(57)【要約】  非一時的コンピュータ可読媒体は、複数の放射線検出器１７を使用してフレーム収集時間にわたって収集されたリストモードデータを再構成する画像再構成方法１００を行うために、少なくとも１つの電子プロセッサ２０を含むワークステーション１８によって読み取り可能及び実行可能な命令を格納する。リストモードデータのイベントはタイムスタンプが付けられる。方法は、フレーム収集時間が分割される、複数のサブフレームビンのうちのサブフレームビンについて、リストモードデータから複数の放射線検出器のサブフレームシングルスレートマップを決定するステップであって、これらのタイムスタンプがサブフレームビン内にある、決定するステップと、サブフレームシングルスレートマップを使用して、リストモードデータのシングルスイベントのシングルスレートを決定するステップであって、シングルスイベントのシングルスレートは、フレーム収集時間よりも細かい時間分解能で決定される、決定するステップと、リストモードデータのシングルスイベントの決定されたシングルスレートを使用して、リストモードデータの補正係数を決定するステップと、決定された補正係数を使用してフレーム収集時間のリストモードデータを再構成して、フレーム収集時間の再構成された画像を生成するステップとを含む。【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の放射線検出器を使用してフレーム収集時間にわたって収集されたリストモードデータを再構成する画像再構成方法を行うように、少なくとも１つの電子プロセッサを含むワークステーションによって読み取り可能及び実行可能な命令を格納する非一時的コンピュータ可読媒体であって、前記リストモードデータのイベントにはタイムスタンプが付けられている、非一時的コンピュータ可読媒体において、
前記画像再構成方法は、
前記フレーム収集時間が分割される、複数のサブフレームビンのうちのサブフレームビンについて、前記リストモードデータから前記複数の放射線検出器のサブフレームシングルスレートマップを決定するステップであって、これらのタイムスタンプが前記サブフレームビン内にある、決定するステップと、
前記サブフレームシングルスレートマップを使用して、前記リストモードデータのシングルスイベントのシングルスレートを決定するステップであって、前記シングルスイベントの前記シングルスレートは、前記フレーム収集時間よりも細かい時間分解能で決定される、決定するステップと、
前記リストモードデータの前記シングルスイベントの決定された前記シングルスレートを使用して、前記リストモードデータの補正係数を決定するステップと、
前記フレーム収集時間の再構成された画像を生成するように、決定された前記補正係数を使用して、前記フレーム収集時間の前記リストモードデータを再構成するステップと、
を含む、非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項２】
前記リストモードデータの前記シングルスイベントの前記シングルスレートを決定するステップは、
サブフレームのタイムスタンプと、前記サブフレームシングルスレートマップにおける前記シングルスイベントを収集した前記放射線検出器の前記シングルスイベントとに基づいて、前記サブフレームシングルスレートマップを内挿又は外挿するステップを含む、請求項１に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項３】
前記リストモードデータの前記シングルスイベントの前記シングルスレートを決定するステップは、
各シングルスイベントの前記シングルスレートを、前記シングルスイベントの前記タイムスタンプがある前記サブフレームビンの前記サブフレームシングルスレートマップにおける前記シングルスイベントを収集した前記放射線検出器の前記シングルスレートに設定するステップを含む、請求項１に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項４】
前記リストモードデータは、リストモード陽電子放出断層撮影（ＰＥＴ）撮像データを含み、
前記サブフレームビンの前記サブフレームシングルスレートマップを決定するステップは、すべての遅延同時計数から各放射線検出器の前記シングルスレートを決定するステップを含む、請求項１から３のいずれか一項に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項５】
前記リストモードデータの補正係数を決定するステップは、
前記リストモードデータの前記シングルスイベントの決定された前記シングルスレートに基づいて偶発同時計数補正係数を決定するステップを含む、請求項１から４のいずれか一項に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項６】
