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(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】2024-02-21
(45)【発行日】2024-03-01
(54)【発明の名称】イメージング方法及びシステム
(51)【国際特許分類】
G01N 23/204 20060101AFI20240222BHJP
A61N 5/10 20060101ALI20240222BHJP
【ＦＩ】
G01N23/204
A61N5/10 H
【請求項の数】
15
(21)【出願番号】P 2021559704
(86)(22)【出願日】2020-04-15
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2022-06-17
(86)【国際出願番号】 EP2020060539
(87)【国際公開番号】W WO2020212393
(87)【国際公開日】2020-10-22
【審査請求日】2023-01-26
(31)【優先権主張番号】19169510.5
(32)【優先日】2019-04-16
(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP
(73)【特許権者】
【識別番号】519260876
【氏名又は名称】ディテクション テクノロジー オイ
(74)【代理人】
【識別番号】100120891
【弁理士】
【氏名又は名称】林 一好
(74)【代理人】
【識別番号】100165157
【弁理士】
【氏名又は名称】芝 哲央
(74)【代理人】
【識別番号】100205659
【弁理士】
【氏名又は名称】齋藤 拓也
(74)【代理人】
【識別番号】100126000
【弁理士】
【氏名又は名称】岩池 満
(74)【代理人】
【識別番号】100185269
【弁理士】
【氏名又は名称】小菅 一弘
(72)【発明者】
【氏名】ヴィンクラー アレックス
【審査官】井上 徹
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１６－２１４７６０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－４２３１１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１９－４５４０４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００１－２４２１０１（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１２／０１４８１３４（ＵＳ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２０１１／０１９８４８９（ＵＳ，Ａ１）
【文献】国際公開第２０１７／２０９０５９（ＷＯ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｎ ２３／００ －Ｇ０１Ｎ ２３／２２７６
Ｇ０１Ｎ ２１／００ －Ｇ０１Ｎ ２１／０１
Ｇ０１Ｎ ２１／１７ －Ｇ０１Ｎ ２１／６１
Ｇ０１Ｎ ２１／８４ －Ｇ０１Ｎ ２１／９５８
Ｇ０１Ｔ １／００ －Ｇ０１Ｔ １／１６
Ｇ０１Ｔ １／１６７－Ｇ０１Ｔ ７／１２
Ａ６１Ｎ ５／００ －Ａ６１Ｎ ５／１０
ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＭＥＤＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
イメージング方法（１００）であって、中性子を材料に放出する工程（１０１）であって、前記材料は、放出された前記中性子の少なくとも一部を第１の複数のγ線光子に変換し、放出された前記中性子の少なくとも一部は前記材料を通過する工程と、
前記材料を通過した前記中性子の少なくとも一部を第２の複数のγ線光子に変換する工程（１０２）と、
第１のエネルギー範囲、Ｂ１、におけるγ線光子の数、Ｎ１、を検出する工程（１０３）であって、前記Ｂ１は０～５１１キロ電子ボルト（ｋｅＶ）の範囲に含まれる工程と、
第２のエネルギー範囲、Ｂ２、におけるγ線光子の数、Ｎ２、を検出する工程（１０４）であって、前記Ｂ２は５００～５２０ｋｅＶの範囲に含まれる工程と、
第３のエネルギー範囲、Ｂ３、におけるγ線光子の数、Ｎ３、を検出する工程（１０５）であって、前記Ｂ３は５１１～６６０ｋｅＶの範囲に含まれる工程と、
第４のエネルギー範囲、Ｂ４、におけるγ線光子の数、Ｎ４、を検出する工程（１０６）であって、前記Ｂ４の下限は６５０ｋｅＶ以上である工程とを含み、
但し、エネルギー範囲Ｂ １ ～Ｂ ４ は重複しておらず、
かつ前記Ｎ１、前記Ｎ２、前記Ｎ３、及び前記Ｎ４に基づいて、前記材料の少なくとも１つの特性を推定する工程（１０７）をさらに含む
イメージング方法（１００）。
【請求項2】
前記Ｂ１が１００～５０９ｋｅＶの範囲に含まれ、前記Ｂ２が５０９～５１６ｋｅＶの範囲に含まれ、
前記Ｂ３が５１６～６５６ｋｅＶの範囲に含まれ、かつ／又は
前記Ｂ４の前記下限が６５６ｋｅＶ以上である
請求項１に記載のイメージング方法（１００）。
【請求項3】
前記Ｎ２が、消滅イベントの数に対応する請求項１又は請求項２に記載のイメージング方法（１００）。
【請求項4】
前記材料の少なくとも１つの特性を推定する工程が、前記Ｎ１、前記Ｎ２、前記Ｎ３、及び前記Ｎ４に基づいて、前記材料中の少なくとも１種の元素を特定することを含む請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のイメージング方法（１００）。
【請求項5】
前記材料の少なくとも１つの特性を推定する工程が、前記Ｎ１、前記Ｎ２、前記Ｎ３、及び前記Ｎ４に基づいて、前記材料中の前記少なくとも１種の元素の濃度を推定することをさらに含む請求項４に記載のイメージング方法（１００）。
【請求項6】
前記材料の少なくとも１つの特性を推定する工程が、Ｎ３に基づいて、前記材料を通過した中性子の数を推定すること
を含む請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のイメージング方法（１００）。
【請求項7】
前記材料がホウ素１０を含み、前記材料の少なくとも１つの特性を推定する工程が、前記Ｎ１、前記Ｎ２、前記Ｎ３、及び前記Ｎ４に基づいて、前記材料中のホウ素１０濃度を推定すること
を含む請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のイメージング方法（１００）。
【請求項8】
ホウ素中性子捕捉療法のための患者の腫瘍に対する放射線量を、前記ホウ素１０濃度に基づいて計算する工程をさらに含む請求項７に記載のイメージング方法（１００）。
【請求項9】
前記材料の少なくとも１つの特性が、前記材料の構造的な特性を含む請求項１から請求項６のいずれかに記載のイメージング方法（１００）。
【請求項10】
前記材料が油を含み、前記材料の少なくとも１つの特性を推定する工程が、前記Ｎ１、前記Ｎ２、前記Ｎ３、及び前記Ｎ４に基づいて、前記油の化学組成を推定すること
を含む請求項１から請求項６のいずれかに記載のイメージング方法（１００）。
【請求項11】
前記材料を通過した前記中性子の少なくとも一部を前記第２の複数のγ線光子に変換する工程が、カドミウムを含む検出器を用いて行われる請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載のイメージング方法（１００）。
【請求項12】
前記検出器が、テルル化カドミウム、
テルル化カドミウム亜鉛、
テルル化カドミウムマグネシウム、及び
セレン化テルル化カドミウム亜鉛
のうちの少なくとも１種を含む請求項１１に記載のイメージング方法（１００）。
