(57)【要約】飛行時間陽電子放出断層（ＴＯＦ−ＰＥＴ）撮像撮像方法において、三次元飛行時間応答線（ＴＯＦ−ＬＯＲ）データが取得される。各々のＴＯＦ−ＬＯＲは飛行時間空間局在化を伴う応答線に対応している。ＴＯＦ−ＬＯＲデータは、飛行時間空間局在化に基づいて複数の二次元ＴＯＦ−ＬＯＲデータ集合にスライスビニングされる。スライスビニングされたＴＯＦ−ＬＯＲデータの少なくとも一部は、二次元データ集合に対して傾いている応答線に対応する。ＴＯＦ−ＬＯＲデータは、少なくとも１０°の角度スパンを各々有する複数の粗い角度ビンに粗く角度リビニングされる。粗く角度ビニングされたＴＯＦ−ＬＯＲデータは画像スライスを生成するように再構成される。
2008537113.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
三次元陽電子放出断層撮像飛行時間応答線（ＴＯＦ−ＬＯＲ）データを取得する段階であって、各々のＴＯＦ−ＬＯＲは飛行時間空間局在化を伴う応答線に対応する、段階；
前記飛行時間空間局在化に基づいてＴＯＦ−ＬＯＲをビニングする前記ＴＯＦ−ＬＯＲデータを複数の二次元ＴＯＦ−ＬＯＲデータ集合にスライスビニングする段階であって、前記スライスビニングされたＴＯＦ−ＬＯＲデータの少なくとも一部は前記二次元データ集合に対して傾いている応答線に対応している、段階；及び
前記二次元ＴＯＦ−ＬＯＲデータ集合を三次元再構成画像を規定する対応する画像スライスに再構成する段階；
を有する撮像方法。
【請求項２】
請求項１に記載の撮像方法であって、前記のＴＯＦ−ＬＯＲデータを取得する段階は複数の放射線検出器リングを用いる、撮像方法であり、前記スライスビニングする段階は：
前記放射線検出器リングにより規定されるスライスに対応する複数の二次元ＴＯＦ−ＬＯＲデータ集合を三次元再構成画像データ集合に前記ＴＯＦ−ＬＯＲデータをビニングする段階；
を有する、撮像方法。
【請求項３】
請求項２に記載の撮像方法であって、前記スライスビニングする段階は：
各々の傾いたＴＯＦ−ＬＯＲを前記ＴＯＦ−ＬＯＲがスライスビニングされる前記スライスに投影する段階；
を更に有する、撮像方法。
【請求項４】
請求項１に記載の撮像方法であって、前記ＴＯＦ−ＬＯＲデータを取得する段階は、空間スライスを各々ビニングする複数の放射線検出器リングを用いる、撮像方法であって、前記スライスビニングする段階は：
各々の傾いたＴＯＦ−ＬＯＲを前記ＴＯＦ−ＬＯＲの少なくとも中央部分を有する空間スライスにビニングする段階；
を有する、撮像方法。
【請求項５】
請求項１に記載の撮像方法であって、前記ＴＯＦ−ＬＯＲデータを取得する段階は、空間スライスを各々ビニングする複数の放射線検出器リングを用いる、撮像方法であって、前記スライスビニングする段階は：
各々の傾いたＴＯＦ−ＬＯＲについて、前記ＴＯＦ−ＬＯＲに対応する陽電子−電子消滅事象の最も可能性の高い空間位置を決定する段階；及び
各々の傾いたＴＯＦ−ＬＯＲを前記傾いたＴＯＦ−ＬＯＲに対応する前記陽電子−電子消滅事象の最も可能性の高い空間位置を有する空間スライスにビニングする段階；  
を有する、撮像方法。
【請求項６】
請求項１に記載の撮像方法であって、前記の各々の二次元ＴＯＦ−ＬＯＲデータ集合を再構成する段階は：
前記画像スライスを生成するように前記ＴＯＦ−ＬＯＲをフィルタリング逆投影する段階；
を有する、撮像方法。
【請求項７】
請求項１に記載の撮像方法であって、前記の各々の二次元ＴＯＦ−ＬＯＲデータ集合を再構成する段階は：
前記画像スライスを生成するように前記ＴＯＦ−ＬＯＲの反復逆投影を用いる段階；
を有する、撮像方法。
【請求項８】
請求項１に記載の撮像方法であって、前記の各々の二次元ＴＯＦ−ＬＯＲデータ集合を再構成する段階は：
前記二次元ＴＯＦ−ＬＯＲデータ集合の前記ＴＯＦ−ＬＯＲにより規定される空間点の集まりとして近似画像を規定する段階；及び
前記画像スライスを生成するように前記近似画像を逆飛行時間フィルタリングする段階；
