放射線断層撮影装置用のデータ収集器およびそれを備えた放射線断層撮影装置、放射線断層撮影用データ収集方法
【課題】真の同時計数の数え落としを低減する放射線断層撮影用のデータ収集器を提供する。
【解決手段】
放射線検出器においてγ線がパルス信号として検出されるイベントの発生時間に対応する時間情報を作成するタイミング回路２７と、１つの検出周期中において複数のタイミング回路２７から送られる複数の時間情報を１つの合成時間情報に合成するタイミング合成部３１と、複数のタイミング合成部３１から送られる複数の合成時間情報を照合して真の同時計数における時間情報を判別する同時計数判別部３６とを備える放射線断層撮影装置用のデータ収集器。
【解決手段】
放射線検出器においてγ線がパルス信号として検出されるイベントの発生時間に対応する時間情報を作成するタイミング回路２７と、１つの検出周期中において複数のタイミング回路２７から送られる複数の時間情報を１つの合成時間情報に合成するタイミング合成部３１と、複数のタイミング合成部３１から送られる複数の合成時間情報を照合して真の同時計数における時間情報を判別する同時計数判別部３６とを備える放射線断層撮影装置用のデータ収集器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、放射性薬剤が投与された被検体から発生する放射線に基づいて被検体の核医学用データを求める放射線断層撮影装置用のデータ収集器およびそれを備えた放射線断層撮影装置、放射線断層撮影用データ収集方法に係り、特に、同時に発生したイベントに対して同時計数の数え落としを低減する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
核医学診断装置、すなわちＥＣＴ(Emission Computed Tomography)装置として、ＰＥＴ(Positron Emission Tomography)装置を例に採って説明する。ＰＥＴ装置は、陽電子（ポジトロン：Positron）の消滅によって発生する２本のγ線を複数個の検出器で検出する。 具体的には、陽電子放出核種を含んだ放射性薬剤を被検体内に投与して、投与された被検体内から放出される対消滅γ線を多数の放射線検出器で検出する。そして、２つの放射線検出器で一定時間内にγ線を検出した場合に同時に検出したとして、それを一対の対消滅γ線として計数する。さらに対消滅発生地点を、検出した２つの放射線検出位置を結ぶ直線上に特定する。このように同時計数情報を蓄積して再構成処理を実施することで、陽電子放出核種分布画像、すなわち断層画像を得ることができる。
【０００３】
ＰＥＴ装置で用いられる放射線検出器は、複数のシンチレータを有するシンチレータブロックと光電子増倍管（ＰＭＴ）とが組み合わされたものである。この放射線検出器をリング状に多数個配置して検出器リングを構成する。このように配置された放射線検出器間で、対消滅γ線の同時計数を実施してデータ収集を行う。このデータ収集において、個々の放射線検出器ごとに同時計数の判別を実施すると同時計数の組み合わせ数が膨大になる。また、イベントが発生した放射線検出器と、これに近い位置にある別の放射線検出器との同時計数を判別しても不要なデータしか得ることができない。
【０００４】
そこで、各放射線検出器で検出されたイベントの同時計数を効率良く判別するために、特許文献１に記載されているように、各放射線検出器をいくつかのグループに分ける。複数の放射線検出器を有するそれぞれのグループが１つの放射線検出器として機能するように、グループ内の各放射線検出器のイベント情報をまとめることで、各グループ間で同時計数の判別を実施する。このように、グループ間で同時計数の判別を実施することで、同時計数の組み合わせの数を減らすことができ、同時計数回路の数を抑えることができる。
【０００５】
図９を参照して、グループ間での同時計数の判別を説明する。入射されたγ線をパルス信号として検出する放射線検出器７１には、それぞれ検出器信号処理回路７２が接続されている。検出器信号処理回路７２は、放射線検出器７１から入力されるパルス信号を基に、入射されたγ線の位置情報、入射されたγ線のエネルギー情報および検出された時間情報をそれぞれ検出する位置演算回路７３、エネルギー演算回路７４およびタイミング回路７５を有する。
【０００６】
放射線検出器７１においてγ線がパルス信号として検出されたイベントに関するこれらの位置情報、エネルギー情報および時間情報が１つのイベント情報として検出器信号処理回路７２からグルーピング回路７６に送られる。グルーピング回路７６は、複数の検出器信号処理回路７２から送られるイベント情報を同時計数回路７７へ順次出力する。同時計数回路７７は、イベント情報に含まれる時間情報を用いてグルーピング回路７６間での同時計数の判別を実施する。このように、イベント情報は、検出器信号処理回路７２からグルーピング回路７６を経て同時計数回路７７へと一方通行で送信される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平６−３４２０７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来のグルーピング回路７６を用いての同時計数の判別には、以下の問題点がある。すなわち、１つのグループ内の各放射線検出器７１において、同一のタイミングで複数のイベントが検出された場合、これら全てのイベント情報を、グルーピング回路７６を介して同時計数回路７７へ送信することができない。これらのイベント情報には、真のイベント情報の他に散乱線による偽のイベント情報が含まれる。
【０００９】
全てのイベント情報を送信することは、データ量が膨大になり、処理速度が間に合わず困難である。そこで、グルーピング回路７６にて、同じタイミングで送られた複数のイベント情報の中から、グループとして出力するイベント情報を選択する必要がある。この際、真の同時計数となるイベント情報を選択することが好ましいが、グルーピング回路７６の段階ではどのイベント情報が真のイベント情報であるか判別できない。
【００１０】
そこで、グルーピング回路７６では、同じタイミングで発生した２つ以上のイベント情報のうち１つをランダムに選択して同時計数回路７７へ出力する。グルーピング回路７６において選択されたイベント情報が真の同時計数となるイベント情報でない場合、同時計数回路７７において対となるイベント情報が見つからないので、真の同時計数の数え落としが発生する。
【００１１】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、同時計数の判別に用いるイベント情報を低減することで情報処理の負荷を軽減するとともに、真の同時計数の数え落としを低減する放射線断層撮影用のデータ収集器およびそれを用いた放射線断層撮影装置、放射線断層撮影用データ収集方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。
すなわち、本発明に係る第１の発明は、放射線検出器においてγ線がパルス信号として検出されるイベントの発生時間に対応する時間情報を出力するタイミング回路と、１つの検出周期中において複数の前記タイミング回路から送られる複数の前記時間情報を１つの合成時間情報に合成するタイミング合成部と、複数の前記タイミング合成部から送られる複数の前記時間情報を照合して真の同時計数における時間情報を判別する同時計数判別部とを備える放射線断層撮影装置用のデータ収集器。
【００１３】
上記構成によれば、γ線が放射線検出器に入射するとパルス信号として検出されるイベントの発生時間をタイミング回路が時間情報として出力する。１つの検出周期中に複数のタイミング回路から送られる複数の時間情報を、タイミング合成部が１つの合成時間情報として合成する。同時計数判定部は、各タイミング合成部から送られる複数の合成時間情報を照合して真の同時計数における時間情報を判別する。
【００１４】
１つの検出周期中に各放射線検出器にて検出された同一グループにおける全てのイベントの時間情報が、タイミング合成部にて合成時間情報としてまとめられる。同時計数判定部は、各タイミング合成部間で、合成時間情報を照合することで真の同時計数における時間情報を判別することができる。イベント情報の中で、時間情報だけを合成して同時計数の判別することで、同時計数の判別のデータ量を低減することができる。また、１つの検出周期中に発生した複数のイベントに関して同時計数の判別をすることができるので、真の同時計数の数え落としを低減することができる。
【００１５】
また、前記放射線検出器において検出されるイベントの発生した位置情報を算出する位置演算回路と、前記放射線検出器において検出されるイベントのエネルギー情報を算出するエネルギー演算回路と、前記同時計数判別部により真の同時計数と判別されたイベントにおける位置情報およびエネルギー情報を対にして送り出す同時計数回路とを備えることが好ましい。
【００１６】
上記構成によれば、γ線が放射線検出器に入射するとパルス信号として検出されるイベントの発生した位置情報を位置演算回路が算出し、イベントのエネルギー情報をエネルギー演算回路が算出する。同時計数回路は、同時計数判別部により真の同時計数と判別されたイベントにおける位置情報およびエネルギー情報を対にして送り出すので、真の同時計数の数え落としを低減した対のイベント情報を出力することができる。
【００１７】
