(57)【要約】  本発明は、ガンマ量子及びｘ線量子の検出用の複合撮像検出器に関し、当該複合撮像検出器は、検出したｘ線量子に応答してｘ線検出信号を生成するｘ線検出器（３１）と、検出したガンマ量子に応答してガンマ検出信号を生成するガンマ検出器（３２）とを有する。ｘ線検出器（３１）及びガンマ検出器（３２）は、放射線受領方向（３３）に沿って積層構成で配置される。ガンマ検出器（３２）は、複数のピンホール（３２１）を有するガンマコリメータプレート（３２０）と、検出したガンマ量子をガンマ検出信号へと変換するガンマ変換層（３２２、３２４）とを有する。
2019532284.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出したガンマ量子に応答してガンマ検出信号を生成するガンマ検出器であって、
複数のピンホールを有するガンマコリメータプレートと、
検出したガンマ量子をガンマ検出信号へと変換するガンマ変換層と、
アクチュエータと
を有し、
前記ガンマコリメータプレート及び前記ガンマ変換層は、放射線受領方向に沿って積層構成で配置され、
前記アクチュエータは、前記放射線受領方向に対して垂直な変位方向における、ｉ）前記ガンマコリメータプレートと前記ガンマ変換層との間の相対変位、又はｉｉ）当該ガンマ検出器の変位、のいずれかを提供するように構成される、
ガンマ検出器。
【請求項２】
前記ガンマコリメータプレートの前記ピンホールは、第１方向に第１のピッチを有し、
前記第１方向は前記変位方向に対して平行であり、且つ
前記変位は、前記第１のピッチ以下の大きさを有する、
請求項１に記載のガンマ検出器。
【請求項３】
請求項１に記載のガンマ検出器とともに使用されるガンマ撮像方法であって、
前記ガンマコリメータプレート及び前記ガンマ変換層を第１の相互配置にした前記ガンマ検出器を用いてガンマ検出信号を生成するステップと、
前記ガンマコリメータプレート及び前記ガンマ変換層が第２の相互配置となるように、前記アクチュエータに、前記ガンマコリメータプレートと前記ガンマ変換層との間の変位を提供させるステップと、
前記ガンマコリメータプレート及び前記ガンマ変換層を前記第２の相互配置にした前記ガンマ検出器を用いてガンマ検出信号を生成するステップと、
前記ガンマコリメータプレート及び前記ガンマ変換層を前記第１の相互配置にして生成された前記ガンマ検出信号と、前記ガンマコリメータプレート及び前記ガンマ変換層を前記第２の相互配置にして生成された前記ガンマ検出信号とに基づいて、ガンマ画像を再構成するステップと、
を有するガンマ撮像方法。
【請求項４】
命令を有するコンピュータプログラムであって、前記命令は、請求項１に記載のガンマ検出器を制御するプロセッサ上で実行されるときに、該プロセッサに、請求項３に記載のガンマ撮像方法を実行させる、コンピュータプログラム。
【請求項５】
請求項１に記載のガンマ検出器を有し、且つアクチュエータ制御システムを更に有するガンマ撮像システムであって、
当該ガンマ撮像システムは、撮像領域と該撮像領域を通り抜ける撮像軸とを有し、該撮像軸に沿って患者を受け入れ、
前記ガンマ検出器は、前記撮像軸に対して半径に沿って配置され、
前記変位方向は前記半径に対して垂直であり、
前記アクチュエータ制御システムは、ガンマ画像を再構成する際に使用するために前記ガンマ検出器が２つの変位位置の各々でガンマ検出信号を生成するように、前記アクチュエータを制御して、ｉ）前記ガンマコリメータプレートと前記ガンマ変換層との間の相対変位、又はｉｉ）前記ガンマ検出器の変位、のいずれかを生じさせるように構成される、
ガンマ撮像システム。
【請求項６】
前記変位方向は前記撮像軸に対して平行である、請求項５に記載のガンマ撮像システム。
【請求項７】
ガンマ量子及びｘ線量子の検出用の複合撮像検出器であって、請求項１に記載のガンマ検出器と、検出したｘ線量子に応答してｘ線検出信号を生成するｘ線検出器とを有し、
前記ｘ線検出器は、前記放射線受領方向に沿って、前記ガンマ検出器に対して積層構成で配置される、
複合撮像検出器。
【請求項８】
ガンマ量子及びｘ線量子の検出用の複合撮像検出器であって、
検出したｘ線量子に応答してｘ線検出信号を生成するｘ線検出器と、
検出したガンマ量子に応答してガンマ検出信号を生成するガンマ検出器と
を有し、
前記ｘ線検出器及び前記ガンマ検出器は、放射線受領方向に沿って積層構成で配置され、
前記ガンマ検出器は、
複数のピンホールを有するガンマコリメータプレートと、
検出したガンマ量子をガンマ検出信号へと変換するガンマ変換層と
を有し、
前記ｘ線検出器は、検出したｘ線量子をｘ線検出信号へと変換するｘ線変換層と、読み出し電子回路と、フォイル基板とを有し、前記読み出し電子回路が前記ｘ線変換層に対して横に配置されるように、前記ｘ線変換層及び前記読み出し電子回路が前記フォイル基板上に配置されている、
複合撮像検出器。
【請求項９】
前記ガンマ検出器は、当該複合撮像検出器にｘ線量子が入射しないときにガンマ検出信号を生成するように制御される、請求項８に記載の複合撮像検出器。
【請求項１０】
前記ガンマコリメータプレートの前記ピンホールの数が、前記ガンマ変換層のガンマ検出器素子の数以下であり、１つのピンホールと１つ以上の対応するガンマ検出器素子とが、前記放射線受領方向に沿って積層構成で配置され、該ピンホールは、該１つ以上の対応するガンマ検出器素子に対して中心にある、
請求項１に記載のガンマ検出器又は請求項８に記載の複合撮像検出器。
【請求項１１】
前記ガンマコリメータプレートは、前記複数のピンホールが形成された鉛又はタングステンのプレートからなる、
請求項１に記載のガンマ検出器又は請求項８に記載の複合撮像検出器。
【請求項１２】
前記ガンマコリメータプレートは、前記ピンホールを含んだ複数のピンホールインサートが一体化された吸収板からなる、
請求項１に記載のガンマ検出器又は請求項８に記載の複合撮像検出器。
【請求項１３】
前記ピンホールは、ナイフエッジ状ピンホール又はテーパー状ピンホールである、
請求項１に記載のガンマ検出器又は請求項８に記載の複合撮像検出器。
【請求項１４】
前記ｘ線検出器は更にｘ線散乱線除去グリッドを有する、
請求項８に記載の複合撮像検出器。
【請求項１５】
ピンホールに隣接する前記ｘ線変換層の材料が、除去されている、又は、ピンホールに隣接しない他の領域においてよりも薄い、
請求項８に記載の複合撮像検出器。
【請求項１６】
前記複数のピンホールは各々、円形、正方形、又は六角形の形状を持つ投影領域を有する、
請求項１に記載のガンマ検出器又は請求項８に記載の複合撮像検出器。
【請求項１７】
隣接するピンホールの投影領域が重なり合う、又は隣接するピンホールの投影領域が隔壁によって分離される、
請求項１に記載のガンマ検出器又は請求項８に記載の複合撮像検出器。
【請求項１８】
前記ガンマ変換層は、直接ガンマ変換層又は間接ガンマ変換層を含む、
請求項１に記載のガンマ検出器又は請求項８に記載の複合撮像検出器。
【請求項１９】
パルスｘ線ラジエーションを放射するｘ線源と、
ガンマ量子及びｘ線量子の検出用の複合撮像検出器であり、
検出したｘ線量子に応答してｘ線検出信号を生成するｘ線検出器と、
検出したガンマ量子に応答してガンマ検出信号を生成するガンマ検出器と、
を有する複合撮像検出器と
を有し、
前記ｘ線検出器及び前記ガンマ検出器は、放射線受領方向に沿って積層構成で配置され、
前記ガンマ検出器は、
複数のピンホールを有するガンマコリメータプレートと、
検出したガンマ量子をガンマ検出信号へと変換するガンマ変換層と
を有する、
撮像システム。
【請求項２０】
ｘ線パルス間のインターバル中にガンマ量子を検出するよう前記複合撮像検出器を制御するように構成された制御ユニット、
