专利名称：γ射线检测系统以及正电子发射断层摄影系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及γ (gamma)射线检测系统(system)以及正电子(Positron)发射断层摄影(PET)系统。
背景技术：
在正电子发射断层摄影(PET:Positron Emission ^Tomography)成像(imaging) 中，例如通过摄取或吸入，最初向患者投放发射性医药品。一段时间过后，该药品根据该药品的物理性质以及生物分子性质的不同而聚集在人体内的特定部位。药品的实际空间分布、聚集点或聚集区域的强度、以及从投放经捕获到最终排出的过程(process)的动态都是在临床上可能具有重要意义的要素。通过该整体过程，附着在发射性医药品上的正电子发射体按照半衰期、分歧比之类的同位素物理性质来放出正电子(阳电子)。各放出正电子最终与被检体的电子相互作用而消失，并且在511keV中，实质上180°背离向反方向产生2 条51 IkeV的γ射线。
通过检测这2条γ射线，并描出连结那些部位的线、即同时计数线(L0R:Line Of Response)，能够高概率地找出原消失位置。虽然该过程只是识别可能发生相互作用的线， 但是如果聚集许多这些线，就能够通过使用重建断层的过程，来推定原分布。除了由2条γ 射线各自的相互作用产生的2个闪烁(scintillation)现象的部位，如果还能够利用准确的定时(timing)(数百微微(pico)秒以内)，则通过飞行时间(T0F =Time Of Flight)的计算，就能够添加与沿上述同时计数线的、发生消失现象(annihilation event)概率高的位置有关的任何信息。
利用扫描仪(scanner)所具有的定时(timing)分辨率的界限，来决定沿该线的位置判定的精度。并且，利用决定原闪烁现象部位时的界限，来决定扫描仪的最终空间分辨率。并且，同位素的特定特性(例如正电子的能量(energy))也成为经由正电子的范围以及2条γ射线的共线性，决定特定药品的空间分辨率的原因之一。
上述检测过程需要针对大多数现象反复地进行。为了决定支持成像作业需要多少计数(即现象对)，必须解析各成像事例，但是作为全身检查的“典型长度100cm的FDG (氟脱氧葡萄糖fluorodeoxyglucose)的研究”中的现状是需要聚集数亿次。聚集这么多次数所需要的时间由注入量以及扫描仪的灵敏度与扫描仪的计数能力决定。
为了尽可能多地捕获本质上应成为各向同性的照射，PET扫描仪典型地实质上成为形成圆筒状。由于生成1个现象需要检测反方向放出的2条γ射线，因此，灵敏度近似地是根据检测器的配置而产生的立体角的平方。例如，也不是没有考虑过使用部分圆环作CN 102540239 A为检测器，在捕获漏掉的角度时旋转检测器，但结果对整体扫描仪的灵敏度较为不利。在 1面中含有的所有Y射线都具有与检测器发生相互作用的机会的圆筒形状中，当轴方向 (axial direction)尺寸变大时，会出现对灵敏度或捕获照射的能力非常有利的效果。如此地将回归所谓球形的、所有Y射线具有被检测的机会的最终设计。但是，制造适合适用于人们的球状PET扫描仪需要大尺寸与高成本，因此球状设计几乎不可能。因此，最新的PET 扫描仪具备轴方向长度可变的圆筒形状。另外，所谓“轴方向”一般是指载置被检体的床板的长度方向、或载置在床板上的被检体的体轴方向。并且，所谓“轴方向长度”是指“体轴方向长度”。
一旦知道PET扫描仪整体的形状，则下一问题是在Y射线路径上配置尽可能多的闪烁材料，使尽可能多的Y射线停止从而能够将其转换为光。该过程中，关于优化考虑过 2个方向性。第1，“面内”灵敏度需要在PET检测器内配置尽可能多的晶体(即晶体的厚度)。第2，对于所给的晶体厚度，检测器圆筒体的轴方向长度规定系统的整体灵敏度。这与轴方向长度的平方(根据圆筒体中央的点决定的立体角)近性似地成比例。并且，实际成本的考察也是优化过程中不可避免的部分。
一般而言对于灵敏来说希望实现尽可能大的轴方向长度。但是从临床上的必要性来看，另外还有可能添加一定的制约。例如，在一部分临床试验中，有PET扫描仪必须与肺等脏器整体、或心脏以及颈动脉之类的多个脏器对应在一起的情况。因此，PET扫描仪设计的目标是优化PET扫描仪的成本(cost)、灵敏度以及轴方向长度。
专利文献1 日本特开2007-41007号公报发明内容
本发明所要解决的问题是提供一种不改变整体灵敏度就能够简易地扩大有效视野的Y射线检测系统以及正电子发射断层摄影(PET)系统。
本发明涉及的Y射线检测系统具备具有相同长度的多个检测器模块，各个检测器模块(module)检测从正电子消失现象中产生的Y射线。上述多个检测器模块的第1检测器模块被安装成在轴方向与上述多个检测器模块中和上述第1检测器模块相邻接的第 2检测器模块错开比上述检测器模块的长度短的规定间隔。
