特許 6294047 検出器モジュールの配置決定方法、ガンマ線検出器、及びＰＥＴ装置

(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】6294047

(24)【登録日】2018年2月23日

(45)【発行日】2018年3月14日

(54)【発明の名称】検出器モジュールの配置決定方法、ガンマ線検出器、及びＰＥＴ装置

(51)【国際特許分類】

   G01T 1/161 20060101AFI20180305BHJP

【ＦＩ】

   G01T1/161 A

【請求項の数】9

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2013-219586(P2013-219586)

(22)【出願日】2013年10月22日

(65)【公開番号】特開2014-85352(P2014-85352A)

(43)【公開日】2014年5月12日

【審査請求日】2016年10月14日

(31)【優先権主張番号】13/657,533

(32)【優先日】2012年10月22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】キヤノンメディカルシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100108855

【弁理士】

【氏名又は名称】蔵田 昌俊

(74)【代理人】

【識別番号】100109830

【弁理士】

【氏名又は名称】福原 淑弘

(74)【代理人】

【識別番号】100103034

【弁理士】

【氏名又は名称】野河 信久

(74)【代理人】

【識別番号】100075672

【弁理士】

【氏名又は名称】峰 隆司

(74)【代理人】

【識別番号】100153051

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 直樹

(74)【代理人】

【識別番号】100140176

【弁理士】

【氏名又は名称】砂川 克

(74)【代理人】

【識別番号】100158805

【弁理士】

【氏名又は名称】井関 守三

(74)【代理人】

【識別番号】100172580

【弁理士】

【氏名又は名称】赤穂 隆雄

(74)【代理人】

【識別番号】100179062

【弁理士】

【氏名又は名称】井上 正

(74)【代理人】

【識別番号】100124394

【弁理士】

【氏名又は名称】佐藤 立志

(74)【代理人】

【識別番号】100112807

【弁理士】

【氏名又は名称】岡田 貴志

(74)【代理人】

【識別番号】100111073

【弁理士】

【氏名又は名称】堀内 美保子

(72)【発明者】

【氏名】ジン チャン ワン

(72)【発明者】

【氏名】ケント・シー・バー

(72)【発明者】

【氏名】ホイニィ ドゥ

(72)【発明者】

【氏名】ジェリー ワン

【審査官】 伊藤 昭治

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２００８／１０２４２２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００６−０８４３０９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｔ １／１６１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

対消滅イベントに起因して発生する入射ガンマ線に応答して発生する光を電気信号に変換するように構成された複数の検出器モジュールのガンマ線検出器内における配置を決定する方法であって、
前記複数の検出器モジュールの各々の性能情報を取得する取得工程と、
前記取得され性能情報に基づいて、前記ガンマ線検出器内における前記複数の検出器モジュールの各々の相対的な位置を決定する位置決定工程と、
前記ガンマ線検出器に搭載される検出器リングを形成するため、前記決定された相対的な位置に基づいて、前記ガンマ線検出器内に前記複数の検出器モジュールを配置する配置工程と、
を具備する検出器モジュールの配置決定方法であって、
前記位置決定工程は、前記取得された性能情報に基づいて、前記複数の検出器モジュールの中から複数の対を決定し、
前記配置工程は、前記複数の対の各々を構成する二つの検出器モジュールが前記検出器リングにおいて互いに１８０°離れて位置するようにして、前記複数の対を前記検出器リング内に配置する、
検出器モジュールの配置決定方法。

【請求項2】

前記取得工程は、前記性能情報として、前記複数の検出器モジュールの各々の時間分解能情報を取得する、請求項１記載の検出器モジュールの配置決定方法。

【請求項3】

前記位置決定工程は、前記ガンマ線検出器全体の時間分解能を少なくとも部分的に均等化するように、前記複数の検出器モジュールの各々の前記相対的な位置を決定する、請求項１記載の検出器モジュールの配置決定方法。

【請求項4】

前記複数の検出器モジュールの各々は前記電気信号を受信するデータ収集部を有し、
前記検出器モジュールの配置決定方法は、
前記データ収集部各々の性能情報を決定する性能情報決定工程をさらに備え、
前記位置決定工程は、さらに、前記データ収集部各々の性能情報に基づいて前記相対的な位置を決定する、
請求項１記載の検出器モジュールの配置決定方法。

【請求項5】

前記位置決定工程は、前記性能情報に基づいて前記複数の検出器モジュールを順位付けし、前記複数の対が実質的に同じ平均順位を有するように前記複数の検出器モジュールの中から前記複数の対を決定する、請求項１記載の検出器モジュールの配置決定方法。

