WO2013172402A1 - 偶発イベント削減方法、偶発イベント削減装置及び非一時的コンピュータ可読記憶媒体 - Google Patents

偶発イベント削減方法、偶発イベント削減装置及び非一時的コンピュータ可読記憶媒体 Download PDF

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WO2013172402A1
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ワン，ウェンリー
ニュウ，シャオフォン
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株式会社東芝
東芝メディカルシステムズ株式会社
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
    • G01T1/29—Measurement performed on radiation beams, e.g. position or section of the beam; Measurement of spatial distribution of radiation
    • G01T1/2914—Measurement of spatial distribution of radiation
    • G01T1/2985—In depth localisation, e.g. using positron emitters; Tomographic imaging (longitudinal and transverse section imaging; apparatus for radiation diagnosis sequentially in different planes, steroscopic radiation diagnosis)
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/02—Arrangements for diagnosis sequentially in different planes; Stereoscopic radiation diagnosis
    • A61B6/03—Computed tomography [CT]
    • A61B6/037—Emission tomography

Definitions

  • Embodiments described herein relate generally to a random event reduction method, a random event reduction apparatus, and a non-transitory computer-readable storage medium.
  • Positron Emission Tomography is a division of nuclear medicine imaging in which a radiopharmaceutical that emits positron is introduced into the patient's body. As radiopharmaceuticals decay, positrons are generated. Specifically, each of a plurality of positrons reacts with electrons, and a gamma photon pair is generated simultaneously by an event known as an annihilation event. This gamma photon travels in a substantially opposite direction along the line of coincidence. A pair of gamma rays detected within the coincidence time is usually recorded as a pair annihilation event by a PET scanner.
  • time-of-flight In TOF imaging using time-of-flight (TOF), the time of a coincidence interval at which each gamma photon of a coincidence pair is detected is also measured.
  • the time-of-flight information provides information indicating the pair annihilation position of the event detected along the coincidence line.
  • Data from multiple pair annihilation events is typically used to reconstruct or generate images of scanned objects or objects using statistical (iterative) or analytical reconstruction algorithms. Used for.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a geometric arrangement of a PET imaging apparatus.
  • FIG. 1 shows a transaxial coordinate and an axial coordinate of the emitted positron, and a response line (Line-Of-Response: LOR) measured by a 3D detector.
  • LOR Line-Of-Response
  • the response line (LOR) is synonymous with the coincidence line.
  • the transverse coordinate is, for example, a coordinate set in a cross section perpendicular to the axial direction of the scanner or the body axis direction of the subject
  • the axial coordinate is, for example, along the axial direction of the scanner or the body axis direction of the subject Coordinates set in the cross section.
  • the coordinates (x e , y e , z e ) or (s e , t e , z e ) indicate the image coordinates of the emitted positron “e”.
  • the coordinates (x a , y a , z a ) indicate the position of the detector crystal “a” that detected one gamma ray measured as LOR, and the coordinates (x b , y b , z b ) are The position of the detector crystal “b” that detected the other gamma ray measured as LOR is shown.
  • the measured projected coordinates of the LOR may include an additional dimension “t” for TOF-LOR.
  • T is a value corresponding to time, for example, “t a ” corresponds to the time when “a” detected a gamma photon within the coincidence time, and “t b ” is within the coincidence time.
  • the "b” corresponds to a time of detecting the gamma photons
  • "t e” is the time difference between the time the time "a” coincidence within hours detects gamma photons and "b” detects the gamma photons Corresponds to.
  • Equation (1) “C ij ” indicates a random coincidences count rate in the LOR connecting the i th detector and the j th detector, and “r i ” is i The single event count rate in the th detector, “r j ” indicates the single event count rate in the j th detector, and “ ⁇ ” is the coincidence window size. Indicates.
  • the coincidence coincidence may include most of the recorded prompt coincidence event.
  • Prompt coincidence events include true coincidence events, scatter coincidence events, and random coincidence events. If not properly corrected, an accidental coincidence event can introduce a significant amount of error into the reconstructed image.
  • the amount of contingent events within a prompt coincidence event is determined by the coincidence timing window and the single event count rate in two opposing crystals that detect coincidence.
  • the coincidence time window is set by the collected (reconstructed) field-of-view (FOV) size and the scanner's timing resolution.
  • a typical FOV of a PET scanner is a three-dimensional cylindrical shape. This three-dimensional cylindrical shape has a circular area centered in the cross-sectional direction of the scanner as a bottom surface, and the length in the axial direction is the same as the length in the axial direction of the scanner. Thus, by default, the collected FOV quotes the diameter in a circular region in the cross-sectional direction. For PET whole body imaging, the FOV is typically between 576 mm and 700 mm.
  • the time resolution depends on the crystal type of the data acquisition system, the optical photon detector, and the front-end electronics.
  • typical time resolution is between 500 ps and 650 ps.
  • the associated coincidence time window is in this case 4 ns to 6 ns for whole body imaging.
  • the incidental fraction (incidental / prompt) in whole body imaging using FDG (Fluorodeoxyglucose) is about 30% to 50% depending on the radioactivity concentration in the axial part of the subject.
  • the fixed coincidence window method inevitably introduces a large number of accidental events into the prompt coincidence data.
  • the total amount of contingencies is directly proportional to the circular area of the collected FOV and the size of the coincidence counting window FOV.
  • the coincidence counting window FOV is calculated as “2 ⁇ 150 (mm / ns) ⁇ coinWin (ns)”.
  • coinWin is the length of the coincidence counting window whose unit is “ns (nanosecond)”.
  • the short time window FOV represents that the region of interest of the object to be imaged is smaller than the actual object.
  • this approach is a method that employs only coincidence information in which the position of the pair annihilation point estimated from the TOF information is the central part of the reconstruction FOV.
  • the short-time window FOV may reduce the transfer speed of the list mode data when applied to PET cardiac imaging using, for example, a high count rate Rb-82 (Rubidium-Rubidium-82).
  • Rb-82 Rubidium-Rubidium-82
  • the coincidence time window is adjusted using morphological information of CT (Computed Tomography) of each subject.
  • CT Computerputed Tomography
  • this approach uses TOF information and CT information and employs only coincidence information where the estimated pair annihilation point is located within the contour of the subject.
  • LOR line-of-response
  • the lower and upper bounds of the TOF bin are determined by searching for the entry and exit points of the LOR that intersect the subject's body.
  • the effect of TOF masking lies in the trimming of the sinogram along the subject's boundary, which eliminates events outside the subject that are primarily accidental.
  • statistical uncertainty in timing ie, non-perfect time resolution
  • about 10-15% of true coincidence is removed with this TOF masking technique.
  • the third approach reduces random events using a variable coincidence window as a function of different ring differences. This method is more applicable to PET scanners with long axial FOVs, for example PET scanners with axial FOVs greater than 20 cm.
  • contingency reduction methods include a method using a coincidence window adjustable between different pairs of detector modules and / or a method using sinogram radial bin positions and are located outside the FOV. Remove LOR. Since these methods do not take into account time resolution, it is also inevitable to reduce true coincidence events.
  • the problem to be solved by the present invention is to provide a contingent event reduction method, a contingent event reduction device, and a non-transitory computer-readable storage medium that can delete an contingent event.
  • the incidental event reduction method of the embodiment is a method for reducing incidental events in list mode data obtained by positron emission tomography (PET), and includes an acquisition step and a filter step.
  • the acquisition step includes multiple entries for a PET scanner having a field-of-view (FOV) for a given reconstruction, each entry being time-of-flight (TOF) information.
  • Prompt list mode count data including is acquired.
  • the filter step deletes an entry representing a radiation point existing outside the TOF mask in a tangential direction with respect to the reconstruction FOV from the prompt list mode count data acquired by the acquisition step. Filter the mode count data.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a geometric arrangement of a PET imaging apparatus.
