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Description
本実施形態は、単一光子放射断層撮影(SPECT)画像化などの核画像化に関する。 The present embodiments relate to nuclear imaging , such as single photon emission tomography (SPECT) imaging .
ゆっくりと回転し視野の広いSPECTシステムは、物理的なコリメータの存在に大きく依存している。平行多孔型コリメータは、位置敏感型検出器と組み合わせて画像を形成する。患者の放射性同位元素からの放射を光電効果によって検出するため、このコリメートSPECTシステムは、Tc99mのような低エネルギーの光子放出同位元素に限定されている。SPECT医療用の画像形成システムにおいて、画質と効率は重要なパラメータである。新しいSPECT画像形成システムでは、感度と画質の向上が望まれる機能であるとともに、より高い光子エネルギーの画像化の可能性が追加される。 Slow- rotating , wide -field SPECT systems rely heavily on the presence of a physical collimator. A parallel bore collimator forms an image in combination with a position sensitive detector . Because the radiation from patient radioisotopes is detected by the photoelectric effect, this collimated SPECT system is limited to low-energy photon-emitting isotopes such as Tc99m . Image quality and efficiency are important parameters in SPECT medical imaging systems. Newer SPECT imaging systems add the possibility of imaging higher photon energies, with increased sensitivity and image quality being desirable features .
コンプトン効果により、より高いエネルギーの画像化(イメージング)が可能とされる。コンプトン画像システムは、テストプラットフォームとして構築され、散乱リングを組み立てた後に、大きなフレームワークに取り付けられた捕獲リングを組み立てるなどされている。また、ファントムの放射からコンプトンベースの事象を検出するために、電子機器が接続されている。しかしながら、コンプトン画像システムは、商業的な臨床現場において実用的に使用するための設計的および制約的要件に対応できていない。現状の提案では、臨床で画像プラットフォームに統合する機能が欠けているか、または商業的ニーズに対処するための設計および制約要件(すなわち、柔軟性および拡張性)が欠けている。 The Compton effect allows higher energy imaging . The Compton imaging system was built as a test platform, assembling a scattering ring followed by a trapping ring attached to a large framework, and so on . Electronics are also connected to detect Compton-based events from the phantom emissions. However, the Compton imaging system fails to meet the design and restrictive requirements for practical use in commercial clinical settings . Current proposals either lack the ability to integrate clinically into imaging platforms or lack the design and constraint requirements (ie, flexibility and scalability) to address commercial needs.
はじめに、以下に記載される好ましい実施形態は、医療用画像化のための方法およびシステムを含む。マルチモダリティ画像システムは、光電効果および/またはコンプトン効果の選択可能な検出を可能としている。カメラまたは検出器は、捕獲検出器を備えるモジュールとされている。用途または設計に応じて、散乱検出器および/またはコード化された物理的開口部が、患者空間に対して捕獲検出器の前に配置される。そして、低エネルギーの場合、散乱検出器を通過する放射は、続いてコード化された開口部(以下、「コード化開口部」という)を通過し、光電効果を利用して捕獲検出器で検出される。あるいは、散乱検出器を設けないことも可能である。高エネルギーの場合は、一部の放射が散乱検出器で散乱し、散乱の結果生じた放射は、コード化開口部の中または傍らを通過し、コンプトン効果を利用して捕獲検出器で検出される。あるいは、コード化開口部は設けないことも可能である。散乱検出器とコード化開口部の両方が捕獲検出器と共に設けられている場合には、同じモジュールを使用して、光電効果とコンプトン効果の両方を利用した検出が可能となる。複数のモジュールを一緒に配置してより大きなカメラを形成してもよいし、1つのモジュールを単独で使用してもよい。モジュールを利用することによって、マルチモダリティ画像システムに適合するように、任意の数のモジュールを使用することができる。また、一つ以上のそのようなモジュールを他の画像システム(例えば、CTまたはMR)に追加して、マルチモダリティ画像システムとしてもよい。 To begin with , the preferred embodiments described below include methods and systems for medical imaging. A multimodality imaging system allows for selective detection of the photoelectric effect and/or the Compton effect. The camera or detector is a module with a capture detector. Depending on the application or design, a scatter detector and/or a coded physical aperture are placed in front of the capture detector with respect to patient space. And, for low energies, the radiation passing through the scatter detector is subsequently passed through a coded aperture (hereinafter "coded aperture") to take advantage of the photoelectric effect to the capture detector. detected by Alternatively, it is possible not to provide a scatter detector. At high energies some radiation is scattered by the scattering detector and the resulting radiation passes through or by the coded aperture and is detected by the capture detector using the Compton effect. be done. Alternatively, no coded apertures may be provided . If both scatter detectors and coded apertures are provided with capture detectors, the same module can be used to detect both the photoelectric effect and the Compton effect. Multiple modules may be placed together to form a larger camera, or one module may be used alone. By utilizing modules , any number of modules can be used to accommodate a multimodality imaging system. One or more such modules may also be added to other imaging systems (eg CT or MR) to form a multimodality imaging system .
第1の態様では、マルチモダリティ医療画像システムは、第1の捕獲検出器と、捕獲検出器から離間された第1の散乱検出器の位置と、患者空間と第1の捕獲検出器との間の第1の物理的開口部の位置と、を有する第1のモジュールを含む。画像プロセッサは、第1の散乱検出器が第1のモジュール中に含まれる場合にコンプトン事象の入射角を決定し、第1の物理的開口部が第1のモジュール中に含まれる場合に光電事象を計測するように構成されている。 In a first aspect, a multimodality medical imaging system includes a first capture detector, a position of a first scatter detector spaced from the capture detector, and between patient space and the first capture detector. and a first physical opening location of . The image processor determines the angle of incidence of the Compton event if the first scatter detector is contained in the first module and the photoelectric event if the first physical aperture is contained in the first module. is configured to measure
第2の態様では、医療用画像システムは、コード化開口部を形成するプレート及び散乱検出器のいずれか又は両方と共に使用されるように配置された第1の検出器をそれぞれ備える、複数の固体検出器モジュールを含む。複数の固体検出器モジュールは、互いに積み重なってジオデシックドームの一部を形成するように、長手方向に沿う患者軸から延びる半径方向(a radial、放射)に対して垂直な断面において、3つ、5つ、または6つの側面を有する固体検出器モジュールを含む。 In a second aspect, a medical imaging system comprises a plurality of Contains a solid state detector module. A plurality of solid-state detector modules are stacked on top of each other to form part of a geodesic dome, in cross-section perpendicular to a radial extending from the longitudinal patient axis. in a solid-state detector module having three , five , or six sides.
第3の態様では、コンプトンカメラおよび/または単一光子放射断層撮影カメラを形成するための方法が提供される。捕獲検出器は、ハウジング内に収容されている。捕獲検出器は、コード化開口部と共に比較的低い発光エネルギーに対して使用可能であり、また、散乱検出器と共に比較的高い発光エネルギーに対して使用できるように配置される。ハウジングは、ジオデシックドームの一部として成形される。ハウジングは、コード化開口部および散乱検出器のうちで選択された1つまたは両方と共に、患者ベッドに対して取り付けられる。 In a third aspect, a method is provided for forming a Compton camera and/or a single photon emission tomography camera. A capture detector is contained within the housing. The capture detector is arranged so that it can be used with the coded aperture for relatively low emission energies and with the scatter detector for relatively high emission energies. The housing is molded as part of a geodesic dome. The housing is attached to the patient bed along with selected one or both of the coded aperture and the scatter detector.
本発明は、次の特許請求の範囲によって定義され、この欄のいかなる内容も、それらの特許請求の範囲を限定するものとして見なされるべきではない。本発明の更なる態様及び利点については、好ましい実施形態と関連して以下において説明し、これらを独立して又は組合せて特許請求する場合がある。 The invention is defined by the following claims and nothing in this section should be taken as limiting those claims. Further aspects and advantages of the invention are described below in connection with the preferred embodiments and may be claimed independently or in combination.
構成要素及び図面は、必ずしも縮尺通りではなく、代わりに、本発明の原理を説明することに重点が置かれている。さらに、図面に関し、同一の参照符号は、互いに異なる図全体にわたり対応する部分を示している。 The components and drawings are not necessarily to scale , emphasis instead being placed upon explaining the principles of the invention. Furthermore, with respect to the drawings, the same reference numerals indicate corresponding parts throughout the different figures.
図1~9は、マルチモダリティ適合性コンプトンカメラを示している。様々な他の画像化モダリティと共に使用するためのコンプトンカメラを形成するために、様々なモジュール設計が使用される。図11~16は、コンプトン画像用の散乱検出器、またはSPECT画像用のコード化開口部、のいずれかと併用することができる捕獲検出器を備えた、モジュール設計を示している。モジュールは、散乱検出器及びコード化開口部のいずれか又は両方の位置を提供する。選択可能なSPECT-コンプトンの実施形態の概要の後に、図1~9のコンプトンカメラについて説明する。図1~9のコンプトンカメラの特徴および構成要素の多くは、図11~16で説明されるSPECT-コンプトンの実施形態において使用される。 Figures 1-9 show a multi-modality compatible Compton camera. Various modular designs are used to form Compton cameras for use with various other imaging modalities. Figures 11-16 show a modular design with a capture detector that can be used with either a scatter detector for Compton images or a coded aperture for SPECT images. The module provides the location of either or both the scatter detector and the coded aperture . After an overview of selectable SPECT-Compton embodiments, the Compton cameras of FIGS. 1-9 are described . Many of the features and components of the Compton camera of FIGS. 1-9 are used in the SPECT-Compton embodiment described in FIGS . 11-16.
選択可能なSPECT-コンプトンの実施形態として、臨床マルチモダリティ適合性およびモジュールカメラが、医療画像化用に提供される。より低エネルギーの放射の場合、コード化開口部がSPECT動作のために各モジュールに含まれ得る。より高エネルギーの放射の場合、散乱検出器がコンプトン動作のために各モジュールに含まれ得る。モジュール設計によって、既存のコンピュータ断層撮影(CT)、磁気共鳴(MR)、または陽電子放射断層撮影(PET)プラットフォームに、選択可能なSPECT-コンプトンカメラを、軸方向に分離されたシステムとして、または完全に統合されたシステムとして、追加することができるという十分な柔軟性が可能とされる。また、モジュール化により、効率的な製造と保守性とが可能とされる。新しいSPECT画像形成システムでは、感度と画質の向上が望ましい特徴であるとともに、より高い光子エネルギーを画像化できる可能性が加わっている。ハイブリッド画像化では、散乱検出器とコード化開口部との両方が同じモジュールのそれぞれの位置に設けられており、より高いエネルギーではコンプトン効果を、~140.5keVの低エネルギーでは物理的コリメーションを用いた光電効果を利用する。 As an optional SPECT-Compton embodiment , clinical multi-modality compatible and modular cameras are offered for medical imaging . For lower energy radiation, a coded aperture may be included in each module for SPECT operation . For higher energy radiation, a scatter detector can be included in each module for Compton operation. Modular design allows existing computed tomography (CT), magnetic resonance (MR), or positron emission tomography (PET) platforms to integrate selectable SPECT-Compton cameras as axially isolated systems or completely full flexibility to be added as a system integrated into the Modularity also allows for efficient manufacturing and serviceability . Improved sensitivity and image quality are desirable features of new SPECT imaging systems, with the added possibility of imaging higher photon energies. For hybrid imaging , both the scatter detector and the coded aperture are provided at their respective positions in the same module, with the Compton effect at higher energies and physical collimation at low energies of ~140.5 keV. Utilizes the photoelectric effect using
図1~9を参照すると、医療用画像システムは、セグメント化された検出モジュールを有する、マルチモダリティ適合性コンプトンカメラを含む。コンプトンカメラリングなどのコンプトンカメラは、検出ユニットを収容するモジュールに、セグメント化されている。各モジュールは独立しており、リング状または部分リング状に組み立てられると、各モジュールは相互に通信することができる。モジュールは独立しているが、コンプトン散乱ベースの画像を生成するマルチモジュールユニットに組み立てることができる。円筒対称モジュール又は球面シェルセグメントモジュールを使用することができる。 Referring to FIGS. 1-9, a medical imaging system includes a multimodality compatible Compton camera with a segmented detection module. Compton cameras, such as the Compton camera ring , are segmented into modules that house the detection units. Each module is independent and when assembled in a ring or partial ring, each module can communicate with each other. The modules are independent, but can be assembled into a multi-module unit that produces Compton scatter-based images. Cylindrically symmetric modules or spherical shell segment modules can be used.
散乱-捕獲対のモジュール配置は、効率的な製造を可能にし、現場でのサービスが可能であり、高価値でエネルギー効率が高い。そして複数のモジュールにより、各放射検出ユニットの半径、1つのモジュールの角度スパン、および/または軸方向スパンを変更する設計自由度が許容される。散乱-捕獲対モジュールは、マルチモダリティ適合性があり、および/または臨床放射画像用のモジュールリングコンプトンカメラを形成する。この設計により柔軟性がもたらされるため、コンプトンカメラは、軸方向に分離したシステムとして、または完全に統合されたシステムとして、既存のコンピュータ断層撮影(CT)、磁気共鳴(MR)、陽電子放射断層撮影(PET)または他の医療用画像プラットフォームに追加することができる。各モジュールは、放熱、データ収集、較正に対処し、および/または、効率的な組立および保守を可能にすることができる。 The modular arrangement of the scatter-trap pair allows for efficient manufacturing, is field serviceable , high value and energy efficient . And multiple modules allow design flexibility to change the radius of each radiation detection unit, the angular span, and/or the axial span of a module. The scatter - capture pair module is multimodality compatible and /or forms a modular ring Compton camera for clinical radiographic imaging. This design provides flexibility so that the Compton camera can be used with existing computed tomography (CT), magnetic resonance (MR) and positron emission tomography systems as axially separate systems or as fully integrated systems. It can be added to an imaging (PET) or other medical imaging platform. Each module can handle heat dissipation, data collection, calibration, and/or enable efficient assembly and maintenance .
