(57)【要約】  コンプトンカメラでより多くの放出光子を捕捉するために、散乱検出器（１２）は、撮像システムのアイソセンタから放射状線に対して傾斜（非直交角）している。傾斜により、散乱相互作用の体積が大きくなる。より多くの散乱光子を捕捉するために、捕獲検出器（１３）は、散乱検出器（１２）の後方の体積を少なくとも部分的に囲む多面検出器のような非平面である。コンプトンカメラには傾斜散乱検出器（１２）単独、非平面捕獲検出器（１３）単独、または傾斜散乱検出器（１２）と非平面捕獲検出器（１３）を用いる。
2021534376.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
医療用画像のためのコンプトンカメラであって、
前記コンプトンカメラが、
アイソセンタ軸を有する患者空間のためのベッド（６０）と；
第１の散乱検出器（１２）と、前記第１の散乱検出器（１２）から間隔を置いて配置された第１の捕獲検出器（１３）とを有する第１のモジュール（１１）と；
前記第１の散乱検出器（１２）は、アイソセンタ軸に面する外面を有し、前記外面は、アイソセンタ軸から前記第１の散乱検出器（１２）の中心を通って垂直に延びる放射状線に対して少なくとも２０度の角度だけ直交から離れており、
前記第１の捕獲検出器（１３）は、患者空間に対して前記第１の散乱検出器（１２）の背後に実質的に半球形の周囲を形成するものであり、
第１の散乱検出器（１２）および第１の捕獲検出器（１３）からコンプトン事象の入射角を決定するように構成された画像プロセッサ（１９）と；
を含む、コンプトンカメラ。
【請求項２】
前記第１の散乱検出器（１２）が、アコーディオン配置における一連のプレートを含む、請求項１に記載のコンプトンカメラ。
【請求項３】
前記角度が少なくとも４５度である、請求項１に記載のコンプトンカメラ。
【請求項４】
前記第１の散乱検出器（１２）が、前記放射状線に対して傾斜した配置を含む、請求項１に記載のコンプトンカメラ。
【請求項５】
前記実質的に半球形の周囲が、前記第１の散乱検出器（１２）に隣接する開放側を有する５面直方形を含む、請求項１に記載のコンプトンカメラ。
【請求項６】
前記実質的に半球状の周囲が、前記第１のモジュール（１１）内の非平行平面上に配置された複数の平面捕獲基板を含む、請求項１に記載のコンプトンカメラ。
【請求項７】
前記第１の散乱検出器（１２）を読むための特定用途向け集積回路またはフィールドプログラマブルゲートアレイ（１２２）をさらに含み、
前記特定用途向け集積回路またはフィールドプログラマブルゲートアレイが外面と非平行になるように配置されたプレートを形成する、請求項１に記載のコンプトンカメラ。
【請求項８】
前記第１のモジュール（１１）の側壁上にシールド材料（１１４）をさらに含む、請求項１に記載のコンプトンカメラ。
【請求項９】
第２の散乱検出器（１２）と、前記第２の散乱検出器（１２）から離間した第２の捕獲検出器（１３）とを有する第２のモジュール（１１）をさらに含み、
前記シールド材料が前記第１のモジュール（１１）を前記第２のモジュール（１１）から分離する、請求項８に記載のコンプトンカメラ。
【請求項１０】
第２の散乱検出器（１２）を有する第２のモジュール（１１）と、前記第２の散乱検出器（１２）から間隔をあけた第２の捕獲検出器（１３）、前記第２の捕獲検出器（１３）を含む周囲をさらに含む、請求項１に記載のコンプトンカメラ。
【請求項１１】
追加の散乱検出器（１２）を有する追加のモジュール（１１）と、追加の散乱検出器（１２）から間隔をあけた追加の捕獲検出器（１３）、前記第１のモジュール（１１）と、患者空間の周りにリングまたは部分リングを形成する追加のモジュール（１１）をさらに含む、請求項１に記載のコンプトンカメラ。
【請求項１２】
前記画像プロセッサ（１９）が、コンプトン事象および角度からコンプトン画像を生成するように構成され、さらにコンプトン画像を表示するように構成されたディスプレイを含む、請求項１に記載のコンプトンカメラ。
【請求項１３】
患者からの放出を受信するように配置された散乱検出器（１２）を含むコンプトンカメラを搭載する医療用画像システムであって、
前記散乱検出器（１２）が、患者の縦軸から前記散乱検出器（１２）を通って垂直に伸びる放射状線に対して少なくとも２０度の角度により外面が直交から離れている患者に面する外面を有する、医療用画像システム。
【請求項１４】
前記コンプトンカメラが、患者に対して前記散乱検出器（１２）の後ろに近傍２π構造をさらに含む、請求項１３に記載の医療用画像システム。
【請求項１５】
前記散乱検出器（１２）の前記外面が、前記散乱検出器（１２）の隣接プレートから形成されるアコーディオン表面を含む、請求項１３に記載の医療用画像システム。
【請求項１６】
前記散乱検出器（１２）がモジュール（１１）内にあり、かつ前記モジュール（１１）の側面にガンマ線シールド材料をさらに含む、請求項１３に記載の医療用画像システム。
【請求項１７】
散乱検出器（１２）および捕獲検出器（１３）を含むコンプトンカメラを搭載する医療用画像システムであって、
前記散乱検出器（１２）が患者からの放出を受け取るように配置され、
前記捕獲検出器（１３）が患者からの放出による前記散乱検出器（１２）からの散乱を受け取るように配置され、
前記捕獲検出器（１３）が患者に対して前記散乱検出器（１２）の後ろに配置された、多面検出表面を含む、医療用画像システム。
【請求項１８】
前記散乱検出器（１２）は、患者の縦軸から前記散乱検出器（１２）を通って垂直に伸びる放射状線に対して少なくとも２０度の角度により外面が直交から離れている患者に面する外面を有する、請求項１７に記載の医療用画像システム。
【請求項１９】
前記多面検出表面が近傍２π構造を含む、請求項１７に記載の医療用画像システム。
【請求項２０】
前記散乱検出器（１２）および捕獲検出器（１３）が、モジュール（１１）内にあり、前記モジュール（１１）の側面上にガンマ線シールド材料をさらに含む、請求項１７に記載の医療用画像システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本実施形態は、コンプトン効果を用いた医療用画像に関するものである。コンプトン効果は、単一光子放出コンピュータ断層撮影（ＳＰＥＣＴ）に用いられるよりも高いエネルギーを撮像することを可能にする。コンプトン画像システムは、散乱層を組み立て、次いで大きなフレームワークに装着された捕獲層を組み立てるなど、テストプラットフォームとして構築される。エレクトロニクスは、ファントムの放射からコンプトンベースの事象を検出するために接続されている。
【背景技術】
【０００２】
コンプトン画像システムは、いかなる商業的臨床設定においても、実用的使用のための設計および制約要件に対処することに失敗している。現状の提案では、臨床で画像プラットフォームに統合する能力が欠けているか、または商業的ニーズおよび診断ニーズに対処するための設計および制約要件（すなわち、柔軟性および拡大性）が欠けている。
【０００３】
コンプトンカメラは感度（＄）が低く、画質（ＩＱ）が悪い場合がある。散乱層における散乱光子の絶対数は、幾何学的形状（例えば、線源−散乱立体角Ω＜＜４π）、光電効果に有利な材料（例えば、光電効果に有利な検出材料における低散乱分率）、および検出器の製造制限（例えば、Ｓｉ検出器に対して最大〜１ｍｍ、およびＣＺＴ検出器に対して２ｍｍ〜１０ｍｍのように、散乱層および捕獲層の両方に対して製造され得る実用的な検出器の厚さは、有界である）のために、低い。捕獲層における捕捉散乱光子の数は、幾何学的形状（例えば、散乱捕獲立体角Ω＜４π）のために低い。ドップラー幅はコンプトンカメラの画質を劣化させる。コンプトン角の不確定性に対するドップラー幅の寄与は、入射光子エネルギーＥ０、散乱角θ、ターゲット原子に束縛された移動電子のエネルギーに依存する。検出器のエネルギー分解能が制限されると、コンプトン角の不確定性が追加される。散乱層と捕獲器層の両方で検出器位置分解能が制限されると、追加のコンプトン円錐リングオフセットが生じる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
序論として、以下に記載される好ましい実施形態は、医療用画像化のための方法およびシステムを含む。コンプトンカメラでより多くの放射光子を捕獲するために、散乱検出器は、撮像システムのアイソセンタからの放射状に対して傾斜（非直交角）している。傾斜により、散乱相互作用の体積が大きくなる。より多くの散乱光子を捕獲するために、捕獲器検出器は、散乱検出器の後方の体積を少なくとも部分的に囲む多面検出器のような非平面である。コンプトンカメラには傾斜の散乱検出器単独、非平面の捕獲検出器単独、あるいは傾斜の散乱検出器と非平面の捕獲検出器を用いる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
第１の態様では、医療用画像のためにコンプトンカメラが提供される。ベッドはアイソセンタ軸を持つ患者空間のためのものである。第１のモジュールは、第１の散乱検出器と、第１の散乱検出器から離隔した第１の捕獲検出器とを有する。第１の散乱検出器は、アイソセンタ軸に面する外面を有し、ここで、外面は、アイソセンタ軸から第１の散乱検出器の中心を通って垂直に延びる放射状線に対して少なくとも２０度の角度だけ直交していない。第１の捕獲検出器は、患者空間に対して第１の散乱検出器の後ろに実質的に半球状の周囲を形成する。画像プロセッサは、最初の散乱検出器と第１の捕獲検出器からのコンプトン事象の入射角を決定するように構成されている。
【０００６】
第２の態様において、医療用画像システムは、患者からの放出を受信するように配置された散乱検出器を有するコンプトンカメラを含む。散乱検出器は、表面が直交から少なくとも２０度離れている患者に面する外面を有し、これは、散乱検出器を通して患者の縦軸から垂直に伸びる放射状の線に対してである。
【０００７】
第３の態様では、医療用画像システムは、散乱検出器および捕獲検出器を有するコンプトンカメラを含む。散乱検出器は、患者からの放出を受信するように配置される。捕獲検出器は、患者からの放出による散乱検出器からの散乱を受信するように配置されている。捕獲検出器は、患者に対して散乱検出器の後ろに位置する多面の検出面を含む。
【０００８】
本発明は、次の特許請求の範囲によって定義され、この欄の何れも、それらの特許請求の範囲を限定するものとして見なされるべきではない。本発明のそれ以上の観点および利点については、好ましい実施形態と関連して以下において説明し、これらを独立して又は組合せ状態でクレーム請求する場合がある。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
構成要素および図面は、必ずしも縮尺通りにはなっておらず、それどころか、本発明の原理を説明する際に誇張がなされている。さらに、図面に関し、同一の参照符号は、互いに異なる図全体にわたり対応の部分を示している。
【００１０】
【図１】一実施形態によるコンプトンカメラの複数モジュールの透視図である。
【図２】散乱検出器の一例を示す。
【図３】捕獲検出器の一例を示す。
【図４Ａ】コンプトンカメラの一実施形態の側面図である。
【図４Ｂ】図４Ａのコンプトンカメラの端面図である。
【図４Ｃ】図４Ｂのコンプトンカメラの一部の詳細図である。
【図５】医療用画像システムにおけるコンプトンカメラの一実施形態の透視図である。
【図６】医療用画像システムにおけるフルリングコンプトンカメラの一実施形態の透視図である。
【図７】医療用画像システムにおける部分リングコンプトンカメラの一実施形態の透視図である。
【図８】医療用画像システムにおける軸方向延長部に部分リングを備えたフルリングコンプトンカメラの一実施形態の透視図である。
【図９】医療用画像システムにおける単一モジュールベースのコンプトンカメラの一実施形態の透視図である。
【図１０】コンプトンカメラを形成する方法の実施例のフローチャート図である。
【図１１】傾斜散乱検出器および近傍２π捕獲検出器を有するモジュールの一実施形態を示す図である。
【図１２Ａ】並列特定用途向け集積回路を有する傾斜散乱検出器の一実施形態を例示する。
【図１２Ｂ】非平行配置で特定用途向け集積回路を有する傾斜散乱検出器を例示する。
【図１３Ａ】第１の実施形態によるコンプトンカメラにおけるモジュールのマルチリング構成の直交する断面を示す。
【図１３Ｂ】第１の実施形態によるコンプトンカメラにおけるモジュールのマルチリング構成の直交する断面を示す。
【図１４Ａ】第２の実施形態によるコンプトンカメラにおけるモジュールのマルチリング構成の直交する断面を示す。
【図１４Ｂ】第２の実施形態によるコンプトンカメラにおけるモジュールのマルチリング構成の直交する断面を示す。
【図１５】一実施形態による、複数のモジュールにおける散乱検出器の複数の傾斜を示す。
【図１６Ａ】コンプトン撮像のための散乱角度による全幅、半値幅（ＦＷＨＭ）の例示的なグラフを示す。
【図１６Ｂ】例示的な散乱角度を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１〜図９は、マルチモダリティ適合性コンプトンカメラを示している。様々な他の撮像モダリティと共に使用するために、コンプトンカメラを形成するために、モジュラ設計が使用される。図１１〜図１５は、傾斜散乱検出器を有するコンプトンカメラおよび／または２π捕獲検出器付近を示している。傾斜散乱検出器および／または近２π捕獲検出器は、図１〜図９のモジュール、他のモジュール、又はモジュールなしで使用される。傾斜散乱検出器および／または２π捕獲検出器の実施形態を要約した後に、図１〜図９のコンプトンカメラについて説明する。図１〜図９のコンプトンカメラの特徴および構成要素の多くは、図１１〜図１５について後述する傾斜散乱検出器および／または２π捕獲検出器の近傍の実施形態で使用することができる。
【００１２】
傾斜散乱検出器および／または近傍２π捕獲検出器により、より効率的なコンプトンカメラが提供される。感度（＄）および／または画質（ＩＱ）が改善されることがある。モジュール間の同期とトリガの制限は、モジュール内で光子をより高い速度で捕捉することで回避できる可能性がある。散乱検出器の傾斜および／または近傍２π捕獲検出器の使用は、図１の平行板散乱検出器および捕獲検出器と比較して、感度（＄）を約１５倍向上させる可能性がある。散乱光子の絶対数は傾斜散乱検出器を用いて約３〜５倍、捕捉光子数は近傍２π捕獲検出器を用いて約３〜５倍に増やすことができる。
【００１３】
傾斜散乱検出器および／または近傍２π捕獲検出器は、使用される検出材料、リードアウトエレクトロニクスおよび／または画像オブジェクトのサイズに関係なく、任意のコンプトンカメラに適用することができる。各モジュールの設計構成は、設計中に複数の作業のためにシステム内で交換され得る定量化された数の複数のモジュールを想定して、複数の画像作業のために再配置され、最適化することができる。より大きな撮像システムを形成するモジュール化されたより小さなコンプトン−カメラを使用することにより、シールドによるモジュール間のクロストークが減少又はほぼゼロになり、エレクトロニクス（例えば、ＡＳＩＣ／ＦＰＧＡ）クロストークおよびモジュール間のトリガに対する要求がより低い結果となる。
【００１４】
図１〜図９を参照すると、医療用画像システムは、セグメント化された検出モジュールを有するマルチモダリティ適合性コンプトンカメラを含む。コンプトンカメラリングなどのコンプトンカメラは、検出ユニットを収容するモジュールにセグメント化されている。各モジュールは独立しており、リングまたは部分リングに組み立てると、モジュールは互いに連絡し合うことがある。モジュールは独立しているが、コンプトン散乱ベースの画像を生成するマルチモジュールユニットに組み立てることができる。円筒対称モジュール又は球面シェルセグメントモジュールを使用することができる。
【００１５】
散乱・捕獲が対のモジュラ構成は、効率的な製造を可能にし、現場でサービス可能であり、コストおよびエネルギー効率が良い。モジュールは、各放射状検出ユニット、１モジュールの角スパン、および／または軸スパンについて、設計自由度を変更することを可能にする。散乱・捕獲が対のモジュールは、マルチモダリティ適合性であり、そして／または臨床放出画像のためのモジュールリングコンプトンカメラを形成する。このデザインは柔軟性を可能にするため、既存のコンピュータ断層撮影（ＣＴ）、磁気共鳴（ＭＲ）、陽電子放出断層撮影（ＰＥＴ）または他の医療用画像プラットフォームに、軸方向に分離したシステムとして、または完全に統合されたシステムとして、コンプトンカメラを追加することができる。各モジュールは、放熱、データ収集、較正、および／または、サービスと同様に効率的な組立を可能にすることができる。
【００１６】
各散乱捕獲対モジュールは、商業的に適切な固体検出器モジュール（例えば、Ｓｉ、ＣＺＴ、ＣｄＴｅ、ＨＰＧｅまたは同様のもの）から形成され、１００〜３０００ｋｅＶのエネルギー範囲を可能にする。コンプトン画像は、より広範囲の同位体エネルギー（＞２ＭｅＶ）を備えることができ、散乱・捕獲検出器の選択を通じて新しいトレーサ／マーカを可能にする。モジュール化により、個々のモジュールの削除または交換が可能となり、時間と費用効率の高いサービスが可能となる。モジュールは、独立して動作され、絶縁されてもよく、またはクロストークのためにリンクされてもよく、１つのモジュールの散乱検出器および別のモジュールの捕獲検出器を使用してコンプトン事象を検出する際の画質の向上およびより高い効率を可能にする。
【００１７】
モジュール性は、個々の要件に最適化された柔軟な設計幾何学を可能にする。例えば、ＣＴシステムとの統合のための部分リング（例えば、Ｘ線源と検出器との間で接続される）、単一光子放射型コンピュータ断層撮影ガンマカメラ又は他の空間限定撮像システムとの統合のために使用される少数のモジュール（例えば、タイリング）、又はフルリングを使用する。コンプトンで検出された事象に基づく機能的画像診断は、他の画像診断システム（例えば、ＣＴ、ＭＲ、またはＰＥＴ）に追加されることがある。コンプトンカメラの軸方向のカバレッジをより大きくするために、複数のフルリングまたは部分リングを互いに隣接して配置することができる。専用または独立型コンプトンベースの撮像システムが形成されてもよい。１つの実施形態では、モジュールは、低エネルギー用コリメータ（例えば、＜３００ｋｅＶ）を含み、マルチチャネルおよび多重画像化（例えば、コンプトン事象用の散乱・捕獲検出器を使用した高エネルギーおよびＳＰＥＣＴまたはＰＥＴ画像用の検出器の一つを使用した低エネルギー）を提供する。モジュールは、静止していてもまたは高速回転（０．１ｒｐｍ<<ω<<２４０ｒｐｍ）であってもよい。次元、設置、サービス、および／またはコストの制約は、対となった散乱・捕獲対モジュールによって対処される。
【００１８】
図１は、コンプトンカメラのためのモジュール１１の一実施形態を示す。４つのモジュール１１が示されているが、追加のモジュールまたはそれ以下のモジュールを使用してもよい。コンプトンカメラは、コンプトンカメラの望ましいデザインに応じて、１つ以上のモジュールから形成される。
【００１９】
コンプトンカメラは医療用画像用である。モジュールに対する患者のための空間が、モジュールが患者から放出される光子を検出するために配置されるように提供される。患者内の放射性医薬品には放射性同位元素が含まれる。放射性同位元素からの崩壊により患者から光子が放出される。放射性同位元素からのエネルギーは、検出器の材料と構造に応じて、１００〜３０００ｋｅＶでもよい。様々な放射性同位元素のいずれも、患者を画像化するために使用することができる。異なる同位体に対して最適化されたモジュール１１は、エネルギースペクトルの任意の範囲（例えば、全範囲）をカバーするようにインターリーブされてもよい。例えば、１００−４００ｋｅＶ用の第１番目のモジュール、３００−６００ｋｅＶ用の第２番目のモジュール、５００以上用の第３番目のモジュール、１００−４００ｋｅＶ用の第４番目のモジュール、フルリング全体をカバーする、および／またはリングを一部埋める。
【００２０】
