核医学診断装置
【課題】データの数え落としの減少により感度向上を図ることができる核医学診断装置を提供する。
【解決手段】検出器ユニット２のＦＰＧＡ３１は第１データソート部５１と第１散乱線処理部５３を有しており、検出器ユニット２内からのパケットデータを第１データソート部５１で検出時刻順に並べ替え、第１散乱線処理部５３において散乱線処理をする。また、複数の検出器ユニット２をブロック化し、パケットデータを、データ収集ユニット３に集める。データ収集ユニット３は第２データソート部５７と第２散乱線処理部５９を有しており、複数の検出器ユニット２のＦＰＧＡ３１からのパケットデータを第２データソート部５７で検出時刻順に並べ替え、第２散乱線処理部５９において散乱線処理をする。第２散乱線処理部５９を出たパケットデータはデータ処理装置１２へ送信され、そこで同時計数処理がなされる。
【解決手段】検出器ユニット２のＦＰＧＡ３１は第１データソート部５１と第１散乱線処理部５３を有しており、検出器ユニット２内からのパケットデータを第１データソート部５１で検出時刻順に並べ替え、第１散乱線処理部５３において散乱線処理をする。また、複数の検出器ユニット２をブロック化し、パケットデータを、データ収集ユニット３に集める。データ収集ユニット３は第２データソート部５７と第２散乱線処理部５９を有しており、複数の検出器ユニット２のＦＰＧＡ３１からのパケットデータを第２データソート部５７で検出時刻順に並べ替え、第２散乱線処理部５９において散乱線処理をする。第２散乱線処理部５９を出たパケットデータはデータ処理装置１２へ送信され、そこで同時計数処理がなされる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、核医学診断装置に係り、特に、放射線検出器を用いた核医学診断装置の一種である陽電子放出型断層撮影（Positron Emission Computed Tomography）装置（以下、ＰＥＴ装置と称する）に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＰＥＴ検査とは、陽電子放出核種（例えば１１Ｃ、１３Ｎ、１５Ｏ、１８Ｆ等）を含んで、検査対象となる患部（病巣）で代謝される性質を付与したＰＥＴ用の放射性薬剤（以下、ＰＥＴ用薬剤という）を被検体に投与し、所定時間後、ＰＥＴ用薬剤が被検体内のどの部位に集積しているか（どの部位で多く消費されているか）を、患部に集積したＰＥＴ用薬剤に起因して放出されるγ線を検出することにより特定するものである。ＰＥＴ用薬剤から放出された陽電子は、付近の電子と結合して陽電子消滅し、その際、一対のγ線を放出する。これら一対のγ線（以下、γ線対と記載する）は、互いにほぼ正反対の方向に放射されるので、そのγ線の検出信号を基に、そのγ線の発生源位置（患部位置）を通る直線を特定することができる。
【０００３】
ＰＥＴ検査では、こうして患部に集積したＰＥＴ用薬剤に起因して体内から放出されるγ線対を多数検出し、そのデータをもとにＰＥＴ用薬剤を多く消費する箇所（患部位置）を含む被検体の断層像（以下、ＰＥＴ像という）を作成する。このようなＰＥＴ検査を行なうＰＥＴ検査装置としては、例えば特許文献１に記載の核医学診断装置等、既に多数のものが提唱されている。
【０００４】
通常、ＰＥＴ装置は、γ線を検出する放射線検出器を複数備えており、どの放射線検出器がγ線を検出したかを割り出して患部を含むＰＥＴ画像を作成する。医者がそのＰＥＴ画像を見て患部の位置を特定する。γ線は、放射線検出器に入射してもそのまま透過してしまうこともあるが、この場合を除き、放射線検出器に入射して減衰する。γ線が減衰した放射線検出器は、そのγ線の減衰エネルギに相当する検出信号（電荷）を出力する。また、検出された（減衰した）γ線は、全減衰する場合を除き、その放射線検出器内で散乱する。散乱したγ線（以下、散乱γ線と記載する）は、進行方向を変え、異なる入射角で他の放射線検出器に入射する。勿論、散乱γ線は、その後減衰せずに入射した各放射線検出器を透過する場合もあるし、他の放射線検出器にて全減衰、或いは再び散乱し検出されることもある。つまり、放射線検出器により検出されるγ線には、散乱前の（放射線検出器により散乱していない状態の）γ線（以下、非散乱γ線と記載する）と散乱γ線とが混在することになる。またガンマ線は患者の体内においても散乱（以下、体内散乱γ線と記載する）を起こし、進行方向を変え、エネルギが減衰した状態で放射線検出器へ到達する場合がある。
【０００５】
ここで前記のように、体内散乱γ線は、発生時と進行方向が異なるため、体内散乱γ線のベクトルの延長上には、そのγ線の発生源は存在しない。即ち、体内散乱γ線の検出信号をもとにしたＰＥＴ画像のデータは、誤った情報となりノイズの原因となる。そこで、従来、体内散乱γ線が、散乱時にエネルギ減衰することを考慮し、設定したエネルギ閾値以下のエネルギのγ線を体内散乱γ線と判定して除去するのが一般的であった。ところがこの場合、患者の体内で散乱していないγ線であっても散乱γ線は、そのエネルギが前記エネルギ閾値を超えないために、ＰＥＴ画像のデータ収集効率が低下する場合があった。
【０００６】
これに対し、前記特許文献１に記載の核医学診断装置においては、複数のγ線が検出された場合、これらγ線の検出信号を同時計数し、ほぼ同時に検出されたγ線の発生源を同一と見なし、算出したそれらのトータルエネルギが設定範囲内の値かどうかを見て、それらの中に非散乱γ線が含まれているかを判定している。そして、非散乱γ線を含むと判定した場合、検出したγ線の中から、統計的に非散乱γ線である確率が高いものを１つ選定することにより、γ線の初期入射位置を選定している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、３ＤのＰＥＴ画像を生成するＰＥＴ装置では、コリメータを用いないため半導体放射線検出器へのγ線の入力レートが高くなり、散乱γ線の判定をより高速で行なう必要がある。また、この従来技術においては、５１１ｋｅＶという散乱の生じやすい高エネルギのγ線に対して、撮像時間を短くするため、１つの入射γ線による複数の散乱γ線の検出を特定して、ＰＥＴ画像の生成に用いる場合の、高速処理の問題を解決していない。
特に、γ線の散乱時の検出エネルギは小さく、その場合のγ線検出信号の波形における立ち上がりは遅くなる。γ線検出信号から検出時刻を測定する方法の一つであるリーディングエッジトリガ手法を用いると、エネルギの小さい検出信号（イベント）は、次のγ線検出信号（イベント）と、検出タイミングが重なってしまう。例え、エネルギによる検出時刻の誤差が生じにくい回路を用いたとしても、低エネルギでは検出時刻の時間分解能が劣化する。
また、化合物半導体をγ線検出器に用いる場合には、電子・正孔の移動度の差によるγ線検出信号の波形変動より検出時刻の時間分解能が劣化し、１つの入射γ線に対する散乱による複数のγ線検出信号であることを判定するための時間窓を広げる必要が出てくる。そうすると散乱線処理の候補となるイベントの数が増加し、散乱線処理を効率的に行なう技術が求められるようになる。
【０００８】
本発明の目的は、同一のγ線による複数のγ線検出信号に対して、散乱γ線を効率良く特定し、精度の高いＰＥＴ画像を作成することができる核医学診断装置を提供することにある。
【特許文献１】特開２０００−３２１３５７号公報
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記した目的を達成するため、本発明は、散乱線処理部は、複数の検出γ線情報のうち、基準となる検出γ線情報と他の複数の検出γ線情報のそれぞれについて、基準となる検出γ線情報に含まれる検出器ＩＤにもとづき、予め設定された第１の空間範囲に含まれる同一の前記γ線に起因する検出γ線情報であるか否かの第１の散乱線判定を行ない、第１の散乱線判定にもとづいて複数の当該検出γ線情報を併合し、第１の散乱線判定において同一のγ線に起因すると判定された検出γ線情報以外にもとづき、第１の空間範囲より広く予め設定された第２の空間範囲に含まれるγ線検出器からの同一のγ線に起因する検出γ線情報であるか否かの第２の散乱線判定を行ない、第２の散乱線判定にもとづいて複数の当該検出γ線情報を併合することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、同一のγ線による複数のγ線検出信号に対して、散乱γ線を効率良く特定し、精度の高いＰＥＴ画像を作成することができる核医学診断装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
《第１の実施形態》
次に、本発明の好適な一実施形態である核医学診断装置について、適宜図面を参照しながら説明する。
以下において、本実施形態の核医学診断装置、アナログＡＳＩＣ等といった各素子の基板上への配置（レイアウト）、基板のユニット化等の本実施形態に適用される要素の説明、散乱線処理の方法の説明を行なう。
なお、アナログＡＳＩＣは、アナログ信号を処理する、特定用途向けＩＣであるＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）を意味し、ＬＳＩ（Large Scale Integrated Circuit）の一種である。
【００１２】
（核医学診断装置）
まず、最初に、本実施形態の核医学診断装置を説明する。
図１に示すように、核医学診断装置としてのＰＥＴ装置１は、カメラ１１、データ処理装置１２、操作コンソール１３等を含んで構成されている。被検体Ｐ（図２参照）は、ベッド１４に載せられてカメラ１１で撮影されるようになっている。
操作コンソール１３は、ＰＥＴ装置１の断層画像やＰＥＴ装置１の状態チェック結果等を表示する表示装置１３ａ、キーボードやマウス等の入力操作部１３ｂを有している。
【００１３】
図２に示すように、カメラ１１の内部には、被検体Ｐから放出されるγ線を検出するため、半導体放射線検出器（γ線検出器、以下、単に検出器と称する）２１（図４、図５参照）を多数備えた結合基板（ユニット基板）２０（詳細は図６参照）を複数収納した検出器ユニット２が、円周方向に多数配置されており、被検体Ｐの体内から放出されるγ線を検出器２１で検出する。
検出器ユニット２は、γ線の検出エネルギ、検出時刻を計測するための集積回路（ＡＳＩＣ）を前記結合基板２０上に有しており、検出したγ線の検出エネルギや検出時刻を測定したり、γ線を検出した検出器２１のアドレスを検知したりして、それらを検出γ線情報としてデータ処理装置１２に出力するようになっている。
【００１４】
検出器ユニット２は、検出したγ線の検出エネルギのデータ（検出エネルギ値情報）、検出時刻のデータ（検出時刻情報）および前記した検出器２１のアドレスに対応する検出器ＩＤ（検出器アドレス情報）を含むパケットデータ（検出γ線情報）を、データ収集ユニット３（３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄ）経由でデータ処理装置１２に出力する。データ収集ユニット３は、検出器ユニット２からのパケットデータの一部を隣接するデータ収集ユニット３に転送する。
データ収集ユニット３は、詳細は後記するが、複数の検出器ユニット２から出力されるパケットデータを、検出時刻情報にもとづいて順に並べるソート処理機能と、検出器ユニット２間における後記する散乱線処理機能を有している。
【００１５】
図２に示すようにデータ処理装置１２は、図示しない記憶装置、同時計測装置１２Ａおよび断層像情報作成装置１２Ｂを有する。データ処理装置１２は、パケットデータを取り込む。同時計測装置１２Ａは、前記パケットデータ、特に検出時刻のデータおよび検出器ＩＤにもとづいて同時計測判定を行なう。そして、５１１ｋｅＶのγ線の検出位置を特定し記憶装置に記憶する。断層像情報作成装置１２Ｂは、この特定した位置にもとづいて機能画像を作成して、表示装置１３ａに表示する。
【００１６】
ちなみに、被検体Ｐは、放射性薬剤、例えば、半減期が１１０分の１８Ｆを含んだフルオロ・ディオキシ・グルコース（ＦＤＧ）を投与され、被検体Ｐの体内からは、ＦＤＧから放出された陽電子の消滅時に５１１ｋｅＶのγ線（消滅γ線）の対が、互いにほぼ１８０°の方向に放出される。
このとき、カメラ１１の各検出器２１はベッド１４の周囲を取り囲んでいる。検出器ユニット２からデータ収集ユニット３経由でデータ処理装置１２へは、検出器２１がγ線と相互作用を起こした際のγ線検出信号にもとづいて得られた検出エネルギ値情報および検出時刻情報、および検出器ＩＤが、検出器ユニット２に含まれる検出器２１ごとに出力されるようになっている。
【００１７】
検出器ユニット２は、図３の（ａ）に示すようにカメラ１１の開口部１１ｂに周方向に６０〜７０個着脱自在に配置された構成をしており、保守点検が容易なようにされている。検出器ユニット２は、ユニット支持部材２Ａを介して装着される。また、図３の（ｂ）に示すように、検出器ユニット２は、ユニット支持部材２Ａに片端支持されてカメラ１１に装着されている。ユニット支持部材２Ａは、中空の円盤状（ドーナツ状）をしており、検出器ユニット２を装着する開口部１１ｂをカメラ１１の周方向に多数（装着する検出器ユニット２の数だけ）備えている。このように、検出器ユニット２を片端支持するため、検出器ユニット２の筐体３０の体軸方向手前側には、ストッパとなるフランジ部分が設けてある。
【００１８】
ちなみに、検出器ユニット２を周方向に極力密に並べようとすると、周方向内側のフランジ部分は邪魔になる。そこで、この邪魔になる部分のフランジ部分を筐体３０からなくし、周方向外側のフランジ部分を残すようにしても良い。ユニット支持部材２Ａを体軸方向にもう１つ設置し、検出器ユニット２の両端部を両方のユニット支持部材２Ａで保持しても良い。
【００１９】
なお、カメラ１１に検出器ユニット２を装着する場合は、蓋１１ａを取り外して、ユニット支持部材２Ａを露出させ、開口部１１ｂから検出器ユニット２をフランジ部分が突き当たるまで差し込んで装着するようになっている。差し込んで装着することにより、カメラ１１の図示しない電源および信号配線のそれぞれのコネクタと検出器ユニット２の対応するコネクタとの接続が行われ、カメラ１１と検出器ユニット２との信号および電源の接続がなされる。
検出器２１、結合基板２０および検出器ユニット２の構成は、後に詳しく説明する。
以下、本実施形態の特徴部分の説明を行なう。
【００２０】
（半導体放射線検出器）
まず、本実施形態に適用される検出器２１を図４、図５を参照しながら説明する。図４は、検出器２１の積層構造を概念的に示した図であり、図５の（ａ）は検出器の構成部品である検出素子と電極を模式的に示した斜視図であり、図５の（ｂ）はそれを積層して一体化した後の斜視図である。
図４に示すように、検出器２１は、板状の半導体材料Ｓからなる半導体放射線検出素子（以下、検出素子という）２１１の両面を薄板状（膜状）の電極（アノードＡ、カソードＣ）で覆ったものを、例えば、５層に重ねた積層構造をしている。
このうち、半導体材料Ｓは、前記したＣｄＴｅ（テルル化カドミウム）、ＣｄＺｎＴｅ（テルル化亜鉛カドミウム）、ＨｇＩ２（ヨウ化水銀）、ＴｌＢｒ（臭化タリウム）、ＧａＡｓ（ガリウム砒素）等のいずれかの単結晶で構成されている。
また、電極Ａ（アノードＡ）、電極Ｃ（カソードＣ）は、Ｐｔ（白金）、Ａｕ（金）、Ｉｎ（インジウム）等のいずれかの材料が用いられる。
なお、以下の説明では、半導体材料ＳはＣｄＴｅの単結晶をスライスしたものであるとする。また、検出する放射線は、ＰＥＴ装置１で用いる５１１ｋｅＶのγ線であるとする。
【００２１】
図４に示す半導体材料Ｓ（検出素子２１１）の１層の厚さは、例えば、０．５〜１．５ｍｍである。アノードＡおよびカソードＣの厚みはそれぞれ約２０μｍである。
この図４に示される積層構造の検出器２１は、アノードＡ同士、カソードＣ同士が共通で接続されていることから、各層それぞれが他の層とは独立に放射線を検出する構成ではない。換言すると、γ線と半導体材料Ｓとが相互作用を起こした場合、最上層で起こしたのか、最下層で起こしたのか等を判別しない構成である。もちろん、各層ごとに検出するような構成とすることもできる。
【００２２】
ちなみに、このように５層構造としているのは、半導体材料Ｓの厚さを薄くした方が、γ線検出信号の立ち上がり速度も、波高値も高くなるので検出器として都合が良いが、厚さが薄いと半導体材料Ｓと相互作用をせずに素通りしてしまうγ線が多くなることから、電荷の収集効率を高めつつ、素通りをしてしまうγ線の量を少なくして、半導体材料Ｓとγ線との相互作用を増やすため、つまり、カウント数を増やすためである。
このような積層構造の検出器２１の構成とすることで、より良好なγ線検出信号の立ち上がりとより正確な波高値が得られると共に、半導体材料Ｓと相互作用を起こすγ線のカウント数を増やすこと、つまり、感度を上昇させることを両立できる。
【００２３】
電極（アノードＡ、カソードＣ）の面積は、４〜１２０ｍｍ２が好ましい。面積の増加は検出器２１の容量(浮遊容量)を増加させ、この浮遊容量の増加により、ノイズが増加するため、電極の面積は極力小さいほうが良い。また、γ線検出時に発生した電荷は、浮遊容量に一部蓄積されるので、浮遊容量が増加するとアナログＡＳＩＣ２４（図７参照）の前置増幅器２４ａで蓄積される電荷量、ひいては出力電圧(波高値)が減少する問題が発生する。検出器２１としてＣｄＴｅを使用する場合、その比誘電率は１１であり、検出器２１の面積を１２０ｍｍ２、厚さを１ｍｍとするとその容量は１２ｐＦとなり回路のコネクタ等の浮遊容量が数ｐＦであることを考えると無視できなくなる。従って、電極の面積は、１２０ｍｍ２以下が好ましい。
また、電極の面積の下限値は、ＰＥＴ装置１の位置分解能から決定される。
【００２４】
なお、以上の説明では、γ線と相互作用を起こす半導体材料ＳをＣｄＴｅとしたが、半導体材料ＳがＣｄＺｎＴｅ、ＴｌＢｒやＧａＡｓ等であっても良いのはいうまでもない。
【００２５】
（結合基板；検出器基板とＡＳＩＣ基板）
次に、検出器ユニット２内に設置される結合基板（ユニット基板）２０の詳細構造を、図６を用いて説明する。図６の（ａ）は結合基板を示した正面図であり、（ｂ）は同（ａ）の側面図である。
結合基板２０は、両面に複数の検出器２１が設置された検出器基板２０Ａと、両面にコンデンサ２２、抵抗２３、アナログＡＳＩＣ２４、アナログ／デジタル変換器（以下、ＡＤＣという）２５が設置され、片面にデジタルＡＳＩＣ２６が設置されたＡＳＩＣ基板２０Ｂと、をコネクタＣ１で接続したものである。
【００２６】
（検出器基板）
図６の（ａ）に示すように、検出器基板２０Ａには、基板本体２０ａの片面上に、被検体Ｐの体軸方向に対応する図６の（ａ）における横方向一列に、例えば、１６個の検出器２１が配列され、さらに、被検体Ｐの体軸に対して径方向に対応する図６の（ａ）における縦方向に４列配列され、つまり、横１６個×縦４個の合計６４個の検出器２１が格子状に配設されている。また、図６の（ｂ）に示すように、検出器基板２０Ａの他の面にも同様に検出器２１が設置され、１つの検出器基板２０Ａには、両面合計で１２８個の検出器２１が配設されている。
ここで、検出器２１の数が多くなるほどγ線を検出し易くなり、かつ、γ線検出の際の位置精度を高めることができるので、検出器２１は、極力密に検出器基板２０Ａ上に配設される。
【００２７】
ちなみに、図６の（ａ）において、ベッド１４上の被検体Ｐから放出されたγ線が、図面の下方から上方（矢印３２の方向、すなわち、カメラ１１の半径方向）に進行する場合、検出器基板２０Ａにおける左右方向の検出器２１の配置を密にした方が、素通りするγ線の数（検出器２１同士の隙間を通過するγ線の数）を減らすことができるので好ましい。これにより、γ線の検出効率を高めることになり、得られる画像の体軸方向の空間分解能を高めることができる。
【００２８】
なお、本実施形態の検出器基板２０Ａは、図６の（ｂ）に示すように、検出器２１を基板本体２０ａの両面に設置しているので、片面にしか設置しない場合よりも、基板本体２０ａを両面に搭載することにより共有化できる。このため、基板本体２０ａの数を半減することができ、被検体Ｐの体軸の周方向により密に検出器２１を配置することができる。併せて、前記のように、検出器基板２０Ａ（結合基板２０）の枚数を半分に減らせる。
前記説明では、横１６個の検出器２１は、カメラ１１において、被検体の体軸方向に配置される構造としたが、それに限定されない。例えば、横１６個の検出器２１を、カメラ１１において被検体Ｐの体軸に対して周方向に配置する構造としても良い。