それぞれの散乱-捕獲対モジュールは、商業的に好適な固体検出器モジュール(例えば、Si、CZT、CdTe、HPGeまたは同様のもの)から形成され、100~3000keVのエネルギー範囲に対応する。コンプトン画像化は、より広範囲の同位体エネルギー(>2MeV)で提供され、散乱-捕獲検出器の選択を通じて、新しいトレーサ/マーカを可能にする。モジュール化により、個々のモジュールの取り外しや交換が可能となり、時間と費用効率の高いサービスが可能となる。モジュールは、独立して単離して動作させてもよく、または、クロストークのために連結して動作させてもよく、1つのモジュールの散乱検出器と別のモジュールの捕獲検出器とを使用してコンプトン事象を検出する際の画質の向上およびより高い効率を可能にする。 Each scatter - capture pair module is formed from commercially suitable solid-state detector modules (eg, Si, CZT, CdTe, HPGe or the like) and covers the energy range of 100-3000 keV. Compton imaging is offered in a wider range of isotope energies (>2 MeV) and allows new tracers/markers through the choice of scatter - capture detectors. Modularity allows individual modules to be removed and replaced, enabling time and cost efficient servicing. The modules may operate independently in isolation or in conjunction for crosstalk, using a scatter detector in one module and a capture detector in another module. allows for improved image quality and greater efficiency in detecting Compton events.
モジュール化により、個々の要求に合わせて最適化された柔軟な設計形状が可能となる。例えば、CTシステムと統合するために部分リングを使用すること(例えば、X線源と検出器との間に接続される)、単一光子放射断層撮影ガンマカメラ又は他の空間が限定された画像システムとの統合のために少数のモジュールを使用すること(例えば、タイリング)、又はフルリングを使用すること、等である。コンプトン検出された事象に基づく機能的画像化を、他の画像化システム(例えば、CT、MR、またはPET)に追加することができる。コンプトンカメラの軸方向のカバレッジをより大きくするために、複数のフルリングまたは部分リングを互いに隣接して配置することができる。専用または独立型のコンプトンベースの画像化システムが形成されてもよい。一実施形態では、モジュールは、低エネルギー(例えば、<300keV)用のコリメータを含み、マルチチャネルおよび多重画像化(例えば、コンプトン事象用の散乱・捕獲検出器を使用する高エネルギーを、SPECTまたはPET画像化用の検出器の一つを使用する低エネルギーを、画像化する)を提供する。モジュールは、静止していてもよいし、高速回転(0.1rpm<<ω<<240rpm)していてもよい。寸法、設置、サービス、および/またはコストの制約は、散乱・捕獲対モジュールによって対処される。 Modularization allows for flexible design shapes that are optimized for individual requirements . For example, using a partial ring for integration with a CT system (e.g. , connected between an X-ray source and a detector), a single photon emission tomography gamma camera, or other space - limited using a small number of modules (eg tiling) or using a full ring for integration with any imaging system. Functional imaging based on Compton-detected events can be added to other imaging systems (eg, CT, MR, or PET). Multiple full or partial rings can be placed adjacent to each other for greater axial coverage of the Compton camera. Dedicated or stand - alone Compton-based imaging systems may be formed. In one embodiment, the module includes a collimator for low energies (e.g. <300 keV) and high energies using multi-channel and multi-imaging (e.g. scatter-capture detectors for Compton events) using SPECT or PET Low energy imaging using one of the detectors for imaging ). The module may be stationary or rotating at high speed (0.1 rpm<<ω<<240 rpm) . Size , installation, service, and/or cost constraints are addressed by scatter -trap vs. modules.
図1は、コンプトンカメラのためのモジュール11の一実施形態を示す。4つのモジュール11が示されているが、追加のモジュールまたはより少ないモジュールを使用してもよい。コンプトンカメラは、コンプトンカメラの望ましい設計に応じて、1以上のモジュールから形成される。 FIG. 1 shows one embodiment of module 11 for a Compton camera. Although four modules 11 are shown, additional or fewer modules may be used. Compton cameras are formed from one or more modules, depending on the desired design of the Compton camera.
コンプトンカメラは、医療画像化用である。患者から放出される光子を検出するようにモジュールが配置されるように、モジュールに対する患者空間が提供される。患者内の放射性医薬品には放射性同位元素が含まれる。放射性同位元素の崩壊により、患者から光子が放出される。放射性同位元素からのエネルギーは、検出器の材料と構造に応じて、100~3000keVとすることができる。様々な放射性同位元素のいずれかを、患者の画像化に使用することができる。 Compton cameras are for medical imaging . A patient space is provided for the module such that the module is positioned to detect photons emitted from the patient. The in-patient radiopharmaceutical contains a radioisotope. Photons are emitted from the patient by decay of the radioisotope. The energy from the radioisotope can be 100-3000 keV, depending on the detector material and construction. Any of a variety of radioisotopes can be used for patient imaging.
モジュール11の各々は、同一または多数の同一構成要素を含む。散乱検出器12、捕獲検出器13、回路基板14、およびバッフル15が、同じハウジング21内に設けられている。追加の構成要素、異なる構成要素、またはより少ない構成要素が提供されてもよい。例えば、散乱検出器12および捕獲検出器13は、他の構成要素を伴わずにハウジング21内に設けられる。別の例として、光ファイバデータライン16が、モジュール11の全てまたはサブセットに提供される。
Each of the modules 11 contains the same or many of the same components.
モジュール11は、一緒に積み重ねられるように形作られている。モジュール11は、対応するくぼみと拡張部、ラッチ、実継ぎ部、またはクリップを有するなど、互いに嵌合する。他の実施形態において、平坦な面または他の面が、互いにまたは仕切りに対して静止するように提供される。モジュール11を任意の隣接するモジュール11に取り付けるための、ラッチ、クリップ、ボルト、実継ぎ部、または他の取り付け機構が設けられる。他の実施形態では、モジュール11は、任意の隣り合うモジュール11に、直接接続することで、あるいは直接には接続せずに、ガントリまたは他のフレームワークに取り付けられる。 Modules 11 are shaped to be stacked together. The modules 11 fit together, such as having corresponding recesses and extensions , latches, rasps or clips. In other embodiments, flat surfaces or other surfaces are provided to rest against each other or against the partition . Latches, clips , bolts, rasps, or other attachment mechanisms are provided for attaching module 11 to any adjacent module 11 . In other embodiments, module 11 is attached to a gantry or other framework with or without direct connection to any adjacent module 11 .
他のモジュール11またはガントリへの接続または複数の接続は、取り外し可能であってもよい。モジュール11は接続されており、取り外されてもよい。接続は、すべてのモジュール11を取り外すことなく、1つのモジュール11またはモジュール11の群を取り外すことができるように、取り外し可能であってよい。 The connection or connections to other modules 11 or gantry may be removable . Module 11 is connected and may be removed . The connection may be removable so that one module 11 or a group of modules 11 can be removed without removing all modules 11 .
複数のモジュール11からコンプトンカメラを形成するために、モジュール11のハウジング21および/または外形はくさび形である。モジュール11は、くさび形状のため、軸周りに重ねて、リングまたは部分リングを形成することができる。軸に近い部分は、軸に垂直な方向に沿った幅寸法が、軸からより遠い部分の幅寸法よりも狭い。図1のモジュール11において、ハウジング21は、最も幅の広い部分が軸から最も離れている。他の実施形態では、最も広い部分は軸により近いが、軸に最も近く最も狭い部分から離れて配置されている。くさび形状において、散乱検出器12は、捕獲検出器13よりもくさび形状の幅の狭い部分に近い。軸に垂直な平面に沿った断面におけるこのくさび形状は、軸を中心とするリングの少なくとも一部を形成するように、モジュール11を、隣接する位置に、連続して重ね、および/または接続することを可能にする。
In order to form a Compton camera from multiple modules 11, the housing 21 and/or the profile of the modules 11 are wedge-shaped. Due to their wedge shape, the modules 11 can be axially stacked to form rings or partial rings. The portion closer to the axis has a width dimension along the direction perpendicular to the axis that is narrower than the width dimension of the portion farther from the axis. In the module 11 of FIG. 1, the housing 21 is furthest from the axis at its widest part . In other embodiments, the widest portion is closer to the axis, but is located away from the narrowest portion closest to the axis. In the wedge shape , the
くさびのテーパは、N個のモジュール11を提供して、軸の周りにフルリングを形成する。任意の数Nを使用してもよく、例えば、N=10~30モジュール、などが挙げられる。数Nは、異なる数Nに対して異なるハウジング21を使用するような構成可能であってもよい。所与のコンプトンカメラに使用されるモジュール11の数は、コンプトンカメラの設計(例えば、部分リング)に応じて変化し得る。くさび形状は、軸に平行な断面においてくさび形状を有するなど、他の方向に沿って設けられてもよい。 The taper of the wedge provides N modules 11 to form a full ring around the axis . Any number N may be used , such as N=10-30 modules . The number N may be configurable to use different housings 21 for different numbers N. The number of modules 11 used in a given Compton camera may vary depending on the Compton camera design (eg, partial ring). The wedge shape may also be provided along other directions , such as having a wedge shape in a cross-section parallel to the axis.
積み重なったモジュール11は、医療用画像システムのガントリと接続された状態で、円筒対称である。くさび状の断面の最も狭い端部は、医療画像システムの患者空間に最も近く、くさび状の断面の最も広い端部は、患者空間から最も遠くてもよい。別の実施形態では、一緒に積み重なってリング状または一般的に湾曲した形状の積み重ねを可能にする、くさび状以外の他の形状が提供されてもよい。 The stacked modules 11 are of cylindrical symmetry in connection with the gantry of the medical imaging system. The narrowest end of the wedge-shaped cross- section may be closest to the patient space of the medical imaging system and the widest end of the wedge-shaped cross- section may be furthest from the patient space. In other embodiments, other shapes than wedges may be provided that stack together to allow stacking in a ring-like or generally curved shape.
ハウジング21は、金属、プラスチック、ファイバーガラス、炭素(例えば、炭素繊維)、および/またはその他の材料である。一実施形態において、ハウジング21の異なる部分は、異なる材料である。例えば、回路基板14の周囲のハウジングには、錫が使用される。アルミニウムは、散乱検出器12および/または捕獲検出器13を保持するために使用される。別の例では、ハウジング12は、アルミニウムなどの同じ材料である。
Housing 21 is metal, plastic, fiberglass, carbon (eg, carbon fiber), and/or other materials. In one embodiment, different portions of housing 21 are of different materials. For example , tin is used for the housing around the circuit board 14 . Aluminum is used to hold the
ハウジング21は、くさび形状を有するエンドプレート、回路基板14を収容する接地面のシート、散乱検出器12および捕獲検出器13を保持する壁部のためのセパレート構造、などの様々な構造から形成されてよく、ここで、セパレート構造は、コンプトン事象から所望のエネルギーの光子が通過し得る材料(例えば、アルミニウムまたは炭素繊維)で形成される。代替の実施形態では、散乱検出器12および/または捕獲検出器13が配置される領域のためのエンドプレート間において、モジュール11には壁部が設けられておらず、一のモジュール11の散乱検出器12から他のモジュール11の捕獲検出器13に向けて通過する光子の干渉を回避している。検出器12、13の傍らのハウジング21および/または検出器12、13を保持するためのハウジング21は、アルミニウムまたは炭素繊維などの低減衰材料で作られている。
The housing 21 is formed from various structures such as end plates having a wedge shape, a sheet of ground planes containing the circuit board 14, separate structures for the walls holding the
ハウジング21は、モジュールを密閉していてもよいし、又は開口部を含んでもよい。例えば、空気の流れのための開口部が、回路基板14におけるくさび形状の最も広い部分の頂部などに設けられる。ハウジング21は、取り付け、嵌合、および/または積み重ねのための、穴、溝、舌状部、ラッチ、クリップ、スタンドオフ、バンパー、または他の構造を含んでもよい。 Housing 21 may enclose the module or may include openings. For example, an opening for air flow is provided, such as at the top of the widest portion of the wedge shape in the circuit board 14 . Housing 21 may include holes, grooves, tongues, latches, clips, standoffs, bumpers, or other structures for mounting, mating, and/or stacking .