また、複数の前記位置演算回路および前記エネルギー演算回路から送られる各イベントの位置情報およびエネルギー情報を前記同時計数回路へ出力するグルーピング回路と、前記タイミング回路から前記タイミング合成部を介して前記同時計数判別部までの第１情報送信系統と、前記位置演算回路および前記エネルギー演算回路から前記グルーピング回路を介して前記同時計数回路までの第２情報送信系統とを備えることが好ましい。
【００１８】
上記構成によれば、グルーピング回路は、複数の位置演算回路およびエネルギー演算回路から送られる各イベントの位置情報およびエネルギー情報をグループとして同時計数回路へ出力する。時間情報の送信系統として、タイミング回路からタイミング合成部を介して同時計数判別部までの第１情報送信系統を有し、位置およびエネルギー情報の送信系統として位置演算回路およびエネルギー演算回路からグルーピング回路を介して同時計数回路までの第２情報送信系統とを有する。時間情報の送信系統と位置およびエネルギー情報の送信系統と別々の送信系統を有することで、時間情報と位置およびエネルギー情報との情報処理を別々に実施することができ、効率的に真の同時計数のイベント情報のペアリングを実施することができる。
【００１９】
また、前記位置演算回路および前記エネルギー演算回路においてそれぞれ算出された前記位置情報および前記エネルギー情報を記憶する記憶部を有し、前記同時計数判別部から前記記憶部へ真の同時計数と判別されたイベントにおける前記位置情報および前記エネルギー情報の取り込みを指示する第３情報送信系統を備えることが好ましい。
【００２０】
上記構成によれば、同時計数判別部により真の同時計数と判別された時間情報と対応する位置情報およびエネルギー情報の取り込みを指示する第３情報送信系統を有するので、真の同時計数と判別されなかったイベントの位置情報およびエネルギー情報を送信する必要がないので、情報量を低減し、情報処理の負荷を軽減をすることができる。
【００２１】
また、本発明に係る第２の発明は、被検体から照射される放射線を検出する放射線検出器と、前記放射線検出器において検出されたデータを収集するデータ収集器を備え、前記データ収集器は、前記放射線検出器においてγ線がパルス信号として検出されるイベントの発生時間に対応する時間情報を作成するタイミング回路と、１つの検出周期中において複数の前記タイミング回路から送られる複数の前記時間情報を１つの合成時間情報に合成するタイミング合成部と、複数の前記タイミング合成部から送られる複数の前記合成時間情報を照合して真の同時計数における前記時間情報を判別する同時計数判別部とを有する放射線断層撮影装置である。
【００２２】
上記構成によれば、各放射線検出器にて１つの検出周期中に検出された複数のイベントの時間情報を、タイミング合成部にて合成時間情報としてまとめられる。同時計数判定部は、各タイミング合成部間で、合成時間情報を照合することで真の同時計数における時間情報を判別することができる。イベント情報の中で、時間情報だけを合成して同時計数の判別することで、同時計数の判別のデータ量を低減することができる。また、１つの検出周期中に発生した複数のイベントに関して同時計数の判別をすることができるので、真の同時計数の数え落としを低減することができる。このように、真の同時計数率を向上することができるので、放射線断層像のＳ／Ｎを向上することができる。
【００２３】
また、本発明に係る第３の発明は、放射線検出器においてγ線がパルス信号として検出されるイベントの発生時間に対応する時間情報を出力する時間情報出力ステップと、１つの検出周期中において発生した複数のイベントの前記時間情報を１つの合成時間情報に合成するタイミング合成ステップと、複数の前記合成時間情報を照合して真の同時計数における前記時間情報を判別する同時計数判別ステップとを備える放射線断層撮影用データ収集方法である。
【００２４】
上記方法によれば、各放射線検出器にて１つの検出周期中に検出された複数のイベントの時間情報を、タイミング合成ステップにて合成時間情報としてまとめられる。同時計数判定ステップにて、複数の合成時間情報を照合することで真の同時計数における時間情報を判別することができる。イベント情報の中で、時間情報だけを合成して同時計数の判別をすることで、同時計数の判別のデータ量を低減することができる。また、１つの検出周期中に発生した複数のイベントに関して同時計数の判別をすることができるので、真の同時計数の数え落としを低減することができる。
【００２５】
また、前記放射線検出器において検出されるイベントの発生した位置情報を算出する位置演算ステップと、前記放射線検出器において検出されるイベントのエネルギー情報を算出するエネルギー演算ステップと、真の同時計数と判別されたイベントにおける前記位置情報および前記エネルギー情報を対にして送り出す同時計数ステップとを備えることが好ましい。
【００２６】
上記方法によれば、位置演算ステップにて、γ線が放射線検出器に入射するとパルス信号として検出されるイベントの発生した位置情報を算出し、エネルギー演算ステップにて、イベントのエネルギー情報を算出する。同時計数ステップにて、同時計数判別ステップにて真の同時計数と判別されたイベントにおける位置情報およびエネルギー情報を対にして送り出すので、真の同時計数の数え落としを低減した対のイベント情報を出力することができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明に係る放射線断層撮影用のデータ収集器およびそれを用いた放射線断層撮影装置、放射線断層撮影用データ収集方法によれば、同時計数の判別に用いるイベント情報を低減することで情報処理の負荷を軽減するとともに、真の同時計数の数え落としを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】実施例に係るＰＥＴ装置のブロック図である。
【図２】実施例に係る放射線検出器の概略斜視図である。
【図３】実施例に係る検出器リングの概略正面図である。
【図４】実施例に係るデータ収集器の構成を示すブロック図である。
【図５】実施例に係るデータ収集器の構成を示すブロック図である。
【図６】実施例に係る時間情報の情報量を示す説明図である。
【図７】実施例に係るデータ収集の流れを示すフローチャートである。
【図８】変形例に係るデータ収集器の構成を示すブロック図である。
【図９】従来例に係るデータ収集器の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例】
【００２９】
１．ＰＥＴ装置
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。図１は、実施例におけるＰＥＴ装置の構成を示すブロック図であり、図２は実施例における放射線検出器の概略斜視図であり、図３は実施例における検出器リングの概略正面図である。なお、本発明の放射線の一例として、実施例ではγ線を挙げて説明する。
【００３０】
実施例におけるＰＥＴ装置１は、被検体Ｍを載置する天板２と、天板２を導入させる開口部を有するガントリ３と、被検体Ｍから放射されるγ線を検出する放射線検出器４と、ガントリ３の内部に放射線検出器４をリング状に配置された検出器リング５とを備える。検出器リング５に設けられた開口は、天板２の長手方向、つまり、被検体Ｍの体軸方向であるｚ方向に伸びた円筒形となっている。また、ＰＥＴ装置１は、天板２を駆動する天板移動機構６と、天板２の移動量を制御する天板移動制御部７と、各放射線検出器４にシリアルナンバーとなっている時刻情報を送るクロック８と、各放射線検出器４で検出されたイベント情報を収集するデータ収集器９と、収集されたイベント情報を基に断層像を再構成する画像再構成部１０とを備える。
【００３１】
天板２は、ガントリ３および検出器リング５の開口をｚ方向から貫通するように設けられており、ｚ方向に沿って往復可能である。この様な天板２の往復移動は、天板移動機構６によって実現される。天板移動機構６は、天板移動制御部７によって天板２の移動量が制御される。天板２は、その全体が検出器リング５の外側に位置している待機位置から、検出器リング５の一方側の開口を通って内部に導入される。さらに、検出器リング５の内部を貫通して、検出器リング５のもう一方側の開口から突き出ることができる。
【００３２】
放射線検出器４は、被検体Ｍから発生したγ線を光に変換するシンチレータブロック４ａと、変換された光を光電変換して電気のパルス信号に変換する光電子倍増管４ｂとを備える。シンチレータブロック４ａは複数個のシンチレータを有する。この光電子倍増管４ｂでパルス信号が検出されることをイベントと称す。放射線検出器４は、どのシンチレータ結晶が光を発したかという光発生位置、また、光のエネルギー、および光の発生した時間を検出する検出器信号処理回路２１と接続されている。１００個前後の放射線検出器４をｚ方向に垂直な平面上の仮想円に放射状に配列することで１つの単位リングが形成される。この単位リングをｚ方向に複数個配列することで検出器リング５が構成される。
【００３３】