【請求項13】
イメージングシステム（２００）であって、中性子源（２０１）であって、中性子（２０２）を材料（２０３）に放出することであって、前記材料（２０３）は、放出された前記中性子（２０２）の少なくとも一部を第１の複数のγ線光子（２０５）に変換し、放出された前記中性子の少なくとも一部（２０４）は前記材料（２０３）を通過することを行うように構成されている中性子源（２０１）と、
検出器（２０６）であって、
前記材料を通過した前記中性子の少なくとも一部（２０４）を第２の複数のγ線光子（３０４）に変換すること、
第１のエネルギー範囲（４０８）、Ｂ１、におけるγ線光子の数、Ｎ１、を検出することであって、前記Ｂ１（４０８）は、０～５１１キロ電子ボルト（ｋｅＶ）の範囲に含まれること、
第２のエネルギー範囲（４０９）、Ｂ２、におけるγ線光子の数、Ｎ２、を検出することであって、前記Ｂ２（４０９）は５００～５２０ｋｅＶの範囲に含まれること、
第３のエネルギー範囲（４１０）、Ｂ３、におけるγ線光子の数、Ｎ３、を検出することであって、前記Ｂ３（４１０）は５１１～６６０ｋｅＶの範囲に含まれること、及び
第４のエネルギー範囲（４１１）、Ｂ４、におけるγ線光子の数、Ｎ４、を検出することであって、前記Ｂ４の下限（４１１）は６５０ｋｅＶ以上であること
を行うように構成されている検出器（２０６）と、
計算装置（２０７）であって、前記Ｎ１、前記Ｎ２、前記Ｎ３、及び前記Ｎ４に基づいて、前記材料（２０３）の少なくとも１つの特性を推定することを行うように構成されている計算装置（２０７）と
を含み、
但し、エネルギー範囲Ｂ １ ～Ｂ ４ は重複していない、
イメージングシステム（２００）。
【請求項14】
前記検出器（２０６）が、カドミウムを含む直接変換材料（３０２）を含む請求項１３に記載のイメージングシステム（２００）。
【請求項15】
前記直接変換材料（３０２）が、テルル化カドミウム、
テルル化カドミウム亜鉛、
テルル化カドミウムマグネシウム、又は
セレン化テルル化カドミウム亜鉛
のうちの少なくとも１種を含む請求項１４に記載のイメージングシステム（２００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、イメージングに関し、より詳細には、イメージングシステム及びイメージング方法に関する。
【背景技術】
【0002】
中性子が材料と相互作用すると、材料は、放射線の中でも、いわゆる中性子捕獲反応に起因するγ線光子を放出することがある。これらのγ線光子は、そのエネルギーが十分に高ければ、ほとんど減衰せずにその生成材料を離れる可能性がある。
【0003】
しかしながら、特定の中性子捕獲反応の数は、多くの材料では少ない場合がある。従って、γ線光子によって生成された信号は、例えば、測定中に存在する他の材料、又は処理に由来する可能性があるバックグラウンド及び中性子誘導バックグラウンドのために、検出が困難な場合がある。それゆえ、これらのγ線光子をイメージング用途等に直接使用することが困難な場合がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
この要約は、以下の詳細な説明でさらに説明される概念の一部を簡略化して紹介するために提供される。この要約は、請求項に係る主題の主要な特徴又は必須の特徴を特定することを意図しておらず、請求項に係る主題の範囲を限定するために使用されることも意図していない。
【0005】
イメージング方法及びイメージングシステムを提供することが目的である。この目的及び他の目的は、独立請求項の特徴によって達成される。さらなる実施態様は、従属請求項、説明及び図面から明らかになる。
【課題を解決するための手段】
【0006】
第１の態様によれば、イメージング方法は、中性子を材料に放出する工程であって、この材料は、放出された中性子の少なくとも一部を第１の複数のγ線光子に変換し、放出された中性子の少なくとも一部はその材料を通過する工程と、上記材料を通過した中性子の少なくとも一部を第２の複数のγ線光子に変換する工程と、第１のエネルギー範囲、Ｂ１、におけるγ線光子の数、Ｎ１を検出する工程であって、Ｂ１は０～５１１キロ電子ボルト（ｋｅＶ）の範囲に含まれる工程と、第２のエネルギー範囲、Ｂ２、におけるγ線光子の数、Ｎ２、を検出する工程であって、Ｂ２は５００～５２０ｋｅＶの範囲に含まれる工程と、第３のエネルギー範囲、Ｂ３、におけるγ線光子の数、Ｎ３、を検出する工程であって、Ｂ３は５１１～６６０ｋｅＶの範囲に含まれる工程と、第４のエネルギー範囲、Ｂ４、におけるγ線光子の数、Ｎ４、を検出する工程であって、Ｂ４の下限は６５０ｋｅＶ以上である工程と、上記Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３、及びＮ４に基づいて、上記材料の少なくとも１つの特性を推定する工程とを含む。上記Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３、及びＮ４に基づいて、例えば、上記材料を効率的にイメージングすることが可能となる場合がある。
【0007】
第１の態様の一実施態様では、Ｂ１は１００～５０９ｋｅＶの範囲に含まれ、Ｂ２は５０９～５１６ｋｅＶの範囲に含まれ、Ｂ３は５１６～６５６ｋｅＶの範囲に含まれ、及び／又はＢ４の下限は６５６ｋｅＶ以上である。このような範囲であれば、材料のイメージングの精度を向上させる可能性がある。
【0008】
第１の態様のさらなる実施態様では、Ｎ２は消滅（対消滅）イベントの数に対応する。従って、消滅イベントの数が推定されてもよく、これにより、材料に関する追加の情報が提供されてもよい。
【0009】
第１の態様のさらなる実施態様において、上記材料の少なくとも１つの特性を推定する工程は、Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３、及びＮ４に基づいて、上記材料中の少なくとも１種の元素を特定することを含む。この少なくとも１種の元素に基づいて、例えば、材料の他の特性を推定することが可能となる場合がある。
【0010】
第１の態様のさらなる実施態様では、上記材料の少なくとも１つの特性を推定する工程は、Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３、及びＮ４に基づいて、上記材料中の上記少なくとも１種の元素の濃度を推定することをさらに含む。この少なくとも１種の元素の濃度に基づいて、例えば、材料の他の特性を推定することが可能となる場合がある。
【0011】
第１の態様のさらなる実施態様では、上記材料の少なくとも１つの特性を推定する工程は、Ｎ３に基づいて、上記材料を通過した中性子の数を推定することを含む。材料を通過した中性子の数に基づいて、例えば、材料中の様々な元素の濃度が推定されてもよい。
【0012】
第１の態様のさらなる実施態様では、上記材料はホウ素１０を含み、上記材料の少なくとも１つの特性を推定する工程は、Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３、及びＮ４に基づいて、材料中のホウ素１０濃度を推定することを含む。従って、材料中のホウ素１０濃度を効率的に推定することが可能となる場合がある。
【0013】
第１の態様のさらなる実施態様では、当該イメージング方法は、ホウ素中性子捕捉療法のための患者の腫瘍に対する放射線量を、上記ホウ素１０濃度に基づいて計算する工程をさらに含む。従って、送達剤の投与からの遅延を少なくして、又は現在可能なものよりも高い精度で、治療のための放射線量を計算することが可能となる場合がある。
【0014】
第１の態様のさらなる実施態様では、上記材料の少なくとも１つの特性は、材料の構造的な特性を含む。従って、当該イメージング方法は、例えば、非破壊検査（ＮＤＴ）に使用されてもよい。
【0015】
