(57)【要約】  被検体の陽電子放出断層撮影スキャンにて収集された、複数の検出された陽電子消滅イベントを表す情報を含むリストモードデータを再構成する方法及び装置が提供される。関心領域内で発生した検出イベントが特定される。特定されたイベントは、関心領域を表すボリュームデータを生成するために、光線追跡処理を含む反復再構成法を用いて再構成される。光線追跡処理は、関心領域内に位置する画像マトリクス要素のみを追跡する。そして、ヒトが読み取り可能な、ボリュームデータを表す画像が生成される。一態様において、関心領域と相関を有するように、画像マスク及び投影マスクが定められる。画像マスクを適用することによって、関心領域内に位置する画像マトリクス要素が決定される。そして、投影マスクを適用することによって、関心領域内で発生した検出イベントが特定される。
2009519437.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体の陽電子放出型断層撮影スキャンにて収集された、複数の検出された陽電子消滅イベントを表す情報を含むリストモードデータを再構成する方法であって：
関心領域内で発生したリストモードイベントを特定する特定段階；
前記関心領域を表す断層撮影データを生成するために、光線追跡処理を含む反復再構成法を用いて、特定されたリストモードイベントを再構成する再構成段階であり、前記光線追跡処理は、前記関心領域内に位置する画像マトリクス要素のみを追跡する、再構成段階；及び
前記断層撮影データを表す画像を生成する生成段階；
を有する方法。
【請求項２】
前記関心領域と相関を有する投影マスクを定める定義段階を更に有し；
前記関心領域内で発生したリストモードイベントを特定する特定段階は、前記複数の検出された陽電子消滅イベントに前記投影マスクを適用する段階を有する；
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記関心領域と相関を有する画像マスクを定める定義段階；及び
前記画像マスクを用いる使用段階であり、前記関心領域の外側に位置する画像マトリクス要素に境界外の値を割り当てることによって、前記関心領域内に位置する画像マトリクス要素を特定する使用段階；
を更に有する請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記画像マスクを定める定義段階は：
前記被検体を表す、ＰＥＴ以外の撮像モダリティによるスキャンデータを取得する段階；
前記ＰＥＴ以外の撮像モダリティによるスキャンデータをＰＥＴの画像要素寸法にマッピングする段階；及び
マッピングされたＰＥＴ以外の撮像モダリティによるスキャンデータをセグメント化する段階；
を有する、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記投影マスクを定める定義段階は：
前記被検体を表す、ＰＥＴ以外の撮像モダリティによるスキャンデータを取得する段階；
前記ＰＥＴ以外の撮像モダリティによるスキャンデータを投影空間に順投影する段階；及び
順投影されたデータを閾値判定する段階；
を有する、請求項２に記載の方法。
【請求項６】
前記投影マスク及び前記画像マスクは何れも前記関心領域より大きい、請求項３に記載の方法。
【請求項７】
前記複数の陽電子消滅イベントは複数のリストモードＬＯＲを有し、前記再構成段階は更に：
ＬＯＲが前記投影マスク内に位置するかを決定する段階；及び
該ＬＯＲが前記投影マスク内に位置する場合に、該ＬＯＲを用いて、前記境界外の値を有していない画像要素を追跡する段階；
を有する、請求項３に記載の方法。
【請求項８】
前記複数の陽電子消滅イベントは、ＴＯＦ情報を含む複数のリストモードＬＯＲを有し、前記再構成段階は更に：
ＴＯＦ情報を用いて、ＬＯＲによって表された消滅イベントが前記投影マスク内に位置する発生確率を決定する段階；及び
該発生確率が、該ＬＯＲによって表された該消滅イベントが前記投影マスク内に位置することを指し示す場合に、該ＬＯＲを用いて、前記境界外の値を有していない画像要素を追跡する段階；
を有する、請求項３に記載の方法。
【請求項９】
前記特定されたリストモードイベントを再構成する再構成段階は：
消滅イベントのＴＯＦ情報を用いて、ＬＯＲによって表されたイベントが前記投影マスク内に位置する発生確率を決定する段階；及び
該発生確率が、該ＬＯＲによって表された該消滅イベントが前記投影マスク内に位置することを指し示す場合に、該ＬＯＲを用いて、前記関心領域内に位置する画像要素を追跡する段階；
を有する、請求項２に記載の方法。
【請求項１０】
被検体の陽電子放出型断層撮影スキャンにて収集された、複数の検出された陽電子消滅イベントを表す情報を含むリストモードデータを再構成する装置であって：
関心領域内で発生したリストモードイベントを特定するように構成され、且つ前記関心領域を表す断層撮影データを生成するために、光線追跡処理を含む反復再構成法を用いて、特定されたリストモードイベントを再構成するように更に構成された再構成手段であり、前記光線追跡処理は、前記関心領域内に位置する画像マトリクス要素のみを追跡する、再構成手段；及び