  • FIG. 2 is a diagram showing a tangential TOF mask in a cylinder with a cross section and a sagittal plane.
  • FIG. 3 is a diagram showing a tangential TOF mask in an elliptic cylinder by a cross section and a sagittal plane.
  • FIG. 4 is a flowchart of a method for filtering incident events in PET according to an embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a hardware configuration of a PET system according to an embodiment.
  • the embodiment disclosed in the present specification is directed to a technique for reducing incidental events in a general manner only by using TOF resolution and collected FOV information.
  • all coincidence coincidence events that do not contribute to the collected FOV (reconstruction FOV) are deleted, but the removed coincidence coincidence events do not affect the true coincidence event. .
  • a contingent event reduction method for reducing contingent events in list mode data obtained by positron emission tomography (PET).
  • PET positron emission tomography
  • the method includes (1) multiple entries for a PET scanner with a given field-of-view (FOV) for each reconstruction, each entry being a time-of-flight (TOF).
  • An acquisition step for acquiring prompt list mode count data (or delay list mode count data) including information on (2), and (2) an entry representing a radiation point existing outside the TOF mask in the tangential direction with respect to the FOV for reconstruction.
  • Filter step for filtering the prompt list mode count data (or delay list mode count data) by deleting the prompt list mode count data (or delay list mode count data) acquired by the acquisition step; ,including.
  • the prompt list mode count data is a list in which two pieces of count information (crystal position, time, energy, etc.) simultaneously counted using a time window for coincidence counting are used as one entry.
  • the prompt list mode count data includes true coincidence count information as well as coincidence count information derived from scattering and random coincidence count information.
  • the delay list mode count data is added to the time included in the count information of one event by adding a time larger than the time window for coincidence counting, and is set to coincidence using the time window for coincidence counting. It is a list with one piece of count information as one entry.
  • the delay list mode count data is used to estimate an accidental event included in the prompt list mode count data.
  • the tangential TOF mask is set based on a “probability distribution of positions where estimated radiation points are present” determined by the time resolution of the PET scanner.
  • the filter step removes entries that do not satisfy the inequality of equation (2) below that represents a tangential TOF mask.
  • t a and “t b ” are arrival times of “event a” and “event b” included in the entry, respectively.
  • C / 2 is a conversion coefficient (c is the speed of light) for converting time into distance.
  • ⁇ is an axial inclination angle with respect to the cross section of the response line represented by the entry.
  • D is the diameter of the FOV for reconstruction.
  • S is a value in the radial direction of the response line represented by the entry.
  • ⁇ TOF is the standard deviation of the temporal resolution of the PET scanner converted into the spatial domain.
  • N is a preset value, preferably a predetermined value in the range “2, 3”, and indicates a confidence interval in which the true LOR is not deleted by the mask.
  • the above method further includes a reconstruction step of performing reconstruction on the filtered list mode count data.
  • a reconstructed FOV is usually set up as a cylinder with a constant diameter in cross section and an axial length that “covers the axial FOV of the scanner”. . Therefore, in a cross section, a circular FOV can be defined by a coordinate system in a two-dimensional space, for example, by projected coordinates of a radial direction “s” and a tangential direction “t” as shown in FIG.
  • the radial resolution is determined by the crystal size of the scanner cross section.
  • the FWHM Full Width at Half Maximum
  • the tangential resolution is determined by the time resolution of the system.
  • the tangential resolution FWHM is 60-90 mm when converted to the spatial domain (eg, 400-600 ps time resolution is given).
  • FIG. 2 is a diagram showing a tangential TOF mask in a cylinder with a cross section and a sagittal plane.
  • a tangential TOF mask shown as the shaded region in FIG. 2, is used to reduce the amount of accidental events and possible scattering events in the prompt data.
  • the true data for a given LORb line AB shown in FIG. 2 is retained by the filter and not deleted.
  • the above formula (2) is described again.
  • t a and t b are respectively arrival times (ps: picosecond) of “event a” and “event b” included in the entry.
  • C / 2 0.15 mm / ps” is a conversion coefficient for converting ps to mm.
  • ⁇ is an inclination angle in the axial direction with respect to the cross section of the response line.
  • D is the diameter of the reconstructed FOV.
  • S is the distance in the radial direction between the response line and the center of the cross section of the reconstructed FOV.
  • ⁇ TOF is the standard deviation of the temporal resolution of the PET scanner converted into the spatial domain.
  • N is a preset value, and is preferably a predetermined value in the range “2, 3”.
  • the TOF mask essentially extends the reconstructed FOV cylinder by ⁇ TOF along the ⁇ t dimension.
  • the TOF mask will extend the reconstructed FOV cylinder by “ ⁇ n ⁇ TOF ” along the tangential direction of the FOV parallel to the LOR.
  • Term shown in Equation (2) " ⁇ (d 2/4) -s 2 ⁇ 1/2 " is half of the chord length of the line A 'B' which intersects the circle FOV diameter d.
  • Equation (2) represents the distance from the radiation point (pair annihilation point) to the intermediate point O of the LOR, that is, the length of the segment OE. .
  • the radiation point may be anywhere on the LOR (line AB).
  • FIG. 2 illustrates a case where the radiation point is at the end of the TOF mask.
  • ⁇ cos ⁇ ” is simply the projection of the OE in the transverse plane.
  • the number of (s, t) dimension random events is “d ⁇ 2 ⁇ 150 (mm / ns). ) ⁇ coinWin (ns) ”.
  • the number of accidental events of the dimension is proportional to the "2n ⁇ TOF d + ⁇ d 2/4".
  • the TOF mask can also be used for a reconstructed FOV of another shape, for example, a reconstructed FOV that is conformal by the cross section of the subject.
  • FIG. 3 is a diagram showing a tangential TOF mask in an elliptic cylinder by a cross section and a sagittal plane.
  • FIG. 3 is a view showing an elliptical cross section FOV uniformly distributed in the axial direction, that is, a three-dimensional elliptic cylinder.
  • 3A is a cross-sectional view
  • FIG. 3B is a sagittal view.
  • the shaded area is a TOF mask for an elliptical FOV for an LOR having a cross-sectional rotation angle ⁇ with respect to the x-axis.
  • the mask is generated by stretching the ellipse by 3 ⁇ TOF along the ⁇ t dimension.
  • the shape of the TOF mask depends on the cross-sectional angle ⁇ of the LOR.
  • FIG. 4 is a flowchart of a method for filtering incidental events in PET according to an embodiment.
  • FIG. 4 is a flowchart showing a method according to the present embodiment.
  • TOF prompt list mode count data prompt list mode count data
  • TOF information time of flight information
  • FOV effective field of view
  • TOF delay list mode count data delay list mode count data
  • Non-TOF list mode data generally has the following format for each coincidence event: ⁇ x a , z a , x b , z b , e a , e b ⁇ .
  • x a and x b are numbers in the cross section of the crystal on which the events a and b are incident, respectively
  • z a and z b are numbers in the axial direction of the crystal on which the events a and b are incident, respectively.
  • e a and e b are the energy levels of events a and b, respectively.
  • the TOF list mode data has a format ⁇ x a , z a , x b , z b , e a , e b , tof ⁇ .
  • the delayed coincidence window method can be used to generate TOF delay list mode data, and can also be used for the contingent event filter processing method disclosed in this specification.
  • delay list mode data can be obtained.
  • step 410 the radial distance s and the axial inclination angle ⁇ are calculated for each entry of the list mode data.
  • step 420 to obtain filtered list mode count data, an entry representing a radiant point that exists outside the tangential TOF mask (eg, the mask shown in FIG. 2) is entered into the resulting prompt list. By deleting from the mode count data, the obtained prompt list mode count data is filtered. Alternatively, in step 420, to obtain filtered list mode count data, an entry representing a radiant point outside the tangential TOF mask is deleted from the obtained delayed list mode count data, The obtained delay list mode count data is filtered.