また、検出器２１は、図５の（ｂ）に示す電極Ａ、Ｃの面を基板本体２０ａの面に平行にして配設しても良いし、また、電極Ａ、Ｃの面を基板本体２０ａの面に垂直にして配設しても良い。
【００２９】
各検出器２１のアノードＡとカソードＣの間には、電荷収集のために、例えば、高圧電源２７（図８参照）により５００Ｖの電位差（電圧）が印加されている。この電圧は、ＡＳＩＣ基板２０Ｂ側からコネクタＣ１（図６の（ａ）参照）を介して検出器基板２０Ａ側へ供給される。また、各検出器２１がγ線を検出したときに出力するγ線検出信号は、コネクタＣ１を介してＡＳＩＣ基板２０Ｂ側へ供給される。このため、検出器基板２０Ａの基板本体２０ａ内には、コネクタＣ１と各検出器２１を接続する図示しない基板内配線（検出器印加電圧用、信号授受用）が設けられている。この基板内配線は多層構造をしている。検出器基板２０Ａは、各検出器２１にそれぞれ接続される基板内配線と接続しているコネクタＣ１を有し、後記するＡＳＩＣ基板２０ＢのコネクタＣ１と接続する構造である。
【００３０】
（ＡＳＩＣ基板）
次に、図６を参照しながらＡＳＩＣを搭載したＡＳＩＣ基板２０Ｂを説明する。図６の（ａ）に示すように、ＡＳＩＣ基板２０Ｂは、基板本体２０ｂの両面に２個ずつアナログＡＳＩＣ２４が設置され、片面に１個のデジタルＡＳＩＣ２６が設置されている。つまり、１つのＡＳＩＣ基板２０Ｂは合計４個のアナログＡＳＩＣ２４と１個のデジタルＡＳＩＣ２６を有する。
また、ＡＳＩＣ基板２０Ｂは、基板本体２０ｂの片面に１６個ずつ計３２個のＡＤＣ２５を有する。また、１つの基板本体２０ｂの両面には、コンデンサ２２および抵抗２３が検出器２１の数に対応した数だけ設置されている。また、これらの、コンデンサ２２、抵抗２３、アナログＡＳＩＣ２４、ＡＤＣ２５、デジタルＡＳＩＣ２６を電気的に接続するため、ＡＳＩＣ基板２０Ｂ（基板本体２０ｂ）内には、前記した検出器基板２０Ａと同様に図示しない基板内配線が設けられている。この基板内配線も積層構造をしている。
【００３１】
これらの各回路素子２２、２３、２４、２５、２６の配列および基板内配線は、検出器基板２０Ａから供給された信号が、コンデンサ２２、抵抗２３、アナログＡＳＩＣ２４、ＡＤＣ２５、デジタルＡＳＩＣ２６の順に供給されるようになっている。
なお、ＡＳＩＣ基板２０Ｂは、各コンデンサ２２に接続される基板内配線にそれぞれ接続されて検出器基板２０Ａとの電気的接続を行なうコネクタＣ１と、データ処理装置１２側（後記するユニット統合ＦＰＧＡ側）との電気的接続を行なう基板コネクタＣ２とを有している。
【００３２】
（検出器基板とＡＳＩＣ基板の接続構造）
検出器基板２０ＡとＡＳＩＣ基板２０Ｂとは、図６の（ｂ）に示すように、端部近傍に重なり合うオーバラップ部分を設けて、これらのオーバラップ部分に存在する互いのコネクタＣ１同士を接続する。この接続は、締結用のネジ等により着脱自在（分離・接続自在）に行われる。
なお、このような接続を行なうのは、検出器基板２０ＡとＡＳＩＣ基板２０Ｂとが接続（結合）された結合基板２０を、水平方向に片端支持（片持ち支持）や両端支持すると、結合基板２０の中央部（接続部分）には、該結合基板２０を下方に撓ませたり曲げたりする力が作用するので、接続部分が端面同士を突き合わせたものである場合は、接続部分が撓み易かったり折れ曲がり易かったりするので、接続部分の強度を増すためである。
【００３３】
コネクタＣ１としては、電気的な接続を良好にするため、例えば、スパイラルコンタクト（登録商標）が使用される。スパイラルコンタクト（登録商標）は、螺旋状の接触子にボール状の接続端子が広い面積で接触して良好な電気的な接続が図られるという特性を有する。
なお、ボール状の接続端子がＡＳＩＣ基板２０Ｂ側に設けられる場合は、螺旋状の接触子は検出器基板２０Ａ側に設けられ、ボール状の接続端子が検出器基板２０Ａ側に設けられる場合は、螺旋状の接触子はＡＳＩＣ基板２０Ｂ側に設けられる。
このような、検出器基板２０ＡとＡＳＩＣ基板２０Ｂとの電気的な接続構造を用いることで、信号を検出器基板２０ＡからＡＳＩＣ基板２０Ｂへと、低損失で伝送することができる。損失が少なくなると、例えば、検出器２１としてのエネルギ分解能が向上する。
【００３４】
前記の構成は、ＡＳＩＣ基板２０Ｂに１つの検出器基板２０Ａを接続しているが、検出器基板を複数に分割しても良い。例えば、横方向に８個、縦方向に４個の検出器２１を１つの基板実装とし、２枚の検出器基板をＡＳＩＣ基板に接続する構成でも良い。
また、検出器基盤２０ＡとＡＳＩＣ基板２０Ｂとを、１枚の通しの基板本体で構成しても良い。
【００３５】
次に、図７、図８を参照しながらＡＳＩＣ基板上の各回路素子の構成および機能について説明する。
図７はアナログＡＳＩＣおよびデジタルＡＳＩＣそれぞれの概略構成、およびアナログＡＳＩＣとデジタルＡＳＩＣの接続関係を示した検出器ユニットのブロック図である。
（アナログＡＳＩＣ）
図８はアナログＡＳＩＣの機能構成を模式的に示したブロック図である。
図８に示すように、１個のアナログＡＳＩＣ２４は、１つの電荷有感型前置増幅器（以下、前置増幅器と称する）２４ａと、それに接続するファースト系２４Ａおよびスロー系２４Ｂと、を有するアナログ信号処理回路３３を、例えば、３２組備えている。１個のアナログＡＳＩＣ２４は３２組のアナログ信号処理回路３３をＬＳＩ化したものである。
【００３６】
アナログ信号処理回路３３は検出器２１ごとに設けられ、１つのアナログ信号処理回路３３は１つの検出器２１に接続される。ここで、ファースト系２４Ａは、前置増幅器２４ａから出力されるγ線検出信号にもとづいてγ線の検出時刻を特定するためのタイミング信号を出力するタイミングピックオフ回路２４ｂを有している。タイミングピックオフ回路２４ｂは、ＣＦＤやリーディングエッジトリガ等の手法を用いてタイミング信号を発生させる。また、スロー系２４Ｂは、γ線検出信号にもとづいてγ線の検出エネルギ（波高値）を求めることを目的として、所定の時定数を有し、信号波形をガウス型に整形する波形整形回路２４ｄを有し、波形整形回路２４ｄにさらにピークホールド回路２４ｅが接続されて設けられている。波形整形回路２４ｄには、例えば、ＣＲ−ＲＣフィルタ等が用いられる。
【００３７】
ちなみに、スロー系２４Ｂは、波高値を求めるためにはある程度の処理の時間を要することから「スロー」という名前が付いている。検出器２１から出力されてコンデンサ２２を通過した信号は、前置増幅器２４ａで増幅されγ線検出信号として出力され、さらに波形整形回路２４ｄで増幅され、ピークホールド回路２４ｅに入力される。ピークホールド回路２４ｅは、後記するように波形整形されたγ線検出信号の最大値、つまり検出したγ線のエネルギ値に比例した波高値を保持する。
【００３８】
なお、コンデンサ２２および抵抗２３をアナログＡＳＩＣ２４の内部に設けることもできるが、適切なコンデンサ容量や適切な抵抗値を得るため、および、アナログＡＳＩＣ２４の大きさを小さくする等の理由から、本実施形態では、コンデンサ２２および抵抗２３は、アナログＡＳＩＣ２４の外に配置されている。
ちなみに、コンデンサ２２および抵抗２３は、外部に設けた方が、個々のコンデンサ容量や抵抗値のバラツキが少ないとされている。
【００３９】
アナログＡＳＩＣ２４のスロー系２４Ｂの出力は、ＡＤＣ２５に供給されるようになっている（図８参照）。さらに、アナログＡＳＩＣ２４のファースト系２４Ａの出力およびＡＤＣ２５の出力は、デジタルＡＳＩＣ２６に供給されるようになっている。
ここで、各アナログＡＳＩＣ２４とデジタルＡＳＩＣ２６は、３２チャンネルのファースト系２４Ａの信号を１つ１つ送信する３２本の配線で接続されている（図７参照）。また、アナログＡＳＩＣ２４と各ＡＤＣ２５との間、および各ＡＤＣ２５とデジタルＡＳＩＣ２６との間は、検出器２１の８チャンネル分のスロー系２４Ｂの信号をそれぞれ纏めて送信する１本の配線でそれぞれ接続されている（図７参照）。
さらに、デジタルＡＳＩＣ２６からは、８チャンネル分のアナログ信号処理回路３３に対応して１個の対応付けられたＡＤＣ２５を制御する１本のＡＤＣ制御信号線、および各アナログＡＳＩＣ２４の１つのアナログ信号処理回路３３のピークホールド回路２４ｅを個別に制御するための８チャンネル分を１本に纏めたピークホールド制御信号線が出ており、ＡＤＣ２５およびアナログ信号処理回路３３に接続されている。
なお、前記したピークホールド制御信号線は８チャンネル分を１本に纏めることなく、デジタルＡＳＩＣ２６から各アナログ信号処理回路３３に対して１本ずつ配線するようにしても良い。
【００４０】
（デジタルＡＳＩＣ）
次に、図７を参照しながらデジタルＡＳＩＣ２６について説明する。
デジタルＡＳＩＣ２６は、図７に示すように、８個のタイミング検出部３５および１個の検出器制御部３６を含む検出信号処理部３４を１６組と、１個のデータ転送部３７とを有しており、これらをＬＳＩ化したものである。
【００４１】
ＰＥＴ装置１に設けられた全てのデジタルＡＳＩＣ２６は、図示されていない、例えば、５００ＭＨｚのクロック発生回路（水晶発振器）からのクロック信号を受け、同期して動作している。各デジタルＡＳＩＣ２６に入力されたクロック信号は、全ての検出信号処理部３４内のそれぞれのタイミング検出部３５に入力される。
タイミング検出部３５は、検出器２１ごとに設けられ、該当するアナログ信号処理回路３３のタイミングピックオフ回路２４ｂからタイミング信号が入力される。タイミング検出部３５はタイミング信号が入力された時のクロック信号にもとづいてγ線の検出時刻を決定する。タイミング信号は、アナログＡＳＩＣ２４のファースト系２４Ａの信号にもとづくものであるので、真の検出時刻に近い時刻を検出時刻（検出時刻情報）とすることができる。
【００４２】
検出器制御部３６は、アドレス演算機能と、ＡＤＣ・ピークホールド制御機能と、データ補正機能と、パケットデータ生成機能を有している。
（アドレス演算機能）
アドレス演算機能は、タイミング検出部３５からγ線を検出したタイミング信号に対応する検出時刻情報を受け、その検出器ＩＤを特定する。すなわち、検出器制御部３６は、接続される各タイミング検出部３５に対する検出器ＩＤを記憶しており、あるタイミング検出部３５から検出時刻情報が入力されたとき、そのタイミング検出部３５に対応する検出器ＩＤを特定することによってアドレス演算機能が果たされる。これは、タイミング検出部３５が検出器２１ごとに設けられていて、検出器制御部３６に接続されていることにより可能となる。
【００４３】
（ＡＤＣ・ピークホールド制御機能）
さらに、検出器制御部３６は、時刻情報を入力された後、前記特定された検出器ＩＤを含む８チャンネル分のアナログ信号処理回路３３にピークホールド制御信号を出力し、また、検出器ＩＤとＡＤＣ制御信号をＡＤＣ２５に出力する。
【００４４】
ピークホールド制御信号を受けたアナログ信号処理回路３３のピークホールド回路２４ｅは、波形整形回路２４ｄから入力される信号に対してピークホールド処理をする。そして、所定時間後に検出器制御部３６からリセット信号を受け、ピークホールド処理を解除する。ＡＤＣ２５は、検出器制御部３６から入力された検出器ＩＤに対応するアナログ信号処理回路３３のピークホールド回路２４ｅから出力された波高値（電圧値）を、デジタル信号に変換して検出器制御部３６に出力する。
【００４５】
（データ補正機能）
検出器制御部３６は、タイミング検出部３５から入力された検出時刻情報を、ＡＤＣ２５を介して取得した波高値にもとづいて、例えば、特開２００５−２４９８０６号公報に記載されている方法で補正する。また、ＡＤＣ２５から入力された波高値に対して、予め収集された校正データを基に、検出器２１、アナログＡＳＩＣ２４のゲイン、オフセット補正を行なう。
【００４６】
（パケットデータ生成機能）
検出器制御部３６は、前記補正された波高値を検出エネルギ値情報とし、検出エネルギ値情報に補正された検出時刻情報および検出器ＩＤを付加してデジタル情報であるパケットデータ（検出γ線情報、検出放射線情報）を生成し、データ転送部３７に出力する。
【００４７】
（データ転送部）
データ転送部３７は、複数の入力系統をひとつの出力系統に纏める入出力統合機能と、入力されたパケットデータを一時的に記憶し、後段の構成要素の処理速度に応じて出力するバッファメモリ機能とを有している。データ転送部３７は、各検出器制御部３６からパケットデータを入力されると、必要に応じてバッファリングし、各検出信号処理部３４から出力されたパケットデータを、例えば、定期的に１２枚の結合基板２０を収めている検出器ユニット２（図９参照）の筐体３０の外側に１個設けられているユニット統合ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array、以下、ＦＰＧＡと称する）３１に送信する。
【００４８】
（ユニット統合ＦＰＧＡ）
ＦＰＧＡ３１は、検出器ユニット２内に収容されている全結合基板２０のデジタルＡＳＩＣからのパケットデータをいったん受け入れるバッファ機能と、検出時刻情報にもとづいてパケットデータを時刻順に並べるソート処理機能と、検出器ユニット２内に含まれる検出器２１間で検出された散乱γ線の検出に対して散乱線処理を行なう機能と、を有している。
【００４９】
なお、このソート処理機能と散乱線処理機能の詳細な説明については、ＦＰＧＡ３１とデータ収集ユニット３のソート処理機能と散乱線処理機能の説明のところで後記する。ＦＰＧＡ３１、データ収集ユニット３のソート処理機能は、処理能力や回路規模が異なるが、これらの構成要素では、複数のパケットデータをソート処理する機能部を備えており、基本的に同一の原理に従っている。このため、ＦＰＧＡ３１、データ収集ユニット３は、同一の基本的概念にもとづく回路構成をとることができる。これらの構成要素におけるソート処理の機能部の具体例については、ＦＰＧＡ３１の構成を後記する際に、例示的に説明する。
ＦＰＧＡ３１は、パケットデータをコネクタ３８に接続された情報伝送用配線を介してデータ収集ユニット３に送信する。データ収集ユニット３（図２参照）は、例えば、周方向に４つ配され、周方向に４群にブロック化された検出器ユニット２からのパケットデータを纏めて１つのデータ収集ユニット３に集めて、ソート処理して散乱線処理をし、その後、データ処理装置１２へ送信する。
【００５０】
(検出器ユニット；結合基板の収納によるユニット化)
次に、前記した結合基板２０の筐体３０への収納によるユニット化を説明する。
図９に示すように、検出器ユニット２は、１２枚の結合基板２０、この１２枚の結合基板２０に電荷収集用の電圧を供給する高圧電源装置ＰＳ、ＦＰＧＡ３１、外部との信号の授受を行なう信号用のコネクタ、外部から電源の供給を受けるための電源用のコネクタ等を収納したり保持したりする筐体３０（図１０参照）等を備える。
【００５１】
図９および図１０に示すように、結合基板２０は、奥行方向（被検体Ｐの体軸方向）には重なり合わないように３列、カメラ１１の周方向には４枚並んで筐体３０内に収められている。つまり、１個の筐体３０には、結合基板２０が１２枚収納されている。このように収納するため、奥行方向に伸びる１条のガイド溝Ｇ１を周方向に適宜離間して４列備えるガイド部材３９が、筐体３０の上端部に取り付けられている。ガイド部材３９は、各ガイド溝Ｇ１の部分に、天板３０ａの各コネクタＣ３と対向する位置にそれぞれ開口４０を有する。
【００５２】
さらに、奥行方向に伸びる１条のガイド溝Ｇ２を有する４つのガイド部材４１が、周方向に適宜離間して筐体３０の底板３０ｂの上面に取り付けられている（図１０参照）。ガイド溝Ｇ１、Ｇ２は、結合基板２０を３枚収納する分の奥行を持っている。結合基板２０のＡＳＩＣ基板２０Ｂ側端部がガイド溝Ｇ１に、結合基板２０の検出器基板２０Ａ側端部がガイド溝Ｇ２に、それぞれ挿入される。３枚の結合基板２０がガイド溝Ｇ１、Ｇ２の奥行方向に並んで保持されるようになっている。
【００５３】
ちなみに、結合基板２０は、ＡＳＩＣ基板２０Ｂ側端部と検出器基板２０Ａ側端部がガイド溝Ｇ１、Ｇ２内で摺動するようになっているので、指等で結合基板２０を、ガイド溝Ｇ１、Ｇ２内を滑らして所定の箇所に容易に位置させることができる。このとき、各基板コネクタＣ２はそれぞれ開口４０の部分に位置している。所定枚数の結合基板２０が筐体３０内に配置された後、天板３０ａが筐体３０の上端にネジ等で着脱自在に取り付けられる。天板３０ａに設けられた各コネクタＣ３は、該当する開口４０内に挿入されて該当する基板コネクタＣ２に接続される。
【００５４】
なお、筐体３０の上部、下部とは、筐体３０をカメラ１１から取り出した場合のことであり、図２に示されるように、筐体３０がカメラ１１に備えられた場合には、上下が反転したり、上下が９０°回転して左右になったり、斜めになったりする。
【００５５】
図１０に示すように、筐体３０の天板３０ａには、前記した４列のガイド溝Ｇ１が備えられるほかに、ＦＰＧＡ３１およびコネクタ３８が備えられる。コネクタ３８はＦＰＧＡ３１に接続される。ＦＰＧＡ３１は、現場でプログラムを組むことができる。この点、プログラムを組むことができないＡＳＩＣとは異なる。従って、本実施形態のように、ＦＰＧＡ３１では、例えば、収納する結合基板２０の数や種類が変わった場合でも、結合基板枚数の変化にも適切に対応することができる。
【００５６】
なお、本実施形態で用いているＣｄＴｅを半導体材料Ｓとする検出器２１は、光に反応して電荷を発生することから、筐体３０はアルミニウムやアルミニウム合金といった遮光性を有する材料から構成されると共に、光が侵入する隙間をなくすようにしてある。即ち、筐体３０は遮光性を有する構成をしている。ちなみに、遮光性が他の手段により確保される場合は、筐体３０はそれ自体が遮光性を有する必要はなく、検出器２１を着脱自在に保持する枠（枠体）で良い。例えば、筐体３０を枠構造とし、遮光用の面材等は不用とすることができる。
【００５７】
また、検出ユニット２内の全結合基板２０のデータ転送部３７から出力されたパケットデータ（結合基板２０の全検出器２１に対する全パケットデータ）が、検出ユニット２に設けられたＦＰＧＡ３１からデータ処理装置１２に送られる。
【００５８】
（電源）
次に、電荷収集用の電圧を供給する高圧電源装置ＰＳについて説明をする。図９に示すように、検出器ユニット２は、ＦＰＧＡ３１の裏面側で筐体３０内に、導体金属材料で構成された隔壁３０ｃによって形成される空間に、各検出器２１に電荷収集用の電圧を供給する高圧電源装置ＰＳを設置している。この高圧電源装置ＰＳは、低圧の電源を供給され、図示しない電圧を昇圧するＤＣ−ＤＣコンバータにより電圧を５００Ｖに昇圧して各検出器２１に供給するようになっている。ちなみに、検出器２１は、検出器基板２０Ａ１枚について、片面で６４個、両面で１２８個備えられている。そして、この結合基板２０が１つの筐体３０には１２枚収納される。よって、高圧電源装置ＰＳからは、１２８×１２＝１５３６個の検出器２１に電圧が供給される。
【００５９】
本実施形態では、検出器ユニット２に内蔵する高圧電源装置ＰＳが、天板３０ａに設けられた電源用のコネクタ４２およびコネクタ３８を介して電源配線により外部の低電圧（５〜１５Ｖ）の直流電源に接続されている。高圧電源装置ＰＳの高電圧側端子は、天板３０ａに設けられたコネクタ４３を介して、天板３０ａに設けられた１２個のコネクタＣ３に高圧電源配線４４によりそれぞれ接続されている。図９では高圧電源配線４４は１本のみが例示としてコネクタ４３からコネクタＣ３に接続するように表示してあるが、実際にはコネクタ４３から高圧電源配線４４が各コネクタＣ３に配線されている。
高圧電源は、コネクタＣ３、各結合基板２０の基板コネクタＣ２、基板本体２０ｂ内の図示しない高圧電源配線、コネクタＣ１および基板本体２０ａ内の図示しない高圧電源配線を介して基板本体２０ａに設けられた各検出器２１の電極Ｃにそれぞれ接続される。コネクタＣ１、Ｃ２は、検出器２１の出力信号を伝えるコネクタ以外に、高圧電源配線用のコネクタを含んでいる。
【００６０】
ちなみに、コネクタ３８から高圧電源装置ＰＳに供給された電圧は、高圧電源装置ＰＳ内の図示しないＤＣ−ＤＣコンバータにより５００Ｖに昇圧され、昇圧後、筐体３０の天板３０ａ内を通って、結合基板２０ごと、ＡＳＩＣ基板２０Ｂ→検出器基板２０Ａ→各検出器２１へと供給される。即ち、筐体３０（天板３０ａ）は、高圧電源装置ＰＳから各結合基板２０へ電圧を供給する図示しない電圧供給用の配線を備える。また、各結合基板２０は、基板コネクタＣ２を介して高圧電源装置ＰＳから供給された電圧を、各検出器２１に供給する電圧供給用の配線を備える。
なお、天板３０ａを介してではなく、高圧電源装置ＰＳを、直接、基板本体２０ａに設けた高圧電源配線にコネクタを介して接続しても良い。また、高圧電源用のコネクタは、検出器２１の出力信号用のコネクタから分離して配置しても良い。