并且，本发明涉及的正电子发射断层摄影(PET)系统具备具有相同长度并且被配置在圆筒环体中的多个放射线检测器模块，各放射线检测器模块检测从正电子消失现象中产生的Y射线。上述多个放射线检测器模块的第1检测器模块被安装成在轴方向与上述多个放射线检测器模块中和上述第1检测器模块相邻接的第2检测器模块错开比上述放射线检测器模块的长度短的规定间隔。上述第1检测器模块以及第2检测器模块形成具有与上述放射线检测器模块的长度减去上述规定间隔后的长度相等的轴方向的视野的中央扫描区域、具有与上述规定间隔相等的轴方向的视野的第1周边扫描区域、具有与上述规定间隔相等的轴方向的视野的第2周边扫描区域。
并且，本发明涉及的非临时性计算机(computer)可读存储介质存储用于执行计算机可执行的处理的计算机程序(program)。上述计算机程序使计算机执行如下动作在具有相同长度并且被配置在圆筒环体中的多个检测器模块中第1检测器模块被在轴方向与该多个检测器模块中和上述第1检测器模块相邻接的第2检测器模块错开比上述检测器模块的长度短的规定间隔地安装的状态下，从各检测器模块检测从消失现象中产生的Y 射线的多个检测器模块中收集与消失现象对应的现象数据(data)。根据上述构成，不改变整体灵敏度就能够简易地扩大有效视野。
在下面的描述中将提出本发明的其它目的和优点，部分内容可以从说明书的描述中变得明显，或者通过实施本发明可以明确上述内容。通过下文中详细指出的手段和组合可以实现和得到本发明的目的和优点。
结合在这里并构成说明书的一部分的附图描述本发明当前优选的实施方式，并且与上述的概要说明以及下面的对优选实施方式的详细描述一同用来说明本发明的原理。
图IA为表示在完整的圆筒体中配置有全部模块的、现有PET扫描仪结构的图。
图IB为表示在2个部分圆弧体中配置有全部模块的、其他现有PET扫描仪结构的图。
图IC为表示在圆筒环体中均等分散配置有各检测器模块的现有PET扫描仪结构的图。
图ID表示作为完整的圆筒体扫描仪以及部分圆弧扫描仪，具有闪烁材料的量相同的2个环体的现有PET扫描仪结构的图。
图2为表示具有错开安装的检测器组的本发明涉及的圆筒型PET扫描仪的图。
图3A为表示本发明涉及的一对检测器模块的图。
图;3B为表示本发明涉及的中央扫描区域的图。
图3C为表示本发明涉及的周边扫描区域的图。
图3D为表示与图3C所示的周边扫描区域不同的周边区域的图。
图4为表示在轴方向FOV的整个区域中灵敏度如何变化的曲线图(graph)。
图5A为表示本实施方式涉及的雷顿(Radon)空间的一例的图。
图5B为表示本发明涉及的检测器环体的一例的图。
图6为表示具备一个或多个模块的PET检测器系统的一例的图。
图7为表示用于使用错开安装的本发明涉及的检测器模块组来捕获消失现象的步骤的一例的流程图(flow chart)。
图8为表示作为本发明涉及的、射线检测系统的数据收集系统的一例的框 (block)图。
具体实施方式
以下，参照附图，详细说明Y射线检测系统、正电子发射断层摄影(PET)系统以及非临时性计算机可读存储介质的实施方式。
(实施方式)
本实施方式、射线检测系统或PET系统涉及的PET扫描仪具备每隔一个错开规定间隔地配置在圆筒环体或多面体的内部的PET检测器模块组(多个检测器模块)。通过每隔一个沿圆筒体的轴错开地安装PET扫描仪的检测器模块，使得轴方向的有效视野(F0V Field OfView)扩大，但PET扫描仪的成本以及整体灵敏度不变。
根据本实施方式，所谓PET扫描仪的灵敏度是指PET扫描仪捕获消失现象的概率。 并且，根据本实施方式，所谓PET扫描仪的轴方向FOV是指可以捕获消失现象的PET扫描仪的区域。在其他实施方式中，轴方向长度包含与PET扫描仪的开口部垂直的物体的长度。例如，在将患者插入到PET扫描仪内时，所谓轴方向长度是指沿将该患者插入到该PET扫描仪内的轴的长度。即，轴方向是体轴方向，轴方向长度是体轴方向长度。
在本说明书中公开的几个实施方式中，PET扫描仪由配置在完整的圆筒体或划分成多个面形成的多面体的模块中的数千个独立晶体构成。形成闪烁器的晶体元件 (element)普遍具有大致4mmX4mm的截面。但是也可以是比其更小尺寸以及正方形以外的截面。晶体的长度(即深度)决定以哪种程度的可能性来捕获Y射线。晶体可以配置在作为PET扫描仪的主要构成部件的多个检测器模块中。检测器模块内的晶体元件的长度也可以是10-30mm范围。
在设计PET扫描仪时，希望扩大PET扫描仪的FOV同时将PET扫描仪的成本抑制到最小限。在以下现有的PET扫描仪的比较中，晶体的深度、晶体(即闪烁器材料)的总量以及检测器的直径被固定(即，若基于这些尺寸，则各PET扫描仪具有同一成本)。图IA表示在完整的圆筒体中配置有全部模块的现有PET扫描仪结构的图。图IB为表示在2个部分圆弧体中配置有全部模块的其他现有PET扫描仪结构的图。图IC为表示在圆筒环体中均等地分散配置有各检测器模块的现有PET扫描仪结构的图。图ID为表示作为完整的圆筒体扫描仪以及部分圆弧扫描仪，具有闪烁材料的量相同的2个环体的现有PET扫描仪机构的图。