前記リストモードデータは、リストモード陽電子放出断層撮影（ＰＥＴ）撮像データを含み、
前記リストモードデータの前記シングルスイベントの決定された前記シングルスレートを使用して前記リストモードデータの補正係数を決定するステップは、
シングルスイベントの対応する対の前記シングルスレートを使用して、前記リストモードＰＥＴ撮像データのリストモードイベントの有効測定時間補正係数を決定するステップを含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項７】
前記再構成するステップは、
前記フレーム収集時間の再構成されたＰＥＴ画像を生成するように、同時計数イベントの決定された前記有効測定時間補正係数を使用して、前記同時計数イベントを再構成するステップを含む、請求項６に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項８】
複数の放射線検出器を使用して、フレーム収集時間にわたってリストモード陽電子放出断層撮影（ＰＥＴ）撮像データを収集するステップであって、前記リストモードＰＥＴ撮像データのイベントにタイムスタンプが付けられる、収集するステップと、
前記リストモードＰＥＴ撮像データを、前記フレーム収集時間のサブ間隔に対応する複数のサブフレームビンに分割するステップと、
前記複数のサブフレームビンの前記リストモードＰＥＴ撮像データのサブフレームシングルスレートマップを決定するステップと、
前記サブフレームシングルスレートマップを使用して、前記リストモードＰＥＴ撮像データのシングルスイベントのシングルスレートを決定するステップと、
前記リストモードＰＥＴ撮像データの前記シングルスイベントの決定された前記シングルスレートを使用して、前記リストモードＰＥＴ撮像データの補正係数を決定するステップと、
前記フレーム収集時間の再構成されたＰＥＴ画像を生成するように、決定された前記補正係数を使用して、前記フレーム収集時間の前記リストモードＰＥＴ撮像データを再構成するステップと、
を含む、ＰＥＴ撮像方法。
【請求項９】
前記リストモードＰＥＴ撮像データの前記シングルスイベントの前記シングルスレートを決定するステップは、
前記サブフレームシングルスレートマップにおける前記シングルスイベントを収集した前記放射線検出器の前記シングルスレートを内挿又は外挿するステップを含む、請求項８に記載のＰＥＴ撮像方法。
【請求項１０】
前記リストモードＰＥＴ撮像データの前記シングルスイベントの前記シングルスレートを決定するステップは、
各シングルスイベントの前記シングルスレートを、前記シングルスイベントの前記タイムスタンプがある前記サブフレームビンの前記サブフレームシングルスレートマップにおける前記シングルスイベントを収集した前記放射線検出器の前記シングルスレートに設定するステップを含む、請求項８に記載のＰＥＴ撮像方法。
【請求項１１】
前記サブフレームビンの前記サブフレームシングルスレートマップを決定するステップは、
同時計測線（ＬＯＲ）に沿った遅延同時計数から各放射線検出器の前記シングルスレートを決定するステップを含む、請求項８から１０のいずれか一項に記載のＰＥＴ撮像方法。
【請求項１２】
前記リストモードＰＥＴ撮像データの補正係数を決定するステップは、
前記リストモードＰＥＴ撮像データの前記シングルスイベントの決定された前記シングルスレートに基づいて偶発同時計数補正係数を決定するステップを含む、請求項８から１１のいずれか一項に記載のＰＥＴ撮像方法。
【請求項１３】
前記リストモードＰＥＴ撮像データの補正係数を決定するステップは、
シングルスイベントの対応する対の前記シングルスレートを使用して、前記リストモードＰＥＴ撮像データのリストモードイベントの有効測定時間補正係数を決定するステップを含む、請求項８から１２のいずれか一項に記載のＰＥＴ撮像方法。
【請求項１４】
前記再構成するステップは、
前記フレーム収集時間の再構成されたＰＥＴ画像を生成するように、同時計数イベントの決定された前記有効測定時間補正係数を使用して、前記同時計数イベントを再構成するステップを含む、請求項１３に記載のＰＥＴ撮像方法。
【請求項１５】
前記再構成されたＰＥＴ画像を表示するステップを更に含む、請求項８から１４のいずれか一項に記載のＰＥＴ撮像方法。
【請求項１６】
前記フレーム収集時間にわたって前記リストモードＰＥＴ撮像データを収集するステップは、３分以下の半減期を有する陽電子放出放射性医薬品を投与するステップを含む、請求項８から１５のいずれか一項に記載のＰＥＴ撮像方法。
【請求項１７】