を更に有する請求項１９に記載の撮像システム。
【請求項２１】
前記制御ユニットは更に、ｉ）ｘ線パルスの最中に前記ガンマ検出器によって生成されたガンマ検出信号を、対応するガンマ画像の再構成から除外するために特定する、又はｉｉ）前記ｘ線パルスの最中のガンマ検出信号の生成を禁止又は抑圧するように前記ガンマ検出器を制御する、のいずれかであるように構成される、請求項２０に記載の撮像システム。
【請求項２２】
前記制御ユニットは、ｘ線パルス間のインターバル中にのみガンマ検出信号を生成するよう前記ガンマ検出器を制御するように構成される、請求項２０に記載の撮像システム。
【請求項２３】
前記ｘ線源は、２つの分割されたｘ線ビームを相異なる角度で放射するように構成される、請求項１９に記載の撮像システム。
【請求項２４】
請求項８に記載の複合撮像検出器とともに使用される撮像方法であって、
前記複合撮像検出器を第１の位置にして、前記ガンマ検出器でガンマ検出信号を生成するステップと、
前記放射線受領方向に対して垂直に、第２の位置まで、前記複合撮像検出器を並進させるステップと、
前記複合撮像検出器を前記第２の位置にして、前記ガンマ検出器でガンマ検出信号を生成するステップと、
前記複合撮像検出器を前記第１の位置にして生成された前記ガンマ検出信号と、前記複合撮像検出器を前記第２の位置にして生成された前記ガンマ検出信号とに基づいて、ガンマ画像を再構成するステップと、
を有する撮像方法。
【請求項２５】
前記ガンマコリメータプレートの前記ピンホールは、第１方向に第１のピッチを有し、
前記第１方向は前記並進の方向に対して平行であり、且つ
前記並進は、前記第１のピッチ以下の大きさを有する、
請求項２４に記載の撮像方法。
【請求項２６】
命令を有するコンピュータプログラムであって、前記命令は、請求項８に記載のガンマ検出器を制御するプロセッサ上で実行されるときに、該プロセッサに、請求項２５に記載の撮像方法を実行させる、コンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガンマ量子及びｘ線量子の検出用の複合撮像検出器、及び対応する撮像システムに関する。本発明は、医療分野、より具体的には、医用撮像及び医療介入の分野に用途を見出し、例えば、関心領域のｘ線画像及び対応する核画像を提供するために使用され得る。ガンマ検出器も開示される。
【背景技術】
【０００２】
様々な医用撮像手順において、関心領域のｘ線画像及び核画像の双方を提供することが有益である。ｘ線画像は典型的に、関心領域の解剖学的構造を示す構造情報を提供する。核画像は、ここでは被写体内の放射性トレーサ分布を示す画像を意味すると定義され、検出されたガンマ量子に基づいて生成される。核画像は、例えば、ガンマシンチグラフィ又はＳＰＥＣＴ画像とすることができ、典型的に、関心領域に関する機能的又は生理学的情報を提供する。これら２つの異なる画像タイプをともに使用することで、医学的探究中に根本的な病状の識別を改善することができる。
【０００３】
様々な医療処置も、ｘ線撮像と核撮像との組み合わせから恩恵を受ける。選択的内部放射線療法すなわちＳＩＲＴ（selective  internal  radiation  therapy）は、放射線を用いて癌を治療するそのような１つの医療処置である。ＳＩＲＴは、しばしば、切除不能な癌、すなわち、外科的に治療することができない癌に対して使用され、腫瘍に供給する動脈に放射性物質のマイクロスフェア（微小球）を注入することを伴う。肝腫瘍又は肝転移はしばしばこのようにして治療される。しかしながら、このような治療を施す際には、可能性ある副作用を防ぐために多くのワークフローステップが必要とされる。それらのステップは、イットリウム９０含有マイクロスフェアの注入前の非定型肺及び胃腸シャントの閉鎖を含み得る。これは、さもなければ投与されたマイクロスフェアの肝臓外局在によって引き起こされてしまい得る放射線潰瘍を防ぐ。この目的のため、低侵襲処置中にｘ線ガイド下で、カテーテルに基づく血管コイリングが行われる。その後、肺及び胃腸領域の方への残存シャントレベルが、両方の主要肝動脈へのテクネチウム９９ｍＴｃ凝集アルブミンすなわちＴｃ標識ＭＡＡの注入と、それに続く平面ガンマ撮像とによって制御され得る。この処置の間、典型的に患者がカテーテル検査室とＳＰＥＣＴ撮像室との間で繰り返し搬送される。
【０００４】
また、腫瘍学的介入では、大抵は固定式Ｃアームを用いて、ｘ線が使用される。治療計画のため又は介入中の追跡のために、ＣＴ、ＳＰＥＣＴ又はＰＥＴのような断層撮像法が使用される。特に、介入（Ｃアーム制御下）と追跡（例えば、ＳＰＥＣＴによる）との間の変更は、患者が別の撮像システム又は別の部屋に搬送されて、肝臓−肺シャンティング評価（精密検査）及びその後の実際の治療送達を含む複数のセッションを受けなければならないため、臨床ワークフローには不適である。
【０００５】
ＵＳ６４４８５５９Ｂ１（特許文献１）は、マルチモダリティＰＥＴ／ＳＰＥＣＴ／ＣＴスキャナ用の検出器アセンブリを開示している。その検出器アセンブリは、低エネルギーのガンマ線及びｘ線を検出するための第１の層と、高エネルギーのガンマ線を検出するための第２の層とを含んでいる。第１の層は高エネルギーガンマ線に対して概して透明である。その検出器アセンブリは、シンチレータからの光信号を電気信号へと変換するためのアバランシェフォトダイオードの形態の光検出器を含んでいる。その検出器アセンブリは、同じ検出ジオメトリを用いた同時の透過撮像及びエミッション撮像のためにマルチモダリティＰＥＴ／ＳＰＥＣＴ／ＣＴスキャナに組み込まれ得る。一構成例にて、ＳＰＥＣＴ光子の優先的な入射方向を定めるために、検出器アセンブリの前にコリメータが配置される。
【０００６】
しかしながら、医用撮像の分野において、また、医療処置の分野において、核画像及びｘ線画像の双方を提供することができる改良された撮像システムが依然として必要とされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第６４４８５５９号明細書
【発明の概要】
【０００８】
本発明の１つの目的は、ガンマ量子及びｘ線量子の検出用の複合撮像検出器、及び、それに対応した、関心領域の核画像及びｘ線画像の双方を提供することができる撮像システムを提供することである。本発明の他の１つの目的は、改良されたガンマ検出器を提供することである。
【０００９】
本発明の一態様によれば、ガンマ量子及びｘ線量子の検出用の複合撮像検出器が提示され、当該複合撮像検出器は、
検出したｘ線量子に応答してｘ線検出信号を生成するｘ線検出器と、
検出したガンマ量子に応答してガンマ検出信号を生成するガンマ検出器と
を有し、
ｘ線検出器及びガンマ検出器は、放射線受領方向に沿って積層構成で配置され、
ガンマ検出器は、
複数のピンホールを有するガンマコリメータプレートと、
検出したガンマ量子をガンマ検出信号へと変換するガンマ変換層と
を有する。
【００１０】
本発明の他の一態様によれば、撮像システムが提示され、当該撮像システムは、
パルスｘ線ラジエーションを放射するｘ線源と、
ガンマ量子及びｘ線量子の検出用の、ここに開示される複合撮像検出器と
を有する。
【００１１】
本発明の好適実施形態が従属請求項にて規定される。理解されるべきことには、特許請求される撮像システムは、特許請求される検出器と、特に従属請求項に規定されてここに開示されるような、同様及び／又は同質の好適実施形態を有する。
【００１２】
