(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
受け取られる個別の放射線イベントを、対応する放射線イベント信号に変換する放射線変換素子のアレイであって、前記放射線変換素子の少なくとも１つに欠陥がある、アレイと、
少なくとも欠陥のない放射線変換素子からの放射線イベント信号をデジタル化する手段と、
前記アレイの個別の前記欠陥のない放射線変換素子のうち少なくとも２つを、前記欠陥のある放射線変換素子に対する放射線イベント信号に寄与する放射線変換素子として割り当てる手段と、
前記欠陥のある放射線変換素子に対する放射線イベント信号を、前記寄与する放射線変換素子からの放射線イベント信号に基づいて生成する手段と、
を有し、
前記欠陥のある放射線変換素子の放射線イベント信号を生成する前記手段が、
前記寄与する放射線変換素子の各々に対応する各テーブル位置をもつテーブルであって、少なくとも１つの前記テーブル位置がトークンを保有している、テーブルと、
前記テーブル位置の間で前記トークンをパスする手段と、
前記寄与する放射線変換素子からの放射線イベント信号を受け取り、対応するテーブル位置が前記トークンを保有するかどうか決定するために前記テーブルにアクセスし、前記対応するテーブル位置が前記トークンを保有することに応じて、前記欠陥のある放射線変換素子に対する放射線イベント信号を生成し、前記トークンをパスする前記手段に前記トークンをパスさせる手段と、
を有する放射線検出装置。
【請求項２】
前記放射線変換素子の各々が、
ソリッドステート検出器素子、及び
シンチレーションクリスタルとフォトダイオードとの対、
のうち一方を有する、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
２つの隣り合う前記放射線変換素子に欠陥があり、１つの前記テーブルに、前記欠陥のある２つの隣り合う放射線変換素子に対応する２つのトークンが配置され、前記２つのトークンが、それぞれ別々の前記欠陥のある放射線変換素子に対応し、前記トークンをパスする前記手段が、該トークンを前記テーブル位置の間で別々にパスする、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記トークンをパスする前記手段が、前記トークンを、前記テーブル位置の間で順番に又はランダムにパスする、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記欠陥のある放射線変換素子に対して生成された放射線イベント信号に、放射線エネルギー値を割り当てるエネルギー出力手段を更に有する、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
予め選択された制限されたレンジにおいて、前記エネルギー出力手段のエネルギー出力を変化させるエネルギー変化手段を更に有する、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記エネルギー変化手段が、
前記エネルギー値の予め選択された数の最下位ビットを除去する手段と、
最下位ビットをランダムに生成する乱数発生器と、
前記除去された最下位ビットを、前記ランダムに生成された最下位ビットと置き換える手段と、
を有する、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
放射線イベント情報を画像表現に再構成する手段と、
前記画像表現を記憶する手段と、
前記画像表現の少なくとも一部を、人間可読な表示に変換する手段と、
を更に有する、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
入射ガンマ放射線イベントを受け取り、対応する放射線イベント信号を生成する放射線検出素子の２次元アレイであって、前記放射線検出素子のうちの少なくとも１つに欠陥がある、２次元アレイと、
前記素子の前記放射線イベント信号を、前記アレイの空間位置及び前記入射ガンマ放射線イベントのエネルギーを示すデジタル値、に変換する少なくとも１つのアナログデジタル変換器と、
前記アレイの欠陥のない放射線検出素子のうち少なくとも２つを、前記欠陥のある放射線検出素子に対する放射線イベント信号に寄与する放射線検出素子として割り当てる手段と、
