(57)【要約】  実施形態のポジトロン放射断層撮影方法は、取得ステップと、決定ステップとを含む。取得ステップでは、ＰＥＴ検出器（４００）により検出されたシングルイベントに対応するエントリーであり、タイムスタンプとエネルギー情報と結晶位置情報とを含むエントリーであるシングルイベントエントリーが複数含まれるシングルイベントリストを取得する。決定ステップでは、シングルイベントリストに含まれる複数のシングルイベントエントリーの中で、タイムスタンプ間の時間差が所定のコインシデンスタイムウィンドウ未満となる複数のシングルイベントエントリーをコインシデンスイベントとして決定するとともに、コインシデンスイベントとして保持するシングルイベントエントリーの数の上限値を４以上の整数とする。
2012169632.tif 000002
【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）検出器から取得されるＰＥＴ情報をコンピュータのプロセッサにより処理するポジトロン放射断層撮影方法であって、
前記ＰＥＴ検出器により検出されたシングルイベントに対応するエントリーであり、タイムスタンプとエネルギー情報と結晶位置情報とを含むエントリーであるシングルイベントエントリーが複数含まれるシングルイベントリストを取得する取得ステップと、
前記シングルイベントリストに含まれる複数のシングルイベントエントリーの中で、タイムスタンプ間の時間差が所定のコインシデンスタイムウィンドウ未満となる複数のシングルイベントエントリーをコインシデンスイベントとして決定するとともに、前記コインシデンスイベントとして保持するシングルイベントエントリーの数の上限値を４以上の整数とする決定ステップと、
を含む、ポジトロン放射断層撮影方法。
【請求項２】
所定のエネルギーウィンドウ外のエネルギー情報を有するシングルイベントエントリーを前記シングルイベントリストから削除することで、前記シングルイベントリストをフィルタリングするフィルタリングステップ、
を更に含む、請求項１に記載のポジトロン放射断層撮影方法。
【請求項３】
前記取得ステップは、オフライン処理のために前記ＰＥＴ検出器からメモリに送信された前記シングルイベントリストを、当該メモリから読み出す、請求項１に記載のポジトロン放射断層撮影方法。
【請求項４】
ポジトロン放射断層撮影（Positron  Emission  Tomography：ＰＥＴ）検出器から取得されるＰＥＴ情報を処理するポジトロン放射断層撮影装置であって、
前記ＰＥＴ検出器により検出されたシングルイベントに対応するエントリーであり、タイムスタンプとエネルギー情報と結晶位置情報とを含むエントリーであるシングルイベントエントリーが複数含まれるシングルイベントリストを取得し、
前記シングルイベントリストに含まれる複数のシングルイベントエントリーの中で、タイムスタンプ間の時間差が所定のコインシデンスタイムウィンドウ未満となる複数のシングルイベントエントリーをコインシデンスイベントとして決定するとともに、前記コインシデンスイベントとして決定するシングルイベントエントリーの数の上限値を４以上の整数とするコンピュータプロセッサ、
を備える、ポジトロン放射断層撮影装置。
【請求項５】
前記コンピュータプロセッサは、更に、所定のエネルギーウィンドウ外のエネルギー情報を有するシングルイベントエントリーを前記シングルイベントリストから削除することで、前記シングルイベントリストをフィルタリングする、請求項４に記載のポジトロン放射断層撮影装置。
【請求項６】
前記コンピュータプロセッサは、オフライン処理のために前記ＰＥＴ検出器からメモリに送信された前記シングルイベントリストを、当該メモリから読み出す、請求項４に記載のポジトロン放射断層撮影装置。
【請求項７】
コンピュータで実行可能な処理を実行するためのコンピュータプログラムを格納した非一時的コンピュータ可読記憶媒体であって、
前記コンピュータプログラムは、前記コンピュータに、
前記ＰＥＴ検出器により検出されたシングルイベントに対応するエントリーであり、タイムスタンプとエネルギー情報と結晶位置情報とを含むエントリーであるシングルイベントエントリーが複数含まれるシングルイベントリストを取得する取得ステップと、
前記シングルイベントリストに含まれる複数のシングルイベントエントリーの中で、タイムスタンプ間の時間差が所定のコインシデンスタイムウィンドウ未満となる複数のシングルイベントエントリーをコインシデンスイベントとして決定するとともに、前記コインシデンスイベントとして決定するシングルイベントエントリーの数の上限値を４以上の整数とする決定ステップと、
を実行させる、非一時的コンピュータ可読記憶媒体。
【請求項８】
前記コンピュータプログラムは、更に、前記コンピュータに、
所定のエネルギーウィンドウ外のエネルギー情報を有するシングルイベントエントリーを前記シングルイベントリストから削除することで、前記シングルイベントリストをフィルタリングするフィルタリングステップ、
を実行させる、請求項７に記載の非一時的コンピュータ可読記憶媒体。
【請求項９】
前記取得ステップは、オフライン処理のために前記ＰＥＴ検出器からメモリに送信された前記シングルイベントリストを、当該メモリから読み出す、請求項７に記載の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、ポジトロン放射断層撮影方法、ポジトロン放射断層撮影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】
医用画像の分野において、ポジトロン放射断層撮影（Positron  Emission  Tomography：ＰＥＴ）の利用が増えている。ＰＥＴイメージングでは、放射性医薬品が、注入、吸入、または食物摂取により、画像化される被検体に導入される。放射性医薬品の投与後、放射性医薬品の物理的及び生体分子的特性により、薬剤は、人体内の特定部位に集中する。薬剤の実際の空間分布、薬剤の蓄積領域の強度、及び、投与から最終排出までのプロセスの動態は全て、臨床的な重要性を持ち得る因子である。このプロセスで、放射性医薬品に付着した陽電子放射体は、半減期、分岐比率などの同位元素の物理的性質に応じて陽電子（ポジトロン：Positron）を放射する。【０００３】
