(57)【要約】  品質管理（ＱＣ）方法１００を実行する少なくとも１つの電子プロセッサ２０を含むワークステーション１８によって読み出し可能及び実行可能な命令を記憶する非一時的コンピュータ可読媒体である。その方法は、ピクセル構成検出器１４によって取得された現在のＱＣデータセットと、ピクセル構成検出器によって取得された１つ以上の先行するＱＣデータセットとを受信することと、現在のＱＣデータセット及び１つ以上の先行するＱＣデータセットから、ピクセル構成検出器の検出器ピクセル１６の安定度レベルを経時的に判断することと、ピクセル構成検出器の検出器ピクセルに関して判断された安定度レベルが安定度閾値範囲から外れているときに、その検出器ピクセルをデッドと分類することと、ワークステーションと動作可能に接続された表示デバイス２４上に、デッドと分類された検出器ピクセルの識別情報２８を表示することとを有する。
2020534539.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
品質管理（ＱＣ）方法を実行する少なくとも１つの電子プロセッサを含むワークステーションによって読み出し可能及び実行可能な命令を記憶する非一時的コンピュータ可読媒体であって、前記方法は、
ピクセル構成検出器によって取得された現在のＱＣデータセットと、前記ピクセル構成検出器によって取得された１つ以上の先行するＱＣデータセットとを受信することと、
前記現在のＱＣデータセット及び前記１つ以上の先行するＱＣデータセットから、前記ピクセル構成検出器の検出器ピクセルの安定度レベルを経時的に判断することと、
前記ピクセル構成検出器の検出器ピクセルに関して判断された前記安定度レベルが安定度閾値範囲から外れているときに、前記検出器ピクセルをデッドと分類することと、
前記ワークステーションと動作可能に接続された表示デバイス上に、デッドと分類された前記検出器ピクセルの識別情報を表示することとを有する、非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項２】
前記方法は、
前記現在のＱＣデータセットから、前記ピクセル構成検出器の前記検出器ピクセルの感度レベルを判断することと、
前記感度レベルが最大感度閾値より高いときに、前記ピクセル構成検出器の検出器ピクセルをデッドと分類することとを更に有する、請求項１に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項３】
前記方法は、
前記感度レベルが最小感度閾値より低いときに、前記ピクセル構成検出器の検出器ピクセルをデッドと分類することを更に有する、請求項２に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項４】
前記方法は、
前記感度レベルが最小感度閾値より低く、経時的に安定した感度レベルを有するときに、前記ピクセル構成検出器の検出器ピクセルをコールドと分類することを更に有し、
前記表示は、コールドと分類された前記検出器ピクセルの識別情報も含む、請求項２に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項５】
前記方法は、
デッドと分類された前記検出器ピクセルに基づいて、前記ピクセル構成検出器の保守点検又は較正が指示されるか否かを判断することを更に有し、
前記表示デバイス上の前記表示は、前記ピクセル構成検出器の保守点検又は較正が指示されるか否かの前記判断を踏まえて、前記ピクセル構成検出器の保守点検の実行勧告又は前記ピクセル構成検出器の較正の実行勧告を指示するメッセージを更に含み、前記メッセージは、前記ピクセル構成検出器内でデッドと分類された検出器ピクセルのクラスタを再配置する勧告を更に指示する、請求項１から４のいずれか一項に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項６】
前記ピクセル構成検出器の検出器ピクセルに関して判断された前記安定度レベルが安定度閾値範囲から外れているときに前記検出器ピクセルをデッドと分類する前記動作は、
以前にデッドと分類された１つ以上の検出器ピクセルの検出された前記安定度レベルが前記安定度閾値範囲内にあるときに、以前にデッドと分類された前記１つ以上の検出器ピクセルをライブと再分類することを更に含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項７】
前記方法は、
デッドと分類された前記検出器ピクセルを、データを与えない検出器ピクセルとして取り扱って、ピクセル構成検出器によって撮像対象者に関して取得される撮像データをシミュレートすることと、
前記シミュレートされた撮像データを再構成して、シミュレートされた画像を生成することとを更に有する、請求項１から６のいずれか一項に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項８】
前記方法は、
デッドと分類された前記検出器ピクセルによって取得されたデータを省いて、前記ピクセル構成検出器によって取得された撮像データセットを再構成して、現在のＱＣ画像を生成することと、
前記表示デバイス上に、前記現在のＱＣ画像と前記１つ以上の先行するＱＣデータセットで生成された基準画像との比較を表示することとを更に有する、請求項１から７のいずれか一項に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項９】
前記方法は、
前記現在のＱＣ画像と前記基準画像とを比較することと、
前記現在のＱＣ画像と前記基準画像との前記比較に基づいて、前記ピクセル構成検出器の保守点検又は較正が指示されるか否かを判断することとを更に有し、
前記表示デバイス上の前記表示は、前記ピクセル構成検出器の保守点検又は較正が指示されるか否かの前記判断を踏まえて、前記ピクセル構成検出器の保守点検の実行勧告又は前記ピクセル構成検出器の較正の実行勧告を指示するメッセージを更に含む、請求項８に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項１０】
患者の撮像データを取得する画像取得デバイスであって、複数の検出器ピクセルを備えるピクセル構成検出器を含む、画像取得デバイスと、
表示デバイスと、
少なくとも１つの電子プロセッサとを備える、撮像システムであって、