前記欠陥のある放射線検出素子に対するデジタル放射線イベント信号を、前記寄与する放射線検出素子からの放射線イベント信号に基づいて生成する仮想イベント生成器と、
を有し、
前記仮想イベント生成器が、
前記寄与する放射線検出素子の各々に対応する各テーブル位置をもつテーブルであって、少なくとも１つの前記テーブル位置がトークンを保有している、テーブルと、
前記テーブル位置の間で前記トークンをパスする手段と、
前記寄与する放射線検出素子からの放射線イベント信号を受け取り、対応するテーブル位置が前記トークンを保有するかどうか決定するために前記テーブルにアクセスし、前記対応するテーブル位置が前記トークンを保有することに応じて、前記欠陥のある放射線検出素子に対する放射線イベント信号を生成し、前記トークンをパスする前記手段に前記トークンをパスさせる手段と、
を有するガンマカメラ。
【請求項１０】
個別の放射線検出素子の２次元アレイにおいて放射線イベントを受け取り、対応する放射線イベント信号を生成するステップであって、前記放射線検出素子の少なくとも１つに欠陥がある、ステップと、
欠陥のない放射線検出素子からの放射線イベント信号をデジタル化するステップと、
前記欠陥のない放射線検出素子のうち少なくとも２つを、前記欠陥のある放射線検出素子に対する放射線イベント信号に寄与する放射線検出素子として割り当てるステップと、
前記欠陥のある放射線検出素子に対する放射線イベント信号を、前記寄与する放射線検出素子からの前記放射線イベント信号に基づいて生成するステップと、
を含み、
前記欠陥のある放射線検出素子の放射線イベント信号を生成する前記ステップが、
前記寄与する放射線検出素子の１つから放射線イベント信号を受け取り、
前記寄与する放射線検出素子の各々に対応する各テーブル位置をもつテーブルであって、少なくとも１つの前記テーブル位置がトークンを保有している、テーブルにアクセスして、前記１つの寄与する放射線検出素子に対応するテーブル位置が前記トークンを保有するかどうか決定し、
前記対応するテーブル位置が前記トークンを保有することに応じて、前記欠陥のある放射線検出素子に対する放射線イベント信号を生成し、前記トークンを前記テーブルの他のテーブル位置に渡す、
ことを含む、放射線を検出する方法。
【請求項１１】
一様なガンマ放射線場によって前記アレイの各放射線検出素子を照射するステップと、
前記欠陥のある放射線検出素子を決定するために、前記放射線イベント信号の少なくとも１つを監視するステップと、
を更に含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記割り当てるステップは、それぞれの前記欠陥のある放射線検出素子と隣り合う放射線検出素子を、前記寄与する放射線検出素子として割り当て、前記寄与する放射線検出素子からの放射線イベント信号は、前記欠陥のある放射線検出素子に対する放射線イベント信号の基礎を形成する、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
２つの隣り合う放射線検出素子に欠陥があり、１つの前記テーブルに、前記欠陥のある２つの隣り合う放射線検出素子に対応する２つのトークンが配置され、前記２つのトークンが、それぞれ別々の前記欠陥のある放射線検出素子に対応し、前記トークンが別々に渡される、請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
前記寄与する放射線検出素子は、前記欠陥のある放射線検出素子に最も近い近傍放射線検出素子及び次に最も近い近傍放射線検出素子であり、前記トークンを渡す前記ステップが、前記次に最も近い近傍放射線検出素子に対応するテーブル位置の間でトークンを渡すよりも高い頻度で、前記最も近い近傍放射線検出素子に対応するテーブル位置の間で前記トークンを渡すことを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１５】
前記放射線イベント信号が、受け取られた放射線イベントの位置及びエネルギーを示す、請求項１０に記載の方法。
【請求項１６】
前記寄与する放射線検出素子における前記放射線イベントの前記エネルギーのデジタル値の最下位ビットを除去するステップと、
ランダムに生成された値を前記最下位ビットとして割り当てるステップと、
