(57)【要約】  ポジトロン放出断層撮影（ＰＥＴ）撮像デバイス１０は、複数のＰＥＴ検出器モジュール１８と、ＰＥＴ検出器モジュールに動作可能に接続されるロボットガントリ２０とを含む。ロボットガントリは、各ＰＥＴ検出器モジュールの位置を、対応するＰＥＴ検出器モジュールの軸方向軸、径方向軸及び接線方向軸のうちの少なくとも２つに沿って制御するように構成される。
2021504708.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のポジトロン放出断層撮影（ＰＥＴ）検出器モジュールと、
前記ＰＥＴ検出器モジュールに動作可能に接続されるロボットガントリとを備え、前記ロボットガントリは、各ＰＥＴ検出器モジュールの位置を、対応する前記ＰＥＴ検出器モジュールの軸方向軸、径方向軸及び接線方向軸のうちの少なくとも２つに沿って制御する、ＰＥＴ撮像デバイス。
【請求項２】
前記ロボットガントリは、各ＰＥＴ検出器モジュールの位置を、対応する前記ＰＥＴ検出器モジュールの前記軸方向軸及び前記径方向軸に沿って制御する、請求項１に記載のＰＥＴ撮像デバイス。
【請求項３】
前記ロボットガントリは、各ＰＥＴ検出器モジュールの位置を、対応する前記ＰＥＴ検出器モジュールの前記軸方向軸及び前記接線方向軸に沿って制御する、請求項１に記載のＰＥＴ撮像デバイス。
【請求項４】
前記ロボットガントリは、各ＰＥＴ検出器モジュールの位置を、対応する前記ＰＥＴ検出器モジュールの前記径方向軸及び前記接線方向軸に沿って制御する、請求項１に記載のＰＥＴ撮像デバイス。
【請求項５】
前記ＰＥＴ撮像デバイスは軸方向を有するボアを更に含み、前記ロボットガントリは、
前記ボアの周りに配置された複数のラックであって、前記ＰＥＴ検出器モジュールがその上に取り付けられる複数のラックを含み、各ラックは前記ボアの前記軸方向と平行に向けられ、各ＰＥＴ検出器モジュールは、前記ＰＥＴ検出器モジュールを支持する前記ラックに沿って前記軸方向においてロボット制御により移動可能である、請求項１から４のいずれか一項に記載のＰＥＴ撮像デバイス。
【請求項６】
前記ロボットガントリは、
それぞれが少なくとも１つのＰＥＴ検出器モジュールを支持する伸縮式ロボットアームを更に含み、前記伸縮式ロボットアームは、支持される前記少なくとも１つのＰＥＴ検出器モジュールを、前記ＰＥＴ検出器モジュールの前記径方向軸に沿って動かすように動作可能である、請求項５に記載のＰＥＴ撮像デバイス。
【請求項７】
前記ロボットガントリは、
それぞれが前記撮像デバイスの前記ボアを少なくとも部分的に包囲するラック支持アーク又はリングを更に含み、各ラックを当該ラックと直角をなす接線方向軸に沿って動かすように動作可能なロボットリンクによって、前記ラックは前記ラック支持アーク又はリングに取り付けられ、それにより、前記ラック上に取り付けられた前記ＰＥＴ検出器モジュールは、対応する前記ＰＥＴ検出器モジュールの前記接線方向軸に沿って動く、請求項５又は６に記載のＰＥＴ撮像デバイス。
【請求項８】
隣接する放射線検出器間の間隙内に配置される複数の放射線シールドを更に含み、
前記ロボットガントリは、個々の前記放射線シールドを選択的に延長又は格納するように、前記放射線シールドに動作可能に接続される、請求項１から７のいずれか一項に記載のＰＥＴ撮像デバイス。
【請求項９】
前記ＰＥＴ検出器モジュールのうちの少なくとも１つは前記ＰＥＴ検出器モジュールの別のＰＥＴ検出器モジュールとは異なり、前記ＰＥＴ検出器モジュールは、
前記ＰＥＴ検出器モジュールを構成するために使用される前記ＰＥＴ検出器モジュールの材料、
前記ＰＥＴ検出器モジュールのうちの１つが飛行時間ＰＥＴ検出器モジュールを備え、別のＰＥＴ検出器モジュールが非飛行時間ＰＥＴ検出器を備えること、
前記ＰＥＴ検出器モジュールのうちの１つが、飛行時間ＰＥＴ検出器モジュールを備える別のＰＥＴ検出器モジュールとは異なる飛行時間分解能を有する飛行時間ＰＥＴ検出器モジュールを備えること、
前記ＰＥＴ検出器モジュールのうちの１つが別のＰＥＴ検出器モジュールの結晶とは異なるサイズ及び長さのうちの少なくとも一方の結晶を含むこと、
のうちの少なくとも１つに関して異なる、請求項１から８のいずれか一項に記載のＰＥＴ撮像デバイス。
【請求項１０】
電子プロセッサを備えるロボットコントローラを更に備え、前記電子プロセッサは、
対応する前記ＰＥＴ検出器モジュールの前記軸方向軸、前記径方向軸及び前記接線方向軸のうちの少なくとも１つに沿って所望の位置変化を決定し、
対応する前記ＰＥＴ検出器モジュールを、決定された前記変化に沿って動かすようにプログラムされる、請求項１から９のいずれか一項に記載のＰＥＴ撮像デバイス。
【請求項１１】
前記ＰＥＴ検出器モジュールの望ましい構成及び望ましくない構成の両方においてファントムデータ又は患者データを取得するように前記ＰＥＴ検出器モジュールを制御し、
取得された前記ファントムデータ又は患者データに機械学習変換を適用し、前記ＰＥＴ検出器モジュールを前記望ましくない構成から前記望ましい構成に調整するようにプログラムされる少なくとも１つの電子プロセッサを更に含む、請求項１から１０のいずれか一項に記載のＰＥＴ撮像デバイス。
【請求項１２】
前記ＰＥＴ検出器モジュールの構成を決定し、
前記ＰＥＴ検出器モジュールの前記構成を用いてＰＥＴ撮像データを取得し、
減衰マップ及び線量分布を用いて、取得された前記撮像データの計数分布をモデル化し、
前記計数分布及び前記線量分布を用いて、前記放射線検出器の前記構成を更新するようにプログラムされる少なくとも１つの電子プロセッサを更に含む、請求項１から１１のいずれか一項に記載のＰＥＴ撮像デバイス。
【請求項１３】
受け入れられる撮像対象物の形状及び受信される撮像作業のうちの少なくとも一方を含む入力に関して、前記ＰＥＴ検出器モジュールの構成を決定し、
決定された前記構成において前記複数のＰＥＴ検出器モジュールを配置するように前記ロボットガントリを動作させ、
決定された前記構成に配置された前記複数のＰＥＴ検出器モジュールを用いて、同時時間窓内でＰＥＴ検出器モジュールによって検出される一対の５１１ＫｅＶ検出イベントをそれぞれ含む、同時イベントを検出することを含む、ＰＥＴ撮像データを取得するようにプログラムされる少なくとも１つの電子プロセッサを更に含む、請求項１から１２のいずれか一項に記載のＰＥＴ撮像デバイス。
【請求項１４】
前記少なくとも１つの電子プロセッサは、受け入れられる前記撮像対象物の形状と、受け入れられる前記撮像対象物の形状の胴回りに基づいて決定された前記ＰＥＴ検出器モジュールの径方向位置とを包含するように、前記ＰＥＴ検出器モジュールの軸方向位置を含む、前記ＰＥＴ検出器モジュールの前記構成を決定するようにプログラムされる、請求項１３に記載のＰＥＴ撮像デバイス。
【請求項１５】
前記少なくとも１つの電子プロセッサは、受け入れられる前記撮像対象物の形状の少なくとも１つの表面と共形に前記ＰＥＴ検出器モジュールを位置決めすることを含む、前記ＰＥＴ検出器モジュールの前記構成を決定するようにプログラムされる、請求項１３に記載のＰＥＴ撮像デバイス。
【請求項１６】
前記少なくとも１つの電子プロセッサは、
撮像データの前記取得中に、前記軸方向及び前記接線方向のうちの少なくとも一方において前記ＰＥＴ検出器モジュールを振動させるために前記ロボットガントリを動作させるように更にプログラムされる、請求項１３又は１４に記載のＰＥＴ撮像デバイス。
【請求項１７】
前記ＰＥＴ検出器モジュールを用いて撮像データを取得することは、
前記ＰＥＴ検出器モジュールの検出器座標において各５１１ＫｅＶ検出イベントの場所を特定することを含む、前記ＰＥＴ検出器モジュールを用いて５１１ＫｅＶ検出イベントを検出することと、
放射線検出器を含む前記ＰＥＴ検出器モジュールの前記軸方向軸、前記径方向軸及び前記接線方向軸に沿った前記ＰＥＴ検出器モジュールの前記位置に応じて、ＰＥＴ検出器モジュール座標内の前記５１１ＫｅＶ検出イベントの前記場所をシフトすることによって、ＰＥＴ検出器モジュール座標内の各５１１ＫｅＶ検出イベントの前記場所をＰＥＴ撮像デバイス座標内の場所に変換することと、
同時時間窓内でＰＥＴ検出器モジュールによって検出された一対の５１１ＫｅＶ検出イベントをそれぞれ含む同時イベントを検出することとを含み、各同時イベントは、ＰＥＴ撮像デバイス座標内の前記一対の５１１ＫｅＶ検出イベントの前記場所を接続する関連する応答線（ＬＯＲ）を有する、請求項１３から１６のいずれか一項に記載のＰＥＴ撮像デバイス。
