(57)【要約】本発明は、コリメータ（４）の後方に配置されたガンマカメラの検出器（２）により、光子の放射源（Ｓ）により放射された光子の相互作用から、放射源のイメージを再構成する方法に関し、光子の検出器との各相互作用に、検出器におけるこの相互作用の深度に関する情報を関連付ける関連付け工程と、検出器における深度に関する情報から、放射源（Ｓ）のイメージを再構成する再構成工程と、を有する。【選択図】図１Ｂ
2010507090.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コリメータ（４）の後方に配置されたガンマカメラの検出器（２）により、光子の放射源（Ｓ）により放射された光子の相互作用から、前記放射源のイメージを再構成する方法であって、
−  光子の前記検出器との各相互作用に、前記検出器におけるこの相互作用の深度に関する情報を関連付ける関連付け工程と、
−  深度に関する情報から、光子の前記放射源のイメージを再構成する再構成工程と、
を有する方法。
【請求項２】
前記検出器を複数のピクセルに分解して各ピクセルを複数の重畳ボクセルに分解する工程からなる予備工程を有し、前記再構成工程の前に、
−  各受光光子について、光子が相互作用した前記検出器のボクセルを判定する工程と、
−  前記検出器の各ボクセルについて、このボクセルにおいて相互作用した光子の数をカウントする工程と、
−  前記検出器の各ボクセルについて、生統計データまたは差分統計データを定義する工程と、を有し、
生統計データは、それぞれのボクセルについてカウントされた光子の数に対応し、
差分統計データは、カウントされた光子の数の差分に対応し、
前記再構成工程は、生統計データまたは差分統計データから実行される、
請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記再構成工程は、前記検出器と再構築すべき前記放射源とを結び付けるモデリングから始まる、［ｐ］＝［Ｒ］［ｆ］によって定義される反復型再構成方法を実行し、
［ｆ］は、Ｉ個の項ｆ１〜ｆＩを有する行列であり、ｉ番目の項ｆｉは、前記放射源のｉ番目のボクセルにより放射された光子の数に対応し、
［ｐ］は、Ｋ個の項ｐ１〜ｐＫを有する行列であり、Ｋは、前記検出器のボクセルの数に等しく、ｋ番目の項ｐｋは、前記検出器のｋ番目のボクセルについて判定された統計データに対応し、
［Ｒ］は、［ｆ］の［ｐ］への投影作用素に対応する行列である、
請求項２記載の方法。
【請求項４】
再構成は、代数的反復型方法に従って実行される、
請求項３記載の方法。
【請求項５】
再構成は、統計的反復型方法である、
請求項３記載の方法。
【請求項６】
前記検出器は、同一厚さまたは前記検出器の入射面から増大する厚さを有するｎ層の相互作用レイヤに分解され、同じセルのボクセルは、異なるレイヤに属する、
請求項２から請求項５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
前記コリメータの各孔の延長上に配置された前記検出器の各部分の体積は、少なくとも２つのピクセルを含む、
請求項２から請求項６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
前記検出器における深度に関する情報は、前記検出器の端部にて測定された信号の立ち上がり時間および／または振幅を判定することにより、取得される、
請求項１から請求項７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
コリメータの後方に配置されたガンマカメラの検出器（２）により、光子の放射源（Ｓ）により放射された光子の相互作用から、前記放射源のイメージを再構成する装置であって、
前記放射源により放射された光子の前記放射源との各相互作用に、前記検出器におけるこの相互作用の深度に関する情報を関連付ける関連付け手段と、
深度に関する情報から、光子の前記放射源のイメージを再構成する再構成手段と、
を有する装置。
【請求項１０】
前記検出器は、複数のピクセルに分解され、
各ピクセルは、複数の重畳ボクセルを有し、
前記関連付け手段は、各受光光子について、光子が相互作用した前記検出器のボクセルを判定し、
前記再構成手段は、前記検出器の各ボクセルについて、このボクセルにおいて相互作用した光子の数をカウントし、前記検出器の各ボクセルについて、生統計データまたは差分統計データを定義し、生統計データは、それぞれのボクセルについてカウントされた光子の数に対応し、差分統計データは、カウントされた光子の数の差分に対応し、
イメージの再構成は、生統計データまたは差分統計データから実行される、
請求項９記載の装置。
【請求項１１】
放射検出器（２）と、
前記検出器の前方に配置されたコリメータ（４）と、
請求項９または請求項１０記載のイメージを再構成する装置と、
を有するイメージング装置。
【請求項１２】
放射検出器（２）と、
前記検出器の前方に配置されたコリメータ（４）と、
請求項１０記載のイメージを再構成する装置と、
を有し、
前記検出器は、モノリシックであり、各ピクセルのボクセルは、前記検出器を仮想的に分解することにより定義され、各ピクセルは、単一の陽極／陰極のセットに接続され、これにより、それぞれのピクセルのボクセルのいずれかにおける光子相互作用により生成された電気信号を測定することができる、
イメージング装置。
【請求項１３】
放射検出器（２）と、
前記検出器の前方に配置されたコリメータ（４）と、
請求項１０記載のイメージを再構成する装置と、
を有し、
前記検出器の各ボクセルは、陽極／陰極のセットに接続され、これにより、それぞれのボクセルにおける光子相互作用により生成された電気信号を測定することができる、
イメージング装置。
【請求項１４】
前記検出器は、例えばＣｄＺｎＴｅまたはＣｄＴｅタイプの半導体材料からなる、
請求項９から請求項１３のいずれかに記載の装置。
【請求項１５】
請求項９から請求項１４のいずれかに記載の装置の、平面モードまたは断層モードにおける使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、核医学において用いられるガンマカメラの分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のカメラに用いられる検出器の例は、ＮａＩ（Ｔｌ）シンチレータである。
【０００３】
現在、核医療サービスは基本的に、ガンマ放射線の検出器がこのようなＮａＩ（Ｔｌ）シンチレータからなるアンガーカメラ（従来のカメラ）を使用する。コリメータは、検出器に到来する光子を選択し得るようシンチレータの前方に配置される。最も普及しているシンチレータは、六角形（ハニカム形）の平行な孔を有する直交コリメータであり、空間解像度とシステム効率との間の妥協点を与える。
【０００４】
この従来のカメラにより取得されるイメージは、性能が不十分である（コリメータから１０ｃｍの１４０ｋｅＶの放射源で１００ｍｍの空間解像度と；コリメータから１０ｃｍの１４０ｋｅＶの放射源で１０−４の効率との間の妥協；さらにイメージのコントラストが不十分）。
【０００５】
ＣｄＴｅ、ＣｄＺｎＴｅ（ＣＺＴ）またはシリコンのような半導体をベースとする検出器の出現により、新世代のガンマカメラを検討することができる。
【０００６】
よって、ＣＺＴ検出器を、正方形の孔を有し、孔が検出器のピクセルに対応するコリメータと組み合わせることができる。
【０００７】
このシステムでは、従来のカメラと同様に、空間解像度Ｒｓと効率との間の妥協点に到達することができる。
【０００８】
さらに、このカメラでは、ＮａＩ（Ｔｌ）シンチレータの１０％に対して１４０ｋｅＶで４．６％であるＣＺＴ検出器のエネルギ解像度によってイメージのコントラストを向上させることができる。
【０００９】
今後、検出された光子の流束つまり効率（コリメータの存在により制限される）と達成し得る空間解像度との双方について、これらの装置の性能を改善するという課題が与えられる。
【００１０】
これらのシステムにおける空間解像度と効率との妥協点を改善すること、あるいは、現在の空間解像度を改善しまたは維持しつつ効率を改善すること、あるいは、現在の効率を改善しまたは維持しつつ空間解像度を改善することが、求められる。
【００１１】
別の面によれば、ガンマカメラでは２タイプのイメージ（単一視角でのイメージ取得に対応する平面タイプのイメージ、および複数視角でのイメージ取得に対応する断層タイプのイメージ）を取得することができる。
【００１２】