【請求項6】

前記位置決定工程は、所定の順位よりも低い順位の２つの検出器モジュールが対になる確率が所定の閾値よりも低くなるように、前記複数の検出器モジュールの中から前記複数の対を決定する、請求項１記載の検出器モジュールの配置決定方法。

【請求項7】

前記位置決定工程は、前記ガンマ線検出器の時間分解能の均一性が最適化されるように、前記複数の検出器モジュールからの複数のＬＯＲに基づいて前記相対的な位置を決定する、請求項１記載の検出器モジュールの配置決定方法。

【請求項8】

検出器リングを形成するように配置される複数の検出器モジュールを具備するガンマ線検出器であって、
前記複数の検出器モジュールの各々は、対消滅イベントに起因して発生する入射ガンマ線に応答して発生する光を電気信号に変換するように構成され、前記複数の検出器モジュールの各々の性能特性に基づいて前記検出器リング内に配置される、
ことを特徴とするガンマ線検出器であって、
前記性能特性に基づいて前記複数の検出器モジュールの中から複数の対が決定され、
前記複数の対の各々を構成する二つの検出器モジュールが前記検出器リングにおいて互いに１８０°離れて位置するようにして、前記複数の対が前記検出器リング内に配置される、
ガンマ線検出器。

【請求項9】

被検体からのガンマ線を検出するガンマ線検出器を具備し、
前記ガンマ線検出器は、検出器リングを形成するように配置される複数の検出器モジュールを有し、
前記複数の検出器モジュールの各々は、対消滅イベントに起因して発生する入射ガンマ線に応答して発生する光を電気信号に変換するように構成され、前記複数の検出器モジュールの各々の性能特性に基づいて前記検出器リング内に配置される、
ことを特徴とするＰＥＴ装置であって、
前記性能特性に基づいて前記複数の検出器モジュールの中から複数の対が決定され、
前記複数の対の各々を構成する二つの検出器モジュールが前記検出器リングにおいて互いに１８０°離れて位置するようにして、前記複数の対が前記検出器リング内に配置される、
ＰＥＴ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、検出器モジュールの配置決定方法、ガンマ線検出器、及びＰＥＴ装置に関する。

【背景技術】

【0002】

ＰＥＴ（positron emission tomography）装置は、タイミング特性が異なる約数十個から約百個の検出器モジュールを搭載する。検出器モジュールは、ＰＥＴ装置内で不規則に配置される。例えば、複数の検出器モジュールが検出器リングを形成するように配置されたＰＥＴ検出器の場合、検出器モジュールは、一般的に、検出器リング内で不規則に配置される。

【0003】

ＴＯＦ（time of flight）型ＰＥＴ装置の場合、この不規則性により、通常、ＰＥＴ＿ＦＯＶ（field of view）や再構成断面における時間分解能が不均一になる。この不均一性の解消を試みる場合、画像再構成がより複雑になってしまい、この不均一性の解消を試みない場合、画質が低下してしまう。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

実施形態の目的は、ＰＥＴ装置の性能の均一性の向上を可能とする検出器モジュールの配置決定方法、ガンマ線検出器、及びＰＥＴ装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本実施形態に係る検出器モジュールの配置決定方法は、対消滅イベントに起因して発生する入射ガンマ線に応答して発生する光を電気信号に変換するように構成された複数の検出器モジュールのガンマ線検出器内における配置を決定する方法であって、前記複数の検出器モジュールの各々の性能情報を取得する取得工程と、前記取得され性能情報に基づいて、前記ガンマ線検出器内における前記複数の検出器モジュールの各々の相対的な位置を決定する位置決定工程と、前記ガンマ線検出器に搭載される検出器リングを形成するため、前記決定された相対的な位置に基づいて、前記ガンマ線検出器内に前記複数の検出器モジュールを配置する配置工程と、を具備する検出器モジュールの配置決定方法であって、前記位置決定工程は、前記取得された性能情報に基づいて、前記複数の検出器モジュールの中から複数の対を決定し、前記配置工程は、前記複数の対の各々を構成する二つの検出器モジュールが前記検出器リングにおいて互いに１８０°離れて位置するようにして、前記複数の対を前記検出器リング内に配置する。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】本実施形態に係るＰＥＴ装置に搭載される検出器リングに含まれる４０個の検出器モジュールの配置例を示す図。