【００６１】
《ソート処理機能と散乱線処理機能の説明》
次に、図１１から図１７を参照しながら、ＦＰＧＡ３１およびデータ収集ユニット３におけるソート処理機能と散乱線処理機能について説明する。
図１１は、検出器ユニットおよびデータ収集ユニットの概略構成を示す図である。検出器ユニット２の筐体３０の外面に設けられたＦＰＧＡ３１は、図１１に示すように、第１データソート部５１、第１散乱線処理部５３を備えている。また、データ収集ユニット３は、データ転送部５５、第２データソート部（ユニット間検出データ出力部）５７、第２散乱線処理部（ユニット間散乱線処理部）５９を備えている。
そして、図２に示すように４群にブロック化された各検出器ユニット２のＦＰＧＡ３１から出力されたパケットデータは、ブロックごとにデータ収集ユニット３（３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄ）のデータ転送部５５に入力される。データ転送部５５に入力されたパケットデータのうち、当該ブロック内で周方向に反時計回り端に位置する検出器ユニット２の、周方向に反時計回り側の半分の検出器２１からのγ線検出信号にもとづくパケットデータを、周方向に反時計回りに隣接するデータ収集ユニット３の第２データソート部５７へ出力する。例えば、データ収集ユニット３Ａのデータ転送部５５からデータ収集ユニット３Ｂの第２データソート部５７へ出力する。
第１データソート部５１、第１散乱線処理部５３は、この順序に接続されている。また、データ転送部５５、第２データソート部５７、第２散乱線処理部５９は、この順序に接続されている。
【００６２】
第１散乱線処理部５３は、後記するように、入力されたパケットデータについて散乱線処理を行い、一個のγ線に起因する複数のパケットデータを纏める機能を有する。散乱線処理の一例は、特開２００３−２５５０４８号公報に記載されている。第１散乱線処理部５３の出力は、このデータ収集ユニット３内の第２データソート部５７に入力される。一個のγ線に起因する複数の散乱γ線は、同一の検出器ユニット２内の検出器２１で検出されるとは限られず、隣接する検出器ユニット２内の検出器２１でも検出される場合がある。このため、第１散乱線処理部５３で散乱線処理を行った後、データ収集ユニット３内の第２データソート部５７へ転送し、検出器ユニット２間での散乱線処理を行なうのである。また、データ収集ユニット３に入力されるブロック化された検出器ユニット２だけで、検出器ユニット２間での散乱線処理を行なうと、ブロックの境界の検出器ユニット２同士の間の散乱線処理がされないので、それを補うため、隣接するデータ収集ユニット３間で、ブロックの境界の検出器ユニット２のパケットデータの送信を行い、一方のデータ収集ユニット３でブロックの境界の検出器ユニット２間の散乱線処理を行なう。
【００６３】
データ収集ユニット３の第２データソート部５７は、ブロック化された検出器ユニット２の第１散乱線処理部５３から送信され、データ転送部５５を介して入力されるパケットデータ、および周方向に隣接した一方側のデータ収集ユニット３のデータ転送部５５から送信される、隣のデータ収集ユニット３に属する前記一方側の境界の検出器ユニット２の境界寄りの半分のパケットデータを合わせた状態でそれらのパケットデータを検出時刻順に並べて第２散乱線処理部５９に出力する。
なお、データ転送部５５は、自身の属するブロックの検出器ユニット２から送信されたパケットデータのうち、周方向に隣接した他方側のデータ収集ユニット３のデータ転送部５５に、自身のデータ収集ユニット３に属する前記他方側の境界の検出器ユニット２の境界寄りの半分のパケットデータを送信する。
【００６４】
ここで、第２データソート部５７へ入力される１１本のパケットデータ列（図１１参照）は、すでに検出時刻順に並んでいる。このため、パケットデータ列の先頭から検出時刻の早いものを選び、１列に併合するだけで、それらのパケットデータを検出時刻順に並べることができる。このため、簡単なマージソート回路を用い、回路規模を縮小し、かつ高速で処理することができる。
【００６５】
第２散乱線処理部５９は、第１散乱線処理部５３と同様の構成を有し、同様の原理で動作する。第２散乱線処理部５９は、入力されたパケットデータを用いて散乱線処理を行い、一個のγ線に起因する複数のパケットデータのうち最初にγ線が入射された検出器２１のγ線検出信号にもとづいたパケットデータを把握する機能を有する。第２散乱線処理部５９の出力は、データ処理装置１２へ出力される。
【００６６】
（ソート処理機能の説明）
次に、図１２を参照しながら第１データソート部の詳細な構成とパケットデータを検出時刻順にソートする方法を説明する。図１２は第１データソート部の詳細な構成ブロック図である。
複数のデジタルＡＳＩＣ２６からパケットデータが第１データソート部５１に入力される。第１データソート部５１は、図１２では、４つの切替スイッチ６０、６１、４つのデータバッファ６５が示されているが、実際には１２個の切替スイッチ６０、６１、１２個のデータバッファ６５および１つのユニットソート回路６６を備えている。
なお、本実施形態では、デジタルＡＳＩＣ２６が検出器ユニット２内に１２個ある場合について説明したが（図７参照）、デジタルＡＳＩＣ２６の個数は１２個以外にしても良い。この場合には、切替スイッチ６０、６１およびデータバッファ６５の各個数は、いずれも、デジタルＡＳＩＣ２６の個数と同じにする。
【００６７】
各データバッファ６５は、２つのバッファ、すなわち、第１バッファ６５ａおよび第２バッファ６５ｂを含んでいる。
【００６８】
各切替スイッチ６０は、それぞれ、１つのデータバッファ６５の第１バッファ６５ａおよび第２バッファ６５ｂの一方の入力端にそれぞれ接続される。各切替スイッチ６１は、それぞれ、１つのデータバッファ６５の第１バッファ６５ａおよび第２バッファ６５ｂの出力端に接続される。１つのデジタルＡＳＩＣ２６は、該当する切替スイッチ６０の切替操作によって１つのデータバッファ６５の第１バッファ６５ａおよび第２バッファ６５ｂの一方に接続される。ユニットソート回路６６は、該当する切替スイッチ６１の切替操作によって１つのデータバッファ６５の第１バッファ６５ａおよび第２バッファ６５ｂの一方に接続される。ユニットソート回路６６の出力側は、第１散乱処理部５３に接続される。
【００６９】
第１データソート部５１の機能を、以下に具体的に説明する。データバッファ６５は、パケットデータを入力順に格納する機能と、格納したパケットデータを入力順に出力する機能と、格納したパケットデータを一括して消去する機能とを有する緩衝記憶装置である。
【００７０】
切替スイッチ６０は、タイムフレームごとに、次の（ａ１）、（ａ２）の切替え操作を反復し、デジタルＡＳＩＣ２６に接続されるバッファを切替える。
（ａ１）切替スイッチ６０は、あるタイムフレームでは、デジタルＡＳＩＣ２６と第１バッファ６５ａを接続する。このとき、そのデジタルＡＳＩＣ２６は第２バッファ６５ｂに接続されていない。
（ａ２）切替スイッチ６０は、次のタイムフレームでは、デジタルＡＳＩＣ２６と第２バッファ６５ｂを接続する。このとき、そのデジタルＡＳＩＣ２６は第１バッファ６５ａに接続されていない。
【００７１】
切替スイッチ６１は、タイムフレームごとに、次の（ｂ１）、（ｂ２）の動作を反復し、ユニットソート回路６６に接続されるバッファを切替える。
（ｂ１）あるタイムフレームにおいて、切替スイッチ６０がデジタルＡＳＩＣ２６と第１バッファ６５ａを接続している間、切替スイッチ６１は、第２バッファ６５ｂとユニットソート回路６６を接続する。このとき、第１バッファ６５ａとユニットソート回路６６は接続されない。
（ｂ２）次のタイムフレームにおいて、切替スイッチ６０がデジタルＡＳＩＣ２６と第２バッファ６５ｂを接続している間、切替スイッチ６１は、第１バッファ６５ａとユニットソート回路６６を接続する。このとき、第２バッファ６５ｂとユニットソート回路６６は接続されない。
【００７２】
したがって、第１バッファ６５ａが、デジタルＡＳＩＣ２６からのパケットデータを格納している間、第２バッファ６５ｂは、格納したパケットデータをユニットソート回路６６へ出力する。反対に、第２バッファ６５ｂが、デジタルＡＳＩＣ２６からのパケットデータを格納している期間では、第１バッファ６５ａは、格納したパケットデータをユニットソート回路６６へ出力する。このように切り替えが行われるため、タイムフレームごとにデータ処理を行っても、複数のパケットデータは連続して処理される。
【００７３】
なお、格納したパケットデータを出力していた第１バッファ６５ａ（または第２バッファ６５ｂ）は、次のタイムフレームに変わった時点で、新たなパケットデータを格納するため、既に格納していたパケットデータを一括して消去する。第１バッファ６５ａおよび第２バッファ６５ｂは、デジタルＡＳＩＣ２６から１タイムフレームの間に出力が見込まれるパケットデータを格納するのに充分な容量を有することが好ましい。しかしながら、第１バッファ６５ａ（または第２バッファ６５ｂ）に、容量を超えるパケットデータが１タイムフレームの期間に入力された場合には、容量を超過した分のパケットデータが廃棄される。このように、第１バッファ６５ａおよび第２バッファ６５ｂが、実用上十分な容量を有すれば良いことにより、回路規模の縮小を図ることができる。
【００７４】
ユニットソート回路６６は、第１バッファ６５ａ（または第２バッファ６５ｂ）から、格納されているパケットデータを読み出す場合には、複数の第１バッファ６５ａ（または複数の第２バッファ６５ｂ）からパケットデータを検出時刻順に順次出力させる機能を有する。具体的には、ユニットソート回路６６は、１２の第１バッファ６５ａ（または１２の第２バッファ６５ｂ）のそれぞれの、まだ読み出されていなくて最も出力端側に位置する各パケットデータのうち、最も早い検出時刻情報を含むパケットデータを検索して読み出す。ユニットソート回路６６は、読み出したパケットデータを出力予定のパケットデータ列の最後尾に付加する。このパケットデータ列は、検出時刻順に並べられた複数のパケットデータを含んでいる。ユニットソート回路６６は、前記したように、最も早い検出時刻情報を含むパケットデータの取り出し、およびパケットデータ列の最後尾への付加を反復する。なお、第１バッファ６５ａ（または第２バッファ６５ｂ）において、取り出されたパケットデータには、取り出されたことを示すフラグが立てられる。
【００７５】
第１バッファ６５ａおよび第２バッファ６５ｂは、最も出力端側に位置するパケットデータが読み出されると、このパケットデータを消去し、格納されている残りのパケットデータを、１つずつ出力端側へシフトさせるように、構成しても良い。あるいは、既読または未読のデータアドレスを保持しておき、読み出されていない先頭のパケットデータが判別できるようにしておいても良い。
【００７６】
ユニットソート回路６６は、前記のように検出時刻順に読み出されたパケットデータを、この順序で所定個数纏めて、第１散乱処理部５３へ出力する。ユニットソート回路６６は、このように、予め検出時刻順に並べられた複数のパケットデータを纏めて出力するため、多数のパケットデータを纏めてソートする場合と比較すると、処理負荷が小さくて済み、回路規模の小規模化または処理速度の高速化を図ることができる。
【００７７】
次に、図１３を参照しながら第１散乱線処理部５３の詳細な構成と動作について説明する。図１３は第１散乱線処理部の詳細な構成ブロック図である。
図１３に示すように、第１散乱線処理部５３は、ペア確認部８５およびペア生成部８６を備えている。ペア確認部８５は、レジスタ９０ａ〜９０ｅを含む比較データレジスタ９０、比較器９５ａ〜９５ｄを含む比較器９５、および散乱線判定回路９６を備えている。ペア生成部８６は、レジスタ９２ａ〜９２ｅを含むペアデータレジスタ９２、セレクタ９７ａ〜９７ｄを含むデータセレクタ９７、およびペアデータ生成回路９８を備えている。
【００７８】
比較データレジスタ９０は、第１散乱線処理部５３の入力端（レジスタ９０ａ）から第１散乱線処理部５３の出力端（レジスタ９２ｅ）に向かって（すなわち、順方向に）レジスタ９０ａ〜９０ｅを直列接続したシフトレジスタであって、１クロックごとに、レジスタ９０ａ〜９０ｅに格納しているデータを順方向で隣のレジスタにシフトさせる。レジスタ９０ａは、第１データソート部５１の出力端に接続される。また、比較器９５ａは、レジスタ９０ａ、９０ｅに接続されている。同様に、比較器９５ｂはレジスタ９０ｂ、９０ｅに接続され、比較器９５ｃはレジスタ９０ｃ、９０ｅに接続され、比較器９５ｄはレジスタ９０ｄ、９０ｅに接続されている。
【００７９】
第１データソート部５１からのパケットデータは、比較データレジスタ９０のレジスタ９０ａに入力される。比較データレジスタ９０は、レジスタ９０ａ〜９０ｅを直列に接続したシフトレジスタであり、クロックに同期して、１タイムスロットごとに、パケットデータを順方向へ（レジスタ９０ｅに向かって）シフトさせる。
【００８０】
散乱線判定回路９６は、入力端が比較器９５ａ〜９５ｅに、出力端がレジスタ９０ａ〜９０ｅにそれぞれ接続されている。
【００８１】
散乱線判定回路９６は、先ず、レジスタ９０ｅに格納されたパケットデータの検出エネルギ値情報から検出エネルギを読み出して、その検出エネルギが入射γ線エネルギ５１１ｋｅＶに対して設けられた所定のエネルギ窓の中に入っているか、否かをチェックする。所定のエネルギ窓の中に入っている場合は、そのパケットデータは、入射γ線の５１１ｋｅＶの全エネルギに対応する検出γ線情報であると判定して、後の散乱線処理の対象ではないと判別させるための全吸収フラグをレジスタ９０ｅのパケットデータに付加する。
次いで、全吸収フラグが付加されなかった場合に、散乱線判定回路９６は、比較器９５（比較器９５ａ〜９５ｄ）を制御し、比較器９５ａ〜９５ｄのそれぞれは、レジスタ９０ａ〜９０ｄのうち対応する１つのレジスタ、およびレジスタ９０ｅに格納されている各パケットデータを入力し、これらのパケットデータが１個のγ線に起因するものであるか否かを判定する。具体的には、比較器９５ａ〜９５ｄのそれぞれは、前記の対応するレジスタおよびレジスタ９０ｅ内のそれぞれのパケットデータから、各検出器２１の位置を特定できる識別子である検出器ＩＤおよび各検出時刻情報を読み取り、２個のパケットデータが所定の時間窓内のものであり、散乱γ線としてあり得る検出位置関係にあるか否かを判定する。さらに、比較器９５ａ〜９５ｄは、比較対象の２個のパケットデータに含まれる２つの検出エネルギ値情報の検出エネルギの和が、被検体Ｐから放出されたγ線のエネルギ（５１１ｋｅＶ）と所定のエネルギ窓の範囲で等しいか否かを判定する。
【００８２】
その後、散乱線判定回路９６は、比較器９５ａ〜９５ｄのそれぞれの判定結果を入力され、前記の３つの判定条件を満足したパケットデータのペアが１組以下であるか、２組以上である否かを判定する。散乱線判定回路９６は、パケットデータのペアが１組である場合に、レジスタ９０ａ〜９０ｄのうちで該当する１つのレジスタ、およびレジスタ９０ｅに格納されている各パケットデータに散乱フラグを立て、パケットデータを“有効”にする。また、そのペアが複数組ある場合は、散乱フラグを“無効”にする。つまり、無効フラグを立てる。
【００８３】
散乱線処理を行なう場合、各ペアでは時間窓と散乱γ線としてあり得る検出位置関係を満足しているが、ペアの検出エネルギの総和がエネルギ窓の条件を満たさない場合がある。散乱線判定回路９６では、これらの組み合わせに係るパケットデータを無効とせず、３個以上のパケットデータの検出エネルギの総和をチェックし、５１１ｋｅＶに対する所定のエネルギ窓内に入るか否かを判定して、所定のエネルギ窓内に入る場合は、散乱線として組み合わせる。比較器９５は、レジスタ９０ｅに格納されたパケットデータの検出器ＩＤにもとづいて後記する近距離散乱と遠距離散乱のフラグ付加し、散乱線判定回路９６は、近距離散乱のフラグの立てられた組み合わせのパケットデータを優先選択し、その他の組み合わせに係るパケットデータは、無視する。
【００８４】
ペア確認部８５からのパケットデータは、ペア生成部８６のペアデータレジスタ９２のレジスタ９２ａに入力される。ペアデータレジスタ９２は、レジスタ９２ａ〜９２ｅを直列に接続したシフトレジスタであり、クロックに同期して、１タイムスロットごとに、パケットデータを順方向へ（レジスタ９２ｅに向かって）シフトさせる。セレクタ９７ａはレジスタ９２ａに、セレクタ９７ｂはレジスタ９２ｂに、セレクタ９７ｃはレジスタ９２ｃに、およびセレクタ９７ｄはレジスタ９２ｄに、それぞれ接続されている。また、セレクタ９７ａ〜９７ｄは、ペアデータ生成回路９８に接続されている。ペアデータ生成回路９８は、レジスタ９２ａ〜９２ｅと接続している。
【００８５】
ペアデータ生成回路９８は、レジスタ９２ｅ入力されたパケットデータの散乱フラグと後記する無効検出γ線情報フラグを読み取る。そして、ペアデータ生成回路９８は、そのパケットデータに無効検出γ線情報フラグが立っておらず、散乱フラグが立っていれば、データセレクタ９７（セレクタ９７ａ〜９７ｄ）を制御し、ペアとなるパケットデータをレジスタ９２ａ〜９２ｄから探し出す。ペアデータ生成回路９８は、ペアまたは３つの組み合わせとなるパケットデータが存在する場合には、これらのペアまたは３つの組み合わせとなるパケットデータのうち最も検出エネルギが大きいγ線検出信号にもとづいたパケットデータの検出時刻情報を代表検出時刻情報とし、最も被検体Ｐの体軸に近い位置の検出器２１の検出器ＩＤを代表検出位置（代表検出器ＩＤ）とし、一個のγ線に起因するパケットデータ生成をしてデータ収集ユニット３のデータ転送部５５出力する。この際、出力されるそのパケットデータは、ペアまたは３つの組み合わせとなるパケットデータに係る検出エネルギの合計値を、検出エネルギ値情報とする。ペアデータ生成回路９８は、レジスタ９２ｅに格納されたパケットデータを基準としたペアまたは３つの組み合わせとなるペアデータレジスタ９２に格納されているパケットデータに対して、以後の散乱線処理、ＰＥＴ画像生成に使用されないようにする識別子である無効検出γ線情報フラグを立てる。
【００８６】
第２データソート部５７は、入力元および出力先が異なるほかは、第１データソート部５１より簡単なソート回路で、同様のソート処理を行なう。
第２散乱線処理部５９は、入力元および出力先が異なるほかは、第１散乱線処理部５３と同様の構成を有し、同様の散乱線処理を行なう。
【００８７】
次に、第１散乱線処理部５３を例にあげて、図１４から図１６を参照しながら散乱処理における散乱線判定回路９６で実行されるペア確認の散乱線判定の処理の手順について説明する。
図１４から図１６は散乱線判定の処理の制御の流れを示すフローチャートである。第２散乱線処理部５９も同様な散乱線判定の処理を行なう。
まず、散乱線判定回路９６は、比較データレジスタ９０においてレジスタ９０ｅに新たなパケットデータがシフトされるまで待つ（ステップＳ３０１）。散乱線判定回路９６は、レジスタ９０ｅに新たなパケットデータが格納された後、ステップＳ３０３〜３１８の各処理（散乱線判定の処理）を実行する。レジスタ９０ｅに新たなパケットデータが格納されたとき、レジスタ９０ｅに格納されているパケットデータを基準となるパケットデータとし、基準となるパケットデータの検出エネルギが入射γ線の所定のγ線エネルギ（５１１ｋｅＶ）に対するエネルギ窓内に入っているか否かをチェックする（ステップＳ３０２）。
【００８８】
所定のエネルギ窓内に入っている場合（Ｙｅｓ）は、基準となるパケットデータに全吸収フラグを立てる（ステップＳ３０３）。ここで、全吸収フラグとは、１つのパケットデータの検出エネルギがγ線の所定の入射エネルギに相当し、散乱を伴っていないというデータ処理上の識別子である。ステップＳ３０３の後、ステップＳ３０４に進み、比較器９５に比較データレジスタ９０の比較されるパケットデータと基準となるパケットデータとの散乱線判定の比較をさせない。その後、図１３においてクロックに同期してパケットデータが一つ右へ送られ、レジスタ９０ｅに格納されたパケットデータに対する散乱線判定の処理を終え、新たにレジスタ９０ｅに格納されたパケットデータを基準となるパケットデータとした散乱線判定の処理に戻る。
【００８９】
ステップＳ３０２において、エネルギ窓に入っていない場合（Ｎｏ）は、比較器９５に比較データレジスタ９０の比較されるパケットデータと、基準となるパケットデータとの散乱線判定の比較をさせる（ステップＳ３０５）。