固体検出器モジュール11の各々は、コンプトンセンサの散乱検出器12および捕獲検出器13の両方を含む。各モジュールを積み重ねることにより、コンプトンセンサのサイズは大きくなる。散乱検出器12と捕獲検出器13の両方がモジュールに含まれるので、所与のモジュール11自体がコンプトンセンサであってもよい。
Each solid-state detector module 11 includes both a
複数のモジュール11は、コンプトンセンサに対して、別々に取り外したり、および/または追加したりできる。所定のモジュール11について、散乱検出器12および/または捕獲検出器13は、モジュール11から取り外し可能であってもよい。例えば、モジュール11は、保守サービスのために取り外される。故障した検出器12、13の一方または両方は、交換のためにモジュール11から取り外される。交換されると、修理されたモジュール11は、医療用画像システムに戻される。ボルト、クリップ、ラッチ、実継ぎ部、又は他の取り外し可能な接続部材は、検出器12、13または検出器12、13のためのハウジング21の一部を、モジュール11の残りの部分に接続することができる。
Multiple modules 11 can be separately removed and/or added to the Compton sensor . For a given module 11 ,
散乱検出器12は、固体検出器である。Si、CZT、CdTe、HPGe、および/または他の材料などの任意の材料を使用することができる。散乱検出器12は、任意の厚さ、例えば、CZTの場合は約4mmの厚みに、ウエハ製造を利用して作製される。約5×5cmのような任意のサイズを用いてもよい。図2は、散乱検出器12の正方形の形状を示す。長方形など、正方形以外の形状を用いてもよい。図1のモジュール11については、散乱検出器12は、2つのくさび形のエンドプレートの間に延在する長方形であってもよい。
モジュール11において、散乱検出器12は任意の範囲を有する。例えば、散乱検出器12は、1つのくさび形の端部壁から他のくさび形の端部壁まで延びる。モジュール11内の搭載部の間に延在したり、あるいは一方もしくは両方の端部壁を越えて軸方向に延在するなど、より小さな、またはより大きな範囲が提供され得る。一実施形態では、散乱検出器12は、他方の端部壁にまで延びることなく、一方の端部壁において、一方の端部壁上に、または一方の端部壁のそばに存在する。
In module 11,
散乱検出器12は、センサのアレイを形成する。例えば、図2の5×5cmの散乱検出器12は、約2.2mmの画素ピッチを有する21×21画素アレイである。他の多数の画素、画素ピッチ、および/またはアレイのサイズを使用してもよい。
散乱検出器12は、処理のためにフォーマットされた半導体を含む。例えば、散乱検出器12は、散乱検出器12内の電子との光子相互作用を感知するための特定用途向け集積回路(ASIC)を含む。ASICは、散乱検出器12の画素とコロケーションされる。ASICの厚さは任意である。複数のASIC、例えば、散乱検出器12の3×3グリッドに9個のASICSを設けることができる。
散乱検出器12は、例えば>100kcps/mmのような任意の計数率で動作することができる。相互作用に起因し、画素ごとに電気が生成される。この電気は、特定用途向け集積回路によって感知される。位置、時間、および/またはエネルギーが感知される。感知された信号は、増幅される等の調整をされてもよく、回路基板14の1つ以上に送られる。フレキシブル回路、ワイヤ、または他の通信経路は、ASICからの信号を回路基板14に運ぶ。
コンプトン計測は、コリメーションなしで動作する。代わりに、捕獲検出器13での光子相互作用に対する、散乱検出器12における光子相互作用の、エネルギー、位置、および角度の間の固定的な関係が、散乱検出器12に入射する光子の角度を決定するために使用される。コンプトン処理は、散乱検出器12および捕獲検出器13を用いて適用される。
Compton instrumentation works without collimation. Instead, a fixed relationship between the energy, position, and angle of the photon interactions at the
捕獲検出器13は、固体検出器である。Si、CZT、CdTe、HPGe、および/または他の材料などの任意の材料を使用することができる。捕獲検出器13は、任意の厚さ、例えば、CZTの場合は約10mmの厚さに、ウエハ製造を使用して作製される。約5×5cmのような任意のサイズを用いてもよい。くさび形状と散乱検出器12および捕獲検出器13の離間した配置に因って、捕獲検出器13の少なくとも1つの方向に沿うサイズを、散乱検出器12よりも大きくすることができる。図3は、捕獲検出器13に関する長方形の形状を示すが、他の形状を使用してもよい。図1のモジュール11の場合、捕獲検出器13は、2つのエンドプレートの間に伸びる長方形であってよく、長さが散乱検出器12と同じであり、幅が散乱検出器12よりも大きい。
捕獲検出器12は、センサアレイを形成する。例えば、図3の5×6cmの捕獲検出器13は、約3.4mmの画素ピッチを有する14×18画素アレイである。画素サイズは、散乱検出器12の画素サイズよりも大きい。画素数は、散乱検出器12の画素数よりも少ない。他の画素数、画素ピッチ、および/またはアレイの大きさを使用してもよい。他の相対的な画素サイズおよび/または画素数を使用してもよい。
モジュール11において、捕獲検出器13は任意の広がり(範囲)を有する。例えば、捕獲検出器13は、一方のくさび状の端部壁から他方のくさび状の端部壁まで延びている。モジュール11内の搭載部間に延在するか、または一方もしくは両方の端部壁を越えて軸方向に延在するように、より小さな、またはより大きな範囲が提供され得る。一実施形態において、捕獲検出器13は、他方の端部壁まで延びることなく、一方の端部壁において、一方の端部壁上に、または一方の端部壁のそばに存在する。
In module 11
捕獲検出器13は、処理用にフォーマットされた半導体を含む。例えば、捕獲検出器13は、捕獲検出器13内の電子との光子相互作用を感知するためのASICを含む。ASICは、捕獲検出器13の画素とコロケーションされる。ASICの厚さは任意である。捕獲検出器13の2×3グリッドには、複数のASICS、例えば6個のASICS、が提供されてよい。
捕獲検出器13は、例えば>100kcps/mmのような任意の計数率で動作することができる。相互作用に起因し、画素によって電気が発生する。この電気はASICによって感知される。位置、時間、および/またはエネルギーが感知される。感知された信号は、増幅されるなどの調整をされてもよく、回路基板14の1つ以上に送られる。フレキシブル回路、ワイヤ、または他の通信経路は、ASICからの信号を回路基板14に運ぶ。
捕獲検出器13は、軸から半径方向線に沿って、または、平行な散乱検出器12および捕獲検出器13に対する法線に沿って、散乱検出器12から任意の距離だけ離間されている。一実施形態において、離間距離は約20cmであるが、より大きいまたはより小さい離間距離を設けてもよい。捕獲検出器13と散乱検出器12との間の空間は、所望のエネルギーの光子に対して減衰の少ない、空気、他のガス、および/または他の材料で満たされる。
回路基板14はプリント回路基板であるが、フレキシブル回路又は他の材料を使用してもよい。各モジュールの回路基板14は、任意の数の回路基板14を使用することができる。例えば、一の回路基板14が散乱検出器12に設けられ、別の回路基板14が捕獲検出器13に設けられる。
Circuit board 14 is a printed circuit board, although flexible circuits or other materials may be used. Any number of circuit boards 14 can be used for the circuit boards 14 of each module. For example, one circuit board 14 is provided for the
回路基板14はハウジング21内にあるが、ハウジング21を越えて延在してもよい。ハウジング21は接地されてもよく、回路基板14の接地面として作用してもよい。回路基板14は、互いに平行に実装されるか、または、くさびの形状に応じて離間するなど非平行である。回路基板は、捕獲検出器13に対して概ね垂直に配置される。概ねとは、くさび形によるあらゆる広がりを考慮して使用される。回路基板14を所定の位置に保持するために、ブラケット、ボルト、スクリュー、および/または、相互からのおよび/またはハウジング21からのスタンドオフが、使用される。
Circuit board 14 is within housing 21 but may extend beyond housing 21 . Housing 21 may be grounded and may act as a ground plane for circuit board 14 . The circuit boards 14 may be mounted parallel to each other or may be non-parallel such as spaced apart depending on the shape of the wedge. The circuit board is positioned generally perpendicular to the
回路基板14は、フレキシブル回路又はワイヤを介して散乱検出器12及び捕獲検出器13のASICSに接続される。ASICは、検出した信号を出力する。回路基板14は捕捉電子回路であり、検出された信号を処理してコンプトンプロセッサ19にパラメータを提供する。検出された信号の任意のパラメータ化を使用することができる。一実施形態では、エネルギー、到着時間、および3次元における位置が出力される。他の取得処理が提供され得る。
Circuit board 14 is connected to the ASICS of
回路基板14は、モジュール11内のガルバニック接続を介して、データブリッジ17へ、および/または光ファイバデータリンク16へ、互いに出力する。ファイバデータリンク16は、電気信号を光信号に変換するための光ファイバインタフェースである。光ファイバケーブルまたは複数のケーブルは、散乱検出器12および捕獲検出器13によって検出された事象の取得パラメータを、コンプトンプロセッサ19に提供する。
Circuit boards 14 output to each other via galvanic connections within module 11 to data bridge 17 and/or to fiber optic data link 16 . Fiber data link 16 is a fiber optic interface for converting electrical signals to optical signals. A fiber optic cable or cables provide acquisition parameters of events detected by
データブリッジ17は、モジュール11間の通信を可能にするためのガルバニック接続用の回路基板、ワイヤ、フレキシブル回路、および/または他の材料である。ハウジング又は保護プレートがデータブリッジ17を覆うことができる。データブリッジ17は、1つ以上のモジュール11に取り外し可能に接続する。例えば、データブリッジ17のプラグまたは嵌合コネクタは、ハウジング21および/または回路基板14上の対応するプラグまたは嵌合コネクタと接合する。ラッチ、クリップ、実継ぎ部、ネジ、および/またはボルト接続を使用して、データブリッジ17をモジュール11との所定の位置に取り外し可能に保持することができる。 Data bridge 17 is a circuit board, wire, flexible circuit, and/or other material for galvanic connections to enable communication between modules 11 . A housing or protective plate can cover the data bridge 17 . Data bridge 17 removably connects to one or more modules 11 . For example, plugs or mating connectors on data bridge 17 mate with corresponding plugs or mating connectors on housing 21 and/or circuit board 14 . Latches, clips, joints , screw and/or bolt connections can be used to removably hold data bridge 17 in place with module 11 .
データブリッジ17は、モジュール間の通信を可能にする。例えば、ファイバデータリンク16は、一のモジュール11に提供され、他のモジュール11には提供されない。これにより、モジュール11ごとにファイバデータリンク16を設けるコストが回避される。代わりに、他のモジュール11によって出力されるパラメータは、データブリッジ17を介して、ファイバデータリンク16を有するモジュール11に提供される。そのファイバデータリンク16を有するモジュール11の回路基板または複数の回路基板14は、パラメータ出力をファイバデータリンク16にルーティングし、ファイバデータリンク16を用いて複数のモジュール11から検出された事象を報告する。代替の実施形態では、各モジュール11はファイバデータリンク16を含むため、データブリッジ17は提供されないか、または他の情報を伝達する。 A data bridge 17 allows communication between modules. For example, a fiber data link 16 is provided to one module 11 and not to another module 11 . This avoids the cost of providing a fiber data link 16 for each module 11 . Instead, parameters output by other modules 11 are provided to module 11 with fiber data link 16 via data bridge 17 . The circuit board or boards 14 of the module 11 with its fiber data links 16 route parameter outputs to the fiber data links 16 and report detected events from the modules 11 using the fiber data links 16. do. In alternative embodiments, each module 11 includes a fiber data link 16 so that no data bridge 17 is provided or conveys other information.
データブリッジ17は、モジュール11間に他の信号を接続することができる。例えば、データブリッジ17は、電力用のコンダクターを含む。あるいは、別のブリッジがモジュール11に電力を提供するか、またはモジュール11に個別に電力を提供する。別の例として、データブリッジ17を用いて、クロック信号および/または同期信号が、モジュール11間で通信される。 Data bridge 17 may connect other signals between modules 11 . For example, data bridge 17 includes conductors for power . Alternatively, a separate bridge provides power to module 11 or powers module 11 individually. As another example, data bridge 17 is used to communicate clock and/or synchronization signals between modules 11 .
図1の実施形態において、別々のクロックおよび/または同期ブリッジ18が提供される。クロックおよび/または同期ブリッジ18は、モジュール11間のクロックおよび/または同期信号の通信を可能にするための、ガルバニック接続用の回路基板、ワイヤ、フレキシブル回路、および/または他の材料である。ハウジング又は保護プレートは、クロックおよび/または同期ブリッジ18を覆うことができる。クロックおよび/または同期ブリッジ18は、1つ以上のモジュール11に取り外し可能に接続する。例えば、クロックおよび/または同期ブリッジ18のプラグまたは嵌合コネクタは、ハウジング21および/または回路基板14上の対応するプラグまたは嵌合コネクタと接合する。ラッチ、クリップ、実継ぎ部、スクリュー、および/またはボルト接続を使用して、クロックおよび/または同期ブリッジ18を、モジュール11とともに所定の位置に取り外し可能に保持することができる。 In the embodiment of Figure 1, separate clock and/or synchronization bridges 18 are provided. Clock and/or synchronization bridge 18 is a circuit board, wire, flexible circuit, and/ or other material for galvanic connections to enable communication of clock and/or synchronization signals between modules 11 . A housing or protective plate may cover the clock and/or sync bridge 18 . A clock and/or synchronization bridge 18 removably connects to one or more modules 11 . For example, the plugs or mating connectors of clock and/or sync bridge 18 mate with corresponding plugs or mating connectors on housing 21 and/or circuit board 14 . Latches, clips, rasps , screw and/or bolt connections can be used to removably hold the clock and/or sync bridge 18 in place with the module 11 .