電子プロセッサと、
陽電子放出断層撮影（ＰＥＴ）撮像方法を行うように前記電子プロセッサによって読み取り可能及び実行可能な命令を格納する非一時的記憶媒体と、
を含むＰＥＴ画像再構成デバイスであって、
前記ＰＥＴ撮像方法は、
複数の放射線検出器を使用して、フレーム収集時間にわたって収集されたリストモードＰＥＴ撮像データを、前記フレーム収集時間のサブ間隔に対応する複数のサブフレームビンに分割するステップと、
前記複数のサブフレームビンの前記リストモードＰＥＴ撮像データのサブフレームシングルスレートマップを決定するステップと、
前記サブフレームシングルスレートマップを使用して、前記リストモードＰＥＴ撮像データのリストモードイベントの有効測定時間補正係数を決定するステップと、
シングルスイベントの決定されたシングルスレートを使用して、不感時間補正を行うことを含む、前記フレーム収集時間の前記リストモードＰＥＴ撮像データの再構成を行うことにより、再構成されたＰＥＴ画像を生成するステップと、
を含む、ＰＥＴ画像再構成デバイス。
【請求項１８】
前記シングルスイベントの前記シングルスレートを決定するステップは、
前記サブフレームシングルスレートマップにおける前記シングルスイベントを収集した前記放射線検出器の前記シングルスレートを内挿又は外挿するステップを含む、請求項１７に記載のＰＥＴ画像再構成デバイス。
【請求項１９】
前記再構成されたＰＥＴ画像を生成するステップは、
対応する２つのシングルスイベントの前記シングルスレートを使用して、前記リストモードＰＥＴ撮像データのリストモードイベントの有効測定時間補正係数を決定するステップと、
前記フレーム収集時間の前記再構成されたＰＥＴ画像を生成するように、前記リストモードイベントの決定された前記有効測定時間補正係数を使用して、前記リストモードイベントを再構成するステップと、
を含む、請求項１７又は１８に記載のＰＥＴ画像再構成デバイス。
【請求項２０】
前記ＰＥＴ撮像方法は更に、
前記リストモードＰＥＴ撮像データの前記シングルスイベントの決定された前記シングルスレートに基づいて偶発同時計数補正係数を決定するステップを含み、
前記再構成されたＰＥＴ画像は、前記リストモードイベントの決定された前記有効測定時間補正係数を使用して不感時間補正を行うことと、決定された前記偶発同時計数補正係数を使用して偶発同時計数補正を行うこととを含む、前記フレーム収集時間の前記リストモードＰＥＴ撮像データの再構成を行うことによって生成される、請求項１７から１９のいずれか一項に記載のＰＥＴ画像再構成デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
以下は、概して、医用撮像技術、放出撮像技術、陽電子放出断層撮影（ＰＥＴ）撮像技術、単光子放出コンピュータ断層撮影（ＳＰＥＣＴ）撮像技術、医用画像解釈技術、画像再構成技術及び関連技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
陽電子放出断層撮影（ＰＥＴ）スキャナは、通常、比較的狭い体軸方向視野（ＦＯＶ）を有する。体軸方向ＦＯＶは、ＰＥＴ検出器リングの数によって決定されるところ、ＰＥＴ検出器のコストが高いため、その数は制限され、１０〜２５センチメートルほどの体軸方向ＦＯＶとなる。患者のより大きい軸方向範囲を撮像する場合、患者の第１の軸方向部分がＰＥＴの体軸方向ＦＯＶ内に配置されて、１つのベッド位置で撮像され、次に、ベッドが軸方向に動かされて、患者の次の部分がＰＥＴスキャナの体軸方向ＦＯＶ内に配置されて撮像され、以降同様にされるマルチステーションＰＥＴ撮像プロトコルを使用することが知られている。このようにして、胴体全体のＰＥＴスキャン、更には全身のＰＥＴスキャンを行うことができる。各ベッド位置は、当技術分野では「フレーム」と呼ばれる。画像再構成段階では、通常、各フレームで収集されたＰＥＴ撮像データが再構成されて対応するフレーム画像が生成される。次に、フレーム画像が画像空間で結合され、軸方向に拡張されたＰＥＴ画像が生成される。通常、マルチステーションＰＥＴプロトコルは隣接するフレームに多少の重複があるようにデザインされて、隣接するフレーム画像の連続的な結合が容易にされる。
【０００３】