ＰＥＴ装置１は、さらに、各部を統括的に制御する主制御部１１と、再構成された断層像を表示するモニタ１２と、操作者が様々な設定入力する操作卓１３と、断層像や種々のデータを保管する記憶器１４とを備えている。主制御部１１は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）などで構成されている。画像再構成部１０はマイクロプロセッサまたはＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）で構成してもよいし、主制御部１１のＣＰＵの一部の構成としてもよい。また、操作卓１３は、マウスやキーボードやジョイスティックやトラックボールやタッチパネルなどに代表されるポインティングデバイスで構成されている。操作者は、撮像開始を操作卓１３から指示することができる。モニタ１２として、たとえば、液晶表示装置またはＣＲＴディスプレイが挙げられ、記憶器１４としてはハードディスクやメモリ、ストレージなどの記憶媒体が挙げられる。
【００３４】
２．データ収集器
次に、図４および図５を参照してデータ収集器の説明をする。図４および図５は、データ収集器の構成を示すブロック図である。
【００３５】
データ収集器９は、放射線検出器４で検出されたパルス信号から、光が検出された位置情報、光のエネルギー情報、および光の検出された時間情報を収集し、対となる真のイベント情報を計数する。データ収集器９は、各放射線検出器４と接続される検出器信号処理回路２１と、複数の検出器信号処理回路２１から出力される情報を１つのグループとしてまとめて出力するグルーピング部２２と、グルーピング部２２間で各イベント情報のペアを判別して真のイベント情報を計数する同時計数部２３を備える。
【００３６】
検出器信号処理回路２１は、さらに、放射線検出器４で光が検出された位置を算出する位置演算回路２５と、放射線検出器４で検出された光のエネルギーを算出するエネルギー演算回路２６と、放射線検出器４で光が検出された時間を検出するタイミング回路２７と、位置演算回路２５が出力する時間情報およびエネルギー演算回路２６が出力するエネルギー情報を記憶するメモリ２８とを有する。検出器信号処理回路２１は、クロック８から入力されるクロック信号に基づき、予め定められた検出周期すなわち1フレームごとに信号処理を実施する。本実施例では、１フレームを１２７ｎｓｅｃとするが、この値に限ることなく設定してもよい。メモリ２８は本発明における記憶部に相当する。
【００３７】
位置演算回路２５は、光電子倍増管４ｂで検出された光の位置を算出する。算出された位置情報はデータ線４２を通ってメモリ２８へ送られて保管される。エネルギー演算回路２６は、光電子倍増管４ｂで検出された光のエネルギーを算出する。算出されたエネルギー情報もデータ線４２を通ってメモリ２８へ送られて保管される。
【００３８】
タイミング回路２７は、光電子倍増管４ｂで光が検出されてパルス信号が立ち上がる時の時刻を検出することができる。このように、放射線検出器４においてγ線がパルス信号として検出されるイベントの発生時間に対応する時間情報がタイミング発生回路２７から出力されてデータ線４０を通ってグルーピング部２２内のタイミング合成部３１へ入力される。イベントの発生の有無を、たとえば、１ｎｓｅｃ単位で計測する場合、１フレームの時間情報は１２８個のデータを有する。そして、パルス信号の立ち上がりが検出されない場合ゼロのデータを有し、パルス信号の立ち上がりが検出された場合、対応する時間情報を有するデータを有する。図６を参照して説明すると、たとえば、フレーム周期の開始から１ｎｓｅｃでイベントが発生した場合、１ビット目の情報を１にした時間情報Ｔａを送り出す。他にも、フレーム周期の開始から７ｎｓｅｃでイベントが発生した場合、１〜３ビット目の情報を１にした時間情報Ｔｂを送りだす。フレーム周期の開始から１０ｎｓｅｃでイベントが発生した場合は、２および４ビット目の情報を１にした時間情報Ｔｈを送りだす。このようにして、１フレームの時間情報は、７ビットで表現することができる。各タイミング回路２７から時間情報に関して７ビットの情報量が出力される。また、この時間情報には、どの検出器信号処理回路２１において検出された情報であるかを表すＩＤ情報も添付される。ＩＤ情報として、たとえば、全ての検出器信号処理回路２１に順番に振り分けられた通し番号でもよい。
【００３９】
グルーピング部２２は、同一グループとして分けられた複数の検出器信号処理回路２１から入力される各イベント情報を１つにまとめて同時計数部２３へ出力する。グルーピング部２２は、各検出器信号処理回路２１内のタイミング回路２７から１つの検出周期中に入力される複数の時間情報を１つの合成時間情報に合成するタイミング合成部３１と、同時計数部２３により真の同時計数のイベントと判別された時間情報を送信した検出器信号処理回路を特定する処理回路特定部３２と、各検出器信号処理回路２１内のメモリ２８から入力される位置情報およびエネルギー情報をグループの情報として出力するグルーピング回路３３とを有する。
【００４０】
タイミング合成部３１は、論理和を取るＯＲ回路で構成される。各タイミング回路２７から入力される７ビットの時間情報の論理和を取るので、タイミング合成部３１から出力される合成時間情報は１２７ビットの情報量を有する。図６を参照して説明すると、検出する単位時間である１ｎｓｅｃに対して合成時間情報として１ビット対応させて、パルス信号の立ち上がりが検出された時間に対応するビットを１で表わし、パルス信号の立ち上がりが検出されなかった時間に対応するビットを０で表わす。図６では、１、７、１０ｎｓｅｃにおいて、イベントの発生が検出されたので、１、７、１０ビット目の情報を１にした合成時間情報ＭＴａが出力される。
【００４１】
同一フレームで複数のイベントが発生し、複数のタイミング回路２７から１のデータを含む時間情報が入力された場合、合成時間情報は、複数のビットが１になる。このように、１フレーム中に検出された各タイミング回路２７の時間情報が全く同一の時刻でないかぎり、それぞれの時間情報が保持されて合成時間情報としてデータ線４１を通って同時計数部２３内の同時計数判定部３６へ出力される。また、この合成時間情報には、どのタイミング合成部３１において合成された情報であるかを表すＩＤ情報も添付される。ＩＤ情報として、たとえば、全てのグルーピング部２２に順番に振り分けられた通し番号でもよい。なお、時間情報および合成時間情報は、このように単純なデータ以外にも、ビット数を減らすために暗号化されたデータでもよい。データ線４０およびデータ線４１は本発明における第１情報送信系統に相当する。
【００４２】
処理回路特定部３２は、同時計数部２３内の同時計数判定部３６により判別された真の同時計数におけるイベントの時間情報が同時計数情報として同時計数判定部３６よりデータ線４５を通って入力される。入力された同時計数情報となる時間情報を送信した検出器信号処理回路２１を特定し、真のイベントの時間情報と対応する位置情報およびエネルギー情報をグルーピング回路３３へ出力するように出力許可信号をデータ線４６を介して検出器信号処理回路２１内のメモリ２８に指示する。データ線４５およびデータ線４６は本発明における第３情報送信系統に相当する。
【００４３】
グルーピング回路３３は、各検出器信号処理回路２１内のメモリ２８からデータ線４３を通って送られる真のイベントの位置情報およびエネルギー情報を、グループの代表として同時計数回路３７へデータ線４４を介して送り出す。データ線４３およびデータ線４４は本発明における第２送信系統に相当する。
【００４４】
同時計数部２３は、各グルーピング部２２のタイミング合成部３１から送られる各合成時間情報を照合する同時計数判別部３６と、真の同時計数と判別された２つのイベントの位置情報、エネルギー情報を対となる真のイベント情報として画像再構成部１０へ出力する同時計数回路３７とを有する。
【００４５】
同時計数判別部３６は、各タイミング合成部３１から送られる合成時間情報を照合して、それぞれ対となる時間情報の有無を判別して、真の同時計数となるイベントの時間情報を検出する。１のデータを有する合成時間情報を出力したタイミング合成部３１に対して、そのグループと対向して配置されているグループのタイミング合成部３１からの出力された合成時間情報を検索して、互いの時間情報を優先的に照合して同時計数の有無を判別する。真の同時計数または偶発同時計数におけるイベントと判別された時間情報は、同時計数回路３７へ送られると共に、同時計数情報として添付されたＩＤ情報を基にそれぞれのグルーピング部２２の処理回路特定部３２へ送られる。
【００４６】
同時計数回路３７は、各グルーピング回路３３から送られる真のイベントと判別された位置情報およびエネルギー情報に同時計数判定部３６から送られた時間情報をセットにする。さらに、互いにペアとなるイベントの位置情報、エネルギー情報および時間情報を対の真のイベント情報として画像再構成部１０へ出力する。
【００４７】
３．イベントデータ収集
次に、図７を参照して、イベントデータの収集方法を説明する。図７は実施例に係るイベントデータの収集の流れを示すフローチャートである。
【００４８】
被検体Ｍから放出されるγ線が放射線検出器４に入射すると、シンチレータブロック４ａにてγ線から光に変換される。変換された光が光電子倍増管４ｂに入射すると、パルス信号として検出される。つまり、被検体Ｍから放出されるγ線がパルス信号として検出されるイベントが発生する。検出器信号処理回路２１では、この検出されたパルス信号から、このイベントにおける各種情報が検出される。すなわち、位置演算回路２５は光が検出された位置情報を、エネルギー演算回路２６は光のエネルギー情報を、タイミング回路２７は光の検出時刻である時間情報をそれぞれ検出する（ステップＳ０１）。
【００４９】