前記断層撮影データを表す画像を生成する表示手段；
を有する装置。
【請求項１１】
前記再構成手段は更に：
前記関心領域と相関を有する投影マスクを定め；且つ
前記複数の検出された陽電子消滅イベントに前記投影マスクを適用することによって、前記関心領域内で発生したリストモードイベントを特定する；
ように構成されている、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記再構成手段は更に：
前記関心領域と相関を有する画像マスクを定め；且つ
前記画像マスクを用い、前記関心領域の外側に位置する画像マトリクス要素に境界外の値を割り当てることによって、前記関心領域内に位置する画像マトリクス要素を特定する；
ように構成されている、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
ＰＥＴ以外の撮像モダリティデータ収集システムを更に有し、前記再構成手段は更に：
前記ＰＥＴ以外の撮像モダリティデータ収集システムから受信した、前記被検体を表す非ＰＥＴ撮像モダリティスキャンデータを、ＰＥＴの画像要素寸法にマッピングすること；及び
マッピングされた非ＰＥＴ撮像モダリティスキャンデータをセグメント化すること；
によって、前記画像マスクを定めるように構成されている、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
ＰＥＴ以外の撮像モダリティデータ収集システムを更に有し、前記再構成手段は更に：
前記ＰＥＴ以外の撮像モダリティデータ収集システムから受信した、前記被検体を表す非ＰＥＴ撮像モダリティスキャンデータを、投影空間に順投影すること；及び
順投影されたデータを閾値判定すること；
によって、前記投影マスクを定めるように構成されている、請求項１１に記載の装置。
【請求項１５】
前記投影マスク及び前記画像マスクは何れも前記関心領域より大きい、請求項１２に記載の装置。
【請求項１６】
前記再構成手段は、リストモードＬＯＲデータを：
ＬＯＲが前記投影マスク内に位置するかを決定すること；及び
該ＬＯＲが前記投影マスク内に位置する場合に、該ＬＯＲを用いて、前記境界外の値を有していない画像要素を追跡すること；
によって再構成するように構成されている、請求項１２に記載の装置。
【請求項１７】
前記再構成手段は、リストモードＬＯＲデータを：
ＴＯＦ情報を用いて、ＬＯＲによって表された消滅イベントが前記投影マスク内に位置する発生確率を決定すること；及び
該発生確率が、該ＬＯＲによって表された該消滅イベントが前記投影マスク内に位置することを指し示す場合に、該ＬＯＲを用いて、前記境界外の値を有していない画像要素を追跡すること；
によって再構成するように構成されている、請求項１２に記載の装置。
【請求項１８】
前記再構成手段は更に、前記特定されたリストモードイベントを：
消滅イベントのＴＯＦ情報を用いて、ＬＯＲによって表されたイベントが前記投影マスク内に位置する発生確率を決定すること；及び
該発生確率が、該ＬＯＲによって表された該消滅イベントが前記投影マスク内に位置することを指し示す場合に、該ＬＯＲを用いて、前記関心領域内に位置する画像要素を追跡すること；
によって再構成するように構成されている、請求項１１に記載の装置。
【請求項１９】
コンピュータ可読プログラムが格納されたコンピュータ使用可能媒体であって、前記コンピュータ可読プログラムは、コンピュータによって実行されるときに該コンピュータに、被検体の陽電子放出型断層撮影スキャンにて収集された、複数の検出された陽電子消滅イベントを表す情報を含むリストモードデータの再構成を：
関心領域内で発生したリストモードイベントを特定すること；
前記関心領域を表す断層撮影データを生成するために、光線追跡処理を含む反復再構成法を用いて、特定されたリストモードイベントを再構成することであり、前記光線追跡処理は、前記関心領域内に位置する画像マトリクス要素のみを追跡する、再構成すること；及び
前記断層撮影データを表す画像を生成すること；
によって行わせる、コンピュータ使用可能媒体。
【請求項２０】
前記コンピュータ可読プログラムは、前記コンピュータによって実行されるときに前記コンピュータに更に、前記関心領域と相関を有する投影マスクを定めさせ；
前記コンピュータは更に、前記複数の検出された陽電子消滅イベントに前記投影マスクを適用することによって、前記関心領域内で発生したリストモードイベントを特定する；
請求項１９に記載のコンピュータ使用可能媒体。
【請求項２１】
前記コンピュータ可読プログラムは、前記コンピュータによって実行されるときに前記コンピュータに更に：
前記関心領域と相関を有する画像マスクを定めさせ；且つ
前記画像マスクを用いて、前記関心領域の外側に位置する画像マトリクス要素に境界外の値を割り当てることによって、前記関心領域内に位置する画像マトリクス要素を特定させる；
請求項２０に記載のコンピュータ使用可能媒体。
【請求項２２】
前記コンピュータ可読プログラムは、前記コンピュータによって実行されるときに前記コンピュータに更に：
ＰＥＴ以外の撮像モダリティデータ収集システムから受信した、前記被検体を表す非ＰＥＴ撮像モダリティスキャンデータを、ＰＥＴの画像要素寸法にマッピングすること；及び