ステップＳ３０６では、比較器９５ａ〜９５ｄからの出力情報にもとづいて、基準となるパケットデータと、散乱線判定の時間窓と検出器位置関係の条件に合致と判定されたパケットデータの数が０であるかを否か判定する（ステップＳ３０６）。ここで、散乱線判定の時間窓の条件とは、基準となるパケットデータの検出時刻と比較されたパケットデータの検出時刻の差が所定の時間内であり、１つの入射γ線に対する散乱による複数の検出器２１からの検出信号と判定される、略同時と判定のできる時間窓内に入っているという意味である。散乱線の検出器位置関係の条件とは、例えば、特開２００３−２５５０４８号公報に記載されている位置関係である。
【００９０】
合致すると判定されたパケットデータの数が０の場合（Ｙｅｓ）は、その後、図１３においてクロックに同期してパケットデータが一つ右へ送られ、レジスタ９０ｅに格納されたパケットデータに対する散乱線判定の処理を終え、新たにレジスタ９０ｅに格納されたパケットデータを基準となるパケットデータとした散乱線判定の処理に戻る。
パケットデータの数が０でない場合（Ｎｏ）は、ステップＳ３０７へ進む。
ステップＳ３０７では、基準となるパケットデータと、散乱線判定の時間窓と検出器位置関係の条件に合致と判定されたパケットデータの数が１であるかを否か判定する。前記条件に合致と判定されたパケットデータの数が１の場合（Ｙｅｓ）はステップＳ３０８へ進み、そうでない場合（Ｎｏ）はステップＳ３１３へ進む。
【００９１】
ステップＳ３０８では、基準となるパケットデータと、合致と判定されたパケットデータとについて、検出エネルギの総和を求める。次いで、該当する２個のパケットデータの検出エネルギの総和が、所定のエネルギ窓内であるか否かをチェックする（ステップＳ３０９）。
この判定が、「Ｎｏ」であるときに、その後、図１３においてクロックに同期してパケットデータが一つ右へ送られ、レジスタ９０ｅに格納されたパケットデータに対する散乱線判定の処理を終え、新たにレジスタ９０ｅに格納されたパケットデータを基準となるパケットデータとした散乱線判定の処理に戻る。
この判定が「Ｙｅｓ」であるとき、当該の２個のパケットデータの検出器位置関係は、近距離散乱か遠距離散乱かを判定する。ここで、近距離散乱とは、基準となるパケットデータの検出器ＩＤに対応する検出器２１を中心として、所定の近距離散乱範囲（第１の空間範囲）として設定した検出器２１単位の３次元空間距離内での散乱を意味し、また、遠距離散乱とは、所定の近距離散乱範囲よりも広い所定の遠距離散乱範囲（第２の空間範囲）として設定した検出器２１単位の３次元空間距離内での散乱を意味する。
【００９２】
近距離散乱の場合は、ステップＳ３１１へ進み、２個のパケットデータに近距離散乱フラグを立てる。このとき、フラグの値として、基準となるパケットデータには散乱線ペアと考えられるパケットデータの相対位置を、比較されたパケットデータ（つまり、レジスタ９０ａ〜９０ｄの内の当該のもう一つのパケットデータ）には、“０”を設定する。
ただし、基準となるパケットデータにおいて近距離散乱フラグがすでに立っている場合は、近距離散乱フラグ、遠距離散乱フラグを無効に設定する（フラグの値を“ｎｕｌｌ”に設定する）。このとき、基準となるパケットデータに対してのみ近距離散乱フラグおよび遠距離散乱フラグを無効に設定しても良いし、また、基準となるパケットデータおよび比較されたパケットデータの両方とも前記遠距離近距離両方の散乱フラグを無効にしても良い。この場合、基準となるパケットデータは、それ以前の周期ステップにおいて比較されるパケットデータであったときに、近距離散乱フラグが“０”と設定されていた場合に相当し、今回の周期で基準となるパケットデータとなったときに、自身より後ろに続く近距離散乱のペアの可能性のあるパケットデータが見つかったことを意味する。その場合、自身より時間的に遡ったパケットデータとの近距離散乱のペア、および今回、自身を基準とする時間的に後ろに続く近距離散乱の可能性のあるペアをともに、散乱線処理において無効とする。これは、１つの同一のγ線に起因する散乱線の検出との判定が疑わしいパケットデータのペアは、ＰＥＴ画像の生成に用いないという考え方によるものである。
また、近距離散乱フラグが既に立っている比較されたパケットデータには、近距離散乱フラグ、遠距離散乱フラグを無効に設定する（フラグの値を“ｎｕｌｌ”に設定する）。これも、１つの同一のγ線に起因する散乱線の検出との判定が疑わしいパケットデータのペアは、ＰＥＴ画像の生成に用いないという考え方によるものである。
その後、図１３においてクロックに同期してパケットデータが一つ右へ送られ、レジスタ９０ｅに格納されたパケットデータに対する散乱線判定の処理を終え、新たにレジスタ９０ｅに格納されたパケットデータを基準となるパケットデータとした散乱線判定の処理に戻る。
【００９３】
遠距離散乱の場合は、ステップＳ３１２へ進み、２個のパケットデータに遠距離散乱フラグを立てる。このとき、フラグの値として、基準となるパケットデータには散乱線ペアと考えられるパケットデータの相対位置を、比較されたパケットデータには、“０”を設定する。
ただし、基準となるパケットデータにおいて遠距離散乱フラグがすでに立っている場合は、遠距離散乱フラグを無効に設定する（フラグの値を“ｎｕｌｌ”に設定する）。このとき、基準となるパケットデータに対してのみ遠距離散乱フラグを無効に設定しても良いし、また、基準となるパケットデータおよび比較されたパケットデータの両方とも遠距離散乱フラグを無効にしても良い。これも、ステップＳ３１１における説明で前記したと同じく、１つの同一のγ線に起因する散乱線の検出との判定が疑わしいパケットデータのペアは、ＰＥＴ画像の生成に用いないという考え方によるものである。
また、遠距離散乱フラグが既に立っている比較されたパケットデータには、遠距離散乱フラグを無効に設定する（フラグの値を“ｎｕｌｌ”に設定する）。これも、１つの同一のγ線に起因する散乱線の検出との判定が疑わしいパケットデータのペアは、ＰＥＴ画像の生成に用いないという考え方によるものである。
その後、図１３においてクロックに同期してパケットデータが一つ右へ送られ、レジスタ９０ｅに格納されたパケットデータに対する散乱線判定の処理を終え、新たにレジスタ９０ｅに格納されたパケットデータを基準となるパケットデータとした散乱線判定の処理に戻る。
【００９４】
ステップＳ３０７からステップＳ３１３へ進んだ場合は、基準となるパケットデータと、合致と判定された全てのパケットデータとについて、検出エネルギの総和を求める。次いで、これらのパケットデータの検出エネルギの総和が、所定のエネルギ窓内であるか否かをチェックする（ステップＳ３１４）。
この判定が、「Ｎｏ」であるときに、その後、図１３においてクロックに同期してパケットデータが一つ右へ送られ、レジスタ９０ｅに格納されたパケットデータに対する散乱線判定の処理を終え、新たにレジスタ９０ｅに格納されたパケットデータを基準となるパケットデータとした散乱線判定の処理に戻る。
この判定が「Ｙｅｓ」であるとき、該当のパケットデータの位置関係に遠距離散乱が含まれるか否かを判定する。
【００９５】
遠距離散乱が含まれない場合（Ｎｏ）は、ステップＳ３１６へ進み、該当するパケットデータに近距離散乱フラグを立てる。このとき、フラグの値として、基準となるパケットデータには散乱線ペアと考えられる複数のパケットデータの相対位置を、比較されたパケットデータには、“０”を設定する。
ただし、基準となるパケットデータにおいて近距離散乱フラグがすでに立っている場合は、近距離散乱フラグ、遠距離散乱フラグを無効に設定する（フラグの値を“ｎｕｌｌ”に設定する）。このとき、基準となるパケットデータに対してのみ近距離散乱フラグおよび遠距離散乱フラグを無効に設定しても良いし、また、基準となるパケットデータおよび比較されたパケットデータの両方とも前記近距離、遠距離両方の散乱フラグを無効にしても良い。これは、１つの同一のγ線に起因する散乱線の検出との判定が疑わしいパケットデータのペアは、ＰＥＴ画像の生成に用いないという考え方によるものである。
また、近距離散乱フラグが既に立っている比較されたパケットデータには、近距離散乱フラグ、遠距離散乱フラグを無効に設定する（フラグの値を“ｎｕｌｌ”に設定する）。これも、１つの同一のγ線に起因する散乱線の検出との判定が疑わしいパケットデータのペアは、ＰＥＴ画像の生成に用いないという考え方によるものである。
その後、図１３においてクロックに同期してパケットデータが一つ右へ送られ、レジスタ９０ｅに格納されたパケットデータに対する散乱線判定の処理を終え、新たにレジスタ９０ｅに格納されたパケットデータを基準となるパケットデータとした散乱線判定の処理に戻る。
【００９６】
遠距離散乱が含まれる場合（Ｙｅｓ）は、ステップＳ３１７に進み、全ての組み合わせにおいて遠距離散乱であるかチェックする。つまり、基準となるパケットデータおよび遠距離散乱のペアの可能性のある比較されたパケットデータのすべての組み合わせは、遠距離散乱の判定距離内であるかを否かをチェックする。ステップＳ３１７において「Ｙｅｓ」の場合は、ステップＳ３１８へ進み、該当するパケットデータに遠距離散乱フラグを立てる。このとき、フラグの値として、基準となるパケットデータには散乱線ペアと考えられる複数のパケットデータの相対位置を、比較されたパケットデータには、“０”を設定する。
ただし、基準となるパケットデータにおいて遠距離散乱フラグがすでに立っている場合は、遠距離散乱フラグを無効に設定する（フラグの値を“ｎｕｌｌ”に設定する）。このとき、基準となるパケットデータに対してのみ遠距離散乱フラグを無効に設定しても良いし、また、基準となるパケットデータおよび比較されたパケットデータの両方とも遠距離散乱フラグを無効にしても良い。これも、１つの同一のγ線に起因する散乱線の検出との判定が疑わしいパケットデータのペアは、ＰＥＴ画像の生成に用いないという考え方によるものである。
また、遠距離散乱フラグが既に立っている比較されたパケットデータには、遠距離散乱フラグを無効に設定する（フラグの値を“ｎｕｌｌ”に設定する）。これも、１つの同一のγ線に起因する散乱線の検出との判定が疑わしいパケットデータのペアは、ＰＥＴ画像の生成に用いないという考え方によるものである。
その後、図１３においてクロックに同期してパケットデータが一つ右へ送られ、レジスタ９０ｅに格納されたパケットデータに対する散乱線判定の処理を終え、新たにレジスタ９０ｅに格納されたパケットデータを基準となるパケットデータとした散乱線判定の処理に戻る。
以上のようにして、一連の各種の組み合わせの散乱線判定の処理が行われる。
【００９７】
次に図１７を参照しながら、第１散乱線処理部５３を例示して、ペア生成部８６のペアデータ生成回路９８で実行される散乱線処理におけるペアデータ生成処理について説明する。図１７はペアデータ生成回路におけるペアデータ生成の制御の流れを示すフローチャートである。第２散乱線処理部５９も同様なペアデータ生成処理を行なう。
まず、ペアデータ生成回路９８は、ペアデータレジスタ９２においてレジスタ９２ｅに新たなパケットデータがシフトされるまで待つ（ステップ４０１）。次に、レジスタ９２ｅに格納されているパケットデータ、つまり、基準となるパケットデータの近距離散乱フラグが立っていて、フラグの値として散乱線ペアと考えられるパケットデータの相対位置が設定されているか、否かをチェックする（ステップＳ４０２）。「Ｙｅｓ］の場合は、ステップＳ４０３へ進み、「Ｎｏ」の場合はステップＳ４０６へ進む。ステップＳ４０３では、前記散乱線ペアと考えられるパケットデータの相対位置に対応するペアレジスタのパケットデータに近距離散乱フラグが立っていて、フラグの値として“０”が設定されているか、否かをチェックする。「Ｙｅｓ」の場合は、ステップＳ４０４へ進み、「Ｎｏ」の場合は、図１３においてクロックに同期してパケットデータが一つ右へ送られ、レジスタ９２ｅに格納されたパケットデータに対するペアデータ生成の処理を終え、新たにレジスタ９２ｅに格納されたパケットデータを基準となるパケットデータとしたペアデータ生成処理に戻る。
【００９８】
ステップＳ４０４では、同一のγ線に係る複数のパケットデータに対して、代表検出時刻情報と代表検出器ＩＤを設定し、当該のパケットデータの検出エネルギの総和を検出エネルギとし、新たなパケットデータを生成し、送信する。
ここで、代表検出時刻情報は、前記同一のγ線に係る複数のパケットデータのうちの検出エネルギが最大のパケットデータの検出時刻情報とし、代表検出器ＩＤは、前記同一のγ線に係る複数のパケットデータのうちの検出器２１の位置が最も被検体Ｐの体軸に近い検出器２１の検出器ＩＤとする。また、このとき、生成したパケットデータに全吸収フラグを立てる。ステップＳ４０４の後、ステップＳ４０５へ進み、元の当該の複数のパケットデータに無効検出γ線フラグを立てる。
この新たに生成したパケットデータに全吸収フラグを立て、元の当該の複数のパケットデータに無効検出γ線フラグを立てるのは、散乱線処理の完了を意味し、後続の第２散乱線処理部５９において、散乱線処理を行なわせないようにするためである。
ここで、検出時刻情報を検出エネルギの最も大きいパケットデータのものとするのは、図１９に示すようにγ線検出信号の波高値が大きいほどタイミング信号が早く立ち上がり、検出時刻の補正量が小さく信頼度が高いからである。
【００９９】
ステップＳ４０２からステップＳ４０６へ進んだ場合は、基準となるパケットデータの遠距離散乱フラグが立っていて、散乱線ペアと考えられるパケットデータの相対位置が設定されているか否かをチェックする。「Ｙｅｓ」の場合は、ステップＳ４０７へ進み、「Ｎｏ」の場合は、図１３においてクロックに同期してパケットデータが一つ右へ送られ、レジスタ９２ｅに格納されたパケットデータに対するペアデータ生成の処理を終え、新たにレジスタ９２ｅに格納されたパケットデータを基準となるパケットデータとしたペアデータ生成処理に戻る。
ステップＳ４０７では、前記散乱線ペアと考えられるパケットデータの相対位置に対応するペアレジスタのパケットデータに遠距離散乱フラグが立っていて、フラグの値として“０”が設定されているか、否かをチェックする。「Ｙｅｓ」の場合は、ステップＳ４０４へ進み、「Ｎｏ」の場合は、図１３においてクロックに同期してパケットデータが一つ右へ送られ、レジスタ９２ｅに格納されたパケットデータに対するペアデータ生成の処理を終え、新たにレジスタ９２ｅに格納されたパケットデータを基準となるパケットデータとしたペアデータ生成処理に戻る。
以上で、一連のペアデータ生成処理の説明を終了する。
【０１００】
本発明の第１の散乱線判定は、本実施形態におけるフローチャートのステップＳ３０５〜Ｓ３１１およびステップＳ３１３〜Ｓ３１６が対応し、第２の散乱線判定はフローチャートのステップＳ３０５〜Ｓ３１０、ステップＳ３１２、ステップＳ３１３〜Ｓ３１５、ステップＳ３１７およびステップＳ３１８が対応する。
なお、散乱線判定の処理（図１４〜図１６参照）およびペアデータ生成処理（図１７参照）は、複数のパケットデータについて、１クロックの間に並行して実行される。
図１８から図２１を参照しながら散乱線判定の処理およびペアデータ生成処理の具体的な例を説明する。
図１８に示すように、ここでは説明を平易にするため２次元で近距離散乱範囲と遠距離散乱範囲を設定してある。２本の所定のエネルギを有するγ線（γ１、γ２）が略同時刻に検出器２１に入射し、γ１は検出器２１とγ１Ａとγ１Ｂという相互作用をし、γ２は検出器２１とγ１ａとγ１ｂという相互作用をしたとする。
ここで、（ａ）に示した四角枠はγ線を検出した検出器２１を中心として、検出器２１単位で設定した近距離散乱範囲を示し、（ｂ）に示した四角枠はγ線を検出した検出器２１を中心として、検出器２１単位で設定した遠距離散乱範囲を示す。
【０１０１】
そして、図１９に入射γ線、γ１に由来するγ線検出信号γ１Ａとγ１Ｂのタイミング信号（検出時刻）と、γ２に由来するγ線検出信号γ１ａとγ１ｂのタイミング信号（検出時刻）の発生のばらつきを示す。散乱により検出信号の波高が小さいと検出信号の発生タイミング（検出時刻）が遅くなることを示している。したがって、これらの散乱によるγ線も画像生成に利用するためには、時間窓をある程度広げる必要があるが、その場合、本来の所定のエネルギを持った入射γ線（γ１、γ２）そのものが異なるものも時間窓の中で取り込んでしまうことになり、従来の散乱線処理の方法ではγ１Ａ、γ１Ｂのペアとγ１ａ、γ１ｂのペアを区別して散乱線処理ができなかった。
これに対し、本実施形態では、以下のように区別できる。
【０１０２】
図２０、図２１は、例えば、第１散乱線処理部５３におけるペア確認部８５およびペア生成部８６でのクロック周期に従った比較データレジスタ９０、ペアデータレジスタ９２の各レジスタのパケットデータの移動と散乱線判定回路９６、ペアデータ生成回路９８の動作を説明する図である。横軸は各レジスタに対応し、縦軸はクロックによる周期ステップを示す。以後、前記検出器信号γ１Ａ、γ１Ｂ、γ１ａ、γ１ｂの符号をそのまま対応するパケットデータの符号にも用いることとする。
【０１０３】
１ステップ目においてペア確認部８５にパケットデータγ１Ｂが入力され、レジスタ９０ａに記憶される。この際、本来パケットデータγ１Ｂが持っている、γ線の検出時刻、検出器ＩＤのデータ、検出エネルギのデータに加え、散乱線の処理を行なうための作業エリアとなるフラグデータが記憶される。本実施形態では散乱線の処理を遠距離、および近距離の２つにわける為、フラグのエリアとしてＮｅａｒ（近距離散乱フラグ）とＦａｒ（遠距離散乱フラグ）の２つのエリアを持つ。（その他に前記した全吸収フラグ、無効検出γ線フラグのエリアもあるが、ここでの散乱線処理には直接関係しないので省略する。）
各フラグデータは初め空である。入力データの先頭では、ペア確認部８５の比較対象となるレジスタ９０ｅにはパケットデータが入っていない。このため１から４ステップにおいて散乱線判定は行われず、パケットデータは時間ステップごとに次のレジスタにシフトされる。
【０１０４】
５ステップ目では比較の基準となるレジスタ９０ｅにパケットデータγ１Ｂが入る。比較器９５はパケットデータγ１Ｂと後続のパケットデータγ１ａ、γ１ｂ、γ１Ａの検出時刻、検出器ＩＤ、検出エネルギを比較し、時間差が時間窓以内であること、２つの検出位置が散乱線とみなして良い場所に存在するか、エネルギの総和が所定の入射γ線のエネルギに等しいかなどの判定を行なう。ここでの例では、すべてのデータは時間窓内であるが、検出位置に関しては、基準となるパケットデータγ１Ｂに対してパケットデータγ１ａとパケットデータγ１Ａの２つが遠距離散乱範囲に入っていることが確認できる。この場合、散乱線判定回路９６は、パケットデータγ１Ｂにたいする遠距離散乱のペアがパケットデータγ１ａおよびパケットデータγ１Ａの２つあることになり、図１６のフローチャートのステップＳ３１７の判定により、遠距離での散乱線判定ができないものとして無効であることを示す“ｎｕｌｌ”をすべてのデータに書き込む。
【０１０５】
６ステップ目でパケットデータγ１ａが基準となるパケットデータとなると、パケットデータγ１ｂが唯一の近距離散乱線ペアとなる。このため、基準となるパケットデータγ１ａの近距離散乱フラグ（Ｎｅａｒ）には、自分自身より１つ後ろのパケットデータとペアであることを示すフラグの値“１”を、またパケットデータγ１ｂの近距離フラグには自分自身より前のデータとペアであることを示すフラグの値“０”を設定する。
【０１０６】
ペア生成部８６における近距離散乱フラグ、遠距離散乱フラグのフラグ立が終わったパケットデータは、順次、ペア生成部８６へ送られる。１０ステップ目には先頭のパケットデータγ１Ｂがペア生成部８６のレジスタ９２ｅに格納される。パケットデータγ１Ｂには近距離散乱フラグ（Ｎｅａｒ）が立っておらずペアが存在しない。また、遠距離散乱フラグ（Ｆａｒ）は無効であるので、散乱線処理後のペアデータにもとづく新たなパケットデータは生成されない。ステップ１１ではパケットデータγ１ａがレジスタ９２ｅに格納される。パケットデータγ１ａには近距離散乱フラグが立っており、フラグの値は“１”を示しているので、ペアのパケットデータが自分自身の１つ後ろに存在していることを示している。このため、近距離散乱フラグが立っておりそのフラグの値が“０”を示している１つ後ろのパケットデータγ１ｂとペアを作ることができる。このとき、ペアデータ生成回路９８は、新たなパケットデータを生成し、元のペアとされたパケットデータγ１ａ、γ１ｂには無効γ線情報フラグを立て、その後の散乱線処理や画像生成における処理の対象とならないようにする。
【０１０７】