クロックおよび/または同期ブリッジ18は、データブリッジ17と同じまたは複数のモジュール11のグループと接続することができる。図1に図示の実施形態では、データブリッジ17は、モジュール11の対の間に接続し、クロックおよび/または同期ブリッジ18は、4つのモジュール11の群にわたって接続する。 The clock and/or synchronization bridge 18 may connect with the same or multiple groups of modules 11 as the data bridge 17 . In the embodiment illustrated in FIG. 1, data bridges 17 connect between pairs of modules 11 and clock and/or synchronization bridges 18 connect across groups of four modules 11 .
クロックおよび/または同期ブリッジ18は、モジュール11のクロックを同期させるための共通のクロック信号および/または同期信号を提供する。各モジュール11の回路基板14によって形成されるパラメータの1つは、事象の検出時である。コンプトンの検出は、散乱事象と捕獲事象という一対の事象に基づいて行われる。タイミングを用いて、複数の検出器12、13からの事象を対(ペア)にする。複数のモジュール11において事象の対が検出される場合、共通のクロックおよび/または同期によって、正確なペアリングが可能となる。別の実施形態では、同じモジュール11で検出される散乱事象および捕獲事象のみが使用されるので、クロックおよび/または同期ブリッジ18は提供されなくてもよい。
Clock and/or sync bridge 18 provides a common clock and/or sync signal for synchronizing the clocks of modules 11 . One of the parameters defined by the circuit board 14 of each module 11 is when an event is detected. Compton detection is based on a pair of events : a scattering event and a capture event. Timing is used to pair events from
異なるモジュール11間の他のリンクまたはブリッジが提供されてもよい。ブリッジ17、18は着脱可能であるため、個々のモジュール11は、ガントリ内に残りのモジュール11を残しながら、サービスのために取り外すことができる。 Other links or bridges between different modules 11 may be provided. Because the bridges 17, 18 are removable, individual modules 11 can be removed for servicing while leaving the remaining modules 11 in the gantry.
各モジュール11は空冷される。モジュール11に強制的に空気を通すための孔(すなわち、入口孔および出口孔)を設けてもよい。モジュール11内の空気を誘導するために、1つ以上のバッフル15が用意されてもよい。水、伝導的移送、および/または他の冷却が、代替的に、または追加的に提供され得る。 Each module 11 is air cooled. Module 11 may be provided with holes (ie, inlet and outlet holes) to force air through . One or more baffles 15 may be provided to guide air within the module 11 . Water, conductive transport , and/or other cooling may alternatively or additionally be provided.
一実施形態において、くさび形状のモジュール11またはハウジング21の上部は開いている(すなわち、患者領域から最も遠い側のカバーがない)。1以上のバッフル15が、1以上の回路基板14および/またはハウジング21の中心に沿って設けられている。ファンおよび熱交換器20は、捕獲検出器13から離間した位置(例えば、モジュール11の上部)において、モジュール11の一半に沿うように、冷却されたまたは周囲温度の空気を各モジュール11に強制的に流入させる。バッフル15および/または回路基板14は、散乱検出器12と捕獲検出器13との間の空間に少なくとも一部の空気を導く。次いで、空気は、モジュール11の別の部分(例えば、別の半分)のバッフル15および/または回路基板14のそばを通り、熱交換器20に出る。空気の他の経路が用意されてもよい。
In one embodiment, the top of the wedge -shaped module 11 or housing 21 is open (ie, there is no cover on the side furthest from the patient area). One or more baffles 15 are provided along the center of one or more circuit boards 14 and/or housing 21 . A fan and heat exchanger 20 forces cooled or ambient temperature air into each module 11 along one half of the module 11 at a location spaced from the capture detector 13 (e.g., at the top of the module 11). flow into Baffle 15 and/or circuit board 14 direct at least some air into the space between
熱交換器およびファン20は、個々のモジュール11ごとに用意されており、モジュール11内に全体的にまたは部分的に存在してもよい。他の実施形態では、ダクト、バッフル、または他の構造体が空気を複数のモジュール11にルーティングする。例えば、4つのモジュール11からなる群は、モジュール11群を冷却するためにガントリまたは他のフレームワークに設置される、共通の熱交換器およびファン20を共有する。 Heat exchangers and fans 20 are provided for each individual module 11 and may reside wholly or partially within module 11 . In other embodiments, ducts, baffles, or other structures route air to multiple modules 11 . For example, a group of four modules 11 share a common heat exchanger and fan 20 mounted on the gantry or other framework to cool the module 11 group .
コンプトンセンサを形成するために、1つ以上のモジュール11が使用される。例えば、患者からの光子の放出を検出するために、2つ以上のモジュール11が、患者のベッドまたはイメージング空間に対して配置される。より多くの数のモジュール11を配列することで、より多くの放射を検出することができる。くさび形状を使用することによって、モジュール11は、患者空間の周りに円弧を形成するように、互いに対向し、隣り合い、および/または連結して、配置することができる。円弧は、任意の広がり(範囲)を有してもよい。モジュール11は、互いに直接接触するか、またはモジュール11の間に小さな間隔(例えば、10cm以下)をもってスペーサまたはガントリを介して接触する。 One or more modules 11 are used to form a Compton sensor. For example, two or more modules 11 are positioned relative to the patient 's bed or imaging space to detect photon emissions from the patient. By arranging a greater number of modules 11, more radiation can be detected. By using a wedge shape, the modules 11 can be arranged opposite , adjacent to, and/or connected to each other to form an arc around the patient space. The arc may have any extent (extent) . Modules 11 may be in direct contact with each other or may be in contact via spacers or a gantry with a small spacing (eg, 10 cm or less) between modules 11 .
一実施形態では、4つのモジュール11が一緒に配置され、クロックおよび/または同期ブリッジ18、1以上のデータブリッジ17、ならびに、熱交換器およびファン20を共有している。モジュール11群に対して、1つ、2つ、または4つのファイバデータリンク16が提供される。このような複数のモジュール11群は、同一の患者空間に対して互いに離れて配置されてもよいし、互いに隣接して配置されてもよい。 In one embodiment, four modules 11 are placed together and share a clock and/or synchronization bridge 18 , one or more data bridges 17 , and a heat exchanger and fan 20 . One, two, or four fiber data links 16 are provided for groups of modules 11 . Such groups of modules 11 may be spaced apart from each other or adjacent to each other with respect to the same patient space.
モジュール式アプローチによって、任意の数のモジュール11を使用することができる。同じ構成要素を複数構築することにより、任意の一定のモジュール11を異なる配置で使用するにもかかわらず、モジュール11の他のものに使用されるよりも、製造はより効率的かつ高価値である。 The modular approach allows any number of modules 11 to be used. By constructing multiples of the same components , manufacturing is more efficient and more valuable than is used for others of modules 11 , even though any given module 11 is used in a different arrangement. .
モジュール11またはモジュール11群のファイバデータリンク16は、コンプトンプロセッサ19に接続される。コンプトンプロセッサ19は、複数の事象のパラメータの値を受信する。エネルギーおよびタイミングのパラメータを用いて、散乱事象と捕獲事象が対(ペア)にされる。各対について、一対の事象の空間的位置及びエネルギーが、散乱検出器12への光子の入射角を求めるために使用される。事象の対は、一実施形態における同一モジュール11における事象に限定される。別の実施形態では、同一または異なるモジュール11からの捕獲事象を、所定のモジュール11からの散乱事象と、対にすることができる。部分リング40の異なる部分からの事象をペアリングするため等に、1以上のコンプトンプロセッサ19が使用されてもよい。
A fiber data link 16 of a module 11 or group of modules 11 is connected to a Compton processor 19 . The Compton processor 19 receives values for parameters of a plurality of events. Scattering and capture events are paired using energy and timing parameters. For each pair, the spatial position and energy of the paired event are used to determine the angle of incidence of the photon on
対にされた事象がリンクされると、コンプトンプロセッサ19または他のプロセッサは、検出された放射の2次元または3次元における分布を再構成するために、コンピュータ断層撮影を実行することができる。各事象の入射角または入射線(入射ライン)は、再構成において使用される。 Once the paired events are linked , the Compton processor 19 or other processor can perform computed tomography to reconstruct the distribution of the detected radiation in two or three dimensions. The angle of incidence or line of incidence ( line of incidence) of each event is used in the reconstruction .
図4A~図6は、モジュール11の一つの例示的な配置を示している。モジュール11は、患者空間を囲むリング40を形成する。図4Aは、軸方向に積み重ねられた4つのそのようなリング40を示す。図4Bは、リング40内のモジュール11の、散乱検出器12と、対応する捕獲検出器13と、を示す。図4Cは、リング40の一部の詳細を示し、3つのモジュール11が、散乱検出器12及び捕獲検出器13の対応する対を提供している。図示されている以外の寸法が用いられてもよい。任意の数のモジュール11を用いてリング40を形成することができる。リング40は、患者空間を完全に囲んでいる。医療用画像システムのハウジング内で、リング40は、図5に示すように、ガントリ50または他のフレームワークと接続されている。リング40は、患者ベッド60が患者をリング40の中に、および/または、患者がリング40を通過するように、移動させることができるように配置されてもよい。図6は、この構成の一例を示す。
4A-6 show one exemplary arrangement of module 11. FIG . Modules 11 form a ring 40 that encloses the patient space. FIG. 4A shows four such rings 40 axially stacked. FIG. 4B shows
リングは、患者からの放射のコンプトンに基づく画像化のために使用され得る。図7は、同じタイプのモジュール11を複数の構成で使用する例を示す。部分リング40が形成される。リング40には、1つ以上の隙間70が設けられている。これにより、他の構成要素を隙間内で使用することができ、および/または、より少ないモジュール11を使用することにより、より安価なシステムを作ることができる。 The ring can be used for Compton-based imaging of radiation from the patient. FIG. 7 shows an example of using the same type of module 11 in multiple configurations. A partial ring 40 is formed. One or more gaps 70 are provided in the ring 40 . This allows other components to be used in the interstices and/or a less expensive system by using fewer modules 11 .
図8は、モジュール11の別の構成を示している。リング40はフルリングである。追加の部分リング80が、ベッド60または患者空間に対して軸方向に重ねられ、検出された放射の軸方向の範囲(広がり)を拡張する。部分リング80は、図7の2つの隙間70のある部分リング40ではなく、1つおきの又は1グループごとの、N個(例えば、N=4)のモジュール11の分布である。追加のリングは、フルリングであり得る。フルリング40は、部分リング80であってもよい。異なるリング40および/または部分リング80は、全くまたは殆ど離間せずに(例えば、1モジュール11の軸方向の範囲の1/2未満)、軸方向に積み重ねられる。1モジュールの11の軸方向の範囲よりも大きい隙間を有するなど、より広い間隔が設けられていてもよい。 FIG. 8 shows another configuration of module 11 . Ring 40 is a full ring. An additional partial ring 80 overlaps axially with respect to the bed 60 or patient space to extend the axial extent of the detected radiation . Partial ring 80 is not the partial ring 40 with two gaps 70 of FIG. Additional rings may be full rings. Full ring 40 may be a partial ring 80 . The different rings 40 and/or partial rings 80 are axially stacked with no or little separation (eg, less than 1/2 of the axial extent of one module 11) . Greater spacing may be provided , such as having a gap greater than the 11 axial extents of one module.
図9は、モジュール11のさらに別の構成を示している。1つのモジュール11、または一群のモジュール11が、患者空間またはベッド60の傍に配置されている。複数の間隔をあけた単一モジュール11または群(例えば、4つの群)が、ベッド60および/または患者空間に対して異なる位置に設けられ得る。 FIG. 9 shows yet another configuration of module 11 . A module 11 , or group of modules 11 , is located beside the patient space or bed 60 . A plurality of spaced apart single modules 11 or groups (eg, groups of four) may be provided at different positions relative to the bed 60 and/or patient space.
いずれの構成においても、モジュール11は、1つのガントリ、複数のガントリ、および/または他のフレームワークに取り付けることによって、所定の位置に保持される。保持は、ボルトやスクリューを使用するなどして、取り外し可能である。所定の医療用画像システムのための所望の構成を組み立てるために、所望の数のモジュール11が使用される。集められたモジュール11は、医療用画像システムにおいて、患者空間を定義するか、または患者空間に相対的に、搭載される。その結果、患者を画像化するためのコンプトンセンサが得られる。 In either configuration, module 11 is held in place by mounting to a gantry, multiple gantrys, and/or other frameworks. The retention is removable , such as by using bolts or screws. A desired number of modules 11 are used to assemble a desired configuration for a given medical imaging system. The assembled modules 11 define a patient space or are mounted relative to the patient space in a medical imaging system . The result is a Compton sensor for imaging a patient.
患者の異なる部分を異なる時間に走査するために、ベッド60は患者を移動させることができる。代替的または追加的に、ガントリ50は、コンプトンセンサを形成するモジュール11を移動させる。ガントリ50は、患者空間に沿って軸方向に並進し、および/または、患者空間の周りでコンプトンセンサを回転させる(すなわち、ベッド60および/または患者の長軸の周りで回転させる)。他の回転および/または並進を提供することができ、例えば、モジュール11をベッド60または患者の長軸に対して平行ではない軸の周りで回転させてもよい。複数の並進および/または回転の組合せを提供してもよい。 The bed 60 can move the patient in order to scan different parts of the patient at different times . Alternatively or additionally, gantry 50 moves module 11 forming a Compton sensor. Gantry 50 translates axially along patient space and/or rotates the Compton sensor about patient space (ie, rotates about the longitudinal axis of bed 60 and/or the patient). Other rotations and/or translations may be provided, for example, module 11 may be rotated about an axis that is not parallel to the long axis of bed 60 or patient. Combinations of multiple translations and/or rotations may be provided.
