JP6828024B2 - Ｐｅｔスキャナーを較正するためのシステム及び方法 - Google Patents

Description

［関連出願の相互参照］
本願は、２０１５年９月２１日出願の中国特許出願第２０１５１０６０３２０７．２号、２０１５年１１月２８日出願の中国特許出願第２０１５１０８５４６１５．５号、２０１５年１２月３１日出願の中国特許出願第２０１５１１０３１８９９．４号、２０１５年１２月３１日出願の中国特許出願第２０１５２１１４０６８０．３号、及び２０１６年６月２日出願の米国特許出願第１５／１７１，８７７号の優先権を主張し、各出願の内容が参照として本明細書に組み込まれる。

［技術分野］
本開示は、一般的に、撮影に関し、より具体的には、ＰＥＴスキャナーのＴＯＦの較正システム及び方法に関する。

陽電子放射断層撮影技術(Ｐｏｓｉｔｒｏｎ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ、ＰＥＴ)は、既に医療診断及びその他の目的に広く用いられている。ＰＥＴスキャナーにより患者のような被験者を走査することにより、医用画像を取得する。ＰＥＴスキャナーは、複数の検出器ユニットを含む。検出器ユニットは、同時計数イベントを検出するために用いられる。

飛行時間（ＴＯＦ）情報は、一般的に、ＰＥＴ画像再構成に用いられる。消滅イベントについて、２つの検出器ユニットで各同時計数光子が到達した時間（又は到達時間と呼ばれる）を検出し、かつ差を計算する。２つの光子のそれぞれの検出器ユニットへの移動距離は、互いに異なる可能性があるため、別の光子に比べて、移動距離が短い光子は、最初にその検出器ユニットに到達することができる。同時計数光子の到達時間の差は、２つの検出器ユニット間の線に沿って消滅イベントの位置を明確にすることに役立つ。正確なＴＯＦは、ＰＥＴ画像再構成を可能にする。

一般的に、ファントムは、ＰＥＴスキャナーの精度を較正及び／又は確認するために用いられる。ファントムは、既知の幾何学的形状（例えば、形状、寸法など）及び／又はファントム全体にわたる放射線活性の既知の分布を有するモデルである。ファントムを撮影することにより、３次元又は２次元画像の撮影装置の精度を評価し、かつファントムデータに基づいてＰＥＴスキャナーの配置を調整することができる。例えば、検出器ユニットの時間オフセットを較正することができる。ファントムは、中実体に設計され、かつ較正走査のためにＰＥＴスキャナーのＦＯＶの中心に配置される。したがって、ファントムの位置を調整する装置は必要になる。また、これらの要求によって、ファントム撮影過程が複雑になり、かつ時間がかかる。本願には、検出器ユニットの時間オフセットを決定する方法が記載される。

本開示の第１の態様において、ＰＥＴスキャナーを較正するための方法を提供する。ＰＥＴスキャナーは、視界（ＦＯＶ）及び複数の検出器リングを有する。各検出器リングは、複数の検出器ユニットを有する。各検出器ユニットは、複数の結晶素子を有してよい。該方法は、複数の同時計数イベントに関連する同時計数線（ＬＯＲ）を決定してよい。ＬＯＲは、ＰＥＴスキャナーの第１の検出器ユニットと第２の検出器ユニットを接続する。該方法は、複数の同時計数イベントに基づいてＬＯＲの第１の飛行時間（ＴＯＦ）を計算することをさらに含んでよい。該方法は、放射線源の位置を決定し、かつ該放射線源の位置に基づいてＬＯＲの第２のＴＯＦを計算することをさらに含んでよい。該方法は、第１のＴＯＦ及び第２のＴＯＦに基づいて時間オフセットを計算することと、時間オフセットに基づいて、第１のユニット及び第２のユニットを較正することとを含んでよい。いくつかの実施形態において、時間オフセットは、チャネル遅延に起因するものであってよい。いくつかの実施形態において、第１のＴＯＦは、フィルタウィンドウに基づいて計算してよい。

本開示の第２の態様において、ＰＥＴスキャナーを提供する。ＰＥＴスキャナーは、複数の検出器リングを有し、各検出器リングは、複数の検出器ユニットを有する。ＰＥＴスキャナーは、放射線源から放射された陽電子の消滅に起因する同時計数イベントを検出する同時計数イベント検出回路を含んでよい。ＰＥＴスキャナーは、複数の検出器ユニットのうちの第１の検出器ユニットと第２の検出器ユニットを接続し複数の同時計数イベントに関連するＬＯＲを決定し、複数の同時計数イベントに基づいてＬＯＲの第１のＴＯＦを計算し、放射線源の位置を決定し、放射線源の位置に基づいてＬＯＲの第２のＴＯＦを計算し、第１のＴＯＦ及び第２のＴＯＦに基づいて時間オフセットを計算し、時間オフセットに基づいて第１の検出器ユニット及び第２の検出器ユニットを較正するように構成されるホストコンピュータをさらに含んでよい。

いくつかの実施形態において、目標位置に基づいて、放射線源の位置を調整してよい。いくつかの実施形態において、目標位置は、目標軸方向位置及び目標円周位置を含んでよい。いくつかの実施形態において、第１のＴＯＦは、複数の同時計数イベント中の各ＴＯＦの平均値であってよい。

いくつかの実施形態において、複数の同時計数イベントに基づいて、ＬＯＲの第１のＴＯＦを計算してよい。いくつかの実施形態において、複数の同時計数イベントのＴＯＦに基づいて、ヒストグラムを作成してよい。ヒストグラムの中心での時間値を計算してよい。いくつかの実施形態において、複数の同時計数イベントに対応するサイノグラムを作成してよい。サイノグラムに基づいてＬＯＲの測定値ＴＯＦを計算してよい。測定値ＴＯＦに基づいて第１のＴＯＦを評価してよい。

いくつかの実施形態において、放射線源の位置に基づいて、第２のＴＯＦを計算してよい。ＬＯＲと放射線源の交差部分を決定してよい。交差部分の中心を決定してよい。交差部分の中心で発生した同時計数イベントに基づいて、第２のＴＯＦを計算してよい。いくつかの実施形態において、放射線源はファントムで包まれてよい。

追加の特徴は、以下の説明に部分的に記載され、その一部は、当業者にとって、以下の内容及び図面を参照することにより明らかになるか、又は実施例の生成又は動作によって理解することができる。本発明の特徴は、以下の詳細な実施例に示される方法、手段及び組み合わせの様々な態様の実践又は使用によって実現し達成することができる。

例示的な実施形態により、本開示をさらに説明する。図面を参照して、これらの例示的な実施形態を詳細に説明する。これらの実施形態は、非限定的な例であり、図面のいくつかの図を通して同様の参照番号が同様の構造を示す。

本開示のいくつかの実施形態に係る例示的なＰＥＴスキャナーを示す。 本開示のいくつかの実施形態に係る例示的な設定エンジンのブロック図である。 本開示のいくつかの実施形態に係るＰＥＴスキャナーの較正プロセスを示す流れ図である。 本開示のいくつかの実施形態に係る例示的な検出器リングを示す。 本開示のいくつかの実施形態に係るＴＯＦ決定モジュールのブロック図である。 本開示のいくつかの実施形態に係るＰＥＴスキャナーにおける光子の検出を示す。 本開示のいくつかの実施形態に係るＴＯＦの決定プロセスを示す流れ図である。 本開示のいくつかの実施形態に係る投影点の位置情報を示す。 本開示のいくつかの実施形態に係る投影点の位置情報を示す。 本開示のいくつかの実施形態に係る品質決定モジュールのブロック図を示す。 本開示のいくつかの実施形態に係るＴＯＦ品質の決定プロセスを示す流れ図である。 本開示のいくつかの実施形態に係る例示的な座標系を示す。 本開示のいくつかの実施形態に係る例示的な座標系を示す。 本開示のいくつかの実施形態に係るＴＯＦ品質を示す図である。 本開示のいくつかの実施形態に係るＴＯＦ品質を示す図である。 本開示のいくつかの実施形態に係る例示的な中空円筒形ファントムを示す。 本開示のいくつかの実施形態に係る時間の較正プロセスを示す流れ図である。 本開示のいくつかの実施形態に係るＬＯＲに関するヒストグラムを示す。 本開示のいくつかの実施形態に係る放射線源調整モジュールのブロック図である。 本開示のいくつかの実施形態に係る放射線源の調整プロセスを示す流れ図である。 本開示のいくつかの実施形態に係る放射線源の調整プロセスを示す流れ図である。 本開示のいくつかの実施形態に係るサイノグラムの例示的な座標系を示す。 本開示のいくつかの実施形態に係る例示的な搬送装置の側面図を示す。 本開示のいくつかの実施形態に係る例示的な搬送装置の側面図を示す。 本開示のいくつかの実施形態に係る例示的な搬送装置を示す。 本開示のいくつかの実施形態に係る例示的な搬送装置を示す。 本開示のいくつかの実施形態に係る放射線源とＬＯＲとの交差を示す。 本開示のいくつかの実施形態に係る例示的な検出器リングを示す。 本開示のいくつかの実施形態に係る時間の較正プロセスを示す流れ図である。 本開示のいくつかの実施形態に係る例示的な座標系を示す。

以下の記載は、当業者に本発明を実施し使用させるように提供され、かつ、特定の用途及びその要件の場合に提供される。開示された実施形態に対する様々な修正は、当業者にとって明らかであり、本明細書に定義された一般的な原理は、本発明の趣旨又は範囲から逸脱しない限り、他の実施形態及び応用に適用することができる。したがって、本発明は、示された実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲と合致する最も広い範囲を与えられるものである。

当然のことながら、モジュール又はユニットが別のモジュール又はユニット「の上に」、「に接続され」、又は「に結合され」とされる場合は、直接的に別のモジュール又はユニットの上に、接続されるか、又は結合され、又は介在モジュール又はユニットが存在する。対照的に、モジュール又はユニットが別のモジュール又はユニット「の直上に」、「に直接接続され」、又は「に直接結合され」とされる場合、介在モジュール又はユニットが存在しない可能性がある。本明細書で用いられるように、用語「及び／又は」は、掲載された関連事項の１つ以上の任意及び全ての組み合わせが含まれる。

本明細書で用いられる用語は、特定の例示的な実施形態のみを記述する目的であり、本発明を限定するものではない。本明細書で用いられるように、単数形「ａ」、「ａｎ」及び「ｔｈｅ」は、前後関係が明らかにされない限り、複数形も含むものとする。用語「含む」（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」及び／又は「含んでいる（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」が本明細書において用いられる場合、規定された特徴、ステップ、動作、素子、及び／又は構成要素の存在を示すが、１つ以上の他の特徴、ステップ、動作、素子、構成要素、及び／又はその組み合わせの存在又は追加を排除するものではない。

図１は、本開示のいくつかの実施形態に係る例示的なＰＥＴスキャナーを示す。ＰＥＴスキャナー１００は、走査ボア１１０、検出器リング１２０、ガントリ１４０、同時計数イベント検出回路１５０及びホストコンピュータ１６０を含む。

いくつかの実施形態において、走査ボア１１０は、検出器リング１２０及び同時計数イベント検出回路１５０を包むように構成される。図に示すように、座標系を採用する。ｚ軸は、走査ボア１１０の縦軸を示し、ｘ軸及びｙ軸によって画定される平面は、走査ボア１１０の縦断面を示す。いくつかの実施形態において、走査ボア１１０は、複数の検出器リング、例えば、９６個の検出器リングを含む。

検出器リング１２０は、複数の検出器ユニットを含み、検出器ユニットは、任意の適切な方法、例えば、リング、矩形、アレイなどで実施される。検出器リング１２０は、検出領域１３０の周囲に配置されて、検出領域１３０から放射される放射イベント（例えば、ガンマ線、同時計数イベント、光子など）を検出する。いくつかの実施形態において、検出器リング１２０の検出器ユニットは、軸方向に沿って複数の検出器リング（例えば、２つ、５つ、１０つ、１００など）に配置される。いくつかの実施形態において、検出器リング１２０の検出器ユニットは、１つ以上の結晶素子及び／又は１つ以上の光電子増倍管（ＰＭＴ）（図示せず）を含む。