放射性核種は陽電子を放射し、放射された陽電子が電子と衝突すると、対消滅イベントが起こり、陽電子及び電子が破壊される。多くの場合、対消滅イベント（annihilation  event）により約１８０度の反対方向に放出される２つの５１１ｋｅＶのガンマ線が生成される。【０００４】
２つのガンマ線を検出し、これらの検出位置間に、直線、すなわちＬＯＲ（Line-Of-Response）を引くことにより、本来崩壊したであろう位置（対消滅の位置）を導き出すことができる。このプロセスは、相互作用が起こっている可能性のある線を１本識別するだけのことであるが、それらの線を数多く蓄積し、断層撮影再構成プロセスを経て、本来の分布を推定することができる。２つのシンチレーションイベント（scintillation  event）の位置に加え、正確なタイミング（数百ピコ秒以内）を利用できる場合、ＴＯＦ（Time-Of-Flight）の算出により、識別した線において、対消滅イベントが起こった可能性の高い位置に関する情報を、更に、加えることができる。多数のイベントの集合により、断層撮影再構成を経て推定される対象の画像に必要な情報が生成される。対応する検出素子で略同時に起こる２つの検出イベントは、投影を定義する幾何学的属性や、再構成されるサイノグラムに応じてヒストグラム化されるＬＯＲを形成する。ヒストグラム化を行わずに、リストモード形式のＬＯＲを直接再構成することもでき、これは、通常、ＴＯＦの場合に行われる。【０００５】
ＰＥＴでは、関連する検出電子装置に取り付けられたシンチレーション結晶を用いて、これらの放射光子が検出され、有機体に取り込まれた放射性同位体の３次元分布が得られる。ＰＥＴでは、シンチレーション結晶から検出される最初のデータは、シングルイベント（single  event）である。到着時間差がコインシデンスタイミングウィンドウ（coincidence  timing  window）内にある２つのシングルイベントを結合してコインシデンスイベント（coincidence  event）にするには、ペアリングスキーム（pairing  scheme）が必要となる。「プロンプト（prompts）」と呼ばれるコインシデンスイベントでは、ペアリングされたイベント（シングルイベント）の全てが、「真のコインシデンス（true  coincidence）」と呼ばれる「同じ対消滅点に由来するシングルイベントをペアリングしたコインシデンスイベント」ではない。「プロンプト」の一部は、２つの異なる対消滅点からの２つのシングルイベントが偶発的にペアリングされることに起因するコインシデンスイベントであり、「ランダム」または「偶発的コインシデンス」等と呼ばれる。【０００６】
従来のシステムでは、マルチコインシデンスが多くの臨床ＰＥＴスキャナで却下される一方で、アンド論理（and-logic）でペアリングを実施するハードウェアを用いて、及び／又は、ＡＳＩＣチップにより、シングルイベントのペアリング（以下、シングルペアリング）が行われる。なお、マルチコインシデンスとは、コインシデンスタイミングウィンドウの中に３つ以上のシングルイベントが存在する場合を意味する。更に、従来のシステムでは、検出器ブロック／モジュール対により、横断イメージング（transaxial  imaging）のＦＯＶ（Field  Of  View）が粗く決定される。【０００７】
しかしながら、従来のペアリング方法には以下のような欠点がある。
（１）ペアリングパラメータ、又は、ペアリングスキームを変更する必要がある場合の柔軟性が乏しい。（２）検出器ブロック／モジュール対は、横断イメージングのＦＯＶを粗く定義するのみであり、後のデータ処理では、他の方法を用いて過剰イメージング（excess  imaging）ＦＯＶを更に縮小する必要がある。（３）例えば、ＧＡＴＥシミュレートされたデータ（GATE  simulated  data）を用いて得られた「ゴールドスタンダード」のペアリング結果を用いて、ハードウェアペアリングを直接的に評価又は比較することがなく、ＧＡＴＥシミュレートされたデータを用いて結果をチェックするために、独立したペアリングコードを書き込む必要がある。（４）ペアリングのハードウェア実施では、同じ回路を、形状が異なるスキャナや、種類の異なるスキャナに用いることができない。このため、異なるシステム間でのハードウェアの再利用が限定される、又は、異なるシステム間でのハードウェアの再利用ができない。その結果、技術開発コスト及び材料コストが高くなる。（５）ペアリング用の特別なハードウェア（アンド論理、及び／又は、ＡＳＩＣチップ）を利用することにより、故障が起こった場合、及び／又は、改善が必要な場合に、開発及び維持管理の段階でＡＳＩＣまたは基板を再スピンさせなければならないというリスクが増加するので、コストが大幅に増加する。（６）ペアリング機能がアイドリング状態の期間、スキャナシステムは、ペアリングに用いる特別なハードウェアを用いて他の機能を行うことができない。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】Josep  F.  OLIVER  et  al.,  “Comparison  of  Coincidence  Identification  Techniques  for  High  Resolution  PET”  2008  IEEE  Nuclear  Science  Symposium  Conference  Record,  2008,  Pages  4732-4735
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明が解決しようとする課題は、画質を向上させることができる、ポジトロン放射断層撮影方法、ポジトロン放射断層撮影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】
【００１０】