【請求項１８】
前記少なくとも１つの電子プロセッサは、前記検出器構成を決定することと、決定された前記検出器構成において前記複数のＰＥＴ検出器モジュールを配置するように前記ロボットガントリを動作させることと、マルチステーション撮像を実行するために複数のベッド位置に関して撮像データを取得することとを繰り返すようにプログラムされる、請求項１３から１７のいずれか一項に記載のＰＥＴ撮像デバイス。
【請求項１９】
複数のポジトロン放出断層撮影（ＰＥＴ）検出器モジュールと、
前記ＰＥＴ検出器モジュールに動作可能に接続されるロボットガントリとを備え、前記ロボットガントリは、各ＰＥＴ検出器モジュールの位置を、対応する放射線検出器の軸方向軸、径方向軸及び接線方向軸のそれぞれに沿って制御する、ポジトロン放出断層撮影（ＰＥＴ）撮像デバイス。
【請求項２０】
前記ＰＥＴ撮像デバイスは軸方向を有するボアを更に含み、前記ロボットガントリは、
前記ボアの周りに配置された複数のラックであって、前記ＰＥＴ検出器モジュールがその上に取り付けられ、各ラックは前記ボアの前記軸方向と平行に向けられ、各放射線検出器は、前記ＰＥＴ検出器モジュールを支持する前記ラックに沿って前記軸方向においてロボット制御により移動可能である、複数のラックと、
それぞれが少なくとも１つのＰＥＴ検出器モジュールを支持する伸縮式ロボットアームであって、支持される前記少なくとも１つのＰＥＴ検出器モジュールを、前記ＰＥＴ検出器モジュールの前記径方向軸に沿って動かすように動作可能である、伸縮式ロボットアームと、
それぞれが前記撮像デバイスの前記ボアを少なくとも部分的に包囲するラック支持アーク又はリングとを含み、各ラックを当該ラックに直角をなす接線方向軸に沿って動かすように動作可能なロボットリンクによって、前記ラックは前記ラック支持アーク又はリングに取り付けられ、それにより、前記ラック上に取り付けられた前記ＰＥＴ検出器モジュールは、対応する前記ＰＥＴ検出器モジュールの前記接線方向軸に沿って動く、請求項１９に記載のＰＥＴ撮像デバイス。
【請求項２１】
隣接するＰＥＴ検出器モジュール間の間隙内に配置される複数の放射線シールドを更に含み、
前記ロボットガントリは、個々の前記放射線シールドを選択的に延長又は格納するように、前記放射線シールドに動作可能に接続される、請求項１９又は２０に記載のＰＥＴ撮像デバイス。
【請求項２２】
受け入れられる撮像対象物の形状に合わせて前記ＰＥＴ検出器モジュールの構成を決定し、
決定された前記検出器構成において前記複数のＰＥＴ検出器モジュールを配置するように前記ロボットガントリを動作させ、
決定された前記検出器構成に配置された前記複数のＰＥＴ検出器モジュールを用いて、前記ＰＥＴ検出器モジュールの前記構成を用いて撮像データを取得し、
減衰マップ及び線量分布を用いて、取得された前記撮像データの計数分布をモデル化し、
前記計数分布及び前記線量分布を用いて、前記放射線検出器の前記構成を更新するようにプログラムされる少なくとも１つの電子プロセッサを更に含む、請求項１９から２１のいずれか一項に記載のＰＥＴ撮像デバイス。
【請求項２３】
複数のポジトロン放出断層撮影（ＰＥＴ）検出器モジュールと、
隣接するＰＥＴ検出器モジュール間の間隙内に配置される複数の放射線シールドと、
対応する放射線検出器の軸方向軸、径方向軸及び接線方向軸のうちの少なくとも２つに沿って各放射線検出器の位置を制御するロボットガントリであって、個々の放射線シールドを選択的に延長又は格納するように、前記放射線シールドに動作可能に接続される、ロボットガントリと、
前記ロボットガントリに接続された複数のラックであって、前記ＰＥＴ検出器モジュールがその上に取り付けられ、各ラックはボアの前記軸方向と平行に向けられ、各ＰＥＴ検出器モジュールは、前記ＰＥＴ検出器モジュールを支持する前記ラックに沿って前記軸方向においてロボット制御により移動可能である、複数のラックとを備える、ポジトロン放出断層撮影（ＰＥＴ）撮像デバイス。
【請求項２４】
前記ロボットガントリは、
対応する前記ＰＥＴ検出器モジュールの前記軸方向軸及び前記径方向軸、
対応する前記ＰＥＴ検出器モジュールの前記軸方向軸及び前記接線方向軸、及び
対応する前記ＰＥＴ検出器モジュールの前記径方向軸及び前記接線方向軸のうちの少なくとも１つに沿って各ＰＥＴ検出器モジュールの位置を制御する、請求項２３に記載のＰＥＴ撮像デバイス。
【請求項２５】
受け入れられる撮像対象物の形状に合わせて前記ＰＥＴ検出器モジュールの構成を決定し、
決定された前記検出器構成において前記複数のＰＥＴ検出器モジュールを配置するように前記ロボットガントリを動作させ、
決定された前記検出器構成に配置された前記複数のＰＥＴ検出器モジュールを用いて、前記ＰＥＴ検出器モジュールの前記構成を用いて撮像データを取得し、
減衰マップ及び線量分布を用いて、取得された前記撮像データの計数分布をモデル化し、
前記計数分布及び前記線量分布を用いて、前記ＰＥＴ検出器モジュールの前記構成を更新するようにプログラムされる少なくとも１つの電子プロセッサを更に含む、請求項２３又は２４に記載のＰＥＴ撮像デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
以下の内容は包括的には、医療用撮像技術、ポジトロン放出断層撮影（ＰＥＴ）撮像技術及び関連技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポジトロン放出断層撮影（ＰＥＴ）スキャナは通常、５１１ＫｅＶガンマ線を検出するためのいくつかのＰＥＴ検出器リングを支持する円筒形ボアタイプのハウジングを含む。これらのＰＥＴスキャナは決まった軸方向寸法及び径方向寸法を有する視野（ＦＯＶ：ｆｉｅｌｄ  ｏｆ  ｖｉｅｗ）を有する。商用のＰＥＴスキャナが開発されてきたが、より大きい患者を収容するために、ボア径も次第に大きくなってきた。しかしながら、そのような設計では、ボア径とともに検出器の数が増えるので、コストが増加する。軸方向において、通常の解決策はマルチステージ撮像を利用することであり、患者がボアの中を進み、軸方向において重なり合ういくつかの位置において撮像される。これらの個々のＰＥＴ画像は、その後、軸方向の重なり合う部分において「繋ぎ合わされ」、全身画像（又は軸方向に広がるように延長された他の画像）が形成される。この解決策は、繋ぎ合わされた重なり合う領域において誤りが生じる可能性があること、軸方向に沿って複数の画像を取得するのに要する撮像セッション時間が長くなることを含む、不都合がある。また、単一のベッド位置を用いて一定の連続取得による動的調査を実行することもできない。
【０００３】
ＰＥＴ検出器モジュールの数の増加（それゆえ、コストの増加）を伴うことなく、軸方向ＦＯＶ（ＡＦＯＶ）を拡大するために、隣接するＰＥＴ検出器リング間に間隙を設けることが知られている。そのシステムの軸方向ＦＯＶは、おおよそ、リングの軸方向寸法と、リング間の間隙との和である。別の手法では、検出器は、各検出器リングの円周の周りに疎らに存在することができ、その結果、各リングは少ない数のＰＥＴ検出器モジュールを有することになり、軸方向ＦＯＶを拡大するために、より多くのリングを追加できるようになる。Ｚｈａｎｇら「ＰＥＴ  Ｓｙｓｔｅｍ  Ｗｉｔｈ  Ｃｒｙｓｔａｌ  ｏｒ  Ｄｅｔｅｃｔｏｒ  Ｕｎｉｔ  Ｓｐａｃｉｎｇ」（国際出願第２０１５／０１９３１２号パンフレット）は、隣接する検出器リング間の１つ又は複数の間隔を特定の撮像作業に合わせて調整できる実施形態を含む、「疎」設計の実施形態を開示する。
【０００４】
変形手法（Ｇａｇｎｏｎら「Ｐｏｓｉｔｒｏｎ  ｅｍｉｓｓｉｏｎ  ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ  ｓｙｓｔｅｍ  ｗｉｔｈ  ｈｙｂｒｉｄ  ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  ｇｅｏｍｅｔｒｉｅｓ  ａｎｄ  ｓａｍｐｌｉｎｇ」米国特許第８，５５８，１８１号を参照）では、調整可能な軸方向ＦＯＶが提供される。ＰＥＴスキャナのボアの軸方向軸に対して平行に検出器バーが配置され、患者を包囲する円に沿って実装される。全てのバーがその中に延在する中央軸方向領域を保持しながら、所望の軸方向ＦＯＶを達成するために、バーは互いに対して所望の量だけ軸方向にシフトすることができ、この中央軸方向領域に関して最大の検出器カバレッジを与える。対象領域／器官は、そのような領域／器官に関する撮像を最適化するために、中央軸方向領域と位置合わせされる。