マッピングされた非ＰＥＴ撮像モダリティスキャンデータをセグメント化すること；
によって前記画像マスクを定めさせる、請求項２１に記載のコンピュータ使用可能媒体。
【請求項２３】
前記コンピュータ可読プログラムは、前記コンピュータによって実行されるときに前記コンピュータに更に：
ＰＥＴ以外の撮像モダリティデータ収集システムから受信した、前記被検体を表す非ＰＥＴ撮像モダリティスキャンデータを、投影空間に順投影すること；及び
順投影されたデータを閾値判定すること；
によって前記投影マスクを定めさせる、請求項２０に記載のコンピュータ使用可能媒体。
【請求項２４】
前記コンピュータ可読プログラムは、前記コンピュータによって実行されるときに前記コンピュータに更に、前記関心領域より大きい前記投影マスク及び前記画像マスクを定めさせる、請求項２１に記載のコンピュータ使用可能媒体。
【請求項２５】
前記コンピュータ可読プログラムは、前記コンピュータによって実行されるときに前記コンピュータに更に、ＬＯＲデータの再構成を：
ＬＯＲが前記投影マスク内に位置するかを決定すること；及び
該ＬＯＲが前記投影マスク内に位置する場合に、該ＬＯＲを用いて、前記境界外の値を有していない画像要素を追跡すること；
によって行わせる、請求項２１に記載のコンピュータ使用可能媒体。
【請求項２６】
前記コンピュータ可読プログラムは、前記コンピュータによって実行されるときに前記コンピュータに更に、ＴＯＦ情報を含むＬＯＲデータの再構成を：
ＴＯＦ情報を用いて、ＬＯＲによって表された消滅イベントが前記投影マスク内に位置する発生確率を決定すること；及び
該発生確率が、該ＬＯＲによって表された該消滅イベントが前記投影マスク内に位置することを指し示す場合に、該ＬＯＲを用いて、前記境界外の値を有していない画像要素を追跡すること；
によって行わせる、請求項２１に記載のコンピュータ使用可能媒体。
【請求項２７】
前記コンピュータ可読プログラムは、前記コンピュータによって実行されるときに前記コンピュータに更に、前記特定されたリストモードイベントの再構成を：
消滅イベントのＴＯＦ情報を用いて、ＬＯＲによって表されたイベントが前記投影マスク内に位置する発生確率を決定すること；及び
該発生確率が、該ＬＯＲによって表された該消滅イベントが前記投影マスク内に位置することを指し示す場合に、該ＬＯＲを用いて、前記関心領域内に位置する画像要素を追跡すること；
によって行わせる、請求項２０に記載のコンピュータ使用可能媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は陽電子イメージングの分野に関し、より具体的には、陽電子放出型断層撮影（ＰＥＴ）で収集されたリストモードデータの再構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
陽電子放出型断層撮影（ＰＥＴ）は核医学の一分野であり、それにおいては、１８Ｆ−フルオロデオキシグルコース（ＦＤＧ）等の陽電子放出型の放射性医薬品が患者の体内に導入される。放射性医薬品が崩壊するとき、陽電子が生成される。より具体的には、複数の陽電子の各々は陽電子消滅イベントとして知られるイベントで電子と反応し、それにより、同時計数線（line  of  response；ＬＯＲ）に沿って反対方向に進行する５１１ｋｅＶのガンマ線の同時発生対が生成される。同時計数時間内に検出されたガンマ線の対は、通常、消滅イベントとしてＰＥＴスキャナによって記録される。飛行時間（time  of  flight；ＴＯＦ）イメージングにおいては、同時発生対の各ガンマ線が検出される一致間隔内の時間が更に測定される。飛行時間情報は、ＬＯＲに沿った方向における検出イベントの位置を指し示す指標を提供する。
【０００３】
スキャンからの消滅イベントデータは、被検体内の放射性核種の分布を表すボリュームデータを再構成するために使用される。再構成は、典型的に、統計的な（反復）、あるいは分析的な再構成アルゴリズムを用いて実行される。反復法は分析法と比較して優れた再構成をもたらし得る。しかしながら、それは概して一層と複雑であり、計算的に一層と高コストであり、そして、比較的多くの時間を消費する。反復再構成技術は、最尤期待値最大化（maximum  likelihood  expectation  maximization；ＭＬ−ＥＭ）法、オーダード・サブセット期待値最大化（ordered  subsets  expectation  maximization；ＯＳ−ＥＭ）法、リスケールド・ブロック反復（rescaled  block  iterative  expectation  maximization；ＲＢＩ−ＥＭ）法、及びロー・アクション最尤（row  action  maximization  likelihood；ＲＡＭＬＡ）法を含む（非特許文献１−４参照）。
【０００４】