  • step 420 the filtering process is executed by deleting an entry that does not satisfy the inequality shown in FIG.
  • t a and t b are arrival times of “event a” and “event b” included in the entry, respectively.
  • C / 2 is a conversion coefficient for converting time into distance.
  • ⁇ is an axial inclination angle with respect to the cross section of the response line represented by the entry.
  • D is the diameter of the FOV for reconstruction.
  • S is a value in the radial direction of the response line represented by the entry.
  • ⁇ TOF is the standard deviation of the temporal resolution of the PET scanner converted into the spatial domain.
  • N is preferably a predetermined value within the range “2, 3”.
  • PET image reconstruction is performed with the filtered list mode count data. Specifically, when prompt list mode count data is filtered with a tangential TOF mask, a PET image is reconstructed using the prompt list mode count data after the filter processing. Since the coincidence event coincidence information is deleted from the prompt list mode count data after the filtering process, the PET image is an image in which artifacts due to the accident event are reduced.
  • the delay list mode count data before filtering is data obtained by deleting the LOR entry in which the estimated pair annihilation point is located in an area other than the tangential TOF mask from the delay list mode counting data before filtering.
  • a “deleted entry” entries other than the deleted entry are effective for reducing artifacts caused by accidental events.
  • both the prompt list mode count data and the delay list mode count data may be subjected to filtering using a tangential TOF mask.
  • the coincidence event coincidence count information may not be completely deleted. Therefore, for example, by subtracting the reconstructed image using the delayed list mode count data after the filter processing from the image reconstructed using the prompt list mode count data after the filter processing, PET images with further reduced artifacts can be obtained.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a hardware configuration of a PET system according to an embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a hardware configuration example of PET that can be used in the present embodiment.
  • the photomultiplier tubes 135 and 140 are arranged on the light guide 130, and the array of scintillation crystals 105 is arranged below the light guide 130.
  • the second array of scintillation crystals 125 is arranged to face the scintillation crystals 105, and the light guide 115 and photomultiplier tubes 195 and 110 are arranged thereon.
  • the photomultiplier tubes 110, 135, 140, and 195 are connected to the data acquisition unit 150, respectively.
  • Data acquisition unit 150 includes hardware configured to process signals from photomultiplier tubes.
  • the data acquisition unit 150 measures the arrival time of gamma rays.
  • the data acquisition unit 150 includes one for a combination of two outputs (PMT (Photomultiplier Tube) 135/140) that encodes the time of an identification pulse relative to a system clock (not shown), and a PMT 110. / 195 for one combination).
  • PMT Photomultiplier Tube
  • the data acquisition unit 150 generally generates a time stamp with an accuracy of 15 to 25 ps.
  • the data acquisition unit 150 measures the amplitude of the signal for each PMT (four of the outputs from the data acquisition unit 150).
  • the output of the data acquisition unit 150 is supplied to a central processing unit (CPU) 170 for processing.
  • the processing steps include estimating the energy and position from the output of the data acquisition unit 150 and the arrival time from the time stamp output for each event.
  • the processing steps may include applying many calibration steps based on prior art calibrations to improve the accuracy of energy, position and time estimation.
  • the CPU 170 is configured to execute a method for estimating an accidental event according to the flowchart shown in FIG. 4 described above.
  • the CPU 170 may be an application specific integrated circuit (ASIC), a field-programmable gate array (FPGA), or other complex programmable logic circuit (Complex). It can be implemented as an individual logic gate such as Programmable Logic Device (CPLD).
  • the FPGA or CPLD implementation may be coded in VHDL (VHSIC Hardware Description Language), Verilog, or any other hardware description language.
  • the code may be stored directly in the FPGA or CPLD, or in the electronic memory as a separate electronic memory.
  • the electronic memory may be non-volatile such as ROM (Read Only Memory), EPROM (Electrically Programmable Read Only Memory), EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory), or flash (FLASH) memory.
  • the electronic memory may also be volatile such as static or dynamic RAM.
  • a processing device such as a microcontroller or a microprocessor may be provided.
  • the CPU 170 may be implemented as a series of computer-readable instructions stored in either or one of the above-described electronic memory and a known storage medium such as a hard disk, CD, DVD, or flash drive.
  • the computer-readable instructions are provided as a utility application, a background daemon, or an operating system component, or a combination thereof, and the Intel Xeon processor (registered trademark) manufactured by Intel Corporation or the Opteron processor manufactured by AMD Inc. (Registered trademark) and other processing devices such as Microsoft Vista (registered trademark), UNIX (registered trademark), Solaris (registered trademark), LINUX (registered trademark), and Apple MAC-OS (registered trademark). It runs in conjunction with known operating systems.
  • the processed signal is stored in the electronic storage unit 180 and / or displayed on the display unit 145.
  • the electronic storage 180 may be a hard disk drive, CD-ROM drive, DVD drive, flash drive, RAM, ROM, or any other electronic storage known in the art.
  • the display unit 145 is a technical field such as a liquid crystal display (LCD), a cathode ray tube (CRT), a plasma display, an organic light emitting diode (OLED), a light emitting diode (LED), or the like. It may also be implemented as a display known in.
  • the description of the electronic storage unit 180 and the display unit 145 described here is merely an example, and does not limit the scope of progress of the present embodiment.
  • FIG. 5 also includes an interface 175 for the gamma ray detection system to connect with other external devices and / or users.
  • the interface 175 is known in this technical field such as a universal serial bus (Universal Serial Bus: USB) interface, a personal computer memory card international association (Personal Computer Memory Card International Association: PCMCIA) interface, and an Ethernet (registered trademark) interface.
  • the interface may be Interface 175 may also be wired or wireless and may include a human interface device for interacting with the user, such as a keyboard and / or mouse.
  • an accidental event can be deleted.