本発明は、ｘ線検出器を、（放射線源から検出器への放射線の方向で見て）当該ｘ線検出器のすぐ背後に位置付けたガンマ検出器（ガンマ線検出器とも呼ぶ）、特に、ガンマ光検出器素子のアレイを有するガンマ検出器と組み合わせるという考えに基づく。ガンマ検出器は、それぞれのガンマ光検出器素子に対して、複数のピンホールを有する共通のガンマコリメータプレート（ガンマ線コリメータプレートとも呼ぶ）を使用する。パルスｘ線ラジエーション（例えば、１５ｍｓ以下のｘ線パルスを用いる）の使用及びガンマ検出器上でのガンマ量子の間欠的な捕捉によって、同時の、又は後に続いて、又は連続的な、ｘ線画像及びガンマ画像を撮影することができる。例えば、４０−２５０ｍｓとしたフレーム周期内で、ｘ線ラジエーションがオフに切り換えられたときに、２５−２３５ｍｓをガンマ捕捉に利用可能となる。明らかなように、例えば５００ｍｓ又は１０００ｍｓ又はそれより長くといった、２５０ｍｓよりも長いフレーム周期も使用されることができる。これは、例えばｘ線量を減らすために、例えばあまり定期的でないｘ線画像が望まれるときに有利であり得る。
【００１３】
斯くして、解剖学的撮像（例えば、ｘ線又はＣＴ）及び分子撮像（例えば、ガンマ撮像又はＳＰＥＣＴ）の双方の同時使用によって、遥かに良好な画像ガイド下介入の手法を達成することができる。断層画像を含め、関心領域全体のｘ線画像及びガンマ画像を体内で同時に取得することができる。このソリューションはまた、小さい視野を持つ（そしてｘ線撮像から切り離される）ガンマプローブを使用して現在行われている外科的腫瘍学的処置（例えば、肺、甲状腺など）をガイドするために、及び、経皮的なｘ線ガイド下介入（例えば、腫瘍切除及び生検）が針／アンテナ挿入中に腫瘍位置を追跡することを可能にするために、有利に適用されることができる。
【００１４】
本発明の状況では、ｘ線量子及びガンマ量子を、同時に、準同時に、又は連続的若しくは後続的に（例えば交互に）検出することができる。ｘ線量子の検出とガンマ量子の検出との間の離間時間を、既知の検出器を用いた現行ワークフローと比較して、遥かに短縮することができる。同時検出は、例えば、低エネルギーｘ線の場合などでｘ線撮像が実行されている期間中にガンマ量子を測定することによって可能である。
【００１５】
ｘ線検出器及びガンマ検出器は、一般に、直接検出器又は間接検出器として形成されることができ、すなわち、４つの一般的な組み合わせが可能である（直接ｘ線検出器＋直接ガンマ検出器、直接ｘ線検出器＋間接ガンマ検出器、間接ｘ線検出器＋直接ガンマ検出器、間接ｘ線検出器＋間接ガンマ検出器）。
【００１６】
故に、一実施形態において、ガンマ変換層（ガンマ線変換層とも呼ぶ）は、直接ガンマ変換層又は間接ガンマ変換層を含む。直接ガンマ変換層は好ましくは、検出したガンマ量子に応答してガンマ検出信号を生成する複数の光伝導体素子を有するガンマ光伝導体層と、ガンマ検出信号を感知するガンマセンサアレイとの組み合わせを有する。間接変換層は好ましくは、検出したガンマ量子に応答してガンマシンチレーション光信号を生成する複数のガンマシンチレータ素子を有するガンマシンチレータ層と、ガンマシンチレーション光信号をガンマ検出信号へと変換するガンマ光検出器アレイとを含む。
【００１７】
好適な一実施形態によれば、ガンマ検出器は、複合撮像検出器にｘ線量子が入射しないときにガンマ検出信号を生成するように制御される。特に、パルスｘ線放射の場合のｘ線パルス間のインターバル中に、ガンマ検出器が、ガンマ量子を検出してガンマ検出信号を生成する。特定の用途では、ｘ線ラジエーションが使用されないことがあり、その場合、核画像のみが撮影され得る。これはまた交互にされることもでき、例えば、数秒間だけｘ線検出信号が取得され、次いで、数分間にわたってガンマ検出信号が取得され得る。
【００１８】
好ましくは、ガンマコリメータプレートのピンホールの数が、ガンマ変換層のガンマ検出器素子の数以下であり、１つのピンホールと１つ以上の対応するガンマ検出器素子とが、放射線受領方向に沿って積層構成で配置され、該ピンホールは、該１つ以上の対応するガンマシンチレータ素子に対して中心にある。故に、一実施形態では、ピンホールとガンマ検出器素子との間に一対一の構成が与えられ、ピンホールはガンマ検出器素子の上を中心とする。他の一実施形態では、ピンホールとガンマ検出器素子との間に一対多の構成が与えられ、１つのピンホールがガンマ検出器素子のグループの上を中心とし、それにより核画像の高められた解像度を可能にする。ここで、間接ガンマ検出器においては、一般に、１つのガンマシンチレータ素子（ガンマシンチレータ結晶とも呼ぶ）が、ガンマ光検出器アレイの１つのガンマ光検出器素子に付随する。故に、１つ以上のガンマシンチレータ素子及び付随する１つ以上のガンマ光検出器素子をまとめて、ピンホールに付随するガンマ光検出器モジュールと見なしてもよい（これはまた、１つ以上の感ガンマピクセルへと構造化された検出器モジュールとして見ることもできる）。
【００１９】
ガンマコリメータプレートは、例えば、複数のピンホールが形成された鉛又はタングステンのプレートからなるとし得る。それに代えて、ガンマコリメータプレートは、吸収板から製造されてもよく、その中に、ピンホールを含んだ、例えばタングステン又は金からなる複数のピンホールインサートが一体化され得る。吸収板はあまり厳密でなく構築されることができる。
【００２０】
ピンホールは好ましくは、ナイフエッジ状ピンホール又はテーパー状ピンホールであり、各ピンホールが、それぞれに付随する１つ以上のガンマシンチレータ素子上に投影領域を有する。
【００２１】
一実施形態において、ｘ線検出器は、検出したｘ線量子をｘ線検出信号へと変換するｘ線変換層を有し、ｘ線変換層は、直接ｘ線変換層又は間接ｘ線変換層のいずれかを含む。直接ｘ線変換層は好ましくは、検出したｘ線量子に応答してｘ線検出信号を生成する複数の光伝導体素子を有するｘ線光伝導体層と、ｘ線検出信号を感知するｘ線センサアレイとの組み合わせを有する。間接ｘ線変換層は、検出したｘ線量子に応答してｘ線シンチレーション光信号を生成する複数のｘ線シンチレータ素子を有するｘ線シンチレータ層と、ｘ線シンチレーション光信号をｘ線検出信号へと変換するｘ線光検出器アレイとの組み合わせを有する。この実施形態において、ｘ線検出器は更にｘ線散乱線除去グリッドを含み得る。
【００２２】
好ましくは、ｘ線検出器は、フォイル（例えば、ポリマーフォイル）上に形成されるとともにｘ線変換層（例えば、ｘ線シンチレータ層）及び／又はｘ線散乱線除去グリッドに対して横に配置された読み出し電子回路を含んだ、所謂“検出器・オン・フォイル”である。この構成は、ｘ線検出器におけるガンマ量子の透過率を高める。
【００２３】
他の一実施形態において、ピンホールに隣接するｘ線変換層（例えば、シンチレータ層及び／又はｘ線光検出器アレイ）の材料が、除去されており、又は、ピンホールに隣接しない他の領域においてよりも薄く、それによりピンホールにおけるガンマ量子の透過率を更に高める。
【００２４】
好適な実施形態において、複数のピンホールは各々、円形、正方形、又は六角形の形状を持つ投影領域を有する。一般に、他の投影領域も同様に可能である。望ましい投影領域は、例えば、製造プロセスと、全てのピンホールの全体の投影領域の所望の使用効率とに依存する。
【００２５】
一実施形態において、隣接するピンホールの投影領域が重なり合い、他の一実施形態において、隣接するピンホールの投影領域が隔壁（セプタ）によって分離される。重なり合いはシステム感度を高めるが、得られる検出信号の再構成が過度に困難又は複雑にならないように制限されるべきである。ピンホールの重なり合わない投影領域を有する撮像検出器によって得られる検出信号は、再構成するのがいっそう容易であるが、そのようなピンホールは低めのシステム感度をもたらす。
【００２６】
