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特許7204884コンプトンおよび単一光子放射断層撮影マルチモーダル医療用画像システム
(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】
(24)【登録日】2023-01-05
(45)【発行日】2023-01-16
(54)【発明の名称】コンプトンおよび単一光子放射断層撮影マルチモーダル医療用画像システム
(51)【国際特許分類】
G01T 1/161 20060101AFI20230106BHJP
G01T 1/164 20060101ALI20230106BHJP
【ＦＩ】
G01T1/161 C
G01T1/161 B
G01T1/164 A
【請求項の数】
20
(21)【出願番号】P 2021505825
(86)(22)【出願日】2018-08-07
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2021-12-16
(86)【国際出願番号】 US2018045466
(87)【国際公開番号】W WO2020032922
(87)【国際公開日】2020-02-13
【審査請求日】2021-06-08
(73)【特許権者】
【識別番号】593063105
【氏名又は名称】シーメンス メディカル ソリューションズ ユーエスエー インコーポレイテッド
【氏名又は名称原語表記】Ｓｉｅｍｅｎｓ Ｍｅｄｉｃａｌ Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ ＵＳＡ，Ｉｎｃ．
(74)【代理人】
【識別番号】110003317
【氏名又は名称】特許業務法人山口・竹本知的財産事務所
(74)【代理人】
【識別番号】100075166
【弁理士】
【氏名又は名称】山口 巖
(74)【代理人】
【識別番号】100133167
【弁理士】
【氏名又は名称】山本 浩
(74)【代理人】
【識別番号】100169627
【弁理士】
【氏名又は名称】竹本 美奈
(72)【発明者】
【氏名】ヴィヤ，アレクサンダー ハンス
(72)【発明者】
【氏名】ロドリゲス，ミーシャー
【審査官】亀澤 智博
(56)【参考文献】
【文献】米国特許出願公開第２０１４／０３０１５３５（ＵＳ，Ａ１）
【文献】米国特許第０９６０６２４５（ＵＳ，Ｂ１）
【文献】米国特許出願公開第２０１８／０１７２８４７（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特表２０１７－５２２５４３（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２００９／０００８５６５（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特表２００８－５２２１６８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２００５－５１４９７５（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２００４／０２５１４１９（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特開２００４－１２５７５７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－０２６４２３（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２００４／００８４６２４（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｔ １／００ － ７／１２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１の捕獲検出器（１３）と、前記第１の捕獲検出器（１３）から離間して第１の散乱検出器（１２）を着脱可能に保持する第１保持部と、
開口を有する第１の物理的開口部（１１０）と、
患者空間と前記第１の捕獲検出器（１３）との間に前記第１の物理的開口部（１１０）を着脱可能に保持する第２保持部と、
を有する第１のモジュール（１１）と、
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、
前記第１の物理的開口部（１１０）は、前記第１の捕獲検出器（１３）上の異なる位置で陰影を投影するために、軸周りに回転可能である、および／または、前記軸に垂直な平面内で並進可能に構成されている、
マルチモダリティ医療用画像システム。
【請求項2】
前記第１の物理的開口部（１１０）は、鉛またはタングステンからなり、コード化された開口を含む、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。
【請求項3】
前記第１の物理的開口部（１１０）は、時間コード化開口部を備える、請求項１又は２に記載のマルチモダリティ医療用画像システム。
【請求項4】
前記第１の捕獲検出器（１３）および前記第１の物理的開口部（１１０）は平行であり、前記第１の物理的開口部（１１０）は、前記第１の捕獲検出器（１３）の中心を含む領域である中心領域に陰影を有し、前記中心領域の外側の領域である外側領域には陰影を有さず、
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。
【請求項5】
第２の散乱検出器（１２）および第２の物理的開口部（１１０）をそれぞれ着脱可能に保持する保持部と第２の捕獲検出器（１３）とを備える第２のモジュール（１１）をさらに備え、前記第１および第２のモジュール（１１）は、前記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。
【請求項6】
前記第１及び第２のモジュール（１１）は円柱対称であり、前記第１及び第２のモジュール（１１）の各々の最も狭い端部が前記患者空間に最も近く、前記第１及び第２のモジュール（１１）の各々の最も広い端部が前記患者空間から最も離れている、請求項５に記載のマルチモダリティ医療用画像システム。
【請求項7】
前記第１のモジュール（１１）は、前記第１の捕獲検出器（１３）に直交する回路基板、
前記第１の捕獲検出器（１３）との特定用途向け集積回路、
前記特定用途向け集積回路を前記回路基板に接続するフレキシブル回路、および
前記第１の捕獲検出器（１３）と前記第１の散乱検出器との間に配置され、１つ以上の追加捕獲検出器および／または散乱検出器のそれぞれを着脱可能に保持する保持部をさらに含む、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。
【請求項8】
前記第１のモジュール（１１）が、前記患者空間の周りのリング（１２０）または部分リングの一部である、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。
【請求項9】
前記リング（１３０）または部分リング用、および、別のリング（１３２）または部分リングを構成するための追加のモジュール群（１１）をさらに含み、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。
【請求項10】
前記リング（１３０）または部分リングと、前記別のリング（１３２）または部分リングとは、９０度離れている、請求項９に記載のマルチモダリティ医療用画像システム。
【請求項11】
前記第１のモジュール（１１）を有する前記リングまたは部分リングに軸方向に隣り合い、前記第１のモジュール（１１）からなる追加のリングまたは部分リングをさらに備え、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。
【請求項12】
前記第１の散乱検出器（１２）は、前記第１保持部に着脱可能に保持され、前記第１の物理的開口部（１１０）は、前記第２保持部に着脱可能に保持されており、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。
【請求項13】
前記第１の散乱検出器（１２）は、相対的により高いエネルギーが検出されるべき位置に配された前記第１保持部において前記第１のモジュール（１１）に備えられ、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位置に配された前記第２保持部において前記第１のモジュール（１１）に備えられる、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。
【請求項14】
コード化開口部を形成するプレート（１１０）および散乱検出器（１２）のいずれかまた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（１３）を各々有する複数の固体検出器モジュール（１１）を備え、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、患者空間の長手方向に沿った患者軸に対して垂直な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つの側面を有し、
前記固体検出器モジュール（１１）の各々が前記プレート（１１０）を備え、前記プレートは、それぞれの固体検出器モジュール（１１）内の第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、
医療用画像システム。
【請求項15】
画像プロセッサ（１９）をさらに備え、
前記固体検出器モジュール（１１）の各々は、前記散乱検出器（１２）および前記プレート（１１０）を備えており、
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、
前記画像プロセッサ（１９）は、前記プレート（１１０）および前記第１検出器（１３）を用いた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）を用いたコプトン効果を利用して放射を検出する、ように構成されている、請求項１４に記載の医療用画像システム。
【請求項16】
前記ジオデシックドームの前記一部を形成するための前記積み重ねは、複数の前記固体検出器モジュール（１１）のうちの２つを共有する２つの別々のリング（１３０、１３２）を含む、請求項１４に記載の医療用画像システム。