モジュール１１の各々は、同一または多数の同一要素を含む。散乱検出器１２、捕獲検出器１３、回路基板１４、およびバッフル１５が、同じハウジング２１内に設けられている。追加の、異なる、またはより少ない構成要素が提供されてもよい。例えば、散乱検出器１２および捕獲検出器１３は、他の構成要素を伴わないでハウジング２１内に設けられている。別の例として、ファイバ光学データライン１６は、モジュール１１の全てまたはサブセットに提供される。
【００２１】
モジュール１１は、一緒に積み重ねられるように形作られている。モジュール１１は、一致するくぼみと伸展、ラッチ、舌溝、またはクリップを有するなど、互いに接合する。他の実施形態において、平らまたは他の表面は、互いにまたは分割器に対して静止するために提供される。モジュール１１を任意の隣接するモジュール１１に取り付けるためのラッチ、クリップ、ボルト、舌状溝または他の取り付け機構が設けられる。他の実施形態では、モジュール１１は、任意の隣接モジュール１１への直接接続の有無にかかわらず、ガントリまたは他のフレームワークに取り付ける。
【００２２】
他のモジュール１１またはガントリへの接続または複数の接続は、解放可能であり得る。モジュール１１は接続されており、外れることがある。接続は解除可能であってもよく、これにより、すべてのモジュール１１を取り外すことなく、１つのモジュール１１またはモジュール１１のグループを取り外すことができる。
【００２３】
複数のモジュール１１からコンプトンカメラを形成するために、モジュール１１のハウジング２１および／または外形はくさび形である。モジュール１１は、軸の周りに積み重ねられて、くさび形状によるリングまたは部分的なリングを形成することができる。軸に近い部分は、軸からさらに離れた部分の幅サイズよりも、軸に垂直な寸法に沿って狭い幅サイズを有する。図１のモジュール１１において、ハウジング２１は、軸から最も離れた部分を有する。他の実施形態では、最も広い部分は軸により近いが、軸に最も近い最も狭い部分から離れて配置されている。くさび形状では、散乱検出器１２は、捕獲検出器１３よりもくさび形状の狭い部分に近い。軸に垂直な平面に沿った断面におけるこのくさび形状は、軸の周りのリングの少なくとも一部を形成するように隣接する、および／または接続された当接位置におけるモジュール１１の積み重ねを可能にする。
【００２４】
くさび状のテーパは、多数のＮ個のモジュール１１を提供して、軸の周りに完全なリングを形成する。Ｎ＝１０−３０モジュールなど、任意の数Ｎを使用してもよい。数Ｎは、異なる数Ｎに対して異なるハウジング２１を使用するような構成可能であってもよい。所与のコンプトンカメラに使用されるモジュール１１の数は、コンプトンカメラの設計（例えば、部分的なリング）に応じて変化し得る。くさび形状は、軸に平行な断面においてくさび形状を有するなど、他の寸法に沿って設けられてもよい。
【００２５】
積み重なったモジュール１１は、医療用画像システムのガントリと接続されているように、円筒状に対称である。くさび状の断面の最も狭い端は医療画像システムの患者空間に最も近く、くさび状の断面の最も広い端は患者空間から最も遠いことがある。別の実施形態では、積み重なってリング状または一般的に湾曲した形状の積み重ねを可能にするくさび状以外の他の形状が提供されてもよい。
【００２６】
ハウジング２１は、金属、プラスチック、ファイバーガラス、炭素（例えば、炭素繊維）、および／またはその他の材料である。１つの実施形態において、ハウジング２１の異なる部分は異なる材料である。例えば、回路基板１４の周囲のハウジングには錫が使用される。アルミニウムは、散乱検出器１２および／または捕獲検出器１３を保持するために使用される。別の例では、ハウジング１２は、アルミニウムなどの同じ物質である。
【００２７】
ハウジング２１は、くさび状を有する端板、回路基板１４を収容する地面のシート、散乱検出器１２および捕獲検出器１３を保持する壁用の複数の構造などの異なる構造から形成されてよく、ここで、コンプトン事象から所望のエネルギーの光子が通過する可能性のある物質（例えば、アルミニウムまたは炭素繊維）から複数の構造が形成される。代替の実施形態では、モジュール１１の散乱検出器１２から別のモジュール１１の捕獲検出器１３に通過する光子の干渉を回避して、散乱検出器１２および／または捕獲検出器１３が配置される領域について、端板間のモジュール１１に壁が設けられていない。検出器１２、１３を保持するためおよび／または保持することによってハウジング２１は、アルミニウムまたは炭素繊維などの低減衰材料でできている。
【００２８】
ハウジング２１は、モジュールをシールするか、又は開口部を含むことができる。例えば、空気の流れのための開口部は、回路基板１４におけるくさび状の最も広い部分の頂部などに設けられる。ハウジング２１は、穴、溝、舌状部、ラッチ、クリップ、スタンドオフ、バンパー、または取り付け、嵌合、および／または積み重ねのための他の構造を含んでもよい。
【００２９】
固体検出器モジュール１１の各々は、コンプトンセンサの散乱検出器１２および捕獲検出器１３の両方を含む。各モジュールを積み重ねることにより、コンプトンセンサのサイズが大きくなる。所与のモジュール１１自体は、散乱検出器１２と捕獲検出器１３の両方がモジュールに含まれるので、コンプトンセンサであってもよい。
【００３０】
モジュール１１は、別々に取り外され、および／またはコンプトンセンサに追加され得る。所与のモジュール１１について、散乱検出器１２および／または捕獲検出器１３は、モジュール１１から取り外し可能であってもよい。例えば、モジュール１１はサービスのために取り外される。故障した検出器１２、１３の一方または両方のは、置換えのためにモジュール１１から取り外される。一旦交換されると、修理されたモジュール１１は、医療用画像システムに戻される。ボルト、クリップ、ラッチ、舌状溝、又は他の放出可能な接続部は、検出器１２、１３又はハウジング２１の一部を、検出器１２、１３の残りのモジュール１１に接続することができる。
【００３１】
散乱検出器１２は、固体検出器である。Ｓｉ、ＣＺＴ、ＣｄＴｅ、ＨＰＧｅ、および／または他の材料などの任意の材料を使用してもよい。散乱検出器１２は、任意の厚さ、例えば、ＣＺＴに対して約４ｍｍのウエハ製造で作成される。約５×５ｃｍのような任意のサイズを用いてもよい。図２は、散乱検出器１２のための正方形の形状を示す。長方形などの四角形以外の形状を用いることもある。図１のモジュール１１については、散乱検出器１２は、２つのくさび形の端板の間に延在する長方形であってもよい。
【００３２】
モジュール１１において、散乱検出器１２は任意の範囲を有する。例えば、散乱検出器１２は、１つのくさび形の端壁から他のくさび形の端壁に延びる。モジュール１１内のマウンティング間に延長するか、または１つもしくは両方の端壁を越えて軸方向に伸長するように、より小さな、またはより大きな範囲が提供され得る。一実施形態では、散乱検出器１２は、別端壁に延長されることなく、一端壁において、一端壁上に、又は一端壁に存在する。
【００３３】
散乱検出器１２は、センサのアレイを形成する。例えば、図２の５×５ｃｍ散乱検出器１２は、約２．２ｍｍの画素ピッチを有する２１×２１画素アレイである。他の多数の画素、画素ピッチ、および／またはアレイのサイズを使用してもよい。
【００３４】
散乱検出器１２は、処理のためにフォーマットされた半導体を含む。例えば、散乱検出器１２は、散乱検出器１２内の電子との光子相互作用を感知するための特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）を含む。ＡＳＩＣは、散乱検出器１２の画素とコロケーションされる。ＡＳＩＣの厚さは様々である。複数のＡＳＩＣ、例えば、散乱検出器１２の３×３グリッド内に９個のＡＳＩＣＳを設けることができる。
【００３５】
散布検出器１２は、例えば＞１００ｋｃｐｓ／ｍｍのような任意の計数率で動作することができる。相互作用による画素によって電気が発生する。この電気は、特定用途向け集積回路によって感知される。位置、時間、および／またはエネルギーが感知される。感知された信号は、増幅されるように条件付けされてもよく、回路基板１４の１つ以上に送られる。フレキシブル回路、ワイヤ、または他の通信経路は、ＡＳＩＣからの信号を回路基板１４に運ぶ。
【００３６】
コンプトンセンシングはコリメーションなしで動作する。代わりに、捕獲検出器１３での光子相互作用に対する散乱検出器１２での光子相互作用のエネルギー、位置、および角度の間の固定された関係が、散乱検出器１２に入射する光子の角度を決定するために使用される。散乱検出器１２および捕獲器検出器１３を用いてコンプトンプロセスが適用される。
【００３７】
捕獲検出器１３は固体検出器である。Ｓｉ、ＣＺＴ、ＣｄＴｅ、ＨＰＧｅ、および／または他の材料などの任意の材料を使用してもよい。捕獲検出器１３は、任意の厚さ、例えば、ＣＺＴに対して約１０ｍｍのウエハ製造で作成される。約５×５ｃｍのような任意のサイズを用いてもよい。サイズは、くさび状および散乱検出器１２および捕獲検出器１３の離間した位置のために、散乱検出器１２よりも少なくとも１つの寸法に沿って大きくすることができる。図３は、捕獲検出器１３のための長方形の形状を示すが、他の形状を使用してもよい。図１のモジュール１１について、捕獲検出器１３は、長さが同じであり、幅が散乱検出器１２よりも大きい２つの端板の間に伸びる長方形であってもよい。
【００３８】
捕獲検出器１２は、センサのアレイを形成する。例えば、図３の５×６ｃｍ捕獲検出器１３は、約３．４ｍｍの画素ピッチを有する１４×１８画素アレイである。画素サイズは、散乱検出器１２の画像サイズよりも大きい。画素数は、散乱検出器１２の画素数よりも少ない。他の多数の画素、画素ピッチ、および／またはアレイのサイズを使用してもよい。他の相対的画素サイズおよび／または画素数を使用することがある。
【００３９】
モジュール１１では、捕獲検出器１３は任意の範囲を有する。例えば、捕獲検出器１３は、一方のくさび状端壁から他方のくさび状端壁まで延びている。モジュール１１内のマウンティング間に延長するか、または１つもしくは両方の末端壁を越えて軸方向に伸長するように、より小さな、またはより大きな範囲が提供され得る。１つの実施形態において、捕獲検出器１３は、別の端壁に伸長することなく、一端壁において、一端壁上に、または一端壁に存在する。
【００４０】
捕獲検出器１３は、処理のためにフォーマットされた半導体を含む。例えば、捕獲検出器１３は、捕獲検出器１３内の電子との光子相互作用を感知するためのＡＳＩＣを含む。ＡＳＩＣは、捕獲検出器１３の画素とコロケーションされる。ＡＳＩＣの厚さは様々である。捕獲検出器１３の２×３グリッド中の６個のＡＳＩＣＳのような、複数のＡＳＩＣＳを提供することができる。
【００４１】
捕獲検出機１３は、例えば＞１００ｋｃｐｓ／ｍｍのような任意の計数率で動作することができる。相互作用による画素によって電気が発生する。この電気はＡＳＩＣによって感知される。位置、時間、および／またはエネルギーが感知される。感知された信号は、増幅されるように条件付けされてもよく、回路基板１４の１つ以上に送られる。フレキシブル回路、ワイヤ、または他の通信経路は、ＡＳＩＣからの信号を回路基板１４に運ぶ。
【００４２】
捕獲検出器１３は、散乱検出器１２から、軸または正常から平行散乱検出器１２および捕獲検出器１３までの放射状線に沿った任意の距離だけ間隔されている。１つの実施形態において、分離は約２０ｃｍであるが、より大きいまたはより小さい分離を提供してもよい。捕獲検出器１３と散乱検出器１２との間の空間は、所望のエネルギーで光子のための減衰が低い空気、他のガス、および／または他の材料で満たされる。
【００４３】
回路基板１４はプリント回路基板であるが、フレキシブル回路又は他の材料を使用してもよい。各モジュールのための任意の数の回路基板１４を使用することができる。例えば、散乱検出器１２には１つの回路基板１４が設けられ、捕獲検出器１３には別の回路基板１４が設けられる。
【００４４】
回路基板１４はハウジング２１内にあるが、ハウジング２１を越えて延在してもよい。ハウジング２１は接地されてもよく、回路基板１４の接地面として作用する。回路基板１４は、互いに平行に設置されているか、またはくさびの形状に応じて離れて広がるなど非平行である。回路基板は、捕獲検出器１３に略直交して配置される。一般的には、くさび形によるあらゆる広がりを考慮するために用いられる。ブラケット、ボルト、スクリュー、および／または相互からのスタンドオフ、および／またはハウジング２１は、回路基板１４を適所に保持するために使用される。
【００４５】
回路基板１４は、フレキシブル回路又はワイヤを通して散乱検出器１２および捕獲検出器１３のＡＳＩＣＳに接続する。ＡＳＩＣは検出した信号を出力する。回路基板１４は捕捉電子機器であり、これは検出された信号を処理してコンプトンプロセッサ１９にパラメータを供給する。検出された信号の任意のパラメタリゼーションを使用することができる。一実施形態では、エネルギー、到着時間、および３次元における位置が出力される。他の収集処理が提供され得る。
【００４６】
回路基板１４は、例えばモジュール１１内のガルバニック接続を通して、データブリッジ１７へ、および／またはファイバ光学データリンク１６へ、互いに出力する。ファイバデータリンク１６は、電気信号を光信号に変換するための光ファイバインタフェースである。ファイバ光ケーブルまたは複数のケーブルは、散乱検出器１２および捕獲検出器１３によって検出された事象の収集パラメータを、コンプトンプロセッサ１９に提供する。
【００４７】
データブリッジ１７は、モジュール１１間の通信を可能にするための電気接続用の回路基板、ワイヤ、フレキシブル回路、および／または他の材料である。ハウジング又は保護プレートがデータブリッジ１７を覆うことができる。データブリッジ１７は、１つ以上のモジュール１１に解放可能に接続する。例えば、データブリッジ１７の栓または接合した接続部は、ハウジング２１および／または回路基板１４上の対応する栓または接合した接続部と接合する。ラッチ、クリップ、舌状溝、ネジ、および／またはボルト接続を使用して、データブリッジ１７をモジュール１１との所定位置に取り外し可能に保持することができる。
【００４８】
データブリッジ１７はモジュール間の通信を可能にする。例えば、ファイバデータリンク１６は、一つのモジュール１１の中に提供され、他のモジュール１１の中には提供されない。モジュール１１ごとのファイバデータリンク１６のコストは回避される。代わりに、他のモジュール１１によって出力されるパラメータは、データブリッジ１７を介して、ファイバデータリンク１６を有するモジュール１１に提供される。モジュール１１の回路基板または複数の回路基板１４は、ファイバデータと１６経路を結び、ファイバデータリンク１６を用いて、パラメータ出力をファイバデータリンク１６に結び、複数のモジュール１１から検出された事象を報告する。代替の実施形態では、各モジュール１１はファイバデータリンク１６を含むため、データブリッジ１７は提供されないか、他の情報を伝達する。
【００４９】
データブリッジ１７は、モジュール１１間に他の信号を接続することができる。例えば、データブリッジ１７は、発電用のコンダクターを含む。あるいは、別のブリッジがモジュール１１にパワーを提供するか、またはモジュール１１に個別にパワーを提供する。別の例として、クロック信号および／または同期信号は、データブリッジ１７を用いてモジュール１１間で通信される。
【００５０】
図１の実施形態において、別々のクロックおよび／または同期ブリッジ１８が提供される。クロックおよび／または同期ブリッジ１８は、モジュール１１間のクロックおよび／または同期信号の通信を可能にするための、回路基板、ワイヤ、フレキシブル回路、および／または電気接続用の他の材料である。ハウジングまたは保護プレートは、クロックおよび／または同期ブリッジ１８を覆うことができる。クロックおよび／または同期ブリッジ１８は、１つ以上のモジュール１１に放出可能に接続する。例えば、クロックおよび／または同期ブリッジ１８の栓または接合接続部は、ハウジング２１および／または回路基板１４上の対応する栓または接合接続部と接合する。ラッチ、クリップ、舌状溝、スクリュー、および／またはボルト接続を使用して、クロックおよび／または同期ブリッジ１８をモジュール１１とともに所定の位置に放出可能に保持することができる。
【００５１】
クロックおよび／または同期ブリッジ１８は、データブリッジ１７と同じまたは複数のモジュール１１のグループ化と接続することができる。図１に図示の実施形態では、データブリッジ１７は、モジュール１１の対の間を接続し、クロックおよび／または同期ブリッジ１８は、４つのモジュール１１のグループにわたって接続する。
【００５２】
クロックおよび／または同期ブリッジ１８は、モジュール１１のクロックを同期させるための一般的なクロック信号および／または同期信号を提供する。各モジュール１１の回路基板１４によって形成されるパラメータの１つは、事象の検出時である。コンプトンの検出は、散乱事象と捕獲事象のペアに依存している。タイミングを用いて、複数の検出器１２、１３から事象を対にする。共通のクロックおよび／または同期は、複数のモジュール１１において事象の対が検出されるところで、正確な対合を可能にする。別の実施形態では、同じモジュール１１の中で検出される散乱事象および捕獲事象のみが使用されるので、クロックおよび／または同期ブリッジ１８は提供されないことがある。
【００５３】
複数のモジュール１１間の他のリンクまたはブリッジが提供され得る。ブリッジ１７、１８は着脱可能であるため、個々のモジュール１１は、ガントリ内に残存するモジュール１１を残しながら、サービスのために除去され得る。
【００５４】
各モジュール１１は空冷される。モジュール１１を通る強制空気のために孔（すなわち、入口孔および出口孔）を設けてもよい。モジュール１１内の空気を誘導するために、１つ以上のバッフル１５が用意されてもよい。水、伝音移送、および／または他の冷却が、代替的に、または追加的に提供され得る。
【００５５】
１つの実施形態において、くさび状モジュール１１またはハウジング２１の上部は開いている（すなわち、患者領域から最も遠い側のカバーがない）。１つ以上のバッフル１５が、１つ以上の回路基板１４および／またはハウジング２１の中心部に沿って提供される。ファンおよび熱交換器２０は、捕獲検出器１３から離間した位置（例えば、モジュール１１の上部）でモジュール１１の１つの半分に沿うように、冷却されたまたは周囲温度の空気を各モジュール１１に力流入させる。バフル１５および／または回路基板１４は、散乱検出器１２と捕獲検出器１３との間の気腔に少なくとも一部の空気を導く。次いで、空気は、モジュール１１の別の部分（例えば、別の半分）上のバッフル１５および／または回路基板１４を通り、熱交換器２０に出る。空気の他の経路が用意されてもよい。
【００５６】
熱交換器およびファン２０は、個々のモジュール１１ごとに用意されているので、モジュール１１内に全体または部分的に存在してもよい。他の実施形態では、ダクト、バッフル、または他の構造体が空気を複数のモジュール１１に送る。例えば、４つのモジュール１１のグループは、モジュール１１のグループを冷却するためにガントリまたは他のフレームワークに取り付けられる、共通の熱交換器およびファン２０を共有する。
【００５７】
コンプトンセンサを形成するために、１つ以上のモジュール１１が使用される。例えば、患者からの光子放出を検出するために、２つ以上のモジュール１１が、患者ベッドまたは画像空間に対して配置される。より多くの数のモジュール１１の配列は、より多くの放出の検出を可能にし得る。くさび形状を使用することによって、モジュール１１は、患者空間の周りにアークを形成するために、互いに反対、隣接、および／または接続されて配置され得る。弧はどの程度でもよい。モジュール１１は、互いに直接接触するか、またはスペーサまたはガントリを介して、モジュール１１間の小さな分離（例えば、１０ｃｍ以下）で接触する。
【００５８】
一実施形態では、４つのモジュール１１が一緒に配置され、クロックおよび／または同期ブリッジ１８、１つ以上のデータブリッジ１７、および熱交換器とファン２０を共有する。モジュール１１の群に対して、１つ、２つ、または４つのファイバデータリンク１６が提供される。モジュール１１のこのような複数のグループは、同一の患者空間に対して互いに離れて配置されてもよいし、互いに隣接して配置されてもよい。