【０００５】
更なる従来の手法（Ｇａｇｎｏｎら「Ｍｏｄｕｌａｒ  ｍｕｌｔｉ−ｇｅｏｍｅｔｒｙ  ＰＥＴ  ｓｙｓｔｅｍ」米国特許第８，３７８，３０５号を参照）では、デュアル検出器ＰＥＴシステムが、患者の異なる部分を撮像する２つの検出器セットと、調整可能な検出器リングとを含み、一方の検出器セットは異なる体格の患者を撮像するために異なるサイズの軸横断リングを形成するように径方向において行き来することができ、一方、他方の検出器セットは、所望により、同時にデータを取得することができる。
【０００６】
以下の内容は、新規の改善されたシステム及び方法を開示する。
【発明の概要】
【０００７】
１つの開示される態様では、ＰＥＴ撮像デバイスは、複数のＰＥＴ検出器モジュールと、ＰＥＴ検出器モジュールに動作可能に接続されるロボットガントリとを含む。ロボットガントリは、各ＰＥＴ検出器モジュールの位置を、対応するＰＥＴ検出器モジュールの軸方向軸、径方向軸及び接線方向軸のうちの少なくとも２つに沿って制御するように構成される。
【０００８】
別の開示される態様では、ＰＥＴ撮像デバイスが、複数のＰＥＴ検出器モジュールと、ＰＥＴ検出器モジュールに動作可能に接続されるロボットガントリとを含む。ロボットガントリは、対応する放射線検出器の軸方向軸、径方向軸及び接線方向軸のそれぞれに沿って、各ＰＥＴ検出器モジュールの位置を制御するように構成される。
【０００９】
別の開示される態様では、ＰＥＴ撮像デバイスが、複数のＰＥＴ検出器モジュールと、隣接するＰＥＴ検出器モジュール間の間隙内に配置される複数の放射線シールドとを含む。ロボットガントリが、対応する放射線検出器の軸方向軸、径方向軸及び接線方向軸のうちの少なくとも２つに沿って、各放射線検出器の位置を制御するように構成される。ロボットガントリは、個々の放射線シールドを選択的に延長又は格納するように、放射線シールドに動作可能に接続される。複数のラックがロボットガントリに接続され、ＰＥＴ検出器モジュールがその上に取り付けられ、各ラックは、ボアの軸方向と平行に向けられ、各ＰＥＴ検出器モジュールは、ＰＥＴ検出器モジュールを支持するラックに沿って、軸方向においてロボット制御により移動可能である。
【００１０】
１つの利点は、ＰＥＴスキャナを特定の患者及び／又は作業用に構成するために放射線検出器又は検出器モジュールが複数の方向に（例えば、軸方向に、及び／又は径方向に、及び／又は接線方向に）個々に制御可能であるポジトロン放出断層撮影（ＰＥＴ）撮像デバイスを提供することにある。
【００１１】
別の利点は、オーバーサンプリングを与えるために検出器モジュールを軸方向及び／又は接線方向において振動させることによって、拡大ＦＯＶ構成においてデータカバレッジの損失を削減しながら、撮像デバイスの軸方向視野を拡大又は縮小する、可動放射線検出器を備える撮像デバイスを提供することにある。
【００１２】
別の利点は、軸方向視野が拡大され、検出器の数が削減された撮像デバイスを提供することにある。
【００１３】
別の利点は、患者の対象形状と共形に配置される可動検出器を備える撮像デバイスを提供することにある。
【００１４】
所与の実施形態が、上記の利点をいずれも提供しないか、上記の利点のうちの１つ、２つ、３つ以上又は全てを提供する場合があり、及び／又は本開示を読み、理解すると当業者に明らかになるような他の利点を提供する場合がある。
【００１５】
本開示は、種々の構成要素及び構成要素の構成において、並びに種々のステップ及び種々のステップの構成において具現される場合がある。図面は、好ましい実施形態を例示することのみを目的としており、本開示を限定するものと解釈されるべきではない。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】一態様による、画像再構成システムを示す概略図である。
【図２】一態様による、画像再構成システムを示す概略図である。
【図３】一態様による、画像再構成システムを示す概略図である。
【図４】図１〜図３のシステムの例示的なフローチャート動作を示す図である。
【図５】図１〜図３のシステムの例示的なフローチャート動作を示す図である。
【図６】図１〜図３のシステムの異なる例示的な構成を示す図である。
【図７】図１〜図３のシステムの異なる例示的な構成を示す図である。
【図８】図１〜図３のシステムの異なる例示的な構成を示す図である。
【図９】図１〜図３のシステムの異なる例示的な構成を示す図である。
【図１０】図１〜図３のシステムの異なる例示的な構成を示す図である。
【図１１】図１〜図３のシステムの異なる例示的な構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下の内容は、特定の撮像作業に合わせてＰＥＴ検出器位置を最適化できる構成可能なＰＥＴスキャナを提案する。一実施形態において、ＰＥＴ検出器モジュールはラック上に取り付けられ、ラックは、ラックの長さに沿ってＰＥＴ検出器モジュールを長手方向に（すなわち、軸方向に、すなわち、ｚ方向において）移動できるようにするトラックである。さらに、各ＰＥＴモジュールは、径方向に動かすために設けられるロボット伸縮式アームを介してラックに取り付けられる。さらに、各ラックは、接線（すなわち、角度）方向に沿って動かされる。ロボットによるこれら３つの自由度によって、広範なＰＥＴスキャナ構成を達成することができる。例えば、軸方向におけるＰＥＴモジュールの動きを介して、ＰＥＴモジュールのリング間により大きい間隙を可能にすることによって、より大きい軸方向ＦＯＶを達成することができる。別の手法では、拡大された軸方向ＦＯＶを与えるために、異なる角度間隔にあるＰＥＴモジュールのセットを相対的にオフセットすることができる。
【００１８】
その融通性によって、ＰＥＴモジュールを不均一に位置決めできるようにもなり、例えば、心臓スキャンにおいて、心臓の場所に近いリングの密度を周辺のリングに対して（隣接するリング間に間隙がなくなるまで）高めることができる。これに関連して、隣接するＰＥＴモジュール間の放射線シールドを独立したロボット伸縮式アーム上に取り付けることが考えられ、それにより、これらのシールドを中央リング間から引き下げて、中央領域内のリング密度を最大化できるようにする。
【００１９】
いくつかの実施形態において、ＰＥＴモジュールは、ＰＥＴ撮像データ取得中に動かすことができる。例えば、隣接するＰＥＴリングの間隔を開けることによって、より広い軸方向ＦＯＶが達成される場合には、最終的に収集されたデータセット内に軸方向の間隙が存在しないように、それらのリングを取得中に動かすことができる。類似の概念が「オーバーサンプリング」であり、軸方向検出器分解能を高めるように、取得中に検出器を行き来させることができる。同様に、角度方向に行き来させることを用いて、接線方向において検出器分解能を高めることができる。
【００２０】
いくつかの実施形態において、異なるＰＥＴモジュールは、異なる検出器タイプ、例えば、ＴＯＦ−ＰＥＴモジュール及び非ＴＯＦ−ＰＥＴモジュールの混在物を備えることができ、ＰＥＴスキャナの構成可能性を利用して、ＰＥＴモジュールタイプの混在物を最適に位置決めすることができる。同様にして、デッドピクセルの密度が大きいＰＥＴモジュールは、デッドピクセルが少ない他のＰＥＴモジュールを近づけて、デッドピクセルを補償することによって補償することができる。
【００２１】
いくつかの実施形態において、取得設定、例えば、リング間の間隙などが理想的とは言えない任意のＰＥＴスキャナ構成では、そのような非理想的な構成と、より理想的な（例えば、間隙がない）構成との両方で構成されたＰＥＴスキャナに関してファントムデータを取得することができ、深層学習を用いて、非理想的な構成を用いて取得された画像を調整する変換をトレーニングし、理想的な構成により厳密に近づけることができる。
【００２２】