【図2】本実施形態に係る、性能情報に基づく検出器モジュール対の決定方法の典型的な流れを示す図。

【図3】本実施形態に係るＰＥＴ装置に搭載される検出器リングに含まれる検出器モジュールの第１の配置方法の典型的な流れを示す図。

【図4A】本実施形態に係るＰＥＴ装置に搭載される検出器リングに含まれる１６０個の検出器モジュールの配置例を三次元的に示す図。

【図4B】本実施形態に係るＰＥＴ装置に搭載される検出器リングに含まれる１６０個の検出器モジュールの配置例を平面的に示す図。

【図5】本実施形態に係るＰＥＴ装置に搭載される検出器リングに含まれる検出器モジュールの第２の配置方法の典型的な流れを示す図。

【図6】本実施形態に係るＰＥＴ装置の構成の一例を示す図。

【図7】本実施形態に係る検出器モジュールの時間分解能の測定に使用される改良型のＰＥＴ装置の構成の一例を示す図。

【図8】本実施形態に係る検出器モジュールのタイミングスペクトルの一例を示す図。

【図9】本実施形態に係る、時間分解能を測定するための測定装置の構成例を示す図。

【図10】本実施形態に係る、時間分解能を測定するための測定装置の他の構成例を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0007】

本実施形態は、ＰＥＴ装置における性能の均一性を改善する装置および方法を記載し、より具体的には、検出器モジュールの性能情報に基づいて検出器リング内で検出器モジュールを配置することによって、ＰＥＴ装置のＦＯＶ全域に亘って性能の均一性を改善する装置および方法を記載する。

【0008】

本実施形態は、検出器モジュールの時間分解能を均等化し、それによってＰＥＴ装置全体に亘って時間分解能をより均一にするため、以前の情報を、例えば検出器モジュールの予備性能特性および／または生成性能（production performance）特性を使用して、ＰＥＴ装置内で検出器モジュールを配置する方法を提供する。ＴＯＦ情報を使用して画質を改善することの利益も、ＦＯＶ全域に亘って達成される。

【0009】

本実施形態によれば、対消滅イベントに起因して発生する入射ガンマ線に応答して発生する光を電気信号に変換するシンチレーション結晶のアレイをそれぞれ含む検出器モジュールを、ガンマ線検出器内で配置する方法であって、検出器モジュールそれぞれの性能情報を取得する工程と、取得した検出器モジュールの性能情報に基づいて、ガンマ線検出器内における検出器モジュールそれぞれの相対位置を決定する工程とを含む、方法が提供される。

【0010】

本実施形態によれば、対消滅イベントに起因して発生する入射ガンマ線に応答して発生する光を電気信号に変換するシンチレーション結晶のアレイをそれぞれ含み、検出器リングを形成するように配置される複数の検出器モジュールを含み、検出器モジュールが、検出器モジュールの性能特性に基づいて検出器リング内で配置される、ガンマ線検出器が提供される。

【0011】

本実施形態によれば、各検出器モジュールの時間分解能を測定し、それらの時間分解能に基づいてＰＥＴ装置内の検出器モジュールを順位付けする方法が提供される。

【0012】

本実施形態によれば、検出器モジュールは、各対の平均時間分解能ができるだけ近くなるようにペアリングされる。次に、対に属する検出器モジュールは、それらの位置がＦＯＶの中心に対して互いの鏡映となるようにＰＥＴ装置内で配置される。

【0013】

本実施形態によれば、検出器モジュールは、タイミング性能が比較的低い任意の検出器モジュールが、タイミング性能が比較的低い別の検出器モジュールとペアリングされる確率が低くなるように配置される。

【0014】

本実施形態によれば、時間分解能の均一性を最適化するのに検出器モジュールからのＬＯＲ（line-of-responses）を考慮するため、アルゴリズムが使用される。

【0015】

本実施形態によれば、検出器モジュールは、時間分解能が比較的高い領域内に対象の器官（例えば、心臓）が位置するように配置される。

【0016】

本実施形態によれば、時間分解能が比較的高い検出器モジュールを時間分解能が比較的低い読出し用電子機器と連結することによって、ＰＥＴ装置における時間分解能を均等化する方法が提供される。