コンプトンセンサを備える医療用画像システムは、スタンドアローンの画像システムとして使用される。コンプトンセンシングは、患者内の放射性医薬品の分布を測定するために使用される。例えば、フルリング40、部分リング40、および/または、軸方向に積み重ねられたリング40、80は、コンプトンベースの画像システムとして使用される。 Medical imaging systems with Compton sensors are used as stand-alone imaging systems. Compton sensing is used to measure the distribution of radiopharmaceuticals within a patient. For example, full ring 40, partial ring 40, and/ or axially stacked rings 40, 80 are used as a Compton-based imaging system.
他の実施形態において、医療用画像システムは、マルチモダリティ画像システムである。モジュール11によって形成されるコンプトンセンサは、1つのモダリティであり、他のモダリティもまた提供される。例えば、他のモダリティは、単一光子放射断層撮影(SPECT)、PET、CT、またはMR画像システムである。フルリング40、部分リング40、軸方向に積み重ねられたリング40,80、および/または単数のモジュール11またはモジュール11群は、他の種類の医療用画像のためのセンサと組み合わされる。コンプトンセンサは、ベッド60の長軸に沿って位置決めされるなど、他のモダリティとベッド60を共有することができる。ここで、ベッドは、一の方向においてはコンプトンセンサ内に、他の方向においては他のモダリティ内に、患者を配置する。 In other embodiments, the medical imaging system is a multimodality imaging system. The Compton sensor formed by module 11 is one modality, other modalities are also provided. For example, other modalities are Single Photon Emission Tomography (SPECT), PET, CT, or MR imaging systems. Full rings 40, partial rings 40, axially stacked rings 40, 80 and/or single modules 11 or groups of modules 11 are combined with sensors for other types of medical imaging. Compton sensors can share bed 60 with other modalities, such as being positioned along the long axis of bed 60 . Here, the bed positions the patient in the Compton sensor in one direction and in the other modality in the other direction .
コンプトンセンサは、外側のハウジングを他のモダリティと共有することができる。例えば、フルリング40、部分リング40、軸方向に積み重なったリング40,80、および/または単一モジュール11、またはモジュール11群は、他のモダリティの1つのセンサまたは複数のセンサ用の同じ画像システムハウジング内に配置される。ベッド60は、所望のセンサに対して、画像システムハウジング内で患者を位置決めする。コンプトンセンサは、他のセンサに対し軸方向において隣り合って配置してもよいし、および/または、同じ軸方向位置の隙間内に配置してもよい。一実施形態において、部分リング40はコンピュータ断層撮影システムにおいて使用される。X線源およびX線検出器を保持するガントリは、部分リング40のモジュール11も保持する。X線源は1つの隙間70内にあり、検出器は別の隙間70内にある。別の実施形態では、単一のモジュール11または疎な配置のモジュール11は、SPECTシステムのガントリと結合している。モジュール11はガンマカメラに隣接して配置され、その場合、ガンマカメラのガントリは、モジュール11を移動させる。あるいは、コリメータを、モジュール11と患者との間、または散乱検出器12と捕獲検出器13との間に配置し、モジュール11の散乱検出器12および/または捕獲検出器13を、コンプトン事象の検出の代わりに、またはこれに加えて、SPECT画像化のための光電事象の検出のために、使用できるようにしてもよい。
Compton sensors can share the outer housing with other modalities. For example, a full ring 40, a partial ring 40, axially stacked rings 40 , 80, and/or a single module 11 or group of modules 11 may be used in the same imaging system for a sensor or sensors of other modalities. Located within the housing . A bed 60 positions the patient within the imaging system housing relative to the desired sensors. The Compton sensor may be positioned axially adjacent to the other sensor and/or may be positioned within the gap at the same axial position. In one embodiment, partial ring 40 is used in a computed tomography system. The gantry holding the X-ray source and X-ray detector also holds the module 11 of the partial ring 40 . The x-ray source is in one gap 70 and the detector is in another gap 70 . In another embodiment, a single module 11 or a sparse arrangement of modules 11 are coupled to the gantry of the SPECT system. The module 11 is placed adjacent to the gamma camera , where the gamma camera gantry moves the module 11 . Alternatively, a collimator is placed between module 11 and the patient, or between
コンプトンセンサのモジュールベースのセグメント化により、同じ設計のモジュール11を任意の異なる構成において使用することができる。したがって、異なる数のモジュール11、モジュール位置、および/またはモジュール11の構成が、異なる医療用画像システムのために使用されてもよい。例えば、ある配列が、あるタイプのCTシステムと共に使用するために提供され、異なる配列(例えば、モジュール11の数および/または位置)が、異なるタイプのCTシステムのために使用される。 The module-based segmentation of the Compton sensor allows the same design of modules 11 to be used in any different configuration. Accordingly, different numbers of modules 11, module positions, and/or configurations of modules 11 may be used for different medical imaging systems. For example, one arrangement may be provided for use with one type of CT system, and a different arrangement (eg, number and/or positions of modules 11) may be used for different types of CT systems .
コンプトンセンサのモジュールベースのセグメント化により、より効率的で価値のあるサービスが可能になる。つまり、コンプトンセンサ全体を交換するのではなく、任意のモジュール11を切り離して固定したり、交換したりすることができる。モジュール11は、個別に接続可能であり、また、互いにかつ/またはガントリ50から切り離すことができる。任意のブリッジを取り外したのち、他のモジュール11を残したまま、モジュール11を医療用画像システムから取り外される。個別のモジュール11を交換する方が、より安価である。また、サービス時間を短縮することができる。さらに、欠陥のあるモジュール11の個々の構成要素は、他方を残したまま、散乱検出器12又は捕獲検出器13を交換する等、容易に交換することができる。モジュール11は、対応する検出器12、13を使用することによって、異なる放射性同位元素(すなわち、異なるエネルギー)で動作するように構成されてもよい。
Module-based segmentation of Compton sensors enables more efficient and valuable service. That is, instead of replacing the entire Compton sensor, any module 11 can be detached and fixed or replaced. Modules 11 are individually connectable and disconnectable from each other and/or from gantry 50 . After removing any bridge, the module 11 is removed from the medical imaging system , leaving the other module 11 behind. Replacing individual modules 11 is cheaper . Also, the service time can be shortened. Furthermore, individual components of a defective module 11 can be easily replaced, such as replacing the
図11~15は、モジュール11が、光電効果を利用するSPECT検出用の物理的開口部を選択可能に含む実施形態を示す。またモジュールは、コンプトン検出用の散乱検出器を選択可能に含むことができる。モジュールは、コンプトン検出と光電検出の両方に使用することができる。マルチモダリティ医療用画像システムは、1つ以上のモジュールから形成される。図1~図9について論じたモジュール11の配置及び構成要素は、物理的開口部を有するモジュール11に使用することができる。 11-15 illustrate embodiments in which module 11 optionally includes physical apertures for SPECT detection utilizing the photoelectric effect. The module can also optionally include a scatter detector for Compton detection. The module can be used for both Compton and photoelectric detection. A multimodality medical imaging system is formed from one or more modules . The module 11 arrangements and components discussed with respect to FIGS. 1-9 can be used for modules 11 having physical openings.
セグメント化された検出モジュール11は、ジオデシックドーム状の多層マルチモーダルカメラを形成するために使用することができる。このカメラは、検出ユニットを収容するモジュールに分割されている。各モジュール11は独立しており、リング、部分リングまたは他の構成に組み立てられた場合に、モジュール11は互いに通信し合うことができる。各モジュール11は、散乱層と称される内殻状の層と、捕獲層と称される外殻状の層と、を含む。複数のモジュール11が使用される場合、モジュールは、少なくとも部分的に画像化対象を取り囲むことができる。 The segmented detection module 11 can be used to form a geodesic dome multilayer multimodal camera. The camera is divided into modules containing detection units. Each module 11 is independent and can communicate with each other when assembled in a ring, partial ring or other configuration. Each module 11 includes an inner shell -like layer, called the scattering layer, and an outer shell - like layer , called the trapping layer. If multiple modules 11 are used , the modules can at least partially surround the object to be imaged.
図16は、医療用画像システムの実施形態を示す。このシステムでは、モジュール11が散乱検出器を含まず、物理的開口部と検出器とを用いてSPECTカメラのモジュール式に作製することができる。図15は、モジュール11が散乱検出器を含む医療用画像システムの実施形態を示し、したがって、散乱検出器を用いるコンプトンカメラのモジュール式構築を提供する。図15のモジュール11は、物理的開口部を含むことができるので、コンプトンカメラおよびSPECTカメラの両方として動作することができる。任意の所定のシステムについて画像化されるべき所望のエネルギーに応じて、捕獲検出器を備えるベースモジュールは、散乱検出器(例えば、より高いエネルギー)または物理的開口部(例えば、より低いエネルギー)のいずれかまたは両方を装着してもよい。 FIG. 16 shows an embodiment of a medical imaging system . In this system, the module 11 does not contain a scatter detector, allowing the modular construction of a SPECT camera with physical apertures and detectors. FIG. 15 shows an embodiment of a medical imaging system in which module 11 includes a scatter detector, thus providing a modular construction of Compton cameras using scatter detectors. Module 11 of FIG. 15 can include physical apertures so that it can operate as both a Compton camera and a SPECT camera. Depending on the desired energy to be imaged for any given system, the base module with capture detector may be a scatter detector (e.g., higher energy) or a physical aperture (e.g., lower energy). Either or both may be worn.
図11は、1つのモジュール11の検出器構造を示しており、物理的開口部110と散乱検出器12の両方が選択され、同じモジュール11に含まれている。モジュール11は、散乱検出器12および捕獲検出器13を含む。散乱検出器12および/または捕獲検出器13は固体検出器であり、そのためモジュール11は、固体検出器モジュールである。散乱検出器12が選択されて含まれているモジュール11内にその散乱検出器12を配置するために、ブラケット、フレーム、クリップ、または他の機械的構造物が提供される。その位置は、捕獲検出器13から所定の距離であってよいし、あるいは、組立中または組立後に調節可能であってもよい。所定の画像システムの設計者が含むべき捕獲層および/または散乱層の数を選択することができるように、モジュール11内には追加の捕獲検出器および/または散乱検出器の位置のための機械的構造物が提供されてもよい。
FIG. 11 shows the detector structure of one module 11, where both physical aperture 110 and
追加の捕獲検出器13または散乱検出器12を、例えば、患者空間からの放射(a radial、半径方向)に対して垂直であって、平行な層状検出器12、13のように、追加の捕獲検出器13または散乱検出器12が(例えば、図11の回転軸に沿って)提供されてもよい。一の捕獲検出器13を通過する任意の放射は、他の捕獲検出器13内で相互作用する可能性がある。同様に、初期の散乱検出器12を通過する放射によって、中間検出器は、散乱検出器12として動作し得る。このような中間検出器は、散乱検出器12または捕獲検出器13のいずれかと同じ構造を有することができるが、散乱検出器12および/または捕獲検出器13として作動する。散乱検出器12の1つはコンプトン散乱光子を生成し、これはそのあとに配置される捕獲層13の1つによって捕捉される。
複数のモジュール11は、独立しているものの、マルチモーダルベースの画像形成画像を生成するユニットに組み立てることができる。モジュール11は、その形状における設計自由度によって、放射状の各検出ユニットの半径、1つのモジュール11における角度スパン、および/または軸方向スパン、を変化させることが可能とされる。患者空間に対するモジュール11の寸法および位置は、異なるハウジングを使用するなどして、必要に応じて設計変更することができる。 A plurality of modules 11 can be independent but assembled into a unit that produces an imaging image on a multimodal basis. The modules 11 are allowed to vary the radial radius of each detection unit, the angular span in one module 11, and/or the axial span by design flexibility in its shape . The dimensions and position of the module 11 relative to the patient space can be redesigned as desired, such as by using different housings.
図1~9に記載されている形状のいずれを用いてもよい。例えば、図1は、患者空間からの放射(a radial、半径方向)に直交する断面において4つの側面を有するモジュール11を示す。一実施形態において、モジュール11は、患者空間からの放射に直交する断面において、3つ、5つ、6つ、またはそれ以上の側面を有する。図11は、6つの側面を有するモジュール11を示す。複数のモジュール11を併用する場合、全てのモジュールは、同じ数の側面を有する。あるいは、5つの側面を有するモジュール11と6つの側面を有するモジュール11との組合せのように、異なる数の側面を有する異なるモジュール11が共に使用される。 Any of the shapes described in FIGS. 1-9 may be used. For example, FIG. 1 shows module 11 having four sides in a cross-section orthogonal to the radiation (a radial) from patient space. In one embodiment, module 11 has 3 , 5 , 6, or more sides in a cross-section perpendicular to the radiation from patient space. FIG. 11 shows a module 11 with six sides . When multiple modules 11 are used together , all modules have the same number of sides. Alternatively, different modules 11 with different numbers of sides are used together, such as a combination of modules 11 with 5 sides and modules 11 with 6 sides.