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Abstract

　実施形態の偶発イベント削減方法は、ポジトロン放射断層撮影（Positron　Emission　Tomography：ＰＥＴ）で得られるリストモードデータ内の偶発イベントを削減する方法であり、取得ステップ（ステップ４００）と、フィルタステップ（ステップ４１０及びステップＳ４２０）とを含む。取得ステップ（ステップ４００）は、所与の再構成用の有効視野（Field-Of-View：ＦＯＶ）を有するＰＥＴスキャナについて、複数のエントリを含み、各エントリが飛行時間（Time-Of-Flight：ＴＯＦ）の情報を含むプロンプトリストモード計数データを取得する。フィルタステップ（ステップ４１０及びステップＳ４２０）は、前記再構成用のＦＯＶに対する接線方向のＴＯＦマスクの外側に存在する放射点を表すエントリを、前記取得ステップにより取得された前記プロンプトリストモード計数データから削除することで、当該プロンプトリストモード計数データをフィルタ処理する。

Description

偶発イベント削減方法、偶発イベント削減装置及び非一時的コンピュータ可読記憶媒体
　本発明の実施形態は、偶発イベント削減方法、偶発イベント削減装置及び非一時的コンピュータ可読記憶媒体に関する。
　ポジトロン放射断層撮影（Positron　Emission　Tomography：ＰＥＴ）は、ポジトロン（Positron）を放出する放射性医薬品が患者の身体に導入される核医学イメージングの１部門である。放射性医薬品が崩壊するにつれて、ポジトロンが発生する。具体的には、複数のポジトロンのそれぞれは、電子と反応し、対消滅イベント（annihilation　event）として知られているイベントによって、ガンマ光子（gamma　photon）のペア（pair）が同時に発生する。このガンマ光子は、同時計数線（line　of　coincidence）に沿って、略反対方向に進む。同時計数時間内に検出されたガンマ線のペアは、通常、ＰＥＴスキャナにより、対消滅イベントとして記録される。
　飛行時間（Time-Of-Flight：ＴＯＦ）を用いたＴＯＦイメージングでは、同時計数対（coincident　pair）の各ガンマ光子が検出される同時計数間隔（coincidence　interval）の時間も測定される。飛行時間情報は、同時計数線に沿って検出されたイベントの対消滅位置を示す情報を提供する。複数の対消滅イベントから得られるデータは、一般的には、統計的（反復的）、又は、解析的な再構成アルゴリズムを用いて、スキャンされる被検体又は物体の画像の再構成や生成のために使用される。
　図１は、ＰＥＴイメージング装置の幾何学的配置の一例を示す図である。図１は、放出されたポジトロンの横断座標（transaxial　coordinate）及び軸座標（axial　coordinate）と、３Ｄ検出器（3D　detector）で測定された応答線（Line-Of-Response：ＬＯＲ）とを示した図である。なお、応答線（ＬＯＲ）は、上記の同時計数線と同義である。横断座標は、例えば、スキャナの軸方向や被検体の体軸方向に垂直な断面内で設定される座標であり、軸座標は、例えば、スキャナの軸方向や被検体の体軸方向に沿った断面内で設定される座標である。座標（ｘｅ，ｙｅ，ｚｅ）又は（ｓｅ，ｔｅ，ｚｅ）は、放出されたポジトロン「ｅ」の画像座標を示す。また、座標（ｘａ，ｙａ，ｚａ）は、ＬＯＲとして測定された一方のガンマ線を検出した検出器結晶「ａ」の位置を示し、座標（ｘｂ，ｙｂ，ｚｂ）は、ＬＯＲとして測定された他方のガンマ線を検出した検出器結晶「ｂ」の位置を示す。測定されたＬＯＲの投影座標は、非ＴＯＦでは、「（ｓ，φ，ｚ、θ）、ここでｚ＝（ｚａ＋ｚｂ）／２」で表すことができる。「φ」は、横断座標における線分ａｂの傾斜角に対応し、「θ」は、軸座標における線分ａｂの傾斜角に対応する。或いは、測定されたＬＯＲの投影座標は、ＴＯＦ－ＬＯＲ用のさらなる次元「ｔ」を含んでもよい。「ｔ」は、時間に対応する値であり、例えば、「ｔａ」は、同時計数時間内に「ａ」がガンマ光子を検出した時間に対応し、「ｔｂ」は、同時計数時間内に「ｂ」がガンマ光子を検出した時間に対応し、「ｔｅ」は、同時計数時間内に「ａ」がガンマ光子を検出した時間と「ｂ」がガンマ光子を検出した時間との時間差に対応する。「ｔ」の情報を用いることで、測定されたＬＯＲ上における「ｅ」の座標、すなわち、対消滅点の位置を推定することができる。
　ＰＥＴでは、偶発同時計数（random　coincidence）は、真の同時計数（true　coincidence）の検出に使用される同時計数窓（coincidence　window）の有限幅によって発生する。２つの無相関な単一イベント（single　event）が、偶発的に同時計数窓内で検出された場合、それらは、誤って真の同時計数イベントとして識別されて、記録される可能性がある。偶発イベントの率は、以下の式（１）に示すように、各検出器の単一イベントの率と、同時計数窓のサイズとに比例する。なお、式（１）では、「Ｃｉｊ」は、ｉ番目の検出器とｊ番目の検出器とを結ぶＬＯＲにおける偶発同時計数率（random　coincidences　count　rate）を示し、「ｒｉ」は、ｉ番目の検出器における単一イベントの計数率を示し、「ｒｊ」は、ｊ番目の検出器における単一イベントの計数率を示し、「τ」は、同時計数窓のサイズ（coincidence　window　size）を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　特に、３次元ＰＥＴ（３ＤＰＥＴ）スキャナを用いる撮影や、高放射能濃度での撮影では、偶発同時計数は、記録されたプロンプト同時計数イベント（prompt　coincidence　event）の大部分を含む可能性がある。プロンプト同時計数イベントは、真の同時計数イベント、散乱（scatter）の同時計数イベント及び偶発同時計数イベントを含む。適切に補正されない場合、偶発同時計数イベントは、再構成画像に相当な量の誤差を導入する可能性がある。
　プロンプト同時計数イベント内の偶発イベントの量は、同時計数時間窓（coincidence　timing　window）と、同時計数を検出する２つの対向する結晶における単一イベントの計数率とによって決定される。同時計数時間窓は、収集される（再構成される）有効視野（Field-Of-View：ＦＯＶ）のサイズと、スキャナの時間分解能（timing　resolution）とによって設定される。ＰＥＴスキャナの一般的なＦＯＶは、３次元円筒形である。この３次元円筒形は、スキャナの横断面方向に中心をおく円形領域を底面とし、軸方向における長さがスキャナの軸方向における長さと同じである。従って、デフォルトでは、収集されるＦＯＶは、横断面方向の円形領域における直径を引用する。ＰＥＴ全身イメージングの場合、ＦＯＶは、通常、５７６ｍｍ～７００ｍｍである。時間分解能は、データ収集システムの結晶のタイプ、光学的光子検出器及びフロントエンド（front-end）のエレクトロニクス（electronics）に依存する。ＬＹＳＯ結晶の場合、典型的な時間分解能は、５００ｐｓ～６５０ｐｓである。関連する同時計数時間窓は、この場合、全身イメージングの場合４ｎｓ～６ｎｓである。ＦＤＧ（Ｆｌｕｏｒｏｄｅｏｘｙｇｌｕｃｏｓｅ：フルオロデオキシグルコース）を用いた全身撮影における偶発分画（偶発／プロンプト）は、被検体の軸方向部分の放射能濃度により、約３０％～５０％となる。
　しかし、固定した同時計数窓方法では、プロンプト同時計数データに必然的に大量の偶発イベントが導入される。例えば、単一イベントの計数率が全ての結晶で同じとなる固定したファントム／被検体の場合、偶発の総量は、収集されるＦＯＶの円形領域と、同時計数窓ＦＯＶのサイズとに正比例する。なお、同時計数窓ＦＯＶは、「２×１５０（ｍｍ／ｎｓ）×ｃｏｉｎＷｉｎ（ｎｓ）」として計算される。ただし、「ｃｏｉｎＷｉｎ」は、単位が「ｎｓ（ナノ秒）」の同時計数窓の長さである。
　偶発イベント数を減らすためにさまざまな方法が、提案されている。