実施形態のポジトロン放射断層撮影方法は、ポジトロン放射断層撮影（Positron  Emission  Tomography：ＰＥＴ）検出器から取得されるＰＥＴ情報をコンピュータのプロセッサにより処理する方法であって、取得ステップと、決定ステップとを含む。取得ステップでは、前記ＰＥＴ検出器により検出されたシングルイベントに対応するエントリーであり、タイムスタンプとエネルギー情報と結晶位置情報とを含むエントリーであるシングルイベントエントリーが複数含まれるシングルイベントリストを取得する。決定ステップでは、前記シングルイベントリストに含まれる複数のシングルイベントエントリーの中で、タイムスタンプ間の時間差が所定のコインシデンスタイムウィンドウ未満となる複数のシングルイベントエントリーをコインシデンスイベントとして決定するとともに、前記コインシデンスイベントとして保持するシングルイベントエントリーの数の上限値を４以上の整数とする。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本実施形態に係るイベントペアリング方法のフローチャートである。
【図２】図２は、本実施形態に係るプロンプトペアリング方法のフローチャートである。
【図３】図３は、プロンプトペアリングアルゴリズムの一例を示す図（１）である。
【図４】図４は、プロンプトペアリングアルゴリズムの一例を示す図（２）である。
【図５】図５は、プロンプトペアリングアルゴリズムの一例を示す図（３）である。
【図６】図６は、本実施形態に係る遅延ペアリング法のフローチャートである。
【図７】図７は、遅延ペアリングアルゴリズムの一例を示す図（１）である。
【図８】図８は、遅延ペアリングアルゴリズムの一例を示す図（２）である。
【図９】図９は、遅延ペアリングアルゴリズムの一例を示す図（３）である。
【図１０】図１０は、一実施形態に係るシステムを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本明細書で開示する一実施形態は、ポジトロン放射断層撮影（Positron  Emission  Tomography：ＰＥＴ）検出器から取得されるＰＥＴ情報をコンピュータのプロセッサにより処理する方法である。この方法は、（１）ＰＥＴ検出器により検出されたシングルイベントに対応するエントリーであり、タイムスタンプとエネルギー情報と結晶位置情報とを含むエントリーであるシングルイベントエントリーが複数含まれるシングルイベントリストを取得する取得ステップを含む。そして、この方法は、（２）シングルイベントリストに含まれる複数のシングルイベントエントリーの中で、タイムスタンプ間の時間差が所定のコインシデンスタイムウィンドウ未満となる複数のシングルイベントエントリーをコインシデンスイベントとして決定する決定ステップを含む。なお、（２）の決定ステップでは、コインシデンスイベントとして保持するシングルイベントエントリーの数は、少なくとも２つである。また、（２）の決定ステップでは、コインシデンスイベントとして保持するシングルイベントエントリーの数の上限値「ｋ」は、２以上の整数である。ここで、（２）の決定ステップでは、コインシデンスイベントは、タイムスタンプ及び所定のコインシデンスタイムウィンドウに加えて、結晶位置情報に基づいて決定されても良い。なお、本出願は、米国特許出願公開第２０１１／００７９７２３号明細書に関連し、当該出願の記載内容は、参照することにより本明細書中に援用される。
【００１３】
別の実施形態では、ｋ＝２である。この場合、決定ステップは、ちょうど２つのシングルイベントが所定のコインシデンスタイムウィンドウ内で見つけられる場合、コインシデンスイベントとしてのイベントペアが存在すると判断することにより、マルチコインシデンスを却下する。
【００１４】
別の実施形態では、ｋ＞２である。この場合、決定ステップは、少なくとも２つでありｋ以下の数のシングルイベントが所定のコインシデンスタイムウィンドウ内で見つけられる場合、コインシデンスイベントが存在すると判断することにより、マルチコインシデンスを承認する。
【００１５】
別の実施形態では、決定ステップは、所定のコインシデンスタイムウィンドウ内の全てのシングルイベントをコインシデンスイベントとして承認することにより、全てのマルチコインシデンスを承認する。
【００１６】
なお、ｋは、４以上の整数であることが好適である。
【００１７】
別の実施形態では、所定のエネルギーウィンドウ外のエネルギー情報を有するシングルイベントエントリーをシングルイベントリストから削除することで、シングルイベントリストをフィルタリングすることを更に含む。
【００１８】
別の実施形態では、取得ステップは、オフライン処理のためにＰＥＴ検出器からメモリに送信された前記シングルイベントリストを、当該メモリから読み出す。
【００１９】
特に、本明細書に開示される実施形態は、シングルイベントをコインシデンスイベントにペアリングするとともに、プロンプトのランダム数を推定するペアリングアルゴリズムに関する。特に、本明細書に開示される実施形態は、オンライン（ＦＰＧＡ）でのシングルペアリングアルゴリズム及びオフライン（ＣＰＵ）でのシングルペアリングアルゴリズムを提供し、マルチコインシデンスはコインシデンスウィンドウ（coincidence  window）に入るシングルイベントの数に応じて全て、又は、部分的に承認することができる。ペアリングアルゴリズムは、全ての検出器モジュールからのシングルデータ（singles  data）が混合され、時間の昇順に順序付けられるものとする。別の実施形態は、遅延コインシデンスウィンドウ（delayed-coincidence  window）を利用するランダムコインシデンス推定に適用できる。
【００２０】
また、ペアリングアルゴリズムは、コインシデンスイベントを、空間位置を確認することによりポストフィルタリングする。ペアリングアルゴリズムは、ペアリングされたイベントのＬＯＲ（Line-Of-Response）が予め選択された横断断層再構成のＦＯＶ（Field-Of-View）内であれば、当該ＬＯＲを承認する。ＦＯＶは、ＬＯＲの横断結晶ＩＤ（transverse  crystal  ID）が指標となるルックアップテーブルにより決定される。
【００２１】
図１は、本実施形態に係るイベントペアリング方法のフローチャートである。図１は、本明細書に記載される実施形態に係るペアリングアルゴリズムの全体を示す。特に、図１に示すように、ステップ１０１の「Ｄｏ  Ｐｒｏｍｐｔ」で、プロンプトペアリングプロセスが行われ、これにステップ１０２の「Ｄｏ  Ｄｅｌａｙ」で、遅延ペアリングプロセスが行なわれる。プロンプトペアリングプロセスは、図２に示され、遅延ペアリングプロセスが図６に示される。両プロセスを以下に詳細に説明する。
【００２２】
（「ＤｏＰｒｏｍｐｔ」プロセス）