再構成時間はＰＥＴ撮像システムの性能における鍵となる要素となり得る。このことが特に当てはまるのは、反復再構成技術が用いられるときである。反復再構成法は：第１に、被検体の推定値が投影領域に順投影される初期被検体推定を開始する；第２に、得られた投影が、投影領域での補正を形成するために測定された投影と比較される；そして第３に、この補正が画像領域に逆投影されて、被検体の推定値を更新するために使用される；という３つの基本段階を含むものとして特徴付けられることができる。これら３つの基本段階は、推定値が解に収束するまで、あるいは反復プロセスがその他の方法で終了されるまで、更なる繰り返しによって反復される。
【０００５】
一般に、リストモードデータについての全再構成時間は処理されるべきイベントの総数に比例する。故に、再構成時間を短縮するための１つの技術は、使用される消滅イベントデータの数を削減することである。被検体の境界又は検査対象である関心領域の外側で発生する報告消滅イベントは、一般的に、通例は散乱イベント及びランダムイベントであるエラーイベントであり、再構成において無視されてもよい。また、再構成の効率は、画像領域要素（例えば、ボクセル、ブロブ（blob）又はその他の基礎機能）の更新を、被検体の境界又は検査対象である関心領域の内側の要素群に制限し、それによって再構成時間を短縮することによって達成されることも考えられる。
【０００６】
しかしながら、リストモードイベントデータ又は画像領域要素が、その除外のために、再構成中に実行される技術によって特定される場合、その特定の前には再構成の反復段階及びリソースが依然として費やされることになる。従って、被検体又は関心領域の外側のリストモードイベントデータ及び／又は画像要素が、その除外のために再構成に先立って特定され、それにより全再構成時間が改善されることが望まれる。
【非特許文献１】Shepp、Vardi、「Maximum  Likelihood  Reconstruction  for  Emission  Tomography」、1982年、IEEE  Trans.  Med.  Imaging、第MI-2巻、p113-122
【非特許文献２】Hudson、Larkin、「Accelerated  Image  Reconstruction  Using  Ordered  Subsets  of  Projection  Data」、1994年、IEEE  Trans.  Med.  Imaging、第13巻、第4号、p601-609
【非特許文献３】Byrne、「Accelerating  the  EMML  Algorithm  and  Related  Iterative  Algorithms  by  Rescaled  Block-Iterative  Methods」、1998年、IEEE  Trans.  Image  Processing、第7巻、第1号、p100-109
【非特許文献４】Brown、DePierro、「A  Row-Action  Alternative  to  the  EM  Algorithm  for  Maximizing  Likelihoods  in  Emission  Tomography、1996年、IEEE  Trans.  Med.  Imaging、第15巻、第5号、p687-699
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、全再構成時間を改善し得る、陽電子放出型断層撮影で収集されたリストモードデータの再構成方法及び装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記問題及びその他の問題が本発明の種々の態様によって解決される。
【０００９】
被検体の陽電子放出型断層撮影スキャンにて収集された、複数の検出された陽電子消滅イベントを表す情報を含むリストモードデータを再構成する方法及び装置が提供される。関心領域内で発生した検出イベントが特定される。特定されたイベントは、関心領域を表すボリュームデータを生成するために、光線追跡処理を含む反復再構成法を用いて再構成される。光線追跡処理は、関心領域内に位置する画像マトリクス要素のみを追跡する。そして、ヒトが読み取り可能な、ボリュームデータを表す画像が生成される。
【００１０】
他の一態様において、関心領域と相関を有するように、画像マスク及び投影マスクが定められる。画像マスクを適用することによって、関心領域内に位置する画像マトリクス要素が決定される。そして、投影マスクを適用することによって、関心領域内で発生した検出イベントが特定される。他の一態様において、画像マスクの境界外の画像マトリクス要素は、境界外の値を割り当てられる。
【００１１】
他の一態様において、ＰＥＴ以外の撮像モダリティによる被検体を表すスキャンデータが収集され、画像マスクは、ＰＥＴ以外の撮像モダリティによるスキャンデータをＰＥＴの画像要素寸法にマッピングし、且つマッピングされたデータをセグメント化することによって定められる。他の一態様において、投影マスクは、ＰＥＴ以外の撮像モダリティによるスキャンデータをＰＥＴの画像要素寸法にマッピングし、マッピングされたＰＥＴ以外の撮像モダリティによるスキャンデータを投影空間に順投影し、且つ順投影されたデータを閾値判定することによって定められる。
【００１２】