前記少なくとも１つの電子プロセッサは、
前記ピクセル構成検出器によって取得された現在の品質管理（ＱＣ）データセットと、前記ピクセル構成検出器によって取得された１つ以上の先行するＱＣデータセットとを受信し、
前記現在のＱＣデータセット及び前記１つ以上の先行するＱＣデータセットから、前記検出器ピクセルの安定度レベルを経時的に判断し、
前記検出器ピクセルに関して判断された前記安定度レベルが安定度閾値範囲から外れているときに、前記検出器ピクセルの１つ以上をデッドと分類し、
デッドと分類された前記検出器ピクセルの識別情報を表示するために、前記表示デバイスを制御するようにプログラムされる、撮像システム。
【請求項１１】
前記少なくとも１つの電子プロセッサは、
前記現在のＱＣデータセットから、前記ピクセル構成検出器の前記検出器ピクセルの感度レベルを判断し、
前記感度レベルが最大感度閾値より高いときに、前記ピクセル構成検出器の検出器ピクセルをデッドと分類し、
前記感度レベルが最小感度閾値より低いときに、前記ピクセル構成検出器の検出器ピクセルをコールドと分類し、
前記ピクセルの前記識別情報をデッド又はコールドと表示するために、前記表示デバイスを制御するように更にプログラムされる、請求項１０に記載の撮像システム。
【請求項１２】
前記少なくとも１つの電子プロセッサは、
デッドと分類された前記検出器ピクセルに基づいて、前記ピクセル構成検出器の保守点検又は較正が指示されるか否かを判断するように更にプログラムされ、
前記表示デバイス上の前記表示は、前記ピクセル構成検出器の保守点検又は較正が指示されるか否かの前記判断を踏まえて、前記ピクセル構成検出器の保守点検の実行勧告又は前記ピクセル構成検出器の較正の実行勧告を指示するメッセージを更に含む、請求項１０又は１１に記載の撮像システム。
【請求項１３】
前記少なくとも１つの電子プロセッサは、
以前にデッドと分類された１つ以上の検出器ピクセルの検出された前記安定度レベルが前記安定度閾値範囲内にあるときに、以前にデッドと分類された前記１つ以上の検出器ピクセルをライブと再分類するように更にプログラムされる、請求項１０から１２のいずれか一項に記載の撮像システム。
【請求項１４】
前記少なくとも１つの電子プロセッサは、
デッドと分類された前記検出器ピクセルを、データを与えない検出器ピクセルとして取り扱って、備えるピクセル構成検出器によって撮像対象者に関して取得される撮像データをシミュレートし、
前記シミュレートされた撮像データを再構成して、シミュレートされた画像を生成するように更にプログラムされる、請求項１０から１３のいずれか一項に記載の撮像システム。
【請求項１５】
前記少なくとも１つの電子プロセッサは、
デッドと分類された前記検出器ピクセルによって取得されたデータを省いて、前記ピクセル構成検出器によって取得された撮像データセットを再構成して、現在のＱＣ画像を生成し、
前記現在のＱＣ画像と前記１つ以上の先行するＱＣデータセットから生成された基準画像との比較を表示するために、前記表示デバイスを制御するように更にプログラムされる、請求項１０から１４のいずれか一項に記載の撮像システム。
【請求項１６】
前記少なくとも１つの電子プロセッサは、
前記現在のＱＣ画像と前記基準画像とを比較し、
前記現在のＱＣ画像と前記基準画像との前記比較に基づいて、前記ピクセル構成検出器の保守点検又は較正が指示されるか否かを判断するように更にプログラムされ、
前記表示デバイス上の前記表示は、前記ピクセル構成検出器の保守点検又は較正が指示されるか否かの前記判断を踏まえて、前記ピクセル構成検出器の保守点検の実行勧告又は前記ピクセル構成検出器の較正の実行勧告を指示するメッセージを更に含む、請求項１５に記載の撮像システム。
【請求項１７】
前記ピクセル構成検出器は、
ポジトロン放出断層撮影（ＰＥＴ）デバイスの検出器リング、透過型コンピュータ断層撮影（ＣＴ）デバイスの検出器アレイ、単光子放出コンピュータ断層撮影（ＳＰＥＣＴ）を実行するガンマカメラの検出器、及びデジタルｘ線撮影デバイスのデジタル検出器アレイのうちの１つである、請求項１０から１６のいずれか一項に記載の撮像システム。
【請求項１８】
前記現在のＱＣデータセット及び１つ以上の先行するＱＣデータセットは、点線源又はライン線源を備える基準線源から取得される、請求項１０から１７のいずれか一項に記載の撮像システム。
【請求項１９】
患者の撮像データを取得するポジトロン放出断層撮影（ＰＥＴ）デバイスであって、前記ポジトロン放出断層撮影（ＰＥＴ）デバイスは、複数のＰＥＴ検出器ピクセルを備えるＰＥＴ検出器リングを含む、ポジトロン放出断層撮影（ＰＥＴ）デバイスと、
表示デバイスと、
少なくとも１つの電子プロセッサとを備える、撮像システムであって、
、前記少なくとも１つの電子プロセッサは、
前記ピクセル構成検出器によって取得された現在の品質管理（ＱＣ）データセットと、前記ピクセル構成検出器によって取得された１つ以上の先行するＱＣデータセットとを受信し、
前記現在のＱＣデータセットから、前記検出器ピクセルの感度レベルを判断し、
前記現在のＱＣデータセット及び前記１つ以上の先行するＱＣデータセットから、前記検出器ピクセルの安定度レベルを経時的に判断し、
前記感度レベルが最大感度閾値より高いときに、前記ピクセル構成検出器の検出器ピクセルをデッドと分類し、
前記感度レベルが最小感度閾値より低いときに、前記ピクセル構成検出器の検出器ピクセルをコールドと分類し、
デッド又はコールドと分類された前記検出器ピクセルの識別情報を表示するために、前記表示デバイスを制御するようにプログラムされる、撮像システム。
【請求項２０】
前記少なくとも１つの電子プロセッサは、
以前にデッドと分類された１つ以上の検出器ピクセルの検出された前記安定度レベルが前記最大安定度閾値及び前記最小安定度閾値の範囲内にあるときに、以前にデッドと分類された前記１つ以上の検出器ピクセルをライブと再分類するように更にプログラムされる、請求項１９に記載の撮像システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