検出された位置情報およびエネルギー情報はメモリ２８に一旦保管される。イベント情報の中で時間情報だけがグルーピング２２内のタイミング合成部３１へ送信される。（ステップＳ０２）。タイミング合成部３１では、同じフレーム内で検出された時間情報、つまり、同一のフレームで入力された時間情報の論理和を取ることで合成した合成時間情報を作成する（ステップＳ０３）。合成された合成時間情報は同時計数部２３内の同時計数判別部３６へ送信される（ステップＳ０４）。
【００５０】
同時計数判別部３６は、同じフレームで入力された複数の合成時間情報から対となる時間情報を判別して、真の同時計数となるイベントの時間情報を検出する（ステップＳ０５）。次に、真の同時計数と判別されたイベントの時間情報を同時計数情報として、添付されたＩＤ情報を基に、このイベントの時間情報を含む合成時間情報を送信したグルーピング部２２の処理回路特定部３２へ送信する（ステップＳ０６）。
【００５１】
処理回路特定部３２は、タイミング合成部３１から検出器信号処理回路２１のＩＤ情報が添付された各時間情報が入力されており、この時間情報と同時計数情報とを照合して、真の同時計数と判別されたイベントの時間情報を検出した検出器信号処理回路２１を特定する（ステップＳ０７）。複数の検出器信号処理回路２１から全く同じタイミングの時間情報が入力されている場合、すなわち、１ｎｓｅｃ単位で全く同時にイベントが発生した場合、これらの検出器信号処理回路２１の中からランダムにいずれか１つ選択する。処理回路特定部３２は、さらに、特定された検出器信号処理回路２１へこのイベントに対応する位置情報およびエネルギー情報を出力するように出力許可信号を送る（ステップＳ０８）。
【００５２】
グルーピング部２２の処理回路特定部３２より出力許可信号が入力された検出器信号処理回路２１のメモリ２８は、真のイベントと判別された時間情報に対応する位置情報およびエネルギー情報をグルーピング部２２のグルーピング回路３２へ送信する（ステップＳ０９）。グルーピング回路３２は、入力された位置情報およびエネルギー情報を真のイベント情報として同時計数回路３７へ送信する（ステップＳ１０）。
【００５３】
同時計数回路３７は、入力される真のイベント情報に対してそれぞれ対となるイベント情報を合わせて対のイベント情報を作成して画像再構成部１０へ送信する（ステップＳ１１）。再構成された放射線断層像は主制御部１１を介してモニタ１２で表示されるか記憶器１４で保存される。以上のデータ収集方法によれば、ステップＳ０１からステップＳ１１までのそれぞれのステップの処理を１フレーム期間で処理すればよく、１１フレーム周期で１フレーム期間に収集された各イベント情報に対して対となる真のイベント情報の作成をすることができる。
【００５４】
このように、実施例のデータ収集器９およびそれを備えるＰＥＴ装置１、データ収集方法によれば、フレームごとに検出された時間情報を先に照合することで、真の同時計数となるイベントに対応する時間情報を効率的に判別することができる。つまり、真の同時計数となるイベントの判別に対して、これまで位置情報、エネルギー情報および時間情報と３つの情報を用いて実施していたのを、時間情報だけを用いることで、処理する情報量を軽減することができる。
【００５５】
さらに、各グループ内において１フレーム中に発生したイベントの時間情報が合成されて合成時間情報として真のイベントの判別に用いられるので、真のイベントの数え落としを低減することができる。検出器信号処理回路２１からグルーピング部２２を介して同時計数部までの時間情報のデータ送信系統と位置およびエネルギー情報のデータ送信系統とを分けて２系統とすることで、時間情報と位置およびエネルギー情報との送信を別々に実施することができ、時間情報の処理と位置およびエネルギー情報の処理とを時間差を設けて実施することができる。
【００５６】
また、同時計数部２３から検出器信号処理回路２１へのデータ送信系統を有することで、真のイベントと判別された時間情報に対応する位置およびエネルギー情報だけを取り込む指示を送ることができる。検出器信号処理回路４から同時計数部２３へのデータ送信系統が一方通行であったが、双方向とすることで、時間情報を用いて先に真のイベントの判別を実施した後で、位置およびエネルギー情報を取り込むことができる。このようにして対となる真のイベント情報を作成することで、各構成要素間で送受信する情報量を軽減することができる。
【００５７】
本発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。
【００５８】
（１）上述した実施例では、位置情報およびエネルギー情報を保管するメモリ２８が検出器信号処理回路２１に設けられていたが、これに限られない。たとえば、図８に示すようにグルーピング部２２’に位置情報およびエネルギー情報を保管するメモリ３４を設けてもよい。位置演算回路２５およびエネルギー演算回路２６は、算出した位置情報およびエネルギー情報をデータ線４２’を通ってメモリ３４へ出力して保管する。同時計数判別部３６は、真の同時計数と判別された時間情報を同時計数情報としてそれぞれのグルーピング部２２’のメモリ３４へ送り、同時計数情報として送られた時間情報に対応する位置情報およびエネルギー情報をグルーピング回路３３へ出力するように指示する。このような構成により、グルーピング部２２から検出器信号処理回路２１’へのデータ線４３を省略することができ、信号処理の高速化を図ることができる。
【００５９】
（２）上述した実施例では、放射線断層装置としてＰＥＴ装置１を採用したがこれに限らず、ＰＥＴ−ＣＴ装置でもよいし、ＰＥＴ−ＭＲ装置でもよい。
【符号の説明】
【００６０】
１ … ＰＥＴ装置
４ … 放射線検出器
９ … データ収集器
２２、２２’ … グルーピング部
２５ … 位置演算回路
２６ … エネルギー演算回路
２７ … タイミング回路
２８、３４ … メモリ
３１ … タイミング合成部
３６ … 同時計数判別部
３７ … 同時計数回路
４０、４１、４２、４２’、４３、４４、４５、４５’ … データ線
【技術分野】
【０００１】
この発明は、放射性薬剤が投与された被検体から発生する放射線に基づいて被検体の核医学用データを求める放射線断層撮影装置用のデータ収集器およびそれを備えた放射線断層撮影装置、放射線断層撮影用データ収集方法に係り、特に、同時に発生したイベントに対して同時計数の数え落としを低減する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
核医学診断装置、すなわちＥＣＴ(Emission Computed Tomography)装置として、ＰＥＴ(Positron Emission Tomography)装置を例に採って説明する。ＰＥＴ装置は、陽電子（ポジトロン：Positron）の消滅によって発生する２本のγ線を複数個の検出器で検出する。 具体的には、陽電子放出核種を含んだ放射性薬剤を被検体内に投与して、投与された被検体内から放出される対消滅γ線を多数の放射線検出器で検出する。そして、２つの放射線検出器で一定時間内にγ線を検出した場合に同時に検出したとして、それを一対の対消滅γ線として計数する。さらに対消滅発生地点を、検出した２つの放射線検出位置を結ぶ直線上に特定する。このように同時計数情報を蓄積して再構成処理を実施することで、陽電子放出核種分布画像、すなわち断層画像を得ることができる。
【０００３】
ＰＥＴ装置で用いられる放射線検出器は、複数のシンチレータを有するシンチレータブロックと光電子増倍管（ＰＭＴ）とが組み合わされたものである。この放射線検出器をリング状に多数個配置して検出器リングを構成する。このように配置された放射線検出器間で、対消滅γ線の同時計数を実施してデータ収集を行う。このデータ収集において、個々の放射線検出器ごとに同時計数の判別を実施すると同時計数の組み合わせ数が膨大になる。また、イベントが発生した放射線検出器と、これに近い位置にある別の放射線検出器との同時計数を判別しても不要なデータしか得ることができない。
【０００４】
そこで、各放射線検出器で検出されたイベントの同時計数を効率良く判別するために、特許文献１に記載されているように、各放射線検出器をいくつかのグループに分ける。複数の放射線検出器を有するそれぞれのグループが１つの放射線検出器として機能するように、グループ内の各放射線検出器のイベント情報をまとめることで、各グループ間で同時計数の判別を実施する。このように、グループ間で同時計数の判別を実施することで、同時計数の組み合わせの数を減らすことができ、同時計数回路の数を抑えることができる。
【０００５】
図９を参照して、グループ間での同時計数の判別を説明する。入射されたγ線をパルス信号として検出する放射線検出器７１には、それぞれ検出器信号処理回路７２が接続されている。検出器信号処理回路７２は、放射線検出器７１から入力されるパルス信号を基に、入射されたγ線の位置情報、入射されたγ線のエネルギー情報および検出された時間情報をそれぞれ検出する位置演算回路７３、エネルギー演算回路７４およびタイミング回路７５を有する。
【０００６】