他の一態様において、投影マスク及び画像マスクは何れも関心領域より大きい。
【００１３】
他の一態様において、上記の複数の陽電子消滅イベントは複数のリストモードＬＯＲデータを有し、上記の特定されたイベントは、ＬＯＲが投影マスク内に位置するかを決定すること、及び該ＬＯＲが投影マスク内に位置する場合に、該ＬＯＲを用いて、境界外の値を有していない画像要素を追跡することによって再構成される。
【００１４】
他の一態様において、上記の複数の陽電子消滅イベントは、ＴＯＦ情報を含む複数のリストモードＬＯＲデータを有し、上記の特定されたイベントは、ＴＯＦ情報を用いて、ＬＯＲによって表された消滅イベントが投影マスク内に位置する発生確率を決定することによって再構成される。この発生確率が、該ＬＯＲによって表された該消滅イベントが投影マスク内に位置することを指し示す場合に、該ＬＯＲが用いられ、境界外の値を有していない画像要素が追跡される。
【００１５】
当業者は、以下の詳細な説明を読んで理解することにより、本発明の更なる態様を認識するであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１を参照するに、複合型ＰＥＴ／ＣＴシステム１００は、ＰＥＴガントリー部１０２及びＣＴガントリー部１０４を含んでいる。ＰＥＴガントリー部１０２は、検査領域１０８を取り囲む放射線感受性検出器群１０６から成る１つ以上の軸方向リングを含んでいる。検出器群１０６はＰＥＴ検査領域１０８内で発生する陽電子消滅イベントの特性を示すガンマ線を検出する。
【００１７】
ＣＴ部１０４は、ＣＴ検査領域１１２の周りを回転する例えばｘ線管などの放射線源１１０を含んでいる。ｘ線源によって放射され検査領域１１２を横切った放射線が、放射線感受性検出器群１１４によって検出される。
【００１８】
ＰＥＴガントリー部１０２及びＣＴガントリー部１０４は、好ましくは、共通の長手方向軸すなわちｚ軸に沿って配置されたそれらそれぞれの検査領域１０８、１１２に近接するように位置付けられている。被検体支持台１１６は、例えばヒトの患者などの撮像対象１１８を支持する。被検体支持台１１６は、好ましくは、被検体１１８がＰＥＴ及びＣＴの双方のガントリー部１０２、１０４によって複数の長手方向位置でスキャンされることが可能なように、ＰＥＴ／ＣＴシステム１００の動作に協調して長手方向に移動できるようにされている。
【００１９】
ＣＴデータ収集システム１２２は、ＣＴの検出器群１１４からの信号を処理し、検査領域１１２を通る複数の直線すなわち光線に沿った放射線減衰を表すデータを生成する。このデータは、ＣＴの再構成手段１２６によって、好適な再構成アルゴリズムを用いて再構成され、被検体１１８の放射線減衰を表すボリューム画像データが生成される。
【００２０】
ＰＥＴデータ収集システム１２０は、検出器群１０６によって検出された消滅イベントのリストを含む投影データを提供する。より具体的には、投影データは、例えば横方向及び長手（縦）方向のＬＯＲの位置などの各イベントのＬＯＲについての情報、その横断角及び方位（アジマス）角、及びＴＯＦ情報を提供する。他の例では、このデータは１つ以上のシノグラム（sinogram）又は投影瓶（bin）にリビニングされてもよい。
【００２１】
ＰＥＴの再構成手段１２９は、少なくとも１つのコンピュータ又はコンピュータプロセッサ１３０を含んでいる。一般的に、追加プロセッサ又は一層パワフルなプロセッサの使用により、再構成速度は向上されることになる。再構成手段１２９は反復技術を用いて、被検体１１８内の放射性核種の分布を表すボリューム画像データを生成する。好適な技術は、ＭＬ−ＥＭ法、ＯＳ−ＥＭ法、ＲＢＩ−ＥＭ法及びＲＡＭＬＡを含むが、その他の技術が用いられてもよい。１つの典型的な反復再構成モデルは：
【００２２】
【数１】
2009519437.tif 000003
として表されるＭＬ−ＥＭアルゴリズムである。ただし、ｘｎｉはｎ回目の反復に関するｉ番目のボリューム要素（例えば、ボクセル又はブロブ）の画像推定値であり、ｐｊはｊ番目の投影データであり、ａｉｊはｉ番目のボリューム要素のからの放出が与えられたときにｊ番目の投影において光子対を検出する確率を表すシステムマトリクス要素である。
【００２３】
さらに、ＰＥＴの再構成手段１２９は、好ましくは、減衰及びその他の所望の補正をＰＥＴデータに適用するために、ＣＴの再構成手段１２６からの情報を使用する。１つ又は複数のプロセッサ１３０に再構成を実行させるコンピュータ読み取り可能命令は、好ましくは、例えばコンピュータディスクや揮発性あるいは不揮発性のメモリ等の１つ又は複数のコンピュータ読み取り可能媒体１４０に担持されており、また、例えばインターネット等の好適な通信ネットワークを介して、プロセッサ１３０にアクセス可能な記憶媒体１４０に伝送されてもよい。
【００２４】
ワークステーションコンピュータは、オペレータのコンソール１２８としての役割を果たす。コンソール１２８は、例えばモニタやディスプレー等のヒトが読み取り可能な出力装置と、例えばキーボードやマウス等の入力装置とを含んでいる。コンソール１２８内のソフトウェアにより、オペレータは、ＰＥＴ及びＣＴの再構成手段１２９、１２６によって生成されたボリューム画像データを見たり、その他の方法で操作したりすることができる。また、コンソール１２８内のソフトウェアにより、オペレータは、所望のスキャンプロトコルを構築すること、スキャンを開始させ終了させること、及びその他の方法でスキャナとやり取りすることによって、システム１００の動作を制御することができる。