撮像システムは、ｘ線源及び複合撮像検出器に加えて、さらに、ｘ線パルス間のインターバル中にガンマ量子を検出するよう複合撮像検出器を制御する制御ユニットを有し得る。制御ユニットは更に、ｘ線源を制御してｘ線パルスの長さ及び周期性を制御し得る。また、制御ユニットは、ｉ）ｘ線パルスの最中に生成されたガンマ検出信号を特定する、又はｉｉ）ｘ線パルスの最中のガンマ検出信号の生成を禁止又は抑圧するように複合撮像検出器を制御する、のいずれかを行い得る。ガンマ検出信号の生成をそのように特定又は禁止することにより、そのような信号が、対応するガンマ画像の再構成から除外され得る。ｘ線検出器内でのｘ線量子の吸収は確率的過程であるので、ｘ線量子のうち小さい割合がｘ線検出器を通り抜けて、ガンマ検出器によって検出されることがある。故に、それらのガンマ検出信号を対応するガンマ画像の再構成から除外することにより、ｘ線検出信号とガンマ検出信号との間の干渉が抑制され得る。好ましくは、制御ユニットは、ｘ線パルス間のインターバル中にのみガンマ検出信号を生成するよう複合撮像検出器を制御するように構成される。
【００２７】
一実施形態によれば、ｘ線源は、２つの分割されたｘ線ビームを相異なる角度で放射するように構成される。ここで、１０°以下又は５°以下の範囲内の小さい角度で十分であり得る。これは、例えばパルス蛍光透視法において、画像品質に対する小さな欠けたｘ線画像領域の潜在的な影響を低減し得る。
【００２８】
他の一態様によれば、検出したガンマ量子に応答してガンマ検出信号を生成するガンマ検出器が提供される。当該ガンマ検出器は、複数のピンホールを有するガンマコリメータプレートと、検出したガンマ量子をガンマ検出信号へと変換するガンマ変換層と、アクチュエータとを含む。ガンマコリメータプレート及びガンマ変換層は、放射線受領方向に沿って積層構成で配置される。アクチュエータは、放射線受領方向に対して垂直な変位方向における、ｉ）ガンマコリメータプレートとガンマ変換層との間の相対変位、又はｉｉ）ガンマ検出器の変位、のいずれかを提供するように構成される。そうする際に、断層撮影すなわちＳＰＥＣＴガンマ画像を再構成するのに十分なガンマ検出信号が、ガンマ検出器によって生成され得る。当該ガンマ検出器は、上述の複合撮像検出器に含められ得る。有利には、単一のガンマカメラである当該ガンマ検出器を使用して、断層撮影データが提供され得る。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
本発明のこれら及びその他の態様が、以下に記載される実施形態を参照して明らかになる。
【図１】本発明に従った撮像システムの一実施形態を例示している。
【図２】本発明に従った複合撮像検出器の第１の実施形態を例示している。
【図３】本発明に従った複合撮像検出器において使用可能なｘ線検出器・オン・フォイルの一実施形態を例示している。
【図４Ａ】本発明に従った複合撮像検出器の第２の実施形態を例示している。
【図４Ｂ】本発明に従った複合撮像検出器の第３の実施形態を例示している。
【図５】本発明に従った複合撮像検出器の第４の実施形態を例示している。
【図６Ａ】本発明に従った複合撮像検出器の第５の実施形態を例示している。
【図６Ｂ】本発明に従った複合撮像検出器の第６の実施形態を例示している。
【図７】アクチュエータ７９０を含むガンマ検出器７３２の一実施形態を例示している。
【図８】ガンマ検出器７３２と、アクチュエータ７９０と、Ｘ線検出器３１と、を含む複合撮像検出器７３０の一実施形態を例示している。
【図９】ガンマ検出器７３２と、アクチュエータ制御システム７９４と、を含むガンマ撮像システム７９３を例示している。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
図１は、本発明に従った撮像システム１の一実施形態を例示している。撮像システム１は、ｘ線源２と、複合撮像検出器３と、Ｃアーム４と、患者テーブル５とを有している。ｘ線源２はＣアーム４の第１の部分に取り付けられ、検出器３はＣアーム４の第２の位置に取り付けられる。ｘ線源２及び検出器３は、ｘ線源２と検出器３との間の経路６に沿ったｘ線透過を測定するように位置付けられる。図１におけるｘ線源−検出器配置の視野ＦＯＶが、経路６を有する短い破線で示されている。複合撮像検出器３は、同じ関心領域ＲＯＩに関するｘ線画像及び核画像を生成するためのガンマ量子及びｘ線量子の同時（又は後続又は連続又は交互）検出に使用されることができる。
【００３１】
ｘ線源２は、標準的なｘ線源とすることができるが、この位置で二重エネルギー源を使用することも企図される。好ましくは、ｘ線源は、ｘ線パルス間のインターバル内にガンマ量子を検出することができるように、パルスｘ線ラジエーションを放射する。Ｃアーム４は、ｘ線撮像において一般的に使用されるような標準的なＣアームとすることができ、固定位置に搭載されることができ、又はオプションで、例えばその支持体７の近くの矢印によって示すように、様々に動くように構成されることができる。このような撮像システムを用いて、一般に、様々なモードでのスキャンが可能である。
【００３２】
オプションで、ｘ線パルス間のインターバル中にガンマ量子を検出するように検出器３を制御するために制御ユニット８が設けられる。制御ユニット８は、図に例示される実施形態のいずれかとの組み合わせで使用され得る。具体的には、制御ユニットは、いわゆる検出器・オン・フォイル構成を含む図３を参照して説明するｘ線検出器４１と組み合わせて、又は図２を参照して説明するｘ線検出器３１と組み合わせて動作され得る。制御ユニット８は更に、ｘ線源２を、特に、パルスレート及びパルス継続時間を制御し得る。また、制御ユニット８は、ｉ）ｘ線パルスの最中にガンマ検出器３２によって生成されたガンマ検出信号を、対応するガンマ画像の再構成から除外するために特定する、又はｉｉ）ｘ線パルスの最中のガンマ検出信号の生成を禁止又は抑圧する（すなわち、減らす）ようにガンマ検出器３２を制御する、のいずれかを行い得る。これらの選択肢のどちらを用いても、それぞれのガンマ検出信号を、後の対応するガンマ画像の再構成から取り除き得る。これは、例えば、生成されたｘ線検出信号をモニタし、又はｘ線源を活性化する制御信号をモニタし、そしてこの信号に基づいて、ｘ線パルスの最中に検出されたガンマ検出信号をタグ付けすること、又はガンマ検出器の出力をゲーティングすなわちマスキングすることの何れかにより、その信号を阻止又は抑圧することによって達成され得る。ゲーティングは、例えば、ガンマ光伝導体層の光伝導体素子の出力をゲート制御するアナログ又はデジタルの電子スイッチによって、電子的に実行され得る。タグ付けは、該当するガンマ検出信号を特定するために、例えばｘ線パルスと同時期である束の間のガンマ検出信号に関連するデータフィールドを設定することによって、ソフトウェアで実行されることができ、信号の電子的な切換えに付随する回復（リカバリ）時間が経験されないという利点を有する。ガンマ検出信号の生成をそのように特定又は禁止することにより、そのような信号が、対応するガンマ画像の再構成から除外され得る。ｘ線検出器内でのｘ線量子の吸収は確率的過程であるので、ｘ線量子のうち小さい割合がｘ線検出器を通り抜けて、ガンマ検出器によって検出されることがある。故に、それらのガンマ検出信号を対応するガンマ画像の再構成から除外することにより、ｘ線検出信号とガンマ検出信号との間の干渉が抑制され得る。また、制御ユニットは、ｘ線パルス間のインターバル中にのみガンマ検出信号を生成するよう、ガンマ検出器を制御するように構成されてもよい。これは、例えば、上述のようにｘ線検出信号又はｘ線源活性化信号をモニタし、そして、ｘ線パルスの最中のガンマ検出信号の生成を、例えばそれらをゲーティングすること又はガンマ検出器に供給される電力を調節することにより、電子的に停止させることによって達成され得る。また、例えばｘ線画像及び核画像を再構成するために、取得されたデータ、すなわち、ｘ線検出信号及びガンマ検出信号を処理するよう、例えばワークステーション又はコンピュータといったプロセッシングユニット９が設けられ得る。