第１の態様のさらなる実施態様では、上記材料は油（石油）を含み、上記材料の少なくとも１つの特性を推定する工程は、Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３、及びＮ４に基づいて、その油の化学組成を推定することを含む。従って、当該イメージング方法は、例えば、石油パイプの検査に使用されてもよい。
【0016】
第１の態様のさらなる実施態様では、上記材料を通過した中性子の少なくとも一部を第２の複数のγ線光子に変換する工程は、カドミウムを含む検出器を用いて行われる。検出器がカドミウムを含む場合には、中性子を高効率でγ線光子に変換することが可能となる場合がある。
【0017】
第１の態様のさらなる実施態様では、検出器は、テルル化カドミウム、テルル化カドミウム亜鉛、テルル化カドミウムマグネシウム、及びセレン化テルル化カドミウム亜鉛のうちの少なくとも１種を含む。検出器がこれらの材料のうちの少なくとも１種を含む場合、中性子をγ線光子に変換し、次いでγ線光子を同一材料内で電子－正孔対に変換することが可能となる場合がある。そして、電子－正孔対の移動によって検出器信号が生成されてもよい。
【0018】
第２の態様によれば、イメージングシステムは、中性子を材料に放出することであって、この材料は、放出された中性子の少なくとも一部を第１の複数のγ線光子に変換し、放出された中性子の少なくとも一部は上記材料を通過することを行うように構成されている中性子源と、上記材料を通過した中性子の少なくとも一部を第２の複数のγ線光子に変換すること、第１のエネルギー範囲、Ｂ１、におけるγ線光子の数、Ｎ１、を検出することであって、Ｂ１は０～５１１キロ電子ボルト（ｋｅＶ）の範囲に含まれること、第２のエネルギー範囲、Ｂ２、におけるγ線光子の数、Ｎ２、を検出することであって、Ｂ２は５００～５２０ｋｅＶの範囲に含まれること、第３のエネルギー範囲、Ｂ３、におけるγ線光子の数、Ｎ３、を検出することであって、Ｂ３は５１１～６６０ｋｅＶの範囲に含まれること、及び第４のエネルギー範囲、Ｂ４、におけるγ線光子の数、Ｎ４、を検出することであって、Ｂ４の下限は６５０ｋｅＶ以上であることを行うように構成されている検出器と、Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３、及びＮ４に基づいて、上記材料の少なくとも１つの特性を推定することを行うように構成されている計算装置とを含む。これらの構成により、当該イメージングシステムは、Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３、及びＮ４に基づいて、材料を効率的にイメージングすることができる可能性がある。
【0019】
第２の態様の一実施態様では、検出器は、カドミウムを含む直接変換材料を含む。これらの構成により、検出器は、中性子を高効率でγ線光子に変換することができる可能性がある。
【0020】
第２の態様のさらなる実施態様では、直接変換材料は、テルル化カドミウム、テルル化カドミウム亜鉛、テルル化カドミウムマグネシウム、及びセレン化テルル化カドミウム亜鉛のうちの少なくとも１種を含む。直接変換材料がこれらの元素のうちの少なくとも１種を含む場合、直接変換材料は、中性子をγ線光子に変換し、次いでγ線光子を電子－正孔対に変換することができる可能性がある。
【0021】
上述した第２の態様の実施態様は、互いに組み合わせて使用されてもよいことを理解されたい。実施態様のいくつかを一緒に組み合わせて、さらなる実施態様を形成してもよい。
【0022】
付随する特徴の多くは、添付の図面と関連して考慮される以下の詳細な説明を参照してよりよく理解されるようになると、より容易に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【0023】
以下では、例示的な実施形態が、添付の図及び図面を参照してより詳細に説明される。
【0024】
【0025】
以下では、同一の参照符号は、同一の又は少なくとも機能的に同等の特徴部を指す。
【発明を実施するための形態】
【0026】
以下の説明では、本開示の一部を構成し、そして本開示が関係しうる特定の態様が例示のために示されている添付図面が参照される。本開示の範囲から逸脱しない範囲で、他の態様を利用したり、構造的又は論理的な変更を行ったりすることができることを理解されたい。それゆえ、以下の詳細な説明は、限定的な意味で解釈されるべきではなく、本開示の範囲は添付の特許請求の範囲によって定められる。
【0027】
例えば、記載された方法に関連する開示は、その方法を実行するように構成された対応するデバイス又はシステムにも当てはまる可能性があり、その逆もまた同様であることが理解される。例えば、特定の方法工程が記載されている場合、対応するデバイスは、記載された方法工程を実行するユニットが図に明示的に記載又は図示されていなくても、そのようなユニットを含んでもよい。他方、例えば、特定の装置が機能ユニットに基づいて記載されている場合、対応する方法は、記載された機能を実行する工程が図に明示的に記載又は図示されていなくても、そのような工程を含んでもよい。さらに、本明細書に記載されている様々な例示的な態様の特徴は、明確に特段の注記がない限り、互いに組み合わせられてもよいことが理解される。
【0028】
図１は、一実施形態に係るイメージング方法１００の概略フローチャートを示す。本明細書では、イメージング方法１００を、方法１００と呼ぶことがある。
【0029】
一実施形態によれば、イメージング方法１００は、中性子を材料に放出する工程１０１であって、この材料が、放出された中性子の少なくとも一部を第１の複数のγ線光子に変換し、放出された中性子の少なくとも一部は材料を通過する工程を含む。イメージング方法１００は、材料を通過した中性子の少なくとも一部を第２の複数のγ線光子に変換する工程１０２をさらに含んでもよい。
【0030】
一実施形態によれば、イメージング方法１００は、第１のエネルギー範囲、Ｂ１、における（にある）γ線光子の数、Ｎ１、を検出する工程１０３であって、Ｂ１は０～５１１キロ電子ボルト（ｋｅＶ）の範囲に含まれる（範囲で構成される）工程をさらに含んでもよい。
【0031】
イメージング方法１００は、第２のエネルギー範囲、Ｂ２、におけるγ線光子の数、Ｎ２、を検出する工程１０４であって、Ｂ２は５００～５２０ｋｅＶの範囲に含まれる工程をさらに含んでもよい。
【0032】
イメージング方法１００は、第３のエネルギー範囲、Ｂ３、におけるγ線光子の数、Ｎ３、を検出する工程（１０５）であって、Ｂ３は５１１～６６０ｋｅＶの範囲に含まれる工程をさらに含んでもよい。
【0033】
イメージング方法１００は、第４のエネルギー範囲、Ｂ４、におけるγ線光子の数、Ｎ４、を検出する工程１０６であって、Ｂ４の下限は６５０ｋｅＶ以上である工程をさらに含んでもよい。
【0034】
イメージング方法１００は、Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３、及びＮ４に基づいて、上記材料の少なくとも１つの特性を推定する工程１０７をさらに含んでもよい。
【0035】
当業者が理解できるように、イメージング方法１００における工程１０１～工程１０７は、任意の順序で実行されてもよく、又は一部の工程若しくはすべての工程が実質的に同時に実行されてもよい。
【0036】
一実施形態によれば、上記材料の少なくとも１つの特性を推定する工程は、Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３、及びＮ４に基づいて、材料中の少なくとも１種の元素を特定することを含む。
【0037】
別の実施形態によれば、上記材料の少なくとも１つの特性を推定することは、Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３、及びＮ４に基づいて、材料中の上記少なくとも１種の元素の濃度を推定することをさらに含む。
【0038】