を有する、撮像方法。
【請求項９】
請求項８に記載の撮像方法であって、前記二次元ＴＯＦ−ＬＯＲデータ集合の前記ＴＯＦ−ＬＯＲにより規定される空間点の集まりとして近似画像を規定する段階は：
前記ＴＯＦ−ＬＯＲに対応する陽電子−電子消滅事象の最も可能性の高い位置として各々の空間点を規定する段階；
を有する、撮像方法。
【請求項１０】
請求項１に記載の撮像方法であって、前記の各々の二次元ＴＯＦ−ＬＯＲデータ集合を再構成する段階は：
前記二次元ＴＯＦ−ＬＯＲデータ集合の前記ＴＯＦ−ＬＯＲデータを複数の角度ビンに角度ビニングする段階；及び
前記画像スライスを生成するように前記角度ビニングされたＴＯＦ−ＬＯＲデータを再構成する段階；
を有する、撮像方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の撮像方法であって、前記角度ビニングする段階は：
少なくとも約Δφ＝ａｔａｎ（２ｇ／ξ）の角度ビンについて一様な角度スパン（Δφ）を選択し、ここで、ｇは前記ＴＯＦ−ＬＯＲの統計的幅により除算された空間対象領域の半径であり、ξは前記空間領域に亘る画素数である；
撮像方法。
【請求項１２】
請求項１０に記載の撮像方法であって、前記角度ビンの数は、１８０°の角度スパンに集合的に亘って約２０個以下である、撮像方法。
【請求項１３】
請求項１０に記載の撮像方法であって、各々の角度ビンの角度スパンは少なくとも約１０°である、撮像方法。
【請求項１４】
請求項１に記載の撮像方法を実行するための陽電子放出断層撮像スキャナ。
【請求項１５】
請求項１に記載の撮像方法を実行するためにプログラムされた処理装置。
【請求項１６】
三次元陽電子放出断層撮像飛行時間応答線（ＴＯＦ−ＬＯＲ）データを取得するための手段であって、各々のＴＯＦ−ＬＯＲは飛行時間空間局在化を伴う応答線に対応する、手段；
前記飛行時間空間局在化に基づいてＴＯＦ−ＬＯＲをビニングする前記ＴＯＦ−ＬＯＲデータを複数の二次元ＴＯＦ−ＬＯＲデータ集合にスライスビニングするための手段であって、前記スライスビニングされたＴＯＦ−ＬＯＲデータの少なくとも一部は前記二次元データ集合に対して傾いている応答線に対応している、手段；及び
前記二次元ＴＯＦ−ＬＯＲデータ集合を三次元再構成画像を規定する対応する画像スライスに再構成するための手段；
を有する飛行時間陽電子放出断層撮像スキャナ。
【請求項１７】
請求項１６に記載のスキャナであって、前記のＴＯＦ−ＬＯＲデータを取得するための手段は：
複数の検出器リングであって、前記二次元ＴＯＦ−ＬＯＲデータ集合に対応し、各々の傾いた応答線は２つの異なるリングにおける検出器により検出される、検出器リング；
を有する、スキャナ。
【請求項１８】
陽電子放出断層撮像飛行時間応答線（ＴＯＦ−ＬＯＲ）データを取得する段階であって、各々のＴＯＦ−ＬＯＲは飛行時間空間局在化を伴う応答線に対応する、段階；
前記ＴＯＦ−ＬＯＲデータを少なくとも約１０°の角度スパンを各々有する複数の粗い角度ビンに対して粗く角度ビニングする段階；及び
前記画像スライスを生成するように前記の粗く角度ビニングされたＴＯＦ−ＬＯＲデータを再構成する段階；
を有する、撮像方法。
【請求項１９】
請求項１８に記載の撮像方法であって、前記粗く角度ビニングする段階は：
少なくとも約Δφ＝ａｔａｎ（２ｇ／ξ）の角度ビンについて一様な角度スパン（Δφ）を選択し、ここで、ｇは前記ＴＯＦ−ＬＯＲの統計的幅により除算された空間対象領域の半径であり、ξは前記空間領域に亘る画素数であり、Δφは少なくとも約１０°である；