いくつかの実施形態において、本開示で用いられるＰＭＴは、単一チャネルＰＭＴであってよい。いくつかの実施形態において、本開示で用いられるＰＭＴは、マルチチャネルＰＭＴであってよい。

ガントリ１４０は、患者又は被験者を検出領域１０３に位置決めするように構成される。いくつかの実施形態において、ガントリ１４０は、検出器リング１２０を横断する軸方向又はｚ方向に直線的に移動して、３次元（３Ｄ）データの取得を容易にすることができる。いくつかの実施形態において、ガントリ１４０は、放射線源の位置を調整するために用いられる。

いくつかの実施形態において、放射線源を被験者（例えば、患者）に注入する。被験者は、検出領域１０３に配置される。被験者に置かれた放射線源は、放射性崩壊を受けて、陽電子の放出を生じる。陽電子は、近くの電子と相互作用して消滅し始める。消滅は、２つの反対方向のガンマ光子を生成する。２つの反対方向のガンマ光子は、検出器リング１２０、例えば検出器リング１２０の（複数の）結晶素子に衝突する。（複数の）結晶素子は、ガンマ光子に衝突したときに光のシンチレーションを生成する。（複数の）結晶素子によって生成される光は、１つ以上のＰＭＴによって受け取られる。ＰＭＴは、光を１つ以上の電気信号に変換するように構成される。同時計数イベント検出回路１５０は、電気信号を受信し、信号増幅、フィルタリング、調整などを行うように構成される。

同時計数イベント検出回路１５０は、電気信号をデジタル化し、タイムスタンプするためのコンバータ（図示せず）を含む。同時計数イベント検出回路１５０は、同時計数イベントに属する光子対を検出し、識別するためのペア検出器（図示せず）をさらに含む。本明細書に用いられる用語「光子対」は、一回の消滅から生じる同時計数イベントに属する一対のガンマ光子を指す。光子対を識別すると、同時計数線（ＬＯＲ）プロセッサ（図示せず）は、光子対の空間情報を処理して、２つのガンマ光子を接続するＬＯＲを識別する。消滅イベントで放射される２つのガンマ光子が空間的に反対方向に向けられるので、消滅イベントは、ＬＯＲのどこかで発生したことが分かる。検出器リング１２０は、十分に高い時間分解能を有して、同時計数イベントに属する２つのガンマ光子間の飛行時間（ＴＯＦ）を検出する。同時計数イベント検出回路１５０のＴＯＦプロセッサ（図示せず）は、２つのガンマ光子の到着時間の間の時間差を分析して、ＬＯＲに沿って消滅イベントが発生した位置を特定する。本明細書で用いられる用語「到着時間」は、光子がＰＥＴスキャナーの検出器及び／又は結晶素子に衝突する時間を指す。いくつかの実施形態において、ＴＯＦは、ＴＯＦプロセッサによって計算される。本明細書で用いられる用語「ＴＯＦ」は、検出器リング１２０に衝突する２つのガンマ光子の到着時間の間の時間差を指し、かつ２つのガンマ光子は、同時計数イベントに属する。

複数の同時計数イベントがＰＥＴスキャナーに蓄積されるにつれて、一連のヒストループを生成する。同時計数イベント検出回路１５０の再設定エンジン（図示せず）は、投影のセットを再構成して、補正付きの反復逆投影、フィルタ補正逆投影などのような適切な再構成アルゴリズムを使用して、１つ以上の画像を生成するために用いられる。生データ及び／又は再構成画像を記憶装置（図示せず）に記憶し、かつ、別の装置に表示し、アーカイブし、処理し、印刷し、撮影し、転送し、ディスプレイに表示す。例えば、オペレータなどを含むユーザは、生データ及び／又は再構成画像を使用して、ＰＥＴスキャナー１００を制御し、被験者を診断する。いくつかの実施形態において、ユーザは、ホストコンピュータ１６０によりＰＥＴスキャナー１００を制御する。

いくつかの実施形態において、ＰＥＴスキャナーは、設定エンジンを含む。いくつかの実施形態において、設定エンジンは、ＴＯＦを計算するために用いられる。いくつかの実施形態において、設定エンジンは、ＴＯＦを較正するために用いられる。いくつかの実施形態において、設定エンジンは、ＴＯＦの品質を評価するために用いられる。いくつかの実施形態において、設定エンジンは、放射線源の位置を調整するために用いられる。いくつかの実施形態において、設定エンジンは、ホストコンピュータ１６０に位置する。いくつかの実施形態において、設定エンジンは、同時計数イベント検出回路１５０の一部であってよい。

ＬＯＲプロセッサ及び／又はＴＯＦプロセッサは、任意のプロセッサベースのユニット及び／又はマイクロプロセッサベースのユニットを含む。ほんの一例として、これらのユニットは、マイクロコントローラ、縮小命令セットコンピュータ（ＲＩＳＣ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、特定用途向けプロセッサ（ＡＳＩＰ）、中央処理装置（ＣＰＵ）、画像処理装置（ＧＰＵ）、物理処理ユニット（ＰＰＵ）、マイクロコントローラユニット、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、エイコーン縮小命令セットコンピュータ（ＲＩＳＣ）マシン（ＡＲＭ）、又は本明細書に記載された機能を実行できる任意の他の回路又はプロセッサなど、又はそれらの任意の組み合わせを含む。本システムと組み合わせて使用される例示的なタイプのプロセッサは、網羅的又は限定的ではない。本開示を参照した後、当業者は、進歩性なしの多くの他の改変、置換、変形、変更及び修正を想定することができ、かつ本開示は、その範囲内にあるそのような全ての改変、置換、変形、変更及び修正を含むことが意図される。

なお、ＰＥＴスキャナーの説明は、説明を目的として提供されており、本開示の範囲の限定を意図するものではない。当業者であれば、本開示の教示で様々な変更及び変形を行う。しかしながら、これらの修正及び変化は、依然として本開示に関する。例えば、上述したようなＰＥＴスキャナーは、デジタル差引血管造影法（ＤＳＡ）、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）、コンピュータ断層撮影血管造影（ＣＴＡ）、陽電子放射断層撮影法（ＰＥＴ）、Ｘ線撮影、核磁気共鳴画像法（ＭＲＩ）、磁気共鳴血管造影（ＭＲＡ）、単一光子放射断層撮影（ＳＰＥＣＴ）、超音波検査（ＵＳ）、ＣＴ−ＭＲ、ＣＴ−ＰＥＴ、ＣＥ−ＳＰＥＣＴ、ＤＳＡ−ＭＲ、ＰＥＴ−ＭＲ、ＰＥＴ−ＵＳ、ＳＰＥＣＴ−ＵＳ、経頭蓋磁気刺激法（ＴＭＳ）−ＭＲ、ＵＳ−ＭＲ、Ｘ線ＣＴ、Ｘ線ＭＲ、Ｘ線ポータル、Ｘ線ＵＳ、ビデオＣＴ、及びＶｉｄｅ−ＵＳを含む技術を用いる。
いくつかの実施形態において、上記の放射線源は、ＰＥＴスキャナーの性能を試験するためのファントムを含む。

図２は、本開示のいくつかの実施形態に係るＰＥＴスキャナー１００に実装された例示的な設定エンジン２００のブロック図である。図に示すように、設定エンジン２００は、ＴＯＦ決定モジュール２０１、較正モジュール２０２、品質決定モジュール２０３、及び放射線源調整モジュール２０４を含む。

ＴＯＦ決定モジュール２０１は、同時計数イベントのＴＯＦを計算するように構成される。いくつかの実施形態において、ＴＯＦ決定モジュール２０１は、ＬＯＲのＴＯＦを計算するために用いられる。

較正モジュール２０２は、図１と合わせて説明したようにＰＥＴスキャナーを較正するように構成される。いくつかの実施形態において、較正モジュール２０２は、ＰＥＴスキャナーの結晶素子を較正するように構成される。いくつかの実施形態において、較正モジュール２０２は、ＰＥＴスキャナーの光電子増倍管を較正するように構成される。

品質決定モジュール２０３は、ＴＯＦ決定モジュール２０１によって計算されたＴＯＦの品質を決定するように構成される。いくつかの実施形態において、１つ以上の測定値ＴＯＦ及び／又は閾値に基づいて、ＴＯＦ決定モジュール２０１によって計算されたＴＯＦを評価する。

放射線源調整モジュール２０４は、ＰＥＴスキャナーの走査領域内に配置された放射線源の位置を調整するように構成される。いくつかの実施形態において、放射線源調整モジュール２０４は、目標位置に基づいて、放射線源の位置を調整するように構成される。

なお、上記の設定エンジンは、説明を目的として提供されており、本開示の範囲の限定を意図するものではない。当業者であれば、本開示の教示で様々な変更及び変形を行う。しかしながら、これらの修正及び変形は、本開示の範囲から逸脱するものではない。

図３は、本開示のいくつかの実施形態に係るＴＯＦの較正プロセスを示す流れ図である。

ステップ３０１において、放射線源をＰＥＴスキャナー内に配置する。いくつかの実施形態において、放射線源をＰＥＴスキャナーの走査ボア１１０内に配置する。いくつかの実施形態において、放射線源を走査ボア１１０の中心に配置する。いくつかの実施形態において、放射線源を走査ボア１１０の中心の周辺部分に配置する。

ステップ３０３において、ＴＯＦを取得する。いくつかの実施形態において、同時計数イベントのＴＯＦを取得する。いくつかの実施形態において、ＬＯＲのＴＯＦを取得する。いくつかの実施形態において、複数の同時計数イベントは、ＬＯＲに関連し、かつ各同時計数イベントは、１本のＬＯＲを有する。複数の同時計数イベントの複数本のＬＯＲに基づいて、ＬＯＲのＴＯＦを計算する。例えば、ＬＯＲのＴＯＦは、複数のＴＯＦの平均値であってよい。いくつかの実施形態において、複数のＴＯＦに基づいてヒストグラムを作成し、ヒストグラムに基づいてＬＯＲのＴＯＦを計算する。

ステップ３０５において、ＴＯＦの品質を決定する。いくつかの実施形態において、ステップ３０３で取得されたＴＯＦをステップ３０５で評価する。ＴＯＦが満足できない（又は「成功」と呼ばれる）と評価された場合、ＴＯＦを廃棄でき、ＴＯＦが満足である（又は「失敗」と呼ばれる）と評価された場合、ＴＯＦを確認することができる。いくつかの実施形態において、測定値ＴＯＦを計算し、かつＴＯＦの評価は、測定値ＴＯＦに基づく。

ステップ３０７において、ＴＯＦに基づいてＰＥＴスキャナーを較正する。いくつかの実施形態において、時間オフセットテーブルは、ＰＥＴスキャナー内に予め記憶されているか、又はＰＥＴスキャナーからアクセスすることができる。時間オフセットテーブルに基づいてＰＥＴスキャナーによって計算されたＴＯＦを較正する。

なお、流れ図は、説明を目的として提供されており、本開示の範囲の限定を意図するものではない。いくつかの実施形態において、ステップ３０５は、スキップされ、ステップ３０３は、ステップ３０７に直接的に進んでよい。

図４は、本開示のいくつかの実施形態に係る例示的な検出器リング４００を示す。図に示すように、検出器リング４００は、リング状に配置された複数の検出器ユニットを含む。放射線源４０１は、該検出器リング４００内に配置される。放射線源４０１は、減衰し、かつ陽電子を放射する。陽電子は、近くの電子と相互作用し、かつ消滅が発生する。消滅は、検出器リング４００、例えば検出器リング４００の１つ以上の検出器ユニットに衝突する２つのガンマ光子を生成する。ガンマ光子が指向する経路を示す空間線を生成することができ、空間線は、ＬＯＲ４０２と呼ばれてよい。ＬＯＲ４０２は、放射線源４０１の消滅によって生成されたガンマ光子を示す。