本明細書中では、用語「元素」は、例えば、化学元素、同位体、又は２種以上の元素を含む化学化合物を指すことがある。
【0039】
別の実施形態によれば、上記材料の少なくとも１つの特性を推定する工程は、Ｎ３に基づいて、上記材料を通過した中性子の数を推定することを含む。
【0040】
別の実施形態によれば、上記材料を通過した中性子の少なくとも一部を第２の複数のγ線光子に変換する工程は、カドミウムを含む検出器を用いて行われる。例えば、検出器は、テルル化カドミウム、テルル化カドミウム亜鉛、テルル化カドミウムマグネシウム、及びセレン化テルル化カドミウム亜鉛のうちの少なくとも１種を含んでいてもよい。
【0041】
イメージング方法１００におけるＮ１、Ｎ２、Ｎ３、Ｎ４の使用は、改善されたイメージングを提供してもよい。光子カウント数は、異なるエネルギー間隔を含んでもよいので、材料中の様々な元素を特定することが可能となる場合がある。さらには、材料を通過した中性子の数及びγ線光子の数の両方からの情報が、材料に関するより多くの情報を提供するために、当該方法において利用されてもよい。
【0042】
図２ａは、一実施形態に係るイメージングシステム２００の模式図を示す。中性子源２０１は、中性子２０２を材料２０３に放出してもよい。中性子２０２に応答して、材料は光子２０５を放出してもよい。光子２０５は、例えば、γ線光子を含んでもよい。さらには、一部の中性子２０４は、材料２０３を通過してもよい。通過した中性子２０４及び／又は光子は、検出器２０６によって検出されてもよい。検出器２０６は、計算装置２０７に結合されてもよい。あるいは、検出器２０６が計算装置２０７を含んでもよい。
【0043】
一実施形態によれば、イメージングシステム２００は、中性子源２０１を含む。中性子源２０１は、中性子２０２を材料２０３に放出するように構成されていてもよい。材料２０３は、放出された中性子２０２の少なくとも一部を、第１の複数のγ線光子２０５に変換してもよい。放出された中性子の少なくとも一部２０４は、材料２０３を通過してもよい。
【0044】
当該イメージングシステムは、検出器２０６をさらに含んでいてもよい。検出器２０６は、材料を通過した中性子の少なくとも一部２０４を、第２の複数のγ線光子に変換するように構成されていてもよい。
【0045】
検出器２０６は、第１のエネルギー範囲、Ｂ１、におけるγ線光子の数、Ｎ１、を検出するようにさらに構成されていてもよく、Ｂ１は０～５１１キロ電子ボルト（ｋｅＶ）の範囲に含まれる。
【0046】
検出器２０６は、第２のエネルギー範囲、Ｂ２、におけるγ線光子の数、Ｎ２、を検出するようにさらに構成されていてもよく、Ｂ２は５００～５２０ｋｅＶの範囲に含まれる。
【0047】
検出器２０６は、第３のエネルギー範囲、Ｂ３、におけるγ線光子の数、Ｎ３、を検出するようにさらに構成されていてもよく、Ｂ３は５１１～６６０ｋｅＶの範囲に含まれる。
【0048】
検出器２０６は、第４のエネルギー範囲、Ｂ４、におけるγ線光子の数、Ｎ４、を検出するようにさらに構成されていてもよく、Ｂ４の下限は６５０ｋｅＶ以上である。
【0049】
イメージングシステム２００は、計算装置２０７をさらに含んでもよい。計算装置２０７は、Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３、及びＮ４に基づいて、材料２０３の少なくとも１つの特性を推定するように構成されてもよい。計算装置２０７は、検出器２０６に電気的に結合されてもよい。
【0050】
検出器２０６は、光子をカウントするように構成されていてもよい。当業者が理解できるように、検出器２０６は、すべての個々の光子をカウントするように構成される必要はない。代わりに、検出器２０６は、いくらかの計数効率を含んでもよい。計数効率は、検出器２０６の量子効率及び検出器２０６における電気的損失によって決定されてもよい。量子効率は、検出器２０６が吸収された光子を電子－正孔対に変換することができる効率を定量化してもよい。
【0051】
検出器２０６は、ピクセルを含んでもよい。各ピクセルは、本明細書に開示されているように、γ線光子及び／又は中性子を検出するように構成されてもよい。
【0052】
検出器２０６及び／又は計算装置２０７のいくつかの構成要素は、中性子線等の電離放射線に起因する損傷又は誤動作に対して耐性を有するように構成されてもよい。そのような構成要素は、耐放射線強化と呼ばれてもよい。
【0053】
場合によっては、２つ以上のγ線光子が検出器２０６によってほぼ同時に検出されてもよい。このような状況では、検出器２０６は、これらの光子を別々の事象（イベント）として認識できない場合がある。これは、パイルアップ（重層、ｐｉｌｅ－ｕｐ）と呼ばれることがある。検出器２０６は、この影響を軽減するために、パイルアップ除去の何らかの手段を使用するように構成されてもよい。
【0054】
計算装置２０７は、少なくとも１つのプロセッサを含んでいてもよい。この少なくとも１つのプロセッサは、例えば、コプロセッサ、マイクロプロセッサ、コントローラ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、付随するＤＳＰを伴う若しくは伴わない処理回路、又は、例えば、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（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ、ＦＰＧＡ）、マイクロコントローラユニット（ＭＣＵ）、ハードウェアアクセラレータ、特別目的のコンピュータチップ等の集積回路を含む、様々な処理装置のうちの１つ以上を含んでもよい。
【0055】
計算装置２０７は、メモリをさらに含んでいてもよい。メモリは、例えば、コンピュータプログラム等を格納するように構成されていてもよい。メモリは、１つ以上の揮発性メモリデバイス、１つ以上の不揮発性メモリデバイス、及び／又は、１つ以上の揮発性メモリデバイスと不揮発性メモリデバイスとの組み合わせを含んでもよい。例えば、メモリは、磁気記憶装置（ハードディスクドライブ、フロッピーディスク、磁気テープ等）、光磁気記憶装置、及び半導体メモリ（マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（プログラマブルＲＯＭ）、ＥＰＲＯＭ（イレーサブルＰＲＯＭ）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）等）として具現化されてもよい。
【0056】
当業者が理解できるように、計算装置２０７が何らかの機能を実行するように構成されている場合、上記少なくとも１つのプロセッサ及び／又はメモリ等、計算装置２０７のいくつかのコンポーネント及び／又は構成要素は、この機能を実行するように構成されていてもよい。さらには、上記少なくとも１つのプロセッサが何らかの機能を実行するように構成されている場合、この機能は、例えば、メモリ内に含まれたプログラムコードを使用して実行されてもよい。
【0057】
計算装置２０７は、逆畳み込み（デコンボリューション）等、当該技術分野で公知の任意の手続きを用いて電荷共有補正を実施するように構成されてもよい。これは、検出器２０６内の隣接するピクセル間の光電荷の拡散を低減してもよい。電荷共有は、測定されたスペクトルに低エネルギーのテールを引き起こす可能性があり、小さなピクセルサイズでは特に顕著になる可能性がある。電荷共有補正は、検出器２０６のエネルギー分解能を向上させる可能性がある。
【0058】
本明細書中で、用語「γ線」、「γ線光子」等は、光子の起源によらず、１００キロ電子ボルト（ｋｅＶ）を超える光子エネルギーを有する電磁放射線を指すことがある。
【0059】
図２ｂは、別の実施形態に係るイメージングシステム２００の模式図を示す。図２ｂの実施形態に示されているように、通過した中性子２０４の全てが検出器２０６によって捕捉されるとは限らない。それどころか、中性子源２０１及び検出器２０６の位置関係に応じて、通過した中性子２０４の一部が検出器２０６に捕捉されなくてもよい。図２ｂの実施形態は、例えば、ホウ素中性子捕捉療法において使用されてもよい。