撮像方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線検出技術に関する。本発明は、特に、飛行時間陽子放出断層撮像法（ＴＯＦ−ＰＥＴ）に関し、以下、特にそれに関連させて説明する。しかしながら、本発明は、一般に、撮像、分光法、及び、同時の放射線粒子出射事象を生成する放射線トレーサ又は撮像剤を用いるものに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＰＥＴにおいては、放射線医薬品が、人間の患者又は他の撮像対象物に投与される。放射線医薬品は、２つの逆方向に向けられたガンマ線を生成するように、電子−陽電子消滅事象において周囲の撮像対象物の電子と急速に相互作用する前に、非常に短い距離を進む陽電子を放出する放射線減衰事象をもたらす。ガンマ線は、反応線（ＬＯＲ）を規定する２つの実質的に同時の放射線検出事象として撮像対象物の周りの放射線検出器により検出される。
【０００３】
それらのガンマ線は“実質的に同時に”検出されるが、含まれる２つの放射線検出器が他の放射線検出器より電子−陽電子消滅事象に近い場合、２つの放射線検出事象間には小さい時間差が存在する。ガンマ線は光の速度で進むため、検出器間のこの時間差は、典型的には、数ナノ秒又はそれ以下である。ＴＯＦ−ＰＥＴにおいては、放射線検出器は、この小さい飛行時間差の測定を可能にするように十分に高速で動作し、その時間差は、ＬＯＲの部分に電子−陽電子消滅事象を局在するように用いられる。
【０００４】
再構成速度及び精度における一因子は角度ビニング分解能（ａｎｇｕｌａｒ  ｂｉｎｎｉｎｇ  ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ）である。代表的なＰＥＴスキャナは、検出器の１つ又はそれ以上のリングを有し、各々の検出器のリングは６００乃至７００個の検出画素を有する。それ故、検出器のリングの横断面において取得されるＬＯＲデータの角度分解能（取得される角度ビンサイズ）は約０．５°乃至１°である。大きい角度ビンサイズに各々亘っている少数の角度ビンに対してＬＯＲデータをリビニングすることにより、再構成速度は大きくなる。しかしながら、角度リビニングは、一般に、角度リビニングＬＯＲデータの低下した角度分解能に略相応した程度まで画像分解能を低下させるように見込まれるものである。
【０００５】
三次元ＰＥＴにおいては、放射線検出器の多重リングが、複数のスライスについて撮像データを供給するように撮像対象物を囲んでいる。反対向きのガンマ線は、一般に、同じ又は異なるリングにおける放射線検出器により検出されることが可能である。同じリングの放射線検出器により検出されるガンマ線の対は、そのリングを有する面内に局在された陽電子―電子消滅事象から発せられたものである。しかしながら、異なるリングの放射線検出器により検出されるガンマ線の対は、ガンマ線を検出したリングにより境界付けられたボリューム内に局在された陽電子―電子消滅事象から発せられたものである。一再構成方法においては、同じリングにより検出された同時のガンマ線に対応するＬＯＲデータのみが処理される。この方法は、各々のスライスが別個に再構成されることを可能にするが、結果的に大量のＬＯＲデータを捨てることになる。２つの異なる検出器リングを用いて取得されたＬＯＲ投影を含むＬＯＲデータ全てを活用するように、逆投影又は他の再構成が三次元的に実行され、そのことは、演算集約的であり、大量のデータ記憶を必要とする。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
下記では、上記の制約及び他の制約を克服する改善された装置及び方法について検討している。
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
一特徴にしたがって、撮像方法を提供する。三次元陽電子放出断層撮像−飛行時間−応答線（ＴＯＦ−ＬＯＲ）データが取得される。各々のＴＯＦ−ＬＯＲは飛行時間空間局在化を伴う応答線に対応する。ＴＯＦ−ＬＯＲデータは、飛行時間空間局在化に基づく複数の二次元ＴＯＦ−ＬＯＲデータにスライスビニングされる。スライスビニングされたＴＯＦ−ＬＯＲデータの少なくとも一部は、二次元データの集合に対して傾いている応答線に対応する。二次元ＴＯＦ−ＬＯＲデータの集合は、三次元再構成画像を規定する対応する画像スライスに再構成される。