【0017】

次に図面を参照しながら本実施形態に係るＰＥＴ装置について説明する。図１は、ＰＥＴ装置における複数の検出器モジュールの配置例を示す図である。図１に示すように、円周上に配列された複数の検出器モジュールが検出器リングを構成する。本実施形態に係る検出器モジュールの個数は任意の個数に設定可能である。図１においては、例示的に４０個の検出器モジュールにより構成される検出器リングが例示されている。図１における内側の数値は、検出器モジュールの位置を示す。検出器モジュールの位置は、検出器リングの頂点を１とし、反時計回りに順番に番号が割り当てられている。図１における外側の数値は、検出器モジュールの時間分解能の相対順位を示す。この例では、時間分解能が最も高い検出器モジュール（第１位）と時間分解能が最も低い検出器モジュール（第４０位）とは対に決定される。二つの検出器モジュールの対を決定することをペアリング（pairing）と呼ぶことにする。対の検出器モジュールは、向かい合わせに配置される。同様に、時間分解能が二番目に高い検出器モジュール（第２位）は、時間分解能が二番目に低い検出器モジュール（第３９位）とペアリングされる。このように、本実施形態においては、対をなす二つの検出器モジュールの相対順位の合計が略同一になるように、複数の検出器モジュールが円周上に配置される。以下、二つの検出器モジュールの対を検出器モジュール対と呼ぶことにする。

【0018】

図２は、検出器モジュールの性能情報に基づく検出器モジュール対の決定方法の典型的な流れを示す図である。

【0019】

図２に示すように、ステップＳ２０１において、検出器リングに搭載される検出器モジュールの性能情報が取得される。性能情報としては、例えば、各検出器モジュールの時間分解能や空間分解能、エネルギー分解能が挙げられる。また、性能情報としては、時間分解能や空間分解能、エネルギー分解能に類似する他の情報であっても良い。

【0020】

ステップＳ２０３において、取得され性能情報に基づいて、各検出器モジュールに順位が付される。

【0021】

ステップＳ２０５において、最高順位の（最も性能の良い）検出器モジュールが最低順位の検出器モジュールとペアリングされる。

【0022】

ステップＳ２０７において、全ての検出器モジュールがペアリングされたか否かが確認される。全ての検出器モジュールがペアリングされていない場合、ステップＳ２０９において、ペアリングされていない検出器モジュールのうち最も性能順位が高い検出器モジュールが、最も性能順位が低い検出器モジュールとペアリングされる。次に再びステップＳ２０７に戻り、全ての検出器モジュールがペアリングされたか否かが確認される。そしてステップＳ２０７において、全ての検出器モジュールがペアリングされたことが確認された場合、ステップＳ２１１において検出器モジュール対の決定処理が終了する。

【0023】

なお、検出器モジュール対の決定処理は上記の処理のみに限定されない。例えば、検出器モジュールは、各検出器モジュール対の平均時間分解能ができるだけ近くなるように、二つの検出器モジュールがペアリングされても良い。

【0024】

また、タイミング性能が比較的低い任意の検出器モジュールが、タイミング性能が比較的低い別の検出器モジュールとペアリングされる確率が低くなるように、二つの検出器モジュールがペアリングされても良い。

【0025】

図３は、本実施形態に係るＰＥＴ装置に搭載される検出器リング内における検出器モジュール対の第１の配置処理の典型的な流れを示す図である。この第１の配置処理により、ＦＯＶ全域に亘って性能がより均一化される。なお、図３の配置処理の開始時においては既に検出器モジュール対が図２に示す決定処理等によりペアリングされているものとする。

【0026】

ステップＳ３０１において、各検出器モジュール対のうちの順位が高い方の検出器モジュールの順位に応じて、複数の検出器モジュール対がソート（sort）される。例えば、第１位の検出器モジュール対は、最高順位の検出器モジュールを含む検出器モジュール対である。

【0027】

ステップＳ３０３において、第１位の検出器モジュール対に含まれる二つの検出器モジュールが、互いに向かい合うように検出器リング内に配置される。第１位の検出器モジュール対に含まれる二つの検出器モジュールは、互いに向かい合うという制限下において、検出器リングの任意の位置に配置可能である。

【0028】

ステップＳ３０５において、次の配置対象の検出器モジュール対のうちの順位が高い方の検出器モジュールが、前回の配置対象の検出器モジュール対のうちの順位が高い方の検出器モジュールの右側又は左側の空いている位置に配置される。当該配置対象の検出器モジュール対のうちの順位が低い方の検出器モジュールが、当該配置対象の検出器モジュール対のうちの順位が高い方の検出器モジュールの向かい側に配置される。配置対象の検出器モジュール対は、配置されていない検出器モジュール対のうちの最高順位の検出器モジュール対に決定される。