放射線検出器７１においてγ線がパルス信号として検出されたイベントに関するこれらの位置情報、エネルギー情報および時間情報が１つのイベント情報として検出器信号処理回路７２からグルーピング回路７６に送られる。グルーピング回路７６は、複数の検出器信号処理回路７２から送られるイベント情報を同時計数回路７７へ順次出力する。同時計数回路７７は、イベント情報に含まれる時間情報を用いてグルーピング回路７６間での同時計数の判別を実施する。このように、イベント情報は、検出器信号処理回路７２からグルーピング回路７６を経て同時計数回路７７へと一方通行で送信される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平６−３４２０７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来のグルーピング回路７６を用いての同時計数の判別には、以下の問題点がある。すなわち、１つのグループ内の各放射線検出器７１において、同一のタイミングで複数のイベントが検出された場合、これら全てのイベント情報を、グルーピング回路７６を介して同時計数回路７７へ送信することができない。これらのイベント情報には、真のイベント情報の他に散乱線による偽のイベント情報が含まれる。
【０００９】
全てのイベント情報を送信することは、データ量が膨大になり、処理速度が間に合わず困難である。そこで、グルーピング回路７６にて、同じタイミングで送られた複数のイベント情報の中から、グループとして出力するイベント情報を選択する必要がある。この際、真の同時計数となるイベント情報を選択することが好ましいが、グルーピング回路７６の段階ではどのイベント情報が真のイベント情報であるか判別できない。
【００１０】
そこで、グルーピング回路７６では、同じタイミングで発生した２つ以上のイベント情報のうち１つをランダムに選択して同時計数回路７７へ出力する。グルーピング回路７６において選択されたイベント情報が真の同時計数となるイベント情報でない場合、同時計数回路７７において対となるイベント情報が見つからないので、真の同時計数の数え落としが発生する。
【００１１】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、同時計数の判別に用いるイベント情報を低減することで情報処理の負荷を軽減するとともに、真の同時計数の数え落としを低減する放射線断層撮影用のデータ収集器およびそれを用いた放射線断層撮影装置、放射線断層撮影用データ収集方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。
すなわち、本発明に係る第１の発明は、放射線検出器においてγ線がパルス信号として検出されるイベントの発生時間に対応する時間情報を出力するタイミング回路と、１つの検出周期中において複数の前記タイミング回路から送られる複数の前記時間情報を１つの合成時間情報に合成するタイミング合成部と、複数の前記タイミング合成部から送られる複数の前記時間情報を照合して真の同時計数における時間情報を判別する同時計数判別部とを備える放射線断層撮影装置用のデータ収集器。
【００１３】
上記構成によれば、γ線が放射線検出器に入射するとパルス信号として検出されるイベントの発生時間をタイミング回路が時間情報として出力する。１つの検出周期中に複数のタイミング回路から送られる複数の時間情報を、タイミング合成部が１つの合成時間情報として合成する。同時計数判定部は、各タイミング合成部から送られる複数の合成時間情報を照合して真の同時計数における時間情報を判別する。
【００１４】
１つの検出周期中に各放射線検出器にて検出された同一グループにおける全てのイベントの時間情報が、タイミング合成部にて合成時間情報としてまとめられる。同時計数判定部は、各タイミング合成部間で、合成時間情報を照合することで真の同時計数における時間情報を判別することができる。イベント情報の中で、時間情報だけを合成して同時計数の判別することで、同時計数の判別のデータ量を低減することができる。また、１つの検出周期中に発生した複数のイベントに関して同時計数の判別をすることができるので、真の同時計数の数え落としを低減することができる。
【００１５】
また、前記放射線検出器において検出されるイベントの発生した位置情報を算出する位置演算回路と、前記放射線検出器において検出されるイベントのエネルギー情報を算出するエネルギー演算回路と、前記同時計数判別部により真の同時計数と判別されたイベントにおける位置情報およびエネルギー情報を対にして送り出す同時計数回路とを備えることが好ましい。
【００１６】
上記構成によれば、γ線が放射線検出器に入射するとパルス信号として検出されるイベントの発生した位置情報を位置演算回路が算出し、イベントのエネルギー情報をエネルギー演算回路が算出する。同時計数回路は、同時計数判別部により真の同時計数と判別されたイベントにおける位置情報およびエネルギー情報を対にして送り出すので、真の同時計数の数え落としを低減した対のイベント情報を出力することができる。
【００１７】
また、複数の前記位置演算回路および前記エネルギー演算回路から送られる各イベントの位置情報およびエネルギー情報を前記同時計数回路へ出力するグルーピング回路と、前記タイミング回路から前記タイミング合成部を介して前記同時計数判別部までの第１情報送信系統と、前記位置演算回路および前記エネルギー演算回路から前記グルーピング回路を介して前記同時計数回路までの第２情報送信系統とを備えることが好ましい。
【００１８】
上記構成によれば、グルーピング回路は、複数の位置演算回路およびエネルギー演算回路から送られる各イベントの位置情報およびエネルギー情報をグループとして同時計数回路へ出力する。時間情報の送信系統として、タイミング回路からタイミング合成部を介して同時計数判別部までの第１情報送信系統を有し、位置およびエネルギー情報の送信系統として位置演算回路およびエネルギー演算回路からグルーピング回路を介して同時計数回路までの第２情報送信系統とを有する。時間情報の送信系統と位置およびエネルギー情報の送信系統と別々の送信系統を有することで、時間情報と位置およびエネルギー情報との情報処理を別々に実施することができ、効率的に真の同時計数のイベント情報のペアリングを実施することができる。
【００１９】
また、前記位置演算回路および前記エネルギー演算回路においてそれぞれ算出された前記位置情報および前記エネルギー情報を記憶する記憶部を有し、前記同時計数判別部から前記記憶部へ真の同時計数と判別されたイベントにおける前記位置情報および前記エネルギー情報の取り込みを指示する第３情報送信系統を備えることが好ましい。
【００２０】
上記構成によれば、同時計数判別部により真の同時計数と判別された時間情報と対応する位置情報およびエネルギー情報の取り込みを指示する第３情報送信系統を有するので、真の同時計数と判別されなかったイベントの位置情報およびエネルギー情報を送信する必要がないので、情報量を低減し、情報処理の負荷を軽減をすることができる。
【００２１】
また、本発明に係る第２の発明は、被検体から照射される放射線を検出する放射線検出器と、前記放射線検出器において検出されたデータを収集するデータ収集器を備え、前記データ収集器は、前記放射線検出器においてγ線がパルス信号として検出されるイベントの発生時間に対応する時間情報を作成するタイミング回路と、１つの検出周期中において複数の前記タイミング回路から送られる複数の前記時間情報を１つの合成時間情報に合成するタイミング合成部と、複数の前記タイミング合成部から送られる複数の前記合成時間情報を照合して真の同時計数における前記時間情報を判別する同時計数判別部とを有する放射線断層撮影装置である。
【００２２】
上記構成によれば、各放射線検出器にて１つの検出周期中に検出された複数のイベントの時間情報を、タイミング合成部にて合成時間情報としてまとめられる。同時計数判定部は、各タイミング合成部間で、合成時間情報を照合することで真の同時計数における時間情報を判別することができる。イベント情報の中で、時間情報だけを合成して同時計数の判別することで、同時計数の判別のデータ量を低減することができる。また、１つの検出周期中に発生した複数のイベントに関して同時計数の判別をすることができるので、真の同時計数の数え落としを低減することができる。このように、真の同時計数率を向上することができるので、放射線断層像のＳ／Ｎを向上することができる。
【００２３】
また、本発明に係る第３の発明は、放射線検出器においてγ線がパルス信号として検出されるイベントの発生時間に対応する時間情報を出力する時間情報出力ステップと、１つの検出周期中において発生した複数のイベントの前記時間情報を１つの合成時間情報に合成するタイミング合成ステップと、複数の前記合成時間情報を照合して真の同時計数における前記時間情報を判別する同時計数判別ステップとを備える放射線断層撮影用データ収集方法である。
【００２４】
上記方法によれば、各放射線検出器にて１つの検出周期中に検出された複数のイベントの時間情報を、タイミング合成ステップにて合成時間情報としてまとめられる。同時計数判定ステップにて、複数の合成時間情報を照合することで真の同時計数における時間情報を判別することができる。イベント情報の中で、時間情報だけを合成して同時計数の判別をすることで、同時計数の判別のデータ量を低減することができる。また、１つの検出周期中に発生した複数のイベントに関して同時計数の判別をすることができるので、真の同時計数の数え落としを低減することができる。
【００２５】
また、前記放射線検出器において検出されるイベントの発生した位置情報を算出する位置演算ステップと、前記放射線検出器において検出されるイベントのエネルギー情報を算出するエネルギー演算ステップと、真の同時計数と判別されたイベントにおける前記位置情報および前記エネルギー情報を対にして送り出す同時計数ステップとを備えることが好ましい。
【００２６】