　１つのアプローチでは、ＰＥＴスキャナの最大の同時計数時間窓より小さい短時間窓を用いて、利用可能な全てのＴＯＦビン（bin）より少ないＴＯＦビンの中央サブセット（subset）だけに投影データの収集を制限する。短時間窓ＦＯＶは、画像化される対象物の関心領域が、実際の対象物より小さくなることを表わす。換言すると、このアプローチは、ＴＯＦ情報から推定される対消滅点の位置が、再構成用のＦＯＶの中央部となる同時計数情報のみを採用する方法である。また、短時間窓ＦＯＶは、例えば、高計数率なＲｂ－８２（Rubidium：ルビジウム－８２）によるＰＥＴ心臓イメージングに適用される場合、リストモードデータの転送速度を下げる可能性がある。この短時間窓を用いる方法は、短時間窓を極端に小さく設定した場合、偶発イベントの数を減らすだけでなく、真のイベントの数も減らしてしまう。
　もう一つのアプローチでは、個々の被検体のＣＴ（Computed　Tomography：コンピュータ断層撮影）の形態学的情報を用いて同時計数時間窓を調整する。換言すると、このアプローチは、ＴＯＦ情報とＣＴ情報とを用いて、推定対消滅点が被検体の輪郭内に位置する同時計数情報のみを採用する方法である。ある応答線（Line-Of-Response：ＬＯＲ）について、ＴＯＦビンの下界および上界は、被検体の身体と交差するＬＯＲの入口点及び出口点を探索することで、決定される。ＴＯＦマスキング（masking）の効果は、主に偶発である被検体の外側のイベントを排除する、被検体の境界線に沿ったサイノグラムのトリミングにある。しかし、タイミングの統計学的不確実性（すなわち、完璧でない時間分解能）が、考慮に入れられていないので、真の同時計数の約１０～１５％が、このＴＯＦマスキング手法で除去されてしまう。
　第３のアプローチでは、異なるリング差の関数としての可変同時計数窓を用いて偶発イベントを減らす。この方法は、軸方向に長いＦＯＶとなるＰＥＴスキャナ、例えば、２０ｃｍを上回る軸方向ＦＯＶを有するＰＥＴスキャナに対してより適用可能である。
　他の偶発削減方法は、異なる対になった検出器モジュール間で調整可能な同時計数窓を用いる方法、サイノグラム径方向のビン位置を用いる方法との両方又は一方を含み、ＦＯＶの外側に位置するＬＯＲを除去する。これらの方法は、時間分解能を考慮に入れていないので、やはり真の同時計数イベントを減らすことも避けられない。
米国特許第７７３７４０５号明細書
　本発明が解決しようとする課題は、偶発イベントを削除することができる偶発イベント削減方法、偶発イベント削減装置及び非一時的コンピュータ可読記憶媒体を提供することである。
　実施形態の偶発イベント削減方法は、ポジトロン放射断層撮影（Positron　Emission　Tomography：ＰＥＴ）で得られるリストモードデータ内の偶発イベントを削減する方法であり、取得ステップと、フィルタステップとを含む。取得ステップは、所与の再構成用の有効視野（Field-Of-View：ＦＯＶ）を有するＰＥＴスキャナについて、複数のエントリを含み、各エントリが飛行時間（Time-Of-Flight：ＴＯＦ）の情報を含むプロンプトリストモード計数データを取得する。フィルタステップは、前記再構成用のＦＯＶに対する接線方向のＴＯＦマスクの外側に存在する放射点を表すエントリを、前記取得ステップにより取得された前記プロンプトリストモード計数データから削除することで、当該プロンプトリストモード計数データをフィルタ処理する。
図１は、ＰＥＴイメージング装置の幾何学的配置の一例を示す図である。 図２は、円筒における接線方向のＴＯＦマスクを横断面及び矢状面で示す図である。 図３は、楕円筒における接線方向のＴＯＦマスクを横断面及び矢状面で示す図である。 図４は、一実施形態に係るＰＥＴにおいて、偶発イベントをフィルタ処理する方法のフローチャートである。 図５は、一実施形態に係るＰＥＴシステムのハードウェア構成を示す図である。
　以下、添付図面を参照して、偶発イベント削減方法、偶発イベント削減装置及び非一時的コンピュータ可読記憶媒体の実施形態を詳細に説明する。本明細書に記載する実施形態とこれに付随する多くの利点は、以下の詳細な説明を参照し添付図面と関連付けて考えれば、より完全に理解できる。
　本明細書で開示する実施形態は、ＴＯＦ分解能及び収集されるＦＯＶの情報を利用するだけで、汎用的に、偶発イベントを削減する技術を対象としている。本実施形態では、収集されるＦＯＶ（再構成用のＦＯＶ）に貢献しない偶発同時計数イベントは、全て削除されるが、削除される偶発同時計数イベントは、真の同時計数イベントに影響を及ぼさない。
　一実施形態では、ポジトロン放射断層撮影（Positron　Emission　Tomography：ＰＥＴ）で得られるリストモードデータ内の偶発イベントを削減する偶発イベント削減方法が提供される。該方法は、（１）所与の再構成用の有効視野（Field-Of-View：ＦＯＶ）を有するＰＥＴスキャナについて、複数のエントリを含み、各エントリが飛行時間（Time-Of-Flight：ＴＯＦ）の情報を含むプロンプトリストモード計数データ（又は、遅延リストモード計数データ）を取得する取得ステップと、（２）再構成用のＦＯＶに対する接線方向のＴＯＦマスクの外側に存在する放射点を表すエントリを、取得ステップにより取得されたプロンプトリストモード計数データ（又は、遅延リストモード計数データ）から削除することで、当該プロンプトリストモード計数データ（又は、遅延リストモード計数データ）をフィルタ処理するフィルタステップと、を含む。なお、プロンプトリストモード計数データは、同時計数用の時間窓を用いて同時計数された２つの計数情報（結晶位置、時間、エネルギー等）を１つのエントリとするリストである。プロンプトリストモード計数データには、真の同時計数情報とともに、散乱に由来する同時計数情報及び偶発同時計数情報が含まれる。また、遅延リストモード計数データは、一方のイベントの計数情報が含む時間に、同時計数用の時間窓より大きい時間を加算したうえで、同時計数用の時間窓を用いて同時計数とされた２つの計数情報を１つのエントリとするリストである。遅延リストモード計数データは、プロンプトリストモード計数データに含まれる偶発イベントを推定するために用いられる。
　一実施形態では、接線方向のＴＯＦマスクは、ＰＥＴスキャナの時間分解能により定まる「推定放射点が存在する位置の確率分布」に基づいて設定される。一実施形態では、フィルタステップは、接線方向のＴＯＦマスクを表す以下の式（２）の不等式を満たさないエントリを削除する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　ただし、「ｔａ」及び「ｔｂ」それぞれは、エントリに含まれる「イベントａ」及び「イベントｂ」それぞれの到達時間である。「ｃ／２」は、時間を距離に変換するための変換係数（ｃは、光速）である。「θ」は、エントリにより表される応答線の横断面に対する軸方向の傾斜角である。「ｄ」は、再構成用のＦＯＶの直径である。「ｓ」は、エントリにより表される応答線の径方向の値である。「σＴＯＦ」は、空間領域に変換したＰＥＴスキャナの時間分解能の標準偏差である。「ｎ」は、予め設定された値であり、望ましくは、範囲「２、３」内の所定値であり、真のＬＯＲがマスクによって削除されない信頼区間を示す。
　更に、一実施形態では、上記の方法は、フィルタ処理されたリストモード計数データで再構成を実行する再構成ステップを更に含む。
　さて、図を参照すると、再構成ＦＯＶは、通常、横断面に一定の直径を有し、軸方向の長さが「スキャナの軸方向のＦＯＶを網羅する」長さを有する円筒として設定される。従って、横断面では、円形のＦＯＶは、２次元空間の座標系、例えば、図１に示すように、半径方向「ｓ」と接線方向「ｔ」との投影座標により定義することができる。
　空間的分解能は、投影の半径方向及び接線方向で劇的に異なる。半径方向の分解能は、スキャナの横断面の結晶サイズによって、決定される。半径方向の分解能のＦＷＨＭ（Full　Width　at　Half　Maximum：半値全幅）は、通常、２～４ｍｍである（例えば、４ｍｍの結晶ピッチが与えられる）。接線方向の分解能は、システムの時間分解能によって決定される。接線方向の分解能のＦＷＨＭは、空間領域に変換された場合、６０～９０ｍｍである（例えば、４００～６００ｐｓ時間分解能が与えられる）。