図２は、本実施形態に係るプロンプトペアリング方法のフローチャートである。図２は、図１のステップ１０１に示すプロンプトペアリングプロセス「ＤｏＰｒｏｍｐｔ」を示す。上述のように、プロンプトペアリングプロセスでは、全検出器モジュールからのシングルデータ（シングルイベントエントリー）が混合され、複数のシングルデータが時間の昇順で順序づけて配置されたリスト（シングルイベントリスト）とされる。更に、各シングルイベントは、そのイベントに関連する各種データを含む。この各種データは、（１）所定の時間分解能（例えば１６ｐｓ）を有する微細タイムスタンプ、（２）例えば、検出器モジュールの位置を示すモジュールインデックス（module  index）、検出器モジュールにおける結晶の位置を示す結晶インデックス（crystal  index）、及び相互作用の深さ（Depth  Of  Interaction）を示す結晶層値（crystal  layer  value）を含む結晶位置情報、（３）例えば、１／６ｋｅＶインクリメントのイベントのエネルギー値、及び、（４）トリガーゾーン識別子を含む。本明細書に開示される実施形態を逸脱しない範囲で、他の情報、又は、追加の情報がシングルイベントデータ（シングルイベントエントリー）に含まれてもよい。更に、シングルイベントデータの他の時間分解能、又は、他のエネルギー分解能を用いることができる。
【００２３】
更に、シングルイベントのリストには、各シングルイベントに対する微細タイムスタンプと組み合わせることで、各シングルイベントの正確な到着時間を与える粗タイムスタンプ等のコントロールワードが存在する。また、シングルイベントのリストには、例えば、患者テーブルの位置、呼吸／心臓ゲート情報（respiratory/cardiac  gating  information）等の非ＰＥＴイベントコントロールワードが存在してもよい。
【００２４】
図２に示すステップ２０１では、１つのスキャナシングルのチャンク（chunk）を読み込む。すなわち、ステップ２０１では、イベントリストからシングルイベントチャンクが読み込まれる。チャンク内のイベント数は所定の調整可能な値である。
【００２５】
ステップ２０２では、スキャナシングルをデータ（タイムスタンプ、結晶位置情報、エネルギー情報等）及びコントロールワードへ復号化する。すなわち、ステップ２０２では、チャンク内の読み込まれたシングルイベント内の情報が各種データフィールドに復号される。
【００２６】
ステップ２０３では、シングルの時間順と、モジュールＩＤと、結晶ＩＤとを確認する。すなわち、ステップ２０３では、時間と、モジュールインデックスと、結晶インデックスとを確認して、シングルイベントの時間が昇順でありモジュールインデックス及び結晶インデックスが正確な範囲内であることを確認する。
【００２７】
ステップ２０４では、プロンプトペアリングアルゴリズムが実行される。特に、以下に説明するように、異なるプロンプトペアリングアルゴリズムの範囲を実行することができる。例えば、一実施形態では、マルチコインシデンスが却下される一方、別の実施形態では、マルチコインシデンスが承認される。３つ目の実施形態では、調整可能なパラメータが承認されるマルチコインシデンス量を制御する。３つのアルゴリズム例それぞれの擬似コードを図３、図４及び図５に示す。図３、図４及び図５は、プロンプトペアリングアルゴリズムの一例を示す図である。
【００２８】
図３、図４及び図５それぞれの擬似コードに示すように、各アルゴリズムはｎ個（ｎは正の整数）のシングルイベントのチャンクを対象として作用する。更に、各アルゴリズムは、チャンク内にｎ個のイベントにわたるダブルループを含み、チャンク内の特定の２つのイベントに対し、その２つのイベント間の時間差（ｄｔ）を演算し、ｄｔが所定のコインシデンスタイムウィンドウ（ｃｏｉｎＷｉｎ）内にあるかどうかを確認する。図３に示す１つ目のアルゴリズムは、全てのマルチコインシデンスを承認する。図３に示す擬似コードは、全てのマルチコインシデンスを保持するアルゴリズムであり、コインシデンスタイムウィンドウ内に存在する全てのシングルイベントをコインシデンスイベントとして決定するアルゴリズムである。図５に示す３つ目のアルゴリズムは、マルチコインシデンスを却下するアルゴリズムであり、図４に示す２つ目のアルゴリズムは、マルチコインシデンスを部分的に却下するアルゴリズムである。これら２つのアルゴリズムでは、あるシングルイベント「ｉ」に対するコインシデンス数（ｎＳｉｎｇＩｎＣｏｉｎ）を記録する。図４に示すマルチコインシデンスを部分的に却下する２つ目のアルゴリズムは、「ｎＳｉｎｇＩｎＣｏｉｎ」が少なくとも２であるか、又は、調整可能な整数ｋ以下であることを求めるのに対し、図５に示すマルチコインシデンスを完全に却下する３つ目のアルゴリズムは、「ｎＳｉｎｇＩｎＣｏｉｎ」がちょうど２であることを求める。パラメータｋを調整することにより、承認または却下されるマルチコインシデンス量を制御することができる。なお、図３、図４及び図５に示す各アルゴリズムでは、２つの結晶の位置で定まるＬＯＲが再構成ＦＯＶ外となるペアは、排除されている。
【００２９】
プロンプトペアリングアルゴリズムが実行されるステップ２０４でプロンプトペアが生成される。各プロンプトペアが決定するので、ペアに関する情報がメモリに記憶される。プロンプトペアに関する情報は、例えば、ペアの第１イベントの結晶位置と、ペアの第２イベントの結晶位置と、第１イベントのエネルギーと、第２イベントのエネルギーと、タイムスタンプとを含む。各結晶位置は、（全ての検出器モジュールに対する）横断結晶位置と、軸方向結晶位置と、ＤＯＩ（結晶層）情報とを含んでもよい。また、タイムスタンプは、ペアの第１イベントと第２イベントとのＴＯＦ差であってもよい。本明細書に開示される実施形態を逸脱しない範囲で、他の情報、又は、追加の情報をプロンプトペアに関する情報に含むことができる。
【００３０】
図２に示すステップ２０５では、最後のシングルチャンクか否かが確認される。すなわち、ステップ２０５では、処理されるシングルイベントが更にあるかどうかが確認される。「Ｙｅｓ」の場合、プロセスはステップ２０８に進む。「Ｎｏ」の場合、プロセスはステップ２０６に進む。
【００３１】
ステップ２０６では、ペアリングされていないシングルを、その後の処理のために、次のシングルデータチャンクへ移動する。