他の実施形態では、開示されるＰＥＴシステムは、例示的なラック構成と比べて、異なる構成の、又は更なる構成のロボットを必要とする。例えば、乳房検査の場合、検出器に傾斜ロボット調整手段を更に設けることができ、乳房間に位置する２つのＰＥＴモジュールをそれぞれの乳房に面するように傾けることができ、それにより、それらの方向におけるＰＥＴ計数を与えることができる。有利には、そのような構成によれば、両方の乳房を同時に撮像できるのに対して、現在のＰＥＴ乳房撮像装置は単一のカップを使用し、乳房を１つずつ撮像する。
【００２３】
適切なロボットマニピュレータに加えて、ロボットコントローラは、応答線（ＬＯＲ：ｌｉｎｅ  ｏｆ  ｒｅｓｐｏｎｓｅ）空間軌跡を正確に記録するために、各ＰＥＴ検出器モジュールの現在の場所（そして、傾斜型ＰＥＴモジュールの場合、角度）を追跡する。１つの手法では、検出器が公称位置（ｚ，ｒ，θ）を有するものと規定される。ただし、ｚはデフォルト軸方向位置であり、ｒはデフォルト径方向位置であり、θはデフォルト接線方向（すなわち、角度）位置である。これは、特定のＰＥＴモジュールにおいて値（ｚ＋Δｚ，ｒ＋Δｒ，θ＋Δθ）に更新される。ただし、Δｚはラックに沿ったＰＥＴモジュールの軸方向シフトであり、ΔｒはＰＥＴモジュールの径方向シフトであり、Δθは、支持用ラックの接線方向（角度）シフトである。ＬＯＲは、その際、３次元空間において２つの関与する検出器の位置が与えられると、従来通りに規定される。さらに、ＰＥＴ検出器モジュールが、例えば、スキャナ中心に又はスキャナ中心付近に位置決めされる検出器リングの密度を高めることによって軸周辺に対してスキャナ中心付近の感度を高めることができる不均一な構成に構成されるときに特に、ＰＥＴ画像再構成において使用される感度行列を調整する必要がある。
【００２４】
特定の撮像作業に合わせてのＰＥＴスキャナ構成の選択は様々に選択することができる。最も簡単な手法では、その構成は手動で選択され、例えば、所望の軸方向ＦＯＶを達成するだけの大きさの環状間隙を隣接するＰＥＴリング間に追加する（又は角度方向において隣接するラック間に軸方向オフセットを追加する）、ＰＥＴモジュールの径方向位置を特定の胴回りの患者に合わせて最小の実用的な径方向位置に設定する、などである。より複雑な手法では、強度変調放射線治療（ＩＭＲＴ：Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ−ｍｏｄｕｌａｔｅｄ  ｒａｄｉａｔｉｏｎ  ｔｈｅｒａｐｙ）計画において利用される逆方向治療計画最適化に類似の逆最適化アルゴリズムを使用することが考えられる。逆ＩＭＲＴ計画では、放射線源構成が選択され、ターゲット内に結果として生じる線量（又はフルエンス）分布が、減衰マップを用いて放射線吸収を考慮に入れてモデル化され、放射線源構成は、モデル化された線量分布又はフルエンス分布と線量最適化目標との間の整合を改善するように更新される。同様にして、ＰＥＴモジュール構成を選択することができ、ターゲット内に結果として生じる計数分布が、減衰マップを用いて放射線吸収を考慮に入れてモデル化され、ＰＥＴモジュール構成は、モデル化された計数分布と線量最適化目標との間の整合を改善するように更新される。
【００２５】
複数のベッド位置を利用する撮像作業では、開示されるＰＥＴスキャナ構成は一般に、ベッド位置ごとに異なる可能性がある。
【００２６】
開示されるシステムは、患者を包囲するガントリのフレーム（及び患者が横たわるベッド又はパレット）に沿って分散配置される複数のラックを含む。この考えの簡単な実施態様の場合、ラックは互いに平行であり、ラックは全てガントリの軸方向軸に平行である。ラックは、最大のＡＦＯＶが達成されるほど十分に長い。他の例では、各ラックは複数のセグメント化された区画を有することができ、それらのセグメントはラックに対して垂直な平面においてオフセットを有することができる。ラック又はラックのセグメントは互いに対して異なる向きを有することができ、例えば、互いに平行である必要はない。
【００２７】
開示される検出器は、関連するアセンブリ周辺機器とともにプラグイン構成要素として設計することができる。例えば、検出器はラックに差し込むことができ、ラック上のその位置は独立して制御することができ、システムによってプログラム可能である。システムは、ラック又はラックセグメントを動かすことによって、又はＰＥＴ検出器モジュールを動かすことによって、検出器が対象物に接近できるようにするか、又は対象物から後退できるようにする機構を含むことができる。また、そのシステムによれば、検出器は対象物に向くように向きを変更できるようになる。ＰＥＴ検出器モジュールは、システムによって制御されるように、検出器を動かし、向きを変更する機構を含む。いくつかの実施形態において、ＰＥＴ検出器モジュールは、衝突検出及び防止機構を含むことができる。例えば、ＰＥＴ検出器モジュールの角に１つ以上の圧力センサ（図示せず）を配置することができる。１つ以上の電子プロセッサが、圧力センサによって得られた圧力信号を解析して、ＰＥＴ検出器モジュール間の（又はＰＥＴ検出器のうちの１つと撮像される患者との間の）衝突が発生しているか否かを判断することができる。プロセッサは、その後、互いに離間させて衝突を回避するように、ＰＥＴ検出器モジュールを制御することができる。
【００２８】
例えば、各ラックが５つの検出器を含み、全てのラック上の全ての検出器を整列させるように検出器を密着させる場合には、システム構成は、約１６ｃｍのＡＦＯＶを有する従来のＰＥＴシステムと同じである（検出器アセンブリが３．２ｃｍ×３．２ｃｍの寸法を有すると仮定する）。
【００２９】
いくつかの例では、検出器を独立して制御することができ、ラック上の検出器の場所はわかっているので、隣接するＰＥＴ検出器モジュール１８は、ラックに沿って（軸方向に沿って）所定の間隙が存在するように位置決めすることができる。
【００３０】
他の例では、１つのラック上の全ての検出器が一緒に動くことができるが、異なるラック上の検出器は異なる量だけ動くことができる。
【００３１】
画像取得のＡＦＯＶを拡大するために、開示されるＰＥＴシステムにおいて、先行する２つの例を実施することができる。開示されるＰＥＴシステムのＡＦＯＶを更に拡大するために、これら２つの例の実施形態を実施することができる。
【００３２】
ラック上の検出器間の所定の間隙はプログラム可能であるので、開示されるＰＥＴシステムは、所望に応じて、間隙を調整する融通性を有する。小器官／対象物を撮像する場合、同じ数の検出器エリアを用いて最大感度を得ることができるように、間隙をゼロに設定することができる。
【００３３】
いくつかの例において、各ラック上の検出器の数は異なることができる。例えば、ガントリのラックの３分の１が、例えば、７つの検出器（約２２．４ｃｍ）を有することができ、ラックの残りの部分が、例えば、それぞれ４つの検出器（約１２．８ｃｍ）を有することができる。７つの検出器を備えるラックは２２．４ｃｍの実効ＡＦＯＶを与えることができる。４検出器ラック上の検出器は、最適な性能を得るために、意図したアプリケーションに応じてシフトすることができる。検出器エリアの全数は、各ラック上に５つの検出器を備えるシステム（又は完全に実装された５つのリングを備えるシステム）と同じであるが、その実効ＡＦＯＶは、１６．４ｃｍから２２．４ｃｍに拡大される。
【００３４】
開示されるＰＥＴシステムの構成可能な設計によれば、低コスト及び高性能で、拡張性のあるシステムを製造できるようになる。例えば、各ラックが３つの検出器を有する場合には、それは９．６ｃｍのＡＦＯＶを有する３リングシステムに相当する。開示される構成可能な設計を用いて、その実効ＡＦＯＶを５つの仮想リングの実効ＡＦＯＶに、すなわち、１６ｃｍに拡張することができる。
【００３５】
上記の３リングシステムは、各ラックに１つ又は２つの検出器を追加することによって、４リングシステム、５リングシステムなどに容易にアップグレードすることができる。この融通性は、アップグレードに関して異なる要求がある顧客にとって極めて有用である。
【００３６】
ＡＦＯＶを拡張する融通性によって、大量の動的調査を実行できるようになる。対照的に、同じ検出器エリアを有する従来のシステムでは、実効ＡＦＯＶが小さすぎるので、そのような調査を行うことはできない。
【００３７】
検出器の位置は個々に制御することができ、最適化プログラムを用いて、意図したアプリケーションに合わせてまとめて最適化することができる（マルチリーフコリメータ開口、各角度におけるデリバリ長などが最適化される放射線治療の場合と同様）。
【００３８】