【0029】

ステップＳ３０７において、全ての検出器モジュール対が配置されたか否かが確認される。配置されていない検出器モジュール対がある場合、ステップＳ３０５に戻り、配置されていない検出器モジュール対が配置される。そしてステップＳ３０７において全ての検出器モジュールが配置されたことが確認された場合、ステップＳ３０９において配置処理が終了する。この配置方法によれば、検出器モジュール対に属する二つの検出器モジュールは、それらの位置がＦＯＶの中心に対して互いに鏡映となるようにＰＥＴ装置内で配置される。

【0030】

図４Ａは、ＰＥＴ装置に搭載される検出器リングに含まれる１６０個の検出器モジュールの配置例を三次元的に示す図である。図４Ｂは、ＰＥＴ装置に搭載される検出器リングに含まれる１６０個の検出器モジュールの配置例を平面的に示す図である。図４Ａ及び図４Ｂに示すように、検出器リングは、軸線に沿って配列された複数の検出器モジュールを含む。例えば、検出器リングは、軸線に沿って１から４の表示がされた４つの検出器モジュール位置と、方位角方向で反時計回りに１から４０の表示がされた４０個の検出器モジュール位置とを含む。図４Ａでは、線によって接続された１番および１６０番の対は、検出器リング内で互いに向かい合って配置された第１位の検出器モジュールと第１６０位の検出器モジュールとにより構成される検出器モジュール対を示す。

【0031】

図５は、本実施形態に係るＰＥＴ装置に搭載される検出器リング内における検出器モジュールの第２の配置処理の典型的な流れを示す図である。この第２の配置処理により、ＦＯＶ全域に亘って性能がより均一化される。なお、図３における配置処理と同様に、図５の配置処理の開始時においては既に検出器モジュール対が図２に示す決定処理等によりペアリングされているものとする。

【0032】

ステップＳ５０１において、各検出器モジュール対のうちの順位が高い方の検出器モジュールの順位に応じて、複数の検出器モジュール対がソート（sort）される。例えば、第１位の検出器モジュール対は、最高順位の検出器モジュールを含む検出器モジュール対である。

【0033】

ステップＳ５０３において、第１位の検出器モジュール対のうちの順位が高い方の検出器モジュールが、検出器リングにおける任意の方位角位置であって、軸線の中央平面に可能な限り近くに配置される。第１位の検出器モジュール対のうちの順位が低い方の検出器モジュールが、順位が高い方の検出器モジュールの向かい側に配置される。

【0034】

ステップＳ５０５で、次の配置対象の検出器モジュール対のうちの順位が高い方の検出器モジュールが、前回の配置対象の検出器モジュール対のうちの順位が高い方の検出器モジュールの可能な限り近くに配置される。当該配置対象の検出器モジュール対のうちの順位が低い方の検出器モジュールを、当該配置対象の順位が高い方のモジュールの向かい側に配置する。配置対象の検出器モジュール対は、配置されていない検出器モジュール対のうちの最高順位の検出器モジュール対に決定される。

【0035】

ステップＳ５０７において、全ての検出器モジュール対が配置されたか否かが確認される。配置されていない検出器モジュール対がある場合、ステップＳ５０５に戻り、配置されていない検出器モジュール対が配置される。そしてステップＳ５０７において全ての検出器モジュールが配置されたことが確認された場合、ステップＳ５０９において配置処理が終了する。

【0036】

なお、検出器モジュールの配置処理は上記の処理のみに限定されない。例えば、時間分解能の均一性を最適化するのに検出器モジュールからのＬＯＲを考慮しても良い。

【0037】

また、検出器モジュールは、空間的に時間分解能が異なるように配置されても良い。性能が比較的高い検出器モジュールを特定の範囲あるいは位置に局在させることにより、ＦＯＶの時間分解能を空間的に不均一にすることができる。この場合、タスク特異的な撮像（例えば、心臓撮像または腫瘍撮像）の場合、撮像対象は、時間分解能が比較的高い領域内に配置される。例えば、心臓撮像の場合、時間分解能が比較的高い領域内に心臓が位置するように患者が位置決めされる。

【0038】

本実施形態によれば、読出し用電子機器が不均一なタイミング性能を有する場合、読出し用電子機器のタイミング性能にさらに基づいて時間分解能を均等化するように、検出器モジュールが配置されても良い。例えば、フィールドプログラマブル論理アレイ（ＦＰＧＡ）に実装された時間デジタル変換器（ＴＤＣ：time-to-digital converter）は、異なるタイミング精度を有することがある。読出し用電子機器のタイミング性能は、通常は製造プロセスの標準的部分である、各電子基板に対する過去の性能試験から得ることができる。ＰＥＴ装置のタイミング性能を均等化するため、時間分解能が比較的高い検出器モジュールは、均衡のとれた性能が得られるように、タイミング性能が比較的低い読出し用電子機器と併せて組み立てられる。この場合、検出器モジュールの性能の順位は、検出器モジュールと、製造中に当該検出器モジュールと併せて組み立てられた読出し用電子機器とを組み合わせた性能に基づいて決定される。