【００３２】
ステップ２０７では、現在のイベントチャンク内の最終イベントを調整する。これにより、現在のチャンク内でコインシデンスイベントに組み込まれなかったシングルイベントが次のチャンク内のシングルイベントとペアリングでき、データチャンク間でプロンプトを見逃すことがない。
【００３３】
ステップ２０８では、スキャナのプロンプトデータ及びコントロール（例えば、粗タイムスタンプ、患者テーブル位置、及び呼吸／心臓ゲート情報）が書き込まれる。
【００３４】
ステップ２０９では、イベントリスト（シングルリスト）の最後に達したかどうかが確認される。「Ｎｏ」の場合、プロセスはステップ２０１へと戻り、リストから別のシングルイベントチャンクが読み込まれる。「Ｙｅｓ」の場合、「ＤｏＰｒｏｍｐｔ」プロセスが終了する。
【００３５】
（「ＤｏＤｅｌａｙ」プロセス）
図６は、本実施形態に係る遅延ペアリング法のフローチャートである。図６は、図１のステップ１０２に示す遅延ペアリングプロセス「ＤｏＤｅｌａｙ」を示す。図６に示すプロセスは、ステップ３０４の遅延ペアリングアルゴリズムを除いて、図２に示すプロセスと同様である。遅延ペアリングプロセスは、全検出器モジュールからのシングルデータが混合され、複数のシングルデータが時間の昇順で順序づけて配置されたリスト（シングルイベントリスト）とされる。上述のように、各シングルイベントは、そのイベントに関連する各種データを含み、各種データは、（１）所定の時間分解能（例えば１６ｐｓ）を有する微細タイムスタンプ、（２）例えば、モジュールインデックス、結晶インデックス、及び結晶層値を含む結晶位置情報、（３）例えば、１／６ｋｅＶインクリメントのイベントのエネルギー値、及び、（４）トリガーゾーン識別子を含む。本明細書に開示される実施形態を逸脱しない範囲で、他の情報、又は、追加の情報がシングルイベントデータに含まれてもよい。更に、シングルイベントデータの他の時間分解能、又は、他のエネルギー分解能を用いることができる。
【００３６】
図６に示すステップ３０１では、１つのスキャナシングルのチャンク（chunk）を読み込む。すなわち、ステップ３０１では、イベントリストからシングルイベントチャンクが読み込まれる。チャンク内のイベント数は所定の調整可能な値である。
【００３７】
ステップ３０２では、スキャナシングルをデータ及びコントロールワードへ復号化する。すなわち、ステップ３０２では、チャンク内の読み込まれたシングルイベント内の情報が各種データフィールドに復号される。
【００３８】
ステップ３０３では、シングルの時間順と、モジュールＩＤと、結晶ＩＤとを確認する。すなわち、ステップ３０３では、時間と、モジュールインデックスと、結晶インデックスとを確認して、シングルイベントの時間が昇順でありモジュールインデックス及び結晶インデックスが正確な範囲内であることを確認する。
【００３９】
ステップ３０４では、遅延ペアリングアルゴリズムが実行される。特に、以下に説明するように、異なる遅延ペアリングアルゴリズムの範囲を実行することができる。例えば、一実施形態では、マルチコインシデンスは却下される一方、別の実施形態では、マルチコインシデンスが承認される。３つ目の実施形態では、調整可能なパラメータが承認されるマルチコインシデンス量を制御する。３つのアルゴリズム例それぞれの擬似コードを図７、図８及び図９に示す。図７、図８及び図９は、遅延ペアリングアルゴリズムの一例を示す図である。
【００４０】
図７、図８及び図９それぞれの擬似コードに示すように、各アルゴリズムはｎ個（ｎは正の整数）のシングルイベントのチャンクを対象として作用する。更に、各アルゴリズムはチャンク内にｎ個のイベントにわたるダブルループを含み、チャンク内の特定の２つのイベントに対し遅延ウィンドウ（ｄｅｌａｙＷｉｎ）を差し引いたその２つのイベント間の時間差としてｄｔを演算し、ｄｔが所定のコインシデンスタイムウィンドウ（ｃｏｉｎＷｉｎ）内にあるかどうかを確認する。遅延ウィンドウは、プロンプトペアリングアルゴリズムにより決定されたコインシデンスイベントに含まれるランダムイベントの数を推定するために用いられる値である。遅延ウィンドウは、コインシデンスタイムウィンドウより大きい値として設定される。図７に示す１つ目のアルゴリズムは、全てのマルチコインシデンスを承認する。図９に示す３つ目のアルゴリズムは、マルチコインシデンスを却下するアルゴリズムであり、図８に示す２つ目のアルゴリズムは、マルチコインシデンスを部分的に却下するアルゴリズムである。これら２つのアルゴリズムでは、あるシングルイベント「ｉ」に対するコインシデンス数（ｎＳｉｎｇＩｎＣｏｉｎ）を記録する。図８に示すマルチコインシデンスを部分的に却下する２つ目のアルゴリズムは、「ｎＳｉｎｇＩｎＣｏｉｎ」が少なくとも２であるか、又は、調整可能な整数ｋ以下であることを求めるのに対し、図９に示すマルチコインシデンスを完全に却下する３つめ目アルゴリズムは、「ｎＳｉｎｇＩｎＣｏｉｎ」がちょうど２であることを求める。パラメータｋを調整することにより、承認または却下されるマルチコインシデンス量を制御することができる。なお、図７、図８及び図９に示す各アルゴリズムでは、２つの結晶の位置で定まるＬＯＲが再構成ＦＯＶ外となるペアは、排除されている。また、図７、図８及び図９に示す各アルゴリズムは、図３、図４及び図５に示す各アルゴリズムによりコインシデンスイベントとして決定されたシングルイベントを対象として実行されても良い。
【００４１】
遅延ペアリングアルゴリズムが実行されるステップ３０４で遅延ペアが生成される。各遅延ペアが決定するので、ペアに関する情報がメモリに記憶される。遅延ペアに関する情報は、例えば、ペアの第１イベントの結晶位置と、ペアの第２イベントの結晶位置と、第１イベントのエネルギーと、第２イベントのエネルギーと、タイムスタンプとを含む。各結晶位置は、（全ての検出器モジュールに対する）横断結晶位置と、軸方向結晶位置と、ＤＯＩ（結晶層）情報とを含んでもよい。また、タイムスタンプはペアの第１イベントと第２イベントとのＴＯＦ差であってもよい。本明細書に開示される実施形態を逸脱しない範囲で、他の情報、又は、追加の情報を遅延ペアに関する情報に含むことができる。
【００４２】
図６に示すステップ３０５では、最後のシングルチャンクか否かが確認される。すなわち、ステップ３０５では、処理されるシングルイベントが更にあるかどうかが確認される。「Ｙｅｓ」の場合、プロセスはステップ３０８に進む。「Ｎｏ」の場合、プロセスはステップ３０６に進む。