従来のガンマカメラでは、断層イメージは、再構成方法を必要としない平面イメージと異なり、再構成方法によって取得される。
【００１３】
従来、断層イメージ取得に用いられる再構成方法は、解析型または反復型の方法である。
【発明の概要】
【００１４】
本発明によれば、適用される再構成方法において、検出器における入射面に対する光子の相互作用深度が考慮される。以下、この相互作用深度を「Depth of Interaction」の頭字語に関連してＤＯＩという。
【００１５】
したがって、相互作用深度の判定は、再構成方法と組み合わせられ、その結果、ガンマカメラの空間解像度および／または効率を向上させることができる。
【００１６】
本発明はまず、コリメータの後方に配置されたガンマカメラの検出器により、光子の放射源から放射された光子の相互作用から、光子の放射源のイメージを再構成する方法に関する。この方法は、
−  光子の検出器との各相互作用に、検出器におけるこの相互作用の深度に関する情報を関連付ける工程と、
−  検出器における深度情報から放射源のイメージを再構成する工程と、
を有する。
【００１７】
本発明により、システムの空間解像度と効率との妥協点を改善することができる。
【００１８】
上記方法の一実施の形態によれば、予備工程において、検出器は複数のピクセルに分解され、各ピクセルは複数の重畳ボクセルに分解される。再構成中、受光された各光子について、光子が相互作用した検出器のボクセルが判定され、そして、検出器の各ボクセルについて、このボクセルにおいて相互作用した光子の数がカウントされ、最後に、検出器の各ボクセルについて、生統計データまたは差分統計データが定義される。生データは、それぞれのボクセルについてカウントされた光子の数に対応し、差分データは、異なるボクセルについてカウントされた光子の数の差分に対応する。そして、再構成アルゴリズムが、予め収集された統計データを用いて実行される。
【００１９】
再構成は、代数的反復型方法に従って、例えばＡＲＴまたはＳＡＲＴタイプの方法に従って、実行され得る。
【００２０】
再構成は、統計的反復型方法に従って、例えばＭＬＥＭ、ＯＳＥＭもしくはＭＡＰタイプの方法または正則化方法に従って、実行され得る。
【００２１】
本発明により、平面タイプまたは断層タイプのイメージを再構成することができる。
【００２２】
一実施の形態によれば、検出器における相互作用領域は、概念上、同一のまたは異なる厚さを有するｎ層の相互作用レイヤに分散され、相互作用深度は各レイヤに関連付けられる。検出器のレイヤの１つおよび対応する深度は各相互作用に関連付けられる。モノリシック検出器または相互作用深度をそれぞれ規定するｎ層の積層された検出レイヤからなる検出器を使用することができる。
【００２３】
処理の性能を一層向上させるために、コリメータの各孔の延長上に配置された検出器の各部分の相互作用体積を、少なくとも２つのピクセルに分離することができる。これによって解像度が増大し、したがってシステムの精密度が向上する。
【００２４】
また、本発明は、ガンマカメラの検出器により、光子の放射源から放射された光子の相互作用から、光子の放射源のイメージを再構成する装置に関連する。この装置は、
−  放射源から放射された光子の検出器との各相互作用に、検出器におけるこの相互作用の深度に関する情報を関連付ける手段と、
−  深度情報から放射源のイメージを再構成する手段と、
を有する。
【００２５】
また、本発明は、放射検出器と、検出器の前方に配置されたコリメータと、前述のイメージを再構成する装置と、を有するイメージング装置に関する。
【００２６】
相互作用深度（ＤＯＩ）を検出器における各相互作用について判定することにより、各相互作用について取得可能な情報の数、特に相互作用を生じさせた光子の経路に関する情報の数を、増大させることができる。
【００２７】
本発明は、コリメータのセプタの高さを低減させることにより、および／または、コリメータの孔のサイズを増大させることにより、開口角を増大させることができる。これにより、システム効率を、位置確認精密度（Ｒｓ）を維持しまたは改善しつつ向上させることができる。孔の開口角を増大させることにより、より多くの光子を各孔において捕捉することができる。
【００２８】
検出器における各光子の相互作用の位置確認に関する情報は、再構成（逆問題解法）中に、対象物における放射源の分散に戻すために用いられる。
【００２９】
検出器の深度における位置確認に関する情報は、システムの精密度特性の向上に著しく寄与する。
【００３０】
再構成部分については、検出器の端部にて測定された電気信号の各々により、または、前述したような生統計データもしくは差分統計データにより、開始することができる。
【００３１】
本発明では、再構成技術において相互作用深度に関する情報を使用することにより、アンガーカメラタイプの既知の装置と比べて、空間解像度を改善することができる。
【００３２】
本発明によれば、再構成は、平面モードで取得されたイメージと断層モードで取得されたイメージとの双方に対して実行される。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１Ａ】本発明に係る方法の範囲内で、検出器およびそのコリメータを示す。
【図１Ｂ】本発明に係る方法の範囲内で、様々な深度およびこれらの深度に関連付けられた様々な開口円錐を示す。
【図２Ａ】検出器およびこの検出器における様々な侵入深度を示す。
【図２Ｂ】深さに対する電気信号の立ち上がり時間の変化を示す。
【図３】検出器およびこの検出器における深度とともに増大するサイズを有するサブレイヤを示す。
【図４Ａ】本発明に係る方法の範囲内で、コリメータ内に複数の孔を有する複数の検出器ピクセルを示す。
【図４Ｂ】本発明に係る方法の範囲内で、各検出器ピクセルについて、様々な深度およびこれらの深度に関連付けた様々な検出円錐を示す。
【図５Ａ】モノレイヤ検出器への点状放射源による照射を示す。
【図５Ｂ】マルチレイヤ検出器への点状放射源による照射を示す。
【図６】断層モードにおいて可能な本発明のアプリケーションを示す。
【図７】検出器がコリメータの孔においてピクセル化される本発明の他の実施の形態を示す。
【図８】検出器において本発明により取得可能な様々なブロックのデータを示す。
【図９Ａ】対象物のボクセルを示す。
【図９Ｂ】収集された統計データを処理するための反復図を示す。
【図１０】４つの照射領域の定義を示す図である。
【図１１Ａ】単一レイヤの検出器を用いて平面モードの様々な方法により再構成されたイメージを表す。
【図１１Ｂ】単一レイヤの検出器を用いて平面モードの様々な方法により再構成されたイメージを表す。
【図１１Ｃ】単一レイヤの検出器を用いて平面モードの様々な方法により再構成されたイメージを表す。
【図１１Ｄ】単一レイヤの検出器を用いて平面モードの様々な方法により再構成されたイメージを表す。
【図１２Ａ】マルチレイヤの検出器を用いて平面モードの様々な方法により再構成されたイメージを表す。
【図１２Ｂ】マルチレイヤの検出器を用いて平面モードの様々な方法により再構成されたイメージを表す。
【図１２Ｃ】マルチレイヤの検出器を用いて平面モードの様々な方法により再構成されたイメージを表す。
【図１２Ｄ】マルチレイヤの検出器を用いて平面モードの様々な方法により再構成されたイメージを表す。
【図１３Ａ】単一レイヤの検出器を用いて断層モードの様々な方法により再構成されたイメージを表す。
【図１３Ｂ】単一レイヤの検出器を用いて断層モードの様々な方法により再構成されたイメージを表す。
【図１３Ｃ】単一レイヤの検出器を用いて断層モードの様々な方法により再構成されたイメージを表す。
【図１３Ｄ】単一レイヤの検出器を用いて断層モードの様々な方法により再構成されたイメージを表す。
【図１４Ａ】マルチレイヤの検出器を用いて断層モードの様々な方法により再構成されたイメージを表す。
【図１４Ｂ】マルチレイヤの検出器を用いて断層モードの様々な方法により再構成されたイメージを表す。
【図１４Ｃ】マルチレイヤの検出器を用いて断層モードの様々な方法により再構成されたイメージを表す。
【図１４Ｄ】マルチレイヤの検出器を用いて断層モードの様々な方法により再構成されたイメージを表す。
【図１５Ａ】９．５ｍｍ離間された２点状放射源と単一レイヤの検出器とを用いた場合における、検出器における相互作用数、検出器のプロファイル、再構成されたイメージおよび再構成されたイメージのプロファイルを表す。
【図１５Ｂ】９．５ｍｍ離間された２点状放射源と単一レイヤの検出器とを用いた場合における、検出器における相互作用数、検出器のプロファイル、再構成されたイメージおよび再構成されたイメージのプロファイルを表す。