【００３３】
図２は、本発明に従った複合撮像検出器３０の第１の実施形態を例示している。それは、検出したｘ線量子に応答してｘ線検出信号を生成するｘ線検出器３１と、検出したガンマ量子に応答してガンマ検出信号を生成するガンマ検出器３２とを有している。ｘ線検出器３１及びガンマ検出器３２は、放射線を受ける方向（放射線受領方向）３３に沿って積層構成で配置されている。
【００３４】
ガンマ検出器３２は、複数のピンホール３２１を有するガンマコリメータプレート３２０と、検出したガンマ量子に応答してガンマシンチレーション光信号を生成する複数のガンマシンチレータ素子３２３を有するガンマシンチレータ層３２２と、ガンマシンチレーション光信号をガンマ検出信号へと変換するガンマ光検出器アレイ３２４（好ましくは、複数のガンマ光検出器素子３２６を有する）とを有している。この実施形態において、ガンマコリメータプレート３２０は、各々が、ｘ線検出器３１に面する小さいピンホール３２１を有するとともにシンチレータ層３２２に向かって幅が広くなった、複数のピンホールコーン３２５、によって形成されている。
【００３５】
故に、この実施形態において、ガンマ検出器３２は、（ガンマシンチレータ層３２２及びガンマ光検出器アレイ３２４によって形成された）間接ガンマ変換層を有する間接ガンマ検出器として構成されている。代わりに、直接ガンマ変換検出器が使用されてもよく、直接ガンマ変換検出器では、検出したガンマ量子に応答してガンマ検出信号を生成する複数の光伝導体素子を有するガンマ光伝導体層と、ガンマ検出信号を感知するガンマセンサアレイと、の組み合わせを有する直接変換層によって、上記間接ガンマ変換層が置き換えられる。
【００３６】
図２（及び他の図）では、１つのピンホール３２１の下に１つのガンマシンチレータ素子３２３が配置されている。しかしながら、言及しておくべきことには、一般に、複数（例えば、８×８）のガンマシンチレータ素子３２３が１つのピンホール３２１の下に配置されることになる（故に、対応することになる）。
【００３７】
概して如何なる種類のｘ線検出器がｘ線検出器３１として使用されてもよいが、複合撮像検出器３０のこの実施形態において、ｘ線検出器３１は、ｘ線散乱線除去グリッド３１０と、検出したｘ線量子に応答してｘ線シンチレーション光信号を生成する複数のｘ線シンチレータ素子を有するｘ線シンチレータ層３１１と、ｘ線シンチレーション光信号をｘ線検出信号へと変換するｘ線光検出器アレイ３１２（好ましくは、複数のｘ線光検出器素子を有する）と、を有する間接変換ｘ線検出器として構成されている。代わりに、直接ｘ線変換検出器が使用されてもよく、直接ｘ線変換検出器では、間接変換層（ｘ線シンチレータ層３１１及びｘ線光検出器アレイ３１２を有する）が、ｘ線量子を直接的に電荷に変換する直接ｘ線変換層によって置き換えられ、直接ｘ線変換層は好ましくは、検出したｘ線量子に応答してｘ線検出信号を生成する複数の光伝導体素子を有するｘ線光伝導体層と、ｘ線検出信号を感知するｘ線センサアレイとを有する。
【００３８】
このような複合撮像検出器を使用することは、既知の検出器に対して、例えば以下のものなどの幾つもの利点を有する。
・  ｘ線撮像とガンマ撮像とで厳密に同じ関心領域上に撮像視野の中心がある。ガンマ画像がｘ線撮像フィールドよりも僅かに大きいこともあり得る。
・  この複合検出器の面積は標準的なｘ線検出器と同じであるため、医療専門家にとっての患者アクセスが不変である。
・  ハイブリッド３Ｄ断層撮像（例えば、ＳＰＥＣＴ−ＣＢＣＴ）を可能にするＣアームの任意の角度での同時ビュー。
・  ｘ線システムのジオメトリ及び機械的機構に有意な変更がなく、故に、最新のＣアームシステムの改良及びアップグレードが可能である。
・  別々のｘ線検出器及びガンマ検出器を使用するシステムと比較して、同じ撮像ＦＯＶを確保するために双方の検出器を機械的又は電気的に結合する必要がない。
・  異なる検出器同士の衝突の危険がない。
・  コリメータ散乱が大いに抑制されるため、ピンホールコリメーションは、パラレルホール（平行孔）コリメートよりも遥かによく、高エネルギーガンマ量子に適している。
・  縮小（デマグニフィケイション）を用いるピンホールコリメーションは、従来のパラレルホールコリメーション又は関連するコリメーション（例えば、ファンビーム、コーンビーム）よりも遥かに高いガンマ及びＳＰＥＣＴ感度をもたらす。
【００３９】
複合撮像検出器に使用され得る他の一実施形態に係るｘ線検出器４１を図３に例示する。ｘ線検出器４１は、（ガラス）プレート上ではないが検出器・オン・フォイルとして、読み出し電子回路４１５を検出器の裏側に代えて横に配置して構築され得る。ｘ線検出器４１は、シンチレータ４１０と、光障壁・接着剤層４１１と、フォトダイオード層（例えば、＜１μｍ）４１２と、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）−バックプレーン（例えば、＜１−３μｍ）４１３と、ポリマーフォイル（例えば、１０−５０μｍ）４１４とを有している。このようなｘ線検出器４１は、Ｔｃ‐９９ｍガンマ量子（１４０ｋｅＶ）に対して７０％の透過率を有することができ、この透過率は、放射線受領方向においてその背後にガンマ検出器を配置するのに十分なものである。
【００４０】
図３は間接ｘ線検出器を示しているが、読み出し電子回路の横配置は、直接ｘ線検出器の場合にも好ましくは適用される。
【００４１】
例示的で非限定的な一実装において、２０×２０ｃｍ２サイズのｘ線検出器・オン・フォイルが使用され得る。ガンマ光検出器アレイは、３２．６×３２．６ｍｍ２の中の８×８ピクセル、及びピクセルサイズ４．０×４．０ｍｍ２を有し得る。ガンマ光検出器アレイは、１９６×１９６ｍｍ２のサイズの６×６＝３６アレイをカバーし得る。ガンマコリメータは、６×６＝３６個のタングステンピンホールアレイ（例えば３ｍｍ開口を有する）をカバーし得る。
【００４２】
一般的なマルチピンホールコリメータ（すなわち、コリメータ層３２０）は、それぞれの検出器タイルの前に中心をもつ複数のピンホールを有する鉛プレート又はタングステンプレートから構築されることができる。あるいは、例えばタングステン又は金から製造される複数のピンホールインサートを、あまり厳密には構築されない吸収板の中に配置することができる。強く吸収するプレートの使用により、典型的にパラレルホールコリメーションにおいて強い散乱バックグラウンドを与えるものである高エネルギーガンマ量子の散乱が回避される。例えばナイフエッジ状又はテーパー状のピンホールといった、ガンマ撮像用のピンホールの製造及び構造が一般的に知られている。典型的なピンホールプレートの厚さは、使用される材料に応じて、５−２０ｍｍの範囲内、好ましくは、おおよそ１０ｍｍとなる。
【００４３】
図４Ａ及び４Ｂは、本発明に従った第２及び第３の実施形態に係る複合撮像検出器５０、６０（部分的であり且つ拡大している）を例示している。図４Ａに示す第２の実施形態に係る検出器５０では、ピンホール３２１の前での、ｘ線検出器５１内でのガンマ線の吸収が、例えばｘ線検出器５１におけるＣｓＩのレーザアブレーションによる、ｘ線シンチレータ５１１の局所的な除去又は薄化によって（ほぼ）ゼロに低減される。図４Ｂに示す第３の実施形態に係る検出器６０では、同様の効果が、ピンホール３２１の上のｘ線検出器６１のｘ線シンチレータ６１１及びｘ線センサ基板６１２の除去によって達成される。
【００４４】