【００４３】
ステップ３０６では、ペアリングされていないシングルを、その後の処理のために、次のシングルデータチャンクへ移動する。
【００４４】
ステップ３０７では、現在の遅延チャンク内の最終イベントを調整する。これにより、現在のチャンク内でコインシデンスイベントに組み込まれなかったシングルイベントが次のチャンク内のシングルイベントとペアリングでき、データチャンク間でプロンプトを見逃すことがない。
【００４５】
ステップ３０８では、スキャナに対する遅延データ及びコントロール（例えば、粗タイムスタンプ、患者テーブル位置、及び呼吸器／心臓ゲート情報）が書き込まれる。
【００４６】
ステップ３０９では、イベントリストの最後に達したかどうかが確認される。「Ｎｏ」の場合、プロセスはステップ３０１へと戻り、リストから別のシングルイベントチャンクが読み込まれる。「Ｙｅｓ」の場合、「ＤｏＤｅｌａｙ」プロセスが終了する。
【００４７】
一実施形態では、「ＤｏＰｒｏｍｐｔ」ステップで実行される特定のペアリングアルゴリズムは、「ＤｏＤｅｌａｙ」ステップで実行される特定のペアリングアルゴリズムに類似している。例えば、マルチコインシデンスが完全に却下されるプロンプトペアリングアルゴリズムが選択されると、マルチコインシデンスが完全に却下される遅延ペアリングアルゴリズムが選択される。また、マルチコインシデンスをｋ個まで承認するプロンプトペアリングアルゴリズムが選択されると、マルチコインシデンスをｋ個まで承認する遅延ペアリングアルゴリズムが選択され、ｋは両アルゴリズムで同じ値を有する。
【００４８】
「ＤｏＰｒｏｍｐｔ」で決定されたコインシデンスイベントと、「ＤｏＤｅｌａｙ」で決定されたコインシデンスイベントとを用いて、ランダム補正が行なわれたＰＥＴ画像を再構成することができる。ここで、高計数率では、コインシデンスタイムウィンドウの中に、３つ以上の複数のシングルイベントが存在する確率が高くなる。従来では、マルチイベントとなった複数のシングルイベントは、排除していた。或いは、従来では、コインシデンスタイムウィンドウの中に存在するシングルイベントの数が、３つである場合に限定して、マルチイベントを許容していた。しかし、特に、高計数率である場合には、マルチイベントを計数した方が、高い画質のＰＥＴ画像を得ることができる。
【００４９】
そこで、本実施形態では、コインシデンスイベントに組み込むシングルイベントの数の上限値「ｋ」を４以上の整数とすることで、ＰＥＴ画像の画質を向上させる。なお、本実施形態では、更に、散乱線を検出したシングルイベントエントリーを排除するために、所定のエネルギーウィンドウ外のエネルギー情報を有するシングルイベントエントリーをシングルイベントリストから削除しても良い。かかる場合、削除処理後のシングルイベントリストを用いてコインシデンスイベントが決定されるので、ＰＥＴ画像の画質をより向上させることができる。
【００５０】
図１０は、一実施形態に係るシステムを示す図である。図１０は、ＰＥＴ検出器から得られるポジトロン放射断層撮影情報を処理するシステムを示す。図１０に示すシステムは、複数のシングルＰＥＴイベントに関するＰＥＴイベント情報を受信するＰＥＴ検出器システム４００を備える。ＰＥＴイベント情報は、シングルＰＥＴイベントのエネルギー情報と結晶位置情報とを含む。ＰＥＴ検出器システム４００は、それぞれシングルイベントのタイムスタンプと、エネルギー情報と、結晶位置情報とを含む複数のエントリーを含むシングルイベントリストを生成し、生成されたシングルイベントリストをオフライン処理のためにメモリ４１０に送信する。シングルイベントリストの送信は、ネットワークを介して行うことができる。メモリ４１０は、コンピュータのプロセッサ４２０、又は、ＦＰＧＡ４３０を備える装置の一部であってもよい。または、メモリ４１０は、プロセッサ４２０から独立していてもよい。
【００５１】
シングルイベントリストがメモリ４１０に記憶されると、シングルイベントリストは上述のアルゴリズムを用いたプロンプトペアリング及び遅延ペアリングのために必要に応じてプロセッサ４２０により読み出すことができる。上述のように、プロセッサ４２０は、メモリ４１０、又は、別のメモリ（図示しない）に記憶することができるイベントペアを生成する。再構成処理は、記憶されたペアリング済イベントデータを用いてプロセッサ４２０、又は、別のプロセッサにより行うことができる。
【００５２】
或いは、プロンプトペアリングアルゴリズム及び遅延ペアリングアルゴリズムは、メモリ４１０に記憶されたシングルイベントリストを用いてＦＰＧＡ４３０により実施することができる。
【００５３】
本明細書で説明される実施形態により与えられる利点がある。例えば、実施形態では、異なるイメージングタスクに対する異なるペアリングスキームの選択に高い柔軟性がある。
【００５４】
更に、本明細書で開示される実施形態は、多くの業務用臨床スキャナに見られるように、アンド論理、又は、カスタムチップを用いる柔軟性に乏しいハードウェアの実施とは異なり、ＣＰＵ（オフライン）又はＦＰＧＡ（オンライン）により実施される柔軟性のあるソフトウェアを提供する。例えば、開示される実施形態では、シングルイベントの数が如何なる値でもマルチコインシデンスを承認する、又は、マルチコインシデンスを部分的に承認することができる。マルチコインシデンスを部分的に承認する場合、本実施形態では、例えば、４つのシングルイベントをコインシデンスイベントとして決定したり、５つのシングルイベントをコインシデンスイベントとして決定したりすることができる。
【００５５】
更に、ペアリングがプログラマブルロジック（ＦＰＧＡ）で実施される実施形態では、ＦＰＧＡのみを再構築することにより、同じ回路を異なる形状のスキャナや、異なる種類のスキャナに用いることができる。つまり、ハードウェアは、異なるシステム間で再利用できるので、技術開発コスト及び材料コストが抑えられる。
【００５６】
更に、ペアリングにプログラマブルロジック（ＦＰＧＡ）の市販のハードウェアを利用することで、故障が起こった場合、及び／又は、改善が必要な場合に、開発及び維持管理の段階でハードウェアを再スピンさせなければならないというリスクが減るので、開発コスト及びメンテナンスコストが抑えられる。また、ペアリング機能がアイドリング状態の期間、ＰＥＴ検出器システム４００が、ペアリングに用いられるプログラマブルロジック（ＦＰＧＡ）の市販ハードウェアを用いて、他の機能を行うことができるので、最終的にシステムコストが抑えられる。