上記方法によれば、位置演算ステップにて、γ線が放射線検出器に入射するとパルス信号として検出されるイベントの発生した位置情報を算出し、エネルギー演算ステップにて、イベントのエネルギー情報を算出する。同時計数ステップにて、同時計数判別ステップにて真の同時計数と判別されたイベントにおける位置情報およびエネルギー情報を対にして送り出すので、真の同時計数の数え落としを低減した対のイベント情報を出力することができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明に係る放射線断層撮影用のデータ収集器およびそれを用いた放射線断層撮影装置、放射線断層撮影用データ収集方法によれば、同時計数の判別に用いるイベント情報を低減することで情報処理の負荷を軽減するとともに、真の同時計数の数え落としを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】実施例に係るＰＥＴ装置のブロック図である。
【図２】実施例に係る放射線検出器の概略斜視図である。
【図３】実施例に係る検出器リングの概略正面図である。
【図４】実施例に係るデータ収集器の構成を示すブロック図である。
【図５】実施例に係るデータ収集器の構成を示すブロック図である。
【図６】実施例に係る時間情報の情報量を示す説明図である。
【図７】実施例に係るデータ収集の流れを示すフローチャートである。
【図８】変形例に係るデータ収集器の構成を示すブロック図である。
【図９】従来例に係るデータ収集器の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例】
【００２９】
１．ＰＥＴ装置
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。図１は、実施例におけるＰＥＴ装置の構成を示すブロック図であり、図２は実施例における放射線検出器の概略斜視図であり、図３は実施例における検出器リングの概略正面図である。なお、本発明の放射線の一例として、実施例ではγ線を挙げて説明する。
【００３０】
実施例におけるＰＥＴ装置１は、被検体Ｍを載置する天板２と、天板２を導入させる開口部を有するガントリ３と、被検体Ｍから放射されるγ線を検出する放射線検出器４と、ガントリ３の内部に放射線検出器４をリング状に配置された検出器リング５とを備える。検出器リング５に設けられた開口は、天板２の長手方向、つまり、被検体Ｍの体軸方向であるｚ方向に伸びた円筒形となっている。また、ＰＥＴ装置１は、天板２を駆動する天板移動機構６と、天板２の移動量を制御する天板移動制御部７と、各放射線検出器４にシリアルナンバーとなっている時刻情報を送るクロック８と、各放射線検出器４で検出されたイベント情報を収集するデータ収集器９と、収集されたイベント情報を基に断層像を再構成する画像再構成部１０とを備える。
【００３１】
天板２は、ガントリ３および検出器リング５の開口をｚ方向から貫通するように設けられており、ｚ方向に沿って往復可能である。この様な天板２の往復移動は、天板移動機構６によって実現される。天板移動機構６は、天板移動制御部７によって天板２の移動量が制御される。天板２は、その全体が検出器リング５の外側に位置している待機位置から、検出器リング５の一方側の開口を通って内部に導入される。さらに、検出器リング５の内部を貫通して、検出器リング５のもう一方側の開口から突き出ることができる。
【００３２】
放射線検出器４は、被検体Ｍから発生したγ線を光に変換するシンチレータブロック４ａと、変換された光を光電変換して電気のパルス信号に変換する光電子倍増管４ｂとを備える。シンチレータブロック４ａは複数個のシンチレータを有する。この光電子倍増管４ｂでパルス信号が検出されることをイベントと称す。放射線検出器４は、どのシンチレータ結晶が光を発したかという光発生位置、また、光のエネルギー、および光の発生した時間を検出する検出器信号処理回路２１と接続されている。１００個前後の放射線検出器４をｚ方向に垂直な平面上の仮想円に放射状に配列することで１つの単位リングが形成される。この単位リングをｚ方向に複数個配列することで検出器リング５が構成される。
【００３３】
ＰＥＴ装置１は、さらに、各部を統括的に制御する主制御部１１と、再構成された断層像を表示するモニタ１２と、操作者が様々な設定入力する操作卓１３と、断層像や種々のデータを保管する記憶器１４とを備えている。主制御部１１は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）などで構成されている。画像再構成部１０はマイクロプロセッサまたはＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）で構成してもよいし、主制御部１１のＣＰＵの一部の構成としてもよい。また、操作卓１３は、マウスやキーボードやジョイスティックやトラックボールやタッチパネルなどに代表されるポインティングデバイスで構成されている。操作者は、撮像開始を操作卓１３から指示することができる。モニタ１２として、たとえば、液晶表示装置またはＣＲＴディスプレイが挙げられ、記憶器１４としてはハードディスクやメモリ、ストレージなどの記憶媒体が挙げられる。
【００３４】
２．データ収集器
次に、図４および図５を参照してデータ収集器の説明をする。図４および図５は、データ収集器の構成を示すブロック図である。
【００３５】
データ収集器９は、放射線検出器４で検出されたパルス信号から、光が検出された位置情報、光のエネルギー情報、および光の検出された時間情報を収集し、対となる真のイベント情報を計数する。データ収集器９は、各放射線検出器４と接続される検出器信号処理回路２１と、複数の検出器信号処理回路２１から出力される情報を１つのグループとしてまとめて出力するグルーピング部２２と、グルーピング部２２間で各イベント情報のペアを判別して真のイベント情報を計数する同時計数部２３を備える。
【００３６】
検出器信号処理回路２１は、さらに、放射線検出器４で光が検出された位置を算出する位置演算回路２５と、放射線検出器４で検出された光のエネルギーを算出するエネルギー演算回路２６と、放射線検出器４で光が検出された時間を検出するタイミング回路２７と、位置演算回路２５が出力する時間情報およびエネルギー演算回路２６が出力するエネルギー情報を記憶するメモリ２８とを有する。検出器信号処理回路２１は、クロック８から入力されるクロック信号に基づき、予め定められた検出周期すなわち1フレームごとに信号処理を実施する。本実施例では、１フレームを１２７ｎｓｅｃとするが、この値に限ることなく設定してもよい。メモリ２８は本発明における記憶部に相当する。
【００３７】
位置演算回路２５は、光電子倍増管４ｂで検出された光の位置を算出する。算出された位置情報はデータ線４２を通ってメモリ２８へ送られて保管される。エネルギー演算回路２６は、光電子倍増管４ｂで検出された光のエネルギーを算出する。算出されたエネルギー情報もデータ線４２を通ってメモリ２８へ送られて保管される。
【００３８】
タイミング回路２７は、光電子倍増管４ｂで光が検出されてパルス信号が立ち上がる時の時刻を検出することができる。このように、放射線検出器４においてγ線がパルス信号として検出されるイベントの発生時間に対応する時間情報がタイミング発生回路２７から出力されてデータ線４０を通ってグルーピング部２２内のタイミング合成部３１へ入力される。イベントの発生の有無を、たとえば、１ｎｓｅｃ単位で計測する場合、１フレームの時間情報は１２８個のデータを有する。そして、パルス信号の立ち上がりが検出されない場合ゼロのデータを有し、パルス信号の立ち上がりが検出された場合、対応する時間情報を有するデータを有する。図６を参照して説明すると、たとえば、フレーム周期の開始から１ｎｓｅｃでイベントが発生した場合、１ビット目の情報を１にした時間情報Ｔａを送り出す。他にも、フレーム周期の開始から７ｎｓｅｃでイベントが発生した場合、１〜３ビット目の情報を１にした時間情報Ｔｂを送りだす。フレーム周期の開始から１０ｎｓｅｃでイベントが発生した場合は、２および４ビット目の情報を１にした時間情報Ｔｈを送りだす。このようにして、１フレームの時間情報は、７ビットで表現することができる。各タイミング回路２７から時間情報に関して７ビットの情報量が出力される。また、この時間情報には、どの検出器信号処理回路２１において検出された情報であるかを表すＩＤ情報も添付される。ＩＤ情報として、たとえば、全ての検出器信号処理回路２１に順番に振り分けられた通し番号でもよい。
【００３９】
グルーピング部２２は、同一グループとして分けられた複数の検出器信号処理回路２１から入力される各イベント情報を１つにまとめて同時計数部２３へ出力する。グルーピング部２２は、各検出器信号処理回路２１内のタイミング回路２７から１つの検出周期中に入力される複数の時間情報を１つの合成時間情報に合成するタイミング合成部３１と、同時計数部２３により真の同時計数のイベントと判別された時間情報を送信した検出器信号処理回路を特定する処理回路特定部３２と、各検出器信号処理回路２１内のメモリ２８から入力される位置情報およびエネルギー情報をグループの情報として出力するグルーピング回路３３とを有する。
【００４０】