图IA例示了在完整的圆筒体中配置有全部模块的PET扫描仪结构。图IB例示了在2个部分圆弧体中配置有全部模块的其他PET扫描仪结构。如前面所指出的，部分圆弧型PET扫描仪(图1B)与完整的圆筒型PET扫描仪(图1A)具有相同量的闪烁材料，但是对于轴方向长度z，与其相比变长。
PET扫描仪的灵敏度与面内立体角Ω乘以轴方向长度ζ而得到的值成比例。因此，完整的圆筒型PET扫描仪的灵敏度约(Ω ·ζ)2。部分圆弧型PET扫描仪的灵敏度由于面内立体角成为完整的圆筒型PET扫描仪的一半，轴方向长度成为完整的筒型PET扫描仪的2倍，因此为(Ω/2·&)2。因此，完整的圆筒体以及部分圆弧圆筒体具有大致同一灵敏度。
完整的圆筒体结构以及部分圆弧体结构的成本以及灵敏度大致相同，但其2个 PET扫描仪的采样特性颇为不同。例如，为了包含所有角度作为对象需要旋转部分圆弧型 PET扫描仪。并且，由于为了对应于漏掉的角度而旋转检测器所花费的时间原因，在部分圆弧形状下，任何动态过程都无法适当地进行采样(sampling)。
图IC例示了在圆筒环体中均等地分散配置有各检测器模块的PET扫描仪结构。 但是，该结构中，为了使该PET扫描仪的灵敏度与完整的圆筒型PET扫描仪以及部分圆弧型 PET扫描仪大致相等，移动闪烁材料加长检测器模块的长度。由此，产生图IC所示的间隙。 图IC例示的圆筒型PET扫描仪与部分圆弧型PET扫描仪相比，只需进行小的旋转就可取得漏掉角度分量。但是，虽说相比部分圆弧型的设计间隙缩小，但由于存在间隙，可能无法对动态过程进行准确的采样。
图ID例示了具有加入了与完整的圆筒型扫描仪以及部分圆弧型扫描仪相同量的闪烁材料的2个环体的PET扫描仪结构。因此，其2个环体型PET扫描仪由于如图ID所示各个轴方向FOV为“W”，因此具有与轴方向FOV为2W的完整的圆筒体大致相同的灵敏度。 图ID例示的2个环体型PET扫描仪中存在间隙G，但如果使用飞行时间(TOF)重建，则间隙区域G也可以统一进行“适当”的空间时间采样。
图IA-图ID例示的PET扫描仪只是在为了更大范围捕获患者的动态图像而扩大扫描仪的轴方向FOV时，提供扫描仪的成本直线增加那样的选择项。至少具有1个间隙并被分散配置在周边的检测器材料(图1B-1C)为了进行适当的采样而在本质上会发生性能恶化，即使完全捕获动态过程也不会充分地发挥作用。如果与飞行时间重建相组合，则在轴方向分散配置的材料(图1D)与其他扫描仪相比，能够提供更好的折中方案，但由于飞行时间信息的质量决定间隙的中间图像的质量，从而会致使该系统通常在目的区域或实际配置了脏器的轴方向FOV的中央部带来更劣等的性能。
因此，在本实施方式中，如下构成具备多个具有相同长度，检测从正电子消失现象中产生的Y射线的检测器模块的PET扫描仪。即，多个检测器模块的第1检测器模块被在轴方向与多个检测器模块中和第1检测器模块相邻接的第2检测器模块错开比检测器模块的长度短的规定间隔地安装。
图2为表示具有错开安装的检测器模块组的本实施方式涉及的圆筒型PET扫描仪的图。图2为例示了具有圆筒检测器环体202的圆筒型PET扫描仪200。根据本实施方式， PET检测器具备具有长度“W”的多个检测器模块204。如图2所示，检测器模块每隔一个， 沿轴方向错开间隔“d”地安装。另外，“d”比“W”短。上述第1检测器模块例如是图2中向跟前错开安装的检测器模块204，上述第2检测器模块例如是图2中向里侧错开安装的检测器模块204。患者或成像的对象物被配置在作为圆筒体的圆筒检测器环体202的内部。 如图2所示，由于错开安装检测器模块204，致使间隙206产生。但是，根据本实施方式，间隙206的宽度与检测器模块204的宽度相同。因此，如果使作为PET检测器环体的圆筒检测器环体202旋转相当于检测器模块204的宽度的量，则对象就包含检测器模块的各对间的各间隙，因此能够进行完整的采样。
在此，在本实施方式中，作为PET检测器环体的圆筒检测器环体202可旋转。作为一个例子，也可以在被构成为使作为PET检测器环体的圆筒检测器环体202旋转规定量的监视器上安装作为PET检测器环体的圆筒检测器环体202。并且，在其他实施方式中，作为PET检测器环体的圆筒检测器环体202具备监视作为PET检测器环体的圆筒检测器环体 202的旋转的传感器(sensor)。在几个实施方式中，为了在决定检测器模块204的旋转角度的同时将其存储，将传感器配设在作为PET检测器环体的圆筒检测器环体202外周上的任意希望的位置。作为一个例子，其传感器监视在特定的时间之前作为PET检测器环体的圆筒检测器环体202旋转了多大弧度。该弧度值用于图像重建。在其他实施方式中，传感器被配设在使作为PET检测器环体的圆筒检测器环体202旋转的监视器的位置。此时，进行该监视器的圈数的测定以及其圈数与检测器模块的旋转角度的关联。