【0039】

上記の通り、検出器モジュール対は、検出器リング内の任意の位置で互いに向かい合って配置される。従って、検出器リングの中心付近を通るＬＯＲの質がより均一化する。

【0040】

図６は、本実施形態に係るＰＥＴ装置の構成の一例を示す図である。図６に示すように、光電子増倍管１３５及び１４０はライトガイド１３０の上に配置され、シンチレーション結晶のアレイ１０５はライトガイド１３０の下に配置される。シンチレーション結晶の第２のアレイ１２５はシンチレーション結晶１０５の反対側に配設され、ライトガイド１１５と光電子増倍管１９５，１１０とはその上に配置される。

【0041】

図６では、ガンマ線が被検体（図示せず）から放射されると、ガンマ線は互いに約１８０°離れた方向に進む。ガンマ線はシンチレーション結晶１００及び１２０で同時に検出され、ガンマ線が既定の時限内にシンチレーション結晶１００及び１２０で検出された場合、シンチレーションイベントであると判断される。すなわち、ガンマ線検出器は、シンチレーション結晶１００および１２０でガンマ線を同時に検出する。

【0042】

光電子増倍管１１０、１３５、１４０、及び１９５は、データ収集部１５０に接続される。データ収集部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。データ収集部１５０は、ガンマ線の到着時間を測定する。データ収集部１５０は、２つの出力（光電子増倍管１３５／１４０の組み合わせに関する出力と、光電子増倍管１１０／１９５の組み合わせに関する出力）を生成し、当該２つの出力によりシステムクロック（図示なし）に対する弁別器パルスの時間を符号化する。ＴＯＦ型ＰＥＴ装置の場合、データ収集部１５０は、一般的に、１５〜２５ｐｓの精度でタイムスタンプを生成する。データ収集部１５０は、各光電子増倍管の信号（データ収集部１５０からの出力のうち４つ）の振幅を測定する。

【0043】

データ収集部１５０からの出力は、ＣＰＵ１７０に供給される。ＣＰＵ１７０は、データ収集部１５０からの出力に信号処理を施す。信号処理は、データ収集部１５０からの出力のエネルギー及び位置、ならびに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の推定を含む。また、信号処理は、エネルギー、位置、及び時間の推定値の精度を改善するため、過去の校正に基づく多数の補正処理を適用することを含んでもよい。ＣＰＵ１７０は、個別の論理ゲートとして、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、または他の多機能プログラマブル論理素子（ＣＰＬＤ）として実装することができる。ＦＰＧＡまたはＣＰＬＤの実装は、ＶＨＤＬ、Ｖｅｒｉｌｏｇ、または他の任意のハードウェア記述言語で符号化されてもよく、符号は、ＦＰＧＡまたはＣＰＬＤ内で電子メモリに直接、または別個の電子メモリとして格納されてもよい。さらに、電子メモリは、ＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、またはＦＬＡＳＨメモリなどの不揮発性であってもよい。電子メモリはまた、静的または動的ＲＡＭなどの揮発性、およびマイクロコントローラまたはマイクロプロセッサなどのプロセッサであってもよく、電子メモリ、ならびにＦＰＧＡまたはＣＰＬＤと電子メモリとの間の相互作用を管理するために設けられてもよい。

【0044】

あるいは、ＣＰＵ１７０は、上述の電子メモリやハードディスクドライブ、ＣＤ、ＤＶＤ、ＦＬＡＳＨドライブ、あるいは他の任意の既知の記憶媒体のいずれかに格納される、コンピュータ可読命令セットとして実装されてもよい。さらに、コンピュータ可読命令は、米国インテル社（Intel）のＸｅｎｏｎプロセッサまたは米国ＡＭＤ社のＯｐｔｅｒｏｎプロセッサなどのプロセッサ、ならびにＭｉｃｒｏｓｏｆｔ（登録商標）＿ＶＩＳＴＡ（登録商標）、ＵＮＩＸ（登録商標）、Ｓｏｌａｒｉｓ（登録商標）、ＬＩＮＵＸ（登録商標）、Ａｐｐｌｅ（登録商標）、ＭＡＣ−ＯＳ、及び当業者には既知の他のオペレーティングシステムなどのオペレーティングシステムと連動して実行する、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、もしくはオペレーティングシステムのコンポーネント、またはそれらの組み合わせとして提供されてもよい。