【００５７】
更に、開示される実施形態により、的確で正確な横断イメージングのＦＯＶ選択を可能にする。
【００５８】
開示される実施形態では、全てのマルチコインシデンスが承認されるペアリングアルゴリズムは、業務用臨床スキャナで用いられる多くのペアリングスキームよりも正確で最適である。特に、全マルチコインシデンスを承認することにより、全てのシングルイベントのカウントレート範囲で、遅延ウィンドウを用いるプロンプトコインシデンスでランダム量を正確に推定することができる。更に、全てのマルチコインシデンスを承認することで、データ取得における他のペアリングスキームよりも最高のＮＥＣ（Noise-Equivalent-Count）レートを達成することができる。更に、全てのマルチコインシデンスを承認することにより、再構築された画像内での最上の病変部検出特性を達成することができる。
【００５９】
上述のシングルペアリング処理は、コンピュータシステム、又は、コンピュータプログラマブルロジック（ＦＰＧＡ）を用いて実施することができる。例えば、ＰＥＴスキャンに連動したオンライン処理では、ハードウェアによって、「ｋ」の値を固定して同時計数処理を行なう。一方、ＰＥＴスキャン後等、ＰＥＴスキャンに連動しないオフライン処理では、ソフトウェアによって、「ｋ」の値を様々な値に変更して、同時計数処理を行なう。これにより、マルチコインシデンスを承認する同時計数処理の複雑化を防ぎつつ、ＰＥＴ画像の画質を向上させることができる。本明細書に開示する実施形態の各種構成部を実施できるコンピュータシステムは、情報通信のためのバス又は他の通信メカニズムと、情報処理のためのバスに接続されるプロセッサとを備える。コンピュータシステムは、静的情報（static  information）及びプロセッサが実行する命令を記憶するためにバスに接続されるメインメモリを備える。メインメモリは、ランダムアクセスメモリ（Random  Access  Memory：ＲＡＭ）、又は、他の動的記憶装置（例えば、動的ＲＡＭ（Dynamic  RAM：ＤＲＡＭ）、静的ＲＡＭ（Static  RAM：ＳＲＡＭ）、シンクロナスＤＲＡＭ（Synchronous  DRAM：ＳＤＲＡＭ））等である。また、メインメモリは、プロセッサにより命令が処理される間に、一時的数値変数や、他の中間情報を記憶するために用いられてもよい。コンピュータシステムは、更に、静的情報及びプロセッサへの命令を記憶するためにバスに接続される、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）、又は、他の静的記憶装置（例えば、プログラマブルＲＯＭ（Programmable  ROM：ＰＲＯＭ）、消去可能なＰＲＯＭ（Erasable  PROM：ＥＰＲＯＭ）、及び、電気的に消去可能なＰＲＯＭ（Electrically  Erasable  PROM：ＥＥＰＲＯＭ））を備える。
【００６０】
また、コンピュータシステムは、磁気ハードディスクなど、バスに接続されて情報及び命令を記憶するための１つ以上の記憶装置を制御するディスクコントローラと、着脱可能なメディアドライブ（例えば、フロッピー（登録商標）ディスクドライブ、読み取り専用コンパクトディスクドライブ、読み取り／書き込みコンパクトディスクドライブ、コンパクトディスクジュークボックス、テープドライブ、及び、着脱可能な光磁気ドライブ）とを備える。適切な装置インターフェース（例えば、ＳＣＳＩ（Small  Computer  System  Interface）、ＩＤＥ（Integrated  Device  Electronics）、Ｅ−ＩＤＥ（Enhanced-IDE）、ＤＭＡ（Direct  Memory  Access）、又は、ｕｌｔｒａ−ＤＭＡ）を用いて記憶装置をコンピュータシステムに追加してもよい。
【００６１】
コンピュータシステムは、また、特殊用途のロジックデバイス（例えば、ＡＳＩＣ（Application  Specific  Integrated  Circuit））、又は、設定可能なロジックデバイス（例えば、ＳＰＬＤ（Simple  Programmable  Logic  Device）、ＣＰＬＤ（Complex  Programmable  Logic  Device）、及びＦＰＧＡ（Field  Programmable  Gate  Array））を備えてもよい。
【００６２】
コンピュータシステムは、バスに接続されて、コンピュータユーザーに情報を表示するための、ブラウン管（Cathode  Ray  Tube：ＣＲＴ）等のディスプレイを制御するディスプレイコントローラを備えてもよい。コンピュータシステムは、コンピュータユーザーとの対話のため、及び、プロセッサに情報を提供するために、キーボード及びポインティングデバイス等の入力装置を備える。ポインティングデバイスは、例えば、通信方向情報及びコマンド選択をプロセッサに伝えるための、また、ディスプレイ上のカーソル動作を制御するための、マウスや、トラックボール、ポインティングスティックであってもよい。また、プリンターは、コンピュータシステムにより記憶されるデータや生成されるデータの印刷されたリストを提供してもよい。
【００６３】
コンピュータシステムは、メインメモリ等のメモリに含まれる１つ以上の命令の１つ以上のシーケンスを実行するプロセッサに応じて、本明細書に開示される実施形態の処理ステップの一部、又は、全てを行うことができる。こうした命令は、ハードディスク、又は、着脱可能なメディアドライブ等、別のコンピュータ読み取り可能な媒体からメインメモリへと読み込んでもよい。マルチプロセシング装置の１つ以上のプロセッサが適用されて、メインメモリに含まれる命令シーケンスを実行してもよい。別の実施形態では、ハードワイヤードの回路をソフトウェア命令に代えて、又は、ソフトウェア命令と組み合わせて、用いてもよい。実施形態は、ハードウェア回路及びソフトウェアの特定の組み合わせに限定されない。
【００６４】