【0060】
図２ｃは、別の実施形態に係るイメージングシステム２００の模式図を示す。図２ｃの実施形態に示されているように、通過した中性子２０４は、材料２０３を通過した後に、例えば空気中で散乱してもよい。このような散乱は、ランダムであってもよい。従って、いくつかの中性子２０４は、検出器２０６によって吸収される前に非線形経路で移動してもよい。
【0061】
図３は、一実施形態に係る検出器２０６の模式図を示す。検出器２０６は、直接変換材料３０２と、検出器に電気的に結合された特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）３０３とを含んでいてもよい。
【0062】
直接変換材料３０２は、カドミウム（Ｃｄ）を含んでいてもよい。例えば、直接変換材料３０２は、カドミウム－１１３（１１３Ｃｄ）を含んでいてもよい。直接変換材料３０２は、テルル（Ｔｅ）も含んでいてもよい。直接変換材料３０２は、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）、テルル化カドミウム亜鉛（ＣｄＺｎＴｅ）、テルル化カドミウムマグネシウム（ＣｄＭｇＴｅ）、又はセレン化テルル化カドミウム亜鉛（ＣｄＺｎＴｅＳｅ）等の化合物半導体を含んでいてもよい。
【0063】
いくつかの実施形態では、直接変換材料３０２は、層として配置されてもよい。検出器２０６は、他の層をさらに含んでいてもよい。直接変換材料３０２は、直接変換層と呼ばれてもよい。あるいは、直接変換材料３０２は、様々な他の形状／配列に配置されてもよい。
【0064】
直接変換材料３０２は、入射中性子２０４をγ線光子３０４に変換するように構成されていてもよい。入射中性子２０４は、材料２０３を通過した中性子であってもよい。直接変換材料３０２は、γ線光子３０４を、電子－正孔対とも呼ばれる電子３０６及び正孔３０５の対に変換するようにさらに構成されてもよい。さらには、直接変換材料３０２は、材料２０３内で生成されたγ線光子２０５等の任意の他のγ線光子を、電子３０６及び正孔３０５の対に変換するように構成されてもよい。
【0065】
電子３０６及び正孔３０５は、直接変換材料３０２にわたって印加される電圧によって分離されてもよい。従って、電子３０６は、ＡＳＩＣ３０３によって検出されてもよい。従って、検出器２０６は、中性子２０４及びγ線光子２０５の両方を、同時に検出するように構成されてもよい。
【0066】
ＡＳＩＣ３０３及び／又は直接変換材料３０２は、ピクセルを含んでいてもよい。各ピクセルは、ピクセルの位置で入射中性子２０４及び／又はγ線光子２０５を検出するように構成されてもよい。従って、検出器２０６は、材料２０３を通過した中性子２０４の空間分布及び／又は材料から放出されたγ線光子２０５の空間分布を検出してもよい。各ピクセルは、強度値を、例えば、電圧又は電流に変換してもよい。
【0067】
図４は、一実施形態に係るスペクトル４００の模式図を示す。スペクトル４００は、光子エネルギー４１２の関数としての光子カウント４１３を表している。
【0068】
図４の実施形態では、スペクトル４００は、検出器２０６によって生成されてもよい。例えば、中性子源２０１は、中性子２０２を材料２０３に放出してもよく、材料２０３は、ホウ素１０（１０Ｂ）を含んでもよい。検出器２０６は、Ｃｄを含んでいてもよい。この検出器は、図３の実施形態と同様であってもよい。検出器２０６の各ピクセルは、スペクトル４００を生成するように構成されてもよい。
【0069】
スペクトル４００の約４７８ｋｅＶのピーク４０１は、材料２０３における以下の反応によるものであってもよい。
１０Ｂ ＋ ｎ → α ＋ γ ＋ ７Ｌｉ
この反応は、ホウ素中性子捕獲（ＢＮＣ）反応と呼ばれることがある。材料２０３中の１０Ｂが中性子（ｎ）を吸収すると、α粒子（α）、γ線光子（γ）、リチウム７（７Ｌｉ）が放出されることがある。γ線光子のエネルギーは、約４７７．５９ｋｅＶであってもよい。このようなγ線光子が検出器２０６によって吸収されると、スペクトル４００において、このエネルギーでピーク４０１を観測することができる。
１０Ｂ ＋ ｎ → α ＋ γ ＋ ７Ｌｉ
この反応は、ホウ素中性子捕獲（ＢＮＣ）反応と呼ばれることがある。材料２０３中の１０Ｂが中性子（ｎ）を吸収すると、α粒子（α）、γ線光子（γ）、リチウム７（７Ｌｉ）が放出されることがある。γ線光子のエネルギーは、約４７７．５９ｋｅＶであってもよい。このようなγ線光子が検出器２０６によって吸収されると、スペクトル４００において、このエネルギーでピーク４０１を観測することができる。
【0070】
スペクトル４００におけるエネルギー５１１ｋｅＶのピーク４０２は、いわゆる消滅（対消滅）ピークを含んでいてもよい。γ線光子のエネルギーが１０２２ｋｅＶを超える場合、γ線光子は、検出器２０６において電子－陽電子対を生成してもよい。その後、電子－陽電子対が消滅して、それぞれエネルギー５１１ｋｅＶの２つのγ線光子を生成してもよい。これは、消滅（対消滅）イベントと呼ばれてもよい。従って、対応するピーク４０２は、スペクトル４００において、このエネルギーで検出することができる。
【0071】
消滅イベントは、検出器２０６で起こってもよい。例えば、検出器２０６が、例えば鉛を含んでいてもよい遮蔽物を含む場合、多数の消滅イベントがそのような遮蔽物の中で起こってもよい。また、直接変換材料３０２等、検出器２０６の任意の他の部分で消滅イベントが起こってもよい。
【0072】
エネルギー５３５ｋｅＶのピーク４０３は、エスケープピークと呼ばれてもよい。５５８ｋｅＶのピーク４０４は、エスケープイベントによって光子のエネルギーを失う可能性がある。エスケープイベントは、初期化イベントよりも低い。図４の実施形態では、５５８ｋｅＶ－２３ｋｅＶ＝５３５ｋｅＶである。２３（．１）ｋｅＶのエネルギー損失は、Ｃｄ原子の電子殻内で生成され、後にエスケープしたＣｄＫαのＸ線光子によるものである。従って、対応するピーク４０３は、スペクトル４００において、このエネルギーで検出できる。
【0073】
エネルギー５５８ｋｅＶのピーク４０４は、以下の反応によるものであってもよい。
１１３Ｃｄ ＋ ｎ → １１４Ｃｄ ＋ γ
この反応では、検出器２０６内のカドミウム１１３（１１３Ｃｄ）が中性子（ｎ）を捕獲し、カドミウム１１４（１１４Ｃｄ）に核変換してもよい。核変換後、１１４Ｃｄは励起状態にあってもよく、１１４Ｃｄが緩和する際に、５５８．４６ｋｅＶのγ線光子を放出してもよい。このγ線光子は、カドミウム即発ガンマ（ＣｄＰＧ）と呼ばれることがある。このようにして、スペクトル４００において、ピーク４０４が観測されてもよい。
１１３Ｃｄ ＋ ｎ → １１４Ｃｄ ＋ γ
この反応では、検出器２０６内のカドミウム１１３（１１３Ｃｄ）が中性子（ｎ）を捕獲し、カドミウム１１４（１１４Ｃｄ）に核変換してもよい。核変換後、１１４Ｃｄは励起状態にあってもよく、１１４Ｃｄが緩和する際に、５５８．４６ｋｅＶのγ線光子を放出してもよい。このγ線光子は、カドミウム即発ガンマ（ＣｄＰＧ）と呼ばれることがある。このようにして、スペクトル４００において、ピーク４０４が観測されてもよい。
【0074】
本明細書中で、用語「即発ガンマ」は、核分裂イベントの間又は実質的に直後に放出されるγ線光子を指すことがある。これは、核分裂生成物のβ崩壊から生じる可能性のある遅延γ線とは対照的である。
【0075】
上述のカドミウム反応は、５５８．４６ｋｅＶ以外のエネルギーのγ線光子も生成する可能性がある。例えば、エネルギー５７６．０８ｋｅＶのピーク４０５及びエネルギー６５１．２６ｋｅＶのピーク４０６は、上述したカドミウム反応によって生成されたγ線光子によるものであってもよい。ピーク４０５及び４０６は、ピーク４０４に比べてサイズが小さいことから、マイナーな放出ピークと呼ばれることがある。ピーク４０４は主要な放出ピークと呼ばれてもよい。