【図１５Ｃ】９．５ｍｍ離間された２点状放射源と単一レイヤの検出器とを用いた場合における、検出器における相互作用数、検出器のプロファイル、再構成されたイメージおよび再構成されたイメージのプロファイルを表す。
【図１５Ｄ】９．５ｍｍ離間された２点状放射源と単一レイヤの検出器とを用いた場合における、検出器における相互作用数、検出器のプロファイル、再構成されたイメージおよび再構成されたイメージのプロファイルを表す。
【図１５Ｅ】９．５ｍｍ離間された２点状放射源と単一レイヤの検出器とを用いた場合における、検出器における相互作用数、検出器のプロファイル、再構成されたイメージおよび再構成されたイメージのプロファイルを表す。
【図１６Ａ】９．５ｍｍ離間された２点状放射源とマルチレイヤの検出器とを用いた場合における、検出器における相互作用数、検出器のプロファイル、再構成されたイメージおよび再構成されたイメージのプロファイルを表す。
【図１６Ｂ】９．５ｍｍ離間された２点状放射源とマルチレイヤの検出器とを用いた場合における、検出器における相互作用数、検出器のプロファイル、再構成されたイメージおよび再構成されたイメージのプロファイルを表す。
【図１６Ｃ】９．５ｍｍ離間された２点状放射源とマルチレイヤの検出器とを用いた場合における、検出器における相互作用数、検出器のプロファイル、再構成されたイメージおよび再構成されたイメージのプロファイルを表す。
【図１６Ｄ】９．５ｍｍ離間された２点状放射源とマルチレイヤの検出器とを用いた場合における、検出器における相互作用数、検出器のプロファイル、再構成されたイメージおよび再構成されたイメージのプロファイルを表す。
【図１６Ｅ】９．５ｍｍ離間された２点状放射源とマルチレイヤの検出器とを用いた場合における、検出器における相互作用数、検出器のプロファイル、再構成されたイメージおよび再構成されたイメージのプロファイルを表す。
【図１７Ａ】３．５ｍｍ離間された２点状放射源と単一レイヤの検出器とを用いた場合における、検出器における相互作用数、検出器のプロファイル、再構成されたイメージおよび再構成されたイメージのプロファイルを表す。
【図１７Ｂ】３．５ｍｍ離間された２点状放射源と単一レイヤの検出器とを用いた場合における、検出器における相互作用数、検出器のプロファイル、再構成されたイメージおよび再構成されたイメージのプロファイルを表す。
【図１７Ｃ】３．５ｍｍ離間された２点状放射源と単一レイヤの検出器とを用いた場合における、検出器における相互作用数、検出器のプロファイル、再構成されたイメージおよび再構成されたイメージのプロファイルを表す。
【図１７Ｄ】３．５ｍｍ離間された２点状放射源と単一レイヤの検出器とを用いた場合における、検出器における相互作用数、検出器のプロファイル、再構成されたイメージおよび再構成されたイメージのプロファイルを表す。
【図１７Ｅ】３．５ｍｍ離間された２点状放射源と単一レイヤの検出器とを用いた場合における、検出器における相互作用数、検出器のプロファイル、再構成されたイメージおよび再構成されたイメージのプロファイルを表す。
【図１８Ａ】３．５ｍｍ離間された２点状放射源とマルチレイヤの検出器とを用いた場合における、検出器における相互作用数、検出器のプロファイル、再構成されたイメージおよび再構成されたイメージのプロファイルを表す。
【図１８Ｂ】３．５ｍｍ離間された２点状放射源とマルチレイヤの検出器とを用いた場合における、検出器における相互作用数、検出器のプロファイル、再構成されたイメージおよび再構成されたイメージのプロファイルを表す。
【図１８Ｃ】３．５ｍｍ離間された２点状放射源とマルチレイヤの検出器とを用いた場合における、検出器における相互作用数、検出器のプロファイル、再構成されたイメージおよび再構成されたイメージのプロファイルを表す。
【図１８Ｄ】３．５ｍｍ離間された２点状放射源とマルチレイヤの検出器とを用いた場合における、検出器における相互作用数、検出器のプロファイル、再構成されたイメージおよび再構成されたイメージのプロファイルを表す。
【図１８Ｅ】３．５ｍｍ離間された２点状放射源とマルチレイヤの検出器とを用いた場合における、検出器における相互作用数、検出器のプロファイル、再構成されたイメージおよび再構成されたイメージのプロファイルを表す。
【図１９Ａ】単一点状放射源と３つの異なる孔径を有するコリメータと単一レイヤの検出器とを用いた場合における、検出器における相互作用数、検出器のプロファイル、再構成されたイメージおよび再構成されたイメージのプロファイルを表す。
【図１９Ｂ】単一点状放射源と３つの異なる孔径を有するコリメータと単一レイヤの検出器とを用いた場合における、検出器における相互作用数、検出器のプロファイル、再構成されたイメージおよび再構成されたイメージのプロファイルを表す。
【図１９Ｃ】単一点状放射源と３つの異なる孔径を有するコリメータと単一レイヤの検出器とを用いた場合における、検出器における相互作用数、検出器のプロファイル、再構成されたイメージおよび再構成されたイメージのプロファイルを表す。
【図１９Ｄ】単一点状放射源と３つの異なる孔径を有するコリメータと単一レイヤの検出器とを用いた場合における、検出器における相互作用数、検出器のプロファイル、再構成されたイメージおよび再構成されたイメージのプロファイルを表す。
【図２０Ａ】単一点状放射源と３つの異なる孔径を有するコリメータとマルチレイヤの検出器とを用いた場合における、検出器における相互作用数、検出器のプロファイル、再構成されたイメージおよび再構成されたイメージのプロファイルを表す。
【図２０Ｂ】単一点状放射源と３つの異なる孔径を有するコリメータとマルチレイヤの検出器とを用いた場合における、検出器における相互作用数、検出器のプロファイル、再構成されたイメージおよび再構成されたイメージのプロファイルを表す。
【図２０Ｃ】単一点状放射源と３つの異なる孔径を有するコリメータとマルチレイヤの検出器とを用いた場合における、検出器における相互作用数、検出器のプロファイル、再構成されたイメージおよび再構成されたイメージのプロファイルを表す。
【図２０Ｄ】単一点状放射源と３つの異なる孔径を有するコリメータとマルチレイヤの検出器とを用いた場合における、検出器における相互作用数、検出器のプロファイル、再構成されたイメージおよび再構成されたイメージのプロファイルを表す。
【図２１Ａ】単一点状放射源と３つの異なる孔径を有するコリメータと単一レイヤの検出器とを用いた場合における、検出器における相互作用数、検出器のプロファイル、再構成されたイメージおよび再構成されたイメージのプロファイルを表す。
【図２１Ｂ】単一点状放射源と３つの異なる孔径を有するコリメータと単一レイヤの検出器とを用いた場合における、検出器における相互作用数、検出器のプロファイル、再構成されたイメージおよび再構成されたイメージのプロファイルを表す。
【図２１Ｃ】単一点状放射源と３つの異なる孔径を有するコリメータと単一レイヤの検出器とを用いた場合における、検出器における相互作用数、検出器のプロファイル、再構成されたイメージおよび再構成されたイメージのプロファイルを表す。
【図２１Ｄ】単一点状放射源と３つの異なる孔径を有するコリメータと単一レイヤの検出器とを用いた場合における、検出器における相互作用数、検出器のプロファイル、再構成されたイメージおよび再構成されたイメージのプロファイルを表す。
【図２２Ａ】単一点状放射源と３つの異なる孔径を有するコリメータとマルチレイヤの検出器とを用いた場合における、検出器における相互作用数、検出器のプロファイル、再構成されたイメージおよび再構成されたイメージのプロファイルを表す。
【図２２Ｂ】単一点状放射源と３つの異なる孔径を有するコリメータとマルチレイヤの検出器とを用いた場合における、検出器における相互作用数、検出器のプロファイル、再構成されたイメージおよび再構成されたイメージのプロファイルを表す。
【図２２Ｃ】単一点状放射源と３つの異なる孔径を有するコリメータとマルチレイヤの検出器とを用いた場合における、検出器における相互作用数、検出器のプロファイル、再構成されたイメージおよび再構成されたイメージのプロファイルを表す。
【図２２Ｄ】単一点状放射源と３つの異なる孔径を有するコリメータとマルチレイヤの検出器とを用いた場合における、検出器における相互作用数、検出器のプロファイル、再構成されたイメージおよび再構成されたイメージのプロファイルを表す。
【図２３Ａ】単一点状放射源と３つの異なる孔径を有するコリメータと単一レイヤの検出器とを用いた場合における、検出器における相互作用数、検出器のプロファイル、再構成されたイメージおよび再構成されたイメージのプロファイルを表す。