【００５９】
モジュール式アプローチのために、任意の数のモジュール１１が使用され得る。製造は、モジュール１１の他のものに使用されるよりも、異なる配置で任意のモジュール１１を使用するにもかかわらず、同じ構成要素の複数を構築することにより、より効率的かつコストがかかる。
【００６０】
モジュール１１またはモジュール１１のグループのファイバデータリンク１６は、コンプトンプロセッサ１９に接続される。コンプトンプロセッサ１９は、複数の事象のパラメータの値を受信する。エネルギーとタイミングパラメータを用いて、散乱事象と捕獲事象を対にした。各対に対して、一対の事象の空間的位置およびエネルギーは、散乱検出器１２上の光子の入射角を見出すために使用される。事象対は、一実施形態における同一モジュール１１における事象に限定される。別の実施形態では、同一または複数のモジュール１１からの捕獲事象を、与えられたモジュール１１からの散乱事象と対にすることができる。部分リング４０の異なる部分からの対合事象のためのように、複数のコンプトンプロセッサ１９が使用されてもよい。
【００６１】
一旦、一対の事象が連結されると、コンプトンプロセッサ１９または他のプロセッサは、検出された放出物の２次元または３次元における分布を再構成するためにコンピュータ断層撮影を行うことができる。再構成では、各事象の入射角または発生線を使用する。放出の再構成分布を用いてコンプトン画像を生成した。
【００６２】
ディスプレイ２２は、ＣＲＴ、ＬＣＤ、プロジェクタ、プリンタ、または他のディスプレイである。ディスプレイ２２は、コンプトン画像を表示するように構成されている。画像または複数の画像は、表示面緩衝液に保存され、表示部２２に読み出される。画像は、ＳＰＥＣＴ画像と重ね合わせたまたは隣接するコンプトン画像を表示するなど、別々に表示されることもあれば、統合されることもある。
【００６３】
図４Ａ〜６は、モジュール１１の一例の配置を示している。モジュール１１は、患者空間を囲むリング４０を形成する。図４Ａは、軸方向に積み重ねられた４つのそのようなリング４０を示す。図４Ｂは、リング４０内のモジュール１１の散乱検出器１２および対応する捕獲検出器１３を示す。図４Ｃは、リング４０の一部の詳細を示している。３つのモジュール１１は、対応する一対の散乱検出器１２および捕獲検出器１３を提供する。示されている以外の次元を用いてもよい。任意の数のモジュール１１を用いてリング４０を形成することができる。リング４０は、患者空間を完全に囲んでいるが、モジュール幅が１／２未満の隙間を提供してもよい。医療用画像システムのハウジング内で、リング４０は、図５に示すようにガントリ５０または別フレームワークと接続されている。リング４０は、患者ベッド６０が患者をリング４０内に、および／またはリングを通じて移動させることができるように配置されてもよい。図６にこの立体配置の一つの例を示す。
【００６４】
リングは、患者からの放出物のコンプトンに基づく画像化のために使用され得る。図７は、同じタイプのモジュール１１を複数の構成で使用する例を示す。部分リング４０が形成される。リング４０には１つ以上の隙間７０が用意されている。これにより、他の構成要素が隙間内で使用され、および／またはより少ないモジュール１１を使用することにより、より安価なシステムを作ることが可能となる可能性がある。
【００６５】
図８は、モジュール１１の別の構成を示している。リング４０はフルリングである。追加の部分リング８０は、ベッド６０または患者空間に対して軸方向に積み重ねられ、検出された放出の軸方向の範囲を拡張する。部分リング８０は、図７の２つの隙間７０部分リング４０ではなく、Ｎ個のモジュール１１（例えば、Ｎ＝４）分布の１つおきまたはすべての群にある。追加のリングはフルリングであり得る。フルリング４０は、部分リング８０であってもよい。異なるリング４０および／または部分リング８０は、軸方向に積み重なり、全くまたはほとんど（例えば、モジュールの１１軸方向の範囲が１／２未満）離れていない。複数のモジュールの１１の軸方向の範囲の隙間を有するなど、より広い間隔を提供することができる。
【００６６】
図９は、モジュール１１のさらに別の構成を示している。一つのモジュール１１、または単一のモジュール１１の群が、患者空間またはベッド６０によって配置される。複数の間隔をあけた単一モジュール１１または群（例えば、４つの群）は、ベッド６０および／または患者空間に対して異なる位置に用意され得る。
【００６７】
いずれの構成においても、モジュール１１は、ガントリ、複数のガントリ、および／または他のフレームワークに付着することによって位置が保持されている。ボルトやスクリューを使用するなど、その保持が取り外し可能である。所望の数のモジュール１１を用いて、所定の医療用画像システムのための所望の構成を組み立てる。集められたモジュール１１は、患者空間を定義するか、または患者空間に対して、医療用画像システムに搭載される。その結果は、患者を画像化するためのコンプトンセンサである。
【００６８】
ベッド６０は、患者を移動させて、異なる時間に患者の異なる部分をスキャンすることができる。代替的または追加的に、ガントリ５０は、コンプトンセンサを形成するモジュール１１を移動させる。ガントリ５０は、患者空間に沿って軸方向に並進し、および／または患者空間の周りでコンプトンセンサを回転させる（すなわち、ベッド６０および／または患者の長軸の周りを回転させる）。他の回転および／または並進を提供することができ、例えば、モジュール１１をベッド６０または患者の長軸に対して非平行に軸方向に回転させる。複数の並進および／または回転の組合せを提供してもよい。
【００６９】
コンプトンセンサによる医療用撮像システムは、独立した撮像システムとして使用される。コンプトンセンシングは、患者における放射性医薬品の分布を測定するために使用される。例えば、フルリング４０、部分リング４０、および／または軸方向に積み重ねられたリング４０、８０は、コンプトンベースの撮像システムとして使用される。
【００７０】
他の実施形態において、医療用画像システムは、マルチモダリティ画像システムである。モジュール１１によって形成されるコンプトンセンサは、１つのモダリティであり、他のモダリティも提供される。例えば、他のモダリティは、単一光子放出コンピュータ断層撮影（ＳＰＥＣＴ）、ＰＥＴ、ＣＴ、またはＭＲ撮像システムである。フルリング４０、部分リング４０、軸方向に積み重ねられたリング４０，８０、および／または単数のモジュール１１またはモジュール１１の群は、他の種類の医療用画像のためのセンサと組み合わされる。コンプトンセンサは、ベッド６０の長軸に沿って位置決めされ、ベッドがコンプトンセンサ内の患者を一方向に、他方のモダリティ内に位置決めされるなど、他のモダリティとベッド６０を共有することができる。
【００７１】
コンプトンセンサは、外側のハウジングを他のモダリティと共有することができる。例えば、フルリング４０、部分リング４０、軸方向に積み重なったリング４０、８０、および／または単一モジュール１１、またはモジュール１１の群は、他のモダリティのセンサまたは複数のセンサのために収容されている同じ撮像システム内に配置される。ベッド６０は、所望のセンサに対して、撮像システム収容部内の患者を配置する。コンプトンセンサは、他のセンサに軸方向におよび／または同じ軸方向位置の隙間に隣接して配置することができる。１つの実施形態において、部分リング４０はコンピュータ断層撮影システムにおいて使用される。Ｘ線源およびＸ線検出器を保持するガントリは、部分リング４０のモジュール１１も保持する。Ｘ線源は１つの隙間７０内にあり、検出器は別の隙間７０内にある。別の実施形態では、単一モジュール１１またはモジュール１１のスパース分布は、ＳＰＥＣＴシステムのガントリと接続する。モジュール１１はガンマカメラに隣接して配置されるので、ガンマカメラのガントリはモジュール１１を移動させる。あるいは、コリメータは、モジュール１１と患者との間、または散乱検出器１２と捕獲検出器１３との間に配置されてよく、モジュール１１の散乱検出器１２および／または捕獲検出器１３が、コンプトン事象の検出の代わりに、またはそれに加えてＳＰＥＣＴ画像のための光電事象検出のために使用されることを可能にする。
【００７２】
コンプトンセンサのモジュールベースのセグメント化により、同じ設計のモジュール１１を任意の複数の構成で使用することができる。したがって、異なる数のモジュール１１、モジュール位置、および／またはモジュール１１の構成が、異なる医療用画像システムのために使用されてもよい。例えば、一つの配置が一つのタイプのＣＴシステムでの使用のために提供され、異なるタイプのＣＴシステムのために異なる配置（例えば、モジュール１１の数および／または位置）が使用される。
【００７３】
コンプトンセンサのモジュールベースのセグメント化により、より効率的でコストのかかるサービスが可能になる。コンプトンセンサ全体を交換するのではなく、任意のモジュール１１を切り離して固定または交換することができる。モジュール１１は、個別に接続可能であり、互いにかつ／またはガントリ５０と切り離せる。全てのブリッジは除去され、次いでモジュール１１は、他のモジュール１１が残っている間に医療用画像システムから取り出される。個々のモジュール１１に取って代わる方が安価である。勤務時間が短縮される可能性がある。欠陥のあるモジュール１１の個々の構成要素は、他方を残しながら散乱検出器１２又は捕獲検出器１３を交換する等、容易に交換することができる。モジュール１１は、対応する検出器１２、１３を使用することによって、複数の放射性同位元素（すなわち、複数のエネルギー）で動作するように構成されてもよい。
【００７４】
図１０はコンプトンカメラを形成、使用、および修復する方法のフローチャートの一実施形態を示す図である。コンプトンカメラはセグメント化アプローチで形成される。カメラ全体を所定の位置に手で組み立てるのではなく、散乱検出器と捕獲検出器の対が互いに相対的に配置されて、コンプトンカメラの所望の構成が形成される。このセグメント化されたアプローチは、同じ部品を使用する複数の構成、組立体の容易さ、修理の容易さ、および／または他の撮像モダリティとの統合を可能にする可能性がある。
【００７５】
他の実施形態は、コンプトンカメラとＳＰＥＣＴカメラの組合せを形成する。図１１のセグメント化モジュール１１を使用する。図１３〜１６のモジュールは、ＳＰＥＣＴカメラを形成するために使用することができる。図１１の検出器配置を使用することができる。
【００７６】
本方法は、図１のシステムによって実施され、図４〜９のいずれかに示されるようにコンプトンセンサを組み立てることができる。本方法は、図１３〜１６のいずれかに示されるようにコンプトンセンサを組み立てるために、図１１のシステムによって実施されてもよい。他のシステム、モジュール、および／または構成されたコンプトンセンサを使用してもよい。
【００７７】
動作は、示された順序で（頂部から底部へ、または数値で）または他の順位で行われる。例えば、動作１０８は、動作１０４の一部として実施されることがある。
【００７８】
追加の動作、異なる動作、またはより少ない動作が提供されることがある。例えば、動作１０２および１０４は、動作１０６および１０８を実行せずにコンプトンカメラを組み立てるために設けられている。別の例として、動作１０６は、他の動作なしに行われる。
【００７９】
動作１０２では、散乱検出器および捕獲検出器の対は、別個のハウジング内に収容される。モジュールは、各モジュールが散乱検出器と捕獲検出器の両方を含むところで組み立てられる。機械および（または）人がハウジングを製造する。
【００８０】
モジュールは、ハウジングの異なるものの散乱検出器対および捕獲検出器対が非平面であるところに当接するように成形される。例えば、くさび形状および／または位置決めは、図４Ｃに示されるようなアークから検出器対が形成されるように提供される。形状は、モジュールが別配置されたときに、アーク形状を可能にし、および／または強制する。
【００８１】
動作１０４では、ハウジングは隣接している。人または機械は、ハウジングからコンプトンセンサを組み立てる。ハウジングをスペーサ、ガントリ、またはフレームワークを介して直接接触または接触させて互いに隣接するように積み重ねることによって、当接されたハウジングはアークを形成する。フルリングまたは部分リングが患者スペースの周りに形成され、少なくとも部分的には患者スペースを定義する。コンプトンカメラまたはコンプトンＳＰＥＣＴカメラの設計に基づき、対応する散乱検出器と捕獲検出器の対を有する任意の数のハウジングを一緒に配置してカメラを形成する。
【００８２】
ハウジングは、マルチモダリティシステムの一部として、または単一の撮像システムを作成するために、隣接することがある。マルチモダリティシステムのために、ハウジングは、ＳＰＥＣＴ、ＰＥＴ、ＣＴ、またはＭＲ撮像システムのような他のモダリティのためのセンサと同じ外部ハウジングに、および／または同じベッドに対して配置される。コンプトンカメラのハウジングおよび他のモダリティ用のセンサには、同一または複数のガントリまたは支持フレームワークを使用してもよい。他の実施形態については、モジュールは、コンプトンカメラおよびＳＰＥＣＴ画像システムの両方を提供することによってマルチモダリティを提供する。
【００８３】
コンプトンカメラの構成または設計により、ハウジングの数および／または位置が定義される。いったん接地すると、１本以上のブリッジを介してなど、連絡のためにハウジングを接続することができる。ハウジングは、空気冷却システムおよび／またはコンプトンプロセッサなどの他の部品と接続することができる。
【００８４】
動作１０６では、組み立てられたコンプトンカメラが放出物を検出する。所与の放出光子は、散乱検出器と相互作用する。その結果、放出された光子の入射線から特定の角度における別の光子の散乱が生じる。この二次光子はエネルギーが小さい。二次光子は捕獲検出器で検出される。検出された散乱事象と捕獲事象の両方のエネルギーとタイミングに基づいて、事象を対にした。対になった事象の位置とエネルギーは、検出器間の線と散乱角を与える。その結果、放出された光子の入射線（例えば、コンプトンコーンの入射）が決定される。
【００８５】
二次光子を検出する可能性を高めるために、あるハウジングからの捕獲事象を、別のハウジングの散乱事象と対にすることができる。その角度のために、１つの散乱検出器からの散乱は、同じハウジング内の対になった捕獲検出器、または別のハウジング内の捕獲検出器に入っている可能性がある。検出器領域においてハウジングが開いていること、および／または低光子減衰材料を使用することによって、より多くのコンプトン事象が検出され得る。
【００８６】
検出された事象を計数または収集する。再構成では、複数のコンプトン事象が発生する応答またはラインのラインが使用される。患者からの放出の３次元における分布は、コンプトン検知に基づいて再構成することができる。コンプトンセンシングが放射された光子の入射角を説明または提供するので、再構成にはコリメータは必要ない。
【００８７】
検出された事象は、放射性同位元素の位置を再構成するために使用される。コンプトンおよび／または光電画像は、検出された事象および事象からの対応するライン情報から生成される。
【００８８】
動作１０８では、人または機械（例えばロボット）が、ハウジングの１つを取り出す。ハウジングの検知器又は関連するエレクトロニクスのうちの１つが不合格となった場合には、又は異なるエネルギーで検知するために交換する場合には、ハウジングを撤去することができる。他のハウジングは医療用画像システムに残されている。これにより、コンプトンカメラ全体のより大きな解体および／または交換の費用なしに、ハウジングおよび／または検知器のより容易な修理および／または交換が可能となる。
【００８９】
図１１〜図１５は、傾斜散乱検出器を有するコンプトンカメラおよび／または２π捕獲検出器付近を示している。図１〜９または別のコンプトンカメラのモジュールを用いて、散乱層および／または捕獲層を配置して、患者および／または散乱体からの放出物のより大きなパーセンテージを捕捉する。散乱層は傾斜した構成で構成されている。捕獲層は２π近くの捕獲層として形成される。コリメーションは、大きいコンプトン角度事象を除外するためにモジュール間で使用されることがあり、これは画質を劣化させ、従って、画像内の信号対雑音を改善し、ＡＳＩＣ／ＦＰＧＡへの要求を減少させる。
【００９０】
図１１は、医療用撮像システム用のコンプトンカメラのモジュール１１の一実施形態を示す。傾斜散乱層と近傍２π捕獲層を設けた。傾斜した散乱層は、散乱の体積を大きくする。近傍２π捕獲検出器は、より広い範囲の角度にわたって散乱を捕獲することによって、散乱光子を捕獲する機会をより大きくする結果となる。
【００９１】
モジュール１１は、コンプトンカメラ全体であってもよく、又はコンプトンカメラを形成する複数のそのようなモジュール１１であってもよい。医療用画像システムのモジュール１１は、散乱検出器１２、底部捕獲検出器１３Ａ、および側面捕獲検出器１３Ｂの傾斜散乱層、クロストークを減少させるためのモジュール間シールド１１２、および大きな散乱コンプトン角事象を遮断し、検出器１２、１３のＡＳＩＣまたはＦＰＧＡへの負荷を減少させるためのモジュール間スリットおよび／またはスラット（すなわち、コリメータ）１１４を含む。追加の、異なる、またはより少ない構成要素が提供されてもよい。例えば、傾斜散乱検出器１２は、近傍２π捕獲検出器１３Ａ、１３Ｂが無くてまたはその逆で提供される。他の例として、遮蔽装置１１２および／またはスリットもしくはスラット１１４は提供されない。別の例では、ＡＳＩＣ又はＦＰＧＡ、回路基板、ハウジング、又は他の構成要素が提供される。
【００９２】
図中の寸法は、説明のために任意のサイズである。他の相対的なサイズを用いてもよい。図１１は断面であるので、他の構成要素を図１１の前面又はそれを越えて設けることができる。例えば、側壁捕獲検出器１３Ｂ、シールド１１２、および／またはスリットもしくはスラット１１４を図面シートの平面と平行に側壁に設ける。他の実施形態では、側壁の１つ以上は、側壁捕獲検出器１３Ｂ、シールド１１２、および／またはスリットもしくはスラット１１４を含まない。
【００９３】
モジュール１１は、図５〜９または別の構成について上述したように、患者空間、医療用画像システムの内腔、および／またはベッド６０に対して位置決めされる。患者ベッド６０は、患者空間内の患者を支える。ベッド６０は、患者を医療用画像システム内外に移動させるためのロボットまたはローラーシステムのように、移動可能であってもよい。医療用画像システムおよび／または散乱層の外側のハウジングは、患者ベッド６０がその中に配置される内腔を作り出す。内腔は、患者を画像化するための患者空間を定義する。内腔は、縦軸またはアイソセンタ軸に直交する断面面における任意の寸法、例えば７０ｃｍのものであってもよい。円筒形の内腔または患者空間の中心の長軸に沿った内腔の中心は、アイソセンタ軸である。ベッド６０はアイソセンタ軸に沿って移動する。
【００９４】
散乱検出器１２は、患者からの放出物を受信するように配置されている。図１１では、ガンマ線が散乱検出器１２の前面に平行に向けられて示されている。患者から放出されるガンマ線はすべて平行とは限らないため、様々な角度のいずれかで正面に到達する可能性がある。モジュール１１は、モジュール１１に向けられたガンマ線が、捕獲検出器１３の前で散乱検出器１２と交差する可能性が高いように配置される。散乱検出器１２は、アイソセンタ軸に対向する外面を有する。
【００９５】
傾斜の場合、外面は、少なくとも１０〜８０度（例えば、少なくとも２０、３０、４５度）の角度から、散乱検出器１２の中央または他の部分を通るアイソセンタ軸からの直ラインを延長するラインから離れる。３５度、４５度、６５度、７５度など、あらゆる角度を用いることができる。散乱検出器１２が放射状線に直交するプレートである場合には、所与の面積がモジュール１１に適合することができる。傾斜することにより、患者に面する外面の面積が大きくなることがある。この結果、相互作用の体積が大きいほど散乱の可能性が大きくなる。角度が大きいほど、検出器１２の面および体積の面積が大きくなり、その結果、任意の所与の光子に対して散乱の可能性が高くなる。
