JP7008728B2 - プロンプトガンマ陽電子放出核種からの高エネルギーカスケードガンマを伴う同時発生を使用したポジトロンエミッショントモグラフィ(pet)のタイミング較正 - Google Patents
プロンプトガンマ陽電子放出核種からの高エネルギーカスケードガンマを伴う同時発生を使用したポジトロンエミッショントモグラフィ(pet)のタイミング較正 Download PDFInfo
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Description
Δt=ti-tj(1)
ここで、i及びjは、2つの同時発生511keVイベントを取得するPET検出器をインデックス付けし、Δtは、2つの同時発生511keVイベントのタイムスタンプの間の符号付き時間差である。
Δt=ti-tk(2)
ここで、iは、同時発生511keVイベントを取得するPET検出器をインデックス付けし、kは、同時発生カスケードイベントを取得するPET検出器をインデックス付けし、Δtは、同時発生511keVとカスケードイベントのタイムスタンプの間の符号付き時間差である。
Δtij=ti-tj
Δtik=ti-tk (3)
Δtjk=tj-tk
ここで、i及びjは、2つの同時発生511keVイベントを取得するPET検出器をインデックス付けし、kは、同時発生カスケードイベントを取得するPET検出器をインデックス付けし、Δtijは、同時発生511keVイベントのタイムスタンプの間の符号付き時間差であり、Δtikは、iとインデックス付けされたPET検出器によって取得された同時発生511keVイベントのタイムスタンプと、同時発生カスケードイベントのタイムスタンプとの間の符号付き時間差であり、Δjkは、jとインデックス付けされたPET検出器によって取得された同時発生511keVイベントのタイムスタンプと、同時発生カスケードイベントのタイムスタンプとの間の符号付き時間差である。
ここで、kは、反復インデックスであり、iは、現在の検出器素子nに接続するすべてのカウントのセット{Mn}にわたって実行される検出されたカウントインデックスである。式の組を同時に解くことは、一般に最小二乗最適化などによって実施され、求められるオフセット時間は、正確な数値ではなく、損失関数、目的関数、又はその他の最適化フィットメトリックを最小化するように最適化される。
Claims (18)
- ポジトロンエミッショントモグラフィ(PET)撮像装置のタイミング較正を実施するタイミング較正装置であって、前記タイミング較正装置は、
2つの反対方向の511keVガンマ線及び511keVとは異なるカスケードガンマ線エネルギーを持つ少なくとも1つのカスケードガンマ線の放出を含む崩壊経路を有する陽電子放出放射性同位体を含む放射性源と、
前記PET撮像装置によって前記放射性源から取得されたタイムスタンプ付き放射線検出イベントデータセットを入力するように接続される電子プロセッサと、
タイミング較正方法を実行するための、前記電子プロセッサにより読み取り可能且つ実行可能な命令を記憶した非一時記憶媒体であって、前記タイミング較正方法が、
エネルギーウィンドウフィルタリング及び時間ウィンドウフィルタリングを使用して前記タイムスタンプ付き放射線検出イベントデータセットを処理して、2つの同時発生511keVイベントから各々構成されるイベントペア、並びに少なくとも1つの同時発生511keVイベント及びカスケードガンマ線エネルギーにおける同時発生カスケードイベントから各々構成されるカスケードイベントペア又はトリプレット、を有する同時発生データセットを生成するステップと、
前記同時発生データセットを使用して、前記PET画像装置の前記PET検出器のオフセット時間を含む前記PET画像装置のタイミング較正を生成するステップと、を有する、非一時記憶媒体と、
を有し、
前記放射性源は、放射性同位体22Naを含む、
タイミング較正装置。 - 前記放射性源の最大寸法が20ミリメートル以下であり、
前記タイミング較正を生成する前記ステップは、前記放射性源から放出される前記同時発生データセットをモデル化することを含み、当該放射性源は、前記タイムスタンプ付き放射線検出イベントデータセットの取得の間、静止している、請求項1に記載のタイミング較正装置。 - 前記放射性源は球状であり、最大直径が1ミリメートル以下である、請求項1又は2に記載のタイミング較正装置。