根据几个实施方式，圆筒型PET扫描仪200具有与图IA-图ID例示的PET扫描仪相同量的闪烁材料。因此，圆筒型PET扫描仪200具有与图IA-图IC例示的PET扫描仪大致相同的成本以及灵敏度。但是，如果如图2所示错开安装检测器模块204，则与图IA-图 IC例示的PET扫描仪相比，圆筒型PET扫描仪200的轴方向FOV扩大。在该观点上，圆筒型PET扫描仪200的轴方向FOV约“W+d”，与此相对，图IA例示的无错开的扫描仪的轴方向 FOV为“W”，在图IB以及IC的扫描仪中分别为“2W”。在图ID的扫描仪中为“2W+G”。
在图2所示的多个检测器模块204中，针对邻接的一对检测器模块204，以下使用图3A-图3D进行说明。图3A为表示本实施方式涉及的一对检测器模块的图。图:3B为表示本实施方式的中央扫描区域的图。图3C为表示本实施方式的周边扫描区域的图。图3D 为表示与图3C所示的周边扫描区域不同的周边扫描区域的图。
图3A例示了一对检测器模块300以及302。在一实施方式中，一对检测器模块300 以及302与设置在圆筒检测器环体202(图幻中的一对(邻接的2个)检测器模块204对应。根据本实施方式，一对检测器模块300以及302分别具有长度“W”、同一宽度，错开“d” 地安装。即，在本实施方式中，检测器模块组中包含的每隔一个检测器模块在轴方向错开规定间隔地安装。在圆筒型PET扫描仪200具有与图IA-图ID例示的PET扫描仪相同量的闪烁材料时，各PET扫描仪的整体灵敏度大致相同。但是，具备一对错开安装的检测器模块 300以及302的圆筒型PET扫描仪200包含3个独立的扫描区域，据此，其PET扫描仪的轴方向FOV与图1A-1D例示的PET扫描仪相比变得宽广。在该观点上，在几个实施方式中，一对错开安装的检测器模块300以及302包含中央扫描区域、第1周边扫描区域与第2周边扫描区域。例如，如果将检测器模块300作为第1检测器模块，则检测器模块302成为第2 检测器模块。第1检测器模块以及第2检测器模块形成具有与检测器模块的长度“W”减去作为规定间隔的“d”后的长度相等的轴方向的有效视野的中央扫描区域。并且，第1检测器模块以及第2检测器模块形成具有与“d”相等的轴方向的有效视野的第1周边扫描区域、 具有与“d”相等的轴方向的有效视野的第2周边扫描区域。另外，如果将检测器模块300 作为第2检测器模块，则检测器模块302成为第1检测器模块。
图;3B例示了包含检测器模块300以及302各自的区域300a以及区域30 的本实施方式的中央扫描区域。区域300a以及区域300b的面积与“2X (ff-d) X (检测器模块 300的宽度)”对应。中央扫描区域提供属于对应于中央扫描区域的区域的所有消失现象的完整采样。例如，由于对应于中央扫描区域的区域内的一对检测器模块之间没有间隙，因此属于该区域的消失现象均会被捕获。由此，对于所有动态过程，能够尽可能取得最好的描写。
图3C例示了包含检测器模块300的区域300b的、本实施方式的周边扫描区域。区域300b为“dX (检测器模块300的宽度)”。图3D为例示了包含检测器模块302的区域 302b的其他周边扫描区域。区域302b为“dX (检测器模块302的宽度)”。在其周边扫描区域中，可以以中央扫描区域的1/4的灵敏度进行部分采样。但是，由于与其周边扫描区域对应的区域300b以及区域302b越过对应于中央扫描区域的区域300a以及区域30 地延伸，因此在其周边扫描区域以图1A-1D例示的无错开的PET扫描仪的1/4的灵敏度使圆筒型PET扫描仪200的轴方向FOV延伸间隔“d”。另外，如将区域300b作为第1周边扫描区域，则区域302b成为第2周边扫描区域。并且，如果将区域300b作为第2周边扫描区域， 则区域302b成为第1周边扫描区域。
如果使用错开安装的一对检测器模块中包含的上述3个扫描区域(图!3B-3D)，则对于作为PET检测器环体的圆筒检测器环体202中包含的任何检测器模块都会组合在其周边扫描区域或中央扫描区域中产生的一对现象，根据几个实施方式，其形成混合(hybrid)式现象检测。
图4为表示在轴方向FOV的整个区域内灵敏度如何变化的曲线图(graph)。图4 所示的曲线图的水平轴为圆筒型PET检测器环体的轴方向长度(Z)，图4所示的曲线图的垂直轴为相对灵敏度。
完整的圆筒型扫描仪(图1A)的轴方向的灵敏度特性用实线表示，其曲线下的面积A与整体灵敏度成比例。具备错开安装的检测器模块(图2)的PET扫描仪的轴方向的灵敏度特性由包含对应于中央扫描区域的中央部分、对应于周边扫描区域的2个外侧区域这3个断线部分构成。3个断线部分各自的中央部分的高度与一对检测器模块间的错开量成比例。与区域混在一起的现象对应的轴方向的灵敏度特性用虚线构成。具体而言，3个断线部分中的中央的断线部分的面积B表示根据上述区域300a以及区域30加(中央扫描区域)检测到的消失现象的灵敏度特性。并且，3个断线部分中的图中左侧的断线部分面积C 表示根据上述区域300b (—方的周边扫描区域)检测到的消失现象的灵敏度特性。并且， 3个断线部分中的图中右侧的断线部分的面积D表示根据上述区域302b (另一方的周边扫描区域)检测到的消失现象的灵敏度特性。并且，虚线部分的面积E表示由于对消失而被发射出的2条γ射线在中央扫描区域与周边扫描区域中分别被检测到的消失现象的灵敏度特性。系统的整体灵敏度由使断线区域以及虚线区域全部相加在一起而成，因此，表面整体与原实线三角形实质上相等。即，“面积B+面积C+面积D+面积E”与“面积A”实质上相等。因此，上述有错开的本实施方式涉及的PET扫描区域与上述无错开的PET扫描区域具有大致相同的系统灵敏度。