タイミング合成部３１は、論理和を取るＯＲ回路で構成される。各タイミング回路２７から入力される７ビットの時間情報の論理和を取るので、タイミング合成部３１から出力される合成時間情報は１２７ビットの情報量を有する。図６を参照して説明すると、検出する単位時間である１ｎｓｅｃに対して合成時間情報として１ビット対応させて、パルス信号の立ち上がりが検出された時間に対応するビットを１で表わし、パルス信号の立ち上がりが検出されなかった時間に対応するビットを０で表わす。図６では、１、７、１０ｎｓｅｃにおいて、イベントの発生が検出されたので、１、７、１０ビット目の情報を１にした合成時間情報ＭＴａが出力される。
【００４１】
同一フレームで複数のイベントが発生し、複数のタイミング回路２７から１のデータを含む時間情報が入力された場合、合成時間情報は、複数のビットが１になる。このように、１フレーム中に検出された各タイミング回路２７の時間情報が全く同一の時刻でないかぎり、それぞれの時間情報が保持されて合成時間情報としてデータ線４１を通って同時計数部２３内の同時計数判定部３６へ出力される。また、この合成時間情報には、どのタイミング合成部３１において合成された情報であるかを表すＩＤ情報も添付される。ＩＤ情報として、たとえば、全てのグルーピング部２２に順番に振り分けられた通し番号でもよい。なお、時間情報および合成時間情報は、このように単純なデータ以外にも、ビット数を減らすために暗号化されたデータでもよい。データ線４０およびデータ線４１は本発明における第１情報送信系統に相当する。
【００４２】
処理回路特定部３２は、同時計数部２３内の同時計数判定部３６により判別された真の同時計数におけるイベントの時間情報が同時計数情報として同時計数判定部３６よりデータ線４５を通って入力される。入力された同時計数情報となる時間情報を送信した検出器信号処理回路２１を特定し、真のイベントの時間情報と対応する位置情報およびエネルギー情報をグルーピング回路３３へ出力するように出力許可信号をデータ線４６を介して検出器信号処理回路２１内のメモリ２８に指示する。データ線４５およびデータ線４６は本発明における第３情報送信系統に相当する。
【００４３】
グルーピング回路３３は、各検出器信号処理回路２１内のメモリ２８からデータ線４３を通って送られる真のイベントの位置情報およびエネルギー情報を、グループの代表として同時計数回路３７へデータ線４４を介して送り出す。データ線４３およびデータ線４４は本発明における第２送信系統に相当する。
【００４４】
同時計数部２３は、各グルーピング部２２のタイミング合成部３１から送られる各合成時間情報を照合する同時計数判別部３６と、真の同時計数と判別された２つのイベントの位置情報、エネルギー情報を対となる真のイベント情報として画像再構成部１０へ出力する同時計数回路３７とを有する。
【００４５】
同時計数判別部３６は、各タイミング合成部３１から送られる合成時間情報を照合して、それぞれ対となる時間情報の有無を判別して、真の同時計数となるイベントの時間情報を検出する。１のデータを有する合成時間情報を出力したタイミング合成部３１に対して、そのグループと対向して配置されているグループのタイミング合成部３１からの出力された合成時間情報を検索して、互いの時間情報を優先的に照合して同時計数の有無を判別する。真の同時計数または偶発同時計数におけるイベントと判別された時間情報は、同時計数回路３７へ送られると共に、同時計数情報として添付されたＩＤ情報を基にそれぞれのグルーピング部２２の処理回路特定部３２へ送られる。
【００４６】
同時計数回路３７は、各グルーピング回路３３から送られる真のイベントと判別された位置情報およびエネルギー情報に同時計数判定部３６から送られた時間情報をセットにする。さらに、互いにペアとなるイベントの位置情報、エネルギー情報および時間情報を対の真のイベント情報として画像再構成部１０へ出力する。
【００４７】
３．イベントデータ収集
次に、図７を参照して、イベントデータの収集方法を説明する。図７は実施例に係るイベントデータの収集の流れを示すフローチャートである。
【００４８】
被検体Ｍから放出されるγ線が放射線検出器４に入射すると、シンチレータブロック４ａにてγ線から光に変換される。変換された光が光電子倍増管４ｂに入射すると、パルス信号として検出される。つまり、被検体Ｍから放出されるγ線がパルス信号として検出されるイベントが発生する。検出器信号処理回路２１では、この検出されたパルス信号から、このイベントにおける各種情報が検出される。すなわち、位置演算回路２５は光が検出された位置情報を、エネルギー演算回路２６は光のエネルギー情報を、タイミング回路２７は光の検出時刻である時間情報をそれぞれ検出する（ステップＳ０１）。
【００４９】
検出された位置情報およびエネルギー情報はメモリ２８に一旦保管される。イベント情報の中で時間情報だけがグルーピング２２内のタイミング合成部３１へ送信される。（ステップＳ０２）。タイミング合成部３１では、同じフレーム内で検出された時間情報、つまり、同一のフレームで入力された時間情報の論理和を取ることで合成した合成時間情報を作成する（ステップＳ０３）。合成された合成時間情報は同時計数部２３内の同時計数判別部３６へ送信される（ステップＳ０４）。
【００５０】
同時計数判別部３６は、同じフレームで入力された複数の合成時間情報から対となる時間情報を判別して、真の同時計数となるイベントの時間情報を検出する（ステップＳ０５）。次に、真の同時計数と判別されたイベントの時間情報を同時計数情報として、添付されたＩＤ情報を基に、このイベントの時間情報を含む合成時間情報を送信したグルーピング部２２の処理回路特定部３２へ送信する（ステップＳ０６）。
【００５１】
処理回路特定部３２は、タイミング合成部３１から検出器信号処理回路２１のＩＤ情報が添付された各時間情報が入力されており、この時間情報と同時計数情報とを照合して、真の同時計数と判別されたイベントの時間情報を検出した検出器信号処理回路２１を特定する（ステップＳ０７）。複数の検出器信号処理回路２１から全く同じタイミングの時間情報が入力されている場合、すなわち、１ｎｓｅｃ単位で全く同時にイベントが発生した場合、これらの検出器信号処理回路２１の中からランダムにいずれか１つ選択する。処理回路特定部３２は、さらに、特定された検出器信号処理回路２１へこのイベントに対応する位置情報およびエネルギー情報を出力するように出力許可信号を送る（ステップＳ０８）。
【００５２】
グルーピング部２２の処理回路特定部３２より出力許可信号が入力された検出器信号処理回路２１のメモリ２８は、真のイベントと判別された時間情報に対応する位置情報およびエネルギー情報をグルーピング部２２のグルーピング回路３２へ送信する（ステップＳ０９）。グルーピング回路３２は、入力された位置情報およびエネルギー情報を真のイベント情報として同時計数回路３７へ送信する（ステップＳ１０）。
【００５３】
同時計数回路３７は、入力される真のイベント情報に対してそれぞれ対となるイベント情報を合わせて対のイベント情報を作成して画像再構成部１０へ送信する（ステップＳ１１）。再構成された放射線断層像は主制御部１１を介してモニタ１２で表示されるか記憶器１４で保存される。以上のデータ収集方法によれば、ステップＳ０１からステップＳ１１までのそれぞれのステップの処理を１フレーム期間で処理すればよく、１１フレーム周期で１フレーム期間に収集された各イベント情報に対して対となる真のイベント情報の作成をすることができる。
【００５４】
このように、実施例のデータ収集器９およびそれを備えるＰＥＴ装置１、データ収集方法によれば、フレームごとに検出された時間情報を先に照合することで、真の同時計数となるイベントに対応する時間情報を効率的に判別することができる。つまり、真の同時計数となるイベントの判別に対して、これまで位置情報、エネルギー情報および時間情報と３つの情報を用いて実施していたのを、時間情報だけを用いることで、処理する情報量を軽減することができる。
【００５５】
さらに、各グループ内において１フレーム中に発生したイベントの時間情報が合成されて合成時間情報として真のイベントの判別に用いられるので、真のイベントの数え落としを低減することができる。検出器信号処理回路２１からグルーピング部２２を介して同時計数部までの時間情報のデータ送信系統と位置およびエネルギー情報のデータ送信系統とを分けて２系統とすることで、時間情報と位置およびエネルギー情報との送信を別々に実施することができ、時間情報の処理と位置およびエネルギー情報の処理とを時間差を設けて実施することができる。
【００５６】
また、同時計数部２３から検出器信号処理回路２１へのデータ送信系統を有することで、真のイベントと判別された時間情報に対応する位置およびエネルギー情報だけを取り込む指示を送ることができる。検出器信号処理回路４から同時計数部２３へのデータ送信系統が一方通行であったが、双方向とすることで、時間情報を用いて先に真のイベントの判別を実施した後で、位置およびエネルギー情報を取り込むことができる。このようにして対となる真のイベント情報を作成することで、各構成要素間で送受信する情報量を軽減することができる。
【００５７】
本発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。
【００５８】