　図２は、円筒における接線方向のＴＯＦマスクを横断面及び矢状面で示す図である。一実施形態では、図２の陰影領域として示された接線方向のＴＯＦマスクは、プロンプトデータにおける偶発イベントと、起こり得る散乱イベントの量を低減するために使用される。特に、上記の式（２）の不等式が満たされるとき、所与のＬＯＲｂ（図２に示す線ＡＢ）に対する真のデータは、フィルタによって保持されて削除されない。以下、上記の式（２）を再度記載する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
　ただし、「ｔａ」及び「ｔｂ」それぞれは、エントリに含まれる「イベントａ」及び「イベントｂ」それぞれの到達時間（ｐｓ：picosecond：ピコ秒）である。「ｃ／２＝０．１５ｍｍ／ｐｓ」は、ｐｓをｍｍに変換するための変換係数である。「θ」は、応答線の横断面に対する軸方向の傾斜角である。「ｄ」は、再構成ＦＯＶの直径である。「ｓ」は、応答線と、再構成ＦＯＶの横断面における中心との径方向における距離である。「σＴＯＦ」は、空間領域に変換したＰＥＴスキャナの時間分解能の標準偏差である。「ｎ」は、予め設定された値であり、望ましくは、範囲「２、３」内の所定値である。ＴＯＦマスクは、本質的に、再構成ＦＯＶシリンダーを±ｔ次元に沿ってσＴＯＦだけ伸ばしている。ＴＯＦマスクは、再構成ＦＯＶシリンダーを、ＬＯＲに平行なＦＯＶの接線方向に沿って、「±ｎσＴＯＦ」だけ伸ばすこととなる。式（２）に示す項「｛（ｄ２／４）－ｓ２｝１／２」は、直径ｄの円ＦＯＶと交差する線Ａ’　Ｂ’の弦長の半分である。式（２）に示す項「（ｃ／２）×｜ｔａ－ｔｂ｜」は、放射点（対消滅点）からＬＯＲの中間点Ｏまでの距離、すなわち、セグメントＯＥの長さを表わす。
　なお、放射点は、ＬＯＲ（線ＡＢ）上のどこでも良い。図２では、放射点が、ＴＯＦマスクの端にある場合を例示している。項「（ｃ／２）×｜ｔａ－ｔｂ｜×ｃｏｓθ」は、単に横断面内のＯＥの投影である。
　ガウス分布の時間分解能の場合、「３σＴＯＦ＝３＊ＦＷＨＭＴＯＦ／２．３５５」であり、４５０ｐｓのＦＷＨＭＴＯＦに対して「３σＴＯＦ＝８６ｍｍ」となる。なお、「±３σＴＯＦ」は、９９．７％の信頼区間を達成するのに用いられる。信頼区間を９５．４％に減らした場合、「±２σＴＯＦ」が必要となり、より多くの偶発イベントと起こり得る散乱イベントとは、削除される。
　偶発分布は、（ｓ、ｔ）次元で均一であると仮定すると、任意のＴＯＦマスクを使う前では、（ｓ、ｔ）次元の偶発イベントの数は、「ｄ×２×１５０（ｍｍ／ｎｓ）×ｃｏｉｎＷｉｎ（ｎｓ）」に比例している。接線方向のＴＯＦマスクを使った後では、（ｓ、ｔ）次元の偶発イベントの数は、「２ｎσＴＯＦｄ＋πｄ２／４」に比例する。
　ＩＥＣ（International　Electrotechnical　Commission：国際電気標準会議）のファントムを用いた場合、偶発イベントの数は、接線方向のＴＯＦマスクを用いることで、５０％まで減らすことができ、同様に、ＴＯＦ再構成を用いない場合でも、雑音等価計数率（noise-equivalent-count　rate）は、１２％まで増えたことが分かった。
　なお、ＴＯＦマスクは、更に、別の形状の再構成ＦＯＶ、例えば、被検体の横断面により共形な再構成ＦＯＶに対しても、使用できる。
　図３は、楕円筒における接線方向のＴＯＦマスクを横断面及び矢状面で示す図である。図３は、軸方向に均一に分布する楕円形状の横断面ＦＯＶ、すなわち、３次元の楕円形円筒を示した図である。図３の（ａ）は、横断図であり、図３の（ｂ）は、矢状図である。陰影のついたエリア（area）は、ｘ軸に対して横断面回転角φを有するＬＯＲに対する楕円ＦＯＶのためのＴＯＦマスクである。マスクは、楕円を±ｔ次元に沿って３σＴＯＦだけ伸ばすことによって生成される。なお、楕円等の非円形の再構成ＦＯＶの場合、ＴＯＦマスクの形状は、ＬＯＲの横断面角φに依存する。
　図４は、一実施形態に係るＰＥＴにおいて、偶発イベントをフィルタ処理する方法のフローチャートである。図４は、本実施形態に係る方法を示したフローチャートである。ステップ４００では、所与の再構成用の有効視野（ＦＯＶ）を有するＰＥＴスキャナについて、複数のエントリを含み、ＴＯＦ情報（飛行時間情報）を含むＴＯＦプロンプトリストモード計数データ（プロンプトリストモード計数データ）を取得する。或いは、ステップ４００では、所与の再構成用のＦＯＶを有するＰＥＴスキャナについて、複数のエントリを含み、ＴＯＦ情報を含むＴＯＦ遅延リストモード計数データ（遅延リストモード計数データ）を取得する。
　Ｎｏｎ－ＴＯＦリストモードデータには、一般的に、同時計数イベントごとに以下のフォーマット、｛ｘａ、ｚａ、ｘｂ、ｚｂ、ｅａ、ｅｂ｝がある。ここで、ｘａ及びｘｂは、それぞれイベントａ及びｂが入射した結晶の横断面での番号であり、ｚａ及びｚｂは、それぞれイベントａ及びｂが入射した結晶の軸方向での番号であり、ｅａ及びｅｂは、それぞれイベントａ及びｂのエネルギレベルである。同様に、ＴＯＦリストモードデータには、フォーマット｛ｘａ、ｚａ、ｘｂ、ｚｂ、ｅａ、ｅｂ、ｔｏｆ｝がある。ここで、ｔｏｆは、イベントａ及びｂの到着時間差、すなわち、ｔｏｆ＝ｔａ－ｔｂである。
　なお、遅延同時計数窓方法は、ＴＯＦ遅延リストモードデータの生成に使用でき、また、本明細書で開示する偶発イベントフィルタ処理方法にも使用できる。このように、ステップ４００では、遅延リストモードデータを得ることができる。
　ステップ４１０では、リストモードデータのエントリごとに径方向の距離ｓ及び軸方向の傾斜角θを算出する。
　ステップ４２０では、フィルタ処理されたリストモード計数データを得るために、接線方向のＴＯＦマスク（例えば、図２に示されたマスク）の外側に存在する放射点を表すエントリを、得られたプロンプトリストモード計数データから削除することで、得られたプロンプトリストモード計数データをフィルタ処理する。或いは、ステップ４２０では、フィルタ処理されたリストモード計数データを得るために、接線方向のＴＯＦマスクの外側に存在する放射点を表すエントリを、得られた遅延リストモード計数データから削除することで、得られた遅延リストモード計数データをフィルタ処理する。
　すなわち、ステップ４２０では、フィルタ処理は、図４に示す不等式が満たされないエントリを削除することによって実行される。
　なお、上述したように、図４に示す不等式においても、「ｔａ」及び「ｔｂ」それぞれは、エントリに含まれる「イベントａ」及び「イベントｂ」それぞれの到達時間である。「ｃ／２」は、時間を距離に変換するための変換係数である。「θ」は、エントリにより表される応答線の横断面に対する軸方向の傾斜角である。「ｄ」は、再構成用のＦＯＶの直径である。「ｓ」は、エントリにより表される応答線の径方向の値である。「σＴＯＦ」は、空間領域に変換したＰＥＴスキャナの時間分解能の標準偏差である。「ｎ」は、望ましくは、範囲「２、３」内の所定値である。
　ステップ４３０では、ＰＥＴ画像再構成が、フィルタ処理されたリストモード計数データで実行される。具体的には、プロンプトリストモード計数データを接線方向のＴＯＦマスクによりフィルタ処理した場合、フィルタ処理後のプロンプトリストモード計数データを用いてＰＥＴ画像が再構成される。フィルタ処理後のプロンプトリストモード計数データには、偶発イベントの同時計数情報が削除されていることから、かかるＰＥＴ画像は、偶発イベントに起因するアーチファクトが低減された画像となる。
　或いは、遅延リストモード計数データを接線方向のＴＯＦマスクによりフィルタ処理した場合、例えば、プロンプトリストモード計数データを用いて再構成された画像から、フィルタ処理後の遅延リストモード計数データを用いて再構成された画像を差分することで、最終的なＰＥＴ画像を得る。すなわち、フィルタ処理前の遅延リストモード計数データは、フィルタ処理前の遅延リストモード計数データから、接線方向のＴＯＦマスク以外の領域に推定対消滅点が位置するＬＯＲのエントリを削除したデータである。遅延リストモード計数データから削除されるエントリを「削除エントリ」と呼ぶと、削除エントリ以外のエントリは、偶発イベントに起因するアーチファクトを低減するために有効である。しかし、削除エントリを用いた場合、補正する必要の無い領域においても補正処理が行なわれるため、ＰＥＴ画像に他のアーチファクトが発生する場合がある。このように、遅延リストモード計数データを接線方向のＴＯＦマスクによりフィルタ処理することで、偶発イベントを低減することができる。