マルチステーションＰＥＴ撮像収集セッションには、かなりの時間がかかる場合がある。放射性医薬品の投与量は、患者の放射線被ばくを最小限に抑えるために、十分な画質を提供しながら、実用可能な限り低くなるようにデザインされている。この結果、計数率は低く、各フレームは、通常、数十秒以上にわたって収集される。したがって、マルチステーションＰＥＴ撮像セッションが３０分から１時間以上ほどになることは珍しいことではない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このＰＥＴ画像データ収集セッションの長い持続期間は、問題を引き起こす可能性がある。ＰＥＴ画像の再構成では、幾つかの補正係数が使用されることがある。例えば不感時間補正は、ＰＥＴ検出器が以前のカウントによってトリガされるか又は以前のカウントを処理している時間間隔中に数え落としたカウントを統計的に考慮する。不感時間補正は、計数率の増加に伴って増加する。マルチステーションＰＥＴ撮像セッションの持続時間は長いため、計数率は、ＰＥＴ撮像セッションで大幅に変動する場合がある。マルチステーションＰＥＴ撮像の各フレームについて個々の不感時間補正係数を計算することによってこれを考慮し、各フレームについて収集された撮像データを、当該フレームについて計算された不感時間補正係数を使用して再構成することが知られている。
【０００５】
単一ステーションでのＰＥＴ撮像セッション（つまり、ステーション間の患者ベッドの移動なく、単一ステーションにおいて単一のフレームの撮像データが収集される）の場合、単一の不感時間補正係数が計算され使用される。単一フレームしか収集されていないため、全体の収集時間は、マルチステーション撮像におけるよりも短い。
【０００６】
以下は、これらの問題を克服する新規且つ改良されたシステム及び方法を開示する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
開示する一態様では、非一時的コンピュータ可読媒体が、複数の放射線検出器を使用してフレーム収集時間にわたって収集されたリストモードデータを再構成する画像再構成方法を行うように、少なくとも１つの電子プロセッサを含むワークステーションによって読み取り可能及び実行可能な命令を格納する。リストモードデータのイベントはタイムスタンプが付けられる。方法は、フレーム収集時間が分割される、複数のサブフレームビンのうちのサブフレームビンについて、リストモードデータから複数の放射線検出器のサブフレームシングルスレートマップを決定するステップであって、これらのタイムスタンプがサブフレームビン内にある、決定するステップと、サブフレームシングルスレートマップを使用して、リストモードデータのシングルスイベントのシングルスレートを決定するステップであって、シングルスイベントのシングルスレートは、フレーム収集時間よりも細かい時間分解能で決定される、決定するステップと、リストモードデータのシングルスイベントの決定されたシングルスレートを使用して、リストモードデータの補正係数を決定するステップと、決定された補正係数を使用してフレーム収集時間のリストモードデータを再構成して、フレーム収集時間の再構成された画像を生成するステップとを含む。
【０００８】
別の開示する態様では、陽電子放出断層撮影（ＰＥＴ）撮像方法が、複数の放射線検出器を使用して、フレーム収集時間にわたってリストモードＰＥＴ撮像データを収集するステップであって、リストモードのＰＥＴ撮像データのイベントはタイムスタンプが付けられる、収集するステップと、リストモードＰＥＴ撮像データを、フレーム収集時間のサブ間隔に対応する複数のサブフレームビンに分割するステップと、サブフレームビンのリストモードＰＥＴ撮像データのサブフレームシングルスレートマップを決定するステップと、サブフレームシングルスレートマップを使用して、リストモードＰＥＴ撮像データのシングルスイベントのシングルスレートを決定するステップと、リストモードＰＥＴ撮像データのシングルスイベントの決定されたシングルスレートを使用して、リストモードＰＥＴ撮像データの補正係数を決定するステップと、決定された補正係数を使用してフレーム収集時間のリストモードＰＥＴ撮像データを再構成して、フレーム収集時間の再構成されたＰＥＴ画像を生成するステップとを含む。
【０００９】
別の開示する態様では、陽電子放出断層撮影（ＰＥＴ）画像再構成デバイスが、電子プロセッサを含む。非一時的記憶媒体が、ＰＥＴ撮像方法を行うように電子プロセッサによって読み取り可能及び実行可能な命令を格納する。方法は、複数の放射線検出器を使用して、フレーム収集時間にわたって収集されたリストモードＰＥＴ撮像データを、フレーム収集時間のサブ間隔に対応する複数のサブフレームビンに分割するステップと、サブフレームビンのリストモードＰＥＴ撮像データのサブフレームシングルスレートマップを決定するステップと、サブフレームシングルスレートマップを使用して、リストモードＰＥＴ撮像データのリストモードイベントの有効測定時間係数を決定するステップと、シングルスイベントの決定されたシングルスレートを使用して、不感時間補正を行うことを含む、フレーム収集時間のリストモードＰＥＴ撮像データの再構成を行うことにより、再構成されたＰＥＴ画像を生成するステップとを含む。