を更に含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記デジタル化された放射線イベント信号が、前記放射線イベントが受け取られた前記放射線検出素子の位置を示す位置値を含み、前記方法が、
前記デジタルの位置値を３次元画像表現に再構成するステップと、
前記画像表現の一部を人間可読の表示に変換するステップと、
を更に含む、請求項１０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタルイメージングの技術に関する。本発明は、核カメラに特定のアプリケーションを見い出し、特にそれを参照して説明される。本発明は、例えば宇宙空間のぼやけた領域をイメージングするための天文用検出器のような、他のピクセレート（pixilated）されたイメージング装置にも適用可能であることが理解されるべきである。当業者であれば、デッドピクセル又は退行的なピクセルの存在が技法の精度を損なうアプリケーションにおいて本発明の適用可能性を理解するであろう。
【背景技術】
【０００２】
診断核医学イメージングは、被験体の放射性核種分布を調べるために使用される。一般に、１又は複数の放射性医薬品又は放射性同位元素が、被験体に注入される。放射性医薬品は、一般に、注入された放射性医薬品を吸収する循環系又は特定の器官をイメージングするために、被験体の血流に注入される。放射線検出器は、発せられる放射線を監視し、記録するために、被験体の表面近傍に配置される。多くの場合、検出器は、複数の方向から発せられる放射線を監視するために、被験体の周囲で回転され又は割り出し（インデックス、indexed）される。これらの投影データセットは、被験体内の放射性医薬品分布を表わす３次元画像に再構成される。
【０００３】
一般に、それぞれの検出器ヘッドは、大きいシンチレーションクリスタルと向き合う光電子増倍管（ＰＭＴ）のアレイを有する。それぞれの放射イベントは、最も近い光電子増倍管によって観察される対応するフラッシュを生成する。イベントを観察するそれぞれの光電子増倍管は、対応するアナログパルスを出力する。個別のＰＭＴからのアナログパルスは、デジタル化され、結晶面上のシンチレーションイベントの位置のｘ及びｙ空間座標を生成するために組み合わせられる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、増倍管に関するいくつかの問題がある。倍増管は、ドリフトする傾向があり、大きな空間を占め、高価である。多くの提案が、増倍管をピクセレートされたソリッドステートアレイと置き換えるためになされてきた。技術者及び科学者は、被験体の核種分布を調べるためにソリッドステートデバイスを用い始めたので、さらに別の問題に遭遇した。ソリッドステートアレイは、概して、１乃至２ｍｍの約１５，０００ピクセル以上を含む。いかなるデッドピクセル又は規格外のピクセルも含まずに、このサイズのアレイを製造することは困難である。更に、長い年月をかけて使用するうちに、１つ又は複数のピクセルが、デッドピクセルになり若しくは劣化し、又は他の場合には放射線イベントに応じて正しいデータを提供することができなくなることが多い。正しいデータを生成しないピクセルは、再構成された画像にアーチファクトをもたらす。
【０００５】
本発明は、上述の及び他の問題を解決する新しい改善された方法及び装置を企図する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の１つの見地により、放射線検出装置が提供される。素子のアレイは、受け取られる個別の放射線イベントを、対応する放射線イベント信号に変換する。放射線変換素子の１つは欠陥をもつ。ある手段が、放射線イベントをデジタル化する。ある手段が、欠陥のある放射線変換素子に対する放射線イベント信号を、アレイの他の放射線変換素子からの放射線イベント信号に基づいて生成する。
【０００７】
本発明の別の見地により、放射線を検出する方法が提供される。放射線イベントが、ピクセレートされた位置のアレイにおいて受け取られ、対応する放射線イベント信号が、生成される。位置の少なくとも１つは欠陥をもつ。欠陥のない位置からの放射線イベント信号が、デジタル化される。欠陥のある位置に対する放射線イベント信号が、欠陥のない位置からの放射線イベント信号に基づいて生成される。