3つ、5つ、または6つの側面を有するモジュールは、患者空間から遠い直交断面よりも、患者空間により近い直交断面のほうが狭く、ジオデシックドームを実現することが可能である。モジュール11は、球形またはジオデシックドームを形成するように配置されてもよい。任意の所定の画像システムでは、完全なドームは使用されない。ジオデシックドームの一部を形成するために、2つ以上のモジュール11が配置され得る。代替的な実施形態では、モジュール11は、図1のモジュール11がリングまたは円筒を形成するように形作られるなど、球形またはジオデシックドームを形成する用の形状ではない。 Modules with 3, 5, or 6 sides are narrower in the orthogonal cross- section closer to the patient space than farther from the patient space, and can realize a geodesic dome. Modules 11 may be arranged to form a spherical or geodesic dome. No full dome is used in any given imaging system. Two or more modules 11 can be arranged to form part of a geodesic dome. In alternative embodiments, module 11 is not shaped to form a sphere or geodesic dome, such as module 11 of FIG. 1 is shaped to form a ring or cylinder.
モジュール11は、円筒対称である。複数のモジュール11の各々の最も狭い端部は、医療用画像システムの患者空間に最も近い。複数のモジュール11の各々の最も広い端部は、患者空間からさらに又は最も遠い。散乱検出器12は、捕獲検出器13よりも狭く、面積が小さい。
Module 11 is cylindrically symmetrical. The narrowest end of each of the plurality of modules 11 is closest to the patient space of the medical imaging system. The widest end of each of the plurality of modules 11 is further or furthest from the patient space. The
モジュール11が散乱検出器12および捕獲検出器13の両方を含む場合には、コンプトンベースの画像化を提供することができる。SPECTのための光電効果を使用して事象を検出するために、物理的な開口部110がモジュール11に含まれる。物理的な開口110は、板状又はシート状の材料である。物理的開口部110は、鉛またはタングステンのような、より低いエネルギー(例えば、約140.5keV以下)に対して不透明な任意の材料である。任意の厚さを採用してもよく、例えば、0.5~5mm(例えば、1~3mm)である。厚さは、全てまたは一部のより高いエネルギー(例えば、>>140.5keV)の放射または光子がコンプトン検出のために通過できるように選択される。
If module 11 includes both
物理的開口部110は、散乱検出器12と捕獲検出器13の位置の間に配置される。中間検出器が提供される場合には、物理的開口部110は、いずれかの検出器層の間にあってもよい。コード化開口部は、例えば1cm以内(例えば5mm以内)で捕獲検出器13に隣り合っていてもよく、または捕獲検出器13からさらに離れていてもよい。代替的な実施形態では、物理的開口部110は、散乱検出器12のための位置の前方(すなわち、患者空間により近い方)に配置される。
A physical aperture 110 is located between the locations of the
物理的開口部110がモジュール11内に含まれるように選択されたそのモジュール11の中に物理的開口部110を位置決めするために、ブラケット、フレーム、クリップ、または他の機械的構造物が提供される。その位置は、捕獲検出器13から所定の距離にあるか、または組立中または組立後に調節可能であってもよい。
Brackets, frames, clips, or other mechanical structures are provided to position the physical opening 110 within the module 11 selected for the physical opening 110 to be contained within the module 11 . be. Its position may be at a predetermined distance from the
物理的開口部110は、患者空間からの放射(半径方向)に直交するので、検出器12、13と平行である。あるいは、物理的開口部110は、一方または両方の検出器12、13とは平行ではなく、および/または、患者空間からの放射(半径方向)に直交していない。半径方向は、図11において、回転軸として示される。
The physical aperture 110 is orthogonal to the radiation (radial direction) from the patient space and thus parallel to the
物理的開口110は、検出器12、13と同じ形状を有する。例えば、図11に示されるように、物理的開口部110および検出器12、13は、6つの側面を有している。物理的開口部110は、1つまたは両方の検出器12、13とは異なる外周形状を有していてもよい。
The physical aperture 110 has the same shape as the
物理的開口部110は、コード化開口部である。捕獲検出器13上に陰影を投影するために、規則的な又は変化する(異なる)パターンの孔が設けられる。孔の形状および/または大きさは、同じか、あるいはそれぞれ異なっている。孔は、異なる角度(例えば、物理的開口部11に直交する方向から0~40度離れた角度)からの放射が孔を通過することができる十分な大きさである。開口部の孔のコード化は、線源(例えば、患者)から照らされたとき、捕獲検出器13に重なる陰影をもたらす。陰影のコード化は、画像をデコンボリューションする(畳み込みを解く)ための再構成においてマスクとして使用され得る。代替の実施形態では、物理的開口部110は、平行多孔型コリメータ(例えば、直交から0~1度の放射のみが孔を通過する)である。
Physical aperture 110 is a coded aperture . A regular or varying (different) pattern of holes is provided to project a shadow onto the
ノイズ、線源サイズ、および/または散乱の問題を低減するために、コード化開口部は、時間コード化された開口部であってもよい。物理的開口部110は、中心軸(例えば、患者空間から放射状)の周りを回転する。陰影のコード化は、異なる時間での検出のために、シフトされるか変更される。ノイズを減少させるため、および/またはバックグラウンド放射を患者からの放射と区別するために、捕獲検出器13に対して異なる配置のコード化開口部110からの検出が使用される。捕獲検出器13の近くの時間コード化されたコード化開口部は、回転軸の周りを回転して画質を改善し、また、視野を拡大させる。他の実施形態では、物理的開口部110は、回転の代わりに、または回転に加えて、並進する。並進は、モジュール11内の捕獲検出器13に対して物理的開口部110の位置をシフトさせる。他の時間コード化されたものを使用してもよい。
The coded aperture may be a time-encoded aperture to reduce noise, source size, and/or scatter issues. Physical opening 110 rotates about a central axis (eg, radially from patient space). The shadow coding is shifted or changed for detection at different times. Detection from different placements of the coded apertures 110 relative to the
一実施形態では、物理的開口部110は、捕獲検出器13の中心領域112上に影を落とし、捕獲検出器13の外側領域114には落とさないように、捕獲検出器に対して配置される。例えば、物理的開口部110は、散乱検出器12と同じか同様の(例えば10%以内)面積を有し、捕獲検出器13よりも小さい面積を有する。コンプトン検出における散乱のために、コンプトン効果を利用して捕獲層によって検出される光子は、捕獲検出器13の中心から離れやすくなっている。逆に、光電効果では散乱は利用されないので、光電効果を用いて検出される光子は、中心領域112内に存在しやすくなっている。中央領域112には、内部検出器と相互作用しない光電事象だけでなく、コンプトン散乱光子も記録される。外側領域114は、内側の散乱検出器12又は他の散乱検出器12からのコンプトン散乱事象のみ又はそのほとんどを記録する。
In one embodiment, physical aperture 110 is positioned relative to capture
捕獲検出器13の実際の構造は、中央領域112と外側領域114の両方に対して均一であってもよいし、同じであってもよいが、異なる領域112、114に対して異なる画素サイズ、厚さ、および/または他の特性を有していてもよい。捕獲検出器13からの読み取り(読影)は、実施される画像化のタイプに基づいて、一方または両方の領域112、114に限定されてもよい。あるいは、異なる構造が使用されるか、または画像の種類に関係なく捕獲検出器13全体にわたる検出が使用される。モジュール11が通信するように配置される場合、一つのモジュール11からのコンプトン事象は、別のモジュール11の領域112、114のいずれかで検出されてもよい。
The actual structure of the
画像プロセッサ19は、物理的開口110および捕獲検出器13を用いて光電効果による放射を検出し、散乱検出器12および捕獲検出器13を用いてコンプトン効果による放射を検出するように構成されている。回路基板14によって出力された検出事象は、SPECTまたはコンプトン画像化のために画像プロセッサ19によって使用される。SPECTの場合は、散乱検出器12からの事象を用いずに、コード化された開口部または時間コード化された開口部が、使用される。約140.5keV以下のエネルギーの光子は、光電効果を用いて検出される。コンプトン散乱の場合は、物理的開口部110からのシャドウイングなしに、散乱検出器12及び捕獲検出器13が使用される。一桁大きい(例えば、1450keV以上)エネルギーの光子は、コンプトン効果を用いて検出される。同じモジュール11と画像プロセッサ19が、光電画像化とコンプトン画像化の両方に使用される。
Image processor 19 uses physical aperture 110 and trapping
コンプトン検出のために、散乱検出器12および捕獲検出器13からの事象は対にされ、1つ以上のモジュール11におけるコンプトン事象の入射角を決定するために使用される。光子は、まず散乱層内でコンプトン散乱によって相互作用し、次に捕獲層内で光電効果によって相互作用する。これらの光子は、散乱層と捕獲層の両方をトリガーとして、すべての層上にその全エネルギーを降り注ぐ(マルチ層事象)。散乱のために、捕獲検出器13において検出される事象の半分以上又は大部分は、外側領域114内にある。光子相互作用事象は、主に(半分以上または大部分)外側領域114において検出される。対の事象について測定された位置(x,y,z)とエネルギー(E)とに基づいてコンプトン運動学を知る(推定する)ことによって、正しい線源方向を決定するために、コンプトン再構成が使用される。
For Compton detection, events from
光電検出(すなわち、SPECT画像化)のために、捕獲検出器13からの光電事象が計数される。モジュール11の物理的開口部110および捕獲検出器13が使用される。光子は、光電効果によって捕獲層でのみ相互作用することができる。低エネルギー光子は、散乱層を引き金とせず、代わりに捕獲層上にその全エネルギーを堆積させ得る(単層事象)。散乱は利用されないので、光電事象は、捕獲検出器13の外側領域114ではなく、中心領域112からカウントされる。外側領域114からの事象は、バックグラウンドの測定値として使用することができる。
For photoelectric detection (ie, SPECT imaging ), photoelectric events from
時間コードされた、コード化開口部は、モジュール11の軸の周りを回転することができ、正しい線源方向を決定するために使用される。時間コード化開口部は、バックグラウンド(例えば、散乱、線源によって放射されたより高いエネルギーの光子など)を低減し得る。 A time-coded, coded aperture can be rotated about the axis of module 11 and is used to determine the correct source direction. A time-encoded aperture may reduce background (eg, scattering, higher energy photons emitted by the source , etc.).
画像プロセッサ19は、SPECT画像を生成するように構成される。カウントと捕獲検出器13上の位置(すなわち、応答線(応答ライン)を示す位置)は、患者の2次元または3次元表現を再構成するために使用される。放射の位置が表現される。画像プロセッサ19は、コンプトン事象からコンプトン画像を生成するように構成されている。コンプトン散乱事象と対応する推定角度とから二次元または三次元表現が再構成される。物体または画像空間の三次元表示の場合、二次元画像を表現から三次元的に描出することができる。 The image processor 19 is arranged to generate SPECT images. The counts and positions on the capture detector 13 (ie, the positions indicating the response line ) are used to reconstruct a two-dimensional or three-dimensional representation of the patient. Radiation positions are represented . Image processor 19 is configured to generate Compton images from Compton events. A two-dimensional or three-dimensional representation is reconstructed from the Compton scattering events and the corresponding estimated angles . For a three-dimensional representation of object or image space, a two-dimensional image can be rendered three-dimensionally from the representation .
表示部22は、CRT、LCD、プロジェクタ、プリンタ、または他のディスプレイである。ディスプレイ22は、SPECT画像および/またはコンプトン画像を表示するように構成されている。一の画像または複数の画像は、ディスプレイプレーンバッファに格納され、表示部22に読み出される。画像は別々に表示されてもよいし、SPECT画像と重ね合わせてコンプトン画像を表示したり、またはSPECT画像の隣りにコンプトン画像を表示するなど、組み合わされてもよい。 Display 22 is a CRT, LCD, projector, printer, or other display. Display 22 is configured to display SPECT and/or Compton images. One image or multiple images are stored in the display plane buffer and read out to the display unit 22 . The images may be displayed separately or may be combined, such as displaying the Compton image overlaid with the SPECT image, or displaying the Compton image next to the SPECT image .
図12~16は、2つ以上のモジュール11から形成された医療用画像システムを示す。固体検出器モジュール11の形状により、モジュール11を直接接触させて、または接触させずに一緒に積み重ねて、ジオデシックドームの一部を形成することができる。複数のモジュール11が、3Dジオデシックドーム状のSPECT-コンプトンカメラを形成するために結合され得る。図12~16は、それぞれ18個、34個、54個、3個、および3個のモジュールを有する、同じ概念の、異なる実現例を示している。 12-16 show a medical imaging system formed from two or more modules 11. FIG. Depending on the shape of the solid-state detector modules 11, the modules 11 can be stacked together with or without direct contact to form part of a geodesic dome. Multiple modules 11 can be combined to form a 3D geodesic dome SPECT-Compton camera. Figures 12-16 show different implementations of the same concept with 18, 34 , 54 , 3 and 3 modules respectively.
図12は、フルリング120を形成するために使用されるモジュール11を示す。リングの半径とモジュール11のサイズに基づいて、18個のモジュール11がフルリング120を形成する。より多くのまたはより少ないモジュール11が、フルリング120を形成するために使用されてもよい。代わりに、1つ以上の部分リングが形成されてもよい。 FIG. 12 shows modules 11 used to form full ring 120 . Eighteen modules 11 form a full ring 120 based on the radius of the ring and the size of the modules 11 . More or less modules 11 may be used to form full ring 120 . Alternatively , one or more partial rings may be formed.