现象混在一起的“虚线”区域的存在并不仅仅只添加次数。在没有使现象混在一起时，在有错开的扫描仪中，为了越过原“-Z/2 +Z/2”区域完成被检体的适当采样，需要旋转。现象混在一起的区域包含有在任一个外侧区域都不可利用的采样线。因此，现象混在一起的区域改进了重建捕获到的采样时的整体性图像质量。并且，在TOF重建中，除了制成单独利用的上述“附属扫描仪”中不可利用的新同时计数线之外，为了提高图像的重建质量还将进一步利用这些现象。这是因为更多的采样可用于重建。
图5A为表示本实施方式的雷顿空间的一例的图，图5B为表示本实施方式的检测器环体的一例的图。图5B中由影线(hatching)所示的检测器模块例如为第1检测器模块，图5B中由白底表示的检测器模块例如为第2检测器模块。图5A例示了雷顿空间。在雷顿表现中，将1个检测器元件连接至其他元件上的各线具有距离轴的一定角度以及一定间隔。例如，在雷顿空间表现中，将图5B的模块8的中心连接至模块M的中心的线的角度为90度即垂直，间隔为0cm。为了表示该线，在图5A的曲线图中添加点。图5A中，垂直轴表示角度，水平轴表示间隔。如图5B所示，大小有限的模块8以及M有效工作的角度以及间隔的范围在图5A中画成平行四边形的单元格P。在完全进行采样的情况下所有单元格可利用，如果可以进行与上下错开雷顿曲线整体的情况等效的机架(gantry)的旋转，则最终所有单元格被包含在对象内。即，在本实施方式中，通过错开安装检测器模块，首先收集图 5A所示的被影线的单元格(cell)的部分正弦图，然后，通过使圆筒检测器环体202旋转，收集图5A所示的白底单元格的部分正弦图。由此，在本实施方式中，不改变整体灵敏度就能够收集宽广FOV的现象数据。
现象“混在一起”与将部分采样的雷顿的曲线图中的1个单元格连接至完整的情况下的任意单元格等效。随着考察对象平面在轴上向完整区域错开，各单元格作为其2个区域间的加权平均逐渐“变大”。为了使本领域的技术人员明白，图5A例示的雷顿的曲线图是以例示为目的。准确的变化特性将更错综复杂。本领域的技术人员可以了解连结图5B 的任意2个模块的线具有一个终点“a”、另一终点“b”。在提供完整的采样的检测器模块的区域(例如，图3B中的中央扫描区域300a以及30 )中，可以将任意终点“a”连接至任意其他终点“b”。在周边扫描区域(例如，图3C以及图3D各自的周边区域300b以及302b) 中，属于周边扫描区域的各终点“a”的一半可以与属于周边扫描区域的各终点“b”的一半连接。该连接提供两终点属于中央扫描区域时的1/4的灵敏度。并且，可能属于周边扫描区域的终点“a”的1/2可以与属于中央扫描区域的任意终点“b”连接。该连接提供两终点属于中央扫描区域时的1/2灵敏度。因此，有错开的扫描仪的有效轴方向FOV整体上比具有相同量的闪烁材料以及实质上同等的整体系统灵敏度的无错开的扫描仪变得更宽广。并且，旋转1个检测器宽度分量，就能够进行完整的采样。因此，在采样动态过程上，具有错开安装的检测器模块的PET扫描仪较为合适。
并且，为了将作为目的的区域整体作为对象进行处理(例如进行全身成像时)，需要在轴方向上阶梯式(st印wise)移动地进行多个摄影，此时通过在轴方向上将机架错开到最大值，能够进行完整的采样。由此，用具备本质上互补的图形(pattern)的相反侧的端部来填补一个部分采样的区域上的间隙。
图6为表示具备1个或多个模块的PET检测器系统的一例的图。图6例示了具备 1个或多个模块的PET检测器系统600。PET检测器系统600是硬件Qiardware)或硬件/ 软件(software)混合体。在几个实施方式中，PET检测器系统600由CPU上执行的1个或多个程序来实现。但是，也可以将上述模块作为专用硬件电路来实现。根据本实施方式，PET 检测器系统600如图6所示具备现象模块602、扫描仪对形成模块604、传感器模块606、旋转模块608、检测器移位模块610、重建模块612。