図５は、本開示のいくつかの実施形態に係る例示的なＴＯＦ決定モジュール２０１のブロック図である。ＴＯＦ決定モジュール２０１は、第１の光子及び第２の光子に関する時間及び位置情報に基づいて、第１の光子及び第２の光子を光子対として指定する。本明細書で用いられる用語「光子対」は、共通消滅イベントに由来する２つの光子を指し、ＰＥＴスキャナー上で同時計数イベントを生成する。フィルタウィンドウに基づいて、第２の光子を評価する。評価が成功すれば、第１の光子及び第２の光子を光子対として指定する。そうでなければ、第２の光子が廃棄される。光子対を指定した後、光子対の光子の到着時間に基づいて、光子対のＴＯＦを計算する。いくつかの実施形態において、ＴＯＦ決定モジュール２０１は、時間情報取得ユニット５０１と、第１の決定ユニット５０２と、第２の決定ユニット５０３と、判定ユニット５０４と、ペアリングユニット５０５とを含む。

時間情報取得ユニット５０１は、光子の時間情報を取得するように構成される。いくつかの実施形態において、時間情報取得ユニット５０１は、同時計数光子対を構成し得る第１の光子と第２の光子の到達時間を取得する。いくつかの実施形態において、同時計数イベントの第１の光子及び第２の光子は、図１と合わせて説明したように検出器ユニットに衝突する。同時計数イベント検出回路１５０によって、第１の光子及び第２の光子の到着時間を記録する。

第１の決定ユニット５０２及び第２の決定ユニット５０３は、第１の光子及び第２の光子の位置情報を決定するように構成される。いくつかの実施形態において、第１の決定ユニット５０２は、検出器リング１２０及び／又は走査ボア１１０の軸方向における第１の光子の投影点を第１の投影点として決定するように構成される。検出器リング１２０の軸方向及び走査ボア１１０の軸方向は、本質的に同じであってもよく、又は本質的に互いに平行であってよい。検出器リング１２０の軸線は、走査ボア１１０の軸線と本質的に一致してもよく、又は本質的に平行であってよい。第１の決定ユニット５０２は、検出器リング１２０及び／又は走査ボア１１０の軸方向における第２の光子の投影点を第２の投影点として決定するように構成される。本明細書で用いられるように、パラメータ又は特性に関して「本質的に同じ」、「本質的に一致する」、「本質的に平行」などのような「本質的に」は、変動がパラメータ又は特性の５％、８％、もしくは１０％、もしくは１５％もしくは２０％、又は検出器もしくはＰＥＴスキャナー内などのパラメータの平均値内にあると指示する。

いくつかの実施形態において、第２の決定ユニット５０３は、検出器リング１２０及び／又は走査ボア１１０の円周方向における第１の光子の投影点を第３の投影点として決定するように構成される。検出器リング１２０の円周方向及び走査ボア１１０の円周方向は、本質的に同じであってもよく、又は本質的に互いに平行であってよい。第２の決定ユニット５０３は、検出器リング１２０及び／又は走査ボア１１０の円周方向における第２の光子の投影点を第４の投影点として決定するように構成される。

いくつかの実施形態において、第１の決定ユニット５０２及び第２の決定ユニット５０３は、単一のユニットとして組み合わされてよい。

判定ユニット５０４は、第２の光子の到着時間が第１の光子の到着時間からフィルタウィンドウ内にあるか否かを決定するように構成される。いくつかの実施形態において、判定ユニット５０４は、第１の投影点と第２の投影点との間の距離が第１の閾値以下であるか否かを判定する。判定ユニット５０４は、第３の投影点と第４の投影点の対称点との間の弧長が第２の閾値以下であるか否かを判定する。対称点は、本開示の他の箇所で説明される。例えば、図７及び図９とその説明を参照する。第１の閾値及び第２の閾値は、フィルタウィンドウのサイズに関連する。いくつかの実施形態において、フィルタウィンドウのサイズに基づいて、第１の閾値及び第２の閾値を選択する。例えば、フィルタウィンドウのサイズは、１１×１１個の結晶の幅であってもよく、第１の閾値及び第２の閾値は、５つの結晶の幅と設定されてよい。

いくつかの実施形態において、ペアリングユニット５０５は、第１の光子及び第２の光子を光子対として指定する。光子対の情報に基づいて、第１の光子及び第２の光子によってトリガされた同時計数イベントのＴＯＦを決定する。いくつかの実施形態において、判定ユニット５０４の結果が第２の光子を確認すれば、第１の光子及び第２の光子をペアリングする。そうでなければ、第２の光子が廃棄されてよい。

図６は、本開示のいくつかの実施形態に係るＰＥＴスキャナーにおける光子の検出を示す。図に示すように、消滅イベントにより生成された同時計数光子対（光子Ｐ１及び光子Ｐ２）は、ＰＥＴスキャナー６０１によって検出されてよい。本明細書で用いられる用語「同時計数光子対」は、１つ以上の消滅イベントから生成された２つの光子を指する。フィルタウィンドウ６０２は、それらの位置に基づいて光子Ｐ１と光子Ｐ２が同じ消滅イベントにおいて生成されるか否かを決定するために用いられる。いくつかの実施形態において、光子Ｐ２がフィルタウィンドウ６０２に入れば、光子Ｐ１及び光子Ｐ２は、同じ消滅イベントに由来する光子対として指定されてよい。
そうでなければ、光子Ｐ１及び光子Ｐ２は、同じ消滅イベントに由来する光子対として指定されず、光子Ｐ２が廃棄されてよい。

いくつかの実施形態において、フィルタウィンドウ６０２は、ＰＥＴスキャナー６０１の複数の検出器ユニットを含む。いくつかの実施形態において、フィルタウィンドウ６０２は、ＰＥＴスキャナー６０１の複数の結晶素子（又は、簡潔にするために結晶と呼ばれる）を含む。いくつかの実施形態において、フィルタウィンドウのサイズは、検出器リングの数及び／又はＰＥＴスキャナー６０１の結晶素子の数によって決定されてよい。例えば、フィルタウィンドウ６０２は、１つ以上の検出器リングにわたって伸びる複数の結晶素子を含む。

いくつかの実施形態において、円周６０３は、ＰＥＴスキャナー６０１において光子Ｐ１が検出される円周を示し、０は、円周６０３の中心を示す。Ｐ３は、円周６０３と、０及び光子Ｐ１によって決定される直線との交点を示す。いくつかの実施形態において、Ｐ３に基づいて、フィルタウィンドウ６０２の位置を決定する。例えば、Ｐ３に基づいて、フィルタウィンドウ６０２の中心を決定する。

いくつかの実施形態において、フィルタウィンドウ６０２の中心として指定されたＰ３は、ＰＥＴスキャナー６０１の長手方向の中心線に対してＰ１に対称であってよい。

図７は、本開示のいくつかの実施形態に係るＰＥＴスキャナーにおけるＴＯＦの決定プロセスの流れ図を示す。ステップ７０１において、フィルタウィンドウを設定する。いくつかの実施形態において、フィルタウィンドウのサイズは、検出器リングの数及びＰＥＴスキャナーの結晶素子の数によって決定されてよい。例えば、ＰＥＴスキャナーは、１１２個の検出器リングと、１１２個の検出器リング内に分散された１１２×１１５２個の結晶素子とを含む。フィルタウィンドウは、ＰＥＴスキャナーの走査ボアの表面の一部であってよい。フィルタウィンドウは、長手方向の幅及び円周方向の幅を有する。例えば、長手方向の幅は、１１個の結晶素子の幅であり、円周方向の幅は、１１個の結晶素子の幅であってよい。

ステップ７０３において、同時計数光子対の到着時間及び位置情報を受信する。いくつかの実施形態において、図２と合わせて説明したように同時計数イベント検出回路１５０によって、同時計数光子対の時間及び位置情報を取得する。いくつかの実施形態において、時間及び位置情報をＰＥＴスキャナーの記憶装置に記憶し、ＴＯＦ計算のために取り出す。２つの光子は、それらの到着時間情報に基づいて、光子対として指定されてよい。いくつかの実施形態において、同時計数光子対の１つの光子は、第１の光子として指定され、もう１つは、評価対象の候補光子として指定される。いくつかの実施形態において、同時計数光子対は、Ｐ１及びＰ２を含む。

ステップ７０５において、ＰＥＴスキャナーの軸方向における候補同時計数光子対のうちの２つの光子の投影点の位置情報を受信する。いくつかの実施形態において、Ｐ１は、消滅イベントにおいて生成された第１の光子であるが、Ｐ２は、Ｐ１及びＰ２が同じ消滅イベントから生じるか否かを決定するように評価される候補光子である。いくつかの実施形態において、第１の投影点は、ＰＥＴスキャナーの軸方向におけるＰ１の投影点であってよい。第２の投影点は、ＰＥＴスキャナーの軸方向におけるＰ２の投影点であってよい。

図８は、第１の投影点Ｐ１'及び第２の投影点Ｐ２'の位置情報を示す。Ｐ１'は、第１の投影点を示し、Ｐ２'は、第２の投影点を示す。ｄ２は、Ｐ１'とＰ２'との間の距離を示す。

図７に戻り、ステップ７０７において、第１の閾値に基づいて、第１の投影点と第２の投影点との間の距離を評価する。第１の投影点と第２の投影点との間の距離（例えば、図８に示すｄ２）が第１の閾値以下であれば、Ｐ２をさらに評価する。そうでなければ、Ｐ２は、Ｐ１とＰ２が同じ消滅イベントから生じたとみなされないので、廃棄される。

いくつかの実施形態において、第１の閾値は、上述したようなフィルタウィンドウのサイズと関連する。いくつかの実施形態において、フィルタウィンドウの長手方向の幅は、ｍ個の結晶素子の幅であり、第１の閾値は、（ｍ−１）／２個の結晶素子の幅として設定され、ｍが奇数である。いくつかの実施形態において、第１の閾値は、５つの結晶素子の幅であってよい。いくつかの実施形態において、第１の閾値は、偶数であってよい。なお、フィルタウィンドウの長手方向の幅に基づいて、第１の閾値は、可変及び／又は調整可能であってよい。例えば、第１の閾値は、ｍ個の結晶素子の幅で、（ｍ−１）／ａ個の結晶素子の幅、ｍ／ａ個の結晶素子の幅などであってもよく、ａは、整数であってよい。

ステップ７０９において、ＰＥＴスキャナーの円周方向における候補同時計数光子対の投影点の位置情報を受信する。いくつかの実施形態において、第３の投影点は、ＰＥＴスキャナーの円周方向におけるＰ１の投影点であってよい。第４の投影点は、ＰＥＴスキャナーの円周方向におけるＰ２の投影点であってよい。

図９は、第３の投影点Ｐ１”、第４の投影点Ｐ２”及び第４の投影点の対称点Ｐ２’”の位置情報を示す。ｄ１は、Ｐ１”とＰ１’”との間の弧長を示す。

図７に戻り、ステップ７０７において、様々な方法で、円周方向に沿ったＰ１とＰ２との間の距離を評価する。いくつかの実施形態において、第３の投影点と第４の投影点の対称点との間の弧長を評価する。いくつかの実施形態において、第３の投影点と第４の投影点の対称点との間の弧長を計算する。第３の投影点と第４の投影点の対称点との間の弧長が第２の閾値以下であれば、該プロセスはさらに進む。そうでなければ、Ｐ２は廃棄される。いくつかの実施形態において、第３の投影点と第４の投影点の対称点との間の線分の長さを計算する。第３の投影点と第４の投影点の対称点との間の線分の長さが第２の閾値以下であれば、該プロセスはさらに進む。そうでなければ、Ｐ２は廃棄される。いくつかの実施形態において、第３の投影点と第４の投影点との間の線分の長さを計算する。第３の投影点と第４の投影点の対称点との間の線分の長さと、検出器リングの直径との差が第２の閾値以下であれば、該プロセスはさらに進む。そうでなければ、Ｐ２は廃棄される。

いくつかの実施形態において、第２の閾値は、フィルタウィンドウのサイズに関連する。いくつかの実施形態において、フィルタウィンドウの円周方向の幅は、ｎ個の結晶素子の幅であり、第２の閾値は、（ｎ−１）／２個の結晶素子の幅として設定されてもよく、ここでｎが奇数である。いくつかの実施形態において、第２の閾値は、５つの結晶素子の幅であってよい。いくつかの実施形態において、第２の閾値は、偶数であってよい。なお、フィルタウィンドウの円周方向の幅に基づいて、第２の閾値は、可変、及び／又は調整可能であってよい。例えば、第２の閾値は、ｎ個の結晶素子の幅、（ｎ−１）／ｂ個の結晶素子の幅、ｎ／ｂ個の結晶素子の幅などであってもよく、ｂは、整数であってよい。