上述のように、コンピュータシステムは、非一時的コンピュータ読み取り可能な媒体またはメモリを少なくとも１つ含む。非一時的コンピュータ読み取り可能な媒体またはメモリは、開示される実施形態の教示に応じてプログラムされる命令を保持するためものであり、本明細書に記載のデータ構成、テーブル、記録、又は、他のデータを収容するためのものである。コンピュータ読み取り可能な媒体の一例としては、コンパクトディスク、ハードディスク、フロッピー（登録商標）ディスク、テープ、光磁気ディスク、ＰＲＯＭ（ＥＰＲＯＭ，ＥＥＰＲＯＭ，ｆｌａｓｈ  ＥＰＲＯＭ）、ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ、ＳＤＲＡＭ、又は、他の磁気媒体、コンパクトディスク（例えば、ＣＤ−ＲＯＭ）、又は、コンピュータが読み取り可能な他の媒体がある。
【００６５】
また、開示される実施形態は、コンピュータシステムを制御し、開示される実施形態を実施するための１つまたは複数の装置を駆動し、コンピュータシステムが人であるユーザーと対話することを可能にするためのソフトウェアを備え、コンピュータ読み取り可能な媒体のいずれか、又は、コンピュータ読み取り可能な媒体の組み合わせに記憶される。こうしたソフトウェアは、デバイスドライバ、オペレーティングシステム、開発ツール、及びアプリケーションソフトウェアであってもよいが、これらに限定されない。
【００６６】
開示される実施形態のコンピュータコード装置は、スクリプト、解釈可能なプログラム、ＤＬＬ（Dynamic  Link  Library）、Ｊａｖａ（登録商標）クラス、及び、完全実行可能プログラム（complete  executable  program）を含む解釈可能なコードメカニズム、又は、実行可能なコードメカニズムであってもよいが、これらに限定されない。
【００６７】
本明細書で用いられる「コンピュータ読み取り可能な媒体」とは、実行のために命令をプロセッサに与えることに加わる媒体を指す。コンピュータ読み取り可能な媒体は、不揮発性媒体、揮発性媒体を含む多くの形態をとることができるが、これらに限定されない。不揮発性媒体は、例えば、ハードディスクや着脱可能なメディアドライブなどの光ディスク、磁気ディスク、及び光磁気ディスクを含む。揮発性媒体は、メインメモリなどの動的メモリを含む。
【００６８】
コンピュータ読み取り可能な媒体の各種形態は、プロセッサが１つ以上の実行命令の１つ以上のシーケンスの実行に関係してもよい。例えば、命令は、リモートコンピュータの磁気ディスク上で最初に実行されてもよい。リモートコンピュータは、動的メモリに遠隔で本実施形態の一部又は全てを実施する命令をロードし、モデムを用いる電話回線上で命令を送信することができる。コンピュータシステム特定のモデムは、電話線上でデータを受信し、赤外線送信機を用いてデータを赤外線信号へと変換してもよい。バスに接続される赤外線検出器は、赤外線信号で運ばれる信号を受信し、バスにデータを置くことができる。バスは、メインメモリにデータを運び、プロセッサはメインメモリから命令を検索して命令を実行する。メインメモリにより受信される命令は、プロセッサによる実行前または実行後に、光学的に記憶装置に記憶されてもよい。
【００６９】
コンピュータシステムは、また、バスに接続される通信インターフェースを備える。通信インターフェースは、例えば、ＬＡＮ（Local  Area  Network）、又は、インターネット等の別の通信ネットワークに接続されるネットワークリンクに接続される双方向のデータ通信を提供する。例えば、通信インターフェースは、パケット切り替えＬＡＮに取り付けられるネットワークインターフェースカードであってもよい。別の例としては、対応する型の通信ラインにデータ通信接続を提供する、ＡＳＤＬ（Asymmetrical  Digital  Subscriber  Line）、ＩＳＤＮ（Integrated  Services  Digital  Network）、又は、モデムであってもよい。また、ワイヤレスリンクが実施されてもよい。こうした実施では、通信インターフェースは、各種情報を表すデジタルデータストリームを運ぶ電気信号、電磁信号、または光信号を送受信する。
【００７０】
ネットワークリンクは、通常、１つ以上のネットワークを経て、他のデータ装置にデータ通信を提供する。例えば、ネットワークリンクは、ローカルネットワーク（例えば、ＬＡＮ）を経て、又は、通信ネットワークを経て、又は、通信サービスを提供するサービスプロバイダにより操作される装置を経て、別のコンピュータへの接続を提供する。ローカルネットワーク及び通信ネットワークは、例えば、デジタルデータストリームを運ぶ電気信号、電磁信号、又は光信号と、関連する物理層（例えば、ＣＡＴ５ケーブル、同軸ケーブル、光ケーブル等）とを用いる。コンピュータシステムから、又は、コンピュータシステムにデジタルデータを運ぶ信号は、各種ネットワーク、又は、ネットワークリンク上、又は、通信インターフェースを経由して、ベースバンド信号又はキャリアウェーブに基づく信号で実施されてもよい。ベースバンド信号は、デジタルデータを、デジタルデータビットのストリームを表す変調されていない電気パルスとして運び、「ビット」とは、広く記号を意味するものと考えられ、各記号は少なくとも１つ以上の情報ビットを運ぶ。デジタルデータは、キャリアウェーブの変調に用いられてもよく、例えば、導電媒体に伝播又は伝播媒体を経て、電磁波として送信される、振幅信号、位相信号、及び／又は、周波数シフトキー信号を用いる。これにより、デジタルデータを「ワイヤード」通信チャンネルを経て変調されていないベースバンドデータとして送信されても、及び／又は、キャリアウェーブを変調することにより、ベースバンドとは異なる所定の周波数帯域で送信されてもよい。コンピュータシステムは、ネットワーク、ネットワークリンク、及び通信インターフェースを経て、プログラムコードを含むデータを送受信することができる。更に、ネットワークリンクは、ＬＡＮを介するＰＤＡ（Personal  Digital  Assistant）ラップトップコンピュータ、又は、携帯電話等の携帯機器への接続を提供してもよい。
【００７１】
以上、説明したとおり、本実施形態によれば、画質を向上させることができる。
【００７２】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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