ステップ１２では、パケットデータγ１ｂがレジスタ９２ｅに格納される。先頭に来る。パケットデータγ１ｂは近距離散乱フラグが立っているが、そのフラグの値は“０”で、前方一致であることを示しており、また、前記した無効γ線情報フラグも立っているので、ペアデータとしての新たなパケットデータは生成されない。
このように近距離散乱および遠距離散乱の２つのフラグを立てることを可能とすることにより、近距離散乱の処理を優先し、遠距離散乱の処理ではペアとなるパケットデータが特定できない場合でもパケットデータのペア判定が可能となる。
【０１０８】
本実施形態のＰＥＴ装置１によれば、次の効果が得られる。
検出器ユニット２からのデータを直接、同時計数回路に入力する構成と異なり、本実施形態では、検出器ユニット２から１タイムフレーム間に出力されるパケットデータを、一方のバッファ（例えば、第１バッファ６５ａ）に格納している間、他方のバッファ（例えば、第２バッファ６５ｂ）に格納されたデータを利用して、後段の処理を行っている。このため、（ａ）パケットデータの格納および出力を、２つのバッファ（６５ａ、６５ｂ）で交互に分担しているので、タイムフレーム内に多数のイベントが発生しても処理可能になる。このため、タイムフレームを長く設定でき、タイムフレームを跨ぐγ線検出信号の数え落しを減少できる。
（ｂ）また、予めパケットデータを、検出時刻を基準に並べているので、同時計数判定の対象となるパケットデータの数が制限され、処理負荷が小さくなり、動作の高速化や、回路規模の小規模化を図ることができる。
（ｃ）散乱線処理は、パケットデータを検出時刻順に並べて行っているので、散乱線処理の対象となるパケットデータの数が制限され、処理負荷が小さくなり、動作の高速化や、回路規模の小規模化を図ることができるとともに、より複雑な散乱線処理論理を採用することにより、取りこぼすγ線検出信号をさらに減らして、ＰＥＴ装置１の感度の向上を図ることもできる。
（ｄ）本実施形態は、ある検出器ユニット２内での、所定の近距離散乱範囲と遠距離散乱範囲とを分けて散乱線処理を行い、その後に群に分けてブロック化した複数の検出器ユニット２からの各γ線検出信号にもとづいて得られた検出γ線情報により、データ収集ユニット３内で再び所定の近距離散乱範囲と遠距離散乱範囲とを分けて散乱線処理を行なっている。このため、検出器ユニット２内で散乱線処理は、限定された検出器信号だけで済み、ＦＰＧＡ３１における散乱線処理の負荷が軽減できる。また、データ収集ユニット３は、検出器ユニット２内で、近距離散乱、遠距離散乱と判定されなかったものだけについて散乱線処理をすれば良いので、検出器ユニット２間の近距離散乱と遠距離散乱に対する散乱線処理が主になり、近距離散乱に対する散乱線処理の負荷が減る。
その結果、計数率の高い検出信号に対して、検出器ユニット２、データ収集ユニット３という階層式の散乱線処理構成であり、データ収集ユニット３の散乱線処理の負荷が減じて、適正化できる。
また、散乱線処理において、近距離散乱を優先的に採用するので、偶発的な同一時間窓内に発生したγ線検出情報を遠距散乱として採用する数が抑制されるのでノイズが抑制される。
【０１０９】
その結果、１つの所定のエネルギの入射γ線に起因する複数のγ線検出信号をも利用して断層像作成に利用できるので、γ線の検出感度がより向上し、検査時間をより短縮することができる。
【０１１０】
本実施形態では近距離散乱と遠距離散乱の２つの条件にわけ、散乱線処理を行ったが、近距離散乱範囲、遠距離散乱範囲の空間範囲の設定を２段階から３段階にしても良い。また、近距離散乱および遠距離散乱の条件として、検出器位置だけの関係だけではなく、検出時刻の差が小さいほど、１つの入射γ線に起因するペアの散乱線である確率が高いとして、検出時刻の差で重み付けを行なうことも可能である。
本実施形態では処理回路の規模縮小のため、検出器ユニット２のＦＰＧＡ３１でも、データ収集ユニット３でも、近距離、遠距離散乱線処理を纏めて行っているが、それに限定されるものではなく、近距離散乱線処理はＦＰＧＡ３１で行い、遠距離散乱線処理はデータ収集ユニット３で行なうように完全に２つに分け、２段階で処理しても、略同じ結果を得ることができる。
また、本実施形態では、第１散乱処理部５３、第２散乱処理部５９では、回路を簡単にするため、近距離散乱と遠距離散乱を１つの回路で処理したが、近距離散乱の処理と遠距離散乱の処理を別個の回路で処理するようにしても良い。
【０１１１】
《第２の実施形態》
次に、本発明に係る第２の実施形態である核医学診断装置ついて図２２、図２３を参照しながら説明する。本実施形態の核医学診断装置はＰＥＴ装置１Ａであり、第１の実施形態とは、以下の点で異なる。
本実施形態では、検出器ユニット２のＦＰＧＡ３１がＦＰＧＡ３１Ａに置き換わり（図２３参照）、検出器ユニット２Ｂとなり、検出器ユニット２Ｂ間でパケットデータのやり取りをし、検出器ユニット２Ｂ間の散乱線処理もＦＰＧＡ３１Ａで行なう。また、図２２に示す本実施形態における補助データ収集ユニット４は、第１の実施形態におけるデータ収集ユニット３が散乱線処理を行っていたのに対し、ただデータ転送する機能だけとなり、データ処理装置１２への接続が、補助データ収集ユニット４を介している。
【０１１２】
第１の実施形態と同じ構成については、同じ符号を付し、重複する説明を省略する。
図２３に示すように、検出器ユニット２Ｂは、検出器ユニット２におけるＦＰＧＡ３１の代わりにＦＰＧＡ３１Ａを具備している。
ＦＰＧＡ３１Ａは、散乱線処理を行なう機能を有し、第１データソート部８０、第１散乱線処理部８１、第２データソート部８２、第２散乱線処理部８３および散乱線データ処理部８４を備えている。第１データソート部８０、第１散乱線処理部８１、第２データソート部８２、第２散乱線処理部８３および散乱線データ処理部８４は、この順序に接続されている。複数のデジタルＡＳＩＣ２６が第１データソート部８０に接続されている。また、検出器ユニット２Ｂを有するカメラ１１の周方向において隣り合う第１、第２の検出器ユニット２Ｂにおいて、第１の検出器ユニット２Ｂの第１散乱線処理部８１が第２の検出器ユニット２Ｂの第２データソート部８２に接続されている。第２の検出器ユニット２Ｂの第２散乱線処理部８３が第１の検出器ユニット２Ｂの散乱線データ処理部８４に接続されている。換言すれば、第１の検出器ユニット２Ｂの第１散乱線処理部８１の出力を入力する第２の検出器ユニット２Ｂ、および第１の検出器ユニット２Ｂの第２散乱線処理部８３を入力する第３の検出器ユニット２Ｂは、前記周方向において、第１の検出器ユニット２Ｂを間に挟むように配置される。
【０１１３】
第１データソート部８０、第１散乱線処理部８１は、第１の実施形態におけるＦＰＧＡ３１内の第１データソート部５１および第１散乱線処理部５３と同様の構成を有し、同様の原理で動作する。また、第２データソート部８２、第２散乱線処理部８３は、第１の実施形態におけるデータ収集ユニット３内の第２データソート部５７および第２散乱線処理部５９と同様の構成を有し、同様の原理で動作する。
第１散乱線処理部８１は、入力されたパケットデータについて散乱線処理を行い、一個の所定のエネルギの入射γ線に起因する複数のパケットデータを纏める機能を有する。第１散乱線処理部８１の出力は、この検出器ユニット２Ｂ内の第２データソート部８２と、隣接する検出器ユニット２Ｂ内の第２データソート部８２とに入力される。一個のγ線に起因する複数の散乱γ線は、同一の検出器ユニット２Ｂ内の検出器２１で検出されるとは限られず、隣接する検出器ユニット２Ｂ内の検出器２１でも検出される場合がある。このため、第１散乱線処理部８１で散乱線処理を行った後、パケットデータを隣接する検出器ユニット２Ｂ内の第２データソート部８２へも転送するのである。
【０１１４】
第１の検出器ユニット２Ｂの第１散乱線処理部８１は、第１の検出器ユニット２Ｂ内で第２の検出器ユニット２Ｂに近い領域に位置する一部の検出器（好ましくは、第１の検出器ユニット２Ｂ内の領域を周方向において二等分した一方の領域で、第２の検出器ユニット２Ｂに近い領域内に位置する全検出器（第１の検出器ユニット２Ｂ内の１／２の検出器））２１のγ線検出信号に起因した各パケットデータを、第２の検出器ユニット２Ｂの第２データソート部８２に出力する。
【０１１５】
第２の検出器ユニット２Ｂの第２データソート部８２は、第２の検出器ユニット２Ｂの第１散乱線処理部８１、および周方向においてその検出器ユニット２Ｂと隣り合う第２の検出器ユニット２Ｂの第１散乱線処理部８１からそれぞれ入力した各データパケットを合わせた状態でそれらのパケットデータを検出時刻順に並べて第２散乱線処理部８３に出力する。
【０１１６】
前記したように、各第２データソート部８２は、自身が属する検出器ユニット２Ｂと、これに隣接する検出器ユニット２Ｂから集められたパケットデータを、検出時刻順に出力する。ここで、第２データソート部８２へ入力される２本のパケットデータ列は、すでに検出時間順に並んでいる。このため、データパケット列の先頭から検出時刻の早いものを選び、１列に併合するだけで、それらのパケットデータを検出時刻順に並べることができる。このため、第１データソート部８０とは異なり、簡単なマージソート回路を用い、回路規模を縮小し、かつ高速で処理することができる。
【０１１７】
第２散乱線処理部８３は、第１散乱線処理部８１と同様の構成を有し、同様の原理で動作する。第２散乱線処理部８３は、入力されたデータパケットを用いて散乱線処理を行い、一個のγ線に起因する複数のデータパケットのうち最初にγ線が入射された検出器２１のγ線検出信号にもとづいたデータパケットを把握する機能を有する。第２散乱線処理部８３の出力は、この検出器ユニット２Ｂ内の散乱線データ処理部８４と、隣接する検出器ユニット２Ｂ内の散乱線データ処理部８４とに入力される。すなわち、第２散乱線処理部８３は、散乱線処理後のパケットデータが自身の属する検出器ユニット（例えば、第２の検出器ユニット）２Ｂのものであればそのパケットデータを自身の属する検出器ユニット（例えば、第２の検出器ユニット）２Ｂ内の散乱線データ処理部８４に、それが隣接する検出器ユニット（例えば、第１の検出器ユニット）２Ｂのパケットデータであればそのパケットデータを隣接する検出器ユニット（例えば、第１の検出器ユニット）２Ｂ内の散乱線データ処理部８４にそれぞれ出力する。
【０１１８】
散乱線データ処理部８４は、第２データソート部８２と同様の構成および機能を有し、補助データ収集ユニット４に出力する各パケットデータを検出時刻データ順に並べる。
【０１１９】
以上、第２の実施形態のＰＥＴ装置１Ａによっても、第１の実施形態同様に散乱線処理が行え、データ処理装置１２側で、散乱線処理も行なう場合に比して、データ処理装置１２のデータ処理の負担が軽減する。また、予めパケットデータを、検出時刻を基準に並べているので、同時計数判定の対象となるパケットデータの数が制限され、処理負荷が小さくなり、動作の高速化や、回路規模の小規模化を図ることができる。
また、散乱線処理において、近距離散乱を優先的に採用するので、偶発的な同一時間窓内に発生したγ線検出情報を遠距散乱として採用する数が抑制されるのでノイズが抑制される。
【０１２０】
なお、以上の各実施形態ではＰＥＴ装置１およびＰＥＴ装置１Ａについて述べたが、ガンマカメラ装置にも本発明を適用することができる。ガンマカメラは、得られる機能画像が２次元的なものであり、かつ、γ線の入射角度を規制するコリメータを備える。
なお、ＰＥＴ装置１やＰＥＴ装置１Ａと、Ｘ線ＣＴを組み合わせた核医学診断装置の構成としても良い。
【図面の簡単な説明】
【０１２１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る核医学診断装置としてのＰＥＴ装置の構成を示す斜視図である。
【図２】図１のＰＥＴ装置のカメラの周方向の断面と、検出器ユニットからデータ収集ユニットを介してデータ処理装置にパケットデータを送信する経路を模式的に示した図である。
【図３】（ａ）は検出器ユニットをカメラに装着する構成を示したカメラの一部破断斜視図であり、（ｂ）はカメラの中央部の検出器ユニット実装状態を示す断面図である。
【図４】半導体放射線検出器の構成を模式的に示す図である。
【図５】（ａ）は図５の積層構造の半導体放射線検出器の構成要素を模式的に示した斜視図であり、（ｂ）は構成要素を組み合わせて積層構造とした斜視図である。
【図６】（ａ）は第１の実施形態に係る半導体放射線検出器の、検出器基板とＡＳＩＣ基板とを結合した結合基板を示した正面図であり、（ｂ）は同（ａ）の側面図である。
【図７】デジタルＡＳＩＣの概略構成、およびアナログＡＳＩＣとデジタルＡＳＩＣの接続関係を示したブロック図である。
【図８】アナログＡＳＩＣのアナログ信号処理回路を模式的に示したブロック図である。
【図９】結合基板を複数枚収納した検出器ユニットの構造を示す透視斜視図である。
【図１０】図９の検出器ユニットを体軸方向に見た側面図である。
【図１１】検出器ユニットおよびデータ収集ユニットの概略構成を示す図である。
【図１２】第１データソート部の詳細な構成ブロック図である。
【図１３】第１散乱線処理部の詳細な構成ブロック図である。
【図１４】散乱線判定の処理の制御の流れを示すフローチャートである。
【図１５】散乱線判定の処理の制御の流れを示すフローチャートである。
【図１６】散乱線判定の処理の制御の流れを示すフローチャートである。
【図１７】ペアデータ生成回路におけるペアデータ生成の制御の流れを示すフローチャートである。
【図１８】（ａ）は近距離散乱範囲を示す模式図であり、（ｂ）は遠距離散乱範囲を示す模式図である。
【図１９】複数の所定のエネルギの入射γ線が略同時に検出器内で散乱して複数のγ線検出信号を出すときの、検出タイミング信号を出力する様子を説明する図である。
【図２０】第１散乱線処理部における散乱線処理を説明する図である。
【図２１】第１散乱線処理部における散乱線処理を説明する図である。
【図２２】本発明の第２の実施形態に係る核医学診断装置としてのＰＥＴ装置のカメラの周方向の断面と、検出器ユニットから補助データ収集ユニットを介してデータ処理装置にパケットデータを送信する経路を模式的に示した図である。
【図２３】第２の実施形態のユニット統合ＦＰＧＡの構成ブロック図である。
【符号の説明】
【０１２２】
１、１Ａ ＰＥＴ装置（核医学診断装置）
２、２Ｂ 検出器ユニット
２Ａ ユニット支持部材（支持部材）
３ データ収集ユニット
１１ カメラ（撮像装置）
１１ａ 蓋
１１ｂ 開口部
１２ データ処理装置
１２Ａ 同時計測装置
１２Ｂ 断層像情報作成装置
１３ 操作コンソール
１３ａ 表示装置
１３ｂ 入力操作部
１４ ベッド
２０、１２０ 結合基板（ユニット基板）
２０Ａ、１２０Ａ 検出器基板
２０ａ、２０ｂ 基板本体
２０Ｂ、１２０Ｂ ＡＳＩＣ基板
２１ 半導体放射線検出器（γ線検出器）
２２ コンデンサ
２３ 抵抗
２４、１２４ アナログＡＳＩＣ（集積回路、信号処理装置）
２４Ａ ファースト系
２４Ｂ スロー系
２４ａ 前置増幅器
２４ｂ タイミングピックオフ回路
２４ｃ 閾値制御回路
２４ｄ 波形整形回路
２４ｅ ピークホールド回路
２５、２５Ａ、２５Ｂ アナログ／デジタル変換器（信号処理装置）
２６、１２６ デジタルＡＳＩＣ（信号処理装置、集積回路、データ生成部）
２７ 高圧電源
３０ 筐体（収納部材）
３０ａ 天板
３０ｂ 底板
３０ｃ 隔壁
３１ ユニット統合ＦＰＧＡ（他の集積回路）
３３、１３３ アナログ信号処理回路
３４、１３４ 検出信号処理部
３５ タイミング検出部
３６ 検出器制御部
３７ データ転送部
３８、４２、４３ コネクタ
５１、８０ 第１データソート部（検出データ出力部）
５３、８１ 第１散乱線処理部（散乱線処理部）
５５ データ転送部
５７ 第２データソート部（検出データ出力部、ユニット間検出データ出力部）
５９、 第２散乱線処理部（散乱線処理部、ユニット間散乱線処理部）
８２ 第２データソート部（検出データ出力部）
８３ 第２散乱線処理部（散乱線処理部）
２１１ 検出素子
Ｃ１、Ｃ３ コネクタ
Ｃ２ 基板コネクタ
ＰＳ 高圧電源装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、核医学診断装置に係り、特に、放射線検出器を用いた核医学診断装置の一種である陽電子放出型断層撮影（Positron Emission Computed Tomography）装置（以下、ＰＥＴ装置と称する）に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＰＥＴ検査とは、陽電子放出核種（例えば１１Ｃ、１３Ｎ、１５Ｏ、１８Ｆ等）を含んで、検査対象となる患部（病巣）で代謝される性質を付与したＰＥＴ用の放射性薬剤（以下、ＰＥＴ用薬剤という）を被検体に投与し、所定時間後、ＰＥＴ用薬剤が被検体内のどの部位に集積しているか（どの部位で多く消費されているか）を、患部に集積したＰＥＴ用薬剤に起因して放出されるγ線を検出することにより特定するものである。ＰＥＴ用薬剤から放出された陽電子は、付近の電子と結合して陽電子消滅し、その際、一対のγ線を放出する。これら一対のγ線（以下、γ線対と記載する）は、互いにほぼ正反対の方向に放射されるので、そのγ線の検出信号を基に、そのγ線の発生源位置（患部位置）を通る直線を特定することができる。
【０００３】
ＰＥＴ検査では、こうして患部に集積したＰＥＴ用薬剤に起因して体内から放出されるγ線対を多数検出し、そのデータをもとにＰＥＴ用薬剤を多く消費する箇所（患部位置）を含む被検体の断層像（以下、ＰＥＴ像という）を作成する。このようなＰＥＴ検査を行なうＰＥＴ検査装置としては、例えば特許文献１に記載の核医学診断装置等、既に多数のものが提唱されている。
【０００４】
通常、ＰＥＴ装置は、γ線を検出する放射線検出器を複数備えており、どの放射線検出器がγ線を検出したかを割り出して患部を含むＰＥＴ画像を作成する。医者がそのＰＥＴ画像を見て患部の位置を特定する。γ線は、放射線検出器に入射してもそのまま透過してしまうこともあるが、この場合を除き、放射線検出器に入射して減衰する。γ線が減衰した放射線検出器は、そのγ線の減衰エネルギに相当する検出信号（電荷）を出力する。また、検出された（減衰した）γ線は、全減衰する場合を除き、その放射線検出器内で散乱する。散乱したγ線（以下、散乱γ線と記載する）は、進行方向を変え、異なる入射角で他の放射線検出器に入射する。勿論、散乱γ線は、その後減衰せずに入射した各放射線検出器を透過する場合もあるし、他の放射線検出器にて全減衰、或いは再び散乱し検出されることもある。つまり、放射線検出器により検出されるγ線には、散乱前の（放射線検出器により散乱していない状態の）γ線（以下、非散乱γ線と記載する）と散乱γ線とが混在することになる。またガンマ線は患者の体内においても散乱（以下、体内散乱γ線と記載する）を起こし、進行方向を変え、エネルギが減衰した状態で放射線検出器へ到達する場合がある。
【０００５】
ここで前記のように、体内散乱γ線は、発生時と進行方向が異なるため、体内散乱γ線のベクトルの延長上には、そのγ線の発生源は存在しない。即ち、体内散乱γ線の検出信号をもとにしたＰＥＴ画像のデータは、誤った情報となりノイズの原因となる。そこで、従来、体内散乱γ線が、散乱時にエネルギ減衰することを考慮し、設定したエネルギ閾値以下のエネルギのγ線を体内散乱γ線と判定して除去するのが一般的であった。ところがこの場合、患者の体内で散乱していないγ線であっても散乱γ線は、そのエネルギが前記エネルギ閾値を超えないために、ＰＥＴ画像のデータ収集効率が低下する場合があった。
【０００６】
これに対し、前記特許文献１に記載の核医学診断装置においては、複数のγ線が検出された場合、これらγ線の検出信号を同時計数し、ほぼ同時に検出されたγ線の発生源を同一と見なし、算出したそれらのトータルエネルギが設定範囲内の値かどうかを見て、それらの中に非散乱γ線が含まれているかを判定している。そして、非散乱γ線を含むと判定した場合、検出したγ線の中から、統計的に非散乱γ線である確率が高いものを１つ選定することにより、γ線の初期入射位置を選定している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、３ＤのＰＥＴ画像を生成するＰＥＴ装置では、コリメータを用いないため半導体放射線検出器へのγ線の入力レートが高くなり、散乱γ線の判定をより高速で行なう必要がある。また、この従来技術においては、５１１ｋｅＶという散乱の生じやすい高エネルギのγ線に対して、撮像時間を短くするため、１つの入射γ線による複数の散乱γ線の検出を特定して、ＰＥＴ画像の生成に用いる場合の、高速処理の問題を解決していない。