以下の内容は包括的には、医療用撮像技術、医療用画像解釈技術、画像再構成技術、医療用撮像デバイス保守点検技術及び関連技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルポジトロン放出断層撮影（ＰＥＴ）検出器は、数多くのピクセルからなるアセンブリを含む。１つのピクセル構成検出器設計では、各検出器ピクセルは所望のサイズに切断された小さいシンチレータ結晶であり、ＰＥＴスキャンにおいて５１１ｋｅＶガンマ線を検出するために、関連するシンチレーション光検出ユニット及び電子回路を有する。大部分のピクセルの性能が比較的類似し、予測可能であり、それにより、平均的なピクセルからなる大きいサブセットが形成されるように、結晶調製、検出器組立工程などが、できる限り系統的に維持される。
【０００３】
結晶の不均一性、製造時の処理の変動、光子検出ユニット（例えば、フォトダイオード）性能のばらつき、組立工程の不一致、電子回路の変動などの数多くの理由に起因して、検出器ピクセルのごく一部が平均的なピクセルとは著しく異なる場合がある。そのようなピクセルの中には、平均的なピクセルよりはるかに低い感度を有するものがある。そのようなピクセルの中には、平均よりはるかに高い感度を有するものがあるが、それでも感度が安定していないものもある。すなわち、その感度が、時間によって大幅に、又は絶えず変動する。
【０００４】
検出器ピクセル性能の評価は通常、検出器ピクセル較正によって実行され、それは標準的な均一ファントムから事象データを取得することを伴い、標準的な均一ファントムは、検出器リングの検出器から等距離になるようにスキャナのアイソセンタに配置されることが好ましい。それに伴う時間及び労力に起因して、ピクセル較正は一般に頻繁には実行されず、例えば、主要な保守点検後などにのみ実行される。較正は通常、個々のピクセルの感度差を考慮に入れるために、検出器ピクセルに関する正規化係数を決定することも含む。
【０００５】
いくつかの既存のＰＥＴシステムにおいて、極めて低い感度を有する（例えば、下限が平均的なピクセルの感度の２０％以下である）ピクセル及び疑似的に高い感度を有する（例えば、上限が平均的なピクセルより４０％高い）ピクセルは、デッドピクセルと見なされる。ピクセルがデッドであると識別されるとき、それらのピクセルは、存在しないかのように、データ処理から除外される。例えば、デッドピクセルに関連付けられる事象は、画像再構成プロセス（例えば、リストモード反復再構成など）から除外されるだけでなく、全国電機製造業者協会（ＮＥＭＡ）感度、計数率性能評価のような、システム性能評価からも除外される。再構成では、多くの場合に、デッドピクセルに対処するための手法を利用して、画像品質（例えば、解像度、アーティファクトなど）及び定量的精度（例えば、病変強度、ＳＵＶなど）におけるデッドピクセルの悪影響を最小限に抑える。
【０００６】
標準的でない検出器ピクセルを取り扱うためのこれらの手法は、いくつかの欠点を有する。例えば、下限と上限との間で経時的にばらつく感度を有する不安定なピクセルは、識別するのが難しい可能性がある。較正は頻繁には実行されず、高い時間分解能で性能を追跡しないので、ピクセルが平均的なピクセルの、例えば、２０％〜１４０％の間で変動する感度を有する場合には、ＰＥＴシステムの較正はそのようなピクセルを検出しない場合がある。正規化でそのような変動を暗に補償することができるが、２つの正規化間で生じる任意のピクセル性能変動は、検出及び補償することはできない。
【０００７】
クラスタ化されたピクセルのグループ（例えば、タイル、モジュールなど）が非常に低い（例えば、平均の５０％の）感度を有する場合、又はその感度が他のピクセルと大きく異なる場合には、それらのピクセルは、特定の状況において、著しい画像アーティファクト及び定量誤差を導入する可能性がある。そのような状況は、感度変動の根本原因が、タイル又はモジュールレベルにある場合、例えば、タイル又はモジュールの全ての検出器に強い影響を与えるタイル又はモジュール電子回路に関連する問題である場合に生じる可能性がある。正規化プロセスはそのようなタイルレベル又はモジュールレベルの変動を暗に補償することができるが、正規化は頻繁には実行されない。タイル又はモジュールの感度変動が２つの正規化間に生じる場合には、患者データが損なわれる場合があり、結果として生成された画像がアーティファクト及び定量誤差を有する場合がある。
【０００８】
ピクセルをデッドと分類する既存の手法は、有用な撮像データを考慮しないように、過大包摂（ｏｖｅｒ−ｉｎｃｌｕｓｉｖｅ）とすることもできる。デッドと分類されたピクセルがスキャンの持続時間にわたって安定している場合には、これらのデッドピクセルに関連付けられる計数は依然として有用な場合がある。実際に、そのような計数は、低用量研究、ショートスキャン又はダイナミックスキャンにおいて非常に有益である可能性がある。しかしながら、既存の手法は、デッドピクセルからの計数を、使用されないように除外する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
デッドピクセルの数が増加し、及び／又はデッドピクセルがクラスタ化されるとき、そのシステムが、依然として使用するのに安全であるか否かに関して、ユーザが不安に駆られる場合がある。修理依頼に関する指針は、それらの精通したユーザにとって十分でない場合があり、不要な、又は早計な保守点検依頼につながる場合がある。逆に、あまり注意深くないユーザは、デッドピクセルの数が臨床撮像品質に悪影響を及ぼすほど増えつつあることを認識できない場合がある。
【００１０】
以下は、これらの問題を克服する新規の改善されたシステム及び方法を開示する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
１つの開示される態様では、非一時的コンピュータ可読媒体が、品質管理（ＱＣ）方法を実行する少なくとも１つの電子プロセッサを含むワークステーションによって読み出し可能及び実行可能な命令を記憶する。その方法は、ピクセル構成検出器によって取得された現在のＱＣデータセットと、ピクセル構成検出器によって取得された１つ以上の先行するＱＣデータセットとを受信することと、現在のＱＣデータセット及び１つ以上の先行するＱＣデータセットからピクセル構成検出器の検出器ピクセルの安定度レベルを経時的に判断することと、検出器ピクセルに関して判断された安定度レベルが安定度閾値範囲から外れているときに、そのピクセル構成検出器の検出器ピクセルをデッドと分類することと、ワークステーションと動作可能に接続された表示デバイス上に、デッドと分類された検出器ピクセルの識別情報を表示することとを有する。