図13は、2つのフルリング130、132を形成するために使用されるモジュール11を示す。2つのリング130、132は、交差しており、そのため2つのモジュール134を共有している。リング130の一方は、他方のリング132に対して90度にある。モジュール134の側面の数および/または形状に応じて、他の角度が設定されてもよい。図13の例において、34個のモジュール11が、2つのリング130、132を形成している。他の数のモジュール11を使用してもよい。リング130、132の1方または両方は、部分リングであってもよい。その場合、リング130、132は別々であるが、交差している。他の実施形態では、リング130、132は、交差せず、平行平面でまたは非平行平面で互いに離間している。追加のリングが含まれてもよい。 FIG. 13 shows the module 11 used to form two full rings 130,132. The two rings 130 , 132 intersect and thus share two modules 134 . One of the rings 130 is at 90 degrees to the other ring 132 . Other angles may be set depending on the number and/or shape of the sides of module 134 . In the example of FIG. 13, 34 modules 11 form two rings 130,132 . Other numbers of modules 11 may be used. One or both of rings 130 , 132 may be partial rings. In that case, the rings 130, 132 are separate but intersecting. In other embodiments, the rings 130, 132 do not intersect and are spaced apart in parallel or non-parallel planes . Additional rings may be included .
リング130、132は、所定の位置に保持されているか又は固定されている。他の実施形態では、リング130、132は、ヒンジ又は回転軸と接続する。リング130、132は、2つの共有モジュール134を通る軸のような共通軸を中心に旋回する。両方のリング130、132または各リング130、132の並進および/または回転は、独立して提供することができる。 Rings 130, 132 are held or fixed in place. In other embodiments, rings 130, 132 connect with a hinge or pivot. Rings 130 , 132 pivot about a common axis , such as the axis through two shared modules 134 . Translation and/or rotation of both rings 130, 132 or each ring 130, 132 can be provided independently.
図14は、図12および図13と比較して、3つのリングをジオデシックドーム140のより大きな部分に形づくるために使用されるモジュール11を示す。球形シェルの一部は、セグメント化されたモジュール11から形成される。3つのリングは、互いに軸方向に隣接しており、ほとんど(例えば、モジュール11の幅の1/2未満)または全く離間することがない。リングは、互いに直接接触していてもよく、および/または同じガントリまたはフレームワークに取り付けられていてもよい。3つのフルリングが示されているが、1つ以上のリングが部分リングであってもよい。また、2つ、4つ、またはそれ以上のリングを用いてもよい。図14の例では、3つのリングに対して54個のモジュール11が使用されているが、追加のまたはより少ない数のモジュール11が使用されてもよい。 FIG. 14 shows module 11 used to shape the three rings into a larger portion of geodesic dome 140 compared to FIGS. Part of the spherical shell is formed from segmented modules 11 . The three rings are axially adjacent to each other with little (eg, less than 1/2 the width of the module 11) or no separation . The rings may be in direct contact with each other and/or attached to the same gantry or framework. Although three full rings are shown, one or more rings may be partial rings. Also, two, four, or more rings may be used. In the example of FIG. 14, fifty-four modules 11 are used for three rings, but additional or fewer modules 11 may be used.
図15は、患者ベッド60に対して配置された3つのモジュール11を示す。1つ、2つ、4つ、またはそれ以上のモジュール11が使用されてもよい。モジュール11は、モジュール1つ分以上の幅によって互いに間隔をあけて配置されているが、より小さい離間距離での配置または隣接しての配置が採用されてもよい。モジュール11は、専用のSPECTカメラ等の他のモダリティと接続されてもよい。モジュール11は、ガントリと接続して、患者のまわりの回転および/または患者に沿った移動(並進)(例えば、経軸的に(transaxially))を可能にする。代わりに、または追加的に、ベッド60は、モジュール11に対して患者を相対的に移動させる。 FIG. 15 shows three modules 11 arranged relative to patient bed 60 . One, two, four or more modules 11 may be used. Modules 11 are spaced from each other by more than one module width, although smaller spacing or adjacent placement may be employed . The module 11 may be connected with other modalities such as dedicated SPECT cameras. Module 11 interfaces with the gantry to allow rotation around and/or movement (translation ) along the patient (eg, transaxially ) . Alternatively or additionally, bed 60 moves the patient relative to module 11 .
図16は、異なるタイプのモジュール160を用いた、図15の3個のモジュール配置を示している。散乱検出器12は取り除かれ、患者空間からの放射線に沿って、モジュール160がより低い高さになるか、またはより小さい範囲を有することが可能とされる。同じハウジングを使用するが、散乱検出器12を使用しないなど、同じ高さを採用してもよい。コンプトン画像化は提供されないので、モジュール160は、1つ以上の捕獲検出器13と共に物理的開口110を使用する。捕獲検出器13は、SPECTまたは光電効果に基づく画像化のために、時間コード化されたコード化開口部110と共に機能する。捕獲検出器13は、光電効果により光子を吸収する。捕獲層の近くの時間コード化されたコード化開口部110は、画質を改善するために回転軸の周りで回転することができる。コード化開口部はまた、視野を拡大させるためにXY検出器面内で(横方向に)移動してもよい。SPECT画像化のためのモジュール160の他の配置、例えば図12~14の配置を使用してもよい。単一のモジュール160が使用されてもよい。異なる構成のいずれかに組み込まれた、より少ないまたはより多くのモジュールが使用されてもよい。
FIG. 16 shows the three module arrangement of FIG. 15 using different types of modules 160. FIG. The
図10は、コンプトンカメラ、SPECTカメラ、またはその両方になるように選択可能なカメラを、形成、使用、および修理するための方法のフローチャートの一実施形態を示す。カメラは、セグメント化されたアプローチで形成される。カメラ全体を所定の位置に組み立てるのではなく、1つ以上の捕獲検出器を互いに相対的に配置して、カメラの所望の構成を形成する。捕獲検出器は、比較的低い放射エネルギーに対して使用できるようにコード化開口部と共に、そして、比較的高い放射エネルギーに対して使用できるように散乱検出器とともに、配置される。この選択可能でかつセグメント化されたアプローチは、同じ部品を使用する異なる構成、組立の容易さ、修理の容易さ、および/または他の画像化モダリティとの統合、を可能にし得る。 FIG. 10 illustrates one embodiment of a flowchart of a method for making, using , and repairing a camera selectable to be a Compton camera, a SPECT camera, or both. Cameras are formed with a segmented approach. Rather than assembling the entire camera in place, one or more capture detectors are positioned relative to each other to form the desired configuration of the camera. A capture detector is arranged with a coded aperture for use with relatively low radiant energies and a scatter detector with scatter detectors for use with relatively high radiant energies. This selectable and segmented approach may allow different configurations using the same components, ease of assembly , ease of repair, and/or integration with other imaging modalities.
他の実施形態は、コンプトンカメラとSPECTカメラとの組合せを形成し、ここで、散乱検出器とコード化開口部の両方が、捕獲検出器と同じカメラで使用されるように選択される。ここでは、図11のセグメント化されたモジュール11を使用する。散乱検出器が含まれていないSPECTカメラを形成するために、図16のモジュール160が使用されてもよい。また、図11のモジュール11が、コード化開口部のないコンプトンカメラを形成するために使用されてもよい。 Another embodiment forms a combination of Compton and SPECT cameras, where both the scatter detector and the coded aperture are chosen to be used in the same camera as the capture detector. Here the segmented module 11 of FIG. 11 is used. Module 160 of FIG. 16 may be used to form a SPECT camera that does not include a scatter detector. Module 11 of FIG. 11 may also be used to form a Compton camera without a coded aperture .
本方法は、図4~9のいずれかに示されるようなコンプトンセンサを組み立てるために、図1のシステムによって実施されてもよい。本方法は、図12~16のいずれかに示されるようなコンプトンセンサを組み立てるために、図11のシステムによって実施されてもよい。他のシステム、モジュール、および/または構成されたコンプトンセンサが使用されてもよい。 The method may be performed by the system of FIG. 1 to assemble a Compton sensor as shown in any of FIGS . 4-9. The method may be performed by the system of FIG. 11 to assemble a Compton sensor as shown in any of FIGS. 12-16. Other systems, modules, and/or configurations of Compton sensors may be used .
動作(工程)は、示された順序で(すなわち、上から下へ、または数値的に)または他の順序で行われる。例えば、動作108は、動作104の一部として実施されることがある。 Operations (steps) may be performed in the order shown ( ie, from top to bottom , or numerically ) or in some other order . For example, operation 108 may be performed as part of operation 104 .
追加の動作、異なる動作、またはより少ない動作が提供されることがある。例えば、動作102および104は、動作106および108を実行せずにコンプトンカメラを組み立てるために提供される。別の例として、動作106は、他の動作を行わずに実行される。 Additional, different, or fewer acts may be provided. For example, operations 102 and 104 are provided for assembling a Compton camera without performing operations 106 and 108. FIG. As another example, operation 106 is performed without performing other operations.
動作102では、捕獲検出器は、別個のハウジング内に収容される。モジュールは、各モジュールが捕獲検出器を含むように組み立てられる。機械および/または人が、ハウジングを製造する。1つのハウジングと対応するモジュールのみを使用してもよい。 At operation 102, the capture detector is contained within a separate housing. The modules are assembled such that each module contains a capture detector. Machines and / or humans manufacture the housing. Only one housing and corresponding modules may be used.
複数のモジュールは、複数のハウジングのうちの異なるハウジングにおけるそれぞれの散乱検出器および捕獲検出器の対が非平面であるところで当接するように、形づくられている。例えば、図4Cに示されるように、検出器対が円弧から形成されるように、くさび形の形状および/または位置決めが提供される。この形状は、モジュールが互いに対して位置決めされたときに、円弧形状を可能にし、および/または強制する。 The plurality of modules are shaped to abut where respective scatter detector and capture detector pairs in different ones of the plurality of housings are non-planar. For example , as shown in FIG. 4C, a wedge shape and/or positioning is provided such that the detector pairs are formed from circular arcs . This shape allows and/or enforces an arcuate shape when the modules are positioned relative to each other .
コンプトン-SPECTカメラ(例えば、図11)の場合、散乱検出器、コード化開口部、及び捕獲検出器は、ハウジング内に収容される。ハウジングおよび対応するモジュールは、ジオデシックドームの一部であるか、または一部を形成するような形状など、任意の形状を有する。ハウジングは、散乱検出器およびコード化開口部の一方又は両方を選択的に含む。設計および/または放射エネルギー要件に応じて、散乱検出器またはコード化開口部の一方のみが配置または設置されている場合であっても、散乱検出器およびコード化開口部の両方のための位置を有する同一のハウジングを使用してもよい。代替的に、散乱検出器および/またはコード化開口部のいずれが含まれるべきかに応じて、異なるハウジングが使用される。 In the case of a Compton-SPECT camera (eg, FIG. 11) , the scatter detector, coded aperture , and capture detector are contained within a housing. The housing and corresponding modules have any shape, such as a shape that is or forms part of a geodesic dome. The housing selectively includes one or both of the scatter detector and the coded aperture . for both scatter detectors and coded apertures , even if only one of the scatter detectors or coded apertures is positioned or installed, depending on design and/or radiant energy requirements The same housing with positions may be used. Alternatively, different housings are used depending on whether scatter detectors and/or coded apertures are to be included.
動作104では、ハウジングは隣接される。人または機械が、ハウジングからコンプトンセンサを組み立てる。ハウジングを、直接接触、またはスペーサ、ガントリ、またはフレームワークを介した接触で互いに隣接するように積み重ねることによって、当接されたハウジングが円弧を形成する。フルリングまたは部分リングが患者空間の周りに形成され、少なくとも部分的に患者空間を規定する。コンプトンカメラ、SPECTカメラ、またはコンプトン-SPECTカメラの設計に基づいて、対応する散乱検出器と捕獲検出器の対を有する任意の数のハウジングを一緒に配置してカメラを形成する。1つのハウジングを用いてもよい。 In operation 104 the housings are abutted . A human or machine assembles the Compton sensor from the housing. The abutted housings form an arc by stacking the housings adjacent to each other in direct contact or in contact through spacers, gantry, or frameworks. A full or partial ring is formed around the patient space to at least partially define the patient space. Based on the design of a Compton camera, SPECT camera, or Compton-SPECT camera, any number of housings with corresponding scatter detector and capture detector pairs are placed together to form a camera. A single housing may be used.
ハウジングは、マルチモダリティシステムの一部として、または単一の画像化システムを作成するために、隣接させることができる。マルチモダリティシステムの場合、ハウジングは、SPECT、PET、CT、またはMR画像化システム等の他のモダリティ用のセンサと、同じ外部ハウジング内に、および/または同じベッドに相対して、配置される。コンプトンカメラのハウジングおよび他のモダリティ用のセンサには、同一または異なるガントリまたは支持フレームワークを使用してもよい。図11~15の実施形態について、モジュールは、コンプトンカメラおよびSPECT画像化システムの両方を備えることによって、マルチモダリティを提供する。 The housings can be adjacent as part of a multimodality system or to create a single imaging system. For multimodality systems , the housing is located within the same external housing and/or relative to the same bed as sensors for other modalities such as SPECT, PET, CT, or MR imaging systems. The same or different gantry or support framework may be used for the Compton camera housing and sensors for other modalities. For the embodiments of Figures 11-15, the module provides multimodality by providing both a Compton camera and a SPECT imaging system.