特に、γ線の散乱時の検出エネルギは小さく、その場合のγ線検出信号の波形における立ち上がりは遅くなる。γ線検出信号から検出時刻を測定する方法の一つであるリーディングエッジトリガ手法を用いると、エネルギの小さい検出信号（イベント）は、次のγ線検出信号（イベント）と、検出タイミングが重なってしまう。例え、エネルギによる検出時刻の誤差が生じにくい回路を用いたとしても、低エネルギでは検出時刻の時間分解能が劣化する。
また、化合物半導体をγ線検出器に用いる場合には、電子・正孔の移動度の差によるγ線検出信号の波形変動より検出時刻の時間分解能が劣化し、１つの入射γ線に対する散乱による複数のγ線検出信号であることを判定するための時間窓を広げる必要が出てくる。そうすると散乱線処理の候補となるイベントの数が増加し、散乱線処理を効率的に行なう技術が求められるようになる。
【０００８】
本発明の目的は、同一のγ線による複数のγ線検出信号に対して、散乱γ線を効率良く特定し、精度の高いＰＥＴ画像を作成することができる核医学診断装置を提供することにある。
【特許文献１】特開２０００−３２１３５７号公報
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記した目的を達成するため、本発明は、散乱線処理部は、複数の検出γ線情報のうち、基準となる検出γ線情報と他の複数の検出γ線情報のそれぞれについて、基準となる検出γ線情報に含まれる検出器ＩＤにもとづき、予め設定された第１の空間範囲に含まれる同一の前記γ線に起因する検出γ線情報であるか否かの第１の散乱線判定を行ない、第１の散乱線判定にもとづいて複数の当該検出γ線情報を併合し、第１の散乱線判定において同一のγ線に起因すると判定された検出γ線情報以外にもとづき、第１の空間範囲より広く予め設定された第２の空間範囲に含まれるγ線検出器からの同一のγ線に起因する検出γ線情報であるか否かの第２の散乱線判定を行ない、第２の散乱線判定にもとづいて複数の当該検出γ線情報を併合することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、同一のγ線による複数のγ線検出信号に対して、散乱γ線を効率良く特定し、精度の高いＰＥＴ画像を作成することができる核医学診断装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
《第１の実施形態》
次に、本発明の好適な一実施形態である核医学診断装置について、適宜図面を参照しながら説明する。
以下において、本実施形態の核医学診断装置、アナログＡＳＩＣ等といった各素子の基板上への配置（レイアウト）、基板のユニット化等の本実施形態に適用される要素の説明、散乱線処理の方法の説明を行なう。
なお、アナログＡＳＩＣは、アナログ信号を処理する、特定用途向けＩＣであるＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）を意味し、ＬＳＩ（Large Scale Integrated Circuit）の一種である。
【００１２】
（核医学診断装置）
まず、最初に、本実施形態の核医学診断装置を説明する。
図１に示すように、核医学診断装置としてのＰＥＴ装置１は、カメラ１１、データ処理装置１２、操作コンソール１３等を含んで構成されている。被検体Ｐ（図２参照）は、ベッド１４に載せられてカメラ１１で撮影されるようになっている。
操作コンソール１３は、ＰＥＴ装置１の断層画像やＰＥＴ装置１の状態チェック結果等を表示する表示装置１３ａ、キーボードやマウス等の入力操作部１３ｂを有している。
【００１３】
図２に示すように、カメラ１１の内部には、被検体Ｐから放出されるγ線を検出するため、半導体放射線検出器（γ線検出器、以下、単に検出器と称する）２１（図４、図５参照）を多数備えた結合基板（ユニット基板）２０（詳細は図６参照）を複数収納した検出器ユニット２が、円周方向に多数配置されており、被検体Ｐの体内から放出されるγ線を検出器２１で検出する。
検出器ユニット２は、γ線の検出エネルギ、検出時刻を計測するための集積回路（ＡＳＩＣ）を前記結合基板２０上に有しており、検出したγ線の検出エネルギや検出時刻を測定したり、γ線を検出した検出器２１のアドレスを検知したりして、それらを検出γ線情報としてデータ処理装置１２に出力するようになっている。
【００１４】
検出器ユニット２は、検出したγ線の検出エネルギのデータ（検出エネルギ値情報）、検出時刻のデータ（検出時刻情報）および前記した検出器２１のアドレスに対応する検出器ＩＤ（検出器アドレス情報）を含むパケットデータ（検出γ線情報）を、データ収集ユニット３（３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄ）経由でデータ処理装置１２に出力する。データ収集ユニット３は、検出器ユニット２からのパケットデータの一部を隣接するデータ収集ユニット３に転送する。
データ収集ユニット３は、詳細は後記するが、複数の検出器ユニット２から出力されるパケットデータを、検出時刻情報にもとづいて順に並べるソート処理機能と、検出器ユニット２間における後記する散乱線処理機能を有している。
【００１５】
図２に示すようにデータ処理装置１２は、図示しない記憶装置、同時計測装置１２Ａおよび断層像情報作成装置１２Ｂを有する。データ処理装置１２は、パケットデータを取り込む。同時計測装置１２Ａは、前記パケットデータ、特に検出時刻のデータおよび検出器ＩＤにもとづいて同時計測判定を行なう。そして、５１１ｋｅＶのγ線の検出位置を特定し記憶装置に記憶する。断層像情報作成装置１２Ｂは、この特定した位置にもとづいて機能画像を作成して、表示装置１３ａに表示する。
【００１６】
ちなみに、被検体Ｐは、放射性薬剤、例えば、半減期が１１０分の１８Ｆを含んだフルオロ・ディオキシ・グルコース（ＦＤＧ）を投与され、被検体Ｐの体内からは、ＦＤＧから放出された陽電子の消滅時に５１１ｋｅＶのγ線（消滅γ線）の対が、互いにほぼ１８０°の方向に放出される。
このとき、カメラ１１の各検出器２１はベッド１４の周囲を取り囲んでいる。検出器ユニット２からデータ収集ユニット３経由でデータ処理装置１２へは、検出器２１がγ線と相互作用を起こした際のγ線検出信号にもとづいて得られた検出エネルギ値情報および検出時刻情報、および検出器ＩＤが、検出器ユニット２に含まれる検出器２１ごとに出力されるようになっている。
【００１７】
検出器ユニット２は、図３の（ａ）に示すようにカメラ１１の開口部１１ｂに周方向に６０〜７０個着脱自在に配置された構成をしており、保守点検が容易なようにされている。検出器ユニット２は、ユニット支持部材２Ａを介して装着される。また、図３の（ｂ）に示すように、検出器ユニット２は、ユニット支持部材２Ａに片端支持されてカメラ１１に装着されている。ユニット支持部材２Ａは、中空の円盤状（ドーナツ状）をしており、検出器ユニット２を装着する開口部１１ｂをカメラ１１の周方向に多数（装着する検出器ユニット２の数だけ）備えている。このように、検出器ユニット２を片端支持するため、検出器ユニット２の筐体３０の体軸方向手前側には、ストッパとなるフランジ部分が設けてある。
【００１８】
ちなみに、検出器ユニット２を周方向に極力密に並べようとすると、周方向内側のフランジ部分は邪魔になる。そこで、この邪魔になる部分のフランジ部分を筐体３０からなくし、周方向外側のフランジ部分を残すようにしても良い。ユニット支持部材２Ａを体軸方向にもう１つ設置し、検出器ユニット２の両端部を両方のユニット支持部材２Ａで保持しても良い。
【００１９】
なお、カメラ１１に検出器ユニット２を装着する場合は、蓋１１ａを取り外して、ユニット支持部材２Ａを露出させ、開口部１１ｂから検出器ユニット２をフランジ部分が突き当たるまで差し込んで装着するようになっている。差し込んで装着することにより、カメラ１１の図示しない電源および信号配線のそれぞれのコネクタと検出器ユニット２の対応するコネクタとの接続が行われ、カメラ１１と検出器ユニット２との信号および電源の接続がなされる。
検出器２１、結合基板２０および検出器ユニット２の構成は、後に詳しく説明する。
以下、本実施形態の特徴部分の説明を行なう。
【００２０】
（半導体放射線検出器）
まず、本実施形態に適用される検出器２１を図４、図５を参照しながら説明する。図４は、検出器２１の積層構造を概念的に示した図であり、図５の（ａ）は検出器の構成部品である検出素子と電極を模式的に示した斜視図であり、図５の（ｂ）はそれを積層して一体化した後の斜視図である。
図４に示すように、検出器２１は、板状の半導体材料Ｓからなる半導体放射線検出素子（以下、検出素子という）２１１の両面を薄板状（膜状）の電極（アノードＡ、カソードＣ）で覆ったものを、例えば、５層に重ねた積層構造をしている。
このうち、半導体材料Ｓは、前記したＣｄＴｅ（テルル化カドミウム）、ＣｄＺｎＴｅ（テルル化亜鉛カドミウム）、ＨｇＩ２（ヨウ化水銀）、ＴｌＢｒ（臭化タリウム）、ＧａＡｓ（ガリウム砒素）等のいずれかの単結晶で構成されている。
また、電極Ａ（アノードＡ）、電極Ｃ（カソードＣ）は、Ｐｔ（白金）、Ａｕ（金）、Ｉｎ（インジウム）等のいずれかの材料が用いられる。
なお、以下の説明では、半導体材料ＳはＣｄＴｅの単結晶をスライスしたものであるとする。また、検出する放射線は、ＰＥＴ装置１で用いる５１１ｋｅＶのγ線であるとする。
【００２１】
図４に示す半導体材料Ｓ（検出素子２１１）の１層の厚さは、例えば、０．５〜１．５ｍｍである。アノードＡおよびカソードＣの厚みはそれぞれ約２０μｍである。
この図４に示される積層構造の検出器２１は、アノードＡ同士、カソードＣ同士が共通で接続されていることから、各層それぞれが他の層とは独立に放射線を検出する構成ではない。換言すると、γ線と半導体材料Ｓとが相互作用を起こした場合、最上層で起こしたのか、最下層で起こしたのか等を判別しない構成である。もちろん、各層ごとに検出するような構成とすることもできる。
【００２２】
ちなみに、このように５層構造としているのは、半導体材料Ｓの厚さを薄くした方が、γ線検出信号の立ち上がり速度も、波高値も高くなるので検出器として都合が良いが、厚さが薄いと半導体材料Ｓと相互作用をせずに素通りしてしまうγ線が多くなることから、電荷の収集効率を高めつつ、素通りをしてしまうγ線の量を少なくして、半導体材料Ｓとγ線との相互作用を増やすため、つまり、カウント数を増やすためである。
このような積層構造の検出器２１の構成とすることで、より良好なγ線検出信号の立ち上がりとより正確な波高値が得られると共に、半導体材料Ｓと相互作用を起こすγ線のカウント数を増やすこと、つまり、感度を上昇させることを両立できる。
【００２３】
電極（アノードＡ、カソードＣ）の面積は、４〜１２０ｍｍ２が好ましい。面積の増加は検出器２１の容量(浮遊容量)を増加させ、この浮遊容量の増加により、ノイズが増加するため、電極の面積は極力小さいほうが良い。また、γ線検出時に発生した電荷は、浮遊容量に一部蓄積されるので、浮遊容量が増加するとアナログＡＳＩＣ２４（図７参照）の前置増幅器２４ａで蓄積される電荷量、ひいては出力電圧(波高値)が減少する問題が発生する。検出器２１としてＣｄＴｅを使用する場合、その比誘電率は１１であり、検出器２１の面積を１２０ｍｍ２、厚さを１ｍｍとするとその容量は１２ｐＦとなり回路のコネクタ等の浮遊容量が数ｐＦであることを考えると無視できなくなる。従って、電極の面積は、１２０ｍｍ２以下が好ましい。
また、電極の面積の下限値は、ＰＥＴ装置１の位置分解能から決定される。
【００２４】
なお、以上の説明では、γ線と相互作用を起こす半導体材料ＳをＣｄＴｅとしたが、半導体材料ＳがＣｄＺｎＴｅ、ＴｌＢｒやＧａＡｓ等であっても良いのはいうまでもない。
【００２５】
（結合基板；検出器基板とＡＳＩＣ基板）
次に、検出器ユニット２内に設置される結合基板（ユニット基板）２０の詳細構造を、図６を用いて説明する。図６の（ａ）は結合基板を示した正面図であり、（ｂ）は同（ａ）の側面図である。
結合基板２０は、両面に複数の検出器２１が設置された検出器基板２０Ａと、両面にコンデンサ２２、抵抗２３、アナログＡＳＩＣ２４、アナログ／デジタル変換器（以下、ＡＤＣという）２５が設置され、片面にデジタルＡＳＩＣ２６が設置されたＡＳＩＣ基板２０Ｂと、をコネクタＣ１で接続したものである。
【００２６】
（検出器基板）
図６の（ａ）に示すように、検出器基板２０Ａには、基板本体２０ａの片面上に、被検体Ｐの体軸方向に対応する図６の（ａ）における横方向一列に、例えば、１６個の検出器２１が配列され、さらに、被検体Ｐの体軸に対して径方向に対応する図６の（ａ）における縦方向に４列配列され、つまり、横１６個×縦４個の合計６４個の検出器２１が格子状に配設されている。また、図６の（ｂ）に示すように、検出器基板２０Ａの他の面にも同様に検出器２１が設置され、１つの検出器基板２０Ａには、両面合計で１２８個の検出器２１が配設されている。
ここで、検出器２１の数が多くなるほどγ線を検出し易くなり、かつ、γ線検出の際の位置精度を高めることができるので、検出器２１は、極力密に検出器基板２０Ａ上に配設される。
【００２７】
ちなみに、図６の（ａ）において、ベッド１４上の被検体Ｐから放出されたγ線が、図面の下方から上方（矢印３２の方向、すなわち、カメラ１１の半径方向）に進行する場合、検出器基板２０Ａにおける左右方向の検出器２１の配置を密にした方が、素通りするγ線の数（検出器２１同士の隙間を通過するγ線の数）を減らすことができるので好ましい。これにより、γ線の検出効率を高めることになり、得られる画像の体軸方向の空間分解能を高めることができる。
【００２８】
なお、本実施形態の検出器基板２０Ａは、図６の（ｂ）に示すように、検出器２１を基板本体２０ａの両面に設置しているので、片面にしか設置しない場合よりも、基板本体２０ａを両面に搭載することにより共有化できる。このため、基板本体２０ａの数を半減することができ、被検体Ｐの体軸の周方向により密に検出器２１を配置することができる。併せて、前記のように、検出器基板２０Ａ（結合基板２０）の枚数を半分に減らせる。
前記説明では、横１６個の検出器２１は、カメラ１１において、被検体の体軸方向に配置される構造としたが、それに限定されない。例えば、横１６個の検出器２１を、カメラ１１において被検体Ｐの体軸に対して周方向に配置する構造としても良い。
また、検出器２１は、図５の（ｂ）に示す電極Ａ、Ｃの面を基板本体２０ａの面に平行にして配設しても良いし、また、電極Ａ、Ｃの面を基板本体２０ａの面に垂直にして配設しても良い。
【００２９】
各検出器２１のアノードＡとカソードＣの間には、電荷収集のために、例えば、高圧電源２７（図８参照）により５００Ｖの電位差（電圧）が印加されている。この電圧は、ＡＳＩＣ基板２０Ｂ側からコネクタＣ１（図６の（ａ）参照）を介して検出器基板２０Ａ側へ供給される。また、各検出器２１がγ線を検出したときに出力するγ線検出信号は、コネクタＣ１を介してＡＳＩＣ基板２０Ｂ側へ供給される。このため、検出器基板２０Ａの基板本体２０ａ内には、コネクタＣ１と各検出器２１を接続する図示しない基板内配線（検出器印加電圧用、信号授受用）が設けられている。この基板内配線は多層構造をしている。検出器基板２０Ａは、各検出器２１にそれぞれ接続される基板内配線と接続しているコネクタＣ１を有し、後記するＡＳＩＣ基板２０ＢのコネクタＣ１と接続する構造である。
【００３０】
（ＡＳＩＣ基板）
次に、図６を参照しながらＡＳＩＣを搭載したＡＳＩＣ基板２０Ｂを説明する。図６の（ａ）に示すように、ＡＳＩＣ基板２０Ｂは、基板本体２０ｂの両面に２個ずつアナログＡＳＩＣ２４が設置され、片面に１個のデジタルＡＳＩＣ２６が設置されている。つまり、１つのＡＳＩＣ基板２０Ｂは合計４個のアナログＡＳＩＣ２４と１個のデジタルＡＳＩＣ２６を有する。
また、ＡＳＩＣ基板２０Ｂは、基板本体２０ｂの片面に１６個ずつ計３２個のＡＤＣ２５を有する。また、１つの基板本体２０ｂの両面には、コンデンサ２２および抵抗２３が検出器２１の数に対応した数だけ設置されている。また、これらの、コンデンサ２２、抵抗２３、アナログＡＳＩＣ２４、ＡＤＣ２５、デジタルＡＳＩＣ２６を電気的に接続するため、ＡＳＩＣ基板２０Ｂ（基板本体２０ｂ）内には、前記した検出器基板２０Ａと同様に図示しない基板内配線が設けられている。この基板内配線も積層構造をしている。
【００３１】
これらの各回路素子２２、２３、２４、２５、２６の配列および基板内配線は、検出器基板２０Ａから供給された信号が、コンデンサ２２、抵抗２３、アナログＡＳＩＣ２４、ＡＤＣ２５、デジタルＡＳＩＣ２６の順に供給されるようになっている。
なお、ＡＳＩＣ基板２０Ｂは、各コンデンサ２２に接続される基板内配線にそれぞれ接続されて検出器基板２０Ａとの電気的接続を行なうコネクタＣ１と、データ処理装置１２側（後記するユニット統合ＦＰＧＡ側）との電気的接続を行なう基板コネクタＣ２とを有している。
【００３２】
（検出器基板とＡＳＩＣ基板の接続構造）
検出器基板２０ＡとＡＳＩＣ基板２０Ｂとは、図６の（ｂ）に示すように、端部近傍に重なり合うオーバラップ部分を設けて、これらのオーバラップ部分に存在する互いのコネクタＣ１同士を接続する。この接続は、締結用のネジ等により着脱自在（分離・接続自在）に行われる。
なお、このような接続を行なうのは、検出器基板２０ＡとＡＳＩＣ基板２０Ｂとが接続（結合）された結合基板２０を、水平方向に片端支持（片持ち支持）や両端支持すると、結合基板２０の中央部（接続部分）には、該結合基板２０を下方に撓ませたり曲げたりする力が作用するので、接続部分が端面同士を突き合わせたものである場合は、接続部分が撓み易かったり折れ曲がり易かったりするので、接続部分の強度を増すためである。
【００３３】
コネクタＣ１としては、電気的な接続を良好にするため、例えば、スパイラルコンタクト（登録商標）が使用される。スパイラルコンタクト（登録商標）は、螺旋状の接触子にボール状の接続端子が広い面積で接触して良好な電気的な接続が図られるという特性を有する。
なお、ボール状の接続端子がＡＳＩＣ基板２０Ｂ側に設けられる場合は、螺旋状の接触子は検出器基板２０Ａ側に設けられ、ボール状の接続端子が検出器基板２０Ａ側に設けられる場合は、螺旋状の接触子はＡＳＩＣ基板２０Ｂ側に設けられる。
このような、検出器基板２０ＡとＡＳＩＣ基板２０Ｂとの電気的な接続構造を用いることで、信号を検出器基板２０ＡからＡＳＩＣ基板２０Ｂへと、低損失で伝送することができる。損失が少なくなると、例えば、検出器２１としてのエネルギ分解能が向上する。
【００３４】
前記の構成は、ＡＳＩＣ基板２０Ｂに１つの検出器基板２０Ａを接続しているが、検出器基板を複数に分割しても良い。例えば、横方向に８個、縦方向に４個の検出器２１を１つの基板実装とし、２枚の検出器基板をＡＳＩＣ基板に接続する構成でも良い。
また、検出器基盤２０ＡとＡＳＩＣ基板２０Ｂとを、１枚の通しの基板本体で構成しても良い。
【００３５】
次に、図７、図８を参照しながらＡＳＩＣ基板上の各回路素子の構成および機能について説明する。
図７はアナログＡＳＩＣおよびデジタルＡＳＩＣそれぞれの概略構成、およびアナログＡＳＩＣとデジタルＡＳＩＣの接続関係を示した検出器ユニットのブロック図である。
（アナログＡＳＩＣ）
図８はアナログＡＳＩＣの機能構成を模式的に示したブロック図である。
図８に示すように、１個のアナログＡＳＩＣ２４は、１つの電荷有感型前置増幅器（以下、前置増幅器と称する）２４ａと、それに接続するファースト系２４Ａおよびスロー系２４Ｂと、を有するアナログ信号処理回路３３を、例えば、３２組備えている。１個のアナログＡＳＩＣ２４は３２組のアナログ信号処理回路３３をＬＳＩ化したものである。
【００３６】
アナログ信号処理回路３３は検出器２１ごとに設けられ、１つのアナログ信号処理回路３３は１つの検出器２１に接続される。ここで、ファースト系２４Ａは、前置増幅器２４ａから出力されるγ線検出信号にもとづいてγ線の検出時刻を特定するためのタイミング信号を出力するタイミングピックオフ回路２４ｂを有している。タイミングピックオフ回路２４ｂは、ＣＦＤやリーディングエッジトリガ等の手法を用いてタイミング信号を発生させる。また、スロー系２４Ｂは、γ線検出信号にもとづいてγ線の検出エネルギ（波高値）を求めることを目的として、所定の時定数を有し、信号波形をガウス型に整形する波形整形回路２４ｄを有し、波形整形回路２４ｄにさらにピークホールド回路２４ｅが接続されて設けられている。波形整形回路２４ｄには、例えば、ＣＲ−ＲＣフィルタ等が用いられる。
【００３７】