【００１０】
１つの利点は、温度ドリフトを伴う放射性医薬品の場合に、放射性医薬品の減衰による撮像データの計数率の減衰を相殺する際の精度が向上される点にある。
【００１１】
別の利点は、特に半減期が短い放射性医薬品の場合に、放射性医薬品の減衰による撮像データの計数率の減衰を相殺する際の精度が向上される点にある。
【００１２】
別の利点は、撮像データのシングルスレートに基づいて、エミッション撮像データの瞬時補正係数、即ち、高い時間分解能を有する補正係数が決定される点にある。
【００１３】
別の利点は、放射性医薬品の減衰を伴う不感時間係数が相殺された再構成画像が生成される点にある。
【００１４】
本開示を読み、理解すれば当業者には明らかとなるように、所与の実施形態は、前述の幾つかの利点を提供するか、及び／又は、他の利点を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
本開示は、様々なコンポーネント及びコンポーネントの構成、また、様々なステップ及びステップの構成の形を取ってよい。図面は、好適な実施形態を例示するに過ぎず、本開示を限定するものと解釈されるべきではない。
【００１６】
【図１】図１は、一態様による画像再構成システムを図示する。
【図２】図２は、図１のシステムの動作の例示的なフローチャートを示す。
【図３】図３は、図２のフローチャートの１つの例示的な動作を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
陽電子放出断層撮影（ＰＥＴ）撮像では、温度ドリフト、短半減期同位体、崩壊による放射能の減少、モデルの近似等といった多くの要素が、ＰＥＴ再構成における有効計測時間（live time）計算に影響を与える可能性がある。例えば一部のＰＥＴ放射性トレーサーは、短半減期同位体、例えば８２Ｒｂ（７５秒）、１５Ｏ(１２２秒）等を使用する。このようなトレーサーを心筋血流（ＭＢＦ）に使用するＰＥＴ検査、様々なボーラススキャン、灌流検査等では、放射能崩壊によって、単一フレーム撮像データ収集期間内であっても、計数率が時間と共に変化する場合がある。不感時間の影響による計数損失は計数率に依存する（不感時間が長いほど計数率は高い）ため、同じフレーム期間内の任意の同時計測線（ＬＯＲ）の不感時間係数も変化する。更に、短半減期によって課せられる時間の制約によって、放射性医薬品の投与量が増加される可能性があり、これは、より多い投与量によるより高い放射線被ばくは、短半減期による放射線被ばくの減少によって相殺されるからである。本明細書では、特に短半減期の放射性医薬品の比較的高レベルの注入量では、エミッション画像再構成中に計数率の変化を考慮に入れるべきであることが認識されている。
【００１８】
現在の再構成方法の不利な点は、フレーム期間内の経時的な放射能崩壊に伴う不感時間係数の変化を無視するため、定量化精度が低下する可能性があることである。これは、リストモード再構成でも当てはまる。というのは、各ＬＯＲの不感時間係数（即ち、有効測定時間係数）は、通常、リストモードデータの別の瞬間に記録される各同時計数イベントでは利用できないからである。
【００１９】
ＰＥＴ再構成で行われる２つの一般的な補正は、有効計測時間（即ち、不感時間）補正及び偶発同時計数補正である。有効測定時間補正は、高い計数率では、ＰＥＴ検出器が（統計的に言えば）検出間の検出器リカバリ間隔中に幾つかのカウントを数え落とす事実を考慮する。有効測定時間補正は、計数率が高いほど大きい。偶発同時計数は、陽電子−電子の消滅によって放出される５１１ｋｅＶの反対方向に向けられる真のガンマ線によるものではなく、無関係のイベント間の偶発的な同時計数によるものである。この場合も、計数率が高くなると、偶発同時計数率が増加する。前述のように、高い計数率は、短半減期の放射性医薬品を使用する場合に生じることがある。これは、エミッション撮像データを収集することができる期間の短縮を補うために投与量が増加されるからである。更に、そのような状況での計数率は急速に減少する。つまり、計数率は各半減期間に２倍で減少する。
【００２０】
有効測定時間補正及び偶発同時計数補正は、個々の検出器のシングルスレートマップ（singles rate map）に基づいて行うことができる。所与の同時計測線（ＬＯＲ）についての有効測定時間補正又は偶発同時計数補正は、ＬＯＲの２つの検出器についてのマップからのシングルスレートの組み合わせ（例えば積）に関連付けられている。従来、マルチステーションＰＥＴ撮像では、データは各フレーム（ここでは撮像ベッド位置）について収集され、サイノグラムデータに変換される。補正は、固定のシングルスレートマップ、又は、よくても、場合によっては、各フレームに最適化されたシングルスレートマップを使用して行われる。これは、長半減期の放射性同位体では許容することができる。