【請求項17】
第１の捕獲検出器（１３）と、
前記第１の捕獲検出器（１３）から離間して第１の散乱検出器（１２）を着脱可能に保持する第１保持部と、
第１の物理的開口部（１１０）と、
患者空間と前記第１の捕獲検出器（１３）との間に前記第１の物理的開口部（１１０）を着脱可能に保持する第２保持部と、
を備え、
前記第１の物理的開口部（１１０）は、前記第１の捕獲検出器（１３）上の異なる位置で陰影を投影するために、軸周りに回転可能である、および／または、前記軸に垂直な平面内で並進可能に構成されている、
マルチモダリティ医療用画像システム用モジュール。
【請求項18】
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であって、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、ここで、前記コード化開口部は、前記捕獲検出器（１３）上の異なる位置で陰影を投影するために、軸周りに回転可能である、および／または、前記軸に垂直な平面内で並進可能に構成されている、
を含む方法。
【請求項19】
前記装着することは、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。
【請求項20】
前記散乱検出器（１２）及び前記捕獲検出器（１３）を用いてコンプトン事象として第１の放射を検出し、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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
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。
【背景技術】
【0002】
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。
【0003】
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。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
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。
【課題を解決するための手段】
【0005】
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。
【0006】
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。
【0007】
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。
【0008】
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。
【図面の簡単な説明】
【0009】
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。
【0010】
【図1】一実施形態によるコンプトンカメラの複数のモジュールの斜視図である；
【図2】散乱検出器の一例を示す。
【図3】捕獲検出器の一例を示す。
【図4A】コンプトンカメラの一実施形態の側面図である。
【図5】医療用画像システムにおけるコンプトンカメラの一実施形態の斜視図である。
【図6】医療用画像システムにおけるフルリングコンプトンカメラの一実施形態の斜視図である。
【図7】医療用画像システムにおける部分リングコンプトンカメラの一実施形態の斜視図である。
【図8】医療用画像システムにおける軸方向に伸長する部分リングを備えたフルリングコンプトンカメラの一実施形態の斜視図である。
【図9】医療用画像システムにおける単一モジュールベースのコンプトンカメラの一実施形態の斜視図である。
【図10】コンプトンカメラを形成する方法の一実施形態のフローチャート図である。
【図11】光電効果とコンプトン効果の両方を使用して画像化するための、コード化開口部を介在して備えた散乱検出器及び捕獲検出器を示す図である。
【図12】ジオデシックドーム状構造用に成形されたモジュールを用いたフルリングマルチモダリティカメラの一実施形態の斜視図である。
【図13】ジオデシックドーム状構造用に形成されたモジュールを用いたデュアルリングマルチモダリティカメラの一実施形態の斜視図である。
【図14】ジオデシックドーム状構造用に成形されたモジュールを用いたマルチモダリティカメラにおいて軸方向に重ねられた複数のフルリングの一実施形態の斜視図である。
【図15】ジオデシックドーム状構造用に形づくられた３つのモジュールから作製されたマルチモダリティカメラの一実施形態の斜視図である。
【図16】ジオデシックドーム状構造用に形づくられた３つのモジュールから作製された光電効果カメラの一実施形態の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
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。
【0012】
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。
【0013】
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。
【0014】
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。
【0015】
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。
【0016】
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。
【0017】
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。
【0018】
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。
【0019】
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。
【0020】
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。
【0021】
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。
【0022】
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。
【0023】
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。
【0024】
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。
【0025】
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。
【0026】
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。
【0027】
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。
【0028】
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。
【0029】
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。
【0030】
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。
【0031】
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。
【0032】
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。
【0033】
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。
【0034】
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。
【0035】
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。
【0036】
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。
【0037】
捕獲検出器１３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。
【0038】
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。
【0039】
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。
【0040】
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。
【0041】
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。
【0042】
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。
【0043】
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。
【0044】
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。
【0045】
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。
【0046】
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。
【0047】
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。
【0048】
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。