ちなみに、スロー系２４Ｂは、波高値を求めるためにはある程度の処理の時間を要することから「スロー」という名前が付いている。検出器２１から出力されてコンデンサ２２を通過した信号は、前置増幅器２４ａで増幅されγ線検出信号として出力され、さらに波形整形回路２４ｄで増幅され、ピークホールド回路２４ｅに入力される。ピークホールド回路２４ｅは、後記するように波形整形されたγ線検出信号の最大値、つまり検出したγ線のエネルギ値に比例した波高値を保持する。
【００３８】
なお、コンデンサ２２および抵抗２３をアナログＡＳＩＣ２４の内部に設けることもできるが、適切なコンデンサ容量や適切な抵抗値を得るため、および、アナログＡＳＩＣ２４の大きさを小さくする等の理由から、本実施形態では、コンデンサ２２および抵抗２３は、アナログＡＳＩＣ２４の外に配置されている。
ちなみに、コンデンサ２２および抵抗２３は、外部に設けた方が、個々のコンデンサ容量や抵抗値のバラツキが少ないとされている。
【００３９】
アナログＡＳＩＣ２４のスロー系２４Ｂの出力は、ＡＤＣ２５に供給されるようになっている（図８参照）。さらに、アナログＡＳＩＣ２４のファースト系２４Ａの出力およびＡＤＣ２５の出力は、デジタルＡＳＩＣ２６に供給されるようになっている。
ここで、各アナログＡＳＩＣ２４とデジタルＡＳＩＣ２６は、３２チャンネルのファースト系２４Ａの信号を１つ１つ送信する３２本の配線で接続されている（図７参照）。また、アナログＡＳＩＣ２４と各ＡＤＣ２５との間、および各ＡＤＣ２５とデジタルＡＳＩＣ２６との間は、検出器２１の８チャンネル分のスロー系２４Ｂの信号をそれぞれ纏めて送信する１本の配線でそれぞれ接続されている（図７参照）。
さらに、デジタルＡＳＩＣ２６からは、８チャンネル分のアナログ信号処理回路３３に対応して１個の対応付けられたＡＤＣ２５を制御する１本のＡＤＣ制御信号線、および各アナログＡＳＩＣ２４の１つのアナログ信号処理回路３３のピークホールド回路２４ｅを個別に制御するための８チャンネル分を１本に纏めたピークホールド制御信号線が出ており、ＡＤＣ２５およびアナログ信号処理回路３３に接続されている。
なお、前記したピークホールド制御信号線は８チャンネル分を１本に纏めることなく、デジタルＡＳＩＣ２６から各アナログ信号処理回路３３に対して１本ずつ配線するようにしても良い。
【００４０】
（デジタルＡＳＩＣ）
次に、図７を参照しながらデジタルＡＳＩＣ２６について説明する。
デジタルＡＳＩＣ２６は、図７に示すように、８個のタイミング検出部３５および１個の検出器制御部３６を含む検出信号処理部３４を１６組と、１個のデータ転送部３７とを有しており、これらをＬＳＩ化したものである。
【００４１】
ＰＥＴ装置１に設けられた全てのデジタルＡＳＩＣ２６は、図示されていない、例えば、５００ＭＨｚのクロック発生回路（水晶発振器）からのクロック信号を受け、同期して動作している。各デジタルＡＳＩＣ２６に入力されたクロック信号は、全ての検出信号処理部３４内のそれぞれのタイミング検出部３５に入力される。
タイミング検出部３５は、検出器２１ごとに設けられ、該当するアナログ信号処理回路３３のタイミングピックオフ回路２４ｂからタイミング信号が入力される。タイミング検出部３５はタイミング信号が入力された時のクロック信号にもとづいてγ線の検出時刻を決定する。タイミング信号は、アナログＡＳＩＣ２４のファースト系２４Ａの信号にもとづくものであるので、真の検出時刻に近い時刻を検出時刻（検出時刻情報）とすることができる。
【００４２】
検出器制御部３６は、アドレス演算機能と、ＡＤＣ・ピークホールド制御機能と、データ補正機能と、パケットデータ生成機能を有している。
（アドレス演算機能）
アドレス演算機能は、タイミング検出部３５からγ線を検出したタイミング信号に対応する検出時刻情報を受け、その検出器ＩＤを特定する。すなわち、検出器制御部３６は、接続される各タイミング検出部３５に対する検出器ＩＤを記憶しており、あるタイミング検出部３５から検出時刻情報が入力されたとき、そのタイミング検出部３５に対応する検出器ＩＤを特定することによってアドレス演算機能が果たされる。これは、タイミング検出部３５が検出器２１ごとに設けられていて、検出器制御部３６に接続されていることにより可能となる。
【００４３】
（ＡＤＣ・ピークホールド制御機能）
さらに、検出器制御部３６は、時刻情報を入力された後、前記特定された検出器ＩＤを含む８チャンネル分のアナログ信号処理回路３３にピークホールド制御信号を出力し、また、検出器ＩＤとＡＤＣ制御信号をＡＤＣ２５に出力する。
【００４４】
ピークホールド制御信号を受けたアナログ信号処理回路３３のピークホールド回路２４ｅは、波形整形回路２４ｄから入力される信号に対してピークホールド処理をする。そして、所定時間後に検出器制御部３６からリセット信号を受け、ピークホールド処理を解除する。ＡＤＣ２５は、検出器制御部３６から入力された検出器ＩＤに対応するアナログ信号処理回路３３のピークホールド回路２４ｅから出力された波高値（電圧値）を、デジタル信号に変換して検出器制御部３６に出力する。
【００４５】
（データ補正機能）
検出器制御部３６は、タイミング検出部３５から入力された検出時刻情報を、ＡＤＣ２５を介して取得した波高値にもとづいて、例えば、特開２００５−２４９８０６号公報に記載されている方法で補正する。また、ＡＤＣ２５から入力された波高値に対して、予め収集された校正データを基に、検出器２１、アナログＡＳＩＣ２４のゲイン、オフセット補正を行なう。
【００４６】
（パケットデータ生成機能）
検出器制御部３６は、前記補正された波高値を検出エネルギ値情報とし、検出エネルギ値情報に補正された検出時刻情報および検出器ＩＤを付加してデジタル情報であるパケットデータ（検出γ線情報、検出放射線情報）を生成し、データ転送部３７に出力する。
【００４７】
（データ転送部）
データ転送部３７は、複数の入力系統をひとつの出力系統に纏める入出力統合機能と、入力されたパケットデータを一時的に記憶し、後段の構成要素の処理速度に応じて出力するバッファメモリ機能とを有している。データ転送部３７は、各検出器制御部３６からパケットデータを入力されると、必要に応じてバッファリングし、各検出信号処理部３４から出力されたパケットデータを、例えば、定期的に１２枚の結合基板２０を収めている検出器ユニット２（図９参照）の筐体３０の外側に１個設けられているユニット統合ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array、以下、ＦＰＧＡと称する）３１に送信する。
【００４８】
（ユニット統合ＦＰＧＡ）
ＦＰＧＡ３１は、検出器ユニット２内に収容されている全結合基板２０のデジタルＡＳＩＣからのパケットデータをいったん受け入れるバッファ機能と、検出時刻情報にもとづいてパケットデータを時刻順に並べるソート処理機能と、検出器ユニット２内に含まれる検出器２１間で検出された散乱γ線の検出に対して散乱線処理を行なう機能と、を有している。
【００４９】
なお、このソート処理機能と散乱線処理機能の詳細な説明については、ＦＰＧＡ３１とデータ収集ユニット３のソート処理機能と散乱線処理機能の説明のところで後記する。ＦＰＧＡ３１、データ収集ユニット３のソート処理機能は、処理能力や回路規模が異なるが、これらの構成要素では、複数のパケットデータをソート処理する機能部を備えており、基本的に同一の原理に従っている。このため、ＦＰＧＡ３１、データ収集ユニット３は、同一の基本的概念にもとづく回路構成をとることができる。これらの構成要素におけるソート処理の機能部の具体例については、ＦＰＧＡ３１の構成を後記する際に、例示的に説明する。
ＦＰＧＡ３１は、パケットデータをコネクタ３８に接続された情報伝送用配線を介してデータ収集ユニット３に送信する。データ収集ユニット３（図２参照）は、例えば、周方向に４つ配され、周方向に４群にブロック化された検出器ユニット２からのパケットデータを纏めて１つのデータ収集ユニット３に集めて、ソート処理して散乱線処理をし、その後、データ処理装置１２へ送信する。
【００５０】
(検出器ユニット；結合基板の収納によるユニット化)
次に、前記した結合基板２０の筐体３０への収納によるユニット化を説明する。
図９に示すように、検出器ユニット２は、１２枚の結合基板２０、この１２枚の結合基板２０に電荷収集用の電圧を供給する高圧電源装置ＰＳ、ＦＰＧＡ３１、外部との信号の授受を行なう信号用のコネクタ、外部から電源の供給を受けるための電源用のコネクタ等を収納したり保持したりする筐体３０（図１０参照）等を備える。
【００５１】
図９および図１０に示すように、結合基板２０は、奥行方向（被検体Ｐの体軸方向）には重なり合わないように３列、カメラ１１の周方向には４枚並んで筐体３０内に収められている。つまり、１個の筐体３０には、結合基板２０が１２枚収納されている。このように収納するため、奥行方向に伸びる１条のガイド溝Ｇ１を周方向に適宜離間して４列備えるガイド部材３９が、筐体３０の上端部に取り付けられている。ガイド部材３９は、各ガイド溝Ｇ１の部分に、天板３０ａの各コネクタＣ３と対向する位置にそれぞれ開口４０を有する。
【００５２】
さらに、奥行方向に伸びる１条のガイド溝Ｇ２を有する４つのガイド部材４１が、周方向に適宜離間して筐体３０の底板３０ｂの上面に取り付けられている（図１０参照）。ガイド溝Ｇ１、Ｇ２は、結合基板２０を３枚収納する分の奥行を持っている。結合基板２０のＡＳＩＣ基板２０Ｂ側端部がガイド溝Ｇ１に、結合基板２０の検出器基板２０Ａ側端部がガイド溝Ｇ２に、それぞれ挿入される。３枚の結合基板２０がガイド溝Ｇ１、Ｇ２の奥行方向に並んで保持されるようになっている。
【００５３】
ちなみに、結合基板２０は、ＡＳＩＣ基板２０Ｂ側端部と検出器基板２０Ａ側端部がガイド溝Ｇ１、Ｇ２内で摺動するようになっているので、指等で結合基板２０を、ガイド溝Ｇ１、Ｇ２内を滑らして所定の箇所に容易に位置させることができる。このとき、各基板コネクタＣ２はそれぞれ開口４０の部分に位置している。所定枚数の結合基板２０が筐体３０内に配置された後、天板３０ａが筐体３０の上端にネジ等で着脱自在に取り付けられる。天板３０ａに設けられた各コネクタＣ３は、該当する開口４０内に挿入されて該当する基板コネクタＣ２に接続される。
【００５４】
なお、筐体３０の上部、下部とは、筐体３０をカメラ１１から取り出した場合のことであり、図２に示されるように、筐体３０がカメラ１１に備えられた場合には、上下が反転したり、上下が９０°回転して左右になったり、斜めになったりする。
【００５５】
図１０に示すように、筐体３０の天板３０ａには、前記した４列のガイド溝Ｇ１が備えられるほかに、ＦＰＧＡ３１およびコネクタ３８が備えられる。コネクタ３８はＦＰＧＡ３１に接続される。ＦＰＧＡ３１は、現場でプログラムを組むことができる。この点、プログラムを組むことができないＡＳＩＣとは異なる。従って、本実施形態のように、ＦＰＧＡ３１では、例えば、収納する結合基板２０の数や種類が変わった場合でも、結合基板枚数の変化にも適切に対応することができる。
【００５６】
なお、本実施形態で用いているＣｄＴｅを半導体材料Ｓとする検出器２１は、光に反応して電荷を発生することから、筐体３０はアルミニウムやアルミニウム合金といった遮光性を有する材料から構成されると共に、光が侵入する隙間をなくすようにしてある。即ち、筐体３０は遮光性を有する構成をしている。ちなみに、遮光性が他の手段により確保される場合は、筐体３０はそれ自体が遮光性を有する必要はなく、検出器２１を着脱自在に保持する枠（枠体）で良い。例えば、筐体３０を枠構造とし、遮光用の面材等は不用とすることができる。
【００５７】
また、検出ユニット２内の全結合基板２０のデータ転送部３７から出力されたパケットデータ（結合基板２０の全検出器２１に対する全パケットデータ）が、検出ユニット２に設けられたＦＰＧＡ３１からデータ処理装置１２に送られる。
【００５８】
（電源）
次に、電荷収集用の電圧を供給する高圧電源装置ＰＳについて説明をする。図９に示すように、検出器ユニット２は、ＦＰＧＡ３１の裏面側で筐体３０内に、導体金属材料で構成された隔壁３０ｃによって形成される空間に、各検出器２１に電荷収集用の電圧を供給する高圧電源装置ＰＳを設置している。この高圧電源装置ＰＳは、低圧の電源を供給され、図示しない電圧を昇圧するＤＣ−ＤＣコンバータにより電圧を５００Ｖに昇圧して各検出器２１に供給するようになっている。ちなみに、検出器２１は、検出器基板２０Ａ１枚について、片面で６４個、両面で１２８個備えられている。そして、この結合基板２０が１つの筐体３０には１２枚収納される。よって、高圧電源装置ＰＳからは、１２８×１２＝１５３６個の検出器２１に電圧が供給される。
【００５９】
本実施形態では、検出器ユニット２に内蔵する高圧電源装置ＰＳが、天板３０ａに設けられた電源用のコネクタ４２およびコネクタ３８を介して電源配線により外部の低電圧（５〜１５Ｖ）の直流電源に接続されている。高圧電源装置ＰＳの高電圧側端子は、天板３０ａに設けられたコネクタ４３を介して、天板３０ａに設けられた１２個のコネクタＣ３に高圧電源配線４４によりそれぞれ接続されている。図９では高圧電源配線４４は１本のみが例示としてコネクタ４３からコネクタＣ３に接続するように表示してあるが、実際にはコネクタ４３から高圧電源配線４４が各コネクタＣ３に配線されている。
高圧電源は、コネクタＣ３、各結合基板２０の基板コネクタＣ２、基板本体２０ｂ内の図示しない高圧電源配線、コネクタＣ１および基板本体２０ａ内の図示しない高圧電源配線を介して基板本体２０ａに設けられた各検出器２１の電極Ｃにそれぞれ接続される。コネクタＣ１、Ｃ２は、検出器２１の出力信号を伝えるコネクタ以外に、高圧電源配線用のコネクタを含んでいる。
【００６０】
ちなみに、コネクタ３８から高圧電源装置ＰＳに供給された電圧は、高圧電源装置ＰＳ内の図示しないＤＣ−ＤＣコンバータにより５００Ｖに昇圧され、昇圧後、筐体３０の天板３０ａ内を通って、結合基板２０ごと、ＡＳＩＣ基板２０Ｂ→検出器基板２０Ａ→各検出器２１へと供給される。即ち、筐体３０（天板３０ａ）は、高圧電源装置ＰＳから各結合基板２０へ電圧を供給する図示しない電圧供給用の配線を備える。また、各結合基板２０は、基板コネクタＣ２を介して高圧電源装置ＰＳから供給された電圧を、各検出器２１に供給する電圧供給用の配線を備える。
なお、天板３０ａを介してではなく、高圧電源装置ＰＳを、直接、基板本体２０ａに設けた高圧電源配線にコネクタを介して接続しても良い。また、高圧電源用のコネクタは、検出器２１の出力信号用のコネクタから分離して配置しても良い。
【００６１】
《ソート処理機能と散乱線処理機能の説明》
次に、図１１から図１７を参照しながら、ＦＰＧＡ３１およびデータ収集ユニット３におけるソート処理機能と散乱線処理機能について説明する。
図１１は、検出器ユニットおよびデータ収集ユニットの概略構成を示す図である。検出器ユニット２の筐体３０の外面に設けられたＦＰＧＡ３１は、図１１に示すように、第１データソート部５１、第１散乱線処理部５３を備えている。また、データ収集ユニット３は、データ転送部５５、第２データソート部（ユニット間検出データ出力部）５７、第２散乱線処理部（ユニット間散乱線処理部）５９を備えている。
そして、図２に示すように４群にブロック化された各検出器ユニット２のＦＰＧＡ３１から出力されたパケットデータは、ブロックごとにデータ収集ユニット３（３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄ）のデータ転送部５５に入力される。データ転送部５５に入力されたパケットデータのうち、当該ブロック内で周方向に反時計回り端に位置する検出器ユニット２の、周方向に反時計回り側の半分の検出器２１からのγ線検出信号にもとづくパケットデータを、周方向に反時計回りに隣接するデータ収集ユニット３の第２データソート部５７へ出力する。例えば、データ収集ユニット３Ａのデータ転送部５５からデータ収集ユニット３Ｂの第２データソート部５７へ出力する。
第１データソート部５１、第１散乱線処理部５３は、この順序に接続されている。また、データ転送部５５、第２データソート部５７、第２散乱線処理部５９は、この順序に接続されている。
【００６２】
第１散乱線処理部５３は、後記するように、入力されたパケットデータについて散乱線処理を行い、一個のγ線に起因する複数のパケットデータを纏める機能を有する。散乱線処理の一例は、特開２００３−２５５０４８号公報に記載されている。第１散乱線処理部５３の出力は、このデータ収集ユニット３内の第２データソート部５７に入力される。一個のγ線に起因する複数の散乱γ線は、同一の検出器ユニット２内の検出器２１で検出されるとは限られず、隣接する検出器ユニット２内の検出器２１でも検出される場合がある。このため、第１散乱線処理部５３で散乱線処理を行った後、データ収集ユニット３内の第２データソート部５７へ転送し、検出器ユニット２間での散乱線処理を行なうのである。また、データ収集ユニット３に入力されるブロック化された検出器ユニット２だけで、検出器ユニット２間での散乱線処理を行なうと、ブロックの境界の検出器ユニット２同士の間の散乱線処理がされないので、それを補うため、隣接するデータ収集ユニット３間で、ブロックの境界の検出器ユニット２のパケットデータの送信を行い、一方のデータ収集ユニット３でブロックの境界の検出器ユニット２間の散乱線処理を行なう。
【００６３】
データ収集ユニット３の第２データソート部５７は、ブロック化された検出器ユニット２の第１散乱線処理部５３から送信され、データ転送部５５を介して入力されるパケットデータ、および周方向に隣接した一方側のデータ収集ユニット３のデータ転送部５５から送信される、隣のデータ収集ユニット３に属する前記一方側の境界の検出器ユニット２の境界寄りの半分のパケットデータを合わせた状態でそれらのパケットデータを検出時刻順に並べて第２散乱線処理部５９に出力する。
なお、データ転送部５５は、自身の属するブロックの検出器ユニット２から送信されたパケットデータのうち、周方向に隣接した他方側のデータ収集ユニット３のデータ転送部５５に、自身のデータ収集ユニット３に属する前記他方側の境界の検出器ユニット２の境界寄りの半分のパケットデータを送信する。
【００６４】
ここで、第２データソート部５７へ入力される１１本のパケットデータ列（図１１参照）は、すでに検出時刻順に並んでいる。このため、パケットデータ列の先頭から検出時刻の早いものを選び、１列に併合するだけで、それらのパケットデータを検出時刻順に並べることができる。このため、簡単なマージソート回路を用い、回路規模を縮小し、かつ高速で処理することができる。
【００６５】
第２散乱線処理部５９は、第１散乱線処理部５３と同様の構成を有し、同様の原理で動作する。第２散乱線処理部５９は、入力されたパケットデータを用いて散乱線処理を行い、一個のγ線に起因する複数のパケットデータのうち最初にγ線が入射された検出器２１のγ線検出信号にもとづいたパケットデータを把握する機能を有する。第２散乱線処理部５９の出力は、データ処理装置１２へ出力される。
【００６６】
（ソート処理機能の説明）
次に、図１２を参照しながら第１データソート部の詳細な構成とパケットデータを検出時刻順にソートする方法を説明する。図１２は第１データソート部の詳細な構成ブロック図である。
複数のデジタルＡＳＩＣ２６からパケットデータが第１データソート部５１に入力される。第１データソート部５１は、図１２では、４つの切替スイッチ６０、６１、４つのデータバッファ６５が示されているが、実際には１２個の切替スイッチ６０、６１、１２個のデータバッファ６５および１つのユニットソート回路６６を備えている。
なお、本実施形態では、デジタルＡＳＩＣ２６が検出器ユニット２内に１２個ある場合について説明したが（図７参照）、デジタルＡＳＩＣ２６の個数は１２個以外にしても良い。この場合には、切替スイッチ６０、６１およびデータバッファ６５の各個数は、いずれも、デジタルＡＳＩＣ２６の個数と同じにする。
【００６７】
各データバッファ６５は、２つのバッファ、すなわち、第１バッファ６５ａおよび第２バッファ６５ｂを含んでいる。
【００６８】
各切替スイッチ６０は、それぞれ、１つのデータバッファ６５の第１バッファ６５ａおよび第２バッファ６５ｂの一方の入力端にそれぞれ接続される。各切替スイッチ６１は、それぞれ、１つのデータバッファ６５の第１バッファ６５ａおよび第２バッファ６５ｂの出力端に接続される。１つのデジタルＡＳＩＣ２６は、該当する切替スイッチ６０の切替操作によって１つのデータバッファ６５の第１バッファ６５ａおよび第２バッファ６５ｂの一方に接続される。ユニットソート回路６６は、該当する切替スイッチ６１の切替操作によって１つのデータバッファ６５の第１バッファ６５ａおよび第２バッファ６５ｂの一方に接続される。ユニットソート回路６６の出力側は、第１散乱処理部５３に接続される。