【図２３Ｂ】単一点状放射源と３つの異なる孔径を有するコリメータと単一レイヤの検出器とを用いた場合における、検出器における相互作用数、検出器のプロファイル、再構成されたイメージおよび再構成されたイメージのプロファイルを表す。
【図２３Ｃ】単一点状放射源と３つの異なる孔径を有するコリメータと単一レイヤの検出器とを用いた場合における、検出器における相互作用数、検出器のプロファイル、再構成されたイメージおよび再構成されたイメージのプロファイルを表す。
【図２３Ｄ】単一点状放射源と３つの異なる孔径を有するコリメータと単一レイヤの検出器とを用いた場合における、検出器における相互作用数、検出器のプロファイル、再構成されたイメージおよび再構成されたイメージのプロファイルを表す。
【図２４Ａ】単一点状放射源と３つの異なる孔径を有するコリメータとマルチレイヤの検出器とを用いた場合における、検出器における相互作用数、検出器のプロファイル、再構成されたイメージおよび再構成されたイメージのプロファイルを表す。
【図２４Ｂ】単一点状放射源と３つの異なる孔径を有するコリメータとマルチレイヤの検出器とを用いた場合における、検出器における相互作用数、検出器のプロファイル、再構成されたイメージおよび再構成されたイメージのプロファイルを表す。
【図２４Ｃ】単一点状放射源と３つの異なる孔径を有するコリメータとマルチレイヤの検出器とを用いた場合における、検出器における相互作用数、検出器のプロファイル、再構成されたイメージおよび再構成されたイメージのプロファイルを表す。
【図２４Ｄ】単一点状放射源と３つの異なる孔径を有するコリメータとマルチレイヤの検出器とを用いた場合における、検出器における相互作用数、検出器のプロファイル、再構成されたイメージおよび再構成されたイメージのプロファイルを表す。
【図２５】コリメータの孔の寸法に対する検出器の相対効率の変化を示す。
【図２６】コリメータの孔の寸法に対する対象物の空間解像度の変化を示す。
【図２７】検出器への斜角放射の侵入効果を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
図１Ａは、平面モードまたは断層モードにおいて例えばガンマカメラとして用いられる検出器２を示す。この検出器は例えばＣＺＴタイプであり、深さまたは厚さＥ（検討例ではＥ＝５ｍｍ）を有する。検出器は、例えば正方形の平行な孔を有するコリメータ４に関連付けられている。図１Ａでは、コリメータの孔は１つだけ見え、検出器のピクセルは１つだけ見える。上面８および下面１０の延長上の破線は、図示されないその他の検出器ピクセルやその他のコリメータ孔を記号化したものである。これらの上面８および下面１０はそれぞれ、少なくとも１つの陰極および少なくとも１つの陽極に関連付けられている。
【００３５】
検出開口円錐６は、検出器の入射面の所与の点におけるコリメータの開口部を非常に概略的に示す。より現実的なコリメータの開口部は、図１Ａにおいては鎖線により特定され、角θにより表された最大開口部を有する。
【００３６】
本発明によれば、使用する検出器２の形状寸法に依存して、また、コリメータ４の軸に平行な方向に沿って、さらに、検出器における光子の深度位置確認（またはＤＯＩ）に到達し得る精密度Ｐを考慮して、検出器において、精密度に少なくとも等しい厚さＰをそれぞれ有するスライスを人為的に区別することができる。
【００３７】
図１Ｂにおいては、本発明による同一の検出器ピクセルが、入射面８からの深度において、検出器において光子を位置確認するために達成し得る精密度に等しい厚さＰを有するｎ個（ｎ＝Ｅ／Ｐ）のスライスに分割される。
【００３８】
一例によれば、相互作用深度（ＤＯＩ）の測定値は、５ｍｍの厚さを有する検出器の場合には１ｍｍオーダーとなる。したがって、図１Ａの検出器は、１ｍｍの厚さをそれぞれ有する５つのサブレイヤ２０、２２、２４、２６、２８（図１Ｂ）に「切り分ける」ことができる。一例として、このような検出器は、寸法２×２ｍｍ２の４×４ピクセルとピクセル間に２．５ｍｍの間隔とを有する１０×１０ｍｍ２の検出面を有することができる。
【００３９】
検出円錐は各サブレイヤに関連付けられる。図１Ｂには、これらの円錐６０、６２、６４のうちサブレイヤ２０、２２、２４に関連付けられた３つだけが示されている。これらの円錐は各スライスの所与の点におけるコリメータの開口部を非常に概略的に表している。後述する演算において、各θで特定される最大開口部が用いられる。
【００４０】
サブレイヤを実験的に判定するために、図２Ａの検出器２０１のような検出器を例えば、検出器の陰極８と陽極１０との間に１ｍｍ間隔で５個所ｐ１、ｐ２、ｐ３、ｐ４、ｐ５に配置されたコリメータ７（例えば０．６ｍｍ径の孔）とともに点状放射源により沿層方向に照射することができる。
【００４１】
図２Ｂは、コリメータの横の位置に応じて、つまり検出器における相互作用点に応じて測定された電気信号の立ち上がり時間を示す。
【００４２】
したがって、ＤＯＩの時間識別は、検出器における光子の相互作用の空間識別に実質的に対応する。したがって、データ処理中、検出器を、ＤＯＩ測定時に取得された精密度サイズをそれぞれ有するサブレイヤに離散化することができる。
【００４３】
検出器において相互作用深度（ＤＯＩ）を取り戻す第１の手段は、各ピクセルについて、専用の陽極と陰極とのセットにそれぞれ接続されたｎ層の導電性レイヤの積層体を設けることからなる。したがって、深度情報は即座に取得可能であり、ＤＯＩを判定する特定の手段を設ける必要がない。
【００４４】
モノリシック検出器が用いられる場合には、各ピクセルは陽極と陰極とのセットに接続される。そして、各ピクセルは仮想的に複数のサブレイヤに分解され、このピクセルの異なるボクセルにおいて相互作用に起因する電気信号はすべて、同じ陽極に「収集」される。そして、各ピクセルの陽極にて受信された信号からＤＯＩを判定する手段が設けられる。
【００４５】
検出器においてＤＯＩを取得する例示的な方法は、例えば陽極信号が用いられる例えば欧州特許出願公開第７６３７５１号明細書に記載されたバイパラメトリックスペクトル技術の使用である。バイパラメトリックスペクトルの例は、E Gros d'Aillon et al., IEEE Trans. on Nucl. Science, 52, 6, 3096-3102, 2005の文献に記載されている。
【００４６】
上記特許文献において説明されているように、バイパラメトリックスペクトルは、一定の電荷またはエネルギを有する測定された電気信号の立ち上がり時間のセットおよび振幅のセットに結び付いている。相互作用ごとに、振幅および立ち上がり時間を、対応する電気信号について測定することができる。さらに、光子相互作用がコリメータに近ければ近いほど、立ち上がり時間は長く、振幅は大きい。よって、与えられた電気信号の振幅または立ち上がり時間を知ることにより、この信号の起源での光子の相互作用深度を推測することができる。
【００４７】
この場合も、ピクセルサイズ（検出器の本質的空間解像度）とＤＯＩ測定精密度との間の妥協点が形成される。
【００４８】
前述の例では、検出器の厚さ（５ｍｍ）は５層の１ｍｍのサブレイヤに離散化される。
【００４９】
図１Ｂは、コリメータ４の公報に配置された検出器２のピクセルによりどのようにＤＯＩの判定が可能であるかを概略的に示す。前述した技術により、この検出器において光子の相互作用深度を推定し得る精密度を判定することができる。その結果として、各相互作用深度を開口円錐に関連付けることができる。検出器の入射面８については円錐６０であり、サブレイヤ２２については円錐６２であり、サブレイヤ２４について円錐６４であり、サブレイヤ２６、２８についてはさらに異なる円錐（図示せず）である。
【００５０】
本発明では、通常のガンマカメラで用いられるものよりも低い壁部を用いることができる。壁部の高さは例えば、３０ｍｍ未満または２５ｍｍ未満であり、あるいは５ｍｍと３０ｍｍとの間であり、および／または、壁部は、通常用いられるよりも大きな孔（例えば１ｍｍと１０ｍｍとの間の径）を有する。
【００５１】
前述の例は検出器の一定間隔の離散化（図１Ｂでは厚さＰ＝１ｍｍ）に当てはまるが、一定でない厚さ（例えば、相互作用深度に応じて増大する厚さ）のスライスを形成することもできる。よって、深度に伴う光子数の増大を考慮に入れることができ、したがって、深度に伴うノイズの増大を補償することができる。
【００５２】
よって、図３には、増大する厚さのスライス２０、２２、２４、２６、２８を有する検出器２が示され、深さは、検出器における光子の入射面８から増大する。