【００２５】
図２は、再構成手段１２９によって実行される一般化された再構成技術を示している。段階２０４にて、被検体１１８の境界又は被検体内の関心領域１１９から外れた画像マトリクス内の要素を境界外の値に設定するために、画像マスク２４０が使用される。関心領域１１９は、例えば１つ以上に特定の内部器官又は器官の部分によって定められた解剖学的領域など、被検体１１８内の予め決められた領域であり得る。例示され、以下で説明される典型的な実施形態においては境界外の値はゼロである。しかしながら、境界外の要素を指し示すためにその他の値又は閾値が用いられてもよいことは理解されるべきである。
【００２６】
段階２０６にて、検査対象１１８又は被検体内の所望の関心領域１１９の外側のイベントを除外するために、投影マスク２５０がＰＥＴリストモードイベントデータ２１２に適用される。段階２０８にて、投影マスク２５０の適用によって除外されたイベントを差し引いたＰＥＴイベント２１２が、ＭＬＥＭ又はその他の好適な反復再構成法を用いて再構成され、ボリューム画像データが生成される。このとき、再構成処理の順投影ステップ及び／又は逆投影ステップにおける光線追跡（ray  tracing）処理は、画像マスク２４０の適用によってゼロに初期化された画像マトリクス要素を更新しない。この技術はまた、ヒストグラムイベントデータにも適用可能である。段階２１０にて、最終的な画像推定値が利用可能になる。
【００２７】
故に、スキャンされる被検体１１８又は関心領域１１９の境界外のリストモードイベントの、投影マスク２５０の適用による特定及び除外は、これに準じて、段階２０８における全再構成時間を、スキャンされる被検体１１８又は関心領域１１９の外側で発生したイベントを含む全リストモードイベント２１２から画像推定値を生成するものである他の再構成技術に対して短縮する。そして、スキャンされる被検体１１８又は関心領域１１９の境界外の画像要素の、段階２０４での画像マスク２４０の適用による特定は、特定された画像要素を段階２０８での再構成中の更新から除外することを可能にし、再構成の効率を、スキャンされる被検体１１８又は関心領域１１９の外側の画像要素を含む全画像要素を更新するものである他の再構成技術に対して向上させる。
【００２８】
図３は、解剖学的な画像マスク２４０及び投影マスク２５０を決定する方法を例示している。段階３０２にて、概説されたようにＣＴの再構成手段１２６によってＣＴボリューム画像データが提供される。段階３０４にて、ＣＴボリューム画像データは、被検体１１８又は被検体内の関心領域１１９の境界を特定するためにセグメント化される。セグメント化されたデータはＰＥＴシステムに登録され、ＰＥＴ画像要素の寸法に整合するのに必要なように再マッピングされる。段階３０６に示されるように、セグメント化は閾値判定することによって実行されてもよいが、空気に似た値を有する被検体境界（例えば、肺）付近のボクセルを特定するには特別な注意が払われるべきである。その他の好適なセグメント化技術が用いられてもよい。画像マスク２４０は、故に、被検体１１８又はその中の関心領域の範囲を記述する。
【００２９】
段階３１０にて、段階３０４にて生成されたセグメント化データが投影領域に順投影され、３次元減衰シノグラムが生成される。そして、段階３１２にて閾値判定することにより、放射シノグラムと同一の寸法を有する投影マスク２５０が、投影領域内のイベントデータ２１２への適用のために作り出される。境界条件に起因するアーチファクトを回避するため、観測された実際の被検体又は関心領域の境界より大きい投影マスク２５０を定めることが好ましい。投影領域はリストモードとして表されるが、この技術はシノグラムや投影データに適応されてもよいし、その他の何らかの好適手法で適応されてもよい。
【００３０】
次に図２及び４を参照するに、ＬＯＲ４１０が関心領域１１９の境界外で発生している。上述の段階２０６における投影マスク２５０の適用により、ＬＯＲ４１０は関心領域１１９の境界外で発生しているとして特定される。従って、ＬＯＲ４１０は段階２０８における再構成から除外されることになる。
【００３１】
別のＬＯＲ４１４は関心領域１１９に交差し、関心領域１１９の境界外に位置するボクセル４２２と関心領域１１９の境界内に位置するボクセル４２４との双方を通っている。段階２０６における投影マスク２５０の適用によっては、ＬＯＲ４１４は被検体１１８及び関心領域１１９の境界外で発生しているとして除外されるように特定されることはなく、ＬＯＲ４１４は段階２０８における再構成に含められる。
【００３２】