【0076】
図４の実施形態では、５つのエネルギー範囲が図示されている。グローバル閾値（ＧＴ）エネルギー範囲４０７は、０ｋｅＶから第１のエネルギー閾値までのエネルギーをカバーしてもよい。図４の実施形態では、第１のエネルギー閾値は、約４７０ｋｅＶであってもよい。あるいは、ＧＴエネルギー範囲４０７は、これのいくつかの部分範囲をカバーしてもよい。ＧＴエネルギー範囲４０７は、所定の用途にとって関心がない可能性があるエネルギー範囲を含んでいてもよい。例えば、図４の実施形態では、４７０ｋｅＶ未満に関心のあるエネルギーピークがない場合がある。従って、第１のエネルギー閾値は４７０ｋｅＶであってもよい。
【0077】
第１のエネルギー範囲（Ｂ１）４０８は、第１のエネルギー閾値から第２のエネルギー閾値までのエネルギー範囲をカバーしてもよい。例えば、図４の実施形態では、第２のエネルギー閾値は、約５０９ｋｅＶであってもよい。あるいは、Ｂ１ ４０８は、これのいくつかの部分範囲をカバーしてもよい。従って、図４の実施形態では、Ｂ１ ４０８は、上述した４７８ｋｅＶのピーク４０２を含んでいてもよい。第１及び第２の閾値、ひいてはＢ１ ４０８のエネルギー範囲は、材料に応じて変化してもよい。
【0078】
Ｂ１で検出された光子の数は、Ｎ１と呼ばれてもよい。
【0079】
第２のエネルギー範囲（Ｂ２）４０９は、第２のエネルギー閾値から第３のエネルギー閾値までのエネルギー範囲をカバーしてもよい。図４の実施形態では、第３のエネルギー閾値は、例えば、５１６ｋｅＶであってもよい。従って、Ｂ２ ４０９は、上述の消滅ピーク４０２を含んでいてもよい。
【0080】
Ｂ２で検出された光子の数は、Ｎ２と呼ばれてもよい。
【0081】
イメージング方法１００及び／又はイメージング装置２００では、ＢＮＣ反応で発生したγ線光子と、対消滅消滅イベントで発生したγ線光子とを確実に区別できるように、消滅イベントがカウントされてもよい。これを達成する効率的な方法は、両方を別々にカウントすることであってもよい。
【0082】
いくつかの実施形態では、Ｎ２は、ＢＮＣ反応で発生したγ線光子を消滅イベントで発生したγ線光子と区別する以外の方法で利用されてもよい。例えば、消滅イベントの数は、材料２０３に関する追加の情報を提供してもよい。例えば、フッ素１８（１８Ｆ）を用いたＰＥＴイメージングでは、主なエミッタはβ粒子、特に陽電子粒子とすることができ、この陽電子粒子は体内で消滅して２つの５１１ｋｅＶ光子を生成することができる。このような場合には、Ｎ２を主信号とみなし、光子カウント数をサポート信号として使用して、本明細書に記載されているように精度を高めることができよう。
【0083】
第３のエネルギー範囲（Ｂ３）４１０は、第３のエネルギー閾値から第４のエネルギー閾値までのエネルギー範囲をカバーしてもよい。図４の実施形態では、第４のエネルギー閾値は、例えば６５６ｋｅＶであってもよい。このように、Ｂ３ ４１０は、ピーク４０３～４０６を含んでもよい。それゆえ、Ｂ３ ４１０における総光子カウントは、検出器２０６におけるＣｄＰＧの反応の数をカウントするために使用されてもよい。
【0084】
Ｂ３で検出された光子の数は、Ｎ３と呼ばれてもよい。
【0085】
第４のエネルギー範囲（Ｂ４）４１１は、第３のエネルギー閾値以降のエネルギー範囲を含んでいてもよい。Ｂ４ ４１１の上限（上側の境界）は、例えば、スペクトル４００の終わりであってもよい。スペクトル４００の終わりは、例えば、検出器２０６の特性によって決定されてもよい。例えば、図４の実施形態では、Ｂ４ ４１１の上限は、８００ｋｅＶであってもよい。
【0086】
Ｂ４で検出される光子の数は、Ｎ４と呼ばれてもよい。
【0087】
図４の実施形態に関連して上述したエネルギー範囲は、あくまでも例示的なものであり、用途に応じて変化してもよい。とりわけ、ＧＴ ４０７、Ｂ１ ４０８、及びＢ４ ４１１は、異なる材料に中性子が放出されたときに異なる反応が起こる可能性があるため、材料２０３に依存して変化してもよい。
【0088】
図５は、一実施形態に係るエネルギー範囲の模式図を示す。図５の実施形態で示されたエネルギー範囲及びエネルギー範囲間の関係は、あくまでも例示的なものである。例えば、図５の実施形態では、いくつかのエネルギー範囲が連続しているように示されてもよい。しかしながら、すべての実施形態においてそうであるとは限らない。さらには、いくつかのエネルギー範囲は、重なっているようなエネルギー範囲が図５の実施形態で提示されていなくても、重なっていてもよい。
【0089】
ＧＴ ４０７は、０～５１１ｋｅＶの範囲に含まれていてもよい。また、ＧＴ ４０７は、この範囲の任意の部分範囲に含まれていてもよい。例えば、ＧＴ４０７は、１００～５１１ｋｅＶ、２００～５１１ｋｅＶ、又は、１００～４００ｋｅＶの範囲に含まれていてもよい。
【0090】
Ｂ１ ４０８は、０～５１１ｋｅＶの範囲に含まれていてもよい。Ｂ１ ４０８は、この範囲の任意の部分範囲に含まれていてもよい。例えば、Ｂ１ ４０８は、１００～５００ｋｅＶ、２００～５００ｋｅＶ、１００～５１１ｋｅＶ、４７０～５０９ｋｅＶ、又は３００～５１１ｋｅＶの範囲に含まれていてもよい。Ｂ１ ４０８はエネルギー範囲であるため、Ｂ１ ４０８が他の範囲に含まれる場合、Ｂ１ ４０８はこの範囲の任意の部分範囲に含まれていてもよいことを理解しておくべきである。例えば、Ｂ１ ４０８が０～５１１ｋｅＶの範囲に含まれている場合、Ｂ１ ４０８は、例えば４７０～５０９ｋｅＶの範囲に対応していてもよい。そのような場合、検出器２０６は、４７０～５０９ｋｅＶの範囲のγ線光子を検出するように構成されていてもよく、方法１００は、４７０～５０９ｋｅＶの範囲のγ線光子を検出することを含んでもよい。同様の注記は、ＧＴ ４０７、Ｂ２ ４０９、Ｂ３ ４１０、及び／又はＢ４ ４１１にも適用されてもよい。
【0091】
Ｂ２ ４０９は、５００～５２０ｋｅＶの範囲に含まれていてもよい。Ｂ２ ４０９は、この範囲の任意の部分範囲に含まれていてもよい。例えば、Ｂ２ ４０９は、５０５～５１５ｋｅＶ、５０９～５１６ｋｅＶ、又は５０４～５１６ｋｅＶの範囲に含まれていてもよい。
【0092】
Ｂ１ ４０８及びＢ２ ４０９は、連続していてもよい。例えば、Ｂ１ ４０８の上限がＥ１であってもよく、Ｂ２ ４０９の下限（下側の境界）がＥ１であってもよい。Ｅ１は、例えば、５００～５１１ｋｅＶ、５０５～５１１ｋｅＶ、又は５０９～５１１ｋｅＶの範囲にあってもよい。
【0093】
Ｂ３ ４１０は、５１１～６６０ｋｅＶの範囲に含まれていてもよい。また、Ｂ３ ４１０は、この範囲の任意の部分範囲に含まれていてもよい。例えば、Ｂ３ ４１０は、５１６～６５６ｋｅＶ又は５１５～６５６ｋｅＶの範囲に含まれていてもよい。
【0094】
Ｂ２ ４０９及びＢ３ ４１０は、連続していてもよい。例えば、Ｂ２ ４０９の上限がＥ２であってもよく、Ｂ３ ４１０の下限がＥ２であってもよい。Ｅ２は、例えば、５１１～５２０ｋｅＶ、５１１～５１６ｋｅＶ、又は５１１～５１３ｋｅＶの範囲にあってもよい。
【0095】
Ｂ３ ４１０は、５１１～６６０ｋｅＶの範囲に含まれていてもよい。また、Ｂ３ ４１０は、この範囲の任意の部分範囲に含まれていてもよい。例えば、Ｂ３ ４１０は、５１６～６５６ｋｅＶ又は５１５～６５６ｋｅＶの範囲に含まれていてもよい。
【0096】
Ｂ４ ４１１の下限は、６５０～６７０ｋｅＶの範囲にあってもよい。例えば、Ｂ４ ４１１の下限は、６５１ｋｅＶ以上であってもよい。
【0097】
Ｂ３ ４１０及びＢ４ ４１１は、連続していてもよい。例えば、Ｂ３ ４１０の上限がＥ３であってもよく、Ｂ４ ４１１の下限がＥ３であってもよい。Ｅ３は、例えば、６５０～６７０ｋｅＶ、６５０～６６０ｋｅＶ、又は６５２～６５８ｋｅＶの範囲にあってもよい。
【0098】