【００９６】
傾斜は、アイソセンタ軸に対して垂直からの放射状線に対するものである。傾斜は、放射状に直交するプレートであり、アイソセンタ軸に垂直である散乱検出器１２に対応しない。傾斜は、モジュール１１の前面もしくは背面、または背面壁捕獲検出器１３Ａに対して相対的であってもよい。
【００９７】
散乱光子の絶対数は、ａ）コンプトン散乱対光電効果に有利な散乱層検出器材料を用いる（低Ｚが３０以下の低Ｚ材料）；ｂ）散乱層に散乱物質をより多く加える；およびｃ）物理的またはデジタルコリメーションを用いて、コンプトン角の不確実性が大きいコンプトン事象を使用して、排除することにより、より良い全体的な画質をもたらす散乱事象の数を最大化することにより増加する。散乱層から逃れて捕獲層に到達する散乱光子の数を増加させること（傾斜）によって、散乱層でのそれらの事象の平均自由行程を減少させることによって、コンプトン事象が散乱層から逃れる確率を増加させる。散乱の増加は、捕獲層に到達する散乱光子の数を増加させる。傾斜した幾何学形状を使用すると脱出確率がより大きくなるため、より少ない散乱検出器モジュール（捕獲層に到達する散乱事象の絶対数あたり）を使用することができる。この傾斜は、散乱検出器１２内の放射状線に直交する投影におけるより多数の画素をもたらし、解像度を増加させる。
【００９８】
図１１に図示の実施形態では、散乱検出器１２は、アコーディオン配置に配置された複数のプレートから形成される。散乱事象の数を増加させるために、散乱検出器１２のプレートは、検出器プレート間に隙間がない傾斜構成に構成される。プレートを接してアコーディオン配置を作成する。隙間は他の実施形態で提供される。プレートは、２つの角度の繰り返し配列で傾斜する。３枚以上のプレートと３枚以上の対応する角度の配列による他の配置を用いることができる。代替の実施形態では、散乱検出器は、傾斜した単一のプレートである。さらに他の実施形態では、検出器の１つ以上のプレートは、他のプレートが傾斜されている間、放射状線（例えば、後壁捕獲検出器１３Ａと平行）に対して直交している。あるいは、プレートは当接せず、代わりにすべてが同じ角度で互いに平行に傾いている（図１５を参照）。
【００９９】
プレートとアコーディオン配置を用いると、同じ配列が、図面の内外に側壁間で広がる。他の実施形態では、散乱検出器１２は、描画の断面だけでなく、描画の平面内外に角度を変化させたり、傾けたりする。非平面である任意の３Ｄ表面を使用してもよい。
【０１００】
傾斜は散乱層に対する散乱光子の絶対数を最大化し、従って捕獲層に到達する散乱光子の絶対数を増加させる。傾斜により散乱が発生しやすくなるので、より薄い厚さを有するより均一な検出器の製造の固有の容易さのために、Ｓｉ、ＨＰＧｅ、ＣｄＴｅ、ＣＺＴ、ＧａＡｓ、ＴｌＢｒおよびその他のような、より多種多様な検出器材料を使用することができる。傾斜は、より薄い検出器における散乱体積の損失の一部を打ち消す。傾斜幾何学を用いたより大きな脱出確率のために、捕獲に到達する散乱事象の絶対数あたりに必要な散乱検出器モジュールはより少ない。傾斜のために、アイソセンタ軸から見た場合に比べて、散乱検出器のより大きな画素密度が存在する。放射状に沿った投影面積の単位あたりの画素数（ＡＳＩＣチャネル）がより多いために、位置分解能は傾斜幾何学を使用して改善される。
【０１０１】
捕獲検出器１３は、患者空間に対して散乱検出器１２の後ろに位置される。捕獲検出器１３は、散乱検出器１２から離間しており、検出器１２、１３の間に体積を形成する。捕獲検出器１３の１つ以上の部分は、モジュール１１の側面など、散乱検出器１２の１つ以上の部分と接触することができる。隙間は、非接触で散乱検出器１２と捕獲検出器１３との間に設けられてもよい。捕獲検出器１３は、散乱検出器１２の傾斜のため、および／または捕獲検出器１３の周囲の形状のため、散乱検出器１２の一部と同じｚ深さになるように伸びてもよい。
【０１０２】
捕獲検出器１３は、患者空間に対して散乱検出器１２の後ろに実質的に半球状の周囲を形成する。側壁捕獲検出器１３Ｂを含まない４つの側面の１つまたは２つ、散乱検出器１２の最も深い部分で放射状に直交する面から３０度以下のｚ深さ（すなわち、アイソセンタ軸に垂直な放射状に沿って）で始まる側壁捕獲検出器１３Ｂ、および／または散乱検出器１２の最も深い部分で放射状に直交する面から１０ｃｍ以下のｚ深さ（すなわち、アイソセンタ軸に垂直な放射状に沿って）で始まる側壁捕獲検出器１３Ｂが、実質的に接続部分の隙間を説明するために使用される。多面検出器前面を設けている。捕獲検出器１３は非平面である。散乱光子が検出器１３に入射する前面または表面は、非平面である。捕獲検出器１３は、散乱検出器１２の後ろの体積を少なくとも部分的に（すなわち実質的に）囲むように、３つ以上の側面のカップ、ボックス、または半球の中に形成される。これは、患者に対して散乱検出器１２の後ろに近傍２π構造を提供する。
【０１０３】
一実施形態では、実質的に半球形の周囲は、後壁捕獲検出器１３Ａおよび２つ以上の側壁捕獲検出器１３Ｂ（例えば、後壁捕獲検出器１３Ａおよび４つの側壁捕獲検出器１３Ｂ）のような複数の平面プレートから形成され、１つの開放側が散乱検出器１２に向けられた５つの側面の立方形を形成する。プレートは互いに直角であるが、より大きい場合も小さい場合もある。プレートは、モジュール１１内の非平行平面内に配置された基板である。スラブとして検出器を形成するためのセミコンダクターまたは他のプロセスを使用してプレートを形成し、それを次にモジュール１１に配置して、実質的に半球状の周囲を提供することができる。図１１では四角または長方形のプレートを用いるが、３つ、５つ、６つ、その他の数の側面を用いてもよい。
【０１０４】
捕獲層の幾何形状は、少なくとも部分的に、散乱層の後方の空間を取り囲み、その結果、近傍２π立体角の幾何形状が提供される。この周囲は、より多くの散乱光子を捕捉する結果となる可能性がある。例えば、モジュール間に捕獲層（すなわち、側壁捕獲検出器１３Ｂ）を追加することによって、ほぼ１００％の散乱／捕獲比を達成することができる。Ｚ方向（ベッド方向）におけるコンプトンカメラのより大きな視野を提供した。光子の散乱／捕獲画分の絶対数は、ａ）散乱層と捕獲層の間の立体角を増加させる、ｂ）捕獲層の面積を増加させる、ｃ）散乱層と捕獲層の間の距離を低減させる、ｄ）捕獲層の有効な厚さを増加させる、および／または、ｅ）捕獲層のコンプトン散乱に対して光電効果に有利な材料を選択する、ことによって増加する。捕獲検出器１３を散乱検出器１２の後方の体積の囲みに多面として成形することにより、立体角が大きくなり、捕獲検出器の前面の面積が大きくなり、散乱検出器１２と捕獲検出器１３との距離が小さくなることがあり、そして捕獲層の有効的な厚さが大きくなる。
【０１０５】
シールド１１２は、鉛又はタングステンのようなシールド材料である。シールド１１２は、ガンマ線シールドである。同位体エネルギーでの放出の一定のパーセンテージ（例えば、７５〜１００％）に不透明な物質および厚さは、側壁（例えば、部分又は壁全体を覆う）に位置するか、またはモジュール１１の側壁である。シールド材料は、隣接する端部のような側壁の全体にわたって、および散乱検出器１２および捕獲検出器１３のｚ軸の範囲（すなわち、放射状線に沿った深さ）にわたって設けられる。他の実施形態では、シールド材料は、側壁上で、捕獲検出器１３への散乱検出器１２の最も深い範囲、または捕獲検出器１３の最も深い部分で始まるような、より少ない範囲を有する。
【０１０６】
シールド１１２は、患者空間に面するモジュール１１の側面を除いて、全ての壁上にあってもよい。あるいは、１つ以上の側壁および／または後壁は、シールド１１２を含まない。複数のモジュール１１が互いに接する場合には、２つのモジュール１１からのシールド１１２に接することを有するのではなく、それらの間の１つのシールド１１２を備えてもよい。シールド材料はモジュール１１を隔てている。モジュール間クロストークはモジュール間シールドを加えることによって減少する。
【０１０７】
スリットおよび／またはスラット１１４は、プレートから形成されるコリメータである。プレートは互いに平行に配置され、光子が通り抜けることができるスリットを形成する。他の実施形態では、スリットおよび／またはスラット１１４は、所望の角度の穴を有するコリメータである。いずれのサイズの穴も使用できる。
【０１０８】
スリットおよび／またはスラット１１４は、ある角度の光子が通過し、他の角度の光子を吸収又は阻止することを可能にするように角度が付けられている。例えば、スリットおよび／またはスラット１１４は、大きな角度の散乱光子（例えば、放射状線から８０〜１１０度）を吸収するように角度付けされる。大きな角度散乱光子は大きな角度不確実性を含み、隣接するモジュールに対するノイズである可能性がある。スリットおよび／またはスラット１１４は、ノイズ関連の光子を減少させることによって、画質を改善し、ＡＳＩＣ又はＦＰＧＡ１２２の要件を減少させることができる。
【０１０９】
スリットおよび／またはスラット１１４は、モジュール１１の２つ以上の側壁上に、同じ深さの範囲などを有する、散乱検出器１２に隣接して提供される。他の範囲または位置決めを用意してもよい。スリットおよび／またはスラット１１４は、モジュール１１の一部であってもよいし、モジュール１１の間に配置されてもよい。
【０１１０】
散乱検出器１２は、散乱検出器１２を読み取るための特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）又はフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）を含む。散乱検出器１２内の画素の各グループに対して、別個のＡＳＩＣ又はＦＰＧＡが提供される。ＡＳＩＣ又はＦＰＧＡは、散乱検出器１２と共に基板の一部として形成されるか、又は別個に形成されてもよい。ＡＳＩＣ又はＦＰＧＡ１２２は、図１２Ａに示されるように、散乱検出器１２と並列に配置される。この位置では、いくつかの散乱光子がＡＳＩＣまたはＦＰＧＡ１２２に捕捉され、その結果、コンプトン事象が失われる。
【０１１１】
図１２Ｂは別の実施形態を示す。ＡＳＩＣ又はＦＰＧＡ１２２は、フレキシブル回路材料上のトレース又はワイヤによって、散乱検出器１２に電気的に接続される。ＡＳＩＣ又はＦＰＧＡ１２２は、アイソセンタ軸からの放射状線と平行に配置され、散乱との相互作用領域を最小化する。ＡＳＩＣ又はＦＰＧＡ１２２は、散乱検出器１２の外側又は前面に対向する表面と非平行になるように配置されたプレート又は基板である。他の実施形態では、散乱検出器１２のＡＳＩＣまたはＦＰＧＡ１２２は、患者に対して捕獲検出器１３の後ろにあるなど、視野から除去される。ＡＳＩＣまたはＦＰＧＡ１２２は、コンプトン運動学への影響を低減するように配置されている。
【０１１２】
図１１は１つのモジュール１１を示している。コンプトンカメラは、単一モジュール１１から、または複数のモジュール１１から形成される。各モジュール１１は、傾斜散乱検出器１２および／または近傍２π捕獲検出器１３を含む。モジュール１１は、図１のくさび形を有するように、リング又は部分リングを形成するために積み重なるか、又は接するようなハウジング形状を有してもよく、他の形状を使用してもよい。
【０１１３】
マルチモジュールコンプトンカメラの場合には、散乱層は、図１〜図９のモジュール式システムを使用するなどして、複数の散乱検出器１２から形成される。同様に、捕獲層１３は、複数の捕獲検出器１３から形成される。例えば、１８個のモジュール１１は、１８対の散乱検出器１２および捕獲検出器１３を提供する。多かれ少なかれモジュール１１を使用してもよい。モジュール１１は、１つ以上の軸方向に間隔を置いたリングおよび／もしくは部分リング、または１つ以上の疎に分布したモジュール１１またはモジュールの群などの任意の配置を有する。モジュール１１は、マルチモダリティ撮像システムの一部であってもよいし、コンプトンカメラ専用システムであってもよい。散乱検出器１２、捕獲検出器１３（例えばモジュール１１）は、患者ベッド６０上の患者からの放出物を受け取るか、さもなければ患者空間内の放出物を受け取るように配置されている。
【０１１４】
モジュール１１は、０、１、２、３、または４つの他のモジュール１１に隣接して配置されてもよい。散乱検出器１２が１次元に沿って繰り返しパターンで傾斜している場合には、モジュール１１は、２つの側面に沿って互いに隣接して当接又は配置されてもよい。散乱検出器１２が２次元に沿って繰り返しパターンで傾斜している場合には、モジュール１１は、４つの側面に沿って互いに隣接して当接または配置されてもよい。他の実施形態では、モジュール１１は、傾斜配置にかかわらず、１〜４つの側面に沿って当接することができる。
【０１１５】
１つの実施形態において、モジュール１１は、１つ以上の軸方向に間隔を置いた部分またはフルリングを形成するように配置される。図１３Ａおよび１３Ｂは、患者空間および患者ベッド６０の周りに少なくとも３つのフルまたは部分リングを示す。追加のまたは少数のリングおよび／または部分リングが提供され得る。図１３Ａは、リング又は部分リングのうちの１つにおけるアイソセンタ軸に直交する断面図である。図１３Ｂは、ベッド６０と平行でアイソセンタ軸に沿った平面の断面図である。
【０１１６】
モジュールの近傍２π捕獲検出器１３は、同じリング内のモジュール１１と他のリングのモジュール１１に当接する側面に配置された側壁捕獲検出器１３Ｂを含む。各モジュール１１は、別のモジュール１１の捕獲検出器１３内で、一つのモジュール１１からの散乱が捕獲と対にならないように、独立に動作する。タイミング、パワー、または他の情報はモジュール間で共有されることもあれば、共有されないこともある。モジュール１１は、完全に隔離されたモジュールであるので、モジュール１１は、４つの側のいずれかに積み重なっていたり、接していたりする。
【０１１７】
代替の実施形態では、コンプトン事象は、１つのモジュール１１からの散乱および別のモジュール１１における散乱光子の捕捉から形成され得る。図１４Ａおよび１４Ｂは、他のリングまたは部分リングに隣接する側部の側壁捕獲検出器１３Ｂが除去されるかまたは提供されない断面を示す。所定のリングまたは部分的リング内のモジュール１１は、互いに隔離されている。リングを横切る隣接モジュール１１は、検出器１２、１３のＡＳＩＣまたはＦＰＧＡによる事象検出のための共通の同期および／またはクロックを共有し、１つのモジュール１１における散乱を用いたコンプトン対の事象を可能にし、別のモジュール１１における散乱光子の捕獲を可能にする。軸方向外リング又は部分リングのモジュール内の捕獲検出器１３の周囲は、側壁捕獲検出器１３Ｂを３つの側面に有する。軸方向内リング又は部分リング内の捕獲検出器１３の周囲は、側壁捕獲検出器１３Ｂを２つの側面（同一リング又は部分リング内のモジュール１１に隣接する側面）に有する。別の実施形態では、モジュールは、リングまたは部分リング内で隔離されないが、リングまたは部分リングの間で隔離される。さらに他の実施形態では、１つ以上のモジュール１１は、リング内およびリング間で隔離されていないことがある。近傍２π捕獲層は、複数のモジュール１１の捕獲検出器１３から形成される。
【０１１８】
図１５はモジュール１１の部分リングを示している。モジュール１１は、より近い積み重ねのためのくさび形を有する。図１３および図１４は、モジュール１１がリングまたは部分リング内で互いに隣接して積み重ねられている場合に、少なくともアイソセンタ軸から離れて隙間が設けられている立方体形状を示している。
【０１１９】
図１５において、散乱検出器１２は傾斜している。傾斜散乱検出器１２を形成する検出器のプレートは、平行な平面に配置される。モジュール１１内の散乱検出器１２のすべてのプレートは、同じ方向に傾くか、所与の側面に向かって傾く。リングまたは部分リング内で、複数のモジュール１１の散乱検出器１２は、同じ方向または複数の方向に傾斜する。複数のパターンまたは傾斜構造が、複数のモジュール１１間に、または、図１５の隣接するモジュール１１間の反対の傾斜の１つおきのパターンのような、モジュール１１のグループによって提供されてもよく、モジュール１１にわたるおよび／またはモジュール１１内の傾斜パターンの任意のグループ化が使用されてもよい。
【０１２０】
パターンまたはグループ化は、モジュール１１間の隔離またはクロストークに対応していてもよい。例えば、散乱検出器１２の反対の傾斜を有するモジュール１１の対は、同期信号および／またはクロックを共有するが、他のペアから隔離される。同期信号および／またはクロック（すなわち、クロストークのある）を共有するモジュール１１の間の側壁捕獲検出器１３Ｂは、提供されない。また、グループ化されていないモジュール１１間の側壁捕獲検出器１３Ｂが設けられている。他の実施形態では、クロストークのための対になったまたは群になったモジュール１１は、互いに同じ傾斜を有している。他の群の傾斜は同じおよび／または異なっている。
【０１２１】
コンプトンプロセッサ１９（例えば、画像プロセッサ）は、傾斜散乱検出器１２と近傍２π捕獲検出器１３から検出されたコンプトン事象からコンプトン画像を生成するように構成されている。モジュール１１のエレクトロニクスまたは他のエレクトロニクスは、検出器１２、１３から検出された事象を出力する。事象の位置、エネルギー、および時間は、コンプトンプロセッサ１９によって受信される。これらの事象は、位置、エネルギー、および／または時間を用いて対になる。対合、位置、およびエネルギーに基づいて、患者から散乱検出器１２上への放出の入射角を決定する。この角度は、入射のコーンのように確率的に表されることがある。多くの検出されたコンプトン事象と入射角からの再構成を用いて、患者の空間分布または放出物の物体空間を決定する。空間分布からコンプトン画像を描出する。
【０１２２】
ディスプレイ２２はコンプトン画像を表示する。他の画像がコンプトン画像とともに表示されることがある。傾斜散乱検出器１２および／または近傍２π捕獲検出器１３は、より多くのコンプトン事象が捕捉される結果となるので、得られるコンプトン画像はより多くの情報を有する。このより良い画質は、診断的に改善された画像をもたらす。
【０１２３】
コンプトンプロセッサ１９は、デジタル視準を行うように構成されている。事象が対になると、所定の事象に対する散乱検出器１２からの散乱線の角度が決定される。エネルギーと角度の関係および対になった事象の位置は散乱光子の角度を示す。コンプトン事象は、１つ以上の散乱角閾値を適用するなど、角度に基づいて棄却されることがある。コンプトン画像は棄却されないコンプトン事象から生成される。他の実施形態では、デジタル視準は使用されない。
【０１２４】
図１６Ａは、コンプトン角の関数として、コンプトン角における角度の不確実性を示す。いくつかの散乱角を有するコンプトン事象は、画質が悪くなる可能性がある。例えば、背面投影円錐のＦＷＨＭは、水平破線で表されるような所望のレベルになるようにする。所与のコンプトン事象に対するＦＷＨＭは、散乱角に基づいて所望のＦＷＨＭを上回るか下回る。例えば、４０度から１２０度の間の角度は十分なＦＷＨＭで情報を提供する。図１６Ｂは、散乱検出器に直交する放出が与えられた、異なる散乱角度を示す。散乱角度が小さい（例えば、４０度未満）および／または大きい（例えば、１２０度を超える）コンプトン事象は、使用されない（すなわち、デジタル視準によって棄却される）。残りのコンプトン事象は、コンプトン画像を生成するために使用される。
【０１２５】
一例において、ＣＺＴ散乱検出器１２およびＣＺＴ捕獲検出器１３は、７０ｃｍの内径を有する散乱層と捕獲層との間に３０ｃｍの距離を有する。ＦＷＨＭが４０．０ｍｍ未満のＰＳＦは、コンプトン角が約４０oを超える事象を棄却することによって生じる。その他の閾値を用いてもよい。
【０１２６】
本発明を種々の実施形態を参照して上述したが、本発明の特許請求の範囲から逸脱することなく、多くの変更および改変がなされ得ることは理解されるべきである。したがって、上記詳細な説明は、本発明を限定するものではなく例示として解されるものであり、本発明の精神および範囲を定めるのは、全ての均等物を含めて特許請求の範囲の記載に基づくものであることは理解されるべきである。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【手続補正書】