根据一实施方式，上述现象模块602在记录由PET检测器环体中包含的各检测器模块捕获到的消失现象的同时，跟踪该过程。例如，当关注图2，当将被注入了医药品后的 (或者摄取或者吸入后的)患者配置在作为PET检测器环体的圆筒检测器环体202中时，现象模块602在记录所有由圆筒检测器环体202中包含的各个检测器模块204捕获到的消失现象的同时，跟踪该过程。在一实施方式中，扫描仪对形成模块604使来自1个检测器模块的现象与来自另一检测器模块的现象成对。即，扫描仪对形成模块604进行从多个检测器模块的各检测器模块中取得的现象数据的收集以及处理。例如，扫描仪对形成模块604从多个检测器模块各个中收集Y射线检测结果(例如，检测位置、检测时间、检测出的Y射线的能量值等)作为现象数据。并且，扫描仪对形成模块604进行搜索大致同时检测出某消失现象的2个检测器模块204的现象数据并将其组合成对的处理。具体而言，扫描仪对形成模块604将对应于中央扫描区域的消失现象与对应于第1周边扫描区域的消失现象组合。并且，扫描仪对形成模块604将对应于中央扫描区域的消失现象与对应于第2周边扫描区域的消失现象组合。并且，扫描仪对形成模块604将对应于第1周边扫描区域的消失现象与对应于第2周边扫描区域的消失现象组合。另外，扫描仪对形成模块604也进行中央扫描区域间的消失现象的组合处理。
根据一实施方式，传感器模块606与跟踪对应于PET检测器环体的旋转的角度的过程的传感器(省略图示)进行信息交换。在一实施方式中，旋转模块608以使PET检测器环体旋转的方式命令监视器(motor)。作为一个例子，旋转模块608以使包含多个检测器模块204的圆筒检测器环体202旋转各检测器模块204的宽度的固定倍数的方式命令监视器。在此，旋转模块608以对应于第1周边扫描区域的现象数据补充对应于第2周边扫描区域的现象数据的形式使圆筒检测器环体202旋转第1检测器模块的宽度的规定倍数。并且，在其他实施方式中，传感器模块606跟踪作为PET检测器环体的圆筒检测器环体202的旋转量的过程作为时间函数。该旋转量用于图像重建。圆筒检测器环体202的旋转量成为与多个检测器模块相关的旋转角度。该旋转角度被存储至未图示的存储装置内，并用于重建模块612的处理。
根据一实施方式，检测器移位模块610为了适应各种脏器尺寸或患者尺寸，随时变更各检测器模块间的错开量。作为一个例子，检测器移位模块610可以变更各检测器模块204(图2)间的错开量。通过增加检测器间的错开，从而可以扩大轴方向F0V。在一实施方式中，重建模块612使用任意希望的方法，进行使用了来自现象模块602、扫描仪对形成模块604、传感器模块606以及旋转模块608的信息的图像的重建。具体而言，重建模块 612使用扫描仪对形成模块604收集的现象数据(即，成对组合而成的2个现象数据)以及传感器模块606检测出的旋转角度重建图像(PET图像)。例如，可以实施相关申请第 12/571，562号中记述的列表模式(list mode)重建。该申请的主旨在通过本说明书中参照引用。
图7为表示用于使用错开安装的本实施方式涉及的检测器模块组捕获消失现象的步骤的一例的流程图。在一实施方式中，从图7的步骤700开始的该步骤由CPU来实施。
在本步骤中，最初在步骤700中对检测器模块照射Y射线。作为一个例子，关注图2，当在摄取医药品后将患者配置在作为PET检测器环体的圆筒检测器环体202中时，对应于消失现象的511keV的γ射线照射至检测器模块204。
本步骤进入步骤702，从检测器模块的光传感器(photo sensor)收集数据。作为一个例子，现象模块602在记录捕获到消失现象的、圆筒检测器环体202中包含的各检测器模块204的同时，跟踪其过程。
本步骤进入到步骤704，使检测器模块旋转。作为一个例子，旋转模块608对圆筒检测器环体202旋转规定量。此时，传感器模块606跟踪圆筒检测器环体202的旋转角度的过程。在几个实施方式中，在捕获到最初的消失现象后的规定时间经过后，使作为PET检测器环体的圆筒检测器环体202旋转。在代替实施方式中，旋转是连续性的。此时，与旋转角度有关的信息可用于每个现象，该信息为了实施列表模式重建而被发送至处理器。
在作为PET检测器环体的圆筒检测器环体202旋转后，本步骤进入到步骤706，从检测器模块的光传感器收集数据。对此，在功能上前面已说明。接着，步骤进入到步骤708， 实施图像重建。作为一个例子，重建模块612使用任意希望的方法，实施使用了来自现象模块602、扫描仪对形成模块604、传感器模块606以及旋转模块608的信息的图像重建。根据实施方式，为了重建图像，对周边区域以及中央区域中检测出的所有现象，使用旋转信息。
根据几个实施方式，为了重建图像，使用MLEM(MaximumLikelihood Expectation Maximization)法或OSEM(Ordered SubsetMLEM)法等反复重建法。在反复重建法中使用扫描仪形状的详细记述，能够处理复杂的事例(例如混在一起的现象)。有错开的扫描仪使用与其相同量的闪烁材料，因此与成本相同的其他扫描仪相比，捕获更广的F0V，因此临床上的有用性较高。
图8为表示作为本实施方式涉及的Y射线检测系统的数据收集系统的一例的框图。即，图8是可用于取得γ射线或PET现象信息的本实施方式涉及的γ线检测系统的示意图。在图8中，在光波导(lightgUide)830上配置有光电倍增管835以及840，在其光波导830的下方配置有闪烁晶体800等排列在阵列上的闪烁晶体阵列(array)805。闪烁晶体820等排列在阵列上的闪烁晶体阵列825的第2阵列与闪烁晶体阵列805相对配置，其上方配置有光波导815、光电倍增管895以及810。可以由上述光电倍增管、光波导以及闪烁晶体形成检测器模块。另外，上述Y射线检测器系统搭载有环体中配置多个检测器模块的部件。