- 前記タイミング較正を生成する前記ステップは、単一の静止した放射性点源により放出される同時発生データセットをモデル化することを含む、請求項1乃至3のいずれか1項に記載のタイミング較正装置。
- 前記タイミング較正を生成する前記ステップは、前記PET撮像装置のあらゆるPET検出器ペアの2つのPET検出器から等距離に位置する単一の固定の放射性点源によって放出される同時発生データセットをモデル化することを含み、前記放射性点源は、前記放射性点源を通る応答線を定めることができる、請求項1乃至3のいずれか1項に記載のタイミング較正装置。
- 前記PET撮像装置の前記タイミング較正を生成する前記ステップは、前記PET検出器のオフセット時間{tn}n=1,…,Nの値に関する式の組を同時に解くことを含み、ここでNは、PET検出器の数であり、tnは、n番目のPET検出器のオフセット時間であり、
前記式の組は、各イベントペアに関する式Δt=ti-tjと、各カスケードイベントペアに関する式Δt=ti-tkと、各カスケードイベントトリプレットに関する式Δtij=ti-tj、Δtik=ti-tk及びΔtjk=tj-tkを有し、
各イベントペアに関する式Δt=ti-tjにおいて、i及びjは、2つの同時発生511keVイベントを取得するPET検出器をインデックス付けし、Δtは、2つの同時発生511keVイベントのタイムスタンプの間の符号付き時間差であり、
各カスケードイベントペアに関する式Δt=ti-tkにおいて、iは、同時発生511keVイベントを取得するPET検出器をインデックス付けし、kは、同時発生カスケードイベントを取得するPET検出器をインデックス付けし、Δtは、同時発生511keVとカスケードイベントのタイムスタンプの間の符号付き時間差であり、
各カスケードイベントトリプレットに関する式Δtij=ti-tj、Δtik=ti-tk及びΔtjk=tj-tkにおいて、i及びjは、2つの同時発生511keVイベントを取得するPET検出器をインデックス付けし、kは、同時発生カスケードイベントを取得するPET検出器をインデックス付けし、Δtijは、同時発生511keVイベントのタイムスタンプの間の符号付き時間差であり、Δtikは、iとインデックス付けされたPET検出器によって取得される同時発生511keVイベントのタイムスタンプと、同時発生カスケードイベントのタイムスタンプとの間の符号付き時間差であり、Δjkは、jとインデックス付けされたPET検出器によって取得される同時発生511keVイベントのタイムスタンプと、同時発生カスケードイベントのタイムスタンプとの間の符号付き時間差である、
請求項5に記載のタイミング較正装置。 - 前記タイムスタンプ付き放射線検出イベントデータセットの処理は、2つの同時発生511keVイベントを各々が含むイベントペアと、1つの511keV同時発生イベント及びカスケードガンマ線エネルギーを持つ同時発生カスケードイベントを各々が含むカスケードイベントペアと、を有する同時発生データセットを生成することを含み、前記同時発生データセットは、カスケードイベントトリプレットを含まない、請求項1乃至6のいずれか1項に記載のタイミング較正装置。
- 前記タイムスタンプ付き放射線検出イベントデータセットの処理は、2つの同時発生511keVイベントを各々が含むイベントペア、並びに2つの同時発生511keVイベント及びカスケードガンマ線エネルギーを持つ同時発生カスケードイベントを各々が含むカスケードトリプレット、のみを有する同時発生データセットを生成することを含み、前記同時発生データセットはカスケードイベントペアを含まない、請求項1乃至6のいずれか1項に記載のタイミング較正装置。
- 電子プロセッサによって読み取り可能且つ実行可能な命令であって、陽電子放出放射性同位元素を含む固定の放射性点源についてポジトロンエミッショントモグラフィ撮像装置によって取得されるタイムスタンプ付き放射線検出イベントデータセットに対し処理を行うタイミング較正方法を実行するための命令を記憶した非一時記憶媒体であって、
タイムスタンプ付き放射線検出イベントデータセットのエネルギーフィルタリングを実施して、陽電子放出放射性同位元素の511keVイベント及びカスケードガンマ線エネルギーを持つカスケードイベントを有するエネルギーフィルタリングされた放射線検出イベントデータセットを生成するステップと、