ステップ７０７及びステップ７１１における評価の後、第１の光子に対応するフィルタウィンドウ内で、第２の光子の位置を決定する。したがって、ステップ７１３において、Ｐ１及びＰ２を共通消滅イベントに由来する光子対として指定する。いくつかの実施形態において、第１の投影点と第２の投影点との間の距離が第１の閾値以下であり、かつ第３の投影点と第４の投影点の対称点との間の弧長さが第１の閾値以下であるので、Ｐ２の位置、Ｐ１の位置に対応するフィルタウィンドウ内で決定される。したがって、Ｐ１及びＰ２を共通消滅イベントに由来する光子対として指定する。

ステップ７１５において、光子対のＴＯＦを決定する。光子対の光子の到着時間情報に基づいて、光子対のＴＯＦを決定する。

いくつかの実施形態において、上記のＴＯＦ決定プロセスは、結晶素子の平均ＴＯＦを計算するために用いられる。いくつかの実施形態において、上記のＴＯＦ決定プロセスに基づいて、結晶素子の全ての光子対を指定する。結晶素子の光子対の和を計算する。平均ＴＯＦは、全てのＴＯＦの和と光子対の数との比である。いくつかの実施形態において、結晶素子の平均ＴＯＦは、

に基づいて、計算されてもよく、ここで、ｊは、結晶素子の指数を示し、ｉは、結晶素子ｊにおける光子対の指数を示し、

は、結晶素子ｊの平均ＴＯＦであり、ｔ_jiは、結晶素子ｊにおける第ｉ個の光子対の第１の光子の時間情報（例えば、到着時間）を示し、ｔ_iは、結晶素子ｊにおける第ｉ個の光子対の第２の光子の時間情報（例えば、到着時間）であり、和は、結晶素子ｊによって検出された光子対の総数を示す。例えば、ＰＥＴスキャナーは、１１２個の検出器リングと、これらの検出器リング内に分散された１１２×１１５２個の結晶素子とを含み、各検出器ユニットは、１１５２個の結晶素子を含み、３．１ＧＨｚのＣＰＵクロック速度及び４Ｇのメモリ（例えば、ＲＯＭ）を有するパーソナルコンピュータ（ＰＣ）を使用して、９，０００，０００の同時計数光子対を処理するには０．５６１ｓの費用がかかる。

図１０は、本開示のいくつかの実施形態に係る品質決定モジュール２０３のブロック図を示す。品質決定モジュール２０３は、ファントム位置計算ユニット１００１、ＴＯＦ計算ユニット１００２、測定ユニット１００３、及びマッチングユニット１００４を含む。

図１０に示すように、ファントム位置計算ユニット１００１は、ファントムの位置を計算するように構成される。いくつかの実施形態において、ファントムは、中実棒の形状を有する放射線源、線形放射線源、円柱の形状を有する放射線源など、又はそれらの任意の組み合わせを含む。ファントムは、ＰＥＴスキャナーの視界（ＦＯＶ）内に位置してもよく、かつ走査ボアと同軸又は同心である必要がない。いくつかの実施形態において、ファントムの軸（例えば、縦軸）は、ＰＥＴスキャナーの縦軸に平行であってよい。

ＴＯＦ計算ユニット１００２は、ファントムの位置に基づいて、ＬＯＲの第１のＴＯＦを計算するように構成される。

測定ユニット１００３は、ＬＯＲのサイノグラムと時間オフセットテーブルに基づいて、第２のＴＯＦを計算するように構成される。時間オフセットテーブルは、ＰＥＴスキャナー内に予め記憶されているか、又はＰＥＴスキャナーからアクセスされてよい。ＬＯＲのサイノグラムに基づいて、時間オフセットテーブルを較正する。

マッチングユニット１００４は、第２のＴＯＦに基づいて第１のＴＯＦを評価し、かつ第１のＴＯＦの品質を決定するように構成される。いくつかの実施形態において、評価は、第１のＴＯＦと第２のＴＯＦとの間の差に基づく。閾値に基づいて、差異を評価する。評価が成功すれば（例えば、その差が閾値を超えなければ）、第１のＴＯＦが確認されてよい。そうなければ、第１のＴＯＦは、無効化され、かつ廃棄されてよい。

図１１は、本開示のいくつかの実施形態に係るＴＯＦ品質の決定プロセスを示す流れ図である。

ステップ１１０１において、ファントムをＰＥＴスキャナーのＦＯＶ内に配置し、ファントムの軸は、ＰＥＴスキャナーの縦軸に平行である。いくつかの実施形態において、ファントムは、ＰＥＴスキャナーのＦＯＶ内に位置する限り、ＰＥＴスキャナーの任意の適切な位置に配置されてよい。いくつかの実施形態において、ファントムは、ＰＥＴスキャナーの走査ボア１１０と同心であってよい。

ステップ１１０２において、ＰＥＴスキャナーによって検出された同時計数イベントに基づいて、ファントムの位置を計算する。図１２は、本開示のいくつかの実施形態に係るＰＥＴスキャナーの走査ボアのための例示的な座標系を示す。座標系は、ファントムの位置を決定するために用いられる。Ｏは、座標系の原点を示す。いくつかの実施形態において、Ｏは、走査ボアの中心であってよい。ｚ軸は、走査ボア１２００の縦軸を示す。部分１２０１は、走査ボアの縦断面を示す円形であり、かつ部分１２０１の半径は、ｒで示される。いくつかの実施形態において、部分１２０１は、検出器リングであってよい。走査ボア１２００は、消滅イベントによって生成されたガンマ光子を検出するように構成される複数の検出器リングを含む。いくつかの実施形態において、検出器リングは、結晶素子及び／又は結晶素子アレイを含む複数の検出器ユニットを含み、本明細書で用いられる用語「結晶素子アレイ」は、結晶素子のアレイを指する。

いくつかの実施形態において、検出器リングは、複数の結晶素子を含む。例えば、それぞれ、結晶素子Ａ（Ｘ_ａ，Ｙ_ａ）及び結晶素子Ｂ（Ｘ_ｂ，ｙ_ｂ）によって、同時計数イベントの２つの光子を検出する。結晶素子Ａ（Ｘ_ａ，Ｙ_ａ）と結晶素子Ｂ（Ｘ_ｂ，Ｙ_ｂ）を結ぶ線分は、同時計数イベントのＬＯＲであってよい。いくつかの実施形態において、図１と合わせて説明したＬＯＲプロセッサは、ＬＯＲを決定するために用いられる。いくつかの実施形態において、図１と合わせて説明したファントム位置計算ユニット１００１は、２つの結晶素子に衝突する２つの光子の到着時間に基づいて、ＬＯＲ上のファントムの位置を計算するように構成される。ファントムの位置は、（Ｘ_０，Ｙ_０）として示されてもよく、ここで０＜Ｘ_０＜ｒかつ０＜Ｙ_０＜ｒである。いくつかの実施形態において、図１と合わせて説明したＴＯＦプロセッサは、同時計数イベントのＴＯＦを計算する。ＴＯＦは、ファントムの位置を決定するために用いられる。

ステップ１１０３において、ステップ１１０２で計算されたファントムの位置に基づいて、ＬＯＲの第１のＴＯＦを計算する。図１２に示すように、ファントムＣにおいて発生した同じ消滅イベントに由来する２つの光子は、結晶素子Ａ及び結晶素子Ｂに衝突して、同時計数イベントを生成する。ＬＯＲ１２０２（線分ＡＢ）は、同時計数イベントのＬＯＲを示し、ＤはＡＢの中心を示す。ｘ−ｙ平面は、走査ボア１２００の縦断面を示す。ｚ軸は、走査ボア１２００の縦軸を示す。ｚ軸は、ｘ−ｙ平面に垂直である。ＣとＤとの間の距離は、

によって計算され、ここで、φは、ＬＯＲ１２０２とｙ軸との夾角を示し、Δｌは、ＣとＤの間の距離をしめする。したがって、線分ＢＣ（ファントムＣと結晶素子Ｂとの距離）と線分ＡＣ（ファントムＣと結晶素子Ａとの距離）との差は、

によって計算され、ここで、ｓは、線分ＢＣと線分ＡＣの差を示す。したがって、ＬＯＲ１２０２のＴＯＦは、

によって計算され、ここでΔｔは、ＬＯＲ１２０２のＴＯＦを示し、ｃは、光速を示す。

いくつかの実施形態において、式２、式３及び式４は、ファントムによって生成された複数本のＬＯＲの第１のＴＯＦを計算するために用いられ、複数本のＬＯＲの第１のＴＯＦに基づいて、Δｔの曲線を生成する。いくつかの実施形態において、式２、式３及び式４は、ファントムによって生成された少なくともいくつかのＬＯＲの第１のＴＯＦを計算するために用いられ、これらのＬＯＲの第１のＴＯＦに基づいて、Δｔの曲線を生成する。

ステップ１１０４において、サイノグラムと時間オフセットテーブルに基づいて、ＬＯＲの第２のＴＯＦを計算する。

いくつかの実施形態において、時間オフセットテーブルは、ＰＥＴスキャナーのメモリ内に予め記憶されているか、又はＰＥＴスキャナーによってアクセスされてよい。時間オフセットテーブルは、ＰＥＴスキャナーの解像度を改良してＴＯＦを計算するために用いられる。図１２を参照して、同時計数イベントの測定値ＴＯＦは、

によって計算され、ここで、ＯＴ_Ａは、結晶素子Ａの時間オフセットを示し、ＯＴ_Ｂは、結晶素子Ｂの時間オフセットを示す。時間オフセットテーブルを照会することにより、（ＯＴ_Ａ−ＯＴ_Ｂ）を計算する。Ｔ_Ａは、結晶素子Ａの到着時間を示し、Ｔ_Ｂは、結晶素子Ｂの到着時間を示す。時間オフセットテーブルは、結晶素子の指数に従ってインデックス付けされる。例えば、結晶素子Ａは、時間オフセットテーブルにおいて時間オフセットを有してもよく、かつ時間オフセットの指数は、Ａで示されてよい。

いくつかの実施形態において、ＰＥＴスキャナーは、異なる角度で複数本のＬＯＲを取得し、これらのＬＯＲのサイノグラムを作成する。いくつかの実施形態において、サイノグラムに基づいて、時間オフセットテーブルを較正する。

いくつかの実施形態において、ＰＥＴスキャナーの複数本のＬＯＲのヒストグラムを作成する。ヒストグラムに基づいて、第２のＴＯＦを計算する。ＬＯＲの第２のＴＯＦは、

によって計算され、ここで、ヒストグラムのｂｉｎは、５ピコ秒〜１５ピコ秒の範囲をカバーする。Δｔ’は、第２のＴＯＦを示す。いくつかの態様において、ｂｉｎは、１０ピコ秒であってよい。式６において、ｉは、ヒストグラムの指数を示し、ｎ_ｉは、第ｉ個のヒストグラムにおける同時計数イベントの数を示し、かつΔτ_ｉは、第ｉ個のヒストグラムにおける同時計数イベントの測定値ＴＯＦを示す。

図１３は、本開示のいくつかの実施形態に係る走査ボアに用いられる例示的な座標系を示す。図に示すように、ｘＯｙ平面上に、ＬＯＲ ａｂに対応するＴＯＳ座標系を作成する。ｔ軸は、ａｂに平行であり、ｓ軸は、ａｂに垂直でａｂの中心点でａｂと交差する。（ｒ_ａ，ｒ_ｂ，φ_ｊ，ｓ_ｊ）は、サイノグラム内のＬＯＲを示し、ここでｊは、ＬＯＲの指数（ｊ＝１，２，３．．．５７６）を示し、φ_ｊは、ＬＯＲとｙ軸との間の夾角を示し、ｓ_ｊは、ＬＯＲと走査ボア（図に示すＯ）の中心との間の距離を示す。ｒ_ａ及びｒ_ｂは、それぞれＬＯＲに対応する２つの結晶素子を示す。いくつかの実施形態において、複数本のＬＯＲは、一対の結晶素子に対応する。いくつかの実施形態において、式６に従ってΔｔ’の曲線を生成する。