【０００８】
他の特徴にしたがって、陽電子放出断層撮像（ＰＥＴ）スキャナについて、本明細書の最初の段落に記載している撮像方法を実行することについて開示している。
【０００９】
他の特徴にしたがって、本明細書の最初の段落に記載している撮像方法を実行するようにプログラムされた処理器について開示している。
【００１０】
他の特徴にしたがって、飛行時間陽電子放出断層撮像スキャナについて開示している。三次元陽電子放出断層撮像−飛行時間−応答線（ＴＯＦ−ＬＯＲ）データを取得するための手段について開示している。各々のＴＯＦ−ＬＯＲは、飛行時間空間局在化を伴う応答線に対応する。飛行時間空間局在化に基づいて複数の二次元ＴＯＦ−ＬＯＲデータの集合にＴＯＦ−ＬＯＲデータをスライスビニングする手段について開示している。スライスビニングされたＴＯＦ−ＬＯＲデータの少なくとも一部は、二次元データの集合に対して傾いている応答線に対応する。三次元再構成画像を規定する画像スライスに対応する二次元ＴＯＦ−ＬＯＲデータの集合を再構成するための手段について開示している。
【００１１】
一特徴にしたがって、撮像方法を提供している。陽電子放出断層撮像−飛行時間−応答線（ＴＯＦ−ＬＯＲ）データが取得される。各々のＴＯＦ−ＬＯＲは、飛行時間空間局在化を伴う応答線に対応する。ＴＯＦ−ＬＯＲデータは、少なくとも約１０°の角度スパンを各々有する複数の粗い角度ビンに粗く角度リビニングされる。粗く角度ビニングされたＴＯＦ−ＬＯＲデータは、画像スライスを生成するように再構成される。
【００１２】
一有利点は、高速ＴＯＦ−ＬＯＲ画像再構成を提供することにある。
【００１３】
他の有利点は、高分解能ＴＯＦ−ＬＯＲ画像再構成を提供することにある。
【００１４】
他の有利点は、異なる検出器リングにより取得されるＬＯＲデータの取得データを捨てることなく、スライス毎に基づくＴＯＦ−ＬＯＲ画像再構成を可能にすることにある。
【００１５】
他の有利点は、画像分解能の付随損失を伴うことなく、粗い角度リビニングを用いて高速ＴＯＦ−ＬＯＲ画像再構成を提供することにある。
【００１６】
多数の付加有利点及び恩恵については、以下の詳細説明を読むことにより、当業者に明らかになるであろう。
【００１７】
本発明は、種々の構成要素及び構成要素形の構成において並びに種々の処理操作及び処理操作の構成において具現化されることが可能である。図は、単に好適な実施形態を例示するためのものであり、本発明を限定するように意図されてはいない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１を参照するに、飛行時間陽子放出断層撮像（ＴＯＦ−ＰＥＴ）スキャナ８は、撮像領域１２を  内部に撮像対象物が配置される撮像部位１２を捉えるように配置されている放射線検出器の複数のリング１０を有する。図１においては、撮像対象物は人間の患者１３の頭部であるが、他の解剖学的部位が撮像されることが可能であり、更に、撮像対象物は人間でないことが可能である。図１においては、ｒ１、ｒ２、ｒ３、ｒ４、ｒ５にそれぞれ指数付けされた５つの放射線検出器リング１０が、説明の簡単化のために示されているが、典型的には、２０乃至６０個又はそれ以上の検出器リングが、高分解能の三次元撮像のために備えられる。更に、放射線検出器リング１０は模式的に示されているが、典型的には、放射線検出器は、スキャナ８のハウジング１４内に収容され、それ故、外側からは見えないようになっている。典型的には、各々の放射線検出器リング１０は、数百個の放射線検出器、例えば、リング当たり６００乃至７００個の範囲内の放射線検出器の画素を有する。
【００１９】