【００２１】
しかし、より短い半減期の放射性同位体の場合、本明細書では、被験者の値がフレームの収集時間にわたって大幅に変化することが予想されることが認識されている。つまり、フレーム期間（例えば一部のスキャンでは１分以上）が放射性同位体の半減期（例えば８２Ｒｂでは７５秒又は１５Ｏでは１２２秒）と同程度である場合、フレーム収集にわたって一定のシングルスレートマップを仮定することにより、かなりのエラーが発生する。サイノグラムデータの場合、この問題を回避する明らかな方法はない。
【００２２】
しかし、リストモードデータの場合、各イベントにはタイムスタンプが付けられる。したがって、開示する実施形態は、フレーム収集時間よりも細かい時間分解能で行うことができるシングルスレートマップを利用する補正（例えば有効測定時間補正及び／又は偶発同時計数補正）を使用する。このために、シングルスレートマップは、フレーム期間よりも高い時間分解能で生成される。これは、個々のＰＥＴ検出器のシングルスレートをリアルタイムで記録するＰＥＴシステムのハードウェアを使用して行うか、収集されたリストモードＰＥＴ撮像データから計算することができる。例えば１つのアプローチでは、各同時計測線（ＬＯＲ）のシングルスレートは、遅延同時計数をカウントする（つまり、「遅延」同時計数時間幅を使用して、ＰＥＴ撮像スキャナの利用可能な同時計数検出能力を活用する）ことによって決定される。所与のＰＥＴ検出器のシングルスレートは、そのＰＥＴ検出器に関連するＬＯＲの遅延同時計数データに基づいて決定される。サブフレーム分解能を可能にするために、リストモードデータは、フレーム期間よりも高い時間分解能でビニングされ、また、各サブフレームについて、各検出器のシングルスレートは、各ビンに格納されたデータから決定される。
【００２３】
サブフレームのシングルスレートマップが決定されると、各カウントに関連付けられたＬＯＲの２つの検出器について、より正確なシングルスレート（つまり、より高い時間分解能のシングルスレート）を決定することができる。これは、内挿（又は外挿）を使用して行って、瞬時値を提供することができる。次に、有効測定時間補正係数が導出され、任意選択的に、偶発同時計数補正係数も導出される。これは、カウント毎に適用することができる。或いは、これらの係数をフレーム全体で平均化して、より正確なフレームレベル値を提供することもできる。結果として得られる個々のイベントの向上された補正係数は、有効測定時間補正及び／又は偶発同時計数補正の従来のアプローチを使用したフレーム画像再構成中に使用される。
【００２４】
開示するアプローチは、短半減期の放射性同位体に対処することに加えて、更に又は或いは、患者内の放射性医薬品の分布の動的シフト（例えば放射性医薬品の心臓への高速流入又は流出）によって引き起こされる有効測定時間及び／又は偶発同時計数の時間的変動を自動的に相殺することができる。
【００２５】
本明細書ではＰＥＴ撮像システムについて説明しているが、開示するアプローチは、単光子放出コンピュータ断層撮影（ＳＰＥＣＴ）撮像システム又はハイブリッドＳＰＥＣＴ／ＣＴ若しくはＰＥＴ／ＣＴ撮像システム等といった他のタイプのエミッション撮像と共に使用することができる。
【００２６】
図１を参照すると、例示的な医用撮像システム又はデバイス１０が示されている。図１に示すように、システム１０は、画像収集デバイス１２を含む。一例では、画像収集デバイス１２は、ＰＥＴ／コンピュータ断層撮影（ＣＴ）撮像システムのＰＥＴガントリを含み、ＰＥＴガントリは更に、ＣＴガントリ１３を含む。他の例では、画像収集デバイス１２は、ＣＴコンポーネントのないスタンドアロンのＰＥＴスキャナであってよい。患者テーブル１４が、患者をＰＥＴガントリ１２又はＣＴガントリ１３の検査領域１６の中に入れるように配置される。ＰＥＴガントリ１２は、放射線検出器１７のアレイ（図１に図示する。通常、ＰＥＴガントリ１２の放射線検出器は、体軸方向ＦＯＶに広がる一連のＰＥＴ検出器リングとして配置される）を含む。
【００２７】