ステップ１１０５において、Δｔ’の曲線に基づいて、式４に従って生成されたΔｔの曲線を評価して、第１のＴＯＦの品質を決定する。Δｔの曲線は、ＬＯＲの複数の第１のＴＯＦを含むが、Δｔ’の曲線は、ＬＯＲの複数の第２のＴＯＦを含む。閾値は、同じＬＯＲに対して、対応する第２のＴＯＦに基づいて第１のＴＯＦを評価するように設定される。第１のＴＯＦと対応する第２のＴＯＦとの間の差が閾値を超えれば、第１のＴＯＦが確認され、そうでなければ、第１のＴＯＦは、無効化され、かつ廃棄される。

図１４Ａは、本開示のいくつかの実施形態に係る確認された第１のＴＯＦの図を示す。横軸は、ＬＯＲの指数を示す。縦軸は、ＬＯＲのＴＯＦを示す。滑らかな曲線は、第１のＴＯＦを示し、粗い曲線は、第２のＴＯＦを示す。ほんの一例として、閾値は、２５ピコ秒に設定されてよい。滑らかな曲線及び粗い曲線は、

によって評価される。

第１のＴＯＦと対応する第２のＴＯＦとの間の差の絶対値が２５ピコ秒以下であれば、第１のＴＯＦが確認される。

図１４Ｂは、本開示のいくつかの実施形態に係る無効化された第１のＴＯＦの図を示す。図に示すように、曲線Ｐ１は、第１のＴＯＦを示し、曲線Ｐ２は、第２のＴＯＦを示す。図から見られるように、曲線Ｐ１からの曲線Ｐ２の偏差は、図１４Ａに示された曲線よりも大きい。いくつかの実施形態において、図１４Ｂにおける第１のＴＯＦは、無効とされる。いくつかの実施形態において、ファントムは、走査ボアの中心に配置されてもよく、例えば、走査ボアと同心であってよい。いくつかの実施形態において、ファントムは、走査ボアと同心でなくてよい。いくつかの実施形態において、ＰＥＴスキャナーは、第１のＴＯＦが対応する第２のＴＯＦに基づいて無効にされたときに、第１のＴＯＦを較正するように構成された較正モジュールをさらに含む。例えば、第１のＴＯＦが無効とすれば、対応する第２のＴＯＦの値に基づいて、第１のＴＯＦの値を再度割り当ててよい。

図１５は、本開示のいくつかの実施形態に係る例示的な中空円筒形ファントムを示す。ファントムを使用して、ＰＥＴスキャナーにおける複数の検出器ユニットの時間較正を実行する。いくつかの実施形態において、第１の結晶素子１５０２及び複数の第２の結晶素子１５０３は、円筒形ボア１５０１の内部に設けられてよい。いくつかの実施形態において、第１の結晶素子１５０２及び複数の第２の結晶素子１５０３は、複数の結晶素子対を形成する。結晶素子対は、１つの第１の結晶素子１５０２と複数の第２の結晶素子のうちの１つの第２の結晶素子１５０３を含む。第１の結晶素子１５０２及び複数の第２の結晶素子１５０３は、それぞれ同時計数イベントの光子を受け取る。放射線源で満たされた中空円筒形ファントム１５０４は、円筒形ボア１５０１の内部に配置される。中空円筒形ファントム１５０４において消滅イベントが発生する。いくつかの実施形態において、ファントムの対称中心は、ＰＥＴスキャナーのＦＯＶの中心に配置されてもよく、ファントム１５０４の中心軸線は、円筒形ボア１５０１の中心軸線と一致する。いくつかの実施形態において、ファントムの対称中心は、ＰＥＴスキャナーのＦＯＶの中心に配置されなくてよい。いくつかの態様において、ファントム１５０４の形状は、対称であってよい。いくつかの態様において、ファントムの形状は、非対称であってよい。いくつかの実施形態において、放射線源で満たされたファントム１５０４の部分の厚さは均一であってよい。いくつかの実施形態において、放射線源で満たされたファントム１５０４の部分の厚さは、不均一であってよい。ファントム１５０４のサイズは、ＰＥＴスキャナーのＦＯＶのサイズに関連する。いくつかの実施形態において、ファントム１５０４の直径は、ＤＦＯＶ／２〜ＤＦＯＶの範囲であってもよく、ＤＦＯＶは、ＦＯＶの半径方向の長さを示す。いくつかの実施形態において、軸方向のファントムの長さは、軸方向のＦＯＶの長さ以上である。

図１６は、本開示のいくつかの実施形態に係るＰＥＴスキャナーの時間較正のプロセスを示す流れ図である。該プロセスにおいて、同時計数イベントにおける２つの光子のＴＯＦを計算する。該プロセスは、ＰＥＴスキャナー内の全ての結晶素子を較正するために繰り返し実行される。したがって、複数の結晶素子の時間オフセットを決定する。ステップ１６０１において、ＰＥＴスキャナーのＦＯＶの中心に中空円筒形ファントムを配置する。いくつかの実施形態において、ＰＥＴスキャナーの時間オフセットをクリアしてよい。いくつかの実施形態において、ＰＥＴスキャナーの全ての電気的時間オフセットをクリアしてよい。

ステップ１６０３において、ＰＥＴスキャナーの検出器リングから第１の結晶素子を選択する。第１の結晶素子は、その時間オフセットの較正のために選択され、ｎ個の第２の結晶素子は、ＰＥＴスキャナーの検出器リングから選択されて、第１の検出器ユニットとｎ個の結晶素子対を形成する。いくつかの実施形態において、ｎは、整数を示す。いくつかの実施形態において、第１の結晶素子及びｎ個の第２の結晶素子に基づいて、ｎ本のＬＯＲを決定する。

いくつかの実施形態において、Ａは、第１の結晶素子を示し、Ｂ_ｉは、Ａで同時計数イベントを検出する第２の結晶素子を示す。ｉは、第２の結晶素子の指数を示し、ｉは、１〜ｎの範囲であってよい。いくつかの実施形態において、ＬＯＲ_１は、第１の結晶素子Ａと第２の結晶素子Ｂ_１との間のＬＯＲを示す。ＬＯＲ_２は、第１の結晶素子Ａと第２の結晶素子Ｂ_２との間のＬＯＲを示す。同様に、ＬＯＲ_ｎは、第１の結晶素子Ａと第２の結晶素子Ｂ_ｎとの間のＬＯＲを示す。いくつかの実施形態において、第１の結晶素子及び第２の結晶素子Ｂ_１〜Ｂ_ｎのＬＯＲは、図１５に示すようなセクタ領域１５０５を形成する。いくつかの実施形態において、ＬＯＲは、放射線源で満たされた中空円筒形ファントム１５０４を通過する。第１の結晶素子と対応する第２の結晶素子の相対的な位置は、再構成されたＰＥＴ画像のサイズに基づいて決定される。２次元画像再構成の場合、第１の結晶素子及び複数の第２の結晶素子は、同じ検出器リング内に位置する。３次元画像再構成の場合、第１の結晶素子及び複数の第２の結晶素子は、同じ検出器リング又は異なる検出器リング内に位置する。例えば、第１の結晶素子及び複数の第２の結晶素子は、異なる検出器リング内に位置する。

ステップ１６０５において、第１の結晶素子と対応する第２の結晶素子との間で検出された同時計数光子対のＴＯＦを計算する。いくつかの実施形態において、ｍ個の同時計数イベントは、第１の結晶素子及び対応する第２の結晶素子によって検出されてよい。したがって、ｍ個のＴＯＦを取得する。ｍ個のＴＯＦのヒストグラムを作成する（図１７）。ｎ個の結晶素子対は、同時計数光子対及びそれらの時間情報を受信する。

図１７は、本開示のいくつかの実施形態に係る第１の結晶素子と対応する第２の結晶素子に関するヒストグラムを示す。ヒストグラムの横軸は、同時計数イベントの蓄積時間を示し、ｂｉｎ幅は、５ピコ秒に設定されてよい。いくつかの実施形態において、ｂｉｎ幅は、ユーザによって定義されてよい。ヒストグラムの縦軸は、一定期間内の同時計数イベントの数を示す。図１７に示すヒストグラムは、対称であり、２つのピークを有する。

いくつかの実施形態において、ヒストグラムは、軸対称であってよい。いくつかの実施形態において、ヒストグラムの対称中心は、Ｔ＝０であってよい。いくつかの実施形態において、ヒストグラムの対称中心は、Ｔ＝０でなくてよい。いくつかの実施形態において、ヒストグラムは、非軸対称であってよい。いくつかの実施形態において、２つのピークの波高率が異なっていてよい。

ステップ１６０７において、時間値Ｔ_ｃを計算する。いくつかの実施形態において、Ｔ_ｃは、ヒストグラムの対称中心での時間値であってよい。いくつかの実施形態において、Ｔ_ｃは、

によって計算され、ここで、ＴＯＦ_Ａｊは、結晶素子Ａに対する同時計数イベントの光子の到着時間を示し、ＴＯＦ_Ｂｊは、結晶素子Ｂに対する候補同時計数イベントの別の光子の到着時間を示し、ｍは、結晶素子Ａと結晶素子Ｂで検出された同時計数イベントの数を示し、ｊは、結晶素子Ａと結晶素子Ｂで検出された同時計数イベントの指数であり、ここでｊ＝１，２，３、．．．、ｍである。

いくつかの実施形態において、ヒストグラムの２つのピークにおける時間値に基づいて、Ｔ_ｃを決定する。例えば、Ｔ_ｃは、

により計算されてもよく、ここで、Ｔ_１及びＴ_２は、図１７に示されるようなヒストグラムの２つのピークにおける時間値を示す。いくつかの実施形態において、ステップ１６０７を繰り返し実行して、第１の結晶素子及びｎ個の第２の結晶素子を含むｎ個の結晶素子対のｎ個の時間値Ｔ_ｃを計算する。

ステップ１６０９において、ステップ１６０７で得られた時間値Ｔｃに基づいて第１の結晶素子の時間オフセットを計算する。いくつかの実施形態において、第１の結晶素子の時間オフセットは、

によって計算されてよい。

ｉは、反復の指数を示し、かつｉ＝１，２，３，４、．．．、ｎである。ＯＴＡは、第１の結晶素子の時間オフセットを示す。いくつかの実施形態において、ＯＴＡ_１＝０である。反復は、基準に基づいて終了する。いくつかの実施形態において、基準は、反復回数であってよい。

いくつかの実施形態において、ステップ１６０１からステップ１６０９までのプロセスを繰り返し実行して、ＰＥＴスキャナーの検出器リング内の複数の結晶素子の時間オフセットを計算する。いくつかの実施形態において、ステップ１６０１からステップ１６０９までのプロセスを繰り返し実行して、ＰＥＴスキャナーの複数の検出器リングの時間オフセットを計算する。

いくつかの実施形態において、第１の結晶素子及び第２の結晶素子は、ＰＥＴスキャナーの２つの検出器リングに位置する。

いくつかの実施形態において、時間オフセットＯＴＡｋに基づいて、結晶素子によって取得されたＴＯＦを較正してもよく、ここでｋは、結晶素子の指数を示す。ＴＯＦは、

によって較正される。

図１８は、本開示のいくつかの実施形態に係る放射線源調整モジュール２０４のブロック図を示す。放射線源調整モジュールは、取得ユニット１８０１と、第１の評価ユニット１８０２と、第２の評価ユニット１８０３とを含む。

取得ユニット１８０１は、ＰＥＴスキャナーに位置する放射線源の位置を取得するように構成される。第１の評価ユニット１８０２は、放射線源の軸方向位置を評価するために用いられる。第２の評価ユニット１８０３は、放射線源の円周方向位置を評価するために用いられる。