【提出日】令和3年6月8日(2021.6.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本実施形態は、コンプトン効果を用いた医療用画像に関するものである。コンプトン効果は、単一光子放出コンピュータ断層撮影（ＳＰＥＣＴ）に用いられるよりも高いエネルギーを撮像することを可能にする。コンプトン画像システムは、散乱層を組み立て、次いで大きなフレームワークに装着された捕獲層を組み立てるなど、テストプラットフォームとして構築される。エレクトロニクスは、ファントムの放射からコンプトンベースの事象を検出するために接続されている。
【背景技術】
【０００２】
コンプトン画像システムは、いかなる商業的臨床設定においても、実用的使用のための設計および制約要件に対処することに失敗している。現状の提案では、臨床で画像プラットフォームに統合する能力が欠けているか、または商業的ニーズおよび診断ニーズに対処するための設計および制約要件（すなわち、柔軟性および拡大性）が欠けている。
【０００３】
コンプトンカメラは感度（＄）が低く、画質（ＩＱ）が悪い場合がある。散乱層における散乱光子の絶対数は、幾何学的形状（例えば、線源−散乱立体角Ω＜＜４π）、光電効果に有利な材料（例えば、光電効果に有利な検出材料における低散乱分率）、および検出器の製造制限（例えば、Ｓｉ検出器に対して最大〜１ｍｍ、およびＣＺＴ検出器に対して２ｍｍ〜１０ｍｍのように、散乱層および捕獲層の両方に対して製造され得る実用的な検出器の厚さは、有界である）のために、低い。捕獲層における捕捉散乱光子の数は、幾何学的形状（例えば、散乱捕獲立体角Ω＜４π）のために低い。ドップラー幅はコンプトンカメラの画質を劣化させる。コンプトン角の不確定性に対するドップラー幅の寄与は、入射光子エネルギーＥ０、散乱角θ、ターゲット原子に束縛された移動電子のエネルギーに依存する。検出器のエネルギー分解能が制限されると、コンプトン角の不確定性が追加される。散乱層と捕獲器層の両方で検出器位置分解能が制限されると、追加のコンプトン円錐リングオフセットが生じる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
序論として、以下に記載される好ましい実施形態は、医療用画像化のための方法およびシステムを含む。コンプトンカメラでより多くの放射光子を捕獲するために、散乱検出器は、撮像システムのアイソセンタからの放射状に対して傾斜（非直交角）している。傾斜により、散乱相互作用の体積が大きくなる。より多くの散乱光子を捕獲するために、捕獲器検出器は、散乱検出器の後方の体積を少なくとも部分的に囲む多面検出器のような非平面である。コンプトンカメラには傾斜の散乱検出器単独、非平面の捕獲検出器単独、あるいは傾斜の散乱検出器と非平面の捕獲検出器を用いる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
第１の態様では、医療用画像のためにコンプトンカメラが提供される。ベッドはアイソセンタ軸を持つ患者空間のためのものである。第１のモジュールは、第１の散乱検出器と、第１の散乱検出器から離隔した第１の捕獲検出器とを有する。第１の散乱検出器は、アイソセンタ軸に面する外面を有し、ここで、外面は、アイソセンタ軸から第１の散乱検出器の中心を通って垂直に延びる放射状線に対して少なくとも２０度の角度だけ直交から傾斜している。第１の捕獲検出器は、患者空間に対して第１の散乱検出器の後ろに実質的に半球状の周囲を形成する。画像プロセッサは、最初の散乱検出器と第１の捕獲検出器からのコンプトン事象の入射角を決定するように構成されている。
【０００６】
第２の態様において、医療用画像システムは、患者からの放出を受信するように配置された散乱検出器を有するコンプトンカメラを含む。散乱検出器は、表面が直交から少なくとも２０度離れている患者に面する外面を有し、これは、散乱検出器を通して患者の縦軸から垂直に伸びる放射状の線に対してである。
【０００７】
第３の態様では、医療用画像システムは、散乱検出器および捕獲検出器を有するコンプトンカメラを含む。散乱検出器は、患者からの放出を受信するように配置される。捕獲検出器は、患者からの放出による散乱検出器からの散乱を受信するように配置されている。捕獲検出器は、患者に対して散乱検出器の後ろに位置する多面の検出面を含む。
【０００８】
本発明は、次の特許請求の範囲によって定義され、この欄の何れも、それらの特許請求の範囲を限定するものとして見なされるべきではない。本発明のそれ以上の観点および利点については、好ましい実施形態と関連して以下において説明し、これらを独立して又は組合せ状態でクレーム請求する場合がある。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
構成要素および図面は、必ずしも縮尺通りにはなっておらず、それどころか、本発明の原理を説明する際に誇張がなされている。さらに、図面に関し、同一の参照符号は、互いに異なる図全体にわたり対応の部分を示している。
【００１０】
【図１】一実施形態によるコンプトンカメラの複数モジュールの透視図である。
【図２】散乱検出器の一例を示す。
【図３】捕獲検出器の一例を示す。
【図４Ａ】コンプトンカメラの一実施形態の側面図である。
【図４Ｂ】図４Ａのコンプトンカメラの端面図である。
【図４Ｃ】図４Ｂのコンプトンカメラの一部の詳細図である。
【図５】医療用画像システムにおけるコンプトンカメラの一実施形態の透視図である。
【図６】医療用画像システムにおけるフルリングコンプトンカメラの一実施形態の透視図である。
【図７】医療用画像システムにおける部分リングコンプトンカメラの一実施形態の透視図である。
【図８】医療用画像システムにおける軸方向延長部に部分リングを備えたフルリングコンプトンカメラの一実施形態の透視図である。
【図９】医療用画像システムにおける単一モジュールベースのコンプトンカメラの一実施形態の透視図である。
【図１０】コンプトンカメラを形成する方法の実施例のフローチャート図である。
【図１１】傾斜散乱検出器および略２π捕獲検出器を有するモジュールの一実施形態を示す図である。
【図１２Ａ】並列特定用途向け集積回路を有する傾斜散乱検出器の一実施形態を例示する。
【図１２Ｂ】非平行配置で特定用途向け集積回路を有する傾斜散乱検出器を例示する。
【図１３Ａ】第１の実施形態によるコンプトンカメラにおけるモジュールのマルチリング構成の直交する断面を示す。
【図１３Ｂ】第１の実施形態によるコンプトンカメラにおけるモジュールのマルチリング構成の直交する断面を示す。
【図１４Ａ】第２の実施形態によるコンプトンカメラにおけるモジュールのマルチリング構成の直交する断面を示す。
【図１４Ｂ】第２の実施形態によるコンプトンカメラにおけるモジュールのマルチリング構成の直交する断面を示す。
【図１５】一実施形態による、複数のモジュールにおける散乱検出器の複数の傾斜を示す。
【図１６Ａ】コンプトン撮像のための散乱角度による全幅、半値幅（ＦＷＨＭ）の例示的なグラフを示す。
【図１６Ｂ】例示的な散乱角度を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１〜図９は、マルチモダリティ適合性コンプトンカメラを示している。様々な他の撮像モダリティと共に使用するために、コンプトンカメラを形成するために、モジュラ設計が使用される。図１１〜図１５は、傾斜散乱検出器を有するコンプトンカメラおよび／または略２π捕獲検出器付近を示している。傾斜散乱検出器および／または略２π捕獲検出器は、図１〜図９のモジュール、他のモジュール、又はモジュールなしで使用される。傾斜散乱検出器および／または略２π捕獲検出器の実施形態を要約した後に、図１〜図９のコンプトンカメラについて説明する。図１〜図９のコンプトンカメラの特徴および構成要素の多くは、図１１〜図１５について後述する傾斜散乱検出器および／または略２π捕獲検出器の実施形態で使用することができる。
【００１２】
傾斜散乱検出器および／または略２π捕獲検出器により、より効率的なコンプトンカメラが提供される。感度（＄）および／または画質（ＩＱ）が改善されることがある。モジュール間の同期とトリガの制限は、モジュール内で光子をより高い速度で捕捉することで回避できる可能性がある。散乱検出器の傾斜および／または略２π捕獲検出器の使用は、図１の平行板散乱検出器および捕獲検出器と比較して、感度（＄）を約１５倍向上させる可能性がある。散乱光子の絶対数は傾斜散乱検出器を用いて約３〜５倍、捕捉光子数は略２π捕獲検出器を用いて約３〜５倍に増やすことができる。
【００１３】
傾斜散乱検出器および／または略２π捕獲検出器は、使用される検出材料、リードアウトエレクトロニクスおよび／または画像オブジェクトのサイズに関係なく、任意のコンプトンカメラに適用することができる。各モジュールの設計構成は、設計中に複数の作業のためにシステム内で交換され得る定量化された数の複数のモジュールを想定して、複数の画像作業のために再配置され、最適化することができる。より大きな撮像システムを形成するモジュール化されたより小さなコンプトン−カメラを使用することにより、シールドによるモジュール間のクロストークが減少又はほぼゼロになり、エレクトロニクス（例えば、ＡＳＩＣ／ＦＰＧＡ）クロストークおよびモジュール間のトリガに対する要求がより低い結果となる。
【００１４】
図１〜図９を参照すると、医療用画像システムは、セグメント化された検出モジュールを有するマルチモダリティ適合性コンプトンカメラを含む。コンプトンカメラリングなどのコンプトンカメラは、検出ユニットを収容するモジュールにセグメント化されている。各モジュールは独立しており、リングまたは部分リングに組み立てると、モジュールは互いに連絡し合うことがある。モジュールは独立しているが、コンプトン散乱ベースの画像を生成するマルチモジュールユニットに組み立てることができる。円筒対称モジュール又は球面シェルセグメントモジュールを使用することができる。
【００１５】
散乱・捕獲が対のモジュラ構成は、効率的な製造を可能にし、現場でサービス可能であり、コストおよびエネルギー効率が良い。モジュールは、各放射状検出ユニット、１モジュールの角スパン、および／または軸スパンについて、設計自由度を変更することを可能にする。散乱・捕獲が対のモジュールは、マルチモダリティ適合性であり、そして／または臨床放出画像のためのモジュールリングコンプトンカメラを形成する。このデザインは柔軟性を可能にするため、既存のコンピュータ断層撮影（ＣＴ）、磁気共鳴（ＭＲ）、陽電子放出断層撮影（ＰＥＴ）または他の医療用画像プラットフォームに、軸方向に分離したシステムとして、または完全に統合されたシステムとして、コンプトンカメラを追加することができる。各モジュールは、放熱、データ収集、較正、および／または、サービスと同様に効率的な組立を可能にすることができる。
【００１６】
各散乱捕獲対モジュールは、商業的に適切な固体検出器モジュール（例えば、Ｓｉ、ＣＺＴ、ＣｄＴｅ、ＨＰＧｅまたは同様のもの）から形成され、１００〜３０００ｋｅＶのエネルギー範囲を可能にする。コンプトン画像は、より広範囲の同位体エネルギー（＞２ＭｅＶ）を備えることができ、散乱・捕獲検出器の選択を通じて新しいトレーサ／マーカを可能にする。モジュール化により、個々のモジュールの削除または交換が可能となり、時間と費用効率の高いサービスが可能となる。モジュールは、独立して動作され、絶縁されてもよく、またはクロストークのためにリンクされてもよく、１つのモジュールの散乱検出器および別のモジュールの捕獲検出器を使用してコンプトン事象を検出する際の画質の向上およびより高い効率を可能にする。
【００１７】
モジュール性は、個々の要件に最適化された柔軟な設計幾何学を可能にする。例えば、ＣＴシステムとの統合のための部分リング（例えば、Ｘ線源と検出器との間で接続される）、単一光子放射型コンピュータ断層撮影ガンマカメラ又は他の空間限定撮像システムとの統合のために使用される少数のモジュール（例えば、タイリング）、又はフルリングを使用する。コンプトンで検出された事象に基づく機能的画像診断は、他の画像診断システム（例えば、ＣＴ、ＭＲ、またはＰＥＴ）に追加されることがある。コンプトンカメラの軸方向のカバレッジをより大きくするために、複数のフルリングまたは部分リングを互いに隣接して配置することができる。専用または独立型コンプトンベースの撮像システムが形成されてもよい。１つの実施形態では、モジュールは、低エネルギー用コリメータ（例えば、＜３００ｋｅＶ）を含み、マルチチャネルおよび多重画像化（例えば、コンプトン事象用の散乱・捕獲検出器を使用した高エネルギーおよびＳＰＥＣＴまたはＰＥＴ画像用の検出器の一つを使用した低エネルギー）を提供する。モジュールは、静止していてもまたは高速回転（０．１ｒｐｍ<<ω<<２４０ｒｐｍ）であってもよい。次元、設置、サービス、および／またはコストの制約は、対となった散乱・捕獲対モジュールによって対処される。
【００１８】
図１は、コンプトンカメラのためのモジュール１１の一実施形態を示す。４つのモジュール１１が示されているが、追加のモジュールまたはそれ以下のモジュールを使用してもよい。コンプトンカメラは、コンプトンカメラの望ましいデザインに応じて、１つ以上のモジュールから形成される。
【００１９】
コンプトンカメラは医療用画像用である。モジュールに対する患者のための空間が、モジュールが患者から放出される光子を検出するために配置されるように提供される。患者内の放射性医薬品には放射性同位元素が含まれる。放射性同位元素からの崩壊により患者から光子が放出される。放射性同位元素からのエネルギーは、検出器の材料と構造に応じて、１００〜３０００ｋｅＶでもよい。様々な放射性同位元素のいずれも、患者を画像化するために使用することができる。異なる同位体に対して最適化されたモジュール１１は、エネルギースペクトルの任意の範囲（例えば、全範囲）をカバーするようにインターリーブされてもよい。例えば、１００−４００ｋｅＶ用の第１番目のモジュール、３００−６００ｋｅＶ用の第２番目のモジュール、５００以上用の第３番目のモジュール、１００−４００ｋｅＶ用の第４番目のモジュール、フルリング全体をカバーする、および／またはリングを一部埋める。
【００２０】
モジュール１１の各々は、同一または多数の同一要素を含む。散乱検出器１２、捕獲検出器１３、回路基板１４、およびバッフル１５が、同じハウジング２１内に設けられている。追加の、異なる、またはより少ない構成要素が提供されてもよい。例えば、散乱検出器１２および捕獲検出器１３は、他の構成要素を伴わないでハウジング２１内に設けられている。別の例として、ファイバ光学データライン１６は、モジュール１１の全てまたはサブセットに提供される。
【００２１】
モジュール１１は、一緒に積み重ねられるように形作られている。モジュール１１は、一致するくぼみと伸展、ラッチ、舌溝、またはクリップを有するなど、互いに接合する。他の実施形態において、平らまたは他の表面は、互いにまたは分割器に対して静止するために提供される。モジュール１１を任意の隣接するモジュール１１に取り付けるためのラッチ、クリップ、ボルト、舌状溝または他の取り付け機構が設けられる。他の実施形態では、モジュール１１は、任意の隣接モジュール１１への直接接続の有無にかかわらず、ガントリまたは他のフレームワークに取り付ける。
【００２２】
他のモジュール１１またはガントリへの接続または複数の接続は、解放可能であり得る。モジュール１１は接続されており、外れることがある。接続は解除可能であってもよく、これにより、すべてのモジュール１１を取り外すことなく、１つのモジュール１１またはモジュール１１のグループを取り外すことができる。
【００２３】
複数のモジュール１１からコンプトンカメラを形成するために、モジュール１１のハウジング２１および／または外形はくさび形である。モジュール１１は、軸の周りに積み重ねられて、くさび形状によるリングまたは部分的なリングを形成することができる。軸に近い部分は、軸からさらに離れた部分の幅サイズよりも、軸に垂直な寸法に沿って狭い幅サイズを有する。図１のモジュール１１において、ハウジング２１は、軸から最も離れた部分を有する。他の実施形態では、最も広い部分は軸により近いが、軸に最も近い最も狭い部分から離れて配置されている。くさび形状では、散乱検出器１２は、捕獲検出器１３よりもくさび形状の狭い部分に近い。軸に垂直な平面に沿った断面におけるこのくさび形状は、軸の周りのリングの少なくとも一部を形成するように隣接する、および／または接続された当接位置におけるモジュール１１の積み重ねを可能にする。
【００２４】
くさび状のテーパは、多数のＮ個のモジュール１１を提供して、軸の周りに完全なリングを形成する。Ｎ＝１０−３０モジュールなど、任意の数Ｎを使用してもよい。数Ｎは、異なる数Ｎに対して異なるハウジング２１を使用するような構成可能であってもよい。所与のコンプトンカメラに使用されるモジュール１１の数は、コンプトンカメラの設計（例えば、部分的なリング）に応じて変化し得る。くさび形状は、軸に平行な断面においてくさび形状を有するなど、他の寸法に沿って設けられてもよい。
【００２５】
積み重なったモジュール１１は、医療用画像システムのガントリと接続されているように、円筒状に対称である。くさび状の断面の最も狭い端は医療画像システムの患者空間に最も近く、くさび状の断面の最も広い端は患者空間から最も遠いことがある。別の実施形態では、積み重なってリング状または一般的に湾曲した形状の積み重ねを可能にするくさび状以外の他の形状が提供されてもよい。
【００２６】
ハウジング２１は、金属、プラスチック、ファイバーガラス、炭素（例えば、炭素繊維）、および／またはその他の材料である。１つの実施形態において、ハウジング２１の異なる部分は異なる材料である。例えば、回路基板１４の周囲のハウジングには錫が使用される。アルミニウムは、散乱検出器１２および／または捕獲検出器１３を保持するために使用される。別の例では、ハウジング１２は、アルミニウムなどの同じ物質である。
【００２７】
ハウジング２１は、くさび状を有する端板、回路基板１４を収容する地面のシート、散乱検出器１２および捕獲検出器１３を保持する壁用の複数の構造などの異なる構造から形成されてよく、ここで、コンプトン事象から所望のエネルギーの光子が通過する可能性のある物質（例えば、アルミニウムまたは炭素繊維）から複数の構造が形成される。代替の実施形態では、モジュール１１の散乱検出器１２から別のモジュール１１の捕獲検出器１３に通過する光子の干渉を回避して、散乱検出器１２および／または捕獲検出器１３が配置される領域について、端板間のモジュール１１に壁が設けられていない。検出器１２、１３を保持するためおよび／または保持することによってハウジング２１は、アルミニウムまたは炭素繊維などの低減衰材料でできている。
【００２８】
ハウジング２１は、モジュールをシールするか、又は開口部を含むことができる。例えば、空気の流れのための開口部は、回路基板１４におけるくさび状の最も広い部分の頂部などに設けられる。ハウジング２１は、穴、溝、舌状部、ラッチ、クリップ、スタンドオフ、バンパー、または取り付け、嵌合、および／または積み重ねのための他の構造を含んでもよい。
【００２９】
固体検出器モジュール１１の各々は、コンプトンセンサの散乱検出器１２および捕獲検出器１３の両方を含む。各モジュールを積み重ねることにより、コンプトンセンサのサイズが大きくなる。所与のモジュール１１自体は、散乱検出器１２と捕獲検出器１３の両方がモジュールに含まれるので、コンプトンセンサであってもよい。
【００３０】
モジュール１１は、別々に取り外され、および／またはコンプトンセンサに追加され得る。所与のモジュール１１について、散乱検出器１２および／または捕獲検出器１３は、モジュール１１から取り外し可能であってもよい。例えば、モジュール１１はサービスのために取り外される。故障した検出器１２、１３の一方または両方は、置換えのためにモジュール１１から取り外される。一旦交換されると、修理されたモジュール１１は、医療用画像システムに戻される。ボルト、クリップ、ラッチ、舌状溝、又は他の放出可能な接続部は、検出器１２、１３又はハウジング２１の一部を、検出器１２、１３の残りのモジュール１１に接続することができる。