　なお、本実施形態は、プロンプトリストモード計数データ及び遅延リストモード計数データの双方に対して、接線方向のＴＯＦマスクを用いたフィルタ処理が行なわれても良い。フィルタ処理後のプロンプトリストモード計数データには、偶発イベントの同時計数情報が完全に削除されていない場合がある。そこで、例えば、フィルタ処理後のプロンプトリストモード計数データを用いて再構成された画像から、フィルタ処理後の遅延リストモード計数データを用いて再構成された画像を差分することで、偶発イベントに起因するアーチファクトが更に低減されたＰＥＴ画像を得ることができる。
　図５は、一実施形態に係るＰＥＴシステムのハードウェア構成を示す図である。図５は、本実施形態で使用できるＰＥＴのハードウェア構成例を示す図である。図５では、光電子増倍管１３５及び１４０が、ライトガイド１３０の上に配列され、シンチレーション結晶１０５のアレイが、ライトガイド１３０の下に配列される。シンチレーション結晶１２５の第２のアレイは、シンチレーション結晶１０５に対向して配置され、その上にライトガイド１１５と光電子増倍管１９５及び１１０とが配列される。
　図５では、２つのガンマ線が、検査下の身体から放出されると、２つのガンマ線は、互いに略１８０°の反対方向に進む。個々のガンマ線の検出は、シンチレーション結晶１００及び１２０において同時に起こる。ガンマ線が、所定の制限時間内にシンチレーション結晶１００及び１２０において検出されたとき、シンチレーションイベントは、確定される。このように、ガンマ線タイミング検出システムは、２つのガンマ線をシンチレーション結晶１００及び１２０において同時に検出する。しかし、以下では、簡単のために、シンチレーション結晶１００におけるガンマ線検出について記述する。しかし、当業者には自明であるが、本明細書においてシンチレーション結晶１００に対して与えられる説明は、シンチレーション結晶１２０におけるガンマ線検出にも同様に適用できる。
　各光電子増倍管１１０、１３５、１４０、１９５は、データ取得ユニット１５０にそれぞれ接続されている。データ取得ユニット１５０は、光電子増倍管からの信号を処理するように構成されたハードウェアを含む。データ取得ユニット１５０は、ガンマ線の到達時間を測定する。データ取得ユニット１５０は、システムクロック（図示せず）に対する識別パルスの時間を符号化する２つの出力（ＰＭＴ（Photomultiplier　Tube：光電子増倍管）１３５／１４０の組合せのための１つ、及び、ＰＭＴ１１０／１９５の組合せのための１つ）を生成する。ＴＯＦ－ＰＥＴシステムの場合、データ取得ユニット１５０は、一般的に１５～２５ｐｓの精度でタイムスタンプを生成する。データ取得ユニット１５０は、ＰＭＴごとの信号（データ取得ユニット１５０からの出力のうちの４つ）の振幅を測定する。
　データ取得ユニット１５０の出力は、中央処理装置（Central　Processing　Unit：ＣＰＵ）１７０に供給され処理される。処理工程には、データ取得ユニット１５０の出力からのエネルギ及び位置と、各イベントに対するタイムスタンプ出力からの到着時間との推定工程が含まれる。処理工程は、エネルギ、位置及び時間の推定の精度を改善するために、従来技術の較正に基づく多くの較正ステップを適用して含んでも良い。
　さらに、ＣＰＵ１７０は、上述の図４に示したフローチャートに従って偶発イベントを推定するための方法を実行するように構成される。
　当業者には自明であるが、ＣＰＵ１７０は、特定用途向け集積回路（Application　Specific　Integrated　Circuit：ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（Field-Programmable　Gate　Array：ＦＰＧＡ）、又は、他の複合プログラマブル論理回路（Complex　Programmable　Logic　Device：ＣＰＬＤ）のような個別論理ゲートとして実装できる。ＦＰＧＡ又はＣＰＬＤの実装は、ＶＨＤＬ（VHSIC　Hardware　Description　Language）、Ｖｅｒｉｌｏｇ、又は、他の任意のハードウェア記述言語でコード化されると良い。コードは、直接、ＦＰＧＡ又はＣＰＬＤ内に、或いは、個別の電子メモリとして電子メモリに格納されるとよい。更に、電子メモリは、ＲＯＭ（Read　Only　Memory）、ＥＰＲＯＭ（Electrically　Programmable　Read　Only　Memory）、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically　erasable　Programmable　Read　only　Memory）、又は、フラッシュ（ＦＬＡＳＨ）メモリ等の不揮発性でも良い。電子メモリは、また、静的または動的のＲＡＭなどの揮発性であっても良い。また、ＦＰＧＡ又はＣＰＬＤと電子メモリの間の対話のみならず電子メモリを管理するためにマイクロコントローラやマイクロプロセッサー等の処理装置を備えても良い。
　或いは、ＣＰＵ１７０は、上記の電子メモリとハードディスク、ＣＤ、ＤＶＤ、フラッシュドライブ等の既知の記憶媒体の両方または一方のいずれかに格納されている一連のコンピュータ可読命令として実装してもよい。更に、コンピュータ可読命令は、ユーティリティアプリケーション、バックグラウンドデーモン、またはオペレーティングシステムの構成要素、あるいはこれらの組み合わせとして提供され、米国Ｉｎｔｅｌ社製のＸｅｏｎプロセッサ（登録商標）、又は、米国ＡＭＤ社製のＯｐｔｅｒｏｎプロセッサ（登録商標）等の処理装置、及び、Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ　ＶＩＳＴＡ（登録商標）、ＵＮＩＸ（登録商標）、Ｓｏｌａｒｉｓ（登録商標）、ＬＩＮＵＸ（登録商標）、及びＡｐｐｌｅ　ＭＡＣ－ＯＳ（登録商標）等の当業者に知られているオペレーティングシステムと連動して実行される。
　一旦、ＣＰＵ１７０で処理されると、処理された信号は、電子格納部１８０への格納、及び、表示部１４５での表示の両方または一方が行われる。当業者には自明であるが、電子格納部１８０は、ハードディスクドライブ、ＣＤ－ＲＯＭドライブ、ＤＶＤドライブ、フラッシュドライブ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、又は、技術的に周知の任意の他の電子格納部（electronic　storage）でも良い。表示部１４５は、液晶ディスプレイ（liquid　crystal　display：ＬＣＤ）、ブラウン管ディスプレイ（cathod　ray　tube：ＣＲＴ）、プラズマディスプレイ、有機発光ダイオード（organic　light　emitting　diode：ＯＬＥＤ）、発光ダイオード（ＬＥＤ）等の当技術分野で知られているディスプレイとして実装してもよい。このように、ここで説明した電子格納部１８０および表示部１４５の記載は例示にすぎず、決して本実施形態の進歩の範囲を制限するものではない。
　また、図５は、ガンマ線検出システムが、他の外部デバイス及びユーザーの両方又は一方と接続するためのインターフェース１７５も含む。例えば、インターフェース１７５は、ユニバーサルシリアルバス（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ　Ｓｅｒｉａｌ　Ｂｕｓ：ＵＳＢ）インターフェース、パーソナルコンピュータメモリカード国際協会（Ｐｅｒｓｏｎａｌ　Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ｍｅｍｏｒｙ　Ｃａｒｄ　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ：ＰＣＭＣＩＡ）インターフェース、イーサネット（登録商標）インターフェース等の当技術分野で知られているインターフェースであって良い。また、インターフェース１７５は、有線又は無線であっても良く、キーボードとマウスの両方又は一方、等のユーザーと対話するためのヒューマンインターフェースデバイスを含んでよい。