いくつかの実施形態において、目標位置に基づいて、放射線源の位置を評価する。目標位置は、目標軸方向位置及び目標円周方向位置を含む。

図１９は、本開示のいくつかの実施形態に係る放射線源の調整プロセスを示す流れ図である。放射線源は、中実棒形放射線源、円筒形放射ファントム、円筒形管内に配置された均一な水放射線源（放射線源と混合された水）など、又はそれらの任意の組み合わせを含む。放射線源調整プロセスは、ＰＥＴスキャナーに位置する放射線源の位置を調整するために用いられる。

ステップ１９０１において、放射線源の現在の位置を取得する。放射線源は、図１と合わせて説明したように、ガントリ１４０に配置されてよい。放射線源の現在の位置は、図２と合わせて関連して説明したようにホストコンピュータ１６０に送信される。ステップ１９０３において、目標位置に基づいて、放射線源の現在の位置を評価する。いくつかの実施形態において、目標位置は、ＰＥＴスキャナーのＦＯＶ内の中心点であってよい。ステップ１９０５において、現在の放射線源の位置が目標位置ではなければ、ホストコンピュータ１６０は、目標位置に基づいて、ガントリ１４０の移動を制御する。ステップ１９０７において、放射線源の現在の位置が目標源であれば、放射線源の調整を終了する。

図２０は、本開示のいくつかの実施形態に係る放射線源の調整プロセスを示す流れ図である。ステップ２００１において、ＰＥＴスキャナーによって生データを収集する。例えば、１０メガバイト〜１５メガバイトの生データを収集する。ステップ２００３において、放射線源の軸方向位置を取得する。ステップ２００５において、目標軸方向位置に基づいて、放射線源の軸方向位置を評価する。ステップ２００７において、軸方向目標位置に基づいて、ガントリを調整して、放射線源を移動させる。

いくつかの実施形態において、ＰＥＴスキャナーの検出器リングの数に応じて、図２と合わせて説明した走査ボア１１０を多くの部分に分割する。分割によりそれらの部分を同じサイズにする。ある部分の差を計算する。いくつかの実施形態において、該部分の差は、プロンプト同時計数イベントと生データの遅延同時計数との差であってよい。プロンプト同時計数イベントは、真の同時計数イベント、偶発同時計数イベント及び散乱の同時計数イベントを含む。遅延同時計数は、偶発同時計数イベントを含む。したがって、該部分の差は、真の同時計数イベントと散乱同時計数イベントの計数であってよい。第１の閾値を設定する。ＰＥＴスキャナの走査ボアは、等しい部分に分割されてよい。走査ボアの前方の等しい部分から中間部分まで検索するときに、第１の閾値より大きい可能性のある第１の差分値を放射線源の１つの端点として取得してもよく、走査ボアの後方の等しい部分からＰＥＴ検出器の中間部分まで検索するときに、第１の閾値より大きい可能性のある第１の差分値を放射線源の他の端点として取得してもよく、放射線源の位置は、上記のステップによって取得されてよい。

ほんの一例として、ＰＥＴスキャナーは、９６個の検出器リングを含む。走査ボア１１０は、９６個の部分に均等に分割される。これらの部分の差を計算し、かつ差の波形を作成する。波形は、放射の位置する部分の差が放射線源の位置していない他の部分の差よりもはるかに大きいことを示す。いくつかの実施形態において、ｄは、部分の最大差を示す。第１の閾値ｔは、

によって計算される。

第１の部分から第９６の部分までの９６個の部分の評価を行ってよい。第１の閾値が満足されば、９６個の部分の２つの部分は、放射線源の両端を決定するために選択される。２つの部分が第１の部分及び第９６の部分であれば、目標軸方向位置が満足されていることを示す放射線源の軸方向位置は、確認される。そうでなければ、軸方向目標位置が満足されず、かつホストコンピュータは、軸方向目標位置に基づいて放射線源を移動させるようにガントリを指示する。いくつかの実施形態において、走査ボアの長さに基づいて、これらの部分を分割する。走査ボアの長さが分かっているため、部分の長さは同様に分かっている。放射線源は、１つ以上の部分の長さ、例えば、１つの部分の長さ、３２個の部分の長さなどに基づいて移動する。

ステップ２００５の評価が確認されば、ステップ２０１１を実行し、放射線源の円周方向位置を取得する。そうではなければ、ステップ２００９で生データを収集する。ステップ２００９において、ＰＥＴスキャナによって生データを収集する。いくつかの実施形態において、１０メガバイト〜１５メガバイトの生データを収集する。

ステップ２０１１において、放射線源の円周方向位置を取得する。

いくつかの実施形態において、ｍがＰＥＴスキャナーの検出器リングの数を示すことができる２ｍ−１サイノグラムを取得する。例えば、ＰＥＴスキャナーは、９６個の検出器リングを含んでもよく、したがって、１９１個のサイノグラムを取得する。

いくつかの実施形態において、２ｍ−１個のサイノグラムは、複数のグループに均等に分割されてよい。複数のグループ数のうちの１つのグループについては、該グループのサイノグラムを蓄積して、蓄積したサイノグラムを生成する。いくつかの実施形態において、該グループの各サイノグラムは、２次元（２Ｄ）アレイによって示されてもよく、蓄積されたサイノグラムは、２Ｄアレイの同じ行位置及び同じ列位置に対応する数字を一緒に加算することによって生成されてよい。ガウス関数及び蓄積されたサイノグラムに基づいて、蓄積されたサイノグラムの各角度での放射線源の中心を取得する。正弦波に基づいて、蓄積されたサイノグラムの各角度での放射線源の中心をフィッティングし、かつ幾何学的なラジアンに基づいて補正して、放射線源の円周方向位置を生成する。

いくつかの実施形態において、直線に基づいて、全てのグループの円周方向位置をフィッティングして、放射線源の中心線を取得する。ＰＥＴスキャナーのＦＯＶの中心線に基づいて、放射線源の中心線を評価する。

いくつかの実施形態において、図２１に示すように、サイノグラムは、行及び列がそれぞれＳ及びφで示される２次元アレイであってよい。Ｓは、ＦＯＶの中心（図２１の座標原点Ｏに対応する）からＬＯＲまでの距離を示し、φは、ＬＯＲとＹ軸との間の角度を示す。

いくつかの実施形態において、ｎ個のサイノグラムは、ｔ個のグループに分割され、各グループは、ｄ（ｔ＝ｎ／ｄ）サイノグラムを有する。各グループにｄ個のサイノグラムを蓄積し、蓄積されたサイノグラムを生成する。蓄積されたサイノグラムに対して、ガウスフィッティングに基づいて、ある角度での放射線源の中心を計算する。したがって、放射線源のｔ個の中心を取得する。正弦フィッティングに基づいて、放射線源のｔ個の中心をフィッティングすることにより、ＳＯＴ座標系における放射線源のｔ座標を計算する。放射線源の座標をｘＯｙ座標系の座標に変換する。ラインフィッティングに基づいて、ｔ座標をフィッティングし、かつ放射線源の中心線を取得する。中心線に基づいて、放射線源の円周方向の位置を評価する。

ほんの一例として、ＰＥＴスキャナーは、９６個の検出器リングを有する。１９１個のサイノグラムを生成する。１９１個のサイノグラムは、６つのグループに分けられ、最後のグループが３１個のサイノグラムを有することを除いて、各グループは、３２個のサイノグラムを有する。ガウスフィッティングに基づいて、サイノグラムの６つのグループをフィッティングすることにより、６つの蓄積されたサイノグラムを生成する。正弦フィッティングに基づいて、蓄積されたサイノグラムの各角度での放射線源の中心をフィッティングし、幾何学的曲線修正に基づいて較正し、かつ６つの中心を生成する。ラインフィッティングに基づいて、６つの中心をフィッティングし、かつ放射線源の中心線を取得する。

ステップ２０１３において、目標円周方向位置に基づいて、放射線源の円周方向位置を評価する。ステップ２０１３における評価が確認されば、ステップ２０１７を実行し、かつ放射線源の調整を終了する。ステップ２０１３における評価に失敗すれば、ステップ２０１５を実行し、目標円周方向位置に基づいてＰＥＴスキャナーのガントリを調整する。

図２２Ａ及び２２Ｂは、本開示のいくつかの実施形態に係る例示的な搬送装置２２１０の側面図を示す。搬送装置２２１０は、シールド２２４０と、シールド２２４０の内部に配置された調整部品２２５０と、シールド２２４０に接続されたベース２２６０とを含む。

シールド２２４０は、開口部２２２１を含む。調整部品２２５０は、シールド２２４０内の放射線源２２２０を調整するように制御される。いくつかの実施形態において、調整部品２２５０は、開口部２２２１から離れる方向に移動し、開口部２２２１の近くに移動するなどのように、放射線源２２２０の水平移動を制御するように構成される。

いくつかの実施形態において、シールド２２４０は、ベース２２６０に配置され、ベース２２６０に接続され、固定される。いくつかの実施形態において、搬送装置２２１０は、ＰＥＴスキャナーを較正するために用いられる。ベース２２６０を移動させて搬送装置２２１０の位置を調整して、放射線源２２２０を目標位置に移動させる。シールド２２４０は、放射線の放出量を低減する。

いくつかの実施形態において、調整部品２２５０は、固定部品２２５１及び押し込み部品２２５３を含む。押し込み部品２２５３は、固定部品２２５１に接続される。押し込み部品２２５３は、固定部品２２５１に固定された放射線源２２２０の位置を調整するように構成される。

図２２Ａ及び図２２Ｂに示すように、放射線源２２２０を開始ステーションに移動させる。図２２Ｂに示すように、放射線源２２２０は、搬送装置２２１０によってＰＥＴスキャナ２２３０において部分的に移動する。消滅イベントは、ＰＥＴスキャナー２２３０内に位置する放射線源２２２０の部分において発生し、光子が生成される。ＰＥＴスキャナー２２３０の結晶素子は、光子を受け取り、光子のＴＯＦを計算するように構成される。その後、放射線源２２２０を搬送装置２２１０の中に戻す。

いくつかの実施形態において、押し込み部品２２５３は、スライダ及び駆動部品を含んでもよく、スライダは、駆動部品によって駆動されて、固定部品２２５１に固定された放射線源の移動を制御する。

いくつかの実施形態において、シールド２２４０の側壁は、規則的な形状であってもよく、かつその中に中心線を有する。ＰＥＴスキャナーの左上及び右上に位置するレーザランプは、放射線源２２２０を位置決めする。いくつかの実施形態において、レーザは、シールド２２４０の側壁の中心線と整列されてよい。

いくつかの実施形態において、シールド２２４０の内壁にリードレール２２７０が取り付けられてよい。リードレール２２７０は、右側から開口部２２２１まで、シールド２２４０を横切って、水平に伸びる。リードレール２２７０は、押し込み部品２２５３とシールド２２４０の内壁との間の摩擦を低減するために用いられる。放射線源２２２０は、調整部品２２５０によってリードレール２２７０に沿って移動する。例えば、放射線源２２２０は、シールド２２４０の外に移動してもよく、シールド２２４０の中に戻って移動してよい。

いくつかの実施形態において、少なくとも２つの制限部２２８０は、リードレール２２７０に取り付けられてよい。いくつかの実施形態において、制限部２２８０は、機械的リミットスイッチを含む。押し込み部品２２５０は、自動的又は手動で移動する。

いくつかの実施形態において、少なくとも制限部２２８０は、電気的リミットスイッチを含んでもよく、押し込み部品が目標位置に到達したときに、該電気的リミットスイッチは、押し込み部品２１５０の移動を止めるために用いられる。

いくつかの実施形態において、ベース２２６０は、移動部品２２６５を含む。いくつかの実施形態において、移動部品２２６５は、図２２Ａ及び図２２Ｂに示すようなホイールを含む。いくつかの実施形態において、移動部品２２６５は、地面に配置された移動レールと噛み合う噛み合い歯車を含む。移動レールは、搬送装置２２１０を移動させるために用いられる。