適切な放射線医薬品が、ＴＯＦ−ＬＯＲ撮像の初期化に先だって患者又は他の撮像対象物に投与される。その放射線医薬品は、陽電子を放出する放射性崩壊事象が行われる放射性物質を有する。陽電子は、撮像対象物の近くの電子と共に即座に消滅する。一例示としての陽電子−電子消滅事象１６について、図１に模式的に示している。各々の陽電子−電子消滅事象は、５１１ｋｅＶのエネルギーを有する２つの反対向きのガンマ線を生成する。その例示としての陽電子−電子消滅事象はガンマ線１７、１８を生成する。複数の粒子が反対向きの軌道又は予測可能な相対的軌道に沿って放出されるように放射性崩壊を有する他の放射線医薬品についてまた、検討されている。ガンマ線は、光速で、即ち、約３ｘ１０８ｍ／ｓｅｃの速度で進む。撮像領域１２は、典型的には、約２ｍ又はそれ以下の直径又は他の特徴的寸法を有するため、陽電子−電子消滅事象の陽電子から複数の放射線検出器１０の検出器の一へのガンマ粒子についての飛行時間は約数ナノ秒又はそれ以下である。それ故、２つの反対向きのガンマ線は、放射線検出器の２つに実質的に同時に衝突する。
【００２０】
それらの２つのガンマ線は、同じ放射線検出器リングにおける放射線検出器により検出されることが可能である。この場合、対応するＬＯＲは放射線検出器リングの面内にあり、陽電子−電子消滅事象は放射線検出器リングにより規定される空間スライス内にあることが容易に理解できる。
【００２１】
しかしながら、一般に、それら２つのガンマ線は２つの異なる放射線検出器リングにより検出されることが可能である。例えば、図示されているガンマ線１７、１８は、放射線検出器リング１０のうちの２つの異なる放射線検出器リングにより検出される。特に、ガンマ線１７は放射線検出器リングｒ１により検出される一方、ガンマ線１８は放射線検出器リングｒ４により検出される。この場合、対応するＬＯＲは、検出器リング１０の何れの一と同一平面上にはなく、陽電子−電子消滅事象１６は、検出器リングｒ１、ｒ２、ｒ３、ｒ４により規定される４つの空間ライスの何れの一に位置付けられることが可能である。
【００２２】
放射線検出器は、検出の正確な局在化及び粒子エネルギーを決定するように、例えば、Ａｎｇｅｒロジック又は他の処理を用いて、各々の粒子検出を局在化する。そのロジックは、放射線検出器エレクトロニクスに一体化される、ＰＥＴハウジング１４内に収容される、又はスキャナから離れて位置付けられることが可能である。その結果として得られる放射線検出事象は事象バッファ２２のリストに記憶され、各々の検出事象はＴＯＦ処理を容易にするように検出時間によりタグ付けされる又は註釈付けされる。ガンマ線対検出回路２４は、対応する電子−陽電子消滅事象に属す実質的に同時のガンマ線検出の対を特定するように放射線検出事象を処理する。この処理は、例えば、エネルギー窓（即ち、約５１１ｋｅＶに設定された選択エネルギーフィルタリング窓の外側に放射線検出事象を捨てる）及び同時検出回路（即ち、選択時間フィルタリング間隔より大きい間隔だけ互いから時間的に離れた放射線検出事象の対を捨てる）を有することが可能である。
【００２３】
ガンマ線の対が識別されるとき、応答線（ＬＯＲ）処理器２８は、２つのガンマ線検出を接続する空間応答線（ＬＯＲ）を特定するように２つのガンマ線検出事象に関する空間情報を処理する。それらの２つのガンマ線は全く逆の経路に沿って放出されるために、その電子−陽電子消滅事象はＬＯＲのどこかで起こる必要があるように認識される。
【００２４】
ＴＯＦ−ＰＥＴにおいては、検出器リング１０の放射線検出器は、２つの“実質的に同時の”ガンマ線検出間の飛行時間差を検出するのに十分な高時間分解能を有する。飛行時間処理器３０は、ＬＯＲに沿って陽電子−電子消滅事象を局在化するように２つのガンマ線検出事象の時間の間の時間差を解析する。ｈｉｓｔｏｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎのような飛行時間応答線（ＴＯＦ−ＬＯＲ）が、飛行時間情報に基づいて決定される。図１においては、例示としての陽電子−電子消滅事象１６に対応するｈｉｓｔｏｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ３１が示されている。例示としての陽電子−電子消滅事象１６は、ガンマ線１７を検出する放射線検出器と比較して、ガンマ線１８を検出する放射線検出器により近いため、ガンマ線１８についての飛行時間は、ガンマ線１７についての飛行時間より短く、それ故、ＴＯＦ−ＬＯＲ又はｈｉｓｔｏｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ３１は、ガンマ線１８を検出する放射線検出器の方にＬＯＲに沿って、対応するように移動される。