検出器は交換可能なプラグイン構成要素として設計されるので、それらの検出器は、必要に応じて、複数のシステム間で共有することができる。例えば、利用可能な３リングシステムから１つ以上の検出器を（一時的に）取り外すことができ、別の３リングシステム上でそれらの検出器を用いて、６リングシステムの最大有効性を達成することができる。他のシステムが複合ＰＥＴ／ＣＴシステムである場合には、システムからＰＥＴ検出器モジュール１８を取り外しても、システムのＣＴ部分の性能には影響を与えない。
【００３９】
感度を改善し、バックグラウンドアクティビティの影響を低減し、取得されるデータの品質を改善するために、対象の器官に向くように、及び／又は対象の器官に対して近接離反するように、検出器を方向転換又は回転させることができる。
【００４０】
隣接するラック上の検出器が所定のパターンにおいて相対的にシフトするとき、開示されるＰＥＴシステムの軸方向オーバーサンプリングを達成することができる。
【００４１】
開示される検出器構成は、最適化プログラムを介して、スキャン中に変更することができる。例えば、ステップアンドシュート（ｓｔｅｐ−ａｎｄ−ｓｈｏｏｔ）ベッド運動を用いるマルチフレーム全身スキャンの場合、頭部、頭部／頸部フレーム、胴部及び下半身取得フレームにおいて検出器を異なるように位置決めすることができる。これは、全取得時間を削減し、臨床治療ワークフロー及び患者スループットを改善できる可能性がある。
【００４２】
開示されるラックは、他の代替形態が望まれる場合には、システム設計において必ずしもラックとして実現されるとは限らない。例えば、検出器が取り付けられる／差し込まれるためのベースとして、患者を包囲する２次元（２Ｄ）表面を設計することができる。２Ｄ表面上の検出器の位置はプログラム可能とすることができる。また、検出器は、向きを変更するか、又は患者に対して近接若しくは離反する機構も含むことができる。
【００４３】
いくつかの例において、開示されるＰＥＴシステムはマンモグラフィＰＥＴスキャナに変換することができ、患者の乳房の周りにＰＥＴ検出器モジュール１８のリングが形成され、追加の投影図を得るために、いくつかの追加の検出器が患者の両脇及び背中に位置決めされ、完全な断層撮像データが得られるようにする。
【００４４】
他の例では、開示されるＰＥＴシステムは、患者頭部の周りにリングを形成することによって、脳ＰＥＴスキャナに変換することができる。
【００４５】
更なる例では、開示されるＰＥＴシステムは、前臨床小動物スキャナに再構成することもできる。
【００４６】
いくつかの例示的な実施形態では、患者の身体の近くに検出器を位置決めすることによって、検出器の角度を最適化することができる。そのため、相互作用深度（ＤＯＩ：ｄｅｐｔｈ−ｏｆ−ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ）の影響を最小化するために、検出器結晶を薄くすることができる。これは製造原価を削減できる可能性がある一方で、立体角が最適化されることに起因して、ＰＥＴカメラの実効感度は依然として高い。
【００４７】
他の例示的な実施形態では、より高い空間分解能が得られるように最適化するために、検出器が異なる構成を有することができるか、又は結晶サイズを小さくして検出器を患者の近くに位置決めすることができる。
【００４８】
図１を参照すると、例示的なポジトロン放出断層撮影（ＰＥＴ）撮像システム又はデバイス１０が、ＰＥＴ撮像のために、検査領域１１に患者（図示せず）を受け入れる。撮像システム１０は、本明細書においてＰＥＴスキャナとして説明されるが、撮像システムは任意の他の適切な撮像モダリティ（例えば、単光子放出コンピュータ断層撮影（ＳＰＥＣＴ）撮像デバイス用のガンマカメラ、ハイブリッドＳＰＥＣＴ／ＰＥＴ撮像デバイスなど）とすることができる。ＰＥＴスキャナ１０は、ＰＥＴコントローラ１２、例えば、コンピュータ、又はマイクロプロセッサ、マイクロコントローラなどを含む他の電子デバイスによって制御される。説明されるように、ＰＥＴスキャナ１０は、ロボットコントローラ１４によって制御されるロボットガントリを利用する。ＰＥＴスキャナ１０は図１において側断面図で示されており、ロボットガントリ２０によって支持される複数のＰＥＴ検出器モジュール１８を含むことがわかり、この例示的な実施形態では、ロボットガントリ２０は複数の支持用ラック２４を含む。各ＰＥＴ検出器モジュール１８は、５１１ＫｅＶガンマ線を吸収し、５１１ＫｅＶが吸収されるたびに、光電子増倍管（ＰＭＴ：ｐｈｏｔｏｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒ  ｔｕｂｅ）に結合されるシンチレーションを生成する材料からなるシンチレータ結晶、デジタル／アナログシリコン光電子増倍管（ＳｉＰＭ）、又はシンチレータ結晶において生成されるシンチレーションを検出するように構成される他の検出器のような、適切な放射線検出器デバイス（詳細には示されない）を備える、放射線検出器ピクセルのアレイを含む。詳細な構成は様々であり、例えば、各検出器ピクセルが対応するシンチレータ結晶及びＳｉＰＭ又は他の検出器を備える一対一構成、又は複数のＰＭＴ、ＳｉＰＭなどと光学的に結合され、各５１１ＫｅＶ検出イベントの位置を特定するためにアンガーロジックなどを利用する、大面積のシンチレータ結晶のような分散構成とすることができる。
【００４９】
図２及び図３は、ＰＥＴ撮像システム１０をより詳細に例示する。図１を引き続き参照しながら、ここで図２及び図３を参照すると、ＰＥＴ撮像デバイス１０は、検査領域１１内の患者のＰＥＴ撮像データを得るように構成される複数のＰＥＴ検出器モジュール１８を含む。いくつかの例において、複数のＰＥＴ検出器モジュール１８は互いに同一にすることができる。他の例では、ＰＥＴ検出器モジュール１８のうちの少なくとも１つが、ＰＥＴ検出器モジュールの放射線検出器を構成するために使用される材料によって、ＰＥＴ検出器モジュールのうちの別のＰＥＴ検出器モジュールとは異なり、ＰＥＴ検出器モジュールのうちの１つが飛行時間検出器を備え、ＰＥＴ検出器モジュールのうちの別のＰＥＴ検出器モジュールが非飛行時間放射線検出器を備え、ＰＥＴ検出器モジュールのうちの１つが、飛行時間ＰＥＴ検出器モジュールを備えるＰＥＴ検出器モジュールのうちの別のＰＥＴ検出器モジュールとは異なる飛行時間分解能を有する飛行時間ＰＥＴ検出器モジュールを含み、ＰＥＴ検出器モジュールのうちの１つが、ＰＥＴ検出器モジュールのうちの別のＰＥＴ検出器モジュールの結晶とは異なるサイズ及び長さの少なくとも一方の結晶を含むなどである。
【００５０】
ロボットガントリ２０は、複数のＰＥＴ検出器モジュール１８に動作可能に接続される。ロボットガントリ２０は、対応する放射線検出器の軸方向軸ｚ及び／又は径方向軸ｒ（図２）及び／又は接線方向軸θ（図３）に沿って、各ＰＥＴ検出器モジュール１８の位置を制御するように構成される。いくつかの実施形態において、ロボットガントリ２０は、対応する放射線検出器の軸方向軸ｚ、径方向軸ｒ及び接線方向軸θのうちの２つ以上に沿って、各ＰＥＴ検出器モジュール１８の位置を独立して制御するように構成される。各ＰＥＴ検出器モジュール１８は、ユニットとして一緒に動くように共通の基板又はハウジング上に支持されるＰＥＴ検出器ピクセルの１次元又は２次元アレイを備えることに留意されたい。しかしながら、ロボットガントリ２０は、互いに独立して、ＰＥＴ検出器モジュール１８、又はＰＥＴ検出器モジュール１８のうちの少なくともグループを動かすように動作し、それにより、複数のＰＥＴ検出器モジュール１８を広範な異なる構成のいずれかにおいて配置できるようにする。
【００５１】
図２に示されるように、ＰＥＴ撮像システム１０のＰＥＴ検出器モジュール１８は、ボアの周りに配置され、ボアは、例示において、ＰＥＴ検出器モジュール１８の軸方向軸ｚに対して平行である、規定されたボア軸２２を有する水平円筒型ボアである（図２は、図１とは異なり、２つの典型的なラックをより明確に例示するために、断面によって横切られる上側ラック及び下側ラックのみの断面図であることに留意されたい）。図１の完全な断面図において見られるように、ボア軸２２の周りに複数のラック２４が配置される。各ＰＥＴ検出器モジュール１８はラック２４のうちの１つに取り付けられる。各ラック２４は、ボア軸２２と平行に向けられる。各ＰＥＴ検出器モジュール１８は、ＰＥＴ検出器モジュール１８を支持するラック２４に沿って軸方向において（すなわち、ボア軸２２と平行に、言い換えると、ＰＥＴ検出器モジュール１８の軸方向軸ｚに沿って）ロボット制御により移動可能である。図２に示されるように、上側ラック及び下側ラック２４（及び支持されるＰＥＴ検出器モジュール１８）は、ボア軸２２の両側に示される（ラックは互いの鏡像であるが、明確にするために、「上側」ラックにのみ含まれる参照番号もあれば、「下側」ラックにのみ含まれる参照番号もある）。