図２３Ａは、本開示のいくつかの実施形態に係る搬送装置２３１０の正面図を示す。図２３Ｂは、本開示のいくつかの実施形態に係る搬送装置２３１０の側面図を示す。

いくつかの実施形態において、いくつかの実施形態において、シールド２３４０は、回転部品２３６３によりベース２３６１に接続されてよい。回転部品２３６３は、シールド２３４０を回転させるために用いられる。いくつかの実施形態において、ベース２３６１は、支持部と、支持部の２つの反対側に位置する回転部品２３６３によりシールド２３４０に接続された２つの把持アーム２３６２とを含む。いくつかの実施形態において、溝２３６４は、ベース２３６１に設けられてよい。溝２３６４は、シールド２３４０の開口部２３２１と適合するために用いられる。いくつかの実施形態において、シールド２４３０の開口部２３２１は、図に示すような円弧であってよい。

放射線源が搬送装置２３１０によって移動するとき、回転部品２３６３は、シールド２３４０の開口部２３２１が溝２３６４内に保持されるように、時計回り又は反時計回りのいずれかに回転されてシールド２３４０の移動を制御する。その結果、放射線源は、シールド２３４０内に閉じ込められ、かつ搬送装置２３１０のオペレータに有害な放射線を放射しない。

いくつかの実施形態において、ベース２３６１は、移動部品２３６５を含む。いくつかの実施形態において、移動部品２３６５は、図２３Ａ及び図２３Ｂに示すようなホイールを含む。これらの実施形態は、図面のいくつかの図を通して搬送装置２３１０を移動させる同様の構造を表す非限定的な例である。いくつかの実施形態において、移動部品２３６５は、地面に配置された移動レールと噛み合う噛み合い歯車を含む。いくつかの実施形態において、移動部品２３６５は、摩擦ホイールによって滑動できる摩擦駆動装置を含む。いくつかの実施形態において、移動部品２３６５は、チェーンによってホイールを駆動できるチェーン駆動装置を含む。いくつかの実施形態において、移動部品２３６５は、ベルトによってホイールを駆動できるベルト駆動装置を含む。

図２４〜図２７は、ＰＥＴスキャナーの時間較正方法を示す。放射線源２５０３は、ＰＥＴスキャナーのＦＯＶ内に配置されてよい。第１のＴＯＦ、第２のＴＯＦ、及び放射線源２５０３の位置に基づいて、ＰＥＴスキャナーの時間オフセットを決定する。放射線源２０５３が移動可能である。ＬＯＲの同時計数イベントデータに基づいて、第１のＴＯＦを決定する。同時計数イベントデータに基づいて、放射線源２５０３の位置を決定する。放射線源２５０３の位置に基づいて、第２のＴＯＦを計算する。第１のＴＯＦ及び第２のＴＯＦに基づいて、ＰＥＴスキャナーの時間オフセットを計算する。いくつかの実施形態において、時間オフセットは、チャネル遅延であってよい。

図２５は、本開示のいくつかの実施形態に係るＰＥＴスキャナーの例示的な検出器リングを示す。いくつかの実施形態において、ＰＥＴスキャナーは、複数の検出器リング２５０１を含む。検出器リングは、複数の検出器ユニット２５０２を含む。放射線源２５０３は、ＰＥＴスキャナーのＦＯＶ内に配置されてよい。

図２６は、本開示のいくつかの実施形態に係るＰＥＴスキャナーの時間の較正プロセスを示す流れ図である。ステップ２６０１において、放射線源をＰＥＴスキャナーのＦＯＶ内に配置する。放射線源は、同時計数イベントを生成するために用いられる。複数の同時計数イベントのうちの１つの同時計数イベントは、２つの光子を生成する。２つの光子は、同じ線に沿って反対方向に進んでよい。２つの光子の追跡は、ＬＯＲと呼ばれてよい。各同時計数イベントは、同時計数線に対応する。いくつかの実施形態において、放射線源は、中空円筒形の放射線源、中実円筒形放射線源、線形放射線源などであってよい。いくつかの実施形態において、放射線源は、対称であってよい。いくつかの実施形態において、放射線源は、非対称であってよい。いくつかの実施形態において、放射線源で満たされたファントムの部分の厚さは、均一であってよい。いくつかの実施形態において、放射線源で満たされたファントムの部分の厚さは、不均一であってよい。いくつかの実施形態において、ＰＥＴスキャナーのＦＯＶのサイズに基づいて、放射線源のサイズを決定する。いくつかの実施形態において、放射線源の直径は、Ｄ_ＦＯＶ／２〜Ｄ_ＦＯＶの範囲であってもよく、Ｄ_ＦＯＶがＦＯＶの半径方向の長さを示す。いくつかの実施形態において、放射線源の軸方向の長さは、ＦＯＶの軸方向の長さ以上であってよい。放射線源は、ＰＥＴスキャナーの任意の適切な位置に配置されてよい。いくつかの実施形態において、放射線源の中心軸は、ＦＯＶの中心軸に平行であってよい。いくつかの実施形態において、放射線源の中心軸は、ＦＯＶの中心軸に平行でなくてよい。いくつかの実施形態において、放射線源は、ＦＯＶの中心に配置されてよい。いくつかの実施形態において、放射線源は、ＦＯＶの中心の周辺部分に配置されてよい。

ステップ２６０３において、ＬＯＲのＴＯＦを計算する。いくつかの実施形態において、１つの検出器リング２５０１において２つの検出器ユニットを選択して、検出器ユニット対を形成する。ＬＯＲは、２つの検出器ユニット２５０２を接続する線であり、ＬＯＲは、放射線源２５０３を通過する。ＰＥＴスキャナーのために複数のＬＯＲを決定する。図２５に示すように、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６は、ＰＥＴスキャナーの例示的なＬＯＲであってよい。

いくつかの実施形態において、テーブルを用いて同時計数イベントデータを記録する。いくつかの実施形態において、ＬＯＲ（ｒ_ａ、ｒ_ｂ、ｉ_ａ、ｉ_ｂ）は、テーブル内の同時計数イベントを示し、ここで、ｒ_ａ及びｒ_ｂは、検出器ユニット対の軸方向位置を示し、ｉ_ａ及びｉ_ｂは、検出器ユニット対の円周方向位置を示し、かつｉ_ａ＜ｉ_ｂである。ＬＯＲの総数は、

によって計算され、ここで、Ｒ_Ｔは、ＰＥＴスキャナーの検出器リングの総数を示し、Ｉ_Ｔは、ＰＥＴスキャナーの検出器リングの検出器ユニットの総数を示す。

いくつかの実施形態において、図２７に示すように、検出器リングのために第１の座標系（ｘ−ｙ）を設定する。第１の座標系のｘ軸及びｙ軸によって決定される平面は、ＰＥＴスキャナーの断面に平行で、検出器リングに平行であってよい。ｘＯｙ平面内の各ＬＯＲのために第２の座標系（Ｓ−Ｔ）を設定する。いくつかの実施形態において、第２の座標系の水平軸は、ＬＯＲに平行であってよい。図１３に示すように、第１の座標系（ｘ−ｙ）と第２の座標系（Ｓ−Ｔ）との間の夾角は、φであってよい。いくつかの実施形態において、ＬＯＲ（ｒ_ａ，ｒ_ｂ，α，ｒａｄ）は、サイノグラムにおける同時計数イベントを示し、ここで、ｒ_ａ及びｒ_ｂは、検出器ユニット対の軸方向位置を示し、αは、ＬＯＲと第１の座標系（ｘ−ｙ）のｙ軸との間の夾角を示し、ｒａｄは、ＬＯＲと検出器リングの中心（図２７に示すＯ）との間の距離を示す。

いくつかの実施形態において、ＬＯＲは、複数の同時計数イベントを含み、かつ各同時計数イベントは、ＴＯＦを有する。したがって、ＬＯＲの第１のＴＯＦは、同時計数イベントの全てのＴＯＦの平均値であってよい。いくつかの実施形態において、ＬＯＲの第１のＴＯＦは、ＬＯＲ上で発生した全ての同時計数イベントに基づいて決定されたヒストグラムの中心での時間値であってよい。

いくつかの実施形態において、ＬＯＲの第１のＴＯＦは、ＬＯＲ上で発生した全ての同時計数イベントに基づいて作成されたヒストグラムに基づいて取得されてよい。ヒストグラムの中心での時間値は、第１のＴＯＦの時間値であってよい。いくつかの実施形態によって、第１のＴＯＦは、

によって計算され、ここで、ｉは、ヒストグラムのｂｉｎの指数を示し、ｉ＝−（Ｎ−１）／２，−（Ｎ−１）／２＋１，．．．，０，１，２，．．．，（Ｎ−１）／２であり、Ｎは、ｂｉｎの数を示し、δｔ_ｉは、第ｉ個のｂｉｎの第１のＴＯＦを示し、ｎ_ｉは、第ｉ個のｂｉｎの同時計数イベントの数を示す。いくつかの実施形態において、Ｎは、奇数であってよい。

ステップ２６０５において、放射線源の位置を決定し、かつ該位置に基づいて同時計数イベントの第２のＴＯＦを計算する。いくつかの実施形態において、放射線源の再構成画像に基づいて、放射線源の位置を決定する。

いくつかの実施形態において、ｘ−ｙ座標とＳ−Ｔ座標との間の関係は、

によって計算され、ここで、（ｘ，ｙ）は、ｘ−ｙ座標系における放射線源の位置を示し、（ｔ，φ）は、Ｓ−Ｔ座標系における放射線源の位置を示す。

いくつかの実施形態において、座標（ｓ，ｔ）を決定した後に放射線源２５０３の座標（ｘ，ｙ）を計算する。

いくつかの実施形態において、ＬＯＲと放射線源２５０３との交差部分の中心に基づいて、第２のＴＯＦを決定する。図２４において、ＬＯＲ Ｌ１が放射線源２５０３を通過する。線分ＭＮは、ＬＯＲと放射線源との相互作用部分を示す。Ｑは、線分ＭＮの中心を示す。Ｑで発生した同時計数イベントのＴＯＦは、Ｌ１に対する第２のＴＯＦとして決定されてよい。

いくつかの実施形態において、Ｑにおける同時計数イベントにおいて生成された２つの光子の移動長さの間の距離の差は、δ１として示されてよい。δ１は、

によって計算され、ここで（ｘ_Ｑ，ｙ_Ｑ）は、第１の座標系（ｘ−ｙ）におけるＱの座標を示し、φは、Ｌ１と第１の座標系（ｘ−ｙ）のｙ軸との間の夾角を示す。

Ｑにおける同時計数イベントにおいて生成された２つの光子のＴＯＦは、第２のＴＯＦδｔとして指定されてよい。δｔは、

によって計算され、ここで、ｃは、光速を示す。

ステップ２６０７において、複数本のＬＯＲの各々の同時計数イベントの第１のＴＯＦ及び第２のＴＯＦに基づいて、各ＬＯＲの両端の検出器ユニットの時間オフセットを決定する。いくつかの実施形態において、時間オフセットは、検出器ユニットのチャネル遅延であってよい。いくつかの実施形態において、ＬＯＲの第１のＴＯＦは、δｔ’として示されてよい。ＬＯＲの第２のＴＯＦは、δｔとして示されてよい。δｔ’とδｔとの差は、Δ_ｔとして示されてよい。Δ_ｔは、

によって計算され、ここで、ＴＯ_ａ及びＴＯ_ｂは、２つの検出器ユニットのチャネル遅延を示す。

いくつかの実施形態において、チャネル遅延のための連立方程式を設定する。いくつかの実施形態において、チャネル遅延は、

によって計算され、ここで、Ｈは、係数行列を示し、Ｔは、ＬＯＲの両端の２つの検出器ユニットのチャネル遅延を示し、Δ_ｔは、第１のＴＯＦδｔ’と第２のＴＯＦ δｔとの差を示す。

いくつかの実施形態において、ＬＯＲの両端の２つの検出器ユニットのための反復プロセスによって、チャネル遅延を取得する。反復プロセスは、基準に基づいて終了する。いくつかの実施形態において、反復プロセスは、反復回数に基づいて終了する。いくつかの実施形態において、チャネル遅延が閾値よりも小さい場合に反復プロセスが終了する。

ＰＥＴスキャナーによって再構成された画像のサイズに基づいて、第１の検出器ユニット及び対応する第２の検出器ユニットの相対的な位置を決定する。２次元画像再構成の場合、第１の検出器ユニットと第２の検出器ユニットは、同じ検出器リング内に位置する。３次元画像再構成の場合、第１の検出器ユニット及び第２の検出器ユニットは、同じ検出器リング内に位置する。