【００２５】
ＴＯＦ−ＬＯＲ３１は、放射線検出器の有限時間分解能のために非ゼロであるＬＯＲデータの取得に沿って有限の長さを有する。一部の実施形態においては、各々のＴＯＦ−ＬＯＲは、ＬＯＲに沿って陽電子−電子消滅事象の陽電子を表すガウス分布又は他の確率分布を具現化する又は表す。他の実施形態においては、ＴＯＦ−ＬＯＲは、ＬＯＲに沿って確率分布の半値全幅（ＦＷＨＭ）のような統計的幅において一定値を具現化する又は表す。ＴＯＦ−ＬＯＲデータは、ＴＯＦ情報に基づいてＬＯＲに沿った陽電子−電子消滅事象の局在化の他の適切な表示を用いることが可能である。多数の陽電子−電子消滅事象について集められた、得られるＴＯＦ−ＬＯＲデータは、三次元ＴＯＦ−ＬＯＲデータ３２の集合として記憶される。
【００２６】
図１を継続して参照するに、そして図２を更に参照するに、尤度スライスビニング処理器４０は、ＴＯＦ−ＬＯＲの飛行時間局在化に基づいて複数の二次元ＴＯＦ−ＬＯＲデータの集合４２に三次元ＴＯＦ−ＬＯＲデータの集合３２をビニングする。スライスビニングは、ＴＯＦ−ＬＯＲデータ３２を放射線検出器リングにより規定される空間スライスにビニングする。５つの検出器リング１０を用いる例示としての実施形態については、尤度スライスビニング処理器４０は、検出器リングｒ１、ｒ２、ｒ３、ｒ４、ｒ５のそれぞれに対応する５つの二次元ＴＯＦ−ＬＯＲデータ集合４２に三次元ＴＯＦ−ＬＯＲデータ３２をビニングする。
【００２７】
そのスライスビニングは、ＴＯＦ−ＬＯＲの少なくとも中央部分に含まれる空間スライスに各々のＴＯＦ−ＬＯＲをビニングする。各々のＴＯＦ−ＬＯＲが基本的陽電子−電子消滅事象を表すガウス分布又は他の確率分布を表す場合、陽電子−電子消滅事象の尤度空間位置を表す確率分布のガウスピーク、他の平均値又は中央値を決定することは容易である。スライスビニング処理器４０は、その場合、ＴＯＦ−ＬＯＲに対応する陽電子−電子消滅事象の尤度空間位置を有する空間スライスに各々のＴＯＦ−ＬＯＲを適切にビニングする。
【００２８】
図２においては、例示としてのＴＯＦ−ＬＯＲが、ＴＯＦ−ＬＯＲ３１の殆ど又は全てを有する放射線検出器リングｒ３により規定されるスライスに適切にビニングされるように示されている。一部の実施形態においては、そのスライスビニングは、そのＴＯＦ−ＬＯＲデータ３２がスライスビニングされるスライスへの各々のＴＯＦ−ＬＯＲの投影を含む。これについては図２に示していて、図２においては、例示としてのＴＯＦ−ＬＯＲ３１が、検出器リングｒ３により規定されるスライス内にあるスライスビニングされたＴＯＦ−ＬＯＲ３１′を規定するように検出器リングｒ３により規定されるスライスに投影される。他の検討された実施形態においては、そのＴＯＦ−ＬＯＲは、二次元データ集合において一般に大きいＴＯＦ−ＬＯＲを生成するスライスに対して適切に回転される。任意に、そのＴＯＦ−ＬＯＲは、各々のスライスにおいて生じる事象の確率にしたがって重み付けされる各々のスライスへの寄与度を有する２つ又はそれ以上のスライスにビニングされることが可能である。
【００２９】
下で、スライスビニングのための１つの適切な方法の一数的実施例について説明する。この実施例においては、各々のＬＯＲは、時間ｔ１において生じる放射線検出事象により決定される第１端点（ｘ１，ｙ１，ｚ１）と、時間ｔ２において生じる放射線検出事象により決定される第２端点（ｘ２，ｙ２，ｚ２）とを有する。飛行時間情報は、時間差Δｔ＝ｔ２−ｔ１により数値化される。尤度スライス（ｚＭＬ）は次式のように適切に決定され、