【００５３】
図４Ａに示すように、ガンマカメラ検出器は通常、複数のピクセル２００、２０２、２０４を有し、多数の並置された孔１４０、１４２、１４４からなるコリメータ（正方形の平行な孔を有する）に関連付けられている。検出円錐１６０、１６２、１６４は各ピクセルに関連付けられている。これは、図１Ｂについて説明したような簡略化である。
【００５４】
本発明によれば、検出器の各ピクセルは、検出器本体におけるスライスのセットに関連付けられるように見える。よって、図４Ｂでは、精密度に等しい厚さを有する領域に対応する５つのスライスが、各ピクセルについて示されている。ピクセル２００については、５つのスライスが、参照番号２２０、２２２、２２４、２２６、２２８によって示されている。検出円錐は各スライスまたは各ピクセルに関連付けられ、したがって、図４Ｂにおいては１５個の円錐があるが、見やすくするために最初の３スライスの円錐のみが示され、ピクセル２００の最初の３つのスライスの最初の３つの円錐が、参照番号２６０、２６２、２６４によって示されている。
【００５５】
図５Ａおよび図５Ｂは、点状放射源Ｓの場合のＤＯＩ測定の貢献の概略図を示す。図５Ａは、ＤＯＩ推定のない標準的な推定のケースであり、図５Ｂは、本発明の実行中に放射源Ｓの空間的位置確認について取得し得る追加情報の図である。
【００５６】
１つのケース（図５Ａ）では、図示されているように光子源が検出器ピクセルを照射（３０、３２、３４）することによって得られる相互作用の包括的セットが、各ピクセル２００、２０２、２０４に関連付けられる。コリメータ４の効果により、図中で線の過剰厚さによって位置確認される各ピクセルの入射面の参照番号２００−１、２０２−１、２０４−１によって特定される部分にのみ、光子源からの光子が交差する。照射３０（３２）から得られる相互作用のセットは、ピクセル２００（２０２）に関連付けられる。各ピクセルにおける各相互作用領域２００’、２０２’、２０４’は、ハッチングによって示されている。
【００５７】
別のケース（図５Ｂ）では、平面モードまたは断層モードでの再構成工程中に有利に使用されるもっと多くの情報が得られる。この情報は、照射３００〜３０８、３２０〜３２４、３３０〜３３２のセットから発する。ここでも、各ピクセルにおける所与の深度に対応する各領域の入射面の侵入領域は、過剰厚さとして示されている。ＤＯＩを考慮する処理によって、より良好な空間解像度を実現可能であることが理解される。したがって、図５Ｂの放射源Ｓに関して、空間位置確認の際に追加情報が得られる。図５Ｂの全ピクセルについて、単一ピクセルについての図３と同様に、一定でない厚さのサブレイヤに検出器を分割することができ、これにより、深度に伴うノイズ増大をよりよく考慮することができる。
【００５８】
ここでも５ｍｍ厚さの検出器の例を挙げれば、各ピクセルについて、５つの情報が取得可能であり、検出器は、データ処理中、前述したように１ｍｍ厚さをそれぞれ有する５層のレイヤに分割される。
【００５９】
図６は、断層モードの再構成方法におけるＤＯＩ測定の実施を示す。断層モードは、異なる視角でイメージ取得が遂行されるモードである。対象物Ｓとして放射源が、検出器２−１、２−２、・・・、２−８（２−ｉ、ｉ＝８）のセットの中央に配置されている。各検出器は、コリメータ４−１、４−２、・・・、４−ｉ（ｉ＝８）に関連付けられている。検出器のセットを、対象物Ｓの周囲に冠として配置することができる。あるいは、対象物の周囲を周回する単一の検出器／コリメータのアセンブリを使用することができる。また、固定あるいは対象物周りを周回する２つ以上の検出器／コリメータのアセンブリを使用することができる。これらすべての構成により、異なる視角での２つ以上のイメージ取得を実現することができる。
【００６０】
各検出器２−ｉについて、前述の図面について説明したサブレイヤへの分割が形成され、これにより、これらのサブレイヤを同一厚さとしたり、１ピクセルについて図３に示したように深度に応じて増大する厚さとしたりすることができる。これらのサブレイヤにより、各検出器における各相互作用の深度または相互作用の各グループの深度を考慮することができ、再構成を、前述した利点（および著しく良好な精密度）を伴って実行することができる。
【００６１】
図７は、正方形の平行な孔を有するコリメータ４上での２つ（または２つより多く）の物理的検出器ピクセルによる、平面モードまたは断層モードの再構成方法におけるＤＯＩ測定の実施を示す。
【００６２】
放射源の空間位置確認についての精密度をさらに向上させるために、各ピクセルを実際にコリメータの各孔において「サブピクセル化」することができる。図７では、第１の検出器ピクセルのセルまたはボクセル２０−１、２０−２、２２−１、２２−２、２４−１、２４−２、２６−１、２６−２、２８−１、２８−２が特定される。各ボクセルには検出角度が関連付けられる。実行された測定から再構成されるイメージの精密度を、検出角度に伴って、さらに向上させることができる。明確化のために、図７においては検出円錐のすべてが示されてはいない。
【００６３】
本発明のこの実施の形態は、図３に示したような可変厚さのサブレイヤと組み合わせることができ、図６に示したような断層モードの実施の形態と組み合わせることができる。
【００６４】
したがって、コリメータの孔が検出器ピクセルに関連付けられ（図４Ｂ）、あるいは、コリメータの孔が２つの検出器ピクセルに関連付けられるような（図７）、様々な形状を実現することができる。一般に、任意の整数ｎのピクセルを、各コリメータ孔に関連付けることができる。
【００６５】
検討した実施の形態とは無関係に、ＤＯＩの関連する情報により、検出器をマルチレイヤに分解することができる。より具体的には、検出器は平面上でピクセルに分解され、各ピクセルは複数の重畳ボクセルに離散化されまたは分解される。
【００６６】
本発明の実施の形態によれば、放射源イメージの再構成前に、所定時間にわたってこの放射源の観察を行う。この観察中、検出器によって受光された各光子について、光子が相互作用した検出器のボクセルが判定される。そして、この観察期間の終了時に各ボクセルにおいて相互作用した光子の数を判定するためにカウントが行われる。そして、各ボクセルには、このボクセルについて測定されたカウント数に対応する生データが関連付けられる。生データの２つの値の差分に対応する差分データ（以下詳細に説明する）を各ボクセルに関連付けることもできる。そして、再構成が、これらの「統計」データ（生データまたは差分データ）から実行される。
【００６７】
再構成はデータブロックを使用することができる。データブロックは例えば：
−  検出器のサブレイヤごとのデータのグループ、
−  各検出ピクセルのボクセルから発し検出器の異なるレイヤに存在するデータの、各検出ピクセルについてのグループ、
として定義される。
【００６８】
そして再構成は：
−  任意のあるいは所定の順序でボクセルごとに、
−  任意のあるいは所定の順序でデータブロックごとに、
実行される。
【００６９】
図８は、実現可能な２タイプのデータブロックの例を示している。１つは、レイヤごとのデータブロック（例：ｐ１１、ｐ１２、ｐ１３、ｐ１４、ｐ１５）であり、１つは検出器ピクセルごとのデータブロックである（例：ｐ１１、ｐ２１、ｐ３１、ｐ４１、ｐ５１）。
【００７０】
Bruyant P.P. <<Analytic and Iterative Reconstruction Algorithms in SPECT>> Journal of Nuclear Medicine, Vol. 043, No. 10, pp 1343-1358, 2002によって、または、Vandenberghe S. <<Iterative reconstruction algorithms in nuclear medicine>> Computerized Medical Imaging and Graphics 25 105-111, 2001によって説明された方法を、再構成に用いることができる。
【００７１】
使用可能な再構成方法のうち、代数的反復型再構成方法（例えばＡＲＴまたはＳＡＲＴ）と統計的反復型方法（例えばＭＬＥＭ、ＯＳＥＭまたはＭＡＰ）との双方について言及する。これら５つの方法は、前述のBruyant P.P.およびVandenberghe S.の文献に記載されている。
【００７２】
再構成方法は、特に断層モードにおいて、異なる視角で取得可能な１セットまたはそれ以上のセットの統計データから、対象物の再構成を可能にする。
【００７３】