【０００８】
当業者には、本発明の更なる利点及び利益が、好適な実施例の以下の詳細な説明を読み、理解することによって明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明は、さまざまな構成要素及び構成要素の構成並びにさまざまなステップ及びステップの構成の形をとることができる。図面は、好適な実施例を説明する目的だけのものであり、本発明を制限するものとして解釈されてはならない。
【００１０】
図１を参照して、核イメージング装置は、一般に、回転ガントリ１２を支持する静止ガントリ１０を有する。１つ又は複数の検出器ヘッド１４が、関心領域１６から発する放射線イベントを検出するために、回転ガントリによって担持される。それぞれの検出器ヘッドは、検出器素子の２次元アレイ１８を有する。検出器アレイは、好適には、ガンマ放射線を直接電荷に変換するソリッドステート検出器である。しかしながら、例えばフォトダイオードのアレイと光学的に結合されるシンチレータのアレイ等の他のアレイも企図される。それぞれのヘッドは、それぞれの放射線応答を、検出器面におけるその位置（ｘ，ｙ）及びそのエネルギー（ｚ）を示すデジタル信号に、変換するための回路２０を有する。
【００１１】
一般に、イメージングされるべき対象（object）２２は、１つ又は複数の放射性医薬品又は放射性同位元素を注入され、検査領域１６に配置される。対象２２内のこれらの医薬の存在は、対象からの放射線の放出をもたらす。コリメータ２４によって規定される軌道に沿って進む放射線は、検出器ヘッド１４によって検出される。検出器ヘッドは、複数の方向からの放出データを収集するために、検査領域周囲を角度的に割り出しされ又は回転される。検査領域周囲の検出器ヘッドの投影放出データ（ｘ、ｙ、ｚ）及び角度位置（θ）は、データストレージ２６に記憶される。再構成プロセッサ２８は、データストレージ２６からのイベント及び検出器オリエンテーションのデータを処理して、ボリュメトリックな画像表現にする。画像表現は、ビデオプロセッサ３２による操作及びビデオモニタ、プリンタ等の画像ディスプレイ３４への表示のために、ボリューム画像メモリ３０に記憶される。
【００１２】
図２を参照して、回路２０は、任意には、アレイ１８のそれぞれの検出器素子の出力を増幅し又は別な方法で処理するための信号処理回路のアレイ４０を有する。アナログデジタル変換器のアレイ４２は、それぞれのイベントを、検出器面の（ｘ，ｙ）位置を示すデジタル信号に変換し、エネルギー信号（ｚ）を供給するためにパルス振幅をデジタル化する。
【００１３】
事前較正処理の間、検出器面は、一様なフラッドな場によって照射される。放射線の一様なフラッドにより、アレイのすべての検出器は、同じカウント数をもつべきであり、イベントは、一貫した振幅でなければならない。制御回路又はプロセッサ４４は、検出器素子の各々がほぼ同じカウント数及びほぼ同じエネルギー分布をもつかどうか調べるために、直接的に又はメモリ２６を読み込むことによって、それぞれの検出器素子の出力を監視する。検出器のいずれかが、予め選択されたずれよりも大きく他のものと異なっている場合、制御プロセッサ４４は、切換手段４６が正しく働かない素子からの信号を削除するようにし、又はプリアンプ４０が正しく働かない素子（例えばピクセルＰ０）をアナログデジタル変換器４２から切り離すようにする。制御プロセッサ４４は、複数の最も近い近傍ピクセル又は他の寄与するピクセル（例えばピクセルＰ１−Ｐ８）の出力が、メモリ２６及びイベント生成回路４８の両方に送信されるようにする。イベント生成回路４８の出力は、寄与ピクセルによって受け取られるイベントに従って、正しく働かない素子に対する（ｘ、ｙ、ｚ）放射線イベントを供給するために、データメモリ２６に接続される。
【００１４】