【００５２】
図１及び図２を引き続き参照し、ここで図３を参照すると、図３は、ＰＥＴスキャナ１０の端面図を示し、伸縮式アーム２６が、各ＰＥＴ検出器モジュール１８に接続され、各ＰＥＴ検出器モジュール１８を支持する。伸縮式アーム２６は、放射線検出器の径方向軸ｒに沿って、すなわち、ＰＥＴスキャナ１０のボア内に配置される撮像対象物に対して近接又は離反するように（すなわち、ボア軸２２に対して近接又は離反するように）、支持されたＰＥＴ検出器モジュール１８を動かすように動作可能である。
【００５３】
図３において見られるように、ロボットガントリ２０は、それぞれが撮像デバイス１０のボア２２を少なくとも部分的に包囲する、複数のラック支持アーク又はリング２８を更に含む。図３の端面図において、１つのラック支持リング２８のみが見えるが、通常は複数のそのような支持リング２８が設けられ、例えば、ラック２４の２つの反対端のそれぞれに１つの支持リングと、更なる支持を与えるために、任意選択でその間に１つ以上の更なる中間ラック支持リングとが設けられる。別の考えられる変形形態では、ＰＥＴスキャナ１０の軸方向の全長に延在する単一のラック支持リングが設けられ、その結果、この単一のラック支持リングは、軸方向においてラック２８と同一の長さを有する円筒形である。１つ以上のラック支持アーク又はリング２８は、ラックと直角をなす接線方向軸θ（図３を参照）に沿って各ラック２４を動かし、それにより、接続されたＰＥＴ検出器モジュール１８を接線方向ｔ（図３を参照）に沿って動かすように動作可能なロボットリンクを含む。
【００５４】
図２に明示されるように、ＰＥＴ撮像デバイス１０は、任意選択で、軸方向において隣接するＰＥＴ検出器モジュール１８間の間隙内に配置される複数の放射線シールド３２も含む。図示されないが、接線方向において隣接するＰＥＴ検出器モジュール１８間の間隙内に配置される放射線シールドを含むことも同様に考えられる。ロボットガントリ２０は、個々の放射線シールド３２を選択的に延長又は格納する伸縮式アーム３３によって放射線シールド３２に動作可能に接続される。例えば、図２に示されるように、軸外のスプリアスＦＯＶ放射の検出を低減するために、放射線を遮蔽するように、ロボットガントリ２０の端部に配置される一対の放射線シールド３２がＰＥＴ検出器モジュール１８を越えて延長され、一方、ＰＥＴ検出器モジュール１８が放射線シールドを越えて延在するように、放射線検出器間に配置される放射線シールド３２は格納される。
【００５５】
いくつかの実施形態では、図２に示されるように、ＰＥＴ検出器モジュール１８は、１つ以上の圧力センサ３４を含む、衝突検出及び防止機構を含むことができる。例えば、１つ以上の圧力センサ３４は、ＰＥＴ検出器モジュール１８の角に配置することができる。ＰＥＴコントローラ１２は、圧力センサ３４によって得られた圧力信号を解析して、隣接するＰＥＴ検出器モジュール間の（又はＰＥＴ検出器モジュールのうちの１つと撮像される患者との間の）衝突が発生しているか否かを判断することができる。ＰＥＴコントローラ１２は、その後、互いに離間させて衝突を回避するように、ＰＥＴ検出器モジュール１８を制御することができる。
【００５６】
図１を再び参照すると、ロボットコントローラ１４は、対応するＰＥＴ検出器モジュール１８の軸方向軸ｚ、径方向軸ｒ及び接線方向軸θのうちの少なくとも１つに沿って所望の位置変化を決定し、決定された変化に沿って対応する放射線検出器を動かすようにプログラムされる電子プロセッサを備える。少なくとも１つの電子プロセッサ４０、少なくとも１つのユーザ入力デバイス（例えば、マウス、キーボード、トラックボールなど）４２及び表示デバイス４４のような通常の構成要素を備えるコンピュータ、又はワークステーション、又は他の電子データ処理デバイス３８によって、放射線科医、技師又は他の医療関係者が、ＰＥＴコントローラ１２とやりとりし、ＰＥＴ撮像データ取得を実行するようにＰＥＴ撮像デバイス１０を動作させることができる。
【００５７】
少なくとも１つの電子プロセッサ１２、１４、４０は、１つ以上の非一時的記憶媒体４６（磁気ディスク、ＲＡＩＤ若しく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、電子的消去可能読み出し専用メモリ（ＥＥＲＯＭ）若しくは他の電子メモリ、光ディスク若しくは他の光学記憶装置、又はその種々の組合せなど）に動作可能に接続され、記憶媒体は、受け入れられた撮像対象物の形状に合わせて、及び／又は受信された撮像作業に合わせてＰＥＴ撮像デバイス１０を構成するために、検出器構成更新方法又はプロセス１００、２００（図４及び図５を参照）を実行することのような、本明細書において開示される動作を実行し、同時時間窓内でＰＥＴ検出器モジュール１８によって検出された一対の５１１ＫｅＶ検出イベントをそれぞれ含む同時イベントを検出することと、同時イベントを再構成し、再構成済みＰＥＴ画像を生成することとを含む、撮像データ取得及び画像再構成プロセス４８を実行するために、少なくとも１つの電子プロセッサ１２、１４、４０によって読み出し可能であり、実行可能である命令を記憶する。画像再構成は、任意の適切な画像再構成アルゴリズム、例えば、最尤期待値最大化（ＭＬＥＭ：ｍａｘｉｍｕｍ  ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ−ｅｘｐｅｃｔａｔｉｏｎ  ｍａｘｉｍｉｚａｔｉｏｎ）、逐次部分期待値最大化（ＯＳＥＭ：ｏｒｄｅｒｅｄ  ｓｕｂｓｅｔｓ  ｅｘｐｅｃｔａｔｉｏｎ  ｍａｘｉｍｉｚａｔｉｏｎ）などを利用することができ、散乱補正、エッジ保存正則化、及び／又は当該技術分野において知られているような、画像品質を向上させるための他の技法を組み込むことができる。任意選択で、ＰＥＴ検出器モジュール１８が、応答線（ＬＯＲ）に沿って飛行時間（ＴＯＦ）定位を提供するほど十分に高速のＰＥＴ検出器モジュールを含む場合には、画像再構成は、画像再構成においてＴＯＦ情報を利用することができる。
【００５８】
図４を参照すると、検出器構成更新方法１００の例示的な実施形態がフローチャートとして図式的に示される。１０２において、ＰＥＴ検出器モジュール１８が、放射線検出器の望ましい構成及び望ましくない構成の両方において対象物のファントムデータを取得するように、少なくとも１つの電子プロセッサ（すなわち、ロボットコントローラ１４）によって構成又は制御される。１０４において、少なくとも１つの電子プロセッサ４０が、取得されたファントムデータ又は患者データに機械学習変換を適用して、ＰＥＴ検出器モジュール１８をＰＥＴ検出器モジュール１８の望ましくない構成から望ましい構成に調整するようにプログラムされる。
【００５９】
図５を参照すると、放射線検出器構成更新方法２００の別の例示的な実施形態がフローチャートとして図式的に示される。２０２において、少なくとも１つの電子プロセッサ４０が、ＰＥＴ検出器モジュール１８の構成を決定するようにプログラムされる。いくつかの例において、ＰＥＴ検出器モジュール１８の構成は、受け入れられる撮像対象物の形状（例えば、１つ以上の乳房）に合わせて決定される。いくつかの例では、少なくとも１つの電子プロセッサ４０は、受け入れられる撮像対象物の形状の胴回りに基づいて決定された、放射線検出器の受け入れられる撮像対象物の形状の径方向位置を包囲するように、ＰＥＴ検出器モジュール１８の軸方向位置を含む、検出器構成を決定するようにプログラムされる。他の例では、少なくとも１つの電子プロセッサ４０は、受け入れられる撮像対象物の形状のうちの少なくとも１つの表面と共形にＰＥＴ検出器モジュール１８を位置決めすることを含む、検出器構成を決定するようにプログラムされる。
【００６０】