いくつかの実施形態では、エネルギー範囲Ｂ１～Ｂ４は重複しなくてもよい。例えば、エネルギー範囲Ｂ１～Ｂ４は、連続していてもよい。いくつかの実施形態では、エネルギー範囲Ｂ１～Ｂ４は、連続していなくてもよい。例えば、エネルギー範囲Ｂ１～Ｂ４のいくつかの間に、いわゆるガードバンド、又はギャップがあってもよい。
【0099】
一実施形態によれば、Ｎ１及びＮ４に基づいて、又はＮ３に基づいて、材料に関する情報を抽出することができる。
【0100】
別の実施形態によれば、材料に関する情報は、Ｂ１及び／又はＢ４の変化と比較したＮ３の変化に基づいて、抽出することができる。このような変化は、例えば、参照値と比較することができる。
【0101】
Ｎ２は、Ｎ３がＣｄＰＧ反応に関する情報のみを含むことを保証するために使用することができる。
【0102】
イメージング方法１００及び／又はイメージングシステム２００は、例えば、ホウ素中性子捕捉療法（ＢＮＣＴ）に利用されてもよい。ＢＮＣＴは、頭頸部腫瘍や脳腫瘍等の難治性腫瘍に対する放射線療法である。イメージング方法１００及び／又はイメージングシステム２００は、ＢＮＣＴ中の患者についての腫瘍及び健康な組織に対する線量を計算するために使用されてもよい。
【0103】
一実施形態によれば、材料２０３は、ホウ素１０を含み、上記材料の少なくとも１つの特性を推定する工程は、Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３、及びＮ４に基づいて、材料中のホウ素１０濃度を推定することを含む。例えば、材料２０３は、腫瘍細胞を含んでいてもよい。
【0104】
一実施形態によれば、イメージング方法１００は、ホウ素中性子捕捉療法のための患者の腫瘍に対する放射線量を、ホウ素１０濃度に基づいて計算する工程をさらに含む。放射線量は、例えば、中性子線量であってもよい。代替的又は追加的に、放射線量は、本明細書に記載されているもののような、何らかの他の放射線量を含んでいてもよい。当業者が理解できるように、中性子線量は、他の放射線量を含んでいてもよい。
【0105】
本明細書中で、「熱中性子」、「熱化中性子」等の用語は、周囲の物質の粒子の平均エネルギーに相当する運動エネルギーを有する自由中性子を指すことがある。熱中性子の運動エネルギーは、例えば、約０．０２５ｋｅＶとしてもよい。これは、約２０００メートル／秒（ｍ／ｓ）の中性子速度と約２×１０－１０メートルの中性子波長に対応してもよい。
【0106】
１０Ｂは、当該技術分野で公知の様々な手順を用いて、患者の腫瘍細胞に蓄積させることができる。例えば、１０Ｂは、投与量の送達剤を患者に投与することによって、腫瘍細胞に蓄積させることができる。様々な送達剤が当該技術分野で公知である。１０Ｂを含むこれらの腫瘍細胞に熱化中性子が当たると、上述したＢＮＣ反応を介して即発ガンマ（ＰＧ）が生成されることができる。本明細書では、この反応で生成される即発ガンマは、ホウ素ＰＧ又はｂＰＧと呼ばれることがある。ｂＰＧは、高エネルギー（４７８ｋｅＶ）であり、ほとんど減衰せずに患者の身体を離れる。イメージング方法１００を用いて、これらの光子が検出されてもよい。線量計算のために、腫瘍の３Ｄ再構成が生成されてもよい。
【0107】
ＢＮＣ反応によるｂＰＧの数は非常に少なくて済むことに留意すべきである。とりわけ、治療中に発生しうるバックグラウンド及び中性子誘導バックグラウンドと比較して。このバックグラウンドは、中性子ビームの近くに存在する他の物質に由来することもある。
【0108】
患者の外に散乱され、腫瘍内のＢＮＣ反応で１０Ｂによって変換されない中性子の数は、腫瘍内で起こったＢＮＣ反応の数に関連することができる。腫瘍内でＢＮＣ反応が多く起こるほど、患者の外に散乱される中性子の数は少なくなることができる。同様に、逆に、ＢＮＣ反応が少ないほど、患者の外に散乱される中性子の数は大きくなることができる。
【0109】
これらの中性子は、例えば、図３の実施形態の検出器２０６を用いて検出することができる。患者の外に散乱され、さらに検出器２０６に散乱される中性子は、検出器２０６の内部でカドミウムＰＧに変換されうる。これらのＰＧは、ＣｄＰＧと呼ばれることがある。これらのＣｄＰＧの大部分のエネルギーは、上述の５５８ｋｅＶであることができる。これらのＣｄＰＧは、検出器２０６によって高効率で検出することができ、その結果、上述の５５８ｋｅＶにピークが発生する。中性子のＣｄＰＧへの変換だけでなく、ＣｄＰＧの電荷への変換も、同じ検出器材料内で、高効率で行うことができる。
【0110】
さらには、検出器２０６に到達する散乱中性子の数（それゆえ、ＣｄＰＧの数）は、ＢＮＣ反応によるｂＰＧの数よりも数桁大きくなることができる。
【0111】
ＢＮＣＴにおける健常組織及び腫瘍組織への線量は、Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３、及びＮ４に基づいて計算することができる。このアプローチは、検出器に向かう散乱中性子のフラックスが、迅速な読み出しのために十分高いが、検出器を飽和させたり損傷させたりしないように十分低いので、治療中の信号（複数可）のリアルタイム評価を可能にする可能性がある。
【0112】
Ｎ１はｂＰＧの数に対応してもよく、Ｎ３はＣｄＰＧの数に対応してもよい。当然ながら、検出器２０６がＰＧを電子－正孔対に変換することができるいくつかの効率及び／又は非効率を含む可能性があるので、Ｎ１はｂＰＧの数に等しくなくてもよく、Ｎ３はＣｄＰＧの数に等しくなくてもよい。
【0113】
これに関して、２つの量が互いに対応するとき、それらの量の間には対応関係があるかもしれない。例えば、それらの量は、互いに比例又は反比例していてもよい。
【0114】
システム２００は、１０Ｂ濃度のより正確な推定値を得るために、Ｎ１及びＮ３に加えて、Ｎ２及びＮ４を利用してもよい。Ｎ２は、消滅イベントの数に対応する可能性があるので、Ｎ２が、検出器２０６に入射するγ線光子の数をより正確に推定するために使用されてもよい。
【0115】
ＢＮＣＴにおける線量計算は、例えば、以下の工程を用いて実行されてもよい。
・患者内の放射活性の強度マップが、測定中に取得されてもよい。
・強度マップは、解剖学的参照のためのＣＴスキャンに登録（結合）されてもよい。これはオプションであってもよい。
・強度マップから核反応＋最終生成物の数を算出することができる。ＢＮＣＴでは、この核反応の数はＢＮＣ反応の数に対応する可能性がある。
・そして、核反応の数に基づいて、例えば医療内部被曝線量（Ｍｅｄｉｃａｌ Ｉｎｔｅｒｎａｌ Ｒａｄｉａｔｉｏｎ Ｄｏｓｅ、ＭＩＲＤ）データベースで公開されている比較値を介して、線量を推定することができる。
・患者内の放射活性の強度マップが、測定中に取得されてもよい。
・強度マップは、解剖学的参照のためのＣＴスキャンに登録（結合）されてもよい。これはオプションであってもよい。
・強度マップから核反応＋最終生成物の数を算出することができる。ＢＮＣＴでは、この核反応の数はＢＮＣ反応の数に対応する可能性がある。
・そして、核反応の数に基づいて、例えば医療内部被曝線量（Ｍｅｄｉｃａｌ Ｉｎｔｅｒｎａｌ Ｒａｄｉａｔｉｏｎ Ｄｏｓｅ、ＭＩＲＤ）データベースで公開されている比較値を介して、線量を推定することができる。
【0116】
核反応の数は、ＢＮＣ反応とそれに続く４７８ｋｅＶの光子を介して直接的に測定することができ、かつ／又はＢＮＣ反応で変換されなかった中性子の数を介して間接的に測定することができる。
【0117】
ＢＮＣ反応の数ＮＢＮＣは、下記式を用いて計算することができる。
ＮＢＮＣ＝（Ｎｎ－ＮＣｄＮＣ）×ｃ
上記式中、Ｎｎは患者に投与された中性子の数であり、ＮＣｄＮＣはＣｄＮＣ反応の数であり、ｃは補正係数である。ｃは、検出器２０６の測定に影響を与える可能性のある、検出器２０６の幾何学的形状、治療の設定及び位置、並びに／又は患者固有の詳細を考慮してもよい。これらは、ｃが考慮してもよい考慮事項の例に過ぎず、制限的であると考えるべきではない。ｃは、他の様々な考慮事項も考慮してよい。
ＮＢＮＣ＝（Ｎｎ－ＮＣｄＮＣ）×ｃ