図３を参照して、好適な実施例のイベント生成器４８は、入力部５０を有し、この入力部５０において、例えば最も近い近傍ピクセル（Ｐ１−Ｐ８）のような各寄与ピクセルからのイベントが受け取られる。イベントが、寄与ピクセルの入力部の１つにおいて受け取られるたびに、ルックアップ及び比較回路５２が、対応するピクセルテーブル５４を見て、イベントが生じた寄与ピクセルがトークン５６を有するテーブル位置に対応しているかどうか決定する。例示として、トークン５６が、最も近い近傍ピクセルＰ１に対応するテーブル位置Ｐ１にあり、入力イベントが、ピクセルＰ１から受け取られる場合、ルックアップ及び比較回路５２は、位置Ｐ０において受け取られたイベントを示す出力を生成する。バックアップ及び比較回路５２は更に、トークンパッシング制御回路５８によって、テーブル位置Ｐ１が、他の寄与ピクセルに対応するテーブル位置Ｐ２−Ｐ８の１つに、トークンをパスする（渡す）ようにさせることができる。トークンは、テーブル位置の間で順番にパスされてもよいが、ランダムにパスされることが好ましい。このように、８つの寄与ピクセルがある場合、寄与ピクセルの各々において生じるイベントの約１／８が、寄与ピクセル位置だけでなく、欠陥のあるピクセルの位置にも当てられる。
【００１５】
一実施例において、寄与ピクセルイベントのエネルギーは、Ｐ０におけるイベントのエネルギーとして、データメモリに渡される。しかしながら、エネルギー回路６０が、共有イベントの実際のエネルギーを、注入された放射性同位元素の期待される平均エネルギーと置き換えることが好ましい。より具体的には、イベントのエネルギーは、概して、ベルカーブ上に分布される。ディザ回路６２は、好適には、より一般的なエネルギー分布を生成するために、ベルカーブに沿ってエネルギーを振動させる。一実施例において、ディザ回路６２は、寄与ピクセルからのエネルギー値の最下位ビット、例えば３つの最下位ビットを削除する（７０）。ディザ回路６０は、検出された最下位ビットに対するランダム値を生成するための乱数発生器７２を有し、ランダム値は、削除されたビットと置き換わる（７４）。
【００１６】
図４を参照して、寄与ピクセルは、８つの最も近い近傍ピクセルでなくてもよいことが理解されるべきである。図４の例において、寄与ピクセルは、２４個の最も近い近傍ピクセルを含む。より好適には、トークンパッシング回路５８は、寄与ピクセルの近さに基づいてトークンをパスする。最も近い近傍ピクセルＰ１−Ｐ８が、次に最も近い近傍ピクセルＰ９−Ｐ２４の４倍多くまでトークンを受け取るように、トークンパッシングアルゴリズムのランダムさが選択される。別の代替実施例において、マトリクスの角のピクセルＰ９、Ｐ１３、Ｐ１７及びＰ２１は、寄与ピクセルとして使用されず、又は寄与する頻度が少ない。別の代替実施例において、正符号形のアレイのピクセル、すなわちＰ１１、Ｐ２、Ｐ６、Ｐ１９及びＰ２２、Ｐ８、Ｐ４、Ｐ１５だけが、図４のナンバリング方法において寄与する。別の代替実施例において、ピクセルの列、行又は斜めの行のみが寄与する。寄与ピクセルのさまざまな他の構成が、欠陥のあるピクセルから期待されるのとほぼ同じ出力量を生成するピクセルを選択するように適宜に選択されることができる。
【００１７】
ある例では、欠陥のある２つのピクセルＰ０が、図５に示すように並んで現れ、又は角から角まで現れることがある。図５の実施例において、対を囲む最も近い近傍ピクセルＰ１−Ｐ１０が、寄与ピクセルとして選択される。データは、２つのトークンがあることを除いて、図３とほぼ同じに処理される。１つのトークンは、欠陥のある２つのピクセルの各々に対応する。入力が、ピクセルの１つに対するトークンを保有するテーブル位置に対応する寄与ピクセルから受け取られるときはいつも、イベントが、当該ピクセルについて生成され、トークンがパスされる。
【００１８】
本発明は、好適な実施例を参照して記述されている。変形及び変更は、前述の詳細な説明を読み、理解することによりなされるであろう。本発明は、すべてのこのような変更及び変形が添付の特許請求の範囲又はその等価物の範囲内にある限り、それらを含むものとして解釈されることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明による核デジタルイメージング装置の概略図。
【図２】放射線イベント信号生成回路の概略図。
【図３】欠陥のあるピクセルに対する放射線イベント信号を生成するための技法を示す図。
【図４】ランダムなイベントを生成する技法の代替実施例を示す図。
【図５】並んでいる、欠陥のあるピクセルに対する放射線イベント信号を生成するための技法を示す図。
【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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