他の一態様においては、関連する消滅イベントが実際に投影マスク２５０内で発生したとの決定が、ＬＯＲ４１４の除外を決定するために使用されてもよい。一技術においては、ＬＯＲ４１４によって表された消滅イベントが関心領域１１９内のＬＯＲ４１４に沿った点で発生した確率を決定するために、ＬＯＲ４１４に関するＴＯＦ情報が使用されてもよい。従って、第１の例において、ＴＯＦ情報は、高い確率で中点４３２での発生を示し且つ低い確率で両端点４３４及び４３６での発生を示し、ＬＯＲ４１４がＬＯＲ４１４に沿ったＬＯＲ区画４３０内で発生した消滅イベントを表していることを指し示す。ＬＯＲ区画４３０は関心領域１１９内ではないので、ＬＯＲ４１４は段階２０８での再構成において除外される。
【００３３】
第２の例において、ＴＯＦ情報は、高い確率で中点４４２での発生を示し且つ低い確率で両端点４４４及び４４６での発生を示し、ＬＯＲ４１４がＬＯＲ４１４に沿ったＬＯＲ区画４４０内で発生した消滅イベントを表していることを指し示す。ＬＯＲ区画４４０は少なくとも部分的に関心領域１１９内であるので、ＬＯＲ４１４は段階２０８での再構成において除外されずに追跡される。
【００３４】
他の一態様においては、端点４３４、４３６、４４４及び４４６での低い発生確率はゼロであってもよいし、１つ以上のパラメータに応じて選択される境界確率値であってもよい。パラメータの一例は具体的な画像解像度要求である。当業者にはその他のパラメータも明らかであろう。
【００３５】
他の一態様においては、反復再構成のための画像マトリクスの初期化において、画像マスク２４０の適用は、画像マスク２４０を外れたボクセル４２２を特定し、そのボクセルの値をゼロに設定する。再構成段階２０８中に、順投影及び逆投影の処理の一部として光線追跡が実行されるが、上記の特定されたボクセルはゼロのままにされ、あるいは、そうでないとしても更新されない。理解されるべきことには、この技術はボクセルへの適用に限定されるものではなく、例えばブロブ等のその他の基礎機能にも適用可能である。
【００３６】
従って、ボクセル４２２の値はゼロであるので、ＬＯＲ４１４が投影マスク２５０の適用によって除外されない場合にも、ボクセル４２２は再構成段階２０８におけるＬＯＲ４１４の追跡によって更新されない。対照的に、ボクセル４２４は関心領域１１９の内部であるので、その値は段階２０４における画像マスク２４０の適用によってゼロに設定されず、ボクセル４２４は再構成段階２０８におけるＬＯＲ４１４の追跡によって更新される。認識されるように、関心領域１１９の境界外のイベントを無視し且つ関心領域１１９の境界内で発生したイベントに応じた画像空間ボリューム要素の外側に位置する画像空間ボリューム要素を更新しないことにより所与の再構成反復において更新される画像要素数を削減することは、順投影及び逆投影の処理を完了するのに要する時間を短縮し、それにより、再構成時間を短縮するとともに効率上の利点をもたらす。
【００３７】
一態様において、上述の画像マスク２４０の適用段階２０４と投影マスク２５０の適用段階２０６との相対的な順序付けは不要であり、これらの段階の順序は逆にされてもよい。他の一態様においては、画像マスク２４０は、全画像領域要素の事前フィルタリングを実現し、それによりボクセル４２０の値をゼロに設定するために、光線追跡の繰り返しに先立って全画像領域要素に適用されてもよい。代替技術は画像マスク２４０の適用を、投影マスク２５０の適用後に１つ以上のＬＯＲの追跡により更新するボクセルを選択するまで先送りしてもよく、故に、ボクセル４２０を通るように決定されるＬＯＲが存在しない場合には、ボクセル４２０は画像マスク２４０と比較されず、その値はゼロに設定されない。さらに、他の一態様においては、マスク２４０、２５０の何れか又は双方は再構成段階２０８中に適用されてもよい。
【００３８】
図５は、複数のリストモードＬＯＲイベントデータ２１２に適用される再構成技術を例示している。段階５０２にて、画像マスク２４０を外れるボリューム画像要素はゼロに設定された値を有するように、画像マトリクスが初期化される。段階５０４にて、反復的な再構成が開始される。そして、ＬＯＲが段階５０６にて選択され、段階５０８にて投影マスク２５０と比較される。ＬＯＲが投影マスク２５０内にない場合、段階５１０にて、そのＬＯＲは更なる処理から除外される。他の一態様においては、ＬＯＲが投影マスク２５０内で発生していない消滅イベントを表していることをＴＯＦ情報が指し示す場合、段階５１０にて、そのＬＯＲは更なる処理から除外される。代わりに、段階５０８にてＬＯＲが投影マスク２５０内にあると決定された場合、及び／又はＬＯＲが投影マスク２５０内で発生した消滅イベントを表していることをＴＯＦ情報が境界確率値よりも高い確率で指し示す場合、そのＬＯＲは再構成の一部として処理される。段階５１２にて指し示されるように、ゼロより大きい値を有する画像要素のみが光線追跡処理中に更新される。
【００３９】
段階５１６に反映されているように、全てのＬＯＲが選択されていない場合、処理は段階５０６へと戻され、次のＬＯＲが選択される。段階５２０に反映されているように、被検体の推定値が収束するまで、所望数の繰り返しが実行されるまで、あるいは再構成が段階５２２で終了するまで、各ＬＯＲは連続的な繰り返しによって段階５０４、５０６、５０８、５１０若しくは５１２、及び５１６のために再び選択される。最も新しい被検体推定値が段階５２０における最終的な被検体推定値になる。最終的な被検体推定値は好適なメモリに記憶され、更なる表示、処理及び／又は分析のためにオペレータのコンソールコンピュータ１２８に利用可能にされる。再構成された画像データはまた、スキャナに結合された、あるいは、その他の方法で例えば画像保管通信システム（ＰＡＣＳ）、病院情報システム／放射線医学情報システム（ＨＩＳ／ＲＩＳ）、インターネット等の共有ネットワークへのアクセスを有する、その他のコンピュータに利用可能にされてもよい。