【0049】
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。
【0050】
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。
【0051】
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。
【0052】
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。
【0053】
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。
【0054】
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。
【0055】
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。
【0056】
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。
【0057】
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。
【0058】
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。
【0059】
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。
【0060】
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。
【0061】
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。
【0062】
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。
【0063】
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。
【0064】
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。
【0065】
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。
【0066】
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。
【0067】
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。
【0068】
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。
【0069】
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。
【0070】
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。
【0071】
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。
【0072】
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。
【0073】
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。
【0074】
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。
【0075】
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。
【0076】
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。
【0077】
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。
【0078】
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。
【0079】
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。
【0080】
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。
【0081】
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。
【0082】
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。
【0083】
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。
【0084】
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。
【0085】
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。
【0086】
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１１０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。
【0087】
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。
【0088】
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。
【0089】
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。
【0090】
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。
【0091】
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。
【0092】
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。
【0093】
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。
【0094】
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。
【0095】
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。
【0096】
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。
【0097】
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。
【0098】
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。
【0099】
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。
【0100】
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。
【0101】
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。
【0102】
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。
【0103】
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。
【0104】
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。
【0105】
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。
【0106】
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。
【0107】
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。
【0108】
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。
【0109】
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。
【0110】
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。
【0111】
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。
【0112】
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。
【0113】
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。
【0114】
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。
【0115】
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。
【0116】
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。
【0117】
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。
【0118】
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。
【0119】
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。
【0120】
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。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