　以上、説明したとおり本実施形態によれば、偶発イベントを削除することができる。
　本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

Claims (13)

  1. 　ポジトロン放射断層撮影（Positron　Emission　Tomography：ＰＥＴ）で得られるリストモードデータ内の偶発イベントを削減する偶発イベント削減方法であって、
    　所与の再構成用の有効視野（Field-Of-View：ＦＯＶ）を有するＰＥＴスキャナについて、複数のエントリを含み、各エントリが飛行時間（Time-Of-Flight：ＴＯＦ）の情報を含むプロンプトリストモード計数データを取得する取得ステップと、
    　前記再構成用のＦＯＶに対する接線方向のＴＯＦマスクの外側に存在する放射点を表すエントリを、前記取得ステップにより取得された前記プロンプトリストモード計数データから削除することで、当該プロンプトリストモード計数データをフィルタ処理するフィルタステップと、
    　を含む、偶発イベント削減方法。
  2. 　前記接線方向のＴＯＦマスクは、前記エントリにより表される応答線上で放射点が存在する位置の確率分布であり、前記ＰＥＴスキャナの時間分解能により定まる確率分布と、に基づいて設定される、請求項１に記載の偶発イベント削減方法。
  3. 　前記フィルタステップは、「ｔａ」及び「ｔｂ」それぞれを、前記エントリに含まれる「イベントａ」及び「イベントｂ」それぞれの到達時間とし、「ｃ／２」を、時間を距離に変換するための変換係数とし、「θ」を、前記エントリにより表される応答線の横断面に対する軸方向の傾斜角とし、「ｄ」を、前記再構成用のＦＯＶの直径とし、「ｓ」を、前記エントリにより表される前記応答線の径方向の値とし、「σＴＯＦ」を、空間領域に変換した前記ＰＥＴスキャナの時間分解能の標準偏差とし、「ｎ」を、予め設定された値とした場合、前記接線方向のＴＯＦマスクを表す以下の式（１）の不等式を満たさないエントリを削除する、請求項１に記載の偶発イベント削減方法。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
  4. 　前記フィルタ処理されたリストモード計数データで再構成を実行する再構成ステップ
    　を更に含む、請求項１に記載の偶発イベント削減方法。
  5. 　前記取得ステップは、更に、複数のエントリを含み、各エントリが飛行時間の情報を含む遅延リストモード計数データを取得し、
    　前記フィルタステップは、更に、前記接線方向のＴＯＦマスクの外側に存在する放射点を表すエントリを、前記取得ステップにより取得された前記遅延リストモード計数データから削除することで、当該遅延リストモード計数データをフィルタ処理する、請求項１に記載の偶発イベント削減方法。
  6. 　ポジトロン放射断層撮影（Positron　Emission　Tomography：ＰＥＴ）で得られるリストモードデータの偶発イベントを削減する偶発イベント削減方法であって、
    　所与の再構成用の有効視野（Field-Of-View：ＦＯＶ）を有するＰＥＴスキャナについて、複数のエントリを含み、各エントリが飛行時間（Time-Of-Flight：ＴＯＦ）の情報を含む遅延リストモード計数データを取得する取得ステップと、
    　前記再構成用のＦＯＶに対する接線方向のＴＯＦマスクの外側に存在する放射点を表すエントリを、前記取得ステップにより取得された前記遅延リストモード計数データから削除することで、当該遅延リストモード計数データをフィルタ処理するフィルタステップと、
    　を含む、偶発イベント削減方法。
  7. 　ポジトロン放射断層撮影（Positron　Emission　Tomography：ＰＥＴ）で得られるリストモードデータ内の偶発イベントを削減する偶発イベント削減装置であって、
    　所与の再構成用の有効視野（Field-Of-View：ＦＯＶ）を有するＰＥＴスキャナについて、複数のエントリを含み、各エントリが飛行時間（Time-Of-Flight：ＴＯＦ）の情報を含むプロンプトリストモード計数データを記憶するメモリと、
    　前記再構成用のＦＯＶに対する接線方向のＴＯＦマスクの外側に存在する放射点を表すエントリを、前記プロンプトリストモード計数データから削除することで、当該プロンプトリストモード計数データをフィルタ処理するプロセッサと、
    　を備える、偶発イベント削減装置。
  8. 　前記接線方向のＴＯＦマスクは、前記エントリにより表される応答線上で放射点が存在する位置の確率分布であり、前記ＰＥＴスキャナの時間分解能により定まる確率分布と、に基づいて設定される、請求項７に記載の偶発イベント削減装置。
  9. 　前記プロセッサは、「ｔａ」及び「ｔｂ」それぞれを、前記エントリに含まれる「イベントａ」及び「イベントｂ」それぞれの到達時間とし、「ｃ／２」を、時間を距離に変換するための変換係数とし、「θ」を、前記エントリにより表される応答線の横断面に対する軸方向の傾斜角とし、「ｄ」を、前記再構成用のＦＯＶの直径とし、「ｓ」を、前記エントリにより表される前記応答線の径方向の値とし、「σＴＯＦ」を、空間領域に変換した前記ＰＥＴスキャナの時間分解能の標準偏差とし、「ｎ」を、予め設定された値とした場合、前記接線方向のＴＯＦマスクを表す以下の式（２）の不等式を満たさないエントリを削除する、請求項７に記載の偶発イベント削減装置。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
  10. 　前記プロセッサは、前記フィルタ処理されたリストモード計数データで再構成を実行する、請求項７に記載の偶発イベント削減装置。
  11. 　前記メモリは、更に、複数のエントリを含み、各エントリが飛行時間の情報を含む遅延リストモード計数データを記憶し、
    　前記プロセッサは、更に、前記接線方向のＴＯＦマスクの外側に存在する放射点を表すエントリを、取得された前記遅延リストモード計数データから削除することで、当該遅延リストモード計数データをフィルタ処理する、請求項７に記載の偶発イベント削減装置。
  12. 　ポジトロン放射断層撮影（Positron　Emission　Tomography：ＰＥＴ）で得られるリストモードデータ内の偶発イベントを削減する偶発イベント削減装置であって、
    　所与の再構成用の有効視野（Field-Of-View：ＦＯＶ）を有するＰＥＴスキャナについて、複数のエントリを含み、各エントリが飛行時間（Time-Of-Flight：ＴＯＦ）の情報を含む遅延リストモード計数データを記憶するメモリと、
    　前記再構成用のＦＯＶに対する接線方向のＴＯＦマスクの外側に存在する放射点を表すエントリを、前記遅延リストモード計数データから削除することで、当該遅延リストモード計数データをフィルタ処理するプロセッサと、
    　を備える、偶発イベント削減装置。
  13. 　プログラムを格納する非一時的コンピュータ可読記憶媒体であって、
    　前記プログラムがプロセッサにより実行された場合、前記プロセッサは、
    　所与の再構成用の有効視野（Field-Of-View：ＦＯＶ）を有するＰＥＴスキャナについて、複数のエントリを含み、各エントリが飛行時間（Time-Of-Flight：ＴＯＦ）の情報を含むプロンプトリストモード計数データを取得する取得ステップと、
    　前記再構成用のＦＯＶに対する接線方向のＴＯＦマスクの外側に存在する放射点を表すエントリを、前記取得ステップにより取得された前記プロンプトリストモード計数データから削除することで、当該プロンプトリストモード計数データをフィルタ処理するフィルタステップと、
    　を含む方法を実行する、非一時的コンピュータ可読記憶媒体。
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