【００４０】
図６は、複数のリストモードイベント２１２に適用される他の再構成技術を例示している。段階６０２にて、画像マスク２４０を外れるマトリクス内の各ボリューム画像要素はゼロに設定された値を有するように、画像マトリクスが初期化される。次に段階６０４にて、投影マスク２５０が各イベントに適用され、被検体１１８又は関心領域１１９の境界外で発生したイベントが特定される。故に、イベント２１２は投影マスク２５０によってフィルタリングされ、被検体１１８又は関心領域１１９の境界内で発生したイベントのみが再構成に使用される。
【００４１】
段階６０６にて、反復的な再構成が開始される。段階６０８にて各イベントが追跡のために選択される。段階６１０にて、ゼロより大きい値を有する画像要素のみが、選択されたイベントの光線追跡によって更新される。
【００４２】
段階６１２に反映されているように、全イベントが選択されるまで、段階６１０におけるゼロでない画像要素の更新のために段階６０８にて各イベントが選択される。段階６１４に反映されているように、被検体の推定値が収束するまで、所望数の繰り返しが実行されるまで、あるいは再構成が段階６１６で終了するまで、各イベントは更なる繰り返しのために再び選択される。最も新しい被検体推定値が段階６１４における最終的な被検体推定値になり、段階５２０に関連して説明されたように利用可能にされる。
【００４３】
画像マスク２４０及び投影マスク２５０の決定のために解剖学的な被検体情報を提供することにおいて、ここまでＣＴイメージングが説明されてきたが、認識されるように、解剖学的な被検体情報を収集するためにＰＥＴ以外の撮像モダリティ技術が用いられてもよい。例えば、スキャナ１００のＣＴ部は省略されて、例えば磁気共鳴（ＭＲ）スキャナ等のその他の撮像装置で置き換えられてもよい。他の例では、減衰情報又は解剖学的情報は、ＰＥＴガントリー部１０２に結合された、例えば磁気共鳴（ＭＲ）分解能技術などの送信源によって提供されてもよい。
【００４４】
上述の本発明の一実施形態は、好適なメモリ記憶装置１４０に格納されてシステム１００及び再構成手段１２９に利用可能にされたコンピュータプログラムにて具現化される。典型的な機械読み取り可能メモリ記憶媒体は、これらに限られないが、固定式のハードドライブ、光ディスク、磁気テープ、例えば読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）やプログラム可能ＲＯＭ（ＰＲＯＭ）等の半導体メモリを含む。コンピュータ可読コードを格納したメモリ１４０は、メモリ１４０から直接的にコードを実行すること、或るメモリ記憶装置から別のメモリ記憶装置にコードをコピーすること、又は遠隔的な実行のためにネットワーク上でコードを伝送することによって使用される。メモリ１４０は、固定式のデータ記憶装置、及び／又は例えばフロッピー（登録商標）ディスクやＣＤ−ＲＯＭ等の取り外し可能なデータ記憶装置の１つ以上を有していてもよいし、何らかのその他の種類のデータ記憶装置又はデータ通信装置から成っていてもよい。コンピュータプログラムは、上述の技術を実行するようにプロセッサを設定するために、コンピュータのメモリにロードされてもよい。コンピュータプログラムは、プロセッサによって読み取られて実行されるときに、本発明に係る段階群又は要素群の実行に必要な段階群をプロセッサに実行させる命令を含んでいる。
【００４５】
本発明は好適な実施形態を参照して説明されてきた。当然ながら、以上の説明を読んで理解した者は変更及び改変に想到するであろう。本発明は、それらの変更及び改変が添付の特許請求の範囲に入る限り、そのような全ての変更及び改変を含むように解されるべきものである。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】複合型ＰＥＴ／ＣＴシステムを示す図である。
【図２】ＰＥＴ画像再構成方法を示すフローチャートである。
【図３】解剖学的マスク決定を示すフローチャートである。
【図４】図１に示された直線に沿ってとられた図１の複合型ＰＥＴ／ＣＴシステムを、更なる例示要素を組み入れて示す部分断面図である。
【図５】画像マスク及び投影マスクのリストモードイベントデータへの適用を示すフローチャートである。
【図６】画像マスク及び投影マスクのリストモードイベントデータへの他の適用を示すフローチャートである。
【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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【国際調査報告】
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