２０４において、少なくとも１つの電子プロセッサ４０が、ＰＥＴ検出器モジュール１８の構成を用いて撮像データを取得するようにプログラムされる。そのために、少なくとも１つの電子プロセッサ４０は、決定された検出器構成において複数のＰＥＴ検出器モジュール１８を配置するように、ロボットガントリ２０を動作させるようにプログラムされる。決定された検出器構成に配置された複数のＰＥＴ検出器モジュール１８を用いて、少なくとも１つの電子プロセッサ１２、１４、４０は、ＰＥＴ検出器モジュールを用いて撮像データを取得し、撮像データを再構成して、再構成済み画像を生成するように、ロボットガントリ２０を制御するようにプログラムされる。いくつかの例では、少なくとも１つの電子プロセッサ１２、１４、４０は、撮像データの取得中に、オーバーサンプリングを実行するために、軸方向及び接線方向のうちの少なくとも一方においてＰＥＴ検出器モジュール１８を振動させるように、ロボットガントリ２０を動作させるように更にプログラムされる。これは、より広いＦＯＶを網羅するために、その構成が検出器モジュール間の間隙を用いて検出器モジュールを離間する場合に有用である可能性がある。オーバーサンプリングは、取得された撮像データセットの完全性に及ぼす間隙の影響を小さくすることができる。他の例では、ＰＥＴ検出器モジュール１８は、２つの方向（ｚ、ｒ及びθ）のうちの少なくとも一方に沿って所定の範囲内に配置される。オーバーサンプリング動作の場合、データ取得のために絶えず、又は複数のステップにおいてＰＥＴ検出器モジュールを異なる場所に動かすように、ロボットガントリ２０によってＰＥＴ検出器モジュール１８を制御することができる。スキャンが行われるとき、ＰＥＴ検出器モジュール１８は元の位置に戻ることができる。
【００６１】
図１〜図３の例示的なロボットガントリ２０は例示である。異なる構成、及び／又は更なる構成のロボットも考えられる。軸方向（ｚ）、径方向（ｒ）及び接線方向（ｔ）の３つ全ての自由度が与えられるとは限らないことは理解されよう。例えば、軸方向（ｚ）及び径方向（ｒ）の自由度を与えるが、接線方向（ｔ）の自由度を与えないロボットガントリは、異なる身長（ボア軸２２に沿って患者が腹臥位又は仰臥位において横たわっているときの軸方向の「長さ」に対応する）及び異なる胴回りの患者を収容する際に有用である可能性がある。
【００６２】
別の例として、軸方向（ｚ）及び接線方向（θ）の自由度を与えるが、径方向（ｒ）の自由度を与えないロボットガントリは、異なる身長の患者を収容し、また、円周方向に沿って隣接する検出器モジュール間に間隙を与えることによって、より少ないＰＥＴ検出器モジュールを利用する際に有用である可能性がある。
【００６３】
別の例として、左乳房及び右乳房の両方の周りにＰＥＴ検出器モジュールを共形に配置して乳房検査を実施するために、ＰＥＴ検出器モジュールを位置決めするためのロボットに、任意選択で傾斜ロボット調整（図示せず）を与えることができる。この更なるロボット自由度を用いて、乳房間に２つのＰＥＴモジュールを配置することができ、一方は左乳房に面するように傾けられ、他方は右乳房に面するように傾けられ、それにより、それらの方向においてＰＥＴ計数を与えることができる。有利には、そのような構成を用いて、両方の乳房に関する撮像データを同時に収集することができる。
【００６４】
図１〜図３を参照しながら説明されたような適切なロボットマニピュレータに加え、任意選択で、上記で言及された傾斜を含むことに加えて、ロボットコントローラ１４は、同時イベントの応答線（ＬＯＲ）空間軌跡を正確に記録するために、各ＰＥＴ検出器モジュール１８の現在の場所（そして、傾斜型ＰＥＴモジュールの場合、角度）を追跡する。１つの手法では、ＰＥＴ検出器モジュールが、デフォルト位置を有するものと規定され、そのモジュール上の所与の検出器が、その際、公称位置（ｚ，ｒ，θ）を有する。ただし、ｚは検出器のデフォルト軸方向位置であり、ｒはデフォルト径方向位置であり、θはデフォルト接線方向（すなわち、角度）位置である。これは、特定のＰＥＴ検出器モジュールにおいて値（ｚ＋Δｚ，ｒ＋Δｒ，θ＋Δθ）に更新される。ただし、Δｚはラック２４に沿ったＰＥＴ検出器モジュールの軸方向シフトであり、Δｒは、伸縮式アーム２６によって達成されるＰＥＴ検出器モジュールの径方向シフトであり、Δθは、ＰＥＴ検出器モジュールを支持するラック２４の接線方向（角度）シフトである。より一般的には、その放射線検出器を含むＰＥＴ検出器モジュールの軸方向（ｚ）、径方向（ｒ）及び接線方向（ｔ）に沿ったＰＥＴ検出器モジュールの位置に従って、ＰＥＴ検出器モジュール座標内の５１１ＫｅＶ検出イベントの場所をシフトすることによって、ＰＥＴ検出器モジュール座標内の各５１１ＫｅＶ検出イベントの場所が、ＰＥＴ撮像デバイス座標内の場所に変換される。その際、ＰＥＴ撮像デバイス座標内の一対の５１１ＫｅＶ検出イベントの場所を接続することにより、ＬＯＲが規定される。さらに、ＰＥＴ検出器モジュールが、スキャナ中心に、又はスキャナ中心付近に位置決めされるＰＥＴ検出器モジュールの密度を高めることによって、例えば、軸周辺に対してＰＥＴスキャナ１０の中心付近の感度を高めることができる不均一構成に構成されるときに特に、ＰＥＴ画像再構成４８において使用される感度行列を調整する必要がある。
【００６５】
いくつかの実施形態では、少なくとも１つの電子プロセッサ４０は、検出器構成を決定すること、決定された検出器構成において複数のＰＥＴ検出器モジュール１８を配置するようにロボットガントリ２０を動作させること、及びマルチステーション撮像を実行するために複数のベッド位置に関して撮像データを取得することを繰り返すようにプログラムされる。
【００６６】
２０６において、少なくとも１つの電子プロセッサ４０が、減衰マップ及び線量分布を用いて、取得された撮像データの計数分布をモデル化するようにプログラムされる。
【００６７】
２０８において、少なくとも１つの電子プロセッサ４０が、計数分布及び線量分布を用いて、ＰＥＴ検出器モジュール１８の構成を更新するようにプログラムされる。
【００６８】
[実施例]
ＰＥＴ検出器モジュール１８は、数多くの適切な望ましい構成に構成可能である。例えば、ＰＥＴ検出器モジュール１８は、タイルとして構成することができ、プラグイン構成要素として設計することができる。ＰＥＴ検出器モジュール１８は、患者に面するようにラック２４に差し込むことができ、撮像を最適化するために、患者に対して近接離反するように動かし、対象領域に向きを変更することもできる。
【００６９】
撮像システム１０は、撮像作業に従って各ＰＥＴ検出器モジュール１８の最適な位置／向きを計算する最適化ソフトウェアを含むことができる。例えば、１６．４ｃｍのＡＦＯＶを有する従来の５リングシステムに相当するＰＥＴ検出器モジュール１８を備えるシステムに関して、撮像作業が１６．４ｃｍより広い実効ＡＦＯＶを必要とする場合には、システムは、所望のＡＦＯＶを達成するために、それに応じてＡＦＯＶ拡張をプログラムし、ＰＥＴ検出器モジュール１８を動かすことができる。
【００７０】
図６Ａ〜図６Ｃは、ＰＥＴ検出器モジュール１８の異なる取り得る構成を示す。図６Ａは、互いに隣接して位置決めされる各ラック（図６Ａには示されない）上の構成可能なＰＥＴ検出器モジュール１８を示し、異なるラック上の検出器が検出器の軸方向軸で位置合わせされる。この構成は、１６．４ｃｍのＡＦＯＶを有する。心臓スキャンのためにＡＦＯＶを１９．６ｃｍに拡大するように（図６Ｂに示される）、又は、例えば、肺又は頭部及び頸部スキャンにおいて、２２．８ｃｍに拡大するように（図６Ｃに示される）、ＰＥＴ検出器モジュール１８を動かすことができる。
【００７１】
図７は、従来の３リングシステム（図７の「左」側に示される）内のＰＥＴ検出器モジュール１８を、従来の５リングシステム（図７の「右」側に示される）のＡＦＯＶを有するように操作できることを示す。実際の取得からシミュレートされたデータは、再構成可能なシステムが、従来の５リングシステムとして３５％の全計数を有することを示した。再構成済み画像は、より高いノイズレベルを示したが、他の点では、画像品質に対する劣化を示さなかった。
【００７２】