【００１２】
別の開示される態様では、撮像システムが、患者の撮像データを取得するように構成される画像取得デバイスを含み、画像取得デバイスは、複数の検出器ピクセルを備えるピクセル構成検出器と、表示デバイスとを含む。少なくとも１つの電子プロセッサが、ピクセル構成検出器によって取得された現在の品質管理（ＱＣ）データセットと、ピクセル構成検出器によって取得された１つ以上の先行するＱＣデータセットとを受信し、現在のＱＣデータセット及び１つ以上の先行するＱＣデータセットから検出器ピクセルの安定度レベルを経時的に判断し、検出器ピクセルに関して判断された安定度レベルが安定度閾値範囲から外れているときに、検出器ピクセルの１つ以上をデッドと分類し、デッドと分類された検出器ピクセルの識別情報を表示するために表示デバイスを制御するようにプログラムされる。
【００１３】
別の開示される態様では、撮像システムが、患者の撮像データを取得するように構成されるポジトロン放出断層撮影（ＰＥＴ）デバイスを含む。画像取得デバイスは、複数のＰＥＴ検出器ピクセルを備えるＰＥＴ検出器リングを含む。また、撮像システムは表示デバイスも含む。少なくとも１つの電子プロセッサが、ピクセル構成検出器によって取得された現在の品質管理（ＱＣ）データセットと、ピクセル構成検出器によって取得された１つ以上の先行するＱＣデータセットとを受信し、現在のＱＣデータセットから検出器ピクセルの感度レベルを判断し、現在のＱＣデータセット及び１つ以上の先行するＱＣデータセットから検出器ピクセルの安定度レベルを経時的に判断し、感度レベルが最大感度閾値より高いときに、ピクセル構成検出器の検出器ピクセルをデッドと分類し、感度レベルが最小感度閾値より低いときに、ピクセル構成検出器の検出器ピクセルをコールドと分類し、デッド又はコールドと分類された検出器ピクセルの識別情報を表示するために表示デバイスを制御するようにプログラムされる。
【００１４】
１つの利点は、不安定な検出器ピクセルをより実効的に、かつ適時に識別することにある。
【００１５】
別の利点は、以前に不安定であったが、再安定化した検出器ピクセルを識別することにある。
【００１６】
別の利点は、低いが、安定した感度レベルを有する検出器ピクセルを用いて取得されたデータを含む撮像データを再構成することにある。
【００１７】
別の利点は、デッドと分類された検出器ピクセルの識別情報を臨床医に提供することにある。
【００１８】
別の利点は、臨床画像品質に及ぼすデッド検出器ピクセルの影響を臨床医により実効的に通知することにある。
【００１９】
別の利点は、ＰＥＴ検出器リング保守点検問題に関する保守点検依頼を削減することにある。
【００２０】
所与の実施形態が、上記の利点をいずれも提供しないか、上記の利点のうちの１つ、２つ、３つ以上又は全てを提供する場合があり、及び／又は本開示を読み、理解すると当業者に明らかになるような他の利点を提供する場合がある。
【００２１】
本開示は、種々の構成要素及び構成要素の構成において、並びに種々のステップ及び種々のステップの構成において具現される場合がある。図面は、好ましい実施形態を例示することのみを目的としており、本発明を制限するものと解釈されるべきではない。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】一態様による画像再構成システムの概略図である。
【図２】図１のシステムの例示的なフローチャート動作を示す図である。
【図３】図１のシステムのディスプレイ上の検出器ピクセルの識別情報を例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
既存のデジタルＰＥＴ撮像デバイス保守点検では、検出器ピクセルの正規化較正は頻繁には実行されず、例えば、主要な保守点検後に実行されるか、又は較正間に長い（例えば、数か月の）間隔を伴うスケジュールで実行される。正規化は、標準的な均一ファントムからデータを取得することを伴う。正規化較正中に、最小閾値より低い感度を有する任意のピクセル（「コールド」ピクセル）がデッドと分類され、同様に、最大閾値より高い感度を有する任意のピクセル（「ホット」ピクセル）もデッドピクセルと分類される。その論理的根拠は、コールドピクセルは大抵の場合に数多くの計数を見逃しており、一方、ホットピクセルは数多くの誤った計数を生じさせているためである。デッドピクセルと分類されるピクセルを用いて取得された計数は無視され、欠けているピクセルを考慮に入れるために、反復画像再構成において使用される感度行列が調整される。
【００２４】
さらに、毎日の品質管理（ＱＣ）手順は通常、標準的な点線源ファントム、例えば、２２Ｎａ点線源を用いて実行される。ＱＣは、エネルギー分解能、検出器均一性などの種々の検出器ピクセルパラメータを検査し、デッドピクセルも検出する。ＱＣ手順から生成される情報は、任意のスキャナ設定を調整するために使用されるのではなく、スキャナが許容可能な包絡線内で動作していることを検証するためにのみ使用される。例えば、ＱＣがあまりにも多くのデッドピクセルを検出する場合には、この結果、保守点検が依頼される場合がある。
【００２５】
本明細書において開示される実施形態は、有利には、検出器ピクセルの日々の安定度を評価するために、既存のＱＣ手順を利用する。いくつかの考えられる実施態様において、この付加的なＱＣ情報は情報を提供し、すなわち、感度閾値に基づいて、又は不安定度に基づいてデッドピクセルが検出され、あまりにも多くのデッドピクセルが存在する場合には、これが、保守点検依頼又は新たな正規化較正をトリガすることができる。
【００２６】
本明細書において開示される他の実施形態では、ＱＣデータから取得された情報を用いて、不安定な検出器ピクセルをデッドと分類することができ、及び／又は現時点でデッドと分類されたピクセルをライブピクセルであると再分類することができる。１つの例示的なプロセスにおいて、分類することは、（１）その感度が下限／上限閾値内にある場合であっても、任意の不安定なピクセルをデッドと分類すること、（２）その感度が閾値より高い任意のピクセルをデッドと分類すること、及び（３）その感度が閾値より低い任意の安定したピクセルをライブと分類することを含む。
【００２７】