結果として生じる小さな欠けたｘ線画像領域の、パルス蛍光透視法における画像品質に対する影響は、ｘ線ビームを２つの角度付けられた（ツイン）ｘ線ビームへと分割することによって最小化されることができる。これは、３Ｄ撮像では必要とされなくてもよい。というのは、３Ｄ再構成においては、小さな欠けた領域は可視的な画像品質の損失をもたらさず、あるいは、ソフトウェア補正アルゴリズムを用いてデータの損失を補正することができるからである。
【００４５】
非限定的な一例として、２００ｍｍの被写体−ピンホール距離を仮定すると、ａ＝１．４°（＝ｔａｎ−１（５／２００））のとき、ｘ線ビーム１からの画像とｘ線ビーム２からの画像とが水平方向に５ｍｍシフトされる。従って、例示的な直径＜５ｍｍを持つピンホールに対して、小さい角度αが必要であるのみでる。図５は、対応する一実施形態に係る複合撮像検出器７０を、ｘ線量子とガンマ量子との交互検出を示すタイミング図９０を含めて例示している。ここでは、ｘ線源は、上で説明したように、２つの角度付けられたｘ線ビーム８０、８１を放射するように構成される。これは幾つかの手法で達成されることができ、すなわち、ｘ線源内での電子偏向によって、ｘ線源内の２つの陰極によって、又はｘ線源内の区分された回転陽極によって達成され得る。
【００４６】
ピンホール撮像における縮小（デマグニフィケイション）は、すなわち、１つのピンホールを通しての、或る一定の視野の、この視野よりもサイズが小さい検出器タイル上への投影は、従来のパラレルホールコリメータと同じ検出器面積で複数のピンホール検出器を使用することを可能にし、より大きい検出器面積を使用することなく、ＳＰＥＣＴシステム感度をブーストすなわち上昇させる。これは、十分に高い空間分解能を持つソリッドステート検出器で可能である。従来のアンガーカメラは、その本質的な空間解像度のために適していない。例示的なジオメトリは、縮小率が２−４となるような、１０−２０ｃｍの被写体−ピンホール距離及び５ｃｍのピンホール−検出器距離であり、その結果、非縮小ジオメトリと比較して１．７８−２．５６倍の高さの感度と、多数のガンマ線検出器からの重なり合った像がもたらされる。このジオメトリと、例えば２ｍｍのピンホール径とを用いると、１０−２０ｃｍの距離にある被写体面における空間分解能がそれぞれ６ｍｍ及び１０ｍｍとなる。１−５ｍｍの範囲内のピンホール径が、高い空間分解能に又は高い感度に関してそれぞれ最適化するときに好ましくあり得る。
【００４７】
提案する複合撮像検出器で使用されるガンマ線検出器は、ソリッドステート技術にて計数検出器のタイルのアレイから構築され得る。直接変換検出器（典型的に、テルル化カドミウム亜鉛ＣＺＴ、又はテルル化カドミウムＣｄＴｅから構築される）、又はシリコン光電子増倍管アレイ（ＳｉＰＭ）の正面にシンチレータアレイを使用する間接検出器のいずれの、異なる技術が利用可能である。例えば毎秒２５フレームに至るといったフレームレートでｘ線画像及びガンマ画像を順次に得ることができるよう、ｘ線照射のフェーズ中はデジタル光子検出器をオフに切り換えることができる。
【００４８】
２０×２０ｃｍ２のｘ線検出器の背後の検出器タイルの典型的な構成は、６×６個のデジタル光子検出器タイル（各々３２．６ｍｍ×３２．６ｍｍ、４ｍｍピクセル）のアレイ、又はＣＺＴタイル（各々２０×２０ｍｍ、２．４６ｍｍピクセル）の１０×１０アレイである。投影領域７１（図５参照）は、すなわち、単一のピンホールのガンマシンチレータ層の上面上へのピンホール投影は、円形、正方形又は六角形の構成とすることができる。（他の一実施形態に係る複合撮像検出器１００を示す図６Ａに例示するように、）異なる（隣接する）ピンホール３２１について、投影領域７２ａ、７２ｂが、限られた重なり合いを有してもよい。それに代えて、（他の一実施形態に係る複合撮像検出器１１０を示す図６Ｂに例示するように、）異なる（隣接する）ピンホール３２１ｃ、３２１ｄの投影領域７２ｃ、７２ｄが、追加の隔壁７３によって互いに分離されてもよい。
【００４９】
間接ガンマ検出用の可能なシンチレータ材料は、ＮａＩ：Ｔｌ、ＣｓＩ：Ｔｌ、イットリウムアルミニウムガーネット（ＹＡＧ）、ガドリニウムアルミニウムガーネット（ＧＡＧ）、ガドリニウムガリウムアルミニウムガーネット（ＧＧＡＧ）、これらの組み合わせ又はルテチウム若しくはテルビウムのような他の希土類材料との組み合わせなどのセリウムドープされたガーネット、臭化セリウムＣｅＢｒ３、又は、プラセオジムドープされたガドリニウムオキシサルファイド（ＧＯＳ）である。他の材料も同様に使用され得る。
【００５０】
ガンマ線検出器タイル上のピクセルは、４×４ｍｍのサイズを有し得る。ガンマ線検出器に、より小さい寸法のシンチレータスティックのアレイが光学的に結合されるとき、より高い空間分解能が得られる。検出器上で測定されたフラッドマップから、ガンマ量子が検出された結晶の位置が得られる。この原理は、１．２ｍｍのピクセルピッチでの前臨床ＰＥＴ撮像で証明されており、ＳＰＥＣＴでも同様に機能する。一実施形態において、単一のセラミックシンチレータスティックから構成されるか、又は例えばテープキャスティング、射出成形、又はグリーンボディ若しくはブラウンボディセラミック構造化といった先進製造技術で製造されるかのいずれかであるセラミックガーネットシンチレータのアレイが使用され得る。
【００５１】
この複合撮像検出器は、ｘ線及びガンマ平面撮像に使用されることができる。異なるピンホールからの複数のガンマ画像が重なり合うとき、腫瘍学において、統計的再構成（典型的に、ＭＬＥＭベース）を使用する３Ｄガンマ撮像が可能である。これは、ｘ線トモシンセシスにおいて利用可能な画像情報に匹敵する。Ｃアームの１８０°掃引によって、ｘ線検出器からのＣＴ及びガンマ検出器からのＳＰＥＣＴである完全に三次元の断層画像を取得し得る。
【００５２】
これらの複合撮像検出器及び撮像システムは、画像ガイド下療法、腫瘍学的介入、ＳＩＲＴ（ＴＡＲＥ）、近接照射療法、ＲＳＯ、腫瘍切除、生検、腫瘍熱切除、外科腫瘍学、経皮的介入、及び血管灌流に適用され得る。
【００５３】
図７は、アクチュエータ７９０を含むガンマ検出器７３２の一実施形態を例示している。図７において同様の参照符号を付したアイテムは、図２にも関連して説明したものに対応する。図７のガンマ検出器は、開示したｘ線検出器３１、４１はなしで使用されてもよいし、あるいは、例えば図２のガンマ検出器３２の代わりになどで、それと組み合わせて使用されてもよい。図７に戻るに、ガンマ検出器７３２では、複数のピンホール３２１を含むガンマコリメータプレート３２０と、ガンマ変換層３２２、３２４とが、放射線受領方向３３に沿って積層構成で配置されている。また、アクチュエータ７９０が、放射線受領方向３３に対して垂直な変位方向７９１における、ｉ）ガンマコリメータプレート３２０とガンマ変換層３２２、３２４との間の相対変位、又はｉｉ）ガンマ検出器７３２の変位、のいずれかを提供するように構成される。アクチュエータ７９０は、例えば、機械式、油圧式又は圧電式のアクチュエータとし得る。好適な一例において、機械式のウォーム駆動アクチュエータが使用される。変位の効果は、ピンホールの各々の視野が変化することである。好適な一例において、ガンマコリメータプレートのピンホール３２１は、第１方向７９２に第１のピッチＰを有する。第１方向７９２は、変位方向７９１に対して平行である。また、好ましくは、変位は、第１のピッチＰ以下の大きさを有する。図７には変位方向７９１がピッチＰの方向であるとして示されているが、これまた理解されることには、この変位及びピッチは、それに代えて、図の紙面に出入りする方向に向けられてもよい。
【００５４】