图8中，在从被检体(省略图示)内放出Y射线时，其Y射线互相向约180°反方向移动。在使用闪烁晶体800以及820同时进行、射线检测，在规定的限制时间内使用闪烁晶体800以及820检测其γ射线时，决定闪烁现象。因此，Y射线的定时检测系统使用闪烁晶体800以及820同时检测Y射线。但是，Y射线检测的说明简化，只对闪烁晶体 800进行。然而，本领域的技术人员应注意到对于闪烁晶体800内的γ射线检测也可等同地适用本说明书中给出的关于闪烁晶体800的说明。
各光电倍增管810、835、840以及895分别连接于数据收集单元(imit)850。数据收集单元850具备被构成为处理来自其光电倍增管的信号的硬件。数据收集单元850测定γ 射线的到达时间。使相对于系统时钟(system clock)(省略图示)的辨别脉冲(pulse)的时间编码化的数据收集单元850生成2个输出(1个用于组合光电倍增管(PMT) 835/840，一个用于组合PMT810/895)。飞行时间PET系统使用中，数据收集单元850典型地以15_25ps 精度生成时间标识。数据收集单元850测定各PMT的信号(来自数据收集单元850的4个输出)的振幅。
上述数据收集单元850的输出提供给CPU870，并加以处理。其处理由在根据上述收集单元850的输出推定能量以及位置的同时根据每个现象的上述时间标识推定到达时间而形成，也存在包含根据以前的校正使用许多校正步骤(step)，提高如上所那样推定能量、位置以及时间的精度的情况。
根据实施方式，CPU870被构成为实现图6例示的1个或多个模块。并且，根据其他实施方式，CPU870被构成为实现图7的步骤。本领域的技术人员应注意到CPU870可以作为独立逻辑门、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA :Field Programmable Gate Array)、或其他复杂可编程逻辑器件(CPLD Complex Programmable Logic Device)来实现。FPGA 或 CPLD 的安装可以用 VHDL (VHSIC Hardware Description Language)、Verilog、 或其他任意硬件记述语言编码化。其编码可以存储在直接搭载在该FPGA或CPLD内部的电子存储器或作为独立的电子存储器(memory)的电子存储器内。并且，电子存储器可以设为所谓ROM、EPR0M、EEPROM或闪存器(flash memory)的非易失性。电子存储器还可以设为所谓静态(static)或定时(ClynamiC)RAM的易失性，为了进行电子存储器的管理以及FPGA或 CPLD与电子存储器之间的相互作用的管理，也可以设置所谓微控制器(microcontroller) 或微处理器(microprocessor)的处理器。
或者，CPU870是包含实施本实施方式中记述的功能的一组计算机可读命令的计算机程序，也可以执行上述非临时电子存储器以及/或硬盘驱动器、CD、DVD、闪存驱动器 (FLASH drive)、或其他任意公知的存储介质中的任一个中存储的程序。并且，上述计算机可读命令可以作为与所谓美国英特尔公司的Xeon处理器(注册商标)或美国AMD公司的 Opteron处理器(注册商标)的处理器、所谓Microsoft VISTA (注册商标)、UNIX (注册商标)、Solaris (注册商标)、LINUX (注册商标)、Apple MAC-OS (注册商标)以及本领域的技术人员公至知的其他操作系统(operating system)的操作系统一起执行的、实用程序、 后台守护进程、或操作系统的构成要素或其组合来提供。
一旦由CPU870处理，其处理完的信号存储至电子存储装置880，和/或显示在显示器(display)845上，本领域的技术人员应注意到电子存储装置880可以设为硬盘驱动器 (hard disk drive)、CD-ROM 驱动器、DVD 驱动器、闪存驱动器(FLASH drive)、RAM、ROM 或该技术领域公知的任意电子存储装置。显示器845可以作为LCD显示器、CRT显示器、等离子(plasma)显示器、0LED、LED或该技术领域公知的其他任意显示器来实现。因此，说明书中制成的电子存储装置880以及显示器845的说明只是单纯的例示，决不限定本发明的范围。
图8还具备γ射线检测系统与其他外部装置和/或用户经其相连的接口 875。例如，接口(interface) 875可以设为USB接口、PCMCI接口、以太网(Ethernet)(注册商标) 接口或该技术领域中公知的其他任意接口。接口 875还可以设为有线式或无线式。还可以包含用于与键盘(keyboard)以及/或鼠标(mouse)或用户(user)对话的该技术领域公知的其他人性化接口(human interface)。