【００３１】
散乱検出器１２は、固体検出器である。Ｓｉ、ＣＺＴ、ＣｄＴｅ、ＨＰＧｅ、および／または他の材料などの任意の材料を使用してもよい。散乱検出器１２は、任意の厚さ、例えば、ＣＺＴに対して約４ｍｍのウエハ製造で作成される。約５×５ｃｍのような任意のサイズを用いてもよい。図２は、散乱検出器１２のための正方形の形状を示す。長方形などの四角形以外の形状を用いることもある。図１のモジュール１１については、散乱検出器１２は、２つのくさび形の端板の間に延在する長方形であってもよい。
【００３２】
モジュール１１において、散乱検出器１２は任意の範囲を有する。例えば、散乱検出器１２は、１つのくさび形の端壁から他のくさび形の端壁に延びる。モジュール１１内のマウンティング間に延長するか、または１つもしくは両方の端壁を越えて軸方向に伸長するように、より小さな、またはより大きな範囲が提供され得る。一実施形態では、散乱検出器１２は、別端壁に延長されることなく、一端壁において、一端壁上に、又は一端壁に存在する。
【００３３】
散乱検出器１２は、センサのアレイを形成する。例えば、図２の５×５ｃｍ散乱検出器１２は、約２．２ｍｍの画素ピッチを有する２１×２１画素アレイである。他の多数の画素、画素ピッチ、および／またはアレイのサイズを使用してもよい。
【００３４】
散乱検出器１２は、処理のためにフォーマットされた半導体を含む。例えば、散乱検出器１２は、散乱検出器１２内の電子との光子相互作用を感知するための特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）を含む。ＡＳＩＣは、散乱検出器１２の画素とコロケーションされる。ＡＳＩＣの厚さは様々である。複数のＡＳＩＣ、例えば、散乱検出器１２の３×３グリッド内に９個のＡＳＩＣＳを設けることができる。
【００３５】
散布検出器１２は、例えば＞１００ｋｃｐｓ／ｍｍのような任意の計数率で動作することができる。相互作用による画素によって電気が発生する。この電気は、特定用途向け集積回路によって感知される。位置、時間、および／またはエネルギーが感知される。感知された信号は、増幅されるように条件付けされてもよく、回路基板１４の１つ以上に送られる。フレキシブル回路、ワイヤ、または他の通信経路は、ＡＳＩＣからの信号を回路基板１４に運ぶ。
【００３６】
コンプトンセンシングはコリメーションなしで動作する。代わりに、捕獲検出器１３での光子相互作用に対する散乱検出器１２での光子相互作用のエネルギー、位置、および角度の間の固定された関係が、散乱検出器１２に入射する光子の角度を決定するために使用される。散乱検出器１２および捕獲器検出器１３を用いてコンプトンプロセスが適用される。
【００３７】
捕獲検出器１３は固体検出器である。Ｓｉ、ＣＺＴ、ＣｄＴｅ、ＨＰＧｅ、および／または他の材料などの任意の材料を使用してもよい。捕獲検出器１３は、任意の厚さ、例えば、ＣＺＴに対して約１０ｍｍのウエハ製造で作成される。約５×５ｃｍのような任意のサイズを用いてもよい。サイズは、くさび状および散乱検出器１２および捕獲検出器１３の離間した位置のために、散乱検出器１２よりも少なくとも１つの寸法に沿って大きくすることができる。図３は、捕獲検出器１３のための長方形の形状を示すが、他の形状を使用してもよい。図１のモジュール１１について、捕獲検出器１３は、長さが同じであり、幅が散乱検出器１２よりも大きい２つの端板の間に伸びる長方形であってもよい。
【００３８】
捕獲検出器１２は、センサのアレイを形成する。例えば、図３の５×６ｃｍ捕獲検出器１３は、約３．４ｍｍの画素ピッチを有する１４×１８画素アレイである。画素サイズは、散乱検出器１２の画像サイズよりも大きい。画素数は、散乱検出器１２の画素数よりも少ない。他の多数の画素、画素ピッチ、および／またはアレイのサイズを使用してもよい。他の相対的画素サイズおよび／または画素数を使用することがある。
【００３９】
モジュール１１では、捕獲検出器１３は任意の範囲を有する。例えば、捕獲検出器１３は、一方のくさび状端壁から他方のくさび状端壁まで延びている。モジュール１１内のマウンティング間に延長するか、または１つもしくは両方の末端壁を越えて軸方向に伸長するように、より小さな、またはより大きな範囲が提供され得る。１つの実施形態において、捕獲検出器１３は、別の端壁に伸長することなく、一端壁において、一端壁上に、または一端壁に存在する。
【００４０】
捕獲検出器１３は、処理のためにフォーマットされた半導体を含む。例えば、捕獲検出器１３は、捕獲検出器１３内の電子との光子相互作用を感知するためのＡＳＩＣを含む。ＡＳＩＣは、捕獲検出器１３の画素とコロケーションされる。ＡＳＩＣの厚さは様々である。捕獲検出器１３の２×３グリッド中の６個のＡＳＩＣＳのような、複数のＡＳＩＣＳを提供することができる。
【００４１】
捕獲検出機１３は、例えば＞１００ｋｃｐｓ／ｍｍのような任意の計数率で動作することができる。相互作用による画素によって電気が発生する。この電気はＡＳＩＣによって感知される。位置、時間、および／またはエネルギーが感知される。感知された信号は、増幅されるように条件付けされてもよく、回路基板１４の１つ以上に送られる。フレキシブル回路、ワイヤ、または他の通信経路は、ＡＳＩＣからの信号を回路基板１４に運ぶ。
【００４２】
捕獲検出器１３は、散乱検出器１２から、軸または正常から平行散乱検出器１２および捕獲検出器１３までの放射状線に沿った任意の距離だけ離間されている。１つの実施形態において、分離は約２０ｃｍであるが、より大きいまたはより小さい分離を提供してもよい。捕獲検出器１３と散乱検出器１２との間の空間は、所望のエネルギーで光子のための減衰が低い空気、他のガス、および／または他の材料で満たされる。
【００４３】
回路基板１４はプリント回路基板であるが、フレキシブル回路又は他の材料を使用してもよい。各モジュールのための任意の数の回路基板１４を使用することができる。例えば、散乱検出器１２には１つの回路基板１４が設けられ、捕獲検出器１３には別の回路基板１４が設けられる。
【００４４】
回路基板１４はハウジング２１内にあるが、ハウジング２１を越えて延在してもよい。ハウジング２１は接地されてもよく、回路基板１４の接地面として作用する。回路基板１４は、互いに平行に設置されているか、またはくさびの形状に応じて離れて広がるなど非平行である。回路基板は、捕獲検出器１３に略直交して配置される。一般的には、くさび形によるあらゆる広がりを考慮するために用いられる。ブラケット、ボルト、スクリュー、および／または相互からのスタンドオフ、および／またはハウジング２１は、回路基板１４を適所に保持するために使用される。
【００４５】
回路基板１４は、フレキシブル回路又はワイヤを通して散乱検出器１２および捕獲検出器１３のＡＳＩＣＳに接続する。ＡＳＩＣは検出した信号を出力する。回路基板１４は捕捉電子機器であり、これは検出された信号を処理してコンプトンプロセッサ１９にパラメータを供給する。検出された信号の任意のパラメタリゼーションを使用することができる。一実施形態では、エネルギー、到着時間、および３次元における位置が出力される。他の収集処理が提供され得る。
【００４６】
回路基板１４は、例えばモジュール１１内のガルバニック接続を通して、データブリッジ１７へ、および／またはファイバ光学データリンク１６へ、互いに出力する。ファイバデータリンク１６は、電気信号を光信号に変換するための光ファイバインタフェースである。ファイバ光ケーブルまたは複数のケーブルは、散乱検出器１２および捕獲検出器１３によって検出された事象の収集パラメータを、コンプトンプロセッサ１９に提供する。
【００４７】
データブリッジ１７は、モジュール１１間の通信を可能にするための電気接続用の回路基板、ワイヤ、フレキシブル回路、および／または他の材料である。ハウジング又は保護プレートがデータブリッジ１７を覆うことができる。データブリッジ１７は、１つ以上のモジュール１１に解放可能に接続する。例えば、データブリッジ１７の栓または接合した接続部は、ハウジング２１および／または回路基板１４上の対応する栓または接合した接続部と接合する。ラッチ、クリップ、舌状溝、ネジ、および／またはボルト接続を使用して、データブリッジ１７をモジュール１１との所定位置に取り外し可能に保持することができる。
【００４８】
データブリッジ１７はモジュール間の通信を可能にする。例えば、ファイバデータリンク１６は、一つのモジュール１１の中に提供され、他のモジュール１１の中には提供されない。モジュール１１ごとのファイバデータリンク１６のコストは回避される。代わりに、他のモジュール１１によって出力されるパラメータは、データブリッジ１７を介して、ファイバデータリンク１６を有するモジュール１１に提供される。モジュール１１の回路基板または複数の回路基板１４は、ファイバデータと１６経路を結び、ファイバデータリンク１６を用いて、パラメータ出力をファイバデータリンク１６に結び、複数のモジュール１１から検出された事象を報告する。代替の実施形態では、各モジュール１１はファイバデータリンク１６を含むため、データブリッジ１７は提供されないか、他の情報を伝達する。
【００４９】
データブリッジ１７は、モジュール１１間に他の信号を接続することができる。例えば、データブリッジ１７は、発電用のコンダクターを含む。あるいは、別のブリッジがモジュール１１にパワーを提供するか、またはモジュール１１に個別にパワーを提供する。別の例として、クロック信号および／または同期信号は、データブリッジ１７を用いてモジュール１１間で通信される。
【００５０】
図１の実施形態において、別々のクロックおよび／または同期ブリッジ１８が提供される。クロックおよび／または同期ブリッジ１８は、モジュール１１間のクロックおよび／または同期信号の通信を可能にするための、回路基板、ワイヤ、フレキシブル回路、および／または電気接続用の他の材料である。ハウジングまたは保護プレートは、クロックおよび／または同期ブリッジ１８を覆うことができる。クロックおよび／または同期ブリッジ１８は、１つ以上のモジュール１１に放出可能に接続する。例えば、クロックおよび／または同期ブリッジ１８の栓または接合接続部は、ハウジング２１および／または回路基板１４上の対応する栓または接合接続部と接合する。ラッチ、クリップ、舌状溝、スクリュー、および／またはボルト接続を使用して、クロックおよび／または同期ブリッジ１８をモジュール１１とともに所定の位置に放出可能に保持することができる。
【００５１】
クロックおよび／または同期ブリッジ１８は、データブリッジ１７と同じまたは複数のモジュール１１のグループ化と接続することができる。図１に図示の実施形態では、データブリッジ１７は、モジュール１１の対の間を接続し、クロックおよび／または同期ブリッジ１８は、４つのモジュール１１のグループにわたって接続する。
【００５２】
クロックおよび／または同期ブリッジ１８は、モジュール１１のクロックを同期させるための一般的なクロック信号および／または同期信号を提供する。各モジュール１１の回路基板１４によって形成されるパラメータの１つは、事象の検出時である。コンプトンの検出は、散乱事象と捕獲事象のペアに依存している。タイミングを用いて、複数の検出器１２、１３から事象を対にする。共通のクロックおよび／または同期は、複数のモジュール１１において事象の対が検出されるところで、正確な対合を可能にする。別の実施形態では、同じモジュール１１の中で検出される散乱事象および捕獲事象のみが使用されるので、クロックおよび／または同期ブリッジ１８は提供されないことがある。
【００５３】
複数のモジュール１１間の他のリンクまたはブリッジが提供され得る。ブリッジ１７、１８は着脱可能であるため、個々のモジュール１１は、ガントリ内に残存するモジュール１１を残しながら、サービスのために除去され得る。
【００５４】
各モジュール１１は空冷される。モジュール１１を通る強制空気のために孔（すなわち、入口孔および出口孔）を設けてもよい。モジュール１１内の空気を誘導するために、１つ以上のバッフル１５が用意されてもよい。水、伝音移送、および／または他の冷却が、代替的に、または追加的に提供され得る。
【００５５】
１つの実施形態において、くさび状モジュール１１またはハウジング２１の上部は開いている（すなわち、患者領域から最も遠い側のカバーがない）。１つ以上のバッフル１５が、１つ以上の回路基板１４および／またはハウジング２１の中心部に沿って提供される。ファンおよび熱交換器２０は、捕獲検出器１３から離間した位置（例えば、モジュール１１の上部）でモジュール１１の１つの半分に沿うように、冷却されたまたは周囲温度の空気を各モジュール１１に力流入させる。バフル１５および／または回路基板１４は、散乱検出器１２と捕獲検出器１３との間の気腔に少なくとも一部の空気を導く。次いで、空気は、モジュール１１の別の部分（例えば、別の半分）上のバッフル１５および／または回路基板１４を通り、熱交換器２０に出る。空気の他の経路が用意されてもよい。
【００５６】
熱交換器およびファン２０は、個々のモジュール１１ごとに用意されているので、モジュール１１内に全体または部分的に存在してもよい。他の実施形態では、ダクト、バッフル、または他の構造体が空気を複数のモジュール１１に送る。例えば、４つのモジュール１１のグループは、モジュール１１のグループを冷却するためにガントリまたは他のフレームワークに取り付けられる、共通の熱交換器およびファン２０を共有する。
【００５７】
コンプトンセンサを形成するために、１つ以上のモジュール１１が使用される。例えば、患者からの光子放出を検出するために、２つ以上のモジュール１１が、患者ベッドまたは画像空間に対して配置される。より多くの数のモジュール１１の配列は、より多くの放出の検出を可能にし得る。くさび形状を使用することによって、モジュール１１は、患者空間の周りにアークを形成するために、互いに反対、隣接、および／または接続されて配置され得る。弧はどの程度でもよい。モジュール１１は、互いに直接接触するか、またはスペーサまたはガントリを介して、モジュール１１間の小さな分離（例えば、１０ｃｍ以下）で接触する。
【００５８】
一実施形態では、４つのモジュール１１が一緒に配置され、クロックおよび／または同期ブリッジ１８、１つ以上のデータブリッジ１７、および熱交換器とファン２０を共有する。モジュール１１の群に対して、１つ、２つ、または４つのファイバデータリンク１６が提供される。モジュール１１のこのような複数のグループは、同一の患者空間に対して互いに離れて配置されてもよいし、互いに隣接して配置されてもよい。
【００５９】
モジュール式アプローチのために、任意の数のモジュール１１が使用され得る。製造は、モジュール１１の他のものに使用されるよりも、異なる配置で任意のモジュール１１を使用するにもかかわらず、同じ構成要素の複数を構築することにより、より効率的かつコストがかかる。
【００６０】
モジュール１１またはモジュール１１のグループのファイバデータリンク１６は、コンプトンプロセッサ１９に接続される。コンプトンプロセッサ１９は、複数の事象のパラメータの値を受信する。エネルギーとタイミングパラメータを用いて、散乱事象と捕獲事象を対にした。各対に対して、一対の事象の空間的位置およびエネルギーは、散乱検出器１２上の光子の入射角を見出すために使用される。事象対は、一実施形態における同一モジュール１１における事象に限定される。別の実施形態では、同一または複数のモジュール１１からの捕獲事象を、与えられたモジュール１１からの散乱事象と対にすることができる。部分リング４０の異なる部分からの対合事象のためのように、複数のコンプトンプロセッサ１９が使用されてもよい。
【００６１】
一旦、一対の事象が連結されると、コンプトンプロセッサ１９または他のプロセッサは、検出された放出物の２次元または３次元における分布を再構成するためにコンピュータ断層撮影を行うことができる。再構成では、各事象の入射角または発生線を使用する。放出の再構成分布を用いてコンプトン画像を生成した。
【００６２】
ディスプレイ２２は、ＣＲＴ、ＬＣＤ、プロジェクタ、プリンタ、または他のディスプレイである。ディスプレイ２２は、コンプトン画像を表示するように構成されている。画像または複数の画像は、表示面緩衝液に保存され、表示部２２に読み出される。画像は、ＳＰＥＣＴ画像と重ね合わせたまたは隣接するコンプトン画像を表示するなど、別々に表示されることもあれば、統合されることもある。
【００６３】
図４Ａ〜６は、モジュール１１の一例の配置を示している。モジュール１１は、患者空間を囲むリング４０を形成する。図４Ａは、軸方向に積み重ねられた４つのそのようなリング４０を示す。図４Ｂは、リング４０内のモジュール１１の散乱検出器１２および対応する捕獲検出器１３を示す。図４Ｃは、リング４０の一部の詳細を示している。３つのモジュール１１は、対応する一対の散乱検出器１２および捕獲検出器１３を提供する。示されている以外の次元を用いてもよい。任意の数のモジュール１１を用いてリング４０を形成することができる。リング４０は、患者空間を完全に囲んでいるが、モジュール幅が１／２未満の隙間を提供してもよい。医療用画像システムのハウジング内で、リング４０は、図５に示すようにガントリ５０または別フレームワークと接続されている。リング４０は、患者ベッド６０が患者をリング４０内に、および／またはリングを通じて移動させることができるように配置されてもよい。図６にこの立体配置の一つの例を示す。
【００６４】
リングは、患者からの放出物のコンプトンに基づく画像化のために使用され得る。図７は、同じタイプのモジュール１１を複数の構成で使用する例を示す。部分リング４０が形成される。リング４０には１つ以上の隙間７０が用意されている。これにより、他の構成要素が隙間内で使用され、および／またはより少ないモジュール１１を使用することにより、より安価なシステムを作ることが可能となる可能性がある。
【００６５】
図８は、モジュール１１の別の構成を示している。リング４０はフルリングである。追加の部分リング８０は、ベッド６０または患者空間に対して軸方向に積み重ねられ、検出された放出の軸方向の範囲を拡張する。部分リング８０は、図７の２つの隙間７０部分リング４０ではなく、Ｎ個のモジュール１１（例えば、Ｎ＝４）分布の１つおきまたはすべての群にある。追加のリングはフルリングであり得る。フルリング４０は、部分リング８０であってもよい。異なるリング４０および／または部分リング８０は、軸方向に積み重なり、全くまたはほとんど（例えば、モジュールの１１軸方向の範囲が１／２未満）離れていない。複数のモジュールの１１の軸方向の範囲の隙間を有するなど、より広い間隔を提供することができる。
【００６６】
図９は、モジュール１１のさらに別の構成を示している。一つのモジュール１１、または単一のモジュール１１の群が、患者空間またはベッド６０によって配置される。複数の間隔をあけた単一モジュール１１または群（例えば、４つの群）は、ベッド６０および／または患者空間に対して異なる位置に用意され得る。
【００６７】
いずれの構成においても、モジュール１１は、ガントリ、複数のガントリ、および／または他のフレームワークに付着することによって位置が保持されている。ボルトやスクリューを使用するなど、その保持が取り外し可能である。所望の数のモジュール１１を用いて、所定の医療用画像システムのための所望の構成を組み立てる。集められたモジュール１１は、患者空間を定義するか、または患者空間に対して、医療用画像システムに搭載される。その結果は、患者を画像化するためのコンプトンセンサである。
【００６８】
ベッド６０は、患者を移動させて、異なる時間に患者の異なる部分をスキャンすることができる。代替的または追加的に、ガントリ５０は、コンプトンセンサを形成するモジュール１１を移動させる。ガントリ５０は、患者空間に沿って軸方向に並進し、および／または患者空間の周りでコンプトンセンサを回転させる（すなわち、ベッド６０および／または患者の長軸の周りを回転させる）。他の回転および／または並進を提供することができ、例えば、モジュール１１をベッド６０または患者の長軸に対して非平行に軸方向に回転させる。複数の並進および／または回転の組合せを提供してもよい。