別の開示される態様では、新たに識別されたデッドピクセルの影響をシミュレートして、これらのデッドピクセルの実際の臨床的影響をユーザに通知することができる。このシミュレーションは簡単に行うことができる。既存のファントム又は臨床画像が元のデータセットと比較され、新たに識別されたデッドピクセルが除去される（そして、画像再構成において使用される感度行列が適切に調整される）のに起因して、元のデータセットの再構成が任意の計数で繰り返される。デッドピクセルの既存の集団をシミュレートすることに加えて、デッドピクセル計数が臨床的観点から問題になる時点をユーザに通知するために、更なるデッドピクセルの予測に関するシミュレーションが行われることも考えられる。これが、実際の臨床画像に関して行われる場合には、その効果は、病院において実際に実行されるタイプの臨床撮像に及ぼすデッドピクセルの影響に関する実世界の予測を臨床医に提供することである。
【００２８】
場合によっては、取得されたデータを性能マップに保存することができる。例えば、毎日のＱＣデータ収集において、同時計数を用いて、ピクセル性能マップを取得することができる。既存のＰＥＴシステムの場合、実際のデッドピクセルの反対側にある正常な結晶の幾何学的応答変動及び陰影を回避するために、代替的には、各ピクセルの単線源（すなわち、単一の５１１ｋｅＶガンマ線）を用いて、ピクセル性能マップを取得することができる。ピクセル性能マップは毎日取得されるので、ピクセル性能の解析も毎日実行される。データ処理においてそのようなマップを適用することにより、取得されたデータの信頼性に関する保証を日々与えることができる。このようにして、１日のうちの変化を検出できず、対処できない場合であっても、リスクが最小限に抑えられる。この日々のプロセスは、毎日のピクセル感度の正規化較正手順を不要にし、それにより、毎日の運用に関する時間及び費用（例えば、ファントム、線源など）が著しく削減される。
【００２９】
既存のＰＥＴシステムによって実施される通常の画像再構成プロセスは、検出器の正規化結果を用いて、ピクセル性能変動に暗に対処する。しかしながら、均一ファントムを放射能で満たし、スキャン及び解析を実行する必要があることに起因して、正規化は時間を要するプロセスであるので、毎日は実行されない。本明細書において開示される方法及びシステムでは、一連の正規化間で生じるピクセル性能変動が日々検出され、結果として生じる性能マップを画像再構成において適用することにより、データ忠実度を改善し、データ劣化のリスクを最小限に抑えることができる。これらのプロセスにおいて、性能が変動する（すなわち、不安定な）ピクセルはデータ処理から除外される。経時的に安定していることがわかる個々のピクセル感度のあらゆる調整が、反復再構成アルゴリズム、又は再構成におけるシステム応答をモデル化する／含む他のアルゴリズムの投影／逆投影モデルに含まれる。
【００３０】
いくつかの実施形態において、システム性能、画像品質及び定量化に関するピクセル性能変動を評価するためのＱＣツールが提供される。ＱＣツールは、ワークステーションシステム上で測定されたピクセル性能マップをロードし、そのマップを用いて、システム性能、画像品質及び定量化に関する通常の解析を実行することを提供する。また、ＱＣツールは、デジタルＰＥＴのための異なるピクセル性能変動による影響のシナリオをシミュレートするために、ピクセル性能マップを手作業で変更することも提供する。ＱＣツールは、計数性能、解像度、コントラスト、雑音、均一性、ＳＵＶなどを含む、システム性能、画像品質及び定量化の解析のために、シミュレートされたデータ、又はシステム上で取得されたデータを使用することができる。ＱＣツールは、ユーザが複数の要件に対してシステム性能を評価するための定性的及び定量的結果を与え、何らかの大きいピクセル性能変動が検出されるときに、そのシステムが依然として使用するのに適しているかをユーザが理解するのを助ける。
【００３１】
デジタルＰＥＴを参照しながら説明されるが、以下の手法は、検出器ピクセルを有する検出器を利用する任意のタイプの撮像法、例えば、デジタルＰＥＴ、透過型コンピュータ断層撮影（ＣＴ）、デジタル単光子放出コンピュータ断層撮影（ＳＰＥＣＴ）、又はデジタルＸ線撮影（ＤＲ）（すなわち、平坦なピクセル構成デジタルｘ線検出器を備えるフラットパネルｘ線）に適用可能である。
【００３２】
図１を参照すると、例示的な医療用撮像システム１０が示される。図１に示されるように、システム１０は、画像取得デバイス１２を含む。一例において、画像取得デバイス１２は、放出撮像デバイス（例えば、ポジトロン放出断層撮影（ＰＥＴ）デバイス、単光子放出コンピュータ断層撮影（ＳＰＥＣＴ）において使用するためのガンマカメラなど）を備えることができる。しかしながら、任意の他の適切な撮像モダリティ（例えば、透過型コンピュータ断層撮影（ＣＴ）、Ｘ線など、及びＰＥＴ／ＣＴのようなハイブリッドシステム）が使用されてもよいことは理解されよう。画像取得デバイス１２は、検査領域１７に配置される患者から撮像データを収集するように配置される複数の検出器ピクセル１６（図１に差込図Ａとして示される）を有するピクセル構成検出器１４を含む。画像取得デバイス１２のモダリティに応じて、ピクセル構成検出器１４は、ＰＥＴデバイスの検出器リング（例えば、ＰＥＴ検出器リング全体、又は検出器タイル、検出器モジュールのようなその一部など）、ＣＴデバイスの検出器アレイ、ＳＰＥＣＴを実行するように構成されるガンマカメラの検出器、及びＸ線機器のようなデジタルｘ線撮影デバイスのデジタル検出器アレイとすることができる。
【００３３】
また、システム１０は、少なくとも１つの電子プロセッサ２０、少なくとも１つのユーザ入力デバイス（例えば、マウス、キーボード、トラックボールなど）２２及び表示デバイス２４のような通常の構成要素を備える、コンピュータ若しくはワークステーション又は他の電子データ処理デバイス１８を含む。いくつかの実施形態において、表示デバイス２４は、コンピュータ１８とは別の構成要素とすることができる。また、ワークステーション１８は、１つ以上のデータベース２６（ＲＡＭ若しくはＲＯＭ、磁気ディスクなどの非一時的記憶媒体内に記憶される）を含むことができ、及び／又はワークステーションは１つ以上のデータベース２７（例えば、電子医療記録（ＥＭＲ）データベース、画像保存通信システム（ＰＡＣＳ）データベースなど）と電子通信することができる。本明細書において説明されるように、データベース２７はＰＡＣＳデータベースである。