反復型方法は、断層イメージ再構成の問題の離散行列式[p]=[R][f]に基づいている。
【００７４】
ここで、ｐは角度θにて検出器によって取得された投影であり、Ｒは角度θにおける投影作用素であり、ｆは再構成すべき対象物に対応する。
【００７５】
より具体的には、再構成すべき対象物は、Ｉ個のボクセルに分割され、各ボクセルは光子強度ｆｉを発し、ｉは１とＩとの間である。図９Ａは、再構成すべき対象物の分割例を示す。さらに、検出器はＫ個のボクセルに分解される。生データまたは差分データｐｋは、検出器のｋ番目のボクセルに関連付けられる。ｋは１とＫとの間である。
【００７６】
投影（ｐ）と再構成すべき対象物（ｆ）との双方について、離散的表現がなされる。
【００７７】
行列式[p]=[R][f]は次の書き方と等価である：
【数１】
2010507090.tif 000003
ここで、ｋはｋ番目の検出器ボクセルの３Ｄ座標であり、ｉは、ｉ番目の対象物ボクセルの３Ｄ座標である。本発明により検出器におけるサブレイヤを考慮することにより、行列ｐに項ｐｋ（＝ｋ番目のボクセルに関連付けられた統計データ）が加えられ、行列Ｒに項ｒｋｉが加えられる。したがって、検出器レイヤが１つだけ考慮される場合よりも計算量が多くなるが、精密度向上を実現することができる。
【００７８】
【数２】
2010507090.tif 000004
は、ｋ番目の投影に沿った活動の合計の測定値である。ｒｋｉは、サイズＫ×Ｉの投影作用素Ｒの行列要素であり、ｉ番目の対象物ボクセルによって発出された光子がｋ番目の検出器ボクセルによって検出される確率を表す。
【００７９】
反復型方法により、連続的工程を介して、測定された統計データを列挙する取得行列ｐとＲｆに対応する再構成された対象物の推定投影との間の二次誤差を最小化することにより解［ｆ］を近似することができる。したがって、
【数３】
2010507090.tif 000005
が、求められる。
【００８０】
図９Ｂは、反復型方法の図である。
【００８１】
予備工程では、検出器の端部にて行われた電気信号測定から、検出器の各ボクセルについてそのボクセルにおいて測定された相互作用の数に応じて生統計データまたは差分統計データを列挙する取得行列ｐが定義される。
【００８２】
そして、対象物の初期推定値ｆ（ｎ＝０）から、初期行列演算が行われる：
p(n=0)=R.f(n=0)
これにより、対象物の推定値ｆ（ｎ＝０）に対応する初期推定投影ｐ（ｎ＝０）が与えられる。
【００８３】
そして、初期推定投影ｐ（ｎ＝０）が、これらの行列間の距離を次式によって算出することにより、取得行列と比較される：
E(n=0)=pacquired-p(n=0)
【００８４】
距離が「小さければ小さいほど」、行列ｐ（ｎ＝０）はｐａｃｑｕｉｒｅｄに近く、したがって、初期推定値ｆ（ｎ＝０）は実際により近い。逆のこともいえる。
【００８５】
そして、距離Ｅ（ｎ＝０）は、所定の閾値と比較される。
【００８６】
距離Ｅ（ｎ＝０）がこの閾値未満である場合には、第１の試行で良好な行列ｆが特定されたため、処理は停止される。しかし、そのような可能性は低く、大抵の場合は新たな推定値ｆ（ｎ＝１）が定義される。これを行うために、訂正係数ｃｎをｆ（ｎ＝０）に適用することができる。
【００８７】
そして、前述の工程が、新たな推定投影ｐ（ｎ＝１）を計算して距離Ｅ（ｎ＝１）を計算することにより、再開される。この新たな距離が前述の閾値よりも大きい場合には、新たな推定値ｆ（ｎ＝２）などが定義される。
【００８８】
過大な回数の反復を回避するために、反復の最大回数を規定することができる。そして、保持された推定値ｆは、最後に取得されたものとなり、最小距離Ｅに導いた推定値となっている可能性がある。
【００８９】
新たな推定値を定義するために用いられる係数ｃｎは、使用する反復型方法に依存する。このような方法を実行するには、前述のBruyant P.P.およびVanderberghe S.の文献や、Frank NatterおよびFrank Wubbelingの<<Mathematical Methods in Image Reconstruction>>ならびに<<Tomography under the supervision of Pierre Grangeat>>の教科書を参照することができる。
【００９０】
ＳＡＲＴ、ＯＳＥＭタイプの方法の場合には、反復ループにおいて用いられるデータのサブセットは、上で定義したデータブロックに対応する。
【００９１】
断層モードの再構成の場合には、異なる視角で取得されたデータブロックを択一的に使用することができる。
【００９２】
以下、本発明の実際的、例示的な実施の形態について説明する。
【００９３】
第１の例では、５ｍｍ厚さの検出器の５層のサブレイヤを用いる再構成方法が実行される。ＤＯＩ測定の精密度は１ｍｍである。
【００９４】
図１０に示されているように、所与のピクセルの各ボクセルについて、４つの照射領域が定義されている。ｒは、放射源平面に平行なこの領域内の点の位置を示す。
【数４】
2010507090.tif 000006
ここで、ｅは検出器ピクセルの入射面８とそれぞれのサブレイヤとの間の距離である。ピクセルｐ１に対応する第１のサブレイヤについて、距離ｅはゼロである。第２、第３、第４および第５のサブレイヤについてはそれぞれ、距離ｅは１ｍｍ、２ｍｍ、３ｍｍまたは４ｍｍである。
【００９５】
４つの領域の選択は、提示する数学計算のために簡単なものである。
【００９６】
行列Ｒの係数について２つの評価法があり得る：
１．  幾何学的数学計算による方法：ここでは、１次元形状についての計算を提示する。２次元への一般化も可能である。
２．  A. Gliere et al.: "Sindbad: From CAD Model to Synthetic Radiographs" Review of Progress in Quantitative Nondestructive Evaluation, ed. by D.O.Thompson and D.E.Chimenti, Vol. 17, pp 387-397, 1998；R. Guillemaud et al.: SINDBAD: "a multi purpose and scalable X-ray simulation tool for NDE and medical imaging" PSIP 2003, Grenoble Prance；J. Tabary et al. "New functionalities in the SNDBAD software for realistic X-ray simulation devoted to complex parts inspection" Proc. ECNDT, Berlin Sept. 2006の文献に記載されたシミュレーションソフトウェアパッケージである ＳＩＮＤＢＡＤシミュレーションによる方法。
【００９７】
シミュレーションは、２次元において使用することができ、より現実的に物理現象（例えば、コリメータのセプタトランスペアレンス、および放射源対象物により起こり得る減衰）を考慮することができるという利点がある。
【００９８】
１．  幾何学的数学近似計算による（セプタ厚さがゼロであるコリメータを想定することによる）行列Ｒの係数の評価（１次元）：
４つの照射領域において：
【数５】
2010507090.tif 000007
ここで、ｐａｓ＿ｅはそれぞれのボクセルのサブレイヤ厚さに対応する。一例では、全サブレイヤが等厚であるため、ｐａｓ＿ｅは１ｍｍに等しい。
２．  真の行列Ｒを取得可能なＳＩＮＤＢＡＤシミュレーション（２次元）による行列Ｒの係数の評価。次の事項が考慮される：
−  セプタトランスペアレンスによるセプタ厚さ、
−  検出器のサブレイヤの透過および吸収、
−  対象物により起こり得る減衰。
【００９９】
結果を提示する。１次元システムでのＤＯＩの貢献の（数学的）評価について述べる。
【０１００】
次のものを提示する：
−  反復型方法の評価：
−  代数的加法（ＡＲＴまたはＳＡＲＴ）、
−  乗法統計的方法（ＭＬＥＭまたはＯＳＥＭ）、
−  そして、次のモードにおける評価：
−  平面モード（単一視角）、
−  断層モード（複数視角）。
【０１０１】
第１例：平面モード（視角０°）および断層モード（視角０°、±９０°、±６７．５°、±４５°、±２２．５°）でのＤＯＩの貢献の定性的評価（１次元限定の数学的計算による）。
【０１０２】
この例では、これは、対象物に中心をとった点状放射源を有する画像の再構成である。
【０１０３】
対象物は次の寸法を有する：