【００６９】
コンプトンセンサによる医療用撮像システムは、独立した撮像システムとして使用される。コンプトンセンシングは、患者における放射性医薬品の分布を測定するために使用される。例えば、フルリング４０、部分リング４０、および／または軸方向に積み重ねられたリング４０、８０は、コンプトンベースの撮像システムとして使用される。
【００７０】
他の実施形態において、医療用画像システムは、マルチモダリティ画像システムである。モジュール１１によって形成されるコンプトンセンサは、１つのモダリティであり、他のモダリティも提供される。例えば、他のモダリティは、単一光子放出コンピュータ断層撮影（ＳＰＥＣＴ）、ＰＥＴ、ＣＴ、またはＭＲ撮像システムである。フルリング４０、部分リング４０、軸方向に積み重ねられたリング４０，８０、および／または単数のモジュール１１またはモジュール１１の群は、他の種類の医療用画像のためのセンサと組み合わされる。コンプトンセンサは、ベッド６０の長軸に沿って位置決めされ、ベッドがコンプトンセンサ内の患者を一方向に、他方のモダリティ内に位置決めされるなど、他のモダリティとベッド６０を共有することができる。
【００７１】
コンプトンセンサは、外側のハウジングを他のモダリティと共有することができる。例えば、フルリング４０、部分リング４０、軸方向に積み重なったリング４０、８０、および／または単一モジュール１１、またはモジュール１１の群は、他のモダリティのセンサまたは複数のセンサのために収容されている同じ撮像システム内に配置される。ベッド６０は、所望のセンサに対して、撮像システム収容部内の患者を配置する。コンプトンセンサは、他のセンサに軸方向におよび／または同じ軸方向位置の隙間に隣接して配置することができる。１つの実施形態において、部分リング４０はコンピュータ断層撮影システムにおいて使用される。Ｘ線源およびＸ線検出器を保持するガントリは、部分リング４０のモジュール１１も保持する。Ｘ線源は１つの隙間７０内にあり、検出器は別の隙間７０内にある。別の実施形態では、単一モジュール１１またはモジュール１１のスパース分布は、ＳＰＥＣＴシステムのガントリと接続する。モジュール１１はガンマカメラに隣接して配置されるので、ガンマカメラのガントリはモジュール１１を移動させる。あるいは、コリメータは、モジュール１１と患者との間、または散乱検出器１２と捕獲検出器１３との間に配置されてよく、モジュール１１の散乱検出器１２および／または捕獲検出器１３が、コンプトン事象の検出の代わりに、またはそれに加えてＳＰＥＣＴ画像のための光電事象検出のために使用されることを可能にする。
【００７２】
コンプトンセンサのモジュールベースのセグメント化により、同じ設計のモジュール１１を任意の複数の構成で使用することができる。したがって、異なる数のモジュール１１、モジュール位置、および／またはモジュール１１の構成が、異なる医療用画像システムのために使用されてもよい。例えば、一つの配置が一つのタイプのＣＴシステムでの使用のために提供され、異なるタイプのＣＴシステムのために異なる配置（例えば、モジュール１１の数および／または位置）が使用される。
【００７３】
コンプトンセンサのモジュールベースのセグメント化により、より効率的でコストのかかるサービスが可能になる。コンプトンセンサ全体を交換するのではなく、任意のモジュール１１を切り離して固定または交換することができる。モジュール１１は、個別に接続可能であり、互いにかつ／またはガントリ５０と切り離せる。全てのブリッジは除去され、次いでモジュール１１は、他のモジュール１１が残っている間に医療用画像システムから取り出される。個々のモジュール１１に取って代わる方が安価である。勤務時間が短縮される可能性がある。欠陥のあるモジュール１１の個々の構成要素は、他方を残しながら散乱検出器１２又は捕獲検出器１３を交換する等、容易に交換することができる。モジュール１１は、対応する検出器１２、１３を使用することによって、複数の放射性同位元素（すなわち、複数のエネルギー）で動作するように構成されてもよい。
【００７４】
図１０はコンプトンカメラを形成、使用、および修復する方法のフローチャートの一実施形態を示す図である。コンプトンカメラはセグメント化アプローチで形成される。カメラ全体を所定の位置に手で組み立てるのではなく、散乱検出器と捕獲検出器の対が互いに相対的に配置されて、コンプトンカメラの所望の構成が形成される。このセグメント化されたアプローチは、同じ部品を使用する複数の構成、組立体の容易さ、修理の容易さ、および／または他の撮像モダリティとの統合を可能にする可能性がある。
【００７５】
他の実施形態は、コンプトンカメラとＳＰＥＣＴカメラの組合せを形成する。図１１のセグメント化モジュール１１を使用する。図１３〜１６のモジュールは、ＳＰＥＣＴカメラを形成するために使用することができる。図１１の検出器配置を使用することができる。
【００７６】
本方法は、図１のシステムによって実施され、図４〜９のいずれかに示されるようにコンプトンセンサを組み立てることができる。本方法は、図１３〜１６のいずれかに示されるようにコンプトンセンサを組み立てるために、図１１のシステムによって実施されてもよい。他のシステム、モジュール、および／または構成されたコンプトンセンサを使用してもよい。
【００７７】
動作は、示された順序で（頂部から底部へ、または数値で）または他の順位で行われる。例えば、動作１０８は、動作１０４の一部として実施されることがある。
【００７８】
追加の動作、異なる動作、またはより少ない動作が提供されることがある。例えば、動作１０２および１０４は、動作１０６および１０８を実行せずにコンプトンカメラを組み立てるために設けられている。別の例として、動作１０６は、他の動作なしに行われる。
【００７９】
動作１０２では、散乱検出器および捕獲検出器の対は、別個のハウジング内に収容される。モジュールは、各モジュールが散乱検出器と捕獲検出器の両方を含むところで組み立てられる。機械および（または）人がハウジングを製造する。
【００８０】
モジュールは、ハウジングの異なるものの散乱検出器対および捕獲検出器対が非平面であるところに当接するように成形される。例えば、くさび形状および／または位置決めは、図４Ｃに示されるようなアークから検出器対が形成されるように提供される。形状は、モジュールが別配置されたときに、アーク形状を可能にし、および／または強制する。
【００８１】
動作１０４では、ハウジングは隣接している。人または機械は、ハウジングからコンプトンセンサを組み立てる。ハウジングをスペーサ、ガントリ、またはフレームワークを介して直接接触または接触させて互いに隣接するように積み重ねることによって、当接されたハウジングはアークを形成する。フルリングまたは部分リングが患者スペースの周りに形成され、少なくとも部分的には患者スペースを定義する。コンプトンカメラまたはコンプトンＳＰＥＣＴカメラの設計に基づき、対応する散乱検出器と捕獲検出器の対を有する任意の数のハウジングを一緒に配置してカメラを形成する。
【００８２】
ハウジングは、マルチモダリティシステムの一部として、または単一の撮像システムを作成するために、隣接することがある。マルチモダリティシステムのために、ハウジングは、ＳＰＥＣＴ、ＰＥＴ、ＣＴ、またはＭＲ撮像システムのような他のモダリティのためのセンサと同じ外部ハウジングに、および／または同じベッドに対して配置される。コンプトンカメラのハウジングおよび他のモダリティ用のセンサには、同一または複数のガントリまたは支持フレームワークを使用してもよい。他の実施形態については、モジュールは、コンプトンカメラおよびＳＰＥＣＴ画像システムの両方を提供することによってマルチモダリティを提供する。
【００８３】
コンプトンカメラの構成または設計により、ハウジングの数および／または位置が定義される。いったん接地すると、１本以上のブリッジを介してなど、連絡のためにハウジングを接続することができる。ハウジングは、空気冷却システムおよび／またはコンプトンプロセッサなどの他の部品と接続することができる。
【００８４】
動作１０６では、組み立てられたコンプトンカメラが放出物を検出する。所与の放出光子は、散乱検出器と相互作用する。その結果、放出された光子の入射線から特定の角度における別の光子の散乱が生じる。この二次光子はエネルギーが小さい。二次光子は捕獲検出器で検出される。検出された散乱事象と捕獲事象の両方のエネルギーとタイミングに基づいて、事象を対にした。対になった事象の位置とエネルギーは、検出器間の線と散乱角を与える。その結果、放出された光子の入射線（例えば、コンプトンコーンの入射）が決定される。
【００８５】
二次光子を検出する可能性を高めるために、あるハウジングからの捕獲事象を、別のハウジングの散乱事象と対にすることができる。その角度のために、１つの散乱検出器からの散乱は、同じハウジング内の対になった捕獲検出器、または別のハウジング内の捕獲検出器に入っている可能性がある。検出器領域においてハウジングが開いていること、および／または低光子減衰材料を使用することによって、より多くのコンプトン事象が検出され得る。
【００８６】
検出された事象を計数または収集する。再構成では、複数のコンプトン事象が発生する応答またはラインのラインが使用される。患者からの放出の３次元における分布は、コンプトン検知に基づいて再構成することができる。コンプトンセンシングが放射された光子の入射角を説明または提供するので、再構成にはコリメータは必要ない。
【００８７】
検出された事象は、放射性同位元素の位置を再構成するために使用される。コンプトンおよび／または光電画像は、検出された事象および事象からの対応するライン情報から生成される。
【００８８】
動作１０８では、人または機械（例えばロボット）が、ハウジングの１つを取り出す。ハウジングの検知器又は関連するエレクトロニクスのうちの１つが不合格となった場合には、又は異なるエネルギーで検知するために交換する場合には、ハウジングを撤去することができる。他のハウジングは医療用画像システムに残されている。これにより、コンプトンカメラ全体のより大きな解体および／または交換の費用なしに、ハウジングおよび／または検知器のより容易な修理および／または交換が可能となる。
【００８９】
図１１〜図１５は、傾斜散乱検出器を有するコンプトンカメラおよび／または略２π捕獲検出器を示している。図１〜９または別のコンプトンカメラのモジュールを用いて、散乱層および／または捕獲層を配置して、患者および／または散乱体からの放出物のより大きなパーセンテージを捕捉する。散乱層は傾斜した構成で構成されている。捕獲層は略２πの捕獲層として形成される。コリメーションは、大きいコンプトン角度事象を除外するためにモジュール間で使用されることがあり、これは画質を劣化させ、従って、画像内の信号対雑音を改善し、ＡＳＩＣ／ＦＰＧＡへの要求を減少させる。
【００９０】
図１１は、医療用撮像システム用のコンプトンカメラのモジュール１１の一実施形態を示す。傾斜散乱層と略２π捕獲層を設けた。傾斜した散乱層は、散乱の体積を大きくする。略２π捕獲検出器は、より広い範囲の角度にわたって散乱を捕獲することによって、散乱光子を捕獲する機会をより大きくする結果となる。
【００９１】
モジュール１１は、コンプトンカメラ全体であってもよく、又はコンプトンカメラを形成する複数のそのようなモジュール１１であってもよい。医療用画像システムのモジュール１１は、散乱検出器１２、底部捕獲検出器１３Ａ、および側面捕獲検出器１３Ｂの傾斜散乱層、クロストークを減少させるためのモジュール間シールド１１２、および大きな散乱コンプトン角事象を遮断し、検出器１２、１３のＡＳＩＣまたはＦＰＧＡへの負荷を減少させるためのモジュール間スリットおよび／またはスラット（すなわち、コリメータ）１１４を含む。追加の、異なる、またはより少ない構成要素が提供されてもよい。例えば、傾斜散乱検出器１２は、略２π捕獲検出器１３Ａ、１３Ｂが無くてまたはその逆で提供される。他の例として、遮蔽装置１１２および／またはスリットもしくはスラット１１４は提供されない。別の例では、ＡＳＩＣ又はＦＰＧＡ、回路基板、ハウジング、又は他の構成要素が提供される。
【００９２】
図中の寸法は、説明のために任意のサイズである。他の相対的なサイズを用いてもよい。図１１は断面であるので、他の構成要素を図１１の前面又はそれを越えて設けることができる。例えば、側壁捕獲検出器１３Ｂ、シールド１１２、および／またはスリットもしくはスラット１１４を図面シートの平面と平行に側壁に設ける。他の実施形態では、側壁の１つ以上は、側壁捕獲検出器１３Ｂ、シールド１１２、および／またはスリットもしくはスラット１１４を含まない。
【００９３】
モジュール１１は、図５〜９または別の構成について上述したように、患者空間、医療用画像システムの内腔、および／またはベッド６０に対して位置決めされる。患者ベッド６０は、患者空間内の患者を支える。ベッド６０は、患者を医療用画像システム内外に移動させるためのロボットまたはローラーシステムのように、移動可能であってもよい。医療用画像システムおよび／または散乱層の外側のハウジングは、患者ベッド６０がその中に配置される内腔を作り出す。内腔は、患者を画像化するための患者空間を定義する。内腔は、縦軸またはアイソセンタ軸に直交する断面面における任意の寸法、例えば７０ｃｍのものであってもよい。円筒形の内腔または患者空間の中心の長軸に沿った内腔の中心は、アイソセンタ軸である。ベッド６０はアイソセンタ軸に沿って移動する。
【００９４】
散乱検出器１２は、患者からの放出物を受信するように配置されている。図１１では、ガンマ線が散乱検出器１２の前面に平行に向けられて示されている。患者から放出されるガンマ線はすべて平行とは限らないため、様々な角度のいずれかで正面に到達する可能性がある。モジュール１１は、モジュール１１に向けられたガンマ線が、捕獲検出器１３の前で散乱検出器１２と交差する可能性が高いように配置される。散乱検出器１２は、アイソセンタ軸に対向する外面を有する。
【００９５】
傾斜の場合、外面は、少なくとも１０〜８０度（例えば、少なくとも２０、３０、４５度）の角度で、散乱検出器１２の中央または他の部分を通るアイソセンタ軸から垂直に延長された放射状線から直交から傾斜する。３５度、４５度、６５度、７５度など、あらゆる角度を用いることができる。散乱検出器１２が放射状線に直交するプレートである場合には、所与の面積がモジュール１１に適合することができる。傾斜することにより、患者に面する外面の面積が大きくなることがある。この結果、相互作用の体積が大きいほど散乱の可能性が大きくなる。角度が大きいほど、検出器１２の面および体積の面積が大きくなり、その結果、任意の所与の光子に対して散乱の可能性が高くなる。
【００９６】
傾斜は、アイソセンタ軸に対して垂直な放射状線に対するものである。傾斜がないことは、アイソセンタ軸に垂直な放射状に直交するプレートである散乱検出器１２に対応する。傾斜は、モジュール１１の前面もしくは背面、または背面壁捕獲検出器１３Ａに対して相対的であってもよい。
【００９７】
散乱光子の絶対数は、ａ）コンプトン散乱対光電効果に有利な散乱層検出器材料を用いる（低Ｚが３０以下の低Ｚ材料）；ｂ）散乱層に散乱物質をより多く加える；およびｃ）物理的またはデジタルコリメーションを用いて、コンプトン角の不確実性が大きいコンプトン事象を使用して、排除することにより、より良い全体的な画質をもたらす散乱事象の数を最大化することにより増加する。散乱層から逃れて捕獲層に到達する散乱光子の数を増加させること（傾斜）によって、散乱層でのそれらの事象の平均自由行程を減少させることによって、コンプトン事象が散乱層から逃れる確率を増加させる。散乱の増加は、捕獲層に到達する散乱光子の数を増加させる。傾斜した幾何学形状を使用すると脱出確率がより大きくなるため、より少ない散乱検出器モジュール（捕獲層に到達する散乱事象の絶対数あたり）を使用することができる。この傾斜は、散乱検出器１２内の放射状線に直交する投影におけるより多数の画素をもたらし、解像度を増加させる。
【００９８】
図１１に図示の実施形態では、散乱検出器１２は、アコーディオン配置に配置された複数のプレートから形成される。散乱事象の数を増加させるために、散乱検出器１２のプレートは、検出器プレート間に隙間がない傾斜構成に構成される。プレートを接してアコーディオン配置を作成する。隙間は他の実施形態で提供される。プレートは、２つの角度の繰り返し配列で傾斜する。３枚以上のプレートと３枚以上の対応する角度の配列による他の配置を用いることができる。代替の実施形態では、散乱検出器は、傾斜した単一のプレートである。さらに他の実施形態では、検出器の１つ以上のプレートは、他のプレートが傾斜されている間、放射状線（例えば、後壁捕獲検出器１３Ａと平行）に対して直交している。あるいは、プレートは当接せず、代わりにすべてが同じ角度で互いに平行に傾いている（図１５を参照）。
【００９９】
プレートとアコーディオン配置を用いると、同じ配列が、図面の内外に側壁間で広がる。他の実施形態では、散乱検出器１２は、描画の断面だけでなく、描画の平面内外に角度を変化させたり、傾けたりする。非平面である任意の３Ｄ表面を使用してもよい。
【０１００】
傾斜は散乱層に対する散乱光子の絶対数を最大化し、従って捕獲層に到達する散乱光子の絶対数を増加させる。傾斜により散乱が発生しやすくなるので、より薄い厚さを有するより均一な検出器の製造の固有の容易さのために、Ｓｉ、ＨＰＧｅ、ＣｄＴｅ、ＣＺＴ、ＧａＡｓ、ＴｌＢｒおよびその他のような、より多種多様な検出器材料を使用することができる。傾斜は、より薄い検出器における散乱体積の損失の一部を打ち消す。傾斜幾何学を用いたより大きな脱出確率のために、捕獲に到達する散乱事象の絶対数あたりに必要な散乱検出器モジュールはより少ない。傾斜のために、アイソセンタ軸から見た場合に比べて、散乱検出器のより大きな画素密度が存在する。放射状に沿った投影面積の単位あたりの画素数（ＡＳＩＣチャネル）がより多いために、位置分解能は傾斜幾何学を使用して改善される。
【０１０１】
捕獲検出器１３は、患者空間に対して散乱検出器１２の後ろに位置される。捕獲検出器１３は、散乱検出器１２から離間しており、検出器１２、１３の間に体積を形成する。捕獲検出器１３の１つ以上の部分は、モジュール１１の側面など、散乱検出器１２の１つ以上の部分と接触することができる。隙間は、非接触で散乱検出器１２と捕獲検出器１３との間に設けられてもよい。捕獲検出器１３は、散乱検出器１２の傾斜のため、および／または捕獲検出器１３の周囲の形状のため、散乱検出器１２の一部と同じｚ深さになるように伸びてもよい。
【０１０２】
捕獲検出器１３は、患者空間に対して散乱検出器１２の後ろに実質的に半球状の周囲を形成する。側壁捕獲検出器１３Ｂを含まない４つの側面の１つまたは２つ、散乱検出器１２の最も深い部分で放射状に直交する面から３０度以下のｚ深さ（すなわち、アイソセンタ軸に垂直な放射状に沿って）で始まる側壁捕獲検出器１３Ｂ、および／または散乱検出器１２の最も深い部分で放射状に直交する面から１０ｃｍ以下のｚ深さ（すなわち、アイソセンタ軸に垂直な放射状に沿って）で始まる側壁捕獲検出器１３Ｂが、実質的に接続部分の隙間を説明するために使用される。多面検出器前面を設けている。捕獲検出器１３は非平面である。散乱光子が検出器１３に入射する前面または表面は、非平面である。捕獲検出器１３は、散乱検出器１２の後ろの体積を少なくとも部分的に（すなわち実質的に）囲むように、３つ以上の側面のカップ、ボックス、または半球の中に形成される。これは、患者に対して散乱検出器１２の後ろに略２π構造を提供する。
【０１０３】
一実施形態では、実質的に半球形の周囲は、後壁捕獲検出器１３Ａおよび２つ以上の側壁捕獲検出器１３Ｂ（例えば、後壁捕獲検出器１３Ａおよび４つの側壁捕獲検出器１３Ｂ）のような複数の平面プレートから形成され、１つの開放側が散乱検出器１２に向けられた５つの側面の直方体を形成する。プレートは互いに直角であるが、より大きい場合も小さい場合もある。プレートは、モジュール１１内の非平行平面内に配置された基板である。スラブとして検出器を形成するためのセミコンダクターまたは他のプロセスを使用してプレートを形成し、それを次にモジュール１１に配置して、実質的に半球状の周囲を提供することができる。図１１では四角または長方形のプレートを用いるが、３つ、５つ、６つ、その他の数の側面を用いてもよい。