コンプトンカメラの構成または設計により、ハウジングの数および/または位置が規定される。ハウジングは、いったん当接されたあとは、1本以上のブリッジを介するなどして、通信のために接続することができる。ハウジングは、空気冷却システムおよび/またはコンプトンプロセッサなどの他の構成要素と接続することができる。 The configuration or design of the Compton camera dictates the number and/or locations of the housings. Once abutted , the housings can be connected for communication , such as via one or more bridges. The housing can connect with other components such as an air cooling system and/or a Compton processor.
動作106において、組み立てられたコンプトンカメラは、放射を検出する。所定の放出された光子は、散乱検出器と相互作用する。その結果、放出された光子の入射線から特定の角度で別の光子の散乱が生じる。この二次光子は、エネルギーがより小さい。この二次光子は、捕獲検出器で検出される。そして検出された散乱事象と捕獲事象の両方のエネルギーとタイミングに基づいて、事象を対にする(ペアリングする)。対になった事象の位置とエネルギーは、検出器間の線と散乱角を得ることができる。その結果、放射された光子の入射線が決定される。 At operation 106 , the assembled Compton camera detects radiation . A given emitted photon interacts with a scatter detector. The result is the scattering of another photon at a particular angle from the line of incidence of the emitted photon. This secondary photon has less energy . This secondary photon is detected at the capture detector. and pair the events based on the energy and timing of both the detected scattering and capture events. The position and energy of the paired events can be obtained for line and scattering angles between detectors. As a result, the line of incidence of the emitted photons is determined.
二次光子を検出する可能性を高めるために、あるハウジングからの捕獲事象を、別のハウジングの散乱事象と対にすることができる。角度によって、1つの散乱検出器からの散乱は、同じハウジング内の対になった捕獲検出器、または別のハウジング内の捕獲検出器に入射することができる。検出器領域においてハウジングが開いていること、および/または光子減衰の少ない材料を使用することによって、より多くのコンプトン事象を検出することができる。 Capture events from one housing can be paired with scattering events from another housing to increase the likelihood of detecting secondary photons. Depending on the angle, scatter from one scatter detector can be incident on a paired capture detector in the same housing or a capture detector in another housing. More Compton events can be detected by having the housing open in the detector area and/or by using materials with low photon attenuation.
検出された事象は、計数されるか、または収集される。再構成では、応答線または異なるコンプトン事象が発生するライン(線)が使用される。患者からの放射の3次元における分布は、コンプトンセンシングに基づいて再構成することができる。コンプトンセンシングが放射された光子の入射角を説明または提供するので、再構成にはコリメータは必要ない。 Detected events are counted or collected . Reconstruction uses response lines or lines where different Compton events occur. The three-dimensional distribution of radiation from the patient can be reconstructed based on Compton sensing . No collimator is required for reconstruction, as Compton sensing describes or provides the angle of incidence of the emitted photons.
図11のコンプトン-SPECTモジュール11を使用して、モジュールはまた、光電事象としての放射を検出するために使用され得る。低いエネルギーの放射は、散乱検出器を通過する。これらの放射は、コード化開口部の孔を通過するか、またはコード化開口部によってブロックされる。捕獲検出器は、コード化開口部の孔を通過する放射の少なくとも一部を検出する。散乱検出器及びコード化開口部のいずれか又は両方を含むという選択に応じて、比較的低いおよび/または高いエネルギーでの放射が検出される。 Using the Compton-SPECT module 11 of FIG. 11, the module can also be used to detect radiation as photoelectric events. Low energy radiation passes through a scatter detector. These rays either pass through the holes of the coded apertures or are blocked by the coded apertures . A capture detector detects at least a portion of the radiation passing through the apertures of the coded aperture . Depending on the choice of including either or both of the scatter detector and the coded aperture , radiation at relatively low and/or high energies is detected.
検出された事象は、放射性同位元素の位置を再構成するために使用される。コンプトンおよび/または光電画像化は、検出された事象および事象からの対応するライン情報から生成される。 The detected events are used to reconstruct the position of the radioisotope. Compton and/or photoelectric imaging are generated from detected events and corresponding line information from the events.
動作108では、人または機械(例えばロボット)が、ハウジングの1つを取り外す。ハウジングの検知器又は関連する電子機器のうちの1つが故障した場合、又は異なるエネルギーで検知するために交換する場合には、ハウジングを取り外すことができる。このとき他のハウジングは、医療用画像システムに残されている。これにより、コンプトンカメラ全体のより大きな解体および/または交換の費用なしに、ハウジングおよび/または検知器のより容易な修理および/または交換が可能となる。 At operation 108, a person or machine (eg, robot) removes one of the housings. If one of the housing's detectors or associated electronics fails or is replaced to detect at a different energy, the housing can be removed . The other housing is then left in the medical imaging system. This allows for easier repair and/or replacement of the housing and/or detector without the expense of greater disassembly and/or replacement of the entire Compton camera.
本発明を種々の実施形態を参照して上述したが、本発明の範囲から逸脱することなく、多くの変更及び改変がなされ得ることは理解されるべきである。したがって、上記詳細な説明は、本発明を限定するものではなく例示として解されるものであり、本発明の精神および特許請求の範囲を定めるのは、全ての均等物を含めて特許請求の範囲の記載に基づくものであることは理解されるべきである。 Although the invention has been described above with reference to various embodiments, it should be understood that many variations and modifications can be made without departing from the scope of the invention. Accordingly, the foregoing detailed description is to be taken as illustrative rather than limiting of the invention, and it is the following claims, including all equivalents, which define the spirit of the invention and the scope of the claims. It should be understood that it is based on the description of.
Claims (20)
前記第1の散乱検出器(12)が前記第1のモジュール(11)に含まれる場合にコンプトン事象の入射角を決定し、前記第1の物理的開口部(110)が前記第1のモジュール(11)に含まれる場合に光電事象を計数するように構成された、画像プロセッサ(19)と、
を備えるマルチモダリティ医療用画像システム。 A first capture detector (13), a position for a first scatter detector (12) spaced from said capture detector (13), patient space and said first capture detector (13). a first module (11) having a location for a first physical opening (110) between
Determines the angle of incidence of a Compton event when said first scatter detector (12) is included in said first module (11) and said first physical aperture (110) is in said first module an image processor (19) configured to count photoelectric events when included in (11);
A multimodality medical imaging system comprising:
前記画像プロセッサ(19)は、前記外側領域ではなく前記中心領域からの光電事象をカウントし、主に前記外側領域からの光子相互作用事象を伴う前記コンプトン事象の入射角を決定するように構成される、請求項1に記載のマルチモダリティ医療用画像システム。 Said first physical aperture (110) is in a position for said first physical aperture (110), said first capture detector (13) and said first physical aperture. (110) are parallel and said first physical opening (110) is not in the outer area of said first capture detector (13) but in the central area of said first capture detector (13). has a shadow on
The image processor (19) is configured to count photoelectric events from the central region rather than the outer region and to determine angles of incidence of the Compton events with photon interaction events predominantly from the outer region. 2. The multimodality medical imaging system of claim 1, wherein
前記第1および第2のモジュール(11)は、患者空間からの放射に直交する断面において、3つ、5つ、または6つの側面を有する、請求項1に記載のマルチモダリティ医療用画像システム。 further a second module (11) comprising a second capture detector (13) with a position for a second scatter detector (12) and a position for a second physical aperture (110) prepared ,
2. A multimodality medical image according to claim 1, wherein said first and second modules (11) have 3 , 5 or 6 sides in a cross-section orthogonal to the radiation from patient space. system.
前記別のリング(132)または部分リングは、前記追加のモジュール群のうちの2つ(134)において前記リングまたは部分リングと交差している、請求項8に記載のマルチモダリティ医療用画像システム。 further comprising an additional group of modules (11) for said ring (130) or partial ring and another ring (132) or partial ring ;
9. The multimodality medical imaging system of claim 8 , wherein said further ring (132) or partial ring intersects said ring or partial ring in two of said additional groups of modules (134) .
前記追加のリングまたは部分リングと前記リングまたは部分リングとは、ジオデシックドームの一部(140)を形成している、請求項8に記載のマルチモダリティ医療用画像システム。 further comprising an additional ring or partial ring axially adjacent to said ring or partial ring comprising said first modules (11) and consisting of said first modules (11);
9. The multimodality medical imaging system of claim 8, wherein said additional ring or partial ring and said ring or partial ring form a portion (140) of a geodesic dome .
前記画像プロセッサ(19)は、前記計数から単一光子放射断層撮影像および前記コンプトン事象からのコンプトン画像を生成するように構成され、
前記単一光子放射断層撮影像および前記コンプトン画像を表示するように構成されたディスプレイをさらに備える、請求項1に記載のマルチモダリティ医療用画像システム。 The first scatter detector (12) is in the position for the first scatter detector (12) in the first module (11) and the first physical opening (110). is in position for said first physical opening (110) in said first module (11),
said image processor (19) is configured to generate a single photon emission tomography image from said counts and a Compton image from said Compton event;
2. The multimodality medical imaging system of claim 1, further comprising a display configured to display the single photon emission tomography image and the Compton image.
前記第1の物理的開口部(110)は、相対的により低いエネルギーが検出されるべき前記第1の物理的開口部(110)のための位置で前記第1のモジュール(11)に含まれる、請求項1に記載のマルチモダリティ医療用画像システム。 said first scatter detector (12) is provided in said first module (11) at a location for said first scatter detector (12) where relatively higher energies are to be detected;
Said first physical aperture (110) is included in said first module (11) at a location for said first physical aperture (110) where relatively lower energy is to be detected. 2. The multimodality medical imaging system of claim 1.
前記固体検出器モジュール(11)が互いに積み重なってジオデシックドームの一部を形成するように、前記固体検出器モジュール(11)は、長手方向の患者軸からの半径方向に対して垂直な断面において、3つ、5つ、または6つの側面を有する、医療用画像システム。 a plurality of solid state detector modules ( 11 ),
Said solid-state detector modules (11) are stacked on top of each other to form part of a geodesic dome, so that in a cross-section perpendicular to a radial direction from the longitudinal patient axis, said solid-state detector modules (11): A medical imaging system with three , five , or six sides.
前記プレート(110)は、前記散乱検出器(12)と前記第1検出器(13)との間にあり、
前記プレート(110)および前記第1検出器(13)を用いて光電効果を利用して放射を検出し、前記散乱検出器(12)および前記第1検出器(13)を用いてコプトン効果を利用して放射を検出する、ように構成された画像プロセッサ(19)をさらに備える、請求項14に記載の医療用画像システム。 each of said solid-state detector modules (11) further comprising said scatter detector (12) and said plate (110);
said plate (110) is between said scatter detector (12) and said first detector (13) ;
The plate (110) and the first detector (13) are used to detect radiation using the photoelectric effect and the scatter detector (12) and the first detector (13) are used to detect the Copton effect . 15. The medical imaging system of claim 14, further comprising an image processor (19) configured to utilize and detect radiation .
前記プレートは、各々の固体検出器モジュール(11)内の前記第1の検出器(13)に対して回転可能および/または並進可能である、請求項14に記載の医療用画像システム。 each of the solid state detector modules (11) comprises said plate (110);
15. The medical imaging system of claim 14, wherein said plate is rotatable and /or translatable with respect to said first detector (13) in each solid state detector module (11).
捕獲検出器(13)をハウジング(21)に収容すること、ここで、前記捕獲検出器(13)は、コード化開口部(110)を使用して比較的低い放射エネルギーに使用可能であり、かつ、散乱検出器(12)を使用して比較的高い放射エネルギーに使用可能であるように配置されており、前記ハウジング(21)は、ジオデシックドームの一部として成形されている、および
前記コード化開口部(110)および前記散乱検出器(12)の選択された一方または両方と共に患者ベッド(60)に対してハウジング(21)を装着すること、
を含む方法。 A method for forming a Compton camera and/or a single photon emission tomography camera, comprising:
housing a capture detector (13) in a housing (21) , wherein said capture detector (13) is usable for relatively low radiant energies using a coded aperture (110); and arranged to be usable for relatively high radiant energies using a scatter detector (12), said housing (21) being molded as part of a geodesic dome, and
mounting the housing (21) to a patient bed (60) with selected one or both of the coded aperture (110) and the scatter detector (12);
method including.
前記ハウジング(21)における前記散乱検出器(12)を使用する前記コンプトンカメラと、前記ハウジング(21)における前記コード化開口部(110)を使用する単一光子放射断層撮影撮像システムと、を含むマルチモダリティシステムの一部として、前記ハウジング(21)を備えるリング(120)または部分リングを形成すること、および前記ハウジング(21)からなる追加のリングまたは部分リングを形成すること、を含む、請求項18に記載の方法。 Wearing
said Compton camera using said scatter detector (12) in said housing (21) and a single photon emission tomography imaging system using said coded aperture (110) in said housing (21) forming a ring (120) or partial ring comprising said housing (21) and forming an additional ring or partial ring consisting of said housing (21) as part of a multimodality system comprising 19. The method of claim 18, comprising:
前記捕獲検出器(13)を用いて前記コード化開口部(110)を通過する光電事象として第2の放射を検出すること、
をさらに含む、請求項18に記載の方法。 detecting the first radiation as a Compton event using the scatter detector (12) and the capture detector (13);
detecting second radiation as photoelectric events passing through the coded aperture (110) with the capture detector (13);
19. The method of claim 18, further comprising:
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