【0045】

ＣＰＵ１７０によって処理されると、処理済みの信号は、電子記憶装置１８０に格納されたり、表示装置１４５に表示されたりする。電子記憶装置１８０は、ハードディスクドライブ、ＣＤ−ＲＯＭドライブ、ＤＶＤドライブ、ＦＬＡＳＨドライブ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、または当該分野において既知の他の任意の電子記憶装置であってもよい。表示装置１４５は、ＬＣＤディスプレイ、ＣＲＴディスプレイ、プラズマディスプレイ、ＯＬＥＤ、ＬＥＤ、または当該分野において既知の他の任意の表示装置として実装されてもよい。

【0046】

図６に示すように、本実施形態に係るＰＥＴ装置は、インターフェース１７５を含む。本実施形態に係るＰＥＴ装置は、インターフェース１７５を介して、他の外部デバイスやユーザとインターフェース接続する。例えば、インターフェース１７５は、ＵＳＢインターフェース、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、又は当該分野において既知の他の任意のインターフェースであってもよい。インターフェース１７５は、また、有線又は無線であってもよく、キーボードやマウス、ユーザと相互作用する当該分野において既知の他のヒューマンインターフェースデバイスであってもよい。

【0047】

図７は、本実施形態に係る検出器モジュールの時間分解能の測定に使用される改良型のＰＥＴ装置の構成の一例を示す図である。図７に示されるように、基準検出器４００及び試験用検出器（ＤＵＴ：detector under test）５００は、⁶⁸Ｇｅ又は²²Ｎａなどの放射性同位元素３００の両側に置かれる。放射性同位元素３００は、５１１ｋｅＶを有する一対のガンマ線を放射する。基準検出器４００は、基準検出器シンチレーター結晶２００と基準検出器光センサ２０５とを含む。

【0048】

収集システムによって同時計数判定窓（coincidence window）内のイベントをペアリングした後、タイミングスペクトルは図８のように見えるようになる。真の同時計数イベントのごく一部によって、基準検出器４００及び試験用検出器５００の両方で略同時に検出されるガンマ線が得られて、図８に示されるようなプロンプト同時計数ピーク（prompt coincidence peak）が生成される。同時計数イベントに加えて、各検出器はまた、対応するガンマ線が向かい側の検出器によって検出されない単一のガンマ線を検出することになる。例えば、一部のガンマ線は相互作用することなく検出器を通過する。これらの単一ガンマ線は、収集システムによって、向かい側の検出器における他の単一ガンマ線と不規則にペアリングされてもよい。それらは真の同時計数ではないので、それらの時間分布は不規則であり、そのため図８に示されるような、タイミングスペクトルの偶発同時計数の連続成分（random coincidence continuum）が得られる。検出器対（即ち、試験用検出器５００及び基準検出器４００）に対する測定時間分解能Δｔ_measuredは、偶発同時計数の連続成分を減算した後のタイミングスペクトルの半波高全幅値（ＦＷＨＭ）に等しい。

【0049】

検出器各々の時間分解能の二乗の加算の平方根（add in quadrature）により、測定時間分解能Δｔ_measuredが得られる。従って、試験用検出器５００の時間分解能は、基準検出器４００の時間分解能が既知であると仮定して、次式によって与えられる。

【数1】

【0050】

式中、Δｔ_DUTは試験用検出器５００の時間分解能、Δｔ_referenceは基準検出器４００の時間分解能を示す。

【0051】

次に、基準検出器４００の時間分解能を先に測定する方法について記載する。本実施形態によれば、基準検出器４００は、光電子増倍管上の単結晶を含むが、その代わりにマルチピクセルであっても良い。この場合、各ピクセルの時間分解能が決定される。

【0052】

未知の時間分解能Δｔ_A、Δｔ_B、及びΔｔ_Cを有する３つの基準検出器Ａ、Ｂ、及びＣの場合、考えられる検出器対の時間分解能、即ちΔｔ_AB、Δｔ_AC、及びΔｔ_BCが測定される。なお、未知の時間分解能は、４つ以上であっても良い。次に、以下の一組の一次方程式（測定中に何らかの不確実性／ノイズがあるため、最小自乗という意味で）の解を求めて、Δｔ_A、Δｔ_B、及びΔｔ_Cが決定される。