システム１０はまた、少なくとも１つの電子プロセッサ２０、少なくとも１つのユーザ入力デバイス２２（例えばマウス、キーボード、トラックボール等）及び表示デバイス２４といった典型的なコンポーネントを有するコンピュータ、ワークステーション又は他の電子データ処理デバイス１８を含む。幾つかの実施形態では、表示デバイス２４は、コンピュータ１８とは別個のコンポーネントであってよい。ワークステーション１８はまた、１つ以上の非一時的記憶媒体２６（磁気ディスク、ＲＡＩＤ又は他の磁気記憶媒体、ソリッドステートドライブ、フラッシュドライブ、電子的に消去可能な読み取り専用メモリ（ＥＥＲＯＭ）又は他の電子的メモリ、光ディスク又は他の光ストレージ、これらの様々な組み合わせ等）を含むことができる。表示デバイス２４は、ユーザ入力デバイス２２からのユーザ入力を受け取るために１つ以上のフィールドを含むグラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）２８を表示する。
【００２８】
少なくとも１つの電子プロセッサ２０は、１つ以上の非一時的記憶媒体２６と動作可能に接続される。非一時的記憶媒体２６は、画像再構成方法又はプロセス１００を行うことを含む開示の動作を行うために、少なくとも１つの電子プロセッサ２０によって読み取り可能及び実行可能な命令を格納する。例えば画像収集デバイス１２がＰＥＴデバイスである場合、方法１００は、ＰＥＴ撮像方法であってよい。幾つかの例では、画像再構成方法又はプロセス１００は、少なくとも部分的にクラウド処理によって行われてもよい。
【００２９】
図２を参照すると、画像再構成方法１００の例示的な実施形態が、フローチャートとして図示されている。ステップ１０２において、少なくとも１つの電子プロセッサ２０は、画像収集デバイス１２を制御して、複数の放射線検出器１７を使用して、フレーム収集時間にわたって１つのフレームの撮像データを収集するようにプログラムされる。幾つかの例では、画像収集デバイス１２がＰＥＴデバイスである場合、撮像データは、リストモードＰＥＴ撮像データを含むことができる。リストモードＰＥＴ撮像データの各イベントはタイムスタンプが付けられる。ＰＥＴ撮像データの収集中に、陽電子を放出する放射性医薬品（例えば幾つかの実施形態では３分以下の半減期を有する。しかし、より長い半減期も考えられる）が撮像対象の患者に投与される。放射性医薬品の幾つかの例としては、７５秒のＲｂ−８２、１２２秒のＯ−１５が挙げられる。
【００３０】
ステップ１０４において、少なくとも１つの電子プロセッサ２０は、リストモードＰＥＴ撮像データを複数のサブフレームビンに分割するようにプログラムされる。各サブフレームビンは、フレーム収集時間の１つのサブ間隔に対応することができる。例えば撮像データの１つのフレームのフレーム収集時間は、非限定的な例示的な例として、２０秒の持続時間を有することができる。このようなフレームを、５つの４秒サブフレームに分割することができる。ビンの持続時間は、より多くの又はより少ないサブフレームを有することができ、各サブフレームの持続時間は、各サブフレームにおいて妥当なカウントを提供するように選択される。持続時間は同じでも同じでなくてもよいが、サブフレームの持続時間が等しいと処理を簡略化することができる。サブフレームのタイムスタンプは、例えばサブフレームの中心における時間として記録することができる。
【００３１】
ステップ１０６において、少なくとも１つの電子プロセッサ２０は、タイムスタンプがサブフレームビン内にあるサブフレームビンのリストモードＰＥＴ撮像データについてサブフレームシングルスレートマップを決定するようにプログラムされる。幾つかの例では、少なくとも１つの電子プロセッサ２０は、サブフレームビンの時間間隔中に収集された放射線検出器を含むすべてのＬＯＲに沿った遅延同時計数から各放射線検出器１７のシングルスレートを決定するようにプログラムされる。幾つかの例では、ノイズが懸念される場合、フィルタを適用して、サブフレームシングルスレートマップを平滑化することができる。
【００３２】
ステップ１０８において、少なくとも１つの電子プロセッサ２０は、サブフレームシングルスレートマップを使用して、リストモードＰＥＴ撮像データのシングルスイベント（即ち、各シングルスイベント）のシングルスレートを決定するようにプログラムされる。シングルスイベントのシングルスレートは、フレームの撮像データが収集されたフレーム収集時間よりも細かい時間分解能で決定される。
【００３３】
このために、一実施形態では、少なくとも１つの電子プロセッサ２０は、サブフレームのタイムスタンプ及びイベントを収集した放射線検出器１７のシングルスイベントに基づいてサブフレームシングルスレートマップを内挿又は外挿して、イベント検出の瞬間における瞬時シングルスレートを決定するようにプログラムされる。別の実施形態では、少なくとも１つの電子プロセッサ２０は、各シングルスイベントのシングルスレートを、シングルスイベントのタイムスタンプがあるサブフレームビンのサブフレームシングルスレートマップにおけるシングルスイベントを収集した放射線検出器１７のシングルスレートに設定するようにプログラムされる。