上記式中、Ｎｎは患者に投与された中性子の数であり、ＮＣｄＮＣはＣｄＮＣ反応の数であり、ｃは補正係数である。ｃは、検出器２０６の測定に影響を与える可能性のある、検出器２０６の幾何学的形状、治療の設定及び位置、並びに／又は患者固有の詳細を考慮してもよい。これらは、ｃが考慮してもよい考慮事項の例に過ぎず、制限的であると考えるべきではない。ｃは、他の様々な考慮事項も考慮してよい。
【0118】
ＣｄＮＣ反応の数は、Ｎ３を用いて決定することができる。Ｂ３は、１０００ｋｅＶまでのＣｄＮＣ反応の全ガンマ放射量の約８３％をカバーできる。それゆえ、例えば１７％の誤差が生じる可能性がある。
【0119】
Ｂ４ ４１１は、ＣｄＮＣ反応からのいくつかの追加のマイナーなガンマ放射量を含むことができる。これらの放射量をＢ３ ４１０の強度に加えることによって、ＣｄＮＣ反応の誤差は、２．５％という低い値まで低減することが可能である可能性がある。これにより、より正確なＢＮＣ反応の計算が可能となり、ひいてはより正確な線量計算が可能となる。
【0120】
一実施形態によれば、イメージング方法１００において、材料の少なくとも１つの特性は、材料の構造的特性を含む。例えば、材料は、石油パイプ等の構造物の一部であってもよく、イメージング方法１００は、構造物の非破壊検査（ＮＤＴ）を行うために使用されてもよい。構造的な特性は、例えば、材料の構造的完全性を含んでもよい。
【0121】
別の実施形態によれば、イメージング方法１００において、材料は油（石油）を含み、上記材料の少なくとも１つの特性を推定する工程は、Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３、及びＮ４に基づいて、油の化学組成を推定することを含む。例えば、イメージング方法１００は、内部の油及び石油パイプの化学組成を推定するために用いられてもよい。
【0122】
例えば、Ｂ３ ４１０を用いて得られたＣｄＮＣ信号を用いることにより、パイプラインの断層撮影（トモグラフィー）を行い、石油パイプラインの障害物を確認することができる。
【0123】
原油の組成は、以下のようになっている場合がある。
・炭素（主に１２Ｃ、１３Ｃ） ８３～８５％、
・水素（主に１Ｈ、２Ｈ） １０～１４％、
・窒素（主に１４Ｎ） ０．１～２％、
・酸素（主に１６Ｏ、１７Ｏ、１８Ｏ） ０．０５～１．５％、
・硫黄（主に３２Ｓ、３３Ｓ、３４Ｓ、３６Ｓ） ０．０５～６．０％、
・金属（主に鉄、ニッケル、銅、及びバナジウム） ＜０．１％。
・炭素（主に１２Ｃ、１３Ｃ） ８３～８５％、
・水素（主に１Ｈ、２Ｈ） １０～１４％、
・窒素（主に１４Ｎ） ０．１～２％、
・酸素（主に１６Ｏ、１７Ｏ、１８Ｏ） ０．０５～１．５％、
・硫黄（主に３２Ｓ、３３Ｓ、３４Ｓ、３６Ｓ） ０．０５～６．０％、
・金属（主に鉄、ニッケル、銅、及びバナジウム） ＜０．１％。
【0124】
原油成分の中には、Ｂ１ ４０８のエネルギー範囲のγ線放出を有するものがある。そのような成分は、例えば、同位体の窒素１４（１４Ｎ）、酸素１８（１８Ｏ）、硫黄３２（３２Ｓ）、硫黄３３（３３Ｓ）、及び硫黄３４（３４Ｓ）であってもよい。
【0125】
上述したＢＮＣＴの線量計算と同様に、Ｂ１からの信号の強度マップと、米国Ｂｒｏｏｋｈａｖｅｎ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ（ブルックヘブン国立研究所）のＮａｔｉｏｎａｌ Ｎｕｃｌｅａｒ Ｄａｔａ Ｃｅｎｔｅｒ（米国国立核データセンター）が提供するＣａｐＧａｍデータベース等のデータベースとを用いて、油の組成を推定することができる。
【0126】
Ｂ１のエネルギー範囲のγ線を放出する同じ元素は、Ｂ４のエネルギー範囲のγ線も放出することができる。いくつかの他の元素もＢ４で放出する可能性があり、例えば、炭素１３（１３Ｃ）、窒素１４（１４Ｎ）、酸素１６（１６Ｏ）、酸素１７（１７Ｏ）、酸素１８（１８Ｏ）、硫黄３２（３２Ｓ）、硫黄３３（３３Ｓ）、硫黄３４（３４Ｓ）、及び硫黄３６（３６Ｓ）等の同位体が挙げられる。一方、１６Ｏ及び３２Ｓは、Ｂ４のエネルギー範囲で最も強いγ線放出を有していてもよい。
【0127】
上述のＢＮＣＴ線量計算と同様に、Ｎ４は、Ｂ１等の別のエネルギー範囲における強度情報を改善するために使用することができる。
【0128】
本明細書に記載された任意の実施形態では、より多くのエネルギー範囲を追加することによって、精度をさらに向上させることができる。例えば、エネルギー範囲Ｂ１～Ｂ４を部分範囲に分割してもよい。こうして、各エネルギー範囲の分解能を向上させてもよい。
【0129】
いくつかの実施形態では、光子カウントＮ１～Ｎ４は、対応する参照値と比較されてもよい。参照値と比較した変化は、材料２０３に関する情報を得るために使用されてもよい。参照値は、例えば、システム１００に材料２０３を入れずにシステム１００を較正することによって得られてもよい。このような較正は、例えば、定期的に行われてもよい。
【0130】
上述したＢＮＣＴ及びＮＤＴに関連する実施形態は、イメージング方法１００及び／又はイメージングシステム２００の例示的な応用例に過ぎない。イメージング方法１００及び／又はイメージングシステム２００は、セキュリティ用途等の他の用途にも用いられてよい。例えば、イメージング方法１００及び／又はイメージングシステム２００は、重要なインフラストラクチャの場所で、爆発物や揮発性化合物がないか荷物をチェックするために使用されてもよい。
【0131】
本明細書で与えられた任意の範囲又は装置の値は、求める効果を失わない範囲で拡張又は変更されてもよい。明示的に禁止されていない限り、任意の実施形態が別の実施形態と組み合わされてもよい。
【0132】
主題は構造的特徴及び／又は行為に特有の言葉で説明されてきたが、添付の請求項で定義される主題は、必ずしも上述の特定の特徴又は行為に限定されないことを理解されたい。むしろ、上述の特定の特徴及び行為は、請求項を実施する例として開示されており、他の同等の特徴及び行為は、請求項の範囲内であることが意図されている。
【0133】
上述した利点及び長所は、１つの実施形態に関するものであってもよく、複数の実施形態に関するものであってもよいことが理解されるであろう。実施形態は、記載された課題のいずれか若しくはすべてを解決するもの、又は記載された利点及び長所のいずれか若しくはすべてを有するものに限定されない。さらに、「ある」項目への言及は、それらの項目の１つ又は複数を指してもよいことが理解されるであろう。
【0134】
本明細書に記載の方法の工程は、任意の適切な順序で、又は適切な場合には同時に実施されてもよい。加えて、本明細書に記載された主題の趣旨及び範囲から逸脱しない範囲で、個々のブロックがいずれかの方法から削除されてもよい。上述した実施形態のいずれかの態様は、求める効果を失わない範囲で、記載された他の実施形態のいずれかの態様と組み合わされて、さらなる実施形態が形成されてもよい。
【0135】
用語「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ（含む）」は、本明細書において、特定された方法、ブロック又は要素をｉｎｃｌｕｄｉｎｇする（含む）ことを意味するために使用されるが、そのようなブロック又は要素は排他的なリストを構成するものではなく、方法又は装置は追加のブロック又は要素を含んでもよい。
【0136】
上記の説明は例として与えられているに過ぎず、当業者であれば様々な改変が可能であることが理解されるであろう。上記の明細書、例、及びデータは、例示的な実施形態の構造及び使用に関する完全な説明を提供する。上記では、様々な実施形態をある程度特定して、又は１つ以上の個別の実施形態を参照して説明してきたが、当業者なら、本明細書の趣旨又は範囲から逸脱しない範囲で、開示された実施形態に多くの変更を加えることができよう。
【図1】
【図2a】
【図2b】
【図2c】
【図3】
【図4】
【図5】