頭部の可視画像が、患者の表面の眺めをもたらす一方で、同時のガンマ線を使用して生成されたガンマ画像が、ガンマ線を発している患者の隠れている内部のトレーサ保持器官の眺めを提供する。可視の眺め（１６）およびガンマの眺め（１７）の両方は、２つの眺めの間に視差がない同じ視点からの同時の眺めである。信号処理ユニットが、可視の眺めおよびガンマの眺めの両方の画像データから、共通の視点を正確に呈するように整列させた２つの眺めの重ね合わせ（１８）を表わしている合成画像データを生成すべく動作できる。

図３は、対象の立体的な画像化において使用するステレオスコープを概略的に示しており、共通の対象を同時に画像化するために、それぞれが実質的に図１に関して上述したように第１のカメラユニット（１Ａ）および別途の第２のカメラユニット（１Ｂ）を含む。図３の第１および第２のカメラユニットのそれぞれの構成要素は、光に応答できるそれぞれの第１のセンサユニット（２Ａ、２Ｂ）およびガンマ線に応答できる第２のセンサユニット（３Ａ、３Ｂ）を含み、それぞれは図１に関して上述した第１のセンサユニット（１）および第２のセンサユニットとそれぞれ実質的に同じである。

第１のカメラユニット（１Ａ）の第１および第２のセンサユニット（２Ａ、３Ａ）の共通の視野は、同時の第２のカメラユニット（１Ｂ）の第１および第２のセンサユニット（２Ｂ、３Ｂ）の共通の視野から、所定の有限の視差角（β）だけ異なっている。すなわち、第１および第２のカメラユニットは、それらによって画像化されるガンマ線を放出している共通の対象（１３）について、オフセットした異なる（しかしながら、類似の）「眺め」をもたらす異なる視野を有するように相対配置されている。第１のカメラユニットの第２のセンサによって受信される平行化されたガンマ線が、第２のカメラユニットの第２のセンサへと達するべく伝搬する平行化されたガンマ線が沿う軌跡との視差角に対する軌跡に沿って伝搬する。２つのカメラのそれぞれの第１のセンサユニット（２Ａ、２Ｂ）が、カメラのそれぞれの第２の（ガンマ）センサに対して相互に整列しているため、結果は、第１および第２のカメラの間のような、光を使用してカメラ対によって「見られ」る光において視認できる共通の光の対象（１２）の「眺め」の対応する視差である。

制御ユニット（１４）が、カメラ対のそれぞれのカメラについて、図１に関して上述したように動作できる。制御ユニットは、第１および第２のカメラユニットの両方の同時の第１および第２の信号から、光および同時のガンマ線の両方による対象の画像の三次元（３Ｄ）の立体視合成ビューを表わしている画像データ信号を生成し、画像データ信号を３Ｄ画像ビューを生成すべく応答できるＶＤＵ（１５）へと出力するように構成されたステレオスコープ信号処理手段を含む。

ステレオスコープカメラの幾何学的配置は、例えばそれらのベースラインの隔たりが約６ｃｍであり、すなわちヒトの目と目の間の隔たりと同様の隔たりであるような幾何学的配置であってよい。

以上の実施形態があくまで例であり、これらの実施形態について、当業者にとって容易に明らかであると考えられるような変更など、本発明の技術的範囲から離れることなく変更を行うことが可能であることを、理解すべきである。

共通の眺めを画像化するために光およびガンマ線の両方を同時に使用して画像化を行う画像化装置を概略的に示す。 ガンマ線を平行化するコリメータ手段を概略的に示す。 図１に示した形式の画像化装置のペアを含み、ペアの一方が、ペアの他方の視野から所定の視差だけずらされた視野を画像化するように配置されているステレオスコープを概略的に示す。 合成画像の性質を概略的に示しており、図１および図３の両方の画像化装置は、使用時にこのような合成画像を生み出すように構成されている。 高分解能のコリメータおよび高感度のコリメータをそれぞれ示す。 高分解能のコリメータおよび高感度のコリメータをそれぞれ示す。

Claims (23)