前記エネルギーフィルタリングされた放射線検出イベントデータセットの時間ウィンドウフィルタリングを実施して、2つの同時発生511keVイベントから各々構成されるイベントペア、並びに少なくとも1つの同時発生511keVイベント及び同時発生カスケードイベントから各々構成されるカスケードイベントペア又はトリプレットを有する同時発生データセットを生成するステップと、
前記同時発生データセットを使用して前記PET撮像装置のPET検出器の時間オフセットを含む前記PET撮像装置のタイミング較正を生成するステップと、
を有する非一時記憶媒体。 - 前記タイムスタンプ付き放射線検出イベントデータセットは、前記PET画像装置によって、前記PET画像装置のあらゆるPET検出器ペアの2つのPET検出器から等距離に位置する前記固定の放射性源について取得され、前記放射性源は、前記放射性源を通る応答線を規定することができる、請求項9に記載の非一時記憶媒体。
- 前記PET撮像装置の前記タイミング較正を生成する前記ステップは、前記PET検出器のオフセット時間{tn}n=1,…,Nの値に関する式の組を同時に解くことを含み、ここでNは、PET検出器の数であり、tnは、n番目のPET検出器のオフセット時間であり、
前記式の組は、各イベントペアに関する式Δt=ti-tjと、各カスケードイベントペアに関する式Δt=ti-tkと、各カスケードイベントトリプレットに関する式Δtij=ti-tj、Δtik=ti-tk及びΔtjk=tj-tkを有し、
各イベントペアに関する式Δt=ti-tjにおいて、i及びjは、2つの同時発生511keVイベントを取得するPET検出器をインデックス付けし、Δtは、2つの同時発生511keVイベントのタイムスタンプの間の符号付き時間差であり、
各カスケードイベントペアに関する式Δt=ti-tkにおいて、iは、同時発生511keVイベントを取得するPET検出器をインデックス付けし、kは、同時発生カスケードイベントを取得するPET検出器をインデックス付けし、Δtは、同時発生511keVイベントとカスケードイベントのタイムスタンプの間の符号付き時間差であり、
各カスケードイベントトリプレットに関する式Δtij=ti-tj、Δtik=ti-tk及びΔtjk=tj-tkにおいて、i及びjは、2つの同時発生511keVイベントを取得するPET検出器をインデックス付けし、kは、同時発生カスケードイベントを取得するPET検出器をインデックス付けし、Δtijは、同時発生511keVイベントのタイムスタンプの間の符号付き時間差であり、Δtikは、iとインデックス付けされたPET検出器によって取得される同時発生511keVイベントのタイムスタンプと、同時発生カスケードイベントのタイムスタンプとの間の符号付き時間差であり、Δtjkは、jとインデックス付けされたPET検出器によって取得される同時発生511keVイベントのタイムスタンプと、同時発生カスケードイベントのタイムスタンプとの間の符号付き時間差である、請求項10に記載の非一時記憶媒体。 - 前記同時発生コデータセットは、カスケードイベントトリプレットを含まず、前記PET撮像装置の前記タイミング較正を生成する前記ステップは、前記PET検出器のオフセット時間{tn}n=1,…,Nの値に関する式の組を同時に解くことを含み、ここでNは、PET検出器の数であり、tnは、n番目のPET検出器のオフセット時間であり、
前記式の組は、各イベントペアに関する式Δt=ti-tj、及び各カスケードイベントペアに関する式Δt=ti-tkを有し、
各イベントペアに関する式Δt=ti-tjにおいて、i及びjは、2つの同時発生511keVイベントを取得するPET検出器をインデックス付けし、Δtは、2つの同時発生511keVイベントのタイムスタンプの間の符号付き時間差であり、
各カスケードイベントペアに関する式Δt=ti-tkにおいて、iは、同時発生511keVイベントを取得するPET検出器をインデックス付けし、kは、同時発生カスケードイベントを取得するPET検出器をインデックス付けし、Δtは、同時発生511keVイベントと同時発生カスケードイベントのタイムスタンプの間の符号付き時間差である、請求項10に記載の非一時記憶媒体。 - 前記同時発生データセットは、カスケードイベントペアを含まず、前記PET撮像装置の前記タイミング較正を生成する前記ステップは、前記PET検出器のオフセット時間{tn}n=1,…,Nの値に関する式の組を同時に解くことを含み、ここでNは、PET検出器の数であり、tnは、n番目のPET検出器のオフセット時間であり、