如上所述，根据本实施方式，不改变整体灵敏度就能够简易地扩大有效视野。
针对本发明的几个实施方式进行了说明，但这些实施方式是作为例子而示出的， 并不意图限定发明的范围。这些实施方式可以通过其他实施方式来实施。在不脱离本发明的要旨范围内，可以进行各种省略、置换、变更。这些实施方式或其变形与包含在发明的范围或要旨内一样，包含在权利要求范围所述发明与其均等范围内。
还有，根据上述实施方式中公开的适宜多个的构成要素的组合，可以形成各种的发明。例如既可以削除从实施方式中表示的全部构成要素的几个构成要素，又可以适当地组合不同实施方式内的构成要素。
本领域技术人员容易想到其它优点和变更方式。因此，本发明就其更宽的方面而言不限于这里示出和说明的具体细节和代表性的实施方式。因此，在不背离由所附的权利要求书以及其等同物限定的一般发明概念的精神和范围的情况下，可以进行各种修改。
附图标记说明
200...圆筒型PET扫描仪；202...圆筒检测器环体；204...检测器模块； 206...间隙。
权利要求
1.一种Y射线检测系统，具备多个具有相同长度的检测器模块，各检测器模块检测从正电子消失现象中产生的Y射线，该Y射线检测系统的特征在于上述多个检测器模块的第1检测器模块被安装成在轴方向与上述多个检测器模块中和上述第1检测器模块相邻接的第2检测器模块错开比上述检测器模块的长度短的规定间隔。
2.根据权利要求1所述的Y射线检测系统，其特征在于上述多个检测器模块中包含的检测器模块每隔一个在上述轴方向被错开上述规定间隔地安装。
3.根据权利要求1所述的Y射线检测系统，其特征在于，还包括处理器，其进行从上述多个检测器模块的各检测器模块取得的现象数据的收集以及处理；监视器，其响应从上述处理器接收到的指令，使上述多个检测器模块旋转各检测器模块宽度的规定倍数。
4.根据权利要求3所述的γ射线检测系统，其特征在于还包括感知单元，该感知单元检测并存储与上述多个检测器模块相关的旋转角度作为时间函数；上述处理器使用上述收集的现象数据以及上述检测出的旋转角度来重建图像。
5.一种正电子发射断层摄影系统，具备多个具有相同长度并且被配置在圆筒环体中的放射线检测器模块，各放射线检测器模块检测从正电子消失现象中产生的Y射线，该正电子发射断层摄影系统的特征在于上述多个放射线检测器模块的第1检测器模块被安装成在轴方向与上述多个放射线检测器模块中和上述第1检测器模块相邻接的第2检测器模块错开比上述放射线检测器模块的长度短的规定间隔；上述第1检测器模块以及第2检测器模块形成具有与上述放射线检测器模块的长度减去上述规定间隔后的长度相等的轴方向的视野的中央扫描区域；具有与上述规定间隔相等的轴方向的视野的第1周边扫描区域；以及具有与上述规定间隔相等的轴方向的视野的第2周边扫描区域。
6.根据权利要求5所述的正电子发射断层摄影系统，其特征在于，还包括处理器，其进行现象数据的收集以及处理，并且将对应于上述中央扫描区域的消失现象与对应于上述第1周边扫描区域的消失现象组合。
7.根据权利要求5所述的正电子发射断层摄影系统，其特征在于，还包括处理器，其进行现象数据的收集以及处理，并且将对应于上述中央扫描区域的消失现象与对应于上述第2周边扫描区域的消失现象组合。
8.根据权利要求7所述的正电子发射断层摄影系统，其特征在于，还包括处理器，其进行现象数据的收集以及处理，并且将对应于上述第1周边扫描区域的消失现象与对应于上述第2周边扫描区域的消失现象组合。
9.根据权利要求5所述的γ射线检测系统，其特征在于上述多个放射线检测器模块中包含的放射线检测器模块每隔一个在上述轴方向被错开上述规定间隔地安装。
10.根据权利要求5所述的正电子发射断层摄影系统，其特征在于，还包括 处理器，其进行现象数据的接收以及处理；监视器，其从上述处理器接收指令，以对应于上述第1周边扫描区域的现象数据补充对应于上述第2周边扫描区域的现象数据的形式，使包含上述多个放射线检测器模块的上述圆筒环体旋转上述第1检测器模块宽度的规定倍数。
11.根据权利要求10所述的正电子发射断层摄影系统，其特征在于还包括感知单元，其检测并存储与上述多个放射线检测器模块相关的旋转角度作为时间函数；上述处理器使用上述收集的现象数据以及上述检测出的旋转角度来重建图像。
全文摘要
本发明涉及γ射线检测系统以及正电子发射断层摄影系统，其中，γ射线检测系统具备多个具有相同长度的检测器模块(204)，各个检测器模块检测从正电子消失现象中产生的γ射线。多个检测器模块(204)的第1检测器模块从与第1检测器模块邻接的第2检测器模块向轴方向错开比检测器模块(204)的长度都短的规定间隔地安装。能够无需改变整体灵敏度，同时简易地扩大有效视野。
文档编号G01T1/29GK102540239SQ20111033881
公开日2012年7月4日 申请日期2011年10月28日 优先权日2010年10月29日
发明者丹尼尔·加格农, 王文莉 申请人:东芝医疗系统株式会社, 株式会社东芝