ｚＭＬ＝（ｚ１＋ｚ２）／２−ｃ（Δｔ／２）（（ｚ２−ｚ１）／ｄ）  （１）
ここで、“ｃ”は光の速度であり、ｄはＬＯＲの長さであり、次式で与えられる。
【００３０】
ｄ＝√（（ｘ２−ｘ１）２＋（ｙ２−ｙ１）２＋（ｚ２−ｚ１）２）      （２）
ｚＭＬの第１項はＬＯＲの第１及び第２端点間の平均スライス位置であり、第２項はＬＯＲ情報を説明する補正又は調節項である。
【００３１】
図２を継続して参照するに、ビニングされる画像空間スライスに対するＬＯＲの角度はθで表される。飛行時間情報についてのガウスカーネル表現を用いて、飛行時間（ＦＷＨＭＴＯＦ）の空間不確定性が、飛行時間の時間的不確定性に光速（ｃ＝３．０ｘ１０１１ｍｍ／ｓｅｃ）を乗算することにより演算される。尤度スライスビニング処理器４０によるスライスの置き間違いの尤度の評価は、次式のように適切に演算される。
【００３２】
ＦＷＨＭｓｌｉｃｅ＝ｓｉｎ（θ）・ＦＷＨＭＴＯＦ                  （３）
１５°の軸方向開き角度（θ（ｍａｘ）＝７．５°）及びＦＷＨＭＴＯＦ＝３００ｐｓｅｃ（９０ｍｍ）を有するシステムにおける最も傾いたＬＯＲ（即ち、θ＜７．５°）を有するＴＯＦ−ＬＯＲスキャナについては、次式のようである。
【００３３】
ＦＷＨＭｓｌｉｃｅ＝ｓｉｎ（７．５°）・（９０ｍｍ）＝１２ｍｍ  （４）
これは最大のスライス置き間違いである。あまり傾いていない（即ち、θ＜７．５°）ＬＯＲについては、誤差はより小さい。有利であることに、スライス置き間違い誤差は、ＰＥＴスキャナの視野内のＴＯＦ−ＬＯＲの位置にのみ弱く依存し、飛行時間分解能により実質的に決定される。
【００３４】
二次元ＴＯＦ−ＬＯＲデータ集合４２の各々は、対応する画像スライスを生成するように二次元再構成処理器５０により再構成される。再構成された画像スライスは、画像メモリ５２に記憶されている三次元再構成画像を集合的に規定する。三次元再構成画像は、ユーザインターフェース５４において表示され、プリントされ、記憶され、イントラネット又はインターネットにおいて通信され、又は用いられる。例示としての実施形態においては、ユーザインターフェース５４はまた、放射線技師又は他のユーザがＴＯＦ−ＰＥＴスキャナ８を制御することを可能にする。他の実施形態においては、別個の制御器又は制御コンピュータを備えることが可能である。
【００３５】
図１を継続して参照するに、二次元再構成処理器５０は、複数の粗い角度ビンに対して二次元ＴＯＦ−ＬＯＲデータをリビニングする粗い角度リビニング処理器６０を有する。一部の実施形態においては、各々の角度ビンは少なくとも１０°の角度スパンを有する。一部の実施形態においては、角度ビンの数は、１８０°の角度スパンに集合的に亘っている約２０個以下のビンである。逆投影器６２は、再構成画像スライスを生成するように粗く角度的にリビニングされたＴＯＦ−ＬＯＲデータを逆投影する。一部の実施形態においては、逆投影器６２は、一回の反復において再構成画像スライスを生成するフィルタリング逆投影器である。他の実施形態においては、逆投影器６２は、画像スライスを生成するように二次元ＴＯＦ−ＬＯＲデータの反復逆投影を用いる。他の再構成アルゴリズムはまた、再構成画像スライスを生成するように粗く角度的にリビニングされたＴＯＦ−ＬＯＲデータを再構成するように用いられることが可能である。
【００３６】
図３を参照するに、例えば、少なくとも約１０°の角度スパンを有するビンを用いる粗いビニングは、再構成画像の分解能を実質的に低下させることはない。飛行時間ガウスカーネルについては、空間飛行時間分解能はＦＷＨＭＴＯＦで適切に表される。ξ個の画素に亘っている半径Ｒの対象領域が考慮される（即ち、Δｘ・Ｒ＝ξであり、ここで、Δｘは図３に示す画素サイズである）。ｇ＝Ｒ／ＦＷＨＭＴＯＦを定義し、ここで、Ｒは対象領域の半径であり、角度リビニングのための誤差が画素サイズΔｘより小さい場合には、分解能は低下しない。角度ビンについての均一な角度スパンに対しては、これは、少なくとも約Δφ＝ａｔａｎ（２ｇ／ξ）の角度ビンについて均一な角度スパン（Δφ）を選択することにより達成される。これは、ＬＯＲの角度に依存しない対称的なガウス確率分布を表すＴＯＦ−ＬＯＲについて導き出される。