【００３４】
少なくとも１つの電子プロセッサ２０は非一時的記憶媒体（図示せず）と動作可能に接続され、非一時的記憶媒体は、品質管理（ＱＣ）方法又はプロセス１００を実行することを含む、開示される動作を実行する少なくとも１つの電子プロセッサ２０によって読み出し可能及び実行可能である命令を記憶する。非一時的記憶媒体は、例えば、ハードディスクドライブ、ＲＡＩＤ若しくは他の磁気記憶媒体、ソリッドステートドライブ、フラッシュドライブ、電子的消去可能読み出し専用メモリ（ＥＥＲＯＭ：ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃａｌｌｙ  ｅｒａｓａｂｌｅ  ｒｅａｄ−ｏｎｌｙ  ｍｅｍｏｒｙ）若しくは他の電子メモリ、光ディスク若しくは他の光学記憶装置、又はその種々の組み合わせなどを備えることができる。いくつかの例において、ＱＣ方法又はプロセス１００は、クラウド処理によって実行される。ＱＣ方法又はプロセス１００は、検出器正規化プロセスと比べて、相対的に頻繁に実行される。例えば、いくつかの実施形態において、ＱＣ方法又はプロセス１００は、毎日、例えば、撮像デバイスの起動中に毎朝、実行される。ＱＣプロセス１００を実行した後に、その後、撮像デバイスを用いて患者の臨床撮像が実行され、各患者は撮像するために順次に、検査領域１７に送り込まれ、終了後に検査領域から出され、次の臨床患者が収容される。
【００３５】
図２を参照すると、ＱＣ方法１００の例示的な実施形態がフローチャートとして図式的に示される。そのプロセスを開始するために、標準的な点線源ファントムが、検査領域１７に、好ましくは撮像領域１７のアイソセンタに送り込まれる。ＰＥＴ較正の場合、通常の標準的な点線源ファントムはＮＥＭＡ規格２２Ｎａ点線源である。１０２において、少なくとも１つの電子プロセッサ２０が、ピクセル構成検出器１４によって点線源から取得される現在の品質管理（ＱＣ）データセットを受信するようにプログラムされる。また、ＱＣ方法１００は、より早期の時点、例えば、過去数日間にピクセル構成検出器によって取得された１つ以上の先行するＱＣデータセットにもアクセスできる。先行するＱＣデータセットは、例えば、データベース２６内に記憶することができる。点線源から取得されたＱＣデータ（例えば、同時データ又は単線源（シングルス）データ）は、検出器ピクセル１６の個々の性能を示し、毎日収集することができる。点線源が、例えば、Ｂｑにおいて測定される、標準的な放射線を有するとき、検出器ピクセルが同一の感度を有すると仮定すると、点線源から検出器ピクセルまでの距離を考慮した後に、全ての検出器によって取得される計数は概ね同じになるはずである。例えば、マルチリングＰＥＴ検出器では、画像取得デバイス１２のアイソセンタに点線源があると、異なるピクセル構成検出器１４では、検出器ピクセル１６への距離が異なることになり、系統的な感度差につながる。同時に、視野の中心及び線源場所に関して通常のＰＥＴ検出器リング内に数多くの幾何学的対称性が存在するので、同等に位置決めされる検出器ピクセルは、類似の感度を有することが予想される。したがって、現在のＱＣデータセットにおける計数差は、異なるピクセル感度を示す。検出器ピクセル性能についての他の情報も判断することができる。検出器ピクセル１６の性能データは、感度、エネルギー分解能、飛行時間（ＴｏＦ）シフト（すなわち、検出器時間遅延）などのうちの１つ以上を含むことができる。言及された２２Ｎａ点線源の代わりに、いくつかの実施形態では、ライン放射線源を備える基準線源から、ピクセル構成検出器１４によって現在のＱＣデータ及び先行するＱＣデータセットが取得される。ライン線源は、マルチリングＰＥＴ検出器のためのより均一な照射を与えることができる。受信されると、取得されたＱＣデータ（現在及び先行の両方）をデータベース２６内に保存することができる。
【００３６】
１０４において、少なくとも１つの電子プロセッサ２０が、現在のＱＣデータセット及び１つ以上の先行するＱＣデータセットから、ピクセル構成検出器１４の検出器ピクセル１６の感度レベル及び安定度レベルを判断するようにプログラムされる。そのために、検出器ピクセルによって取得される実際の計数と、予想される計数（点線源又はライン線源の放射能、及び／又は全ての検出器の平均計数に基づいて予想される）との比に基づいて、ＱＣデータセット（例えば、現在のＱＣデータセット及び各先行するＱＣデータセット）ごとに検出器ピクセル１６の感度レベルが判断される。プロセッサ２０は、検出器ピクセル１６の判断された感度レベルが感度閾値範囲から外れているか否かを判断する。「ホット」ピクセルは、上限閾値より高い感度を有すると定義することができ、一方、「コールド」ピクセルは、下限閾値より低い感度を有すると定義することができる。下限閾値と上限閾値との間の感度を有するピクセルは、正常なピクセルであると見なされる。
【００３７】
検出器ピクセル安定度は、現在のＱＣデータセット及び先行するＱＣデータセットにおける検出器ピクセルの感度の経時的変化として判断される。ＱＣデータセットは通常、毎日取得されるので、「１日ごとの」時間間隔で、安定度、すなわち、時間の関数としての感度を判断するのは簡単である。不安定な検出器ピクセルは、その経時的な感度変動が許容できないほど大きいピクセルである。例えば、時間の関数として大きい感度変動を有する検出器ピクセル１６が識別される（例えば、ある日に、その感度が平均の１０％であり、別の日に、平均の６０％であるなど）。現在のＱＣデータセットから判断されるような感度が下限閾値と上限閾値との間にあるという意味において、ある検出器ピクセルを「正常」と分類することができるが、それでも、その感度が、過去のＱＣデータセット及び現在のＱＣデータセットから判断されるように日々著しく変動する場合には（この日々の変動が下限閾値及び上限閾値内にとどまっている場合でも）、「不安定」と分類されることに留意されたい。
【００３８】
