特許 6188418 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

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6188418

(24)【登録日】2017年8月10日

(45)【発行日】2017年8月30日

(54)【発明の名称】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

(51)【国際特許分類】

   G01T 1/161 20060101AFI20170821BHJP

【ＦＩ】

   G01T1/161 A

   G01T1/161 C

【請求項の数】13

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2013-103728(P2013-103728)

(22)【出願日】2013年5月16日

(65)【公開番号】特開2013-238603(P2013-238603A)

(43)【公開日】2013年11月28日

【審査請求日】2016年2月22日

(31)【優先権主張番号】13/472,533

(32)【優先日】2012年5月16日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】594164542

【氏名又は名称】東芝メディカルシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001771

【氏名又は名称】特許業務法人虎ノ門知的財産事務所

(72)【発明者】

【氏名】ウェンリー・ワン

(72)【発明者】

【氏名】シャオフォン ニュウ

【審査官】 原 俊文

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許出願公開第２００７／０１０６１５４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特表２００９−５１９４３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−３５６１７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００９−５２２５８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０７７３７４０５（ＵＳ，Ｂ２）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｔ １／１６１−１／１６６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項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ＰＥＴスキャナが取得する取得ステップと、
前記再構成用のＦＯＶに対するＴＯＦマスクであって、前記再構成用のＦＯＶを接線方向に伸ばすことで設定される接線方向の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ＰＥＴスキャナが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。

【請求項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、に基づいて前記再構成用のＦＯＶを接線方向に伸ばすことで設定される、請求項１に記載の偶発イベント削減方法。

【請求項3】

前記フィルタステップは、「ｔ_ａ」及び「ｔ_ｂ」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、「σ_ＴＯＦ」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。

【数1】

【請求項4】

ＰＥＴスキャナが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。

【請求項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。

【請求項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ＰＥＴスキャナが取得する取得ステップと、
前記再構成用のＦＯＶに対するＴＯＦマスクであって、前記再構成用のＦＯＶを接線方向に伸ばすことで設定される接線方向の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ＰＥＴスキャナが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。

【請求項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ＴＯＦマスクであって、前記再構成用のＦＯＶを接線方向に伸ばすことで設定される接線方向の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。

【請求項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。

【請求項9】

前記プロセッサは、「ｔ_ａ」及び「ｔ_ｂ」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、「σ_ＴＯＦ」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。

【数2】

【請求項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。

【請求項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。

【請求項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ＴＯＦマスクであって、前記再構成用のＦＯＶを接線方向に伸ばすことで設定される接線方向の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。

【請求項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ＴＯＦマスクであって、前記再構成用のＦＯＶを接線方向に伸ばすことで設定される接線方向の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。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

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。

【背景技術】

【0002】

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。

【0003】

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。

【0004】

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（ｘ_ｅ，ｙ_ｅ，ｚ_ｅ）又は（ｓ_ｅ，ｔ_ｅ，ｚ_ｅ）は、放出されたポジトロン「ｅ」の画像座標を示す。また、座標（ｘ_ａ，ｙ_ａ，ｚ_ａ）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（ｘ_ｂ，ｙ_ｂ，ｚ_ｂ）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＝（ｚ_ａ＋ｚ_ｂ）／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、「ｔ_ａ」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、「ｔ_ｂ」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、「ｔ_ｅ」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。

【0005】

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、「Ｃ_ｉｊ」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、「ｒ_ｉ」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、「ｒ_ｊ」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。

【0006】

【数1】

【0007】

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。

【0008】

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。

【0009】

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。

【0010】

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。

【0011】

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。

【0012】

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。

【0013】

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。

【0014】

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。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0015】

【特許文献1】米国特許第７７３７４０５号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0016】

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。

【課題を解決するための手段】

【0017】

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ＰＥＴスキャナが取得する。フィルタステップは、前記再構成用のＦＯＶに対するＴＯＦマスクであって、前記再構成用のＦＯＶを接線方向に伸ばすことで設定される接線方向の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ＰＥＴスキャナがフィルタ処理する。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】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】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】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】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】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。

【発明を実施するための形態】

【0019】

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。

【0020】

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。

【0021】

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。

【0022】

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。

【0023】

【数2】

【0024】

ただし、「ｔ_ａ」及び「ｔ_ｂ」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。「σ_ＴＯＦ」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。

【0025】

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。

【0026】

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。

【0027】

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）。

【0028】

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。

【0029】

【数2】

【0030】

ただし、「ｔ_ａ」及び「ｔ_ｂ」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。「σ_ＴＯＦ」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σ_ＴＯＦ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、「±ｎσ_ＴＯＦ」だけ伸ばすこととなる。式（２）に示す項「｛（ｄ^２／４）−ｓ^２｝^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）×｜ｔ_ａ−ｔ_ｂ｜」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。

【0031】

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）×｜ｔ_ａ−ｔ_ｂ｜×ｃｏｓθ」は、単に横断面内のＯＥの投影である。

【0032】

ガウス分布の時間分解能の場合、「３σ_ＴＯＦ＝３＊ＦＷＨＭ_ＴＯＦ／２．３５５」であり、４５０ｐｓのＦＷＨＭ_ＴＯＦに対して「３σ_ＴＯＦ＝８６ｍｍ」となる。なお、「±３σ_ＴＯＦ」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、「±２σ_ＴＯＦ」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。

【0033】

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、「２ｎσ_ＴＯＦｄ＋πｄ^２／４」に比例する。

【0034】

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。

【0035】

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。

【0036】

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３σ_ＴＯＦ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。

【0037】

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。

【0038】

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、｛ｘ_ａ、ｚ_ａ、ｘ_ｂ、ｚ_ｂ、ｅ_ａ、ｅ_ｂ｝がある。ここで、ｘ_ａ及びｘ_ｂ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、ｚ_ａ及びｚ_ｂ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、ｅ_ａ及びｅ_ｂ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｛ｘ_ａ、ｚ_ａ、ｘ_ｂ、ｚ_ｂ、ｅ_ａ、ｅ_ｂ、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＝ｔ_ａ−ｔ_ｂである。

【0039】

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。

【0040】

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。

【0041】

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。

【0042】

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。

【0043】

なお、上述したように、図４に示す不等式においても、「ｔ_ａ」及び「ｔ_ｂ」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。「σ_ＴＯＦ」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。

【0044】

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。

【0045】

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。

【0046】

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。

【0047】

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。

【0048】

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。

【0049】

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。

【0050】

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。

【0051】

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。

【0052】

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。

【0053】

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。

【0054】

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。

【0055】

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。

【0056】

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。

【0057】

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、特許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。

【符号の説明】

【0058】

１１０、１３５、１４０、１９５ 光電子増倍管
１４５ 表示部
１５０ データ取得ユニット
１７０ 中央処理装置（Central Processing Unit：CPU）
１７５ インターフェース
１８０ 電子格納部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】