【００３７】
図４は、粗い角度リビニングのための一方法を示している。ＴＯＦ−ＬＯＲ３１′（スライスビニング後）が図４に示され、実線で描かれたガウスプロファイルとしてＴＯＦ情報が示されている。ＴＯＦ−ＬＯＲ３１′は、スライス面における角度φにおけるものである。角度リビニングＴＯＦ−ＬＯＲ３１′′は、インデックスｎで表される角度ビンφｎに対してリビニングされる。角度リビニングＴＯＦ−ＬＯＲ３１′′についてのＴＯＦ情報が、破線で描かれたガウスプロファイルとして示されている。図４に示している座標Ｓは、ＴＯＦ−ＬＯＲ３１′の応答線とスキャナの中央との間の径方向の距離である。座標Ｉは、応答線に沿ったＴＯＦ−ＬＯＲ３１′の位置を示している。座標Ｓ′及びＩ′は、角度リビニングＴＯＦ−ＬＯＲ３１′′の対応する径方向座標及びＴＯＦ座標である。
【００３８】
図５を参照するに、ビニング処理器４０、６０により実行されるＴＯＦ−ＬＯＲビニング操作の順序を変えることが可能である。図５は、尤度スライスリビニング処理器４０及び二次元再構成処理器５０により適切に実行される統合された三次元ＴＯＦ−ＰＥＴ再構成処理のブロック図を示している。近接する方向を有するＴＯＦ−ＬＯＲデータが各々の角度についての異なる予備画像に対して付加される。予備画像は、その予備画像に付加される各々の“近接する”ＴＯＦ−ＬＯＲについて、時間差を用いて演算される各々のＴＯＦ−ＬＯＲに対応する陽電子−電子消滅の尤度点及び各々の角度に対して生成される。
【００３９】
図１を再度、参照するに、当業者は、粗い角度リビニングを有する二次元再構成処理器５０を二次元ＴＯＦ−ＬＯＲデータ集合に直接、適用することができることを理解することができるであろう。例えば、検出器の単独のリングを有するＴＯＦ−ＰＥＴスキャナは、二次元ＴＯＦ−ＬＯＲデータ集合を直接、取得する。１つの検出器リングを有するＰＥＴスキャナは、粗い角度リビニングの恩恵を受ける高速二次元再構成を与えるように、１つのスライスからのみデータを取得するため、そのような二次元ＴＯＦ−ＬＯＲデータ集合は、スライスビニングを用いることなく、二次元再構成処理器５０に直接、入力されることが可能である。
【００４０】
本発明については、好適な実施形態に関連して詳述している。上記の詳細説明を読んで理解するときに、当業者にとって、修正又は変形が可能であることは明らかである。同時提出の特許請求の範囲又は同等のものについて範囲内でそのような修正及び変形の全てを本発明が網羅するように意図されている。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】粗い角度リビニング及び尤度スライスリビニングを用いるＴＯＦ−ＰＥＴシステムの図である。
【図２】飛行時間局在化に基づいて三次元ＴＯＦ−ＬＯＲデータ集合を複数の二次元ＴＯＦ−ＬＯＲデータ集合にビニングするためのスライスビニングを示す図である。
【図３】二次元ＴＯＦ−ＬＯＲデータの粗い角度リビニングのために最小ビンサイズを導き出すことを示す図である。
【図４】粗い角度リビニングのための一方法を示す図である。
【図５】図１のＴＯＦ−ＬＯＲシステムの二次元再構成処理器及び尤度スライスリビニング処理器により適切に実行される統合された三次元ＴＯＦ−ＬＯＲ再構成処理のブロック図である。
【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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【国際調査報告】
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