１０６において、少なくとも１つの電子プロセッサ２０が、検出器ピクセルに関して判断された感度レベルが感度閾値範囲から外れている（例えば、平均感度の２０％より低い下限を有し、平均感度の１４０％より高い上限を有する）ときに、ピクセル構成検出器１４の検出器ピクセル１６のうちの少なくとも１つを「デッド」と分類するようにプログラムされ、残りの検出器ピクセルは「ライブ」と分類される。例えば、「ホット」検出器ピクセル１６は、判断された感度レベルが感度閾値範囲の最大感度閾値より高いときに、「デッド」と分類される。「コールド」検出器ピクセル１６は、判断された感度レベルが感度閾値範囲の最小感度閾値より低いときに、「デッド」と分類される。更なる例では、以前にデッドと分類された１つ以上の検出器ピクセル１６は、以前にデッドと分類された１つ以上の検出器ピクセルの検出された安定度レベルが安定度閾値範囲内にあるとき、ライブと再分類することができる。
【００３９】
さらに、動作１０６において、少なくとも１つの電子プロセッサ２０が、検出器ピクセルに関して判断された安定度レベルが安定度閾値範囲から外れているときに、ピクセル構成検出器１４の検出器ピクセル１６の少なくとも１つを「デッド」と分類するようにプログラムされる。例えば、安定度閾値範囲は、非限定的な例として、過去５日にわたって、２０％以下の感度変化とすることができる。この例を用いるとき、検出器ピクセルが、（当日を含む）過去５日にわたって、７０％、６５％、６０％、６２％、７２％の感度を測定した場合には、このピクセルは、２０％安定度閾値範囲を満たすと見なされる。それに対して、（当日を含む）過去５日にわたって、５２％、７０％、７５％、７９％、７１％の感度を測定した検出器ピクセルは、その感度が５２％〜７９％の範囲であった（その範囲は２７％であり、２０％安定度閾値範囲より大きい）ので、不安定であると見なされる。このピクセルは、測定された感度が全て感度閾値範囲（２０％〜１４０％）内に十分に入る場合であっても、その不安定度に起因してデッドと分類される。代替的には、いくつかの第２のパスの統計ステップが存在する場合があり、それらのステップは、デッドであると判断される前に行うことができる。例えば、ＱＣデータ内の単一の外れ値を除外することができ、及び／又は第２のパスの評価が、統計的分散を考慮して、使用されるＱＣデータ点の数を増やすことを含むことができ、それらを組み合わせることなどもできる。
【００４０】
先行する例では、ピクセルが感度閾値範囲又は安定度閾値範囲のいずれかを満たせない場合には、デッドと分類される。別の実施形態では、安定度評価を用いて、通常であればデッドと分類されていたいくつかの安定したピクセルを保持する。１つのそのような例では、コールド検出器ピクセル１６は、安定度閾値範囲を満たす場合には、ライブと分類され、更なるデータ処理動作に含まれる。それに対して、この例では、ホットピクセルは、安定している場合であっても、デッドと分類される。この手法に関する論理的根拠は、安定しているコールドピクセルが放射線検出事象の有用な計数を依然として与えていることである。それに対して、ホットピクセルは、その高い感度が放射線検出事象に関連しない高い暗計数率に起因する可能性が高いので、信頼性がない。
【００４１】
コールドであるが、安定している検出器ピクセルの保持は、特に低計数の撮像の場合に大きい利点を有する。例えば、点線源スキャン、又は非常に小さい焦点を有する患者スキャンに関して、そのようなコールドピクセルからの計数が除外される場合には、そのようなピクセルに関連付けられる計数を推定するために、ピクセル充填手法が行われる。しかしながら、充填が隣接するピクセルの平均又は外挿を使用している場合には、ピクセル充填手法は、データに対して誤差／バイアスを導入する場合がある。これは、ピクセルがクラスタ化され、そのために空間分解能損失も著しい場合に特に当てはまる。対応する性能マップとともに、コールド（であるが安定している）検出器ピクセル１６からの計数を使用することにより、データ（空間分解能を含む）の精度を保持することができ、コールドピクセルに関連付けられるわずかに高い雑音レベルを克服することができる。
【００４２】
現在のＱＣデータセット及び先行するＱＣデータセットに関して行われる１０４、１０６における検出器ピクセル評価の出力は、次に説明されるように、様々に使用されることができる。
【００４３】
１０８において、１つの適用例では、少なくとも１つの電子プロセッサ２０が、デッドと分類された検出器ピクセル１６の識別情報２８を表示するために、表示デバイス２２を制御するようにプログラムされる。識別情報を、リスト、検出器マップなどの任意の適切なフォーマットで表示することができる。いくつかの例において、識別情報２８は、デッドと分類されたピクセルが塗り潰されたボックスを用いて指示され、ライブピクセルが塗り潰されないボックスを用いて指示される、検出器１４のマップを表示することができる。それに加えて、又はその代わりに、デッドピクセルのリストが提供される場合がある。いくつかの実施形態において、マップは、感度閾値範囲から外れていることに起因してデッドと分類されたピクセルと、安定度閾値範囲から外れていることに起因してデッドと分類されたピクセルとを異なるように指示することができる。代替的には、２つの異なる検出器マップ（感度範囲から外れている場合、及び不安定なピクセルの場合）が示される。このタイプの表現は有用な場合があるが、マップ化されたデッドピクセルが実際に臨床画像にいかに影響を及ぼすかを臨床医が理解するのが困難であるという潜在的な不都合がある。デッドピクセルの実際の臨床的影響に関するこの不確定性に起因して、（まだ）不要である時点で、臨床医が修理依頼を出す可能性がある。逆に、臨床医がデッドピクセルの実際の臨床的影響を過小評価する場合には、検出器１４を修理依頼するのが好ましいときに、撮像システムが臨床撮像のために使用され続ける場合がある。
【００４４】