別の例では、図８は、撮像システム１０のＡＦＯＶを１６．４ｃｍから２２．８ｃｍに拡張するＰＥＴ検出器モジュール１８の２つの他の構成を示す。図８の「左」側に示されるように、所望のＡＦＯＶを達成するために、個々のＰＥＴ検出器モジュール１８間に間隙を形成することができる。例えば、間隙は３．２ｃｍに設定することができ、２２．８ｃｍのＡＦＯＶを達成するために、間隙のシフトを１．６ｃｍとすることができる。図８の「右」側に示されるように、ラック２４は、異なる数のＰＥＴ検出器モジュール１８を含むことができる。例えば、２２．８ｃｍのＡＦＯＶを達成するために、上側ラック及び下側ラック２４は、７つのＰＥＴ検出器モジュール１８を含むことができ、一方、中央ラック２４は、４つの放射線検出器を含むことができる。
【００７３】
図９Ａ〜図９Ｄは、ＡＦＯＶ２２．８ｃｍを達成する検出器構成の他の例を示す。図９Ａは、２２．８ｃｍのＡＦＯＶを達成するために、中央ラック２４が３つのみのＰＥＴ検出器モジュール１８を有し、検出器の２０％削減を達成することを示す。図９Ｂは、２２．８ｃｍのＡＦＯＶを達成するために、中央ラック２４が２つのみのＰＥＴ検出器モジュール１８を有し、検出器の３０％削減を達成することを示す。図９Ｃは、２２．８ｃｍのＡＦＯＶを達成するために、第１の中央ラック２４が３つのみのＰＥＴ検出器モジュール１８を有し、第２の中央ラックが２つのみの放射線検出器を有し、検出器の３３％削減を達成することを示す。図９Ｄは、２２．８ｃｍのＡＦＯＶを達成するために、交互のラック２４が２つ及び３つのＰＥＴ検出器モジュール１８を有し、検出器の５０％削減を達成することを示す。これらの構成のそれぞれに関して、最適化プログラムが、異なるやり方において、ＰＥＴ検出器モジュール１８を再構成／位置決めすることができる。最適化プログラムは、ＰＥＴ検出器モジュール１８を患者に対して近接又は離反するように向きを変更するか、又は動かすことができるので、検出器の量を削減することを通しての強引な（ｂｒｕｔａｌ  ｆｏｒｃｅ）コスト削減に比べて、性能を更に改善することができる。言い換えると、検出器の削減に起因する感度低下を最適化プログラムによって完全に、又は部分的に補償することができる。
【００７４】
図１０は、大きい物体及び小さい物体を撮像するための潜在的なプログラム可能構成を示す。小さい物体を撮像するとき、より良好な感度及び分解能を得るために、患者により接近するように、ＰＥＴ検出器モジュール１８の一部が径方向に動くが、実効ＡＦＯＶを拡張し、画像感度を更に改善するために、構成プログラムに従って、検出器の残りを更なるリング又は部分リングを形成するようにプログラムすることができる。図１０の左上角に示されるように、大きい物体を撮像するには広いＡＦＯＶが望ましく、一方、撮像する物体が小さくなるほど、狭いＦＯＶが望ましい（図１０の中央左部分に示される）。図１０の右上角に示されるように、より小さい物体を軸横断方向において撮像するとき、最適化プログラムは、ＰＥＴ検出器モジュール１８を、より小さい軸横断ＦＯＶリングに構成し、それ以外のＰＥＴ検出器モジュール１８は、より大きいＡＦＯＶを有するように、追加のリングを形成するようにプログラムされ（図１０の中央右部分及び下側部分に示される）、それにより、小さい物体に関する撮像を改善する。
【００７５】
図１１は、マンモグラフィ調査のために最適化されたＰＥＴシステム１０を示す。図１１に示されるように、個々のＰＥＴ検出器モジュール１８は、個々の乳房を撮像するように位置決めすることができる（例えば、検出器は、乳房の形状に共形に配置される）。同様に、図１１に示されるシステム１０は、脳撮像を最適化するために構成することができ、脳撮像では、検出器の一部を従来の専用脳ＰＥＴスキャナとして小さいリングを形成するように構成することができ、その後、患者の下あごと胴との間の利用可能な空間に基づいて、いくつかの検出器を頭頂部から脳に面するように構成することができ、いくつかの検出器を下あごから脳に面するように構成することができる。
【００７６】
上記の例は、各ＰＥＴ検出器モジュール１８の位置、向きなどを最適化するために、患者サイズ、撮像プロトコル、ＣＴ情報などに基づいて最適化することができる。ＰＥＴ検出器モジュール１８は、スキャン前に、又はスキャン中に、プログラムされた最適化済みの位置／向きに基づいて位置決めされる。第１の例では、ＰＥＴ／ＣＴシステムの場合に、ＣＴサービュー画像（ＣＴ  ｓｕｒｖｉｅｗ  ｉｍａｇｅ）を用いて、撮像空間内の患者の寸法及び場所が特定される。最適化プログラムは、最適な撮像のために患者を包囲する、より小さい半径のリング又は部分リングを形成するために、どのＰＥＴ検出器モジュール１８を患者のより近くに動かすことができるかを判断することができる。第２の例では、システムが、心臓スキャンのために１６．４ｃｍのＡＦＯＶを有する従来のＰＥＴ／ＣＴシステムとして構成される。ＣＴ画像（例えば、サービュー）が、患者の心臓が軸方向において１５ｃｍの寸法を有することを示す。１６．４ｃｍのＡＦＯＶを有する従来の構成を用いる撮像は、ＡＦＯＶの端部付近において著しく高いノイズレベルを引き起こし、散乱の補正も難しい。１つのフレーム内で高品質の心臓スキャンを可能にするために、最適化プログラムを用いて、１９．６ｃｍのＡＦＯＶを有するようにシステムを構成することができる。そのような最適化は、所望の形状を形成するようにＰＥＴ検出器モジュール１８を動かすことによって、又はラック上のＰＥＴ検出器モジュール１８間に間隙を導入することによって実現することができ、間隙サイズ及びパターンは最適化プログラムから得られる。第２の例では、心臓スキャンのために１６．４ｃｍのＡＦＯＶを有する従来のＰＥＴ／ＣＴシステムの場合に、ＣＴ画像（例えば、サービュー画像）が、患者の心臓が軸方向において１５ｃｍの寸法を有することを示す。１６．４ｃｍのＡＦＯＶを有する従来の構成を用いる撮像は、ＡＦＯＶの端部付近において著しく高いノイズレベルを引き起こす。１つのフレーム内で高品質の心臓スキャンを可能にするために、最適化プログラムを用いて、１９．６ｃｍのＡＦＯＶを有するようにシステムを構成することができる。そのような最適化は、所望の形状を形成するようにＰＥＴ検出器モジュール１８を動かすことによって、又はラック上の放射線検出器間に間隙を導入することによって実現することができ、間隙サイズ及びパターンは最適化プログラムから得られる。さらに、最適化プログラムは、２０１７年１１月１５日に出願された同時係属出願第６２／５８６，２２９号において記述される最適化プログラムを含むことができ、その出願はその全体を参照することにより本明細書に組み込まれる。
【００７７】
ＰＥＴ検出器モジュール１８のプラグアンドプレイ構成によれば、例えば、プラグアンドプレイモデルにおいて各ラック上に２つの検出器を追加することによって、従来の３リングシステムから５リングシステムに容易にアップグレード及びメンテナンスできるようになる。これにより、スキャナ間で検出器を共有できるようになり、例えば、複数のシステムを備えるサイトに関する性能を最大化／コストを最小化できるようになり、メンテナンスのコストを最小化できるようになる。
【００７８】
ＰＥＴ検出器モジュール１８の動的な構成によれば、コンティニューカウチモーション（ｃｏｎｔｉｎｕｅ−ｃｏｕｃｈ−ｍｏｔｉｏｎ）スキャン中に速度増加及び減少による感度変化を変更により補償できるようになる。この構成は、対象領域、例えば、腫瘍領域に関してより良好な感度を割り当てるために、全身スキャン中に変更することができる。さらに、動的な構成によれば、全身スキャン中の変更により、画像内のあまり重要でない領域（例えば、腫瘍のない脚領域）に割り当てられる感度を下げる（例えば、結晶軸方向距離を拡張する）ことができるようになり、高速スキャンを可能にする。これは、全取得量を削減し、臨床ワークフロー及び患者スループットを改善できる可能性がある。
【００７９】
本開示は、好ましい実施形態を参照しながら説明されてきた。これまでの詳細な説明を読み、理解すると、他の人でも変更及び改変を思いつくことができる。そのような変更及び改変が添付の特許請求の範囲又はその均等物内に入る限りにおいて、本発明はそれら全ての変更及び改変を含むものと解釈されることを意図している。
【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６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図９Ｄ】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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