前記式の組は、各イベントペアに関する式Δt=ti-tj、並びに各カスケードイベントトリプレットに関する式Δtij=ti-tj、Δtik=ti-tk及びΔtjk=tj-tkを有し、 各イベントペアに関する式Δt=ti-tjにおいて、i及びjは、2つの同時発生511keVイベントを取得するPET検出器をインデックス付けし、Δtは、2つの同時発生511keVイベントのタイムスタンプの間の符号付き時間差であり、
各カスケードイベントトリプレットに関する式Δtij=ti-tj、Δtik=ti-tk及びΔtjk=tj-tkにおいて、i及びjは、2つの同時発生511keVイベントを取得するPET検出器をインデックス付けし、kは、同時発生カスケードイベントを取得するPET検出器をインデックス付けし、Δtijは、同時発生511keVイベントのタイムスタンプの間の符号付き時間差であり、Δtikは、iとインデックス付けされたPET検出器によって取得される同時発生511keVイベントのタイムスタンプと、同時発生カスケードイベントのタイムスタンプとの間の符号付き時間差であり、Δtjkは、jとインデックス付けされたPET検出器によって取得される同時発生511keVイベントのタイムスタンプと、同時発生カスケードイベントのタイムスタンプとの間の符号付き時間差である、請求項10に記載の非一時記憶媒体。 - ポジトロンエミッショントモグラフィ(PET)撮像装置のためのタイミング較正方法であって、
PET撮像装置を使用して、2つの反対方向の511keVガンマ線及び少なくとも1つのカスケードガンマ線の放出を含む崩壊経路を有する陽電子放出放射性同位元素を含む放射性源に関してタイムスタンプ付き放射線検出イベントデータセットを取得するステップと、
電子プロセッサを使用して、(i)2つの同時発生511keVイベントから各々構成されるイベントペア、並びに(ii)少なくとも1つの同時発生511keVイベント及びカスケードガンマ線エネルギーにおける同時発生カスケードイベントから各々構成されるカスケードイベントペア又はトリプレット、を有する同時発生データセットを生成するために、前記タイムスタンプ付き放射線検出イベントデータセットを、エネルギーウィンドウフィルタリング及び時間ウィンドウフィルタリングするステップと、
電子プロセッサを使用して、前記PET撮像装置のPET検出器の時間をオフセットするために、前記イベントペアのタイムスタンプと前記カスケードイベントペア又はトリプレットのタイムスタンプとの符号付き時間差に関連する式の組を同時に解くことにより、前記PET撮像装置のタイミング較正を生成するステップと、を有し、
前記放射性源は、放射性同位体22Naを有する、
タイミング較正方法。 - 前記放射性源は、前記タイムスタンプ付き放射線検出イベントデータセットの取得期間中、単一のロケーションに静止状態に保たれる、請求項14に記載のタイミング較正方法。
- 前記単一のロケーションは、前記放射性源を通る応答線を規定することができる前記PET撮像装置のあらゆるPET検出器ペアの2つのPET検出器から等距離にある、請求項15に記載のタイミング較正方法。
- 前記放射性源は、5ミリメートル以下の最大寸法を有する、請求項14乃至16のいずれか1項に記載のタイミング較正方法。
- 前記PET撮像装置を使用して、撮像対象のタイムスタンプ付き撮像データセットを取得するステップと、
前記電子プロセッサを使用して、前記タイムスタンプ付き撮像データセットをエネルギーウィンドウフィルタリング及び時間ウィンドウフィルタリングして、2つの同時511keVイベントを各々が含むイベントペアを有する同時発生撮像データセットを生成するステップと、
前記PET撮像装置の前記タイミング較正を使用して前記同時発生撮像データセットのタイムスタンプを補正して、タイミング補正された同時発生撮像データセットを生成するステップと、
飛行時間(TOF)PET画像再構成プロセスを使用して前記タイミング補正された同時発生撮像データセットを再構成して、再構成されたTOF PET画像を生成するステップと、を有する、請求項14乃至17のいずれか1項に記載のタイミング較正方法。
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