認識されていることには、上述のようにガンマ検出器を変位させることにより、各ピンホールの視野が、その未変位の隣接ピンホールの視野との重なり合いを増大させるように調節される。そうする際に、シンチグラフィ画像ではなく、断層撮影すなわちＳＰＥＣＴガンマ画像を再構成するのに十分なガンマ検出信号が、ガンマ検出器７３２によって生成され得る。これは、特に、比較的近位の撮像対象物に当てはまる。より詳細には、被写体の断層撮影ガンマ画像の再構成は、少なくとも２つの異なる観察方向からの被写体のガンマ検出信号を必要とする。ガンマコリメータプレート３２０の複数のピンホール３２１の各ピンホールが、それに付随するガンマ変換層３２２、３２４と協働して、対応する視野すなわち観察方向からのガンマ検出信号を提供する。比較的遠いピンホール−被写体距離では、隣接するピンホールの視野同士が実質的に重なり合うが、比較的近いピンホール−被写体距離では、隣接するピンホールの視野間の重なりはかなり少ない。従って、比較的遠いピンホール−被写体距離については、典型的に、断層画像の再構成に必要とされる被写体の少なくとも２つの異なる観察方向を提供するのに十分な、隣接ピンホールからのデータが存在する。対照的に、比較的近いピンホール−被写体距離については、典型的に、１つの観察方向についての十分なデータのみが存在し、あるいは、ピンホールプレート近くの狭い領域内でピンホール間の限られた領域についてデータが全く存在しないことさえある。上述のようにガンマ検出器を変位させることにより、各ピンホールの視野が、特に比較的近いピンホール−被写体距離において、少なくとも第２の観察方向についての十分なデータを提供するように調節される。それにより、断層画像すなわちＳＰＥＣＴ画像を再構成するのに十分なデータが提供される。例えば、最尤推定法（Maximum  Likelihood  Estimation  Method）すなわちＭＬＥＭを含む統計的再構成法などの、既知の画像再構成技術が再構成のために使用され得る。
【００５５】
第２の観察角度についての十分なデータを提供するために必要とされる変位の大きさは、主に、ピンホールピッチＰ及びピンホール−被写体距離に依存する。ピンホールピッチＰに等しい変位は、ゼロのピンホール−被写体距離に対して２つの視野についての完全なデータを提供する。企図される実際のピンホール−被写体距離では、ピンホールピッチＰのごく一部に等しい変位によって十分なデータが提供され得る。オーバーサンプリングされたデータすなわち冗長データを提供するよう、ピンホールピッチＰを超える変位が使用されてもよい。
【００５６】
また、上述のように、変位は、放射線受領方向３３に対して垂直な変位方向７９１における、ｉ）ガンマコリメータプレート３２０とガンマ変換層３２２、３２４との間の相対変位、又はｉｉ）ガンマ検出器の変位、として発効され得る。非限定的な一例において、ピンホールピッチは、例えば、数ミリメートル程度とし得る。従って、変位は、例えば機械式ウォーム駆動などの数多くのアクチュエータによって提供されることができる。
【００５７】
明らかなように、ガンマ検出器が、図１−６に例示した複合撮像検出器３、３０、５０、６０、７０、１００、１１０にてＸ線検出器と組み合わされるときにも、同様にガンマ検出器７３２を変位させることによって同じ効果を達成し得る。そこで、図８は、ガンマ検出器７３２と、アクチュエータ７９０と、Ｘ線検出器３１と、を含む複合撮像検出器７３０の一実施形態を例示している。Ｘ線検出器３１は、ここで他の箇所で説明したのと同じようにして動作し得る。
【００５８】
他の一実施形態において、ガンマ撮像方法が開示される。当該ガンマ撮像方法は、ガンマ検出器７３２とともに使用されることができ、
−  ガンマコリメータプレート３２０及びガンマ変換層３２２、３２４を第１の相互配置にしたガンマ検出器７３２を用いてガンマ検出信号を生成するステップと、
−  ガンマコリメータプレート３２０及びガンマ変換層３２２、３２４が第２の相互配置となるように、アクチュエータ７９０に、ガンマコリメータプレート３２０とガンマ変換層３２２、３２４との間の相対変位を提供させるステップと、
−  ガンマコリメータプレート３２０及びガンマ変換層３２２、３２４を第２の相互配置にしたガンマ検出器７３２を用いてガンマ検出信号を生成するステップと、
−  ガンマコリメータプレート３２０及びガンマ変換層３２２、３２４を第１の相互配置にして生成されたガンマ検出信号と、ガンマコリメータプレート３２０及びガンマ変換層３２２、３２４を第２の相互配置にして生成されたガンマ検出信号とに基づいて、ガンマ画像を再構成するステップと、
を含む。
【００５９】
対応する一実施形態において、複合撮像検出器３２とともに使用される撮像方法が開示される。当該方法は、
−  複合撮像検出器を第１の位置にして、ガンマ検出器３２でガンマ検出信号を生成するステップと、
−  放射線受領方向３３に対して垂直に、第２の位置まで、複合撮像検出器を並進させるステップと、
−  複合撮像検出器を第２の位置にして、ガンマ検出器３２でガンマ検出信号を生成するステップと、
−  複合撮像検出器を第１の位置にして生成されたガンマ検出信号と、複合撮像検出器を第２の位置にして生成されたガンマ検出信号とに基づいて、ガンマ画像を再構成するステップと、
を含む。
【００６０】
また、以上の方法のいずれかが、ここに開示された他の方法ステップをオプションで組み込んで、命令としてコンピュータプログラムプロダクトに含められてもよく、該命令が、請求項１に従ったガンマ検出器３２、７３２を制御するプロセッサ上で実行されるときに、該プロセッサに、それらの方法ステップと実行させる。コンピュータプログラムプロダクトは、専用ハードウェア、及び適切なソフトウェアと協働してソフトウェアを実行することが可能なハードウェアによって提供され得る。プロセッサによって提供されるとき、それらの機能は、単一の専用プロセッサによって、単一の共用プロセッサによって、あるいは一部が共用され得る複数の個別プロセッサによって提供される。また、“プロセッサ”又は“コントローラ”なる用語の明示的な使用は、ソフトウェアを実行可能なハードウェアを排他的に意味するものと解釈されるべきでなく、以下に限られないが、デジタル信号プロセッサ“ＤＳＰ”ハードウェア、ソフトウェアを格納する読み出し専用メモリ“ＲＯＭ”、ランダムアクセスメモリ“ＲＡＭ”、不揮発性ストレージなどを暗示的に含み得る。また、本発明の実施形態は、コンピュータ使用可能あるいはコンピュータ読み取り可能な記憶媒体からアクセス可能なコンピュータプログラムプロダクトの形態をとることができ、これは、コンピュータ又は何らかの命令実行システムによって使用され、あるいはそれとともに使用されるプログラムコードを提供する。この説明の目的で、コンピュータ使用可能あるいはコンピュータ読み取り可能な記憶媒体は、命令実行システム、装置又はデバイスによる使用又はそれとともにの使用のためにプログラムを含み、格納し、通信し、伝播し、あるいは輸送し得る如何なる装置であってもよい。媒体は、電子媒体、磁気媒体、光媒体、電磁気媒体、赤外線媒体、半導体システム、又は装置若しくはデバイス、又は伝搬媒体とし得る。コンピュータ読み取り可能媒体の例には、半導体メモリ若しくはソリッドステートメモリ、磁気テープ、取り外し可能コンピュータディスク、ランダムアクセスメモリ“ＲＡＭ”、読み出し専用メモリ“ＲＯＭ”、リジッドな磁気ディスク及び光ディスクがある。光ディスクの現行例には、コンパクトディスク型読み出し専用メモリ“ＣＤ−ＲＯＭ”、リード／ライト型コンパクトディスク“ＣＤ−Ｒ／Ｗ”、Ｂｌｕ−ｒａｙ（登録商標）、及びＤＶＤがある。
【００６１】