Ｎｘ＝２１ボクセル、Ｎｚ＝４１ボクセル、
ｐａｓＸ＝ｐａｓＺ＝０．５ｍｍ（ｚは深度）、
ｄｉｓｔ＿Ｓ＿Ｃ＝８５．２５ｍｍ（対象物中心からコリメータ４（入射面）までの距離）。
【０１０４】
コリメータは、一辺が２．０ｍｍの正方形、ゼロセプタ、高さ２０ｍｍの、平行な孔を有するコリメータである。
【０１０５】
検出器は、寸法が２．０ｍｍの３５ピクセル（１Ｄ）からなり、この検出器は、５ｍｍ厚である（または、各１ｍｍ厚の５層のサブレイヤに離散化される）。
【０１０６】
ＡＲＴ、ＳＡＲＴ、ＭＬＥＭおよびＯＳＥＭの再構成方法が用いられる。
【０１０７】
平面モードでは、図１１Ａ〜図１１Ｄ（５ｍｍレイヤの場合）および図１２Ａ〜図１２Ｄ（５層の１ｍｍレイヤの場合）の再構成イメージが得られる。断層モードでは、図１３Ａ〜図１３Ｄ（５ｍｍレイヤの場合）および図１４Ａ〜図１４Ｄ（５層の１ｍｍレイヤの場合）の再構成イメージが得られる。
【０１０８】
図１１Ａ、図１２Ａ、図１３Ａ、図１４ＡはＡＲＴ方法の結果であり、図１１Ｂ、図１２Ｂ、図１３Ｂ、図１４ＢはＳＡＲＴ方法の結果であり、図１１Ｃ、図１２Ｃ、図１３Ｃ、図１４ＣはＭＬＥＭ方法の結果であり、図１１Ｄ、図１２Ｄ、図１３Ｄ、図１４ＤはＯＳＥＭ方法の結果である。
【０１０９】
平面モードでは、図１１Ａ〜図１２Ｄは、平面モードで再構成されたイメージがＤＯＩについての追加情報により、より高品質となっていることを示している。
【０１１０】
統計的反復型方法（ＭＬＥＭおよびＯＳＥＭ）は、代数的反復型方法よりも良好な再構成を行い、ＯＳＥＭ方法は、ＭＬＥＭ方法よりもパフォーマンスが良好である。
【０１１１】
断層モードでは、図１３Ａ〜図１３Ｄおよび図１４Ａ〜図１４Ｄは、このモードで再構成されたイメージが深度情報を得る手段を提供していることを示している。
【０１１２】
断層モードで再構成されたイメージはＤＯＩについての追加情報により、より高品質なものとなっている。
【０１１３】
第２例：平面モードでのＤＯＩの貢献の定性的評価。１つまたは２つの点状放射源を有するイメージが再構成される。
【０１１４】
対象物は次の寸法を有する：
Ｎｘ＝２１ボクセル、Ｎｚ＝４１ボクセル、
ｐａｓＸ＝ｐａｓＺ＝０．５ｍｍ、
ｄｉｓｔ＿Ｓ＿Ｃ＝１００ｍｍ（対象物からコリメータ４の距離）。
【０１１５】
コリメータは、１．５ｍｍの正方形、ゼロセプタ、高さ２５ｍｍの、平行な孔を有するコリメータである。
【０１１６】
検出器は、サイズ１．５ｍｍの４７ピクセルからなり、この検出器は、５ｍｍ厚であり、各１ｍｍの５層のサブレイヤに分解することができる。
【０１１７】
ＯＳＥＭ再構成方法が用いられる。
【０１１８】
第１の結果は２点状放射源の場合に対応するものであり、２点状放射源を区別するために、それらを用いて１層の検出器と５層の検出器との差異を調べることができる。
【０１１９】
次の再構成イメージが得られる：
−  両放射源間の距離が９．５ｍｍである場合については図１５Ａ〜図１５Ｅ（５ｍｍレイヤの場合）および図１６Ａ〜図１６Ｅ（５層の１ｍｍサブレイヤの場合）、
−  両放射源間の距離が３．５ｍｍである場合については図１７Ａ〜図１７Ｅ（５ｍｍレイヤの場合）および図１８Ａ〜図１８Ｅ（５層の１ｍｍサブレイヤの場合）。
【０１２０】
両方の場合（単一の５ｍｍレイヤおよび５層の１ｍｍレイヤ）において：
−  図１５Ａ、図１６Ａ、図１７Ａ、図１８Ａは検出器における相互作用の数を表し、
−  図１５Ｂ、図１６Ｂ、図１７Ｂ、図１８Ｂは検出器により見られる両放射源の検出器プロファイルを表し、
−  図１５Ｃ、図１６Ｃ、図１７Ｃ、図１８Ｃは再構成イメージを表し、
−  図１５Ｄ、図１６Ｄ、図１７Ｄ、図１８Ｄは深度上に累積された再構成イメージを表し、
−  図１５Ｅ、図１６Ｅ、図１７Ｅ、図１８Ｅは再構成イメージのプロファイルを表す。
【０１２１】
各１ｍｍの複数のレイヤの場合については、これらの図面から、再構成に導入されたＤＯＩ測定により２つの近接する点状放射源を分離することができると結論付けることができる。これは、この追加情報なしでは不可能である。したがって、ＤＯＩはシステムの効率が同じであれば空間解像度を向上させる。
【０１２２】
第２の結果は１点状放射源の場合に対応するものであり、コリメータの孔のサイズを拡大（１．５ｍｍコリメータから６ｍｍコリメータへ）することにより、１層の検出器と５層サブレイヤの検出器との差異を調べることができる。
【０１２３】
次の再構成イメージが得られる：
−  １．５ｍｍコリメータの場合については図１９Ａ〜図１９Ｄ（５ｍｍレイヤの場合）および図２０Ａ〜図２０Ｄ（５層の１ｍｍサブレイヤの場合）、
−  ３．０ｍｍコリメータの場合については図２１Ａ〜図２１Ｄ（５ｍｍレイヤの場合）および図２２Ａ〜図２２Ｄ（５層の１ｍｍサブレイヤの場合）、
−  ６．０ｍｍコリメータの場合については図２３Ａ〜図２３Ｄ（５ｍｍレイヤの場合）および図２４Ａ〜図２４Ｄ（５層の１ｍｍサブレイヤの場合）。
【０１２４】
これら３つの場合において：
−  図１９Ａ、図２０Ａ、図２１Ａ、図２２Ａ、図２３Ａ、図２４Ａは検出器における相互作用の数を表し、
−  図１９Ｂ、図２０Ｂ、図２１Ｂ、図２２Ｂ、図２３Ｂ、図２４Ｂは再構成イメージを表し、
−  図１９Ｃ、図２０Ｃ、図２１Ｃ、図２２Ｃ、図２３Ｃ、図２４Ｃは累積された再構成イメージを表し、
−  図１９Ｄ、図２０Ｄ、図２１Ｄ、図２２Ｄ、図２３Ｄ、図２４Ｄは点状放射源の再構成イメージのプロファイルを表す。
【０１２５】
これらの図面により、再構成に導入されたＤＯＩ測定により、効率が同じであれば、再構成された対象物の空間解像度が改善されると結論付けることができる。
【０１２６】
コリメータの孔のサイズに対する効率および空間解像度の変化は、図２５および図２６に示されている。
【０１２７】
図２６において、曲線Iは「１層」検出器の解像度を示し、曲線IIは「５層」検出器の解像度を示している。
【０１２８】
これらの結果（図２５）から言えることは、効率が２倍に（８３．８０  １０−４から１６２．３０  １０−４：図２５）増大すると再構成イメージの空間解像度に１ｍｍ（２．５ｍｍから１．５ｍｍへ）の改善があるということである。効率増大は２次元計算の場合に４倍にまで上昇する。
【０１２９】
効率が４倍に（８３．８０  １０−４から３３２．４３  １０−４）増大すると、同じ空間解像度がある。効率増大は２次元計算の場合に１６倍にまで上昇する。
【０１３０】
したがって、再構成に導入されたＤＯＩ測定により、空間解像度を向上しつつシステム効率を増大させることができる。
【０１３１】
比較例として、図２７は、再構成技術において光子の侵入深度が考慮されない場合に生じる問題を定性的に示している。実際に、光子は軌道全体にわたって検出器２と相互作用し得るため、空間解像度の損失を生じる（図２７において距離αにより示される）。
【０１３２】
アンガーカメラ（ＮａＩ（Ｔｌ）シンチレータ検出器）では、検出器における光子の斜角侵入による空間解像度の損失は、シンチレータの不十分な本質的空間解像度に埋め込まれる（１４０ｋｅＶで３ｍｍオーダー）。
【０１３３】
ＣＺＴのような半導体検出器では、本質的空間解像度はＮＡＩ（Ｔｌ）検出器の場合に比べて非常に良好であり、検出器における光子の斜角侵入による空間解像度の損失は視認可能となり、イメージにおいてぼやけを生じる。
【０１３４】
よって、ＣＺＴのような半導体では、検出器における光子相互作用深度についての情報は、空間解像度の損失を制限する。
【０１３５】
反復型再構成方法においてＤＯＩ測定を実行することにより：
−  効率が同じであればシステム空間解像度が改善し、
−  あるいは、空間解像度が同じであればシステム効率が改善し、
−  あるいは、システムの効率および空間解像度が改善し、
−  あるいは、システムの効率と空間解像度との間の妥協点が改善する。
【０１３６】
ガンマカメラのような本発明の装置は、平面モードまたは断層モードの検出器または検出器セット２と、前述したような方法を実行し得る処理手段とを有する。これらの手段は、マイクロコンピュータのような電子的手段とすることができる。また、これらの電子的手段は、検出器と一緒に組み立てられた特定の電子回路とすることができる。
【０１３７】
本発明の装置の実施の形態によれば、図１１Ａ〜図１１Ｄ、図１２Ａ〜図１２Ｄ、図１３Ａ〜図１３Ｄ、図１５Ａ〜図１５Ｅ、図１６Ａ〜図１６Ｅ、図１７Ａ〜図１７Ｅ、図１８Ａ〜図１８Ｅ、図１９Ａ〜図１９Ｄ、図２０Ａ〜図２０Ｄなどのような再構成イメージを視認するために視認手段を設けることができる。
【０１３８】