ステップ２６０９において、ステップ２６０７で計算されたチャネル遅延に基づいて、検出器ユニットを較正する。いくつかの実施形態において、チャネル遅延に基づいて、実際の使用において検出器ユニットによって取得された生データを補正する。いくつかの実施形態において、ステップ２６０７で計算されたチャネル遅延は、ＰＥＴスキャナーのメモリに記憶されてよい。いくつかの実施形態において、実際の使用で取得された生データを記憶する。チャネル遅延は、画像再構成プロセスに用いられる。

以上のように基本的な概念を説明してきたが、この詳細な開示を読むことで当業者に明らかとなるであろうが、上記の詳細な開示は単なる例示として、かつ限定するものではない。本明細書に明白に述べられていないが、当業者は、様々な変更、変形、及び修正を行うことが意図される。これらの変更、変形、及び修正は、本開示によって提示されることが意図され、かつ本開示の例示的な実施形態の趣旨及び範囲内である。

さらに、本開示の実施形態を説明するために特定の用語が用いられている。例えば、用語「一実施形態」、「実施形態」及び／又は「いくつかの実施形態」は、この実施形態について説明された特定の特徴、構造又は特性が本開示の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。したがって、本明細書の様々な部分において２つ以上言及された「実施形態」又は「一実施形態」又は「代替実施形態」は、必ずしも同じ実施形態を指しているわけではないことが強調され、理解されるべきである。また、特定の特徴、構造、又は特性は、本開示の１つ以上の実施形態において適切に組み合わせられてよい。

さらに、当業者に理解されるように、本開示の態様は、本明細書において、任意の新規かつ有用なプロセス、機械、製品又は組成物、又はそれらの新規かつ有用な改善を含む複数の特許可能なクラス又は状況のいずれかで図示され記載される。したがって、本開示の各態様は、完全にハードウェアによりに実施され、完全にソフトウェア（ファームウェア、常駐ソフトウェア、マイクロコードなどを含む）によりに実施され、一般的に全て「ブロック、「モジュール」、「エンジン」、「部」、「部品」、又は「システム」と呼ばれるソフトウェア及びハードウェアの実装を組み合わせて実施する。さらに、本開示の態様は、具現化されたコンピュータ可読プログラムコードを有する１つ以上のコンピュータ可読媒体に具現化されたコンピュータプログラム製品の形態を取ることができる。

コンピュータ可読信号媒体は、例えば、ベースバンドにおける又は搬送波の一部としての、コンピュータ可読プログラムコードがそこに具現化された伝播データ信号を含む。そのような伝播信号は、電磁気、光学的、又はそれらの任意の適切な組み合わせを含む様々な形態のいずれかを取ることができる。コンピュータ可読信号媒体は、コンピュータ可読記憶媒体ではなく、かつ指令実行システム、装置、もしくはデバイスによる使用のための又はそれらに関係したプログラムを通信、伝播又は輸送することができる、あらゆるコンピュータ可読媒体であってよい。コンピュータ可読信号媒体上に具現化されるプログラムコードは、無線、有線、光ファイバケーブル、ＲＦなど、又は上記のもののあらゆる適切な組み合わせを含むがそれに限定されない、あらゆる適切な媒体を使用して伝達されてよい。

本開示の態様のための動作を実行するためのコンピュータプログラムコードは、１つ以上のプログラミング言語の組み合わせにより書かれてよく、それらの言語としては、Ｊａｖａ（登録商標）、Ｓｃａｌａ、Ｓｍａｌｌｔａｌｋ、Ｅｉｆｆｅｌ、ＪＡＤＥ、Ｅｍｅｒａｌｄ、Ｃ＋＋、Ｃ＃、ＶＢ、ＮＥＴ、Ｐｙｔｈｏｎなどのようなオブジェクト指向プログラミング言語、「Ｃ」プログラミング言語、Ｖｉｓｕａｌ Ｂａｓｉｃ、Ｆｏｒｔｒａｎ ２００３、Ｐｅｒｌ、ＣＯＢＯＬ ２００２、ＰＨＰ、ＡＢＡＰのような従来の手続き型プログラミング言語、Ｐｙｔｈｏｎ、Ｒｕｂｙ、Ｇｒｏｏｖｙなどのような動的プログラミング言語、又は他のプログラミング言語などが挙げられる。プログラムコードは、全てユーザのコンピュータ上で、部分的にユーザのコンピュータ上で、独立のソフトウェアパッケージとして、部分的にユーザのコンピュータ上かつ部分的に遠隔コンピュータ上で、又は全て遠隔のコンピュータもしくはサーバ上で実行されてよい。後者のシナリオでは、遠隔コンピュータは、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）もしくはワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）を含む任意の種類のネットワークを介してユーザのコンピュータに接続されてもよく、又は、外部コンピュータに接続されてよい（例えば、インターネットサービスプロバイダを使用したインターネットを介して）、又はクラウドコンピューティング環境内で、又はサービスとしてのソフトウェア（ＳａａＳ）などのサービスとして提供されてよい。

さらに、処理要素又はシーケンスの列挙された順序、又は数字、文字、又は他の名称の使用は、特許請求の範囲に特定される場合を除いて、請求されたプロセス及び方法を任意の順序に限定することを意図するものではない。上記開示は、様々な実施例を通して、本開示の様々な有用な実施形態であると現在考えられているものを論じているが、そのような詳細は、説明の目的のためのみであり、添付の特許請求の範囲は、これとは逆に、開示された実施形態の趣旨及び範囲内にある修正及び均等な組み合わせを包含することが意図されている。例えば、上述した様々な部品の実装は、ハードウェア装置内に実装されてよいが、ソフトウェアのみの解決策として実装されてもよく、例えば、既存のサーバー又はモバイル装置上にインストールされる。

同様に、本開示の実施形態の前述の説明において、様々な特徴は、１つ以上の本発明の実施形態の理解を支援するように開示を合理化する目的で、１つの実施形態、図、又はその説明でまとめられることが理解されるべきである。しかしながら、この開示の方法は、クレームに記載された対象が各クレームに明示的に記載されたより多くの特徴を必要とするという意図を反映するものとして解釈されるべきではない。むしろ、本発明の実施形態の特徴は、上述した単一の実施形態の全ての特徴よりも少ないものである。

いくつかの実施形態において、本願の特定の実施形態を記載及び請求するための成分の量と、分子量、反応条件などのような特性とを示す数字は、ある場合には「約」、「おおよその」又は「実質的に」で修正されるものとして理解されるべきである。例えば、「約」、「おおよその」又は「実質的に」は、別段の指示がない限り、それが記載する値の±２０％の変動を示す。したがって、いくつかの実施形態において、明細書及び添付された特許請求の範囲に記載された数値パラメータは、特定の実施形態により得ることが求められている所望の特性によって変化し得る近似値である。いくつかの実施形態において、数値パラメータは、報告された有効桁数の数値に照らし、かつ通常の概数技法を適用することによって、少なくとも解釈されるべきである。本発明のいくつかの実施形態の広い範囲を示す数値範囲及びパラメータは近似値であることにかかわらず、特定の実施例に記載の数値は、可能な限り正確に報告されている。

本明細書で言及された特許、特許出願、特許出願の刊行物、及び記事、書籍、仕様書、刊行物、文書、物などのような他の資料の各々は、その全体が全ての目的のために本明細書に参照として引用されるが、これに関連する訴追ファイルの履歴、本書と矛盾するか、又は矛盾するもの、又は現在もしくは後に特許請求の範囲の最も広い範囲について限定的な影響を及ぼす可能性がある任意のものを除く。ほんの一例として、組み込まれた資料のいずれかに関連する用語の説明、定義、及び／又は使用と本明細書に関連する用語との間に矛盾又は相反する内容がある場合、本明細書における用語の説明、定義、及び／又は使用が優先する。

最後に、本明細書で開示される本願の実施形態は、本願の実施形態の原理の例示を目的とすることが理解されるべきである。採用され得る他の修正も、本願の範囲内にあり得る。したがって、限定ではなく例として、本明細書の教示に従って、本願の実施形態の代替構成を利用することができる。したがって、本願の実施形態は、図示し説明したものに厳密に限定されない。

Claims (8)

1. 複数の結晶素子をそれぞれ有する複数の検出器ユニットをそれぞれ有する複数の検出器リングを有するＰＥＴスキャナーを較正する方法であって、
   ＰＥＴスキャナーの第１の検出器ユニットと第２の検出器ユニットを接続し、前記ＰＥＴスキャナー内に配置された放射線源から放射された陽電子の消滅に起因する複数の同時計数イベントに関連する同時計数線（ＬＯＲ）を決定するステップと、
   前記複数の同時計数イベントに基づいて前記ＬＯＲの第１の飛行時間（ＴＯＦ）を計算するステップと、
   前記複数の同時計数イベントに基づいて前記放射線源の位置を決定するステップと、
   前記放射線源の位置に基づいて、前記ＬＯＲの第２のＴＯＦを計算するステップであって、前記ＬＯＲの第２のＴＯＦを計算することは、
   前記ＬＯＲ及び前記放射線源の交差部分を決定することと、
   前記交差部分の中心を決定することと、
   前記交差部分の中心で発生した前記同時計数イベントに基づいて前記第２のＴＯＦを計算することと、を含むステップと、
   前記第１のＴＯＦ及び前記第２のＴＯＦに基づいて、時間オフセットを計算するステップと、
   前記時間オフセットに基づいて、前記第１の検出器ユニット及び前記第２の検出器ユニットを較正するステップと、を含むＰＥＴスキャナーを較正する方法。
2. 前記第１のＴＯＦは、前記複数の同時計数イベントのうちの各ＴＯＦの平均値である請求項１に記載の方法。
3. 前記複数の同時計数イベントに基づいて前記ＬＯＲの前記第１のＴＯＦを計算することは、
   前記複数の同時計数イベントの各ＴＯＦのヒストグラムを作成することと、
   前記ヒストグラムの中心での時間値を計算することとを含む請求項１に記載の方法。
4. 前記放射線源は、ファントムで包まれる請求項１に記載の方法。
5. 複数の検出器ユニットをそれぞれ有する複数の検出器リングを有する陽電子放射断層撮影（ＰＥＴ）システムであって、
   ＰＥＴスキャナと、
   前記ＰＥＴスキャナー内に配置された放射線源から放射された陽電子の消滅に起因する同時計数イベントを検出する同時計数イベント検出回路と、
   前記複数の検出器ユニットのうちの第１の検出器ユニットと第２の検出器ユニットを接続し、複数の同時計数イベントに関連する同時計数線（ＬＯＲ）を決定し、
   前記複数の同時計数イベントに基づいて前記ＬＯＲの第１の飛行時間（ＴＯＦ）を計算し、
   前記複数の同時計数イベントに基づいて前記放射線源の位置を決定し、
   前記放射線源の位置に基づいて、前記ＬＯＲの第２のＴＯＦを計算し、ここで前記放射線源の位置に基づいて前記第２のＴＯＦを計算することは、
   前記ＬＯＲ及び前記放射線源の交差部分を決定することと、
   前記交差部分の中心を決定することと、
   前記交差部分の中心で発生した前記同時計数イベントに基づいて前記第２のＴＯＦを計算することとを含む、
   前記第１のＴＯＦ及び前記第２のＴＯＦに基づいて、時間オフセットを計算し、
   前記時間オフセットに基づいて、前記第１の検出器ユニット及び第２の検出器ユニットを較正する動作を実行するように構成されるホストコンピュータと、
   を含むＰＥＴシステム。
6. 前記第１のＴＯＦは、前記複数の同時計数イベントの各ＴＯＦの平均値である請求項５に記載のＰＥＴシステム。
7. 前記複数の同時計数イベントに基づいて前記ＬＯＲの前記第１のＴＯＦを計算することは、
   前記複数の同時計数イベントの各ＴＯＦのヒストグラムを作成することと、
   前記ヒストグラムの中心での時間値を計算することとを含む請求項５に記載のＰＥＴシステム。
8. 前記放射線源は、ファントムで包まれる請求項５に記載のＰＥＴシステム。

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