他の一実施形態において、図９は、ガンマ検出器７３２と、アクチュエータ制御システム７９４と、を含むガンマ撮像システム７９３を例示している。ガンマ撮像システム７９３は、撮像領域７９５と、該撮像領域を通り抜ける撮像軸７９６とを有し、該撮像軸７９６に沿って患者を受け入れる。患者は、撮像軸７９６に対して平行に移動するように構成された患者テーブル５によって支持され得る。ガンマ検出器７３２は、撮像軸７９６に対して半径７９７に沿って、すなわち、半径方向に配置され、変位方向７９１は半径７９７に対して垂直である。アクチュエータ制御システム７９４は、ガンマ画像を再構成する際に使用するためにガンマ検出器７３２が２つの変位位置の各々でガンマ検出信号を生成するように、アクチュエータ７９０を制御して、ｉ）ガンマコリメータプレート３２０とガンマ変換層３２２、３２４との間の相対変位、又はｉｉ）ガンマ検出器７３２の変位、のいずれかを生じさせるように構成される。アクチュエータ制御システム７９４は、例えば、アクチュエータの制御を提供するプロセッサを含み得る。好ましくは、変位方向７９１は撮像軸７９６に対して平行であるが、それに代えて、変位方向７９１は撮像軸７９６に対して垂直であってもよい。ガンマ撮像システム７９３は、ガンマ検出器７３２を支持するＣアーム４、又はそれに代わる支持体若しくはガントリーを含み得る。ガンマ撮像システム７９３は、関心領域の断層画像を再構成するために、アクチュエータ制御システム７９４がガンマ検出器を２つの位置の間で変位させて、それら２つの位置の各々で関心領域のガンマ検出信号が生成されるように動作され得る。
【００６２】
図面及び以上の記載にて本発明を詳細に図示して説明してきたが、これらの図示及び説明は、限定的ではなく、例示的あるいは典型的なものとみなされるべきであり、本発明は、開示した実施形態に限定されるものではない。開示した実施形態へのその他の変形が、図面、本開示及び添付の請求項の検討から、請求項に係る発明を実施する当業者によって理解されて実現され得る。
【００６３】
請求項において、用語“有する”はその他の要素又はステップを排除するものではなく、不定冠詞“ａ”又は“ａｎ”は複数であることを排除するものではない。単一の要素又はその他のユニットが、請求項に記載される複数のアイテムの機能を果たしてもよい。特定の複数の手段が相互に異なる従属請求項に記載されているという単なる事実は、それらの手段の組合せが有利に使用され得ないということを指し示すものではない。
【００６４】
請求項中の如何なる参照符号も、範囲を限定するものとして解されるべきでない。
【図１】
2019532284.tif 000003
【図２】
2019532284.tif 000004
【図３】
2019532284.tif 000005
【図４Ａ】
2019532284.tif 000006
【図４Ｂ】
2019532284.tif 000007
【図５】
2019532284.tif 000008
【図６Ａ】
2019532284.tif 000009
【図６Ｂ】
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【図７】
2019532284.tif 000011
【図８】
2019532284.tif 000012
【図９】
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【手続補正書】
【提出日】平成31年3月14日(2019.3.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガンマ量子及びｘ線量子の検出用の複合撮像検出器であって、
検出したｘ線量子に応答してｘ線検出信号を生成するｘ線検出器と、
検出したガンマ量子に応答してガンマ検出信号を生成するガンマ検出器と
を有し、
前記ｘ線検出器及び前記ガンマ検出器は、放射線受領方向に沿って積層構成で配置され、
前記ガンマ検出器は、
複数のピンホールを有するガンマコリメータプレートと、
検出したガンマ量子をガンマ検出信号へと変換するガンマ変換層と
を有し、
前記ｘ線検出器は、検出したｘ線量子をｘ線検出信号へと変換するｘ線変換層と、読み出し電子回路と、フォイル基板とを有し、前記読み出し電子回路が前記ｘ線変換層に対して横に配置されるように、前記ｘ線変換層及び前記読み出し電子回路が前記フォイル基板上に配置されている、
複合撮像検出器。
【請求項２】
前記ガンマ検出器は、当該複合撮像検出器にｘ線量子が入射しないときにガンマ検出信号を生成するように制御される、請求項１に記載の複合撮像検出器。
【請求項３】
前記ガンマコリメータプレートの前記ピンホールの数が、前記ガンマ変換層のガンマ検出器素子の数以下であり、１つのピンホールと１つ以上の対応するガンマ検出器素子とが、前記放射線受領方向に沿って積層構成で配置され、該ピンホールは、該１つ以上の対応するガンマ検出器素子に対して中心にある、
請求項１に記載の複合撮像検出器。
【請求項４】
前記ガンマコリメータプレートは、前記複数のピンホールが形成された鉛又はタングステンのプレートからなる、
請求項１に記載の複合撮像検出器。
【請求項５】
前記ガンマコリメータプレートは、前記ピンホールを含んだ複数のピンホールインサートが一体化された吸収板からなる、
請求項１に記載の複合撮像検出器。
【請求項６】
前記ピンホールは、ナイフエッジ状ピンホール又はテーパー状ピンホールである、
請求項１に記載の複合撮像検出器。
【請求項７】
前記ｘ線検出器は更にｘ線散乱線除去グリッドを有する、
請求項１に記載の複合撮像検出器。
【請求項８】
ピンホールに隣接する前記ｘ線変換層の材料が、除去されている、又は、ピンホールに隣接しない他の領域においてよりも薄い、
請求項１に記載の複合撮像検出器。
【請求項９】
前記複数のピンホールは各々、円形、正方形、又は六角形の形状を持つ投影領域を有する、
請求項１に記載の複合撮像検出器。
【請求項１０】
隣接するピンホールの投影領域が重なり合う、又は隣接するピンホールの投影領域が隔壁によって分離される、
請求項１に記載の複合撮像検出器。
【請求項１１】
前記ガンマ変換層は、直接ガンマ変換層又は間接ガンマ変換層を含む、
請求項１に記載の複合撮像検出器。
【請求項１２】
パルスｘ線ラジエーションを放射するｘ線源と、
ガンマ量子及びｘ線量子の検出用の複合撮像検出器であり、
検出したｘ線量子に応答してｘ線検出信号を生成するｘ線検出器と、
検出したガンマ量子に応答してガンマ検出信号を生成するガンマ検出器と、
を有する複合撮像検出器と
を有し、
前記ｘ線検出器及び前記ガンマ検出器は、放射線受領方向に沿って積層構成で配置され、
前記ガンマ検出器は、
複数のピンホールを有するガンマコリメータプレートと、
検出したガンマ量子をガンマ検出信号へと変換するガンマ変換層と
を有する、
撮像システム。
【請求項１３】
ｘ線パルス間のインターバル中にガンマ量子を検出するよう前記複合撮像検出器を制御するように構成された制御ユニット、
を更に有する請求項１２に記載の撮像システム。
【請求項１４】
請求項１に記載の複合撮像検出器とともに使用される撮像方法であって、
前記複合撮像検出器を第１の位置にして、前記ガンマ検出器でガンマ検出信号を生成するステップと、
前記放射線受領方向に対して垂直に、第２の位置まで、前記複合撮像検出器を並進させるステップと、
前記複合撮像検出器を前記第２の位置にして、前記ガンマ検出器でガンマ検出信号を生成するステップと、
前記複合撮像検出器を前記第１の位置にして生成された前記ガンマ検出信号と、前記複合撮像検出器を前記第２の位置にして生成された前記ガンマ検出信号とに基づいて、ガンマ画像を再構成するステップと、
を有する撮像方法。
【請求項１５】
前記ガンマコリメータプレートの前記ピンホールは、第１方向に第１のピッチを有し、
前記第１方向は前記並進の方向に対して平行であり、且つ
前記並進は、前記第１のピッチ以下の大きさを有する、
請求項１４に記載の撮像方法。
【国際調査報告】
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