１１０において、別の適用例では、実際の臨床画像に及ぼすデッドピクセルの影響が提示される。このため、少なくとも１つの電子プロセッサ２０が、臨床画像空間内のデッドピクセルの影響を明示するために、取得された、又はシミュレートされた撮像データをデッドピクセルを用いて、及びデッドピクセルを用いることなく再構成するようにプログラムされる。一例において、プロセッサ２０は、例えば、シミュレーションを用いて、ピクセル構成検出器１４によって撮像対象者に関して取得されることになる撮像データをシミュレートするようにプログラムされる。２つの画像再構成が実行される。全てのシミュレートされた撮像データ（ここでは、「基準画像」と呼ばれる）を用いて、第１の再構成が実行される。基準画像を、以前に分類されたデッドピクセルを用いて取得されたデータ、以前に分類されたデッドピクセルを省くことによって再構成された画像、条件を満たすと見なされた画像品質及び定量化を含む、先行するＱＣデータセット内のデータから生成することができる。データを与えない検出器ピクセルとして取り扱われる、デッドと分類された検出器ピクセル１６を除く、全てのシミュレートされた撮像データ（ここでは、「現在のＱＣ画像」と呼ばれる）を用いて、第２の再構成が実行される。これらのデッドピクセルによって取得されたものとしてシミュレートされたデータが、更なるデータ処理から除外され、これらの除外されたピクセルに基づいて、再構成プロセスが調整される。結果として生じる現在のＱＣ画像及び基準画像は、臨床医が臨床画像に及ぼすデッドピクセルの影響を視認できるように、ディスプレイ上に並べて提示されるか、又は何らかの他の容易に理解される比較フォーマットにおいて提示される（例えば、ユーザがボタンを押すのに応答して、２つの画像が切り替えられる）。
【００４５】
より精通したユーザの場合、上記のシミュレーションは代わりに、点又は線ファントムに関して実行され、シミュレートされたデータが再び現在のＱＣ画像及び基準画像を形成するように再構成される。点又は線ファントムの簡略化された幾何学的形状は、ユーザにとってより有益な比較画像を与えることができ、ＰＥＴ撮像データ取得及び画像再構成プロセスの理解も進む。
【００４６】
撮像データのシミュレーションは、一度だけ実行し、ワークステーション１８のデータベース２６に記憶できることに留意されたい。同様に、全ての撮像データを使用する基準画像再構成は一度だけ行われ、ワークステーション１８のデータベース２６に記憶される。その後、動作１１０を実行することは、現在の１組のデッドピクセルを省いて、記憶されたシミュレーションデータを用いて単に現在のＱＣ画像の再構成を実行することを伴う。
【００４７】
１０８、１１０における１つ又は複数の表現はユーザに受動的に提示される。別の手法では、ＱＣプロセス１００は、保守点検勧告を与えるために、これらの結果に関して能動的診断を更に実行することができる。したがって、１１２において、少なくとも１つの電子プロセッサ２０は、デッドと分類された検出器ピクセル１６に基づいて、ピクセル構成検出器１４の保守点検又は較正が指示されるか否かを判断するようにプログラムされる。例えば、多数の検出器ピクセル１６がデッドと分類される場合には、ピクセル構成検出器１４は、再較正される必要がある。較正プロセス後に、多数の検出器ピクセル１６が依然としてデッドと分類される場合には、保守点検依頼を要求して、ピクセル構成検出器１４を取り替えることができる。この場合、表示デバイス２０は、ピクセル構成検出器１４の保守点検又は較正が指示されるか否かの判断を踏まえて、ピクセル構成検出器１４の保守点検の実行勧告、又はピクセル構成検出器１４の較正の実行勧告を指示するメッセージを表示する。この作業によって、ユーザは、ＮＥＭＡ調査、患者調査などにおけるシステム計数性能、解像度、画像品質及び定量化を含む、デッド検出器ピクセル１６の影響を系統的に評価できるようになる。
【００４８】
別の例では、プロセッサ２０は、１１０において生成された再構成済み画像を用いて、勧告作業１１２を実行するようにプログラムされる。現在のＱＣ画像と基準画像との比較に基づいて、プロセッサ２０は、ピクセル構成検出器１４の保守点検又は較正が必要とされると指示されるか否かを判断する。この場合、表示デバイス２０は、ピクセル構成検出器１４の保守点検又は較正が指示されるか否かの判断を踏まえて、ピクセル構成検出器１４の保守点検の実行勧告、又はピクセル構成検出器１４の較正の実行勧告を指示するメッセージを表示する。
【００４９】
図３は、検出器ピクセル１６の識別情報２８の指示を表示する表示デバイス２０の一例を示す。識別情報２８は、検出器ピクセル１６の異なる分類間の感度対時間の関係を示す。第１の曲線１は、検出器ピクセル１６の感度が最大感度閾値より高いことを示す。一実施形態において、高い感度が放射線検出事象に関連しない高い暗計数率に起因する可能性が高いという論理的根拠のもとで、安定度にかかわらず、全てのホットピクセルが「デッド」と分類されるので、このピクセルは「デッド」と分類される。第２の曲線２は、当初の較正問題後に、その性能が許容可能な感度閾値範囲内で安定する検出器ピクセル１６を示す。第３の曲線３は、感度閾値範囲内にあるが、その感度が種々の時点において著しく変動する検出器ピクセル１６を示す。このようにして、このピクセルが不安定であると判断される場合には、その感度が許容可能な範囲内にある場合であっても、「デッド」と分類される。第４の曲線４は、最小感度閾値限界より低い（すなわち、「コールド」である）が、その性能が安定している検出器ピクセル１６を示す。安定しているコールドピクセルが依然として放射線検出事象の有用な計数を与えているという論理的根拠のもとで、この安定している検出器ピクセル１６を、再構成作業において使用することもできる。第５の曲線５は、感度が著しく低下している検出器ピクセル１６を示す。この検出器ピクセル１６はリスクがあると識別され、別の較正プロセス後にも引き続き機能していない可能性がある。このピクセルが、絶えず低下する感度に起因する初期の不安定性を示し、最終的に下限閾値より低下する（「コールド」ピクセルに移行する）のに応じて、最終的に「デッド」と再分類される。この場合、予定された保守点検前に予防的な検査／保守点検に関する警告がトリガされ、それにより、システム信頼性が改善される。修理は、モジュールを取り替えることを含むか、又はクラスタ単位でデッドピクセルが発生している場合には、これらのクラスタを解消し、総合性能を改善するために、検出器タイル又はモジュールを再配置することができる。
【００５０】
本開示は、好ましい実施形態を参照しながら説明されてきた。これまでの詳細な説明を読み、理解すると、当業者は変更及び改変を思いつくことができる。そのような変更及び改変が添付の特許請求の範囲又はその均等物内に入る限りにおいて、本発明はそれら全ての変更及び改変を含むものと解釈されることを意図している。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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