また、本出願人による特許出願である欧州特許出願公開第７６３７５１号明細書を参照して前述したバイパラメトリックスペクトルをメモリに記憶するために記憶装置を使用することができる。
【０１３９】
そして、この装置は、検出器の各サブレイヤもしくはボクセルまたは各ピクセルにおける相互作用の数を判定する手段を有する。
【０１４０】
また、記憶装置は、同じ検出器における様々なセグメンテーションをメモリに記憶することができる（例えば、同一厚のサブレイヤあるいは増大する厚さを有するサブレイヤ（図３のモデル）におけるセグメンテーション、検出器がコリメータ孔ごとに単一の検出器ピクセルを有する（図４Ａ）と考えられるか、あるいは、コリメータ孔ごとに複数のピクセルを有する（図７の場合）と考えられるか）。ユーザは、例えばプルダウンメニューにより所望のセグメンテーションを選択することができる。
【０１４１】
実施の形態とは無関係に、ＤＯＩに関する情報により、マルチレイヤで検出器を記述することができる。そして、各ピクセルは、これらの異なるレイヤ上に配置されたボクセルに離散化される。各ボクセルについて取得された統計データは、再構成時に様々な方法で（ボクセルごとに生じるか、ボクセルをブロックにグループ化する）、使用することができる。
【０１４２】
また、生統計データは、再構成前に差分フィルタにより差分統計データを得るために処理することができる。各差分統計データは例えば、２つの隣接ボクセル（僅かに異なる開口角を有する）の受光円錐間の差異に対応する。例えば図１Ｂにおいては参照番号６０、６２の円錐についての差異は、ハッチングにより示されている。
【０１４３】
このようなデータ事前処理により、確率的により独立したものとすることができ、再構成アルゴリズムはより良好に収束することができる。
【０１４４】
行列式（上記式[p]=[R][f]）のレベルでは、これはｐが可変であることを意味する。典型的には、２つの要素のｐ、例えばｐ１およびｐ２が、同じ空間的位置を有し同じピクセルに属するがレイヤが異なる（深度が異なる）２つの検出器ボクセルに関連する場合には、ｐ１およびｐ２は、ｐ１およびｐ１−ｐ２に置き換えられる。結果として、行列Ｒは一層「スパース」となる（数学的意味で、すなわち、ゼロをより多く含む）。実際に新しい要素のｐはそれぞれ、より少ない対象物ボクセルに対応する。そして、再構成アルゴリズムの結果は潜在的により良好である。
【０１４５】
本発明の実施の形態によれば、コンプトン効果ではない光電タイプの相互作用のみが考慮される。コンプトン相互作用をなくす手段は、本出願人の仏国特許出願公開第２７９０５６０号明細書に記載されている。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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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１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１１Ｄ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１２Ｄ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１３Ｃ】
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【図１３Ｄ】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１４Ｃ】
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【図１４Ｄ】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１５Ｃ】
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【図１５Ｄ】
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【図１５Ｅ】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１６Ｃ】
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【図１６Ｄ】
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【図１６Ｅ】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１７Ｃ】
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【図１７Ｄ】
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【図１７Ｅ】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１８Ｃ】
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【図１８Ｄ】
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【図１８Ｅ】
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【図１９Ａ】
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【図１９Ｂ】
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【図１９Ｃ】
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【図１９Ｄ】
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【図２０Ａ】
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【図２０Ｂ】
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【図２０Ｃ】
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【図２０Ｄ】
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【図２１Ａ】
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【図２１Ｂ】
2010507090.tif 000068
【図２１Ｃ】
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【図２１Ｄ】
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【図２２Ａ】
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【図２２Ｂ】
2010507090.tif 000072
【図２２Ｃ】
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【図２２Ｄ】
2010507090.tif 000074
【図２３Ａ】
2010507090.tif 000075
【図２３Ｂ】
2010507090.tif 000076
【図２３Ｃ】
2010507090.tif 000077
【図２３Ｄ】
2010507090.tif 000078
【図２４Ａ】
2010507090.tif 000079
【図２４Ｂ】
2010507090.tif 000080
【図２４Ｃ】
2010507090.tif 000081
【図２４Ｄ】
2010507090.tif 000082
【図２５】
2010507090.tif 000083
【図２６】
2010507090.tif 000084
【図２７】
2010507090.tif 000085
【国際調査報告】
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2010507090.tif 000087
2010507090.tif 000088
2010507090.tif 000089
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