【０１０４】
捕獲層の幾何形状は、少なくとも部分的に、散乱層の後方の空間を取り囲み、その結果、略２π立体角の幾何形状が提供される。この周囲は、より多くの散乱光子を捕捉する結果となる可能性がある。例えば、モジュール間に捕獲層（すなわち、側壁捕獲検出器１３Ｂ）を追加することによって、ほぼ１００％の散乱／捕獲比を達成することができる。Ｚ方向（ベッド方向）におけるコンプトンカメラのより大きな視野を提供した。光子の散乱／捕獲画分の絶対数は、ａ）散乱層と捕獲層の間の立体角を増加させる、ｂ）捕獲層の面積を増加させる、ｃ）散乱層と捕獲層の間の距離を低減させる、ｄ）捕獲層の有効な厚さを増加させる、および／または、ｅ）捕獲層のコンプトン散乱に対して光電効果に有利な材料を選択する、ことによって増加する。捕獲検出器１３を散乱検出器１２の後方の体積の囲みに多面として成形することにより、立体角が大きくなり、捕獲検出器の前面の面積が大きくなり、散乱検出器１２と捕獲検出器１３との距離が小さくなることがあり、そして捕獲層の有効的な厚さが大きくなる。
【０１０５】
シールド１１２は、鉛又はタングステンのようなシールド材料である。シールド１１２は、ガンマ線シールドである。同位体エネルギーでの放出の一定のパーセンテージ（例えば、７５〜１００％）に不透明な物質および厚さは、側壁（例えば、部分又は壁全体を覆う）に位置するか、またはモジュール１１の側壁である。シールド材料は、隣接する端部のような側壁の全体にわたって、および散乱検出器１２および捕獲検出器１３のｚ軸の範囲（すなわち、放射状線に沿った深さ）にわたって設けられる。他の実施形態では、シールド材料は、側壁上で、捕獲検出器１３への散乱検出器１２の最も深い範囲、または捕獲検出器１３の最も深い部分で始まるような、より少ない範囲を有する。
【０１０６】
シールド１１２は、患者空間に面するモジュール１１の側面を除いて、全ての壁上にあってもよい。あるいは、１つ以上の側壁および／または後壁は、シールド１１２を含まない。複数のモジュール１１が互いに接する場合には、２つのモジュール１１からのシールド１１２に接することを有するのではなく、それらの間の１つのシールド１１２を備えてもよい。シールド材料はモジュール１１を隔てている。モジュール間クロストークはモジュール間シールドを加えることによって減少する。
【０１０７】
スリットおよび／またはスラット１１４は、プレートから形成されるコリメータである。プレートは互いに平行に配置され、光子が通り抜けることができるスリットを形成する。他の実施形態では、スリットおよび／またはスラット１１４は、所望の角度の穴を有するコリメータである。いずれのサイズの穴も使用できる。
【０１０８】
スリットおよび／またはスラット１１４は、ある角度の光子が通過し、他の角度の光子を吸収又は阻止することを可能にするように角度が付けられている。例えば、スリットおよび／またはスラット１１４は、大きな角度の散乱光子（例えば、放射状線から８０〜１１０度）を吸収するように角度付けされる。大きな角度散乱光子は大きな角度不確実性を含み、隣接するモジュールに対するノイズである可能性がある。スリットおよび／またはスラット１１４は、ノイズ関連の光子を減少させることによって、画質を改善し、ＡＳＩＣ又はＦＰＧＡ１２２の要件を減少させることができる。
【０１０９】
スリットおよび／またはスラット１１４は、モジュール１１の２つ以上の側壁上に、同じ深さの範囲などを有する、散乱検出器１２に隣接して提供される。他の範囲または位置決めを用意してもよい。スリットおよび／またはスラット１１４は、モジュール１１の一部であってもよいし、モジュール１１の間に配置されてもよい。
【０１１０】
散乱検出器１２は、散乱検出器１２を読み取るための特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）又はフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）を含む。散乱検出器１２内の画素の各グループに対して、別個のＡＳＩＣ又はＦＰＧＡが提供される。ＡＳＩＣ又はＦＰＧＡは、散乱検出器１２と共に基板の一部として形成されるか、又は別個に形成されてもよい。ＡＳＩＣ又はＦＰＧＡ１２２は、図１２Ａに示されるように、散乱検出器１２と並列に配置される。この位置では、いくつかの散乱光子がＡＳＩＣまたはＦＰＧＡ１２２に捕捉され、その結果、コンプトン事象が失われる。
【０１１１】
図１２Ｂは別の実施形態を示す。ＡＳＩＣ又はＦＰＧＡ１２２は、フレキシブル回路材料上のトレース又はワイヤによって、散乱検出器１２に電気的に接続される。ＡＳＩＣ又はＦＰＧＡ１２２は、アイソセンタ軸からの放射状線と平行に配置され、散乱との相互作用領域を最小化する。ＡＳＩＣ又はＦＰＧＡ１２２は、散乱検出器１２の外側又は前面に対向する表面と非平行になるように配置されたプレート又は基板である。他の実施形態では、散乱検出器１２のＡＳＩＣまたはＦＰＧＡ１２２は、患者に対して捕獲検出器１３の後ろにあるなど、視野から除去される。ＡＳＩＣまたはＦＰＧＡ１２２は、コンプトン運動学への影響を低減するように配置されている。
【０１１２】
図１１は１つのモジュール１１を示している。コンプトンカメラは、単一モジュール１１から、または複数のモジュール１１から形成される。各モジュール１１は、傾斜散乱検出器１２および／または略２π捕獲検出器１３を含む。モジュール１１は、図１のくさび形を有するように、リング又は部分リングを形成するために積み重なるか、又は接するようなハウジング形状を有してもよく、他の形状を使用してもよい。
【０１１３】
マルチモジュールコンプトンカメラの場合には、散乱層は、図１〜図９のモジュール式システムを使用するなどして、複数の散乱検出器１２から形成される。同様に、捕獲層１３は、複数の捕獲検出器１３から形成される。例えば、１８個のモジュール１１は、１８対の散乱検出器１２および捕獲検出器１３を提供する。多かれ少なかれモジュール１１を使用してもよい。モジュール１１は、１つ以上の軸方向に間隔を置いたリングおよび／もしくは部分リング、または１つ以上の疎に分布したモジュール１１またはモジュールの群などの任意の配置を有する。モジュール１１は、マルチモダリティ撮像システムの一部であってもよいし、コンプトンカメラ専用システムであってもよい。散乱検出器１２、捕獲検出器１３（例えばモジュール１１）は、患者ベッド６０上の患者からの放出物を受け取るか、さもなければ患者空間内の放出物を受け取るように配置されている。
【０１１４】
モジュール１１は、０、１、２、３、または４つの他のモジュール１１に隣接して配置されてもよい。散乱検出器１２が１次元に沿って繰り返しパターンで傾斜している場合には、モジュール１１は、２つの側面に沿って互いに隣接して当接又は配置されてもよい。散乱検出器１２が２次元に沿って繰り返しパターンで傾斜している場合には、モジュール１１は、４つの側面に沿って互いに隣接して当接または配置されてもよい。他の実施形態では、モジュール１１は、傾斜配置にかかわらず、１〜４つの側面に沿って当接することができる。
【０１１５】
１つの実施形態において、モジュール１１は、１つ以上の軸方向に間隔を置いた部分またはフルリングを形成するように配置される。図１３Ａおよび１３Ｂは、患者空間および患者ベッド６０の周りに少なくとも３つのフルまたは部分リングを示す。追加のまたは少数のリングおよび／または部分リングが提供され得る。図１３Ａは、リング又は部分リングのうちの１つにおけるアイソセンタ軸に直交する断面図である。図１３Ｂは、ベッド６０と平行でアイソセンタ軸に沿った平面の断面図である。
【０１１６】
モジュールの略２π捕獲検出器１３は、同じリング内のモジュール１１と他のリングのモジュール１１に当接する側面に配置された側壁捕獲検出器１３Ｂを含む。各モジュール１１は、別のモジュール１１の捕獲検出器１３内で、一つのモジュール１１からの散乱が捕獲と対にならないように、独立に動作する。タイミング、パワー、または他の情報はモジュール間で共有されることもあれば、共有されないこともある。モジュール１１は、完全に隔離されたモジュールであるので、モジュール１１は、４つの側のいずれかに積み重なっていたり、接していたりする。
【０１１７】
代替の実施形態では、コンプトン事象は、１つのモジュール１１からの散乱および別のモジュール１１における散乱光子の捕捉から形成され得る。図１４Ａおよび１４Ｂは、他のリングまたは部分リングに隣接する側部の側壁捕獲検出器１３Ｂが除去されるかまたは提供されない断面を示す。所定のリングまたは部分的リング内のモジュール１１は、互いに隔離されている。リングを横切る隣接モジュール１１は、検出器１２、１３のＡＳＩＣまたはＦＰＧＡによる事象検出のための共通の同期および／またはクロックを共有し、１つのモジュール１１における散乱を用いたコンプトン対の事象を可能にし、別のモジュール１１における散乱光子の捕獲を可能にする。軸方向外リング又は部分リングのモジュール内の捕獲検出器１３の周囲は、側壁捕獲検出器１３Ｂを３つの側面に有する。軸方向内リング又は部分リング内の捕獲検出器１３の周囲は、側壁捕獲検出器１３Ｂを２つの側面（同一リング又は部分リング内のモジュール１１に隣接する側面）に有する。別の実施形態では、モジュールは、リングまたは部分リング内で隔離されないが、リングまたは部分リングの間で隔離される。さらに他の実施形態では、１つ以上のモジュール１１は、リング内およびリング間で隔離されていないことがある。略２π捕獲層は、複数のモジュール１１の捕獲検出器１３から形成される。
【０１１８】
図１５はモジュール１１の部分リングを示している。モジュール１１は、より近い積み重ねのためのくさび形を有する。図１３および図１４は、モジュール１１がリングまたは部分リング内で互いに隣接して積み重ねられている場合に、少なくともアイソセンタ軸から離れて隙間が設けられている立方体形状を示している。
【０１１９】
図１５において、散乱検出器１２は傾斜している。傾斜散乱検出器１２を形成する検出器のプレートは、平行な平面に配置される。モジュール１１内の散乱検出器１２のすべてのプレートは、同じ方向に傾くか、所与の側面に向かって傾く。リングまたは部分リング内で、複数のモジュール１１の散乱検出器１２は、同じ方向または複数の方向に傾斜する。複数のパターンまたは傾斜構造が、複数のモジュール１１間に、または、図１５の隣接するモジュール１１間の反対の傾斜の１つおきのパターンのような、モジュール１１のグループによって提供されてもよく、モジュール１１にわたるおよび／またはモジュール１１内の傾斜パターンの任意のグループ化が使用されてもよい。
【０１２０】
パターンまたはグループ化は、モジュール１１間の隔離またはクロストークに対応していてもよい。例えば、散乱検出器１２の反対の傾斜を有するモジュール１１の対は、同期信号および／またはクロックを共有するが、他のペアから隔離される。同期信号および／またはクロック（すなわち、クロストークのある）を共有するモジュール１１の間の側壁捕獲検出器１３Ｂは、提供されない。また、グループ化されていないモジュール１１間の側壁捕獲検出器１３Ｂが設けられている。他の実施形態では、クロストークのための対になったまたは群になったモジュール１１は、互いに同じ傾斜を有している。他の群の傾斜は同じおよび／または異なっている。
【０１２１】
コンプトンプロセッサ１９（例えば、画像プロセッサ）は、傾斜散乱検出器１２と略２π捕獲検出器１３から検出されたコンプトン事象からコンプトン画像を生成するように構成されている。モジュール１１のエレクトロニクスまたは他のエレクトロニクスは、検出器１２、１３から検出された事象を出力する。事象の位置、エネルギー、および時間は、コンプトンプロセッサ１９によって受信される。これらの事象は、位置、エネルギー、および／または時間を用いて対になる。対合、位置、およびエネルギーに基づいて、患者から散乱検出器１２上への放出の入射角を決定する。この角度は、入射のコーンのように確率的に表されることがある。多くの検出されたコンプトン事象と入射角からの再構成を用いて、患者の空間分布または放出物の物体空間を決定する。空間分布からコンプトン画像を描出する。
【０１２２】
ディスプレイ２２はコンプトン画像を表示する。他の画像がコンプトン画像とともに表示されることがある。傾斜散乱検出器１２および／または略２π捕獲検出器１３は、より多くのコンプトン事象が捕捉される結果となるので、得られるコンプトン画像はより多くの情報を有する。このより良い画質は、診断的に改善された画像をもたらす。
【０１２３】
コンプトンプロセッサ１９は、デジタル視準を行うように構成されている。事象が対になると、所定の事象に対する散乱検出器１２からの散乱線の角度が決定される。エネルギーと角度の関係および対になった事象の位置は散乱光子の角度を示す。コンプトン事象は、１つ以上の散乱角閾値を適用するなど、角度に基づいて棄却されることがある。コンプトン画像は棄却されないコンプトン事象から生成される。他の実施形態では、デジタル視準は使用されない。
【０１２４】
図１６Ａは、コンプトン角の関数として、コンプトン角における角度の不確実性を示す。いくつかの散乱角を有するコンプトン事象は、画質が悪くなる可能性がある。例えば、背面投影円錐のＦＷＨＭは、水平破線で表されるような所望のレベルになるようにする。所与のコンプトン事象に対するＦＷＨＭは、散乱角に基づいて所望のＦＷＨＭを上回るか下回る。例えば、４０度から１２０度の間の角度は十分なＦＷＨＭで情報を提供する。図１６Ｂは、散乱検出器に直交する放出が与えられた、異なる散乱角度を示す。散乱角度が小さい（例えば、４０度未満）および／または大きい（例えば、１２０度を超える）コンプトン事象は、使用されない（すなわち、デジタル視準によって棄却される）。残りのコンプトン事象は、コンプトン画像を生成するために使用される。
【０１２５】
一例において、ＣＺＴ散乱検出器１２およびＣＺＴ捕獲検出器１３は、７０ｃｍの内径を有する散乱層と捕獲層との間に３０ｃｍの距離を有する。ＦＷＨＭが４０．０ｍｍ未満のＰＳＦは、コンプトン角が約４０°を超える事象を棄却することによって生じる。その他の閾値を用いてもよい。
【０１２６】
本発明を種々の実施形態を参照して上述したが、本発明の特許請求の範囲から逸脱することなく、多くの変更および改変がなされ得ることは理解されるべきである。したがって、上記詳細な説明は、本発明を限定するものではなく例示として解されるものであり、本発明の精神および範囲を定めるのは、全ての均等物を含めて特許請求の範囲の記載に基づくものであることは理解されるべきである。
【手続補正２】
【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】
医療用画像のためのコンプトンカメラであって、
前記コンプトンカメラが、
アイソセンタ軸を有する患者空間のためのベッド（６０）と、
第１の散乱検出器（１２）と、前記第１の散乱検出器（１２）から間隔を置いて配置された第１の捕獲検出器（１３）とを有する第１のモジュール（１１）であって、
前記第１の散乱検出器（１２）は、前記アイソセンタ軸に面する外面を有し、前記外面は、前記アイソセンタ軸から前記第１の散乱検出器（１２）の中心を通って垂直に延びる方向線に対して少なくとも２０度の角度だけ直交から傾斜しており、
前記第１の捕獲検出器（１３）は、前記患者空間に対して前記第１の散乱検出器（１２）の背後に実質的に半球状の周囲を形成する、
第１のモジュール（１１）と、
前記第１の散乱検出器（１２）および前記第１の捕獲検出器（１３）からコンプトン事象の入射角を決定するように構成された画像プロセッサ（１９）と、
を含む、コンプトンカメラ。
【請求項２】
前記第１の散乱検出器（１２）が、アコーディオン配置をなす一連のプレートを含む、請求項１に記載のコンプトンカメラ。
【請求項３】
前記角度が少なくとも４５度である、請求項１に記載のコンプトンカメラ。
【請求項４】
前記第１の散乱検出器（１２）が、前記放射状線に対して傾斜した配置を含む、請求項１に記載のコンプトンカメラ。
【請求項５】
前記実質的に半球状の周囲が、前記第１の散乱検出器（１２）に隣接する開放側を有する５面直方体を含む、請求項１に記載のコンプトンカメラ。
【請求項６】
前記実質的に半球状の周囲が、前記第１のモジュール（１１）内の非平行平面上に配置された複数の平面捕獲基板を含む、請求項１に記載のコンプトンカメラ。
【請求項７】
前記第１の散乱検出器（１２）を読むための特定用途向け集積回路またはフィールドプログラマブルゲートアレイ（１２２）をさらに含み、
前記特定用途向け集積回路またはフィールドプログラマブルゲートアレイが前記外面と非平行になるように配置されたプレートを形成する、請求項１に記載のコンプトンカメラ。
【請求項８】
前記第１のモジュール（１１）の側壁上にシールド材料（１１４）をさらに含む、請求項１に記載のコンプトンカメラ。
【請求項９】
第２の散乱検出器（１２）と、前記第２の散乱検出器（１２）から離間した第２の捕獲検出器（１３）とを有する第２のモジュール（１１）をさらに含み、
前記シールド材料が前記第１のモジュール（１１）を前記第２のモジュール（１１）から分離する、請求項８に記載のコンプトンカメラ。
【請求項１０】
第２の散乱検出器（１２）を有する第２のモジュール（１１）と、前記第２の散乱検出器（１２）から間隔をあけた第２の捕獲検出器（１３）と、をさらに含み、前記周囲が、前記第２の捕獲検出器（１３）を含む、請求項１に記載のコンプトンカメラ。
【請求項１１】
追加の散乱検出器（１２）を有する追加のモジュール（１１）と、追加の散乱検出器（１２）から間隔をあけた追加の捕獲検出器（１３）とをさらに含み、
前記第１のモジュール（１１）と前記追加のモジュール（１１）が、前記患者空間の周りにリングまたは部分リングを形成する、請求項１に記載のコンプトンカメラ。
【請求項１２】
前記画像プロセッサ（１９）が、前記コンプトン事象および前記角度からコンプトン画像を生成するように構成され、さらに前記コンプトン画像を表示するように構成されたディスプレイを含む、請求項１に記載のコンプトンカメラ。
【請求項１３】
患者からの放出を受信するように配置された散乱検出器（１２）を含むコンプトンカメラを備え、
前記散乱検出器（１２）が、前記患者の縦軸から前記散乱検出器（１２）を通って垂直に伸びる放射状線に対して少なくとも２０度の角度により外面が直交から離れている、前記患者に面する外面を有する、
医療用画像システム。
【請求項１４】
前記コンプトンカメラが、患者に対して前記散乱検出器（１２）の後ろに略２π構造をさらに含む、請求項１３に記載の医療用画像システム。
【請求項１５】
前記散乱検出器（１２）の前記外面が、前記散乱検出器（１２）の隣接プレートから形成されるアコーディオン表面を含む、請求項１３に記載の医療用画像システム。
【請求項１６】
前記散乱検出器（１２）がモジュール（１１）内にあり、かつ前記モジュール（１１）の側面にガンマ線シールド材料をさらに含む、請求項１３に記載の医療用画像システム。
【請求項１７】
散乱検出器（１２）および捕獲検出器（１３）を含むコンプトンカメラであって、
前記散乱検出器（１２）が前記患者からの放出を受け取るように配置され、
前記捕獲検出器（１３）が前記患者からの放出による前記散乱検出器（１２）からの散乱を受け取るように配置され、
前記捕獲検出器（１３）が患者に対して前記散乱検出器（１２）の後ろに配置された、多面検出表面を含む、
コンプトンカメラ、
を有する医療用画像システム。
【請求項１８】
前記散乱検出器（１２）は、前記患者に面する外面を有し、
前記外面が、患者の縦軸から前記散乱検出器（１２）を通って垂直に伸びる放射状線に対して少なくとも２０度の角度で直交から傾斜している、請求項１７に記載の医療用画像システム。
【請求項１９】
前記多面検出表面が略２π構造を構成する、請求項１７に記載の医療用画像システム。
【請求項２０】
前記散乱検出器（１２）および捕獲検出器（１３）が、モジュール（１１）内にあり、前記モジュール（１１）の側面上にガンマ線シールド材料をさらに含む、請求項１７に記載の医療用画像システム。
【国際調査報告】
2021534376.tif 000019
2021534376.tif 000020
2021534376.tif 000021