（１）上述した実施例では、位置情報およびエネルギー情報を保管するメモリ２８が検出器信号処理回路２１に設けられていたが、これに限られない。たとえば、図８に示すようにグルーピング部２２’に位置情報およびエネルギー情報を保管するメモリ３４を設けてもよい。位置演算回路２５およびエネルギー演算回路２６は、算出した位置情報およびエネルギー情報をデータ線４２’を通ってメモリ３４へ出力して保管する。同時計数判別部３６は、真の同時計数と判別された時間情報を同時計数情報としてそれぞれのグルーピング部２２’のメモリ３４へ送り、同時計数情報として送られた時間情報に対応する位置情報およびエネルギー情報をグルーピング回路３３へ出力するように指示する。このような構成により、グルーピング部２２から検出器信号処理回路２１’へのデータ線４３を省略することができ、信号処理の高速化を図ることができる。
【００５９】
（２）上述した実施例では、放射線断層装置としてＰＥＴ装置１を採用したがこれに限らず、ＰＥＴ−ＣＴ装置でもよいし、ＰＥＴ−ＭＲ装置でもよい。
【符号の説明】
【００６０】
１ … ＰＥＴ装置
４ … 放射線検出器
９ … データ収集器
２２、２２’ … グルーピング部
２５ … 位置演算回路
２６ … エネルギー演算回路
２７ … タイミング回路
２８、３４ … メモリ
３１ … タイミング合成部
３６ … 同時計数判別部
３７ … 同時計数回路
４０、４１、４２、４２’、４３、４４、４５、４５’ … データ線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線検出器においてγ線がパルス信号として検出されるイベントの発生時間に対応する時間情報を出力するタイミング回路と、
１つの検出周期中において複数の前記タイミング回路から送られる複数の前記時間情報を１つの合成時間情報に合成するタイミング合成部と、
複数の前記タイミング合成部から送られる複数の前記合成時間情報を照合して真の同時計数における前記時間情報を判別する同時計数判別部と
を備えることを特徴とする放射線断層撮影装置用のデータ収集器。
【請求項２】
請求項１に記載の放射線断層撮影装置用のデータ収集器において、
前記放射線検出器において検出されるイベントの発生した位置情報を算出する位置演算回路と、
前記放射線検出器において検出されるイベントのエネルギー情報を算出するエネルギー演算回路と、
前記同時計数判別部により真の同時計数と判別されたイベントにおける位置情報およびエネルギー情報を対にして送り出す同時計数回路と
を備えることを特徴とする放射線断層撮影装置用のデータ収集器。
【請求項３】
請求項２に記載の放射線断層撮影装置用のデータ収集器において、
複数の前記位置演算回路および前記エネルギー演算回路から送られるイベントの位置情報およびエネルギー情報を前記同時計数回路へ出力するグルーピング回路と、
前記タイミング回路から前記タイミング合成部を介して前記同時計数判別部までの第１情報送信系統と、
前記位置演算回路および前記エネルギー演算回路から前記グルーピング回路を介して前記同時計数回路までの第２情報送信系統と
を備えることを特徴とする放射線断層撮影装置用のデータ収集器。
【請求項４】
請求項３に記載の放射線断層撮影装置用のデータ収集器において、
前記位置演算回路および前記エネルギー演算回路においてそれぞれ算出された前記位置情報および前記エネルギー情報を記憶する記憶部を有し、
前記同時計数判別部から前記記憶部へ真の同時計数と判別されたイベントにおける前記位置情報および前記エネルギー情報の取り込みを指示する第３情報送信系統を
備えることを特徴とする放射線断層撮影装置用のデータ収集器。
【請求項５】
被検体から照射される放射線を検出する放射線検出器と、
前記放射線検出器において検出されたデータを収集するデータ収集器を備え、
前記データ収集器は、
前記放射線検出器においてγ線がパルス信号として検出されるイベントの発生時間に対応する時間情報を作成するタイミング回路と、
１つの検出周期中において複数の前記タイミング回路から送られる複数の前記時間情報を１つの合成時間情報に合成するタイミング合成部と、
複数の前記タイミング合成部から送られる複数の前記合成時間情報を照合して真の同時計数における前記時間情報を判別する同時計数判別部とを有する
ことを特徴とする放射線断層撮影装置。
【請求項６】
放射線検出器においてγ線がパルス信号として検出されるイベントの発生時間に対応する時間情報を出力する時間情報出力ステップと、
１つの検出周期中において発生した複数のイベントの前記時間情報を１つの合成時間情報に合成するタイミング合成ステップと、
複数の前記合成時間情報を照合して真の同時計数における前記時間情報を判別する同時計数判別ステップと
を備えることを特徴とする放射線断層撮影用データ収集方法。
【請求項７】
請求項６に記載の放射線断層撮影用データ収集方法において、
前記放射線検出器において検出されるイベントの発生した位置情報を算出する位置演算ステップと、
前記放射線検出器において検出されるイベントのエネルギー情報を算出するエネルギー演算ステップと、
真の同時計数と判別されたイベントにおける前記位置情報および前記エネルギー情報を対にして送り出す同時計数ステップと
を備えることを特徴とする放射線断層撮影用データ収集方法。
【請求項１】
放射線検出器においてγ線がパルス信号として検出されるイベントの発生時間に対応する時間情報を出力するタイミング回路と、
１つの検出周期中において複数の前記タイミング回路から送られる複数の前記時間情報を１つの合成時間情報に合成するタイミング合成部と、
複数の前記タイミング合成部から送られる複数の前記合成時間情報を照合して真の同時計数における前記時間情報を判別する同時計数判別部と
を備えることを特徴とする放射線断層撮影装置用のデータ収集器。
【請求項２】
請求項１に記載の放射線断層撮影装置用のデータ収集器において、
前記放射線検出器において検出されるイベントの発生した位置情報を算出する位置演算回路と、
前記放射線検出器において検出されるイベントのエネルギー情報を算出するエネルギー演算回路と、
前記同時計数判別部により真の同時計数と判別されたイベントにおける位置情報およびエネルギー情報を対にして送り出す同時計数回路と
を備えることを特徴とする放射線断層撮影装置用のデータ収集器。
【請求項３】
請求項２に記載の放射線断層撮影装置用のデータ収集器において、
複数の前記位置演算回路および前記エネルギー演算回路から送られるイベントの位置情報およびエネルギー情報を前記同時計数回路へ出力するグルーピング回路と、
前記タイミング回路から前記タイミング合成部を介して前記同時計数判別部までの第１情報送信系統と、
前記位置演算回路および前記エネルギー演算回路から前記グルーピング回路を介して前記同時計数回路までの第２情報送信系統と
を備えることを特徴とする放射線断層撮影装置用のデータ収集器。
【請求項４】
請求項３に記載の放射線断層撮影装置用のデータ収集器において、
前記位置演算回路および前記エネルギー演算回路においてそれぞれ算出された前記位置情報および前記エネルギー情報を記憶する記憶部を有し、
前記同時計数判別部から前記記憶部へ真の同時計数と判別されたイベントにおける前記位置情報および前記エネルギー情報の取り込みを指示する第３情報送信系統を
備えることを特徴とする放射線断層撮影装置用のデータ収集器。
【請求項５】
被検体から照射される放射線を検出する放射線検出器と、
前記放射線検出器において検出されたデータを収集するデータ収集器を備え、
前記データ収集器は、
前記放射線検出器においてγ線がパルス信号として検出されるイベントの発生時間に対応する時間情報を作成するタイミング回路と、
１つの検出周期中において複数の前記タイミング回路から送られる複数の前記時間情報を１つの合成時間情報に合成するタイミング合成部と、
複数の前記タイミング合成部から送られる複数の前記合成時間情報を照合して真の同時計数における前記時間情報を判別する同時計数判別部とを有する
ことを特徴とする放射線断層撮影装置。
【請求項６】
放射線検出器においてγ線がパルス信号として検出されるイベントの発生時間に対応する時間情報を出力する時間情報出力ステップと、
１つの検出周期中において発生した複数のイベントの前記時間情報を１つの合成時間情報に合成するタイミング合成ステップと、
複数の前記合成時間情報を照合して真の同時計数における前記時間情報を判別する同時計数判別ステップと
を備えることを特徴とする放射線断層撮影用データ収集方法。
【請求項７】
請求項６に記載の放射線断層撮影用データ収集方法において、
前記放射線検出器において検出されるイベントの発生した位置情報を算出する位置演算ステップと、
前記放射線検出器において検出されるイベントのエネルギー情報を算出するエネルギー演算ステップと、
真の同時計数と判別されたイベントにおける前記位置情報および前記エネルギー情報を対にして送り出す同時計数ステップと
を備えることを特徴とする放射線断層撮影用データ収集方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−１１３７７９（Ｐ２０１３−１１３７７９Ａ）
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２６２０９７（Ｐ２０１１−２６２０９７）
【出願日】平成２３年１１月３０日（２０１１．１１．３０）
【出願人】（０００００１９９３）株式会社島津製作所 (3,708)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月３０日（２０１１．１１．３０）
【出願人】（０００００１９９３）株式会社島津製作所 (3,708)
【Ｆターム（参考）】
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