【００３４】
ステップ１１０において、少なくとも１つの電子プロセッサ２０は、リストモードＰＥＴ撮像データのシングルスイベントについて決定されたシングルスレートを使用して、リストモードＰＥＴ撮像データにおける同時計数イベントの補正係数を決定するようにプログラムされる。
【００３５】
このために、一実施形態では、少なくとも１つの電子プロセッサ２０は、リストモードＰＥＴ撮像データのシングルスイベントについて決定されたシングルスレートに基づいて偶発同時計数補正係数を決定するようにプログラムされる。例えば偶発同時計数率とシングルスレートとの関係、つまり、ＲＡＢ＝２τｓＡｓＢを使用して、偶発同時計数補正係数を決定することができる。ここで、Ａ及びＢは、ＬＯＲで相互に関連付けられる２つの検出器を表し、ｓＡ及びｓＢは、Ａ及びＢのシングルスレートであり、ＲＡＢは、偶発同時計数率であり、τは、同時計測時間幅である。別の実施形態では、少なくとも１つの電子プロセッサ２０は、シングルスイベントの対応する対のシングルスレートを使用して、リストモードイベントの有効測定時間補正係数を決定するようにプログラムされる。
【００３６】
ステップ１１２において、少なくとも１つの電子プロセッサ２０は、リストモードイベントの決定された補正係数を使用してフレーム収集時間のリストモードデータをフレーム画像に再構成して、フレーム収集時間の再構成されたＰＥＴ画像（即ち、フレーム画像）を生成するようにプログラムされる。このために、一実施形態では、少なくとも１つの電子プロセッサ２０は、同時計数イベントについて決定された有効測定時間補正係数及び偶発同時計数補正係数を使用してリストモードイベントを再構成して、フレーム収集時間の再構成されたＰＥＴ画像を生成するようにプログラムされる。別の実施形態では、少なくとも１つの電子プロセッサ２０は、フレーム収集時間のＰＥＴデータのリストモードイベントを再構成することによって、再構成されたＰＥＴ画像を生成するようにプログラムされる。再構成には、リストモードイベントについて決定された有効測定時間係数を使用して不感時間補正を行うことと、決定された偶発同時計数補正係数を使用して偶発同時計数補正を行うこととが含まれる。
【００３７】
処理ステップ１０２、１０４、１０６、１０８、１１０、１１２は、単一のフレームに対して行われる。マルチステーション撮像の場合、ステップ１１４において、患者ベッド又はテーブル１４を動かして患者を軸方向に動かして、解剖学的構造の次の空間フレームをＰＥＴスキャナ１２の体軸方向ＦＯＶ内に配置し、ステップ１０２、１０４、１０６、１０８、１１０、１１２が繰り返されて、以降同様にされて、ステップ１１２において、フレーム画像が収集される。フレーム画像は結合されて、最終的な（軸方向に拡張された）再構成画像が生成される。少なくとも１つの電子プロセッサ２０は、表示デバイス２４を制御して再構成ＰＥＴ画像を表示するようにプログラムされる。単一フレーム撮像セッションが行われる場合、ステップ１１２において出力されるフレーム画像が、最終的な再構成ＰＥＴ画像であり、ステップ１１４では、この再構成された単一フレーム画像が表示される。幾つかの例では、少なくとも１つの電子プロセッサ２０は、非一時的記憶媒体２６を制御して臨床画像を適切なデータベース（例えば画像保管通信システム）に格納するようにプログラムされる。
【００３８】
図３は、リストモードＰＥＴ撮像データの各シングルスイベントのシングルスレートがサブフレームシングルスレートマップを使用して決定されるステップ１０６の一例を示す。収集画像フレーム３００は、サブフレーム３０２に分割される。サブフレーム遅延同時計数イベント又は遅延同時計数サイノグラム３０４が、各サブフレーム３０２について決定される。各シングルスレート３０４のタイムスタンプ３０６が決定される。同時計数情報３０４から、各サブフレーム３０２のシングルスレートマップ３０８が決定される。サブフレームのシングルスレートマップ３０８及びタイムスタンプ３０６から、リストモードＰＥＴ撮像データの各シングルスイベントのシングルスレートが、イベントのタイムスタンプに基づく内挿又は外挿を使用して決定される。
【００３９】
本開示は、好適な実施形態を参照して説明した。前述の詳細な説明を読んで理解すると、他の人が修正態様及び変更態様を想到することができるであろう。本発明は、添付の特許請求の範囲又はその均等物の範囲内にある限り、このようなすべての修正態様及び変更態様を含むと解釈されることが意図されている。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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