【数2】

【0053】

３つの基準検出器Ａ、Ｂ、又はＣのいずれか１つを基準検出器４００として使用してもよい。一実施例によれば、時間分解能が最も低い基準検出器が使用される。

【0054】

基準検出器の時間分解能を決定する代替方法は、２つの名目上同一の基準検出器（即ち、シンチレーター結晶の種類およびサイズが同じ、結晶の周りの反射器の種類が同じ、結晶とＰＭＴとの間の光結合化合物が同じ、ＰＭＴの種類が同じなど）を構築するというものである。よって、２つの名目上同一の基準検出器の時間分解能は、同一であると仮定することができ、次式によって得ることができる。

【数3】

【0055】

図９は、本実施形態に係る、時間分解能を測定するための測定装置の構成例を示す図である。基準検出器と試験用検出器は、放射性同位元素の両側に置かれる。当該放射性同位元素は、５１１ｋｅＶを有する一対の対消滅ガンマ線を放射する。当該放射性同位元素は、例えば、⁶⁸Ｇｅ又は²²Ｎａなどが挙げられる。試験用検出器は、時間ピックオフ（time pick-off）モジュール（例えば、比較器）に接続され、時間ピックオフモジュールは、時間振幅変換器（ＴＡＣ：time-to-amplitude converter）の開始入力に接続される。基準検出器は、時間ピックオフモジュール（例えば、比較器）に接続され、時間ピックオフモジュールは、固定遅延モジュールに接続され、固定遅延モジュールは、ＴＡＣの停止入力に接続される。ＴＡＣの出力は多重チャネル分析器（ＭＣＡ：multi-channel analyzer）に接続される。図９では、タイミングチャネルのみが示される。本実施形態に係る測定装置は、各イベントのエネルギーを記録し、既定のエネルギー窓内のイベントのみがＭＣＡに受け入れられるように、論理回路を搭載する。

【0056】

図１０は、本実施形態に係る、時間分解能を測定する測定装置の他の構成例を示す図である。基準検出器と試験用検出器は、放射性同位元素の両側に置かれる。当該放射性同位元素は、５１１ｋｅＶを有する一対の対消滅ガンマ線を放射する。当該放射性同位元素は、例えば、⁶⁸Ｇｅ又は²²Ｎａなどが挙げられる。基準検出器及び試験用検出器は、時間ピックオフモジュール（例えば、比較器）に接続され、時間ピックオフモジュールは、時間デジタル変換器（ＴＤＣ）に接続される。各ＴＤＣは同一の処理装置に接続される。処理装置は、同時計数を決定し、タイミングヒストグラムを生成する。図１０においては、タイミングチャネルのみが示される。本実施形態に係る測定装置は、各イベントのエネルギーも記録し、既定のエネルギー窓内のイベントのみを処理装置によりヒストグラム化する。

【0057】

上述の記載において、フローチャート中のあらゆるプロセス、記述、またはブロックは、プロセス中の特定の論理的機能またはステップを実現するための１つもしくは複数の実行可能命令を含むモジュール、セグメント、またはコードの部分を表すものとして理解すべきであり、代替の実現例が本発明の例示的実施例の範囲内に含まれ、その際、当業者には理解されるように、関与する機能性に応じて、実質的に同時または逆の順序を含む、図示または考察されるのとは異なる順序で機能が実行されてもよい。

【0058】

特定の実施例について記載してきたが、これらの実施例は、単に一例として提示されているものであり、本発明の範囲を限定しようとするものではない。実際には、本明細書に記載する新規な方法、装置、およびシステムは、様々な他の形態で具体化されてもよく、さらに、本明細書に記載する方法、装置、およびシステムの形態は、本発明の趣旨から逸脱することなく、様々に省略、置換、および変更されてもよい。添付の請求項およびそれらの等価物は、かかる形態または修正を、本発明の範囲および趣旨内にあるものとして包含するものとする。

【0059】

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。これら新規な実施形態は、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ともに、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】

【0060】

１００…シンチレーション結晶、１０５…シンチレーション結晶アレイ、１１５…ライトガイド、１２０…シンチレーション結晶、１２５…シンチレーション結晶アレイ、１３０…ライトガイド、１３５…光電子増倍管、１４０…光電子増倍管、１４５…表示装置、１５０…データ収集部、１７０…ＣＰＵ、１７５…インターフェース、１８０…電子記憶装置、１９５…光電子増倍管

【図1】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】