1. 対象から出る光およびガンマ線の両方を使用する対象の画像化において使用する装置であって、
   対象から受信した光に応答して、対象の第１の画像の形成において使用する第１の信号を生成する第１のセンサ手段、および
   対象から受信したガンマ線に応答して、対象の第２の画像の形成において使用する第２の信号を生成する第２のセンサ手段
   を含み、
   第２のセンサ手段が、対象からのガンマ線であって、対象から第２のセンサ手段へと到達する前に第１のセンサ手段を通過したガンマ線を受信するように構成されており、
   第１のセンサ手段は、ソリッドステート画素センサ装置を含む、装置。
2. 第１のセンサ手段が、対象から第１のセンサ手段へと入射して第２のセンサ手段の視野において第２のセンサ手段に向かって伝搬するガンマ線に、実質的に減衰をもたらさないように寸法付けおよび構成されている、請求項１に記載の装置。
3. 第１のセンサ手段および第２のセンサ手段が、第１のセンサ手段の視野の少なくとも一部が第２のセンサ手段の視野の少なくとも一部に一致するよう、実質的に一致する経路にて対象から伝搬する光およびガンマ線をそれぞれ受信するように構成されている、請求項１または２に記載の装置。
4. 第１および第２のセンサ手段の両方が、視野を有し、
   第２のセンサ手段および第１のセンサ手段が、実質的に共通の視野を共有するように互いに整列している、請求項１から３のいずれか一項に記載の装置。
5. 第２のセンサ手段が、視野および第２のセンサ手段の視野を境界付ける開口を有し、第１のセンサ手段が、開口の全体を実質的に覆っている、請求項１から４のいずれか一項に記載の装置。
6. 第１のセンサ手段が、第２のセンサ手段へと取り付けられている、請求項１から５のいずれか一項に記載の装置。
7. 対象から第１のセンサ手段を通過したガンマ線を、第２のセンサ手段へと到達する前に平行化するように、第１のセンサ手段と第２のセンサ手段との間に配置されたコリメーション手段を含む、請求項１から６のいずれか一項に記載の装置。
8. 第２のセンサ手段が、ガンマ線の直接受信に応答して前記第２の信号を生成できる画素センサを有するソリッドステート画素センサ装置を含む、請求項１から７のいずれか一項に記載の装置。
9. 第２のセンサ手段が、シンチレーションによって物体からのガンマ線に応答できるシンチレータ手段、および前記シンチレーションに応答して前記第２の信号を生成するように構成されたシンチレーションセンサ手段を含む、請求項１から８のいずれか一項に記載の装置。
10. 第２のセンサ手段が、対象から第１のセンサ手段を通過したガンマ線を、第２のセンサ手段のシンチレーションセンサ手段へと到達する前に平行化するように、第１のセンサ手段と第２のセンサ手段のシンチレータ手段との間に配置されたコリメーション手段を含む、請求項９に記載の装置。
11. 前記対象からの同時の光およびガンマ線に応答して第１および第２の信号のそれぞれを同時に生成するように、第１および第２のセンサ手段を制御する制御手段と、
    同時の第１および第２のデータ信号から、光による対象の画像および同時のガンマ線による対象の画像の両方の画像合成物を表わしている画像データを生成する信号処理手段と
    を含む、請求項１から１０のいずれか一項に記載の装置。
12. 第２のセンサ手段が、
    ソリッドステート画素センサアレイ、および
    光子計数モードで動作するように構成できる画素センサアレイからの入力を受信し、前記入力にしたがって前記第２の信号を生成するように構成された処理手段
    を含む、請求項１から１１のいずれか一項に記載の装置。
13. 対象の立体的な画像化において使用するステレオスコープであって、
    対象を画像化する請求項１から１２のいずれか一項に記載の第１の装置、
    第１の装置と同時に対象を画像化する請求項１から１２のいずれか一項に記載の第２の装置であって、第１の装置から離され、第２の装置の第２のセンサ手段の視野が第１の装置の第２のセンサ手段の同時の視野から所定の有限の視差だけ異なるように配置されている第２の装置、および
    第１および第２の装置の両方の同時の第１および第２の信号から、光および同時のガンマ線の両方による対象の画像の三次元（３Ｄ）立体視合成ビューを表わしている画像データを生成する信号処理手段
    を含む、ステレオスコープ。
14. 対象から出る光およびガンマ線の両方を使用して対象を画像化する方法であって、
    第１のセンサ手段によって対象からの光を検出して、対象の第１の画像の形成において使用する第１の信号を生成すること、および
    第２のセンサ手段によって、対象からのガンマ線であって第２のセンサ手段へと到達する前に第１のセンサ手段を通過したガンマ線を検出して、対象の第２の画像の形成において使用する第２の信号を生成すること
    を含み、
    第１のセンサは、ソリッドステート画素センサ装置を含む、方法。
15. 第１のセンサ手段および第２のセンサ手段を、第１のセンサ手段の視野の少なくとも一部が第２のセンサ手段の視野の少なくとも一部に一致するよう、実質的に一致する経路にて同時に対象から伝搬する光およびガンマ線をそれぞれ受信するように構成することを含む、請求項１４に記載の方法。
16. 第１および第２のセンサ手段を、実質的に共通の視野を共有するように互いに整列させることを含む、請求項１４または１５に記載の方法。
17. 第２のセンサ手段に、第２のセンサ手段の視野を境界付ける開口を設けること、および
    第１のセンサ手段によって、開口の全体を実質的に覆うこと
    を含む、請求項１４から１６のいずれか一項に記載の方法。
18. 第１のセンサ手段が、第２のセンサ手段へと取り付けられている、請求項１４から１７のいずれか一項に記載の方法。
19. 第２のセンサ手段のソリッドステート画素センサによるガンマ線の直接受信に応答して前記第２の信号を生成することで、第２のセンサ手段によって前記ガンマ線を検出することを含む、請求項１４から１８のいずれか一項に記載の方法。
20. シンチレーションによって物体からのガンマ線に応答できる第２のセンサのシンチレータ手段におけるシンチレーションを検出し、前記シンチレーションに応答して前記第２の信号を生成することで、前記第２のセンサ手段によって前記ガンマ線を検出すること
    を含む請求項１４から１９のいずれか一項に記載の方法。
21. 対象から第１のセンサ手段を通過したガンマ線を、第２のセンサ手段による検出に先立って平行化することを含む、請求項１４から２０のいずれか一項に記載の方法。
22. 前記対象からの光およびガンマ線に応答して第１および第２の信号のそれぞれを生成するように、第１および第２のセンサ手段を制御すること、および
    第１および第２のデータ信号から、光および同時のガンマ線の両方による対象の画像の画像合成物を表わしている画像データを生成すること
    を含む、請求項１４から２１のいずれか一項に記載の方法。
23. 対象を立体的に画像化する方法であって、
    第１の工程において、対象を画像化する請求項１４から２２のいずれか一項に記載の方法にしたがって、前記第１および第２の信号を生成すること、
    第２の工程において、対象を画像化する請求項１４から２２のいずれか一項に記載の方法にしたがって、第２の工程に関する画像の視野が第１の工程に関する画像の視野から所定の有限の視差だけ異なるように、前記第１および第２の信号を生成すること、および
    第１および第２の工程の両方において生成された第１および第２の信号から、光および同時のガンマ線の両方による対象の画像の三次元（３Ｄ）立体視合成ビューを表わしている画像データを生成すること
    を含む方法。

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