【００６９】
第１データソート部５１の機能を、以下に具体的に説明する。データバッファ６５は、パケットデータを入力順に格納する機能と、格納したパケットデータを入力順に出力する機能と、格納したパケットデータを一括して消去する機能とを有する緩衝記憶装置である。
【００７０】
切替スイッチ６０は、タイムフレームごとに、次の（ａ１）、（ａ２）の切替え操作を反復し、デジタルＡＳＩＣ２６に接続されるバッファを切替える。
（ａ１）切替スイッチ６０は、あるタイムフレームでは、デジタルＡＳＩＣ２６と第１バッファ６５ａを接続する。このとき、そのデジタルＡＳＩＣ２６は第２バッファ６５ｂに接続されていない。
（ａ２）切替スイッチ６０は、次のタイムフレームでは、デジタルＡＳＩＣ２６と第２バッファ６５ｂを接続する。このとき、そのデジタルＡＳＩＣ２６は第１バッファ６５ａに接続されていない。
【００７１】
切替スイッチ６１は、タイムフレームごとに、次の（ｂ１）、（ｂ２）の動作を反復し、ユニットソート回路６６に接続されるバッファを切替える。
（ｂ１）あるタイムフレームにおいて、切替スイッチ６０がデジタルＡＳＩＣ２６と第１バッファ６５ａを接続している間、切替スイッチ６１は、第２バッファ６５ｂとユニットソート回路６６を接続する。このとき、第１バッファ６５ａとユニットソート回路６６は接続されない。
（ｂ２）次のタイムフレームにおいて、切替スイッチ６０がデジタルＡＳＩＣ２６と第２バッファ６５ｂを接続している間、切替スイッチ６１は、第１バッファ６５ａとユニットソート回路６６を接続する。このとき、第２バッファ６５ｂとユニットソート回路６６は接続されない。
【００７２】
したがって、第１バッファ６５ａが、デジタルＡＳＩＣ２６からのパケットデータを格納している間、第２バッファ６５ｂは、格納したパケットデータをユニットソート回路６６へ出力する。反対に、第２バッファ６５ｂが、デジタルＡＳＩＣ２６からのパケットデータを格納している期間では、第１バッファ６５ａは、格納したパケットデータをユニットソート回路６６へ出力する。このように切り替えが行われるため、タイムフレームごとにデータ処理を行っても、複数のパケットデータは連続して処理される。
【００７３】
なお、格納したパケットデータを出力していた第１バッファ６５ａ（または第２バッファ６５ｂ）は、次のタイムフレームに変わった時点で、新たなパケットデータを格納するため、既に格納していたパケットデータを一括して消去する。第１バッファ６５ａおよび第２バッファ６５ｂは、デジタルＡＳＩＣ２６から１タイムフレームの間に出力が見込まれるパケットデータを格納するのに充分な容量を有することが好ましい。しかしながら、第１バッファ６５ａ（または第２バッファ６５ｂ）に、容量を超えるパケットデータが１タイムフレームの期間に入力された場合には、容量を超過した分のパケットデータが廃棄される。このように、第１バッファ６５ａおよび第２バッファ６５ｂが、実用上十分な容量を有すれば良いことにより、回路規模の縮小を図ることができる。
【００７４】
ユニットソート回路６６は、第１バッファ６５ａ（または第２バッファ６５ｂ）から、格納されているパケットデータを読み出す場合には、複数の第１バッファ６５ａ（または複数の第２バッファ６５ｂ）からパケットデータを検出時刻順に順次出力させる機能を有する。具体的には、ユニットソート回路６６は、１２の第１バッファ６５ａ（または１２の第２バッファ６５ｂ）のそれぞれの、まだ読み出されていなくて最も出力端側に位置する各パケットデータのうち、最も早い検出時刻情報を含むパケットデータを検索して読み出す。ユニットソート回路６６は、読み出したパケットデータを出力予定のパケットデータ列の最後尾に付加する。このパケットデータ列は、検出時刻順に並べられた複数のパケットデータを含んでいる。ユニットソート回路６６は、前記したように、最も早い検出時刻情報を含むパケットデータの取り出し、およびパケットデータ列の最後尾への付加を反復する。なお、第１バッファ６５ａ（または第２バッファ６５ｂ）において、取り出されたパケットデータには、取り出されたことを示すフラグが立てられる。
【００７５】
第１バッファ６５ａおよび第２バッファ６５ｂは、最も出力端側に位置するパケットデータが読み出されると、このパケットデータを消去し、格納されている残りのパケットデータを、１つずつ出力端側へシフトさせるように、構成しても良い。あるいは、既読または未読のデータアドレスを保持しておき、読み出されていない先頭のパケットデータが判別できるようにしておいても良い。
【００７６】
ユニットソート回路６６は、前記のように検出時刻順に読み出されたパケットデータを、この順序で所定個数纏めて、第１散乱処理部５３へ出力する。ユニットソート回路６６は、このように、予め検出時刻順に並べられた複数のパケットデータを纏めて出力するため、多数のパケットデータを纏めてソートする場合と比較すると、処理負荷が小さくて済み、回路規模の小規模化または処理速度の高速化を図ることができる。
【００７７】
次に、図１３を参照しながら第１散乱線処理部５３の詳細な構成と動作について説明する。図１３は第１散乱線処理部の詳細な構成ブロック図である。
図１３に示すように、第１散乱線処理部５３は、ペア確認部８５およびペア生成部８６を備えている。ペア確認部８５は、レジスタ９０ａ〜９０ｅを含む比較データレジスタ９０、比較器９５ａ〜９５ｄを含む比較器９５、および散乱線判定回路９６を備えている。ペア生成部８６は、レジスタ９２ａ〜９２ｅを含むペアデータレジスタ９２、セレクタ９７ａ〜９７ｄを含むデータセレクタ９７、およびペアデータ生成回路９８を備えている。
【００７８】
比較データレジスタ９０は、第１散乱線処理部５３の入力端（レジスタ９０ａ）から第１散乱線処理部５３の出力端（レジスタ９２ｅ）に向かって（すなわち、順方向に）レジスタ９０ａ〜９０ｅを直列接続したシフトレジスタであって、１クロックごとに、レジスタ９０ａ〜９０ｅに格納しているデータを順方向で隣のレジスタにシフトさせる。レジスタ９０ａは、第１データソート部５１の出力端に接続される。また、比較器９５ａは、レジスタ９０ａ、９０ｅに接続されている。同様に、比較器９５ｂはレジスタ９０ｂ、９０ｅに接続され、比較器９５ｃはレジスタ９０ｃ、９０ｅに接続され、比較器９５ｄはレジスタ９０ｄ、９０ｅに接続されている。
【００７９】
第１データソート部５１からのパケットデータは、比較データレジスタ９０のレジスタ９０ａに入力される。比較データレジスタ９０は、レジスタ９０ａ〜９０ｅを直列に接続したシフトレジスタであり、クロックに同期して、１タイムスロットごとに、パケットデータを順方向へ（レジスタ９０ｅに向かって）シフトさせる。
【００８０】
散乱線判定回路９６は、入力端が比較器９５ａ〜９５ｅに、出力端がレジスタ９０ａ〜９０ｅにそれぞれ接続されている。
【００８１】
散乱線判定回路９６は、先ず、レジスタ９０ｅに格納されたパケットデータの検出エネルギ値情報から検出エネルギを読み出して、その検出エネルギが入射γ線エネルギ５１１ｋｅＶに対して設けられた所定のエネルギ窓の中に入っているか、否かをチェックする。所定のエネルギ窓の中に入っている場合は、そのパケットデータは、入射γ線の５１１ｋｅＶの全エネルギに対応する検出γ線情報であると判定して、後の散乱線処理の対象ではないと判別させるための全吸収フラグをレジスタ９０ｅのパケットデータに付加する。
次いで、全吸収フラグが付加されなかった場合に、散乱線判定回路９６は、比較器９５（比較器９５ａ〜９５ｄ）を制御し、比較器９５ａ〜９５ｄのそれぞれは、レジスタ９０ａ〜９０ｄのうち対応する１つのレジスタ、およびレジスタ９０ｅに格納されている各パケットデータを入力し、これらのパケットデータが１個のγ線に起因するものであるか否かを判定する。具体的には、比較器９５ａ〜９５ｄのそれぞれは、前記の対応するレジスタおよびレジスタ９０ｅ内のそれぞれのパケットデータから、各検出器２１の位置を特定できる識別子である検出器ＩＤおよび各検出時刻情報を読み取り、２個のパケットデータが所定の時間窓内のものであり、散乱γ線としてあり得る検出位置関係にあるか否かを判定する。さらに、比較器９５ａ〜９５ｄは、比較対象の２個のパケットデータに含まれる２つの検出エネルギ値情報の検出エネルギの和が、被検体Ｐから放出されたγ線のエネルギ（５１１ｋｅＶ）と所定のエネルギ窓の範囲で等しいか否かを判定する。
【００８２】
その後、散乱線判定回路９６は、比較器９５ａ〜９５ｄのそれぞれの判定結果を入力され、前記の３つの判定条件を満足したパケットデータのペアが１組以下であるか、２組以上である否かを判定する。散乱線判定回路９６は、パケットデータのペアが１組である場合に、レジスタ９０ａ〜９０ｄのうちで該当する１つのレジスタ、およびレジスタ９０ｅに格納されている各パケットデータに散乱フラグを立て、パケットデータを“有効”にする。また、そのペアが複数組ある場合は、散乱フラグを“無効”にする。つまり、無効フラグを立てる。
【００８３】
散乱線処理を行なう場合、各ペアでは時間窓と散乱γ線としてあり得る検出位置関係を満足しているが、ペアの検出エネルギの総和がエネルギ窓の条件を満たさない場合がある。散乱線判定回路９６では、これらの組み合わせに係るパケットデータを無効とせず、３個以上のパケットデータの検出エネルギの総和をチェックし、５１１ｋｅＶに対する所定のエネルギ窓内に入るか否かを判定して、所定のエネルギ窓内に入る場合は、散乱線として組み合わせる。比較器９５は、レジスタ９０ｅに格納されたパケットデータの検出器ＩＤにもとづいて後記する近距離散乱と遠距離散乱のフラグ付加し、散乱線判定回路９６は、近距離散乱のフラグの立てられた組み合わせのパケットデータを優先選択し、その他の組み合わせに係るパケットデータは、無視する。
【００８４】
ペア確認部８５からのパケットデータは、ペア生成部８６のペアデータレジスタ９２のレジスタ９２ａに入力される。ペアデータレジスタ９２は、レジスタ９２ａ〜９２ｅを直列に接続したシフトレジスタであり、クロックに同期して、１タイムスロットごとに、パケットデータを順方向へ（レジスタ９２ｅに向かって）シフトさせる。セレクタ９７ａはレジスタ９２ａに、セレクタ９７ｂはレジスタ９２ｂに、セレクタ９７ｃはレジスタ９２ｃに、およびセレクタ９７ｄはレジスタ９２ｄに、それぞれ接続されている。また、セレクタ９７ａ〜９７ｄは、ペアデータ生成回路９８に接続されている。ペアデータ生成回路９８は、レジスタ９２ａ〜９２ｅと接続している。
【００８５】
ペアデータ生成回路９８は、レジスタ９２ｅ入力されたパケットデータの散乱フラグと後記する無効検出γ線情報フラグを読み取る。そして、ペアデータ生成回路９８は、そのパケットデータに無効検出γ線情報フラグが立っておらず、散乱フラグが立っていれば、データセレクタ９７（セレクタ９７ａ〜９７ｄ）を制御し、ペアとなるパケットデータをレジスタ９２ａ〜９２ｄから探し出す。ペアデータ生成回路９８は、ペアまたは３つの組み合わせとなるパケットデータが存在する場合には、これらのペアまたは３つの組み合わせとなるパケットデータのうち最も検出エネルギが大きいγ線検出信号にもとづいたパケットデータの検出時刻情報を代表検出時刻情報とし、最も被検体Ｐの体軸に近い位置の検出器２１の検出器ＩＤを代表検出位置（代表検出器ＩＤ）とし、一個のγ線に起因するパケットデータ生成をしてデータ収集ユニット３のデータ転送部５５出力する。この際、出力されるそのパケットデータは、ペアまたは３つの組み合わせとなるパケットデータに係る検出エネルギの合計値を、検出エネルギ値情報とする。ペアデータ生成回路９８は、レジスタ９２ｅに格納されたパケットデータを基準としたペアまたは３つの組み合わせとなるペアデータレジスタ９２に格納されているパケットデータに対して、以後の散乱線処理、ＰＥＴ画像生成に使用されないようにする識別子である無効検出γ線情報フラグを立てる。
【００８６】
第２データソート部５７は、入力元および出力先が異なるほかは、第１データソート部５１より簡単なソート回路で、同様のソート処理を行なう。
第２散乱線処理部５９は、入力元および出力先が異なるほかは、第１散乱線処理部５３と同様の構成を有し、同様の散乱線処理を行なう。
【００８７】
次に、第１散乱線処理部５３を例にあげて、図１４から図１６を参照しながら散乱処理における散乱線判定回路９６で実行されるペア確認の散乱線判定の処理の手順について説明する。
図１４から図１６は散乱線判定の処理の制御の流れを示すフローチャートである。第２散乱線処理部５９も同様な散乱線判定の処理を行なう。
まず、散乱線判定回路９６は、比較データレジスタ９０においてレジスタ９０ｅに新たなパケットデータがシフトされるまで待つ（ステップＳ３０１）。散乱線判定回路９６は、レジスタ９０ｅに新たなパケットデータが格納された後、ステップＳ３０３〜３１８の各処理（散乱線判定の処理）を実行する。レジスタ９０ｅに新たなパケットデータが格納されたとき、レジスタ９０ｅに格納されているパケットデータを基準となるパケットデータとし、基準となるパケットデータの検出エネルギが入射γ線の所定のγ線エネルギ（５１１ｋｅＶ）に対するエネルギ窓内に入っているか否かをチェックする（ステップＳ３０２）。
【００８８】
所定のエネルギ窓内に入っている場合（Ｙｅｓ）は、基準となるパケットデータに全吸収フラグを立てる（ステップＳ３０３）。ここで、全吸収フラグとは、１つのパケットデータの検出エネルギがγ線の所定の入射エネルギに相当し、散乱を伴っていないというデータ処理上の識別子である。ステップＳ３０３の後、ステップＳ３０４に進み、比較器９５に比較データレジスタ９０の比較されるパケットデータと基準となるパケットデータとの散乱線判定の比較をさせない。その後、図１３においてクロックに同期してパケットデータが一つ右へ送られ、レジスタ９０ｅに格納されたパケットデータに対する散乱線判定の処理を終え、新たにレジスタ９０ｅに格納されたパケットデータを基準となるパケットデータとした散乱線判定の処理に戻る。
【００８９】
ステップＳ３０２において、エネルギ窓に入っていない場合（Ｎｏ）は、比較器９５に比較データレジスタ９０の比較されるパケットデータと、基準となるパケットデータとの散乱線判定の比較をさせる（ステップＳ３０５）。
ステップＳ３０６では、比較器９５ａ〜９５ｄからの出力情報にもとづいて、基準となるパケットデータと、散乱線判定の時間窓と検出器位置関係の条件に合致と判定されたパケットデータの数が０であるかを否か判定する（ステップＳ３０６）。ここで、散乱線判定の時間窓の条件とは、基準となるパケットデータの検出時刻と比較されたパケットデータの検出時刻の差が所定の時間内であり、１つの入射γ線に対する散乱による複数の検出器２１からの検出信号と判定される、略同時と判定のできる時間窓内に入っているという意味である。散乱線の検出器位置関係の条件とは、例えば、特開２００３−２５５０４８号公報に記載されている位置関係である。
【００９０】
合致すると判定されたパケットデータの数が０の場合（Ｙｅｓ）は、その後、図１３においてクロックに同期してパケットデータが一つ右へ送られ、レジスタ９０ｅに格納されたパケットデータに対する散乱線判定の処理を終え、新たにレジスタ９０ｅに格納されたパケットデータを基準となるパケットデータとした散乱線判定の処理に戻る。
パケットデータの数が０でない場合（Ｎｏ）は、ステップＳ３０７へ進む。
ステップＳ３０７では、基準となるパケットデータと、散乱線判定の時間窓と検出器位置関係の条件に合致と判定されたパケットデータの数が１であるかを否か判定する。前記条件に合致と判定されたパケットデータの数が１の場合（Ｙｅｓ）はステップＳ３０８へ進み、そうでない場合（Ｎｏ）はステップＳ３１３へ進む。
【００９１】
ステップＳ３０８では、基準となるパケットデータと、合致と判定されたパケットデータとについて、検出エネルギの総和を求める。次いで、該当する２個のパケットデータの検出エネルギの総和が、所定のエネルギ窓内であるか否かをチェックする（ステップＳ３０９）。
この判定が、「Ｎｏ」であるときに、その後、図１３においてクロックに同期してパケットデータが一つ右へ送られ、レジスタ９０ｅに格納されたパケットデータに対する散乱線判定の処理を終え、新たにレジスタ９０ｅに格納されたパケットデータを基準となるパケットデータとした散乱線判定の処理に戻る。
この判定が「Ｙｅｓ」であるとき、当該の２個のパケットデータの検出器位置関係は、近距離散乱か遠距離散乱かを判定する。ここで、近距離散乱とは、基準となるパケットデータの検出器ＩＤに対応する検出器２１を中心として、所定の近距離散乱範囲（第１の空間範囲）として設定した検出器２１単位の３次元空間距離内での散乱を意味し、また、遠距離散乱とは、所定の近距離散乱範囲よりも広い所定の遠距離散乱範囲（第２の空間範囲）として設定した検出器２１単位の３次元空間距離内での散乱を意味する。
【００９２】
近距離散乱の場合は、ステップＳ３１１へ進み、２個のパケットデータに近距離散乱フラグを立てる。このとき、フラグの値として、基準となるパケットデータには散乱線ペアと考えられるパケットデータの相対位置を、比較されたパケットデータ（つまり、レジスタ９０ａ〜９０ｄの内の当該のもう一つのパケットデータ）には、“０”を設定する。
ただし、基準となるパケットデータにおいて近距離散乱フラグがすでに立っている場合は、近距離散乱フラグ、遠距離散乱フラグを無効に設定する（フラグの値を“ｎｕｌｌ”に設定する）。このとき、基準となるパケットデータに対してのみ近距離散乱フラグおよび遠距離散乱フラグを無効に設定しても良いし、また、基準となるパケットデータおよび比較されたパケットデータの両方とも前記遠距離近距離両方の散乱フラグを無効にしても良い。この場合、基準となるパケットデータは、それ以前の周期ステップにおいて比較されるパケットデータであったときに、近距離散乱フラグが“０”と設定されていた場合に相当し、今回の周期で基準となるパケットデータとなったときに、自身より後ろに続く近距離散乱のペアの可能性のあるパケットデータが見つかったことを意味する。その場合、自身より時間的に遡ったパケットデータとの近距離散乱のペア、および今回、自身を基準とする時間的に後ろに続く近距離散乱の可能性のあるペアをともに、散乱線処理において無効とする。これは、１つの同一のγ線に起因する散乱線の検出との判定が疑わしいパケットデータのペアは、ＰＥＴ画像の生成に用いないという考え方によるものである。
また、近距離散乱フラグが既に立っている比較されたパケットデータには、近距離散乱フラグ、遠距離散乱フラグを無効に設定する（フラグの値を“ｎｕｌｌ”に設定する）。これも、１つの同一のγ線に起因する散乱線の検出との判定が疑わしいパケットデータのペアは、ＰＥＴ画像の生成に用いないという考え方によるものである。
その後、図１３においてクロックに同期してパケットデータが一つ右へ送られ、レジスタ９０ｅに格納されたパケットデータに対する散乱線判定の処理を終え、新たにレジスタ９０ｅに格納されたパケットデータを基準となるパケットデータとした散乱線判定の処理に戻る。
【００９３】
遠距離散乱の場合は、ステップＳ３１２へ進み、２個のパケットデータに遠距離散乱フラグを立てる。このとき、フラグの値として、基準となるパケットデータには散乱線ペアと考えられるパケットデータの相対位置を、比較されたパケットデータには、“０”を設定する。
ただし、基準となるパケットデータにおいて遠距離散乱フラグがすでに立っている場合は、遠距離散乱フラグを無効に設定する（フラグの値を“ｎｕｌｌ”に設定する）。このとき、基準となるパケットデータに対してのみ遠距離散乱フラグを無効に設定しても良いし、また、基準となるパケットデータおよび比較されたパケットデータの両方とも遠距離散乱フラグを無効にしても良い。これも、ステップＳ３１１における説明で前記したと同じく、１つの同一のγ線に起因する散乱線の検出との判定が疑わしいパケットデータのペアは、ＰＥＴ画像の生成に用いないという考え方によるものである。
また、遠距離散乱フラグが既に立っている比較されたパケットデータには、遠距離散乱フラグを無効に設定する（フラグの値を“ｎｕｌｌ”に設定する）。これも、１つの同一のγ線に起因する散乱線の検出との判定が疑わしいパケットデータのペアは、ＰＥＴ画像の生成に用いないという考え方によるものである。
その後、図１３においてクロックに同期してパケットデータが一つ右へ送られ、レジスタ９０ｅに格納されたパケットデータに対する散乱線判定の処理を終え、新たにレジスタ９０ｅに格納されたパケットデータを基準となるパケットデータとした散乱線判定の処理に戻る。
【００９４】
ステップＳ３０７からステップＳ３１３へ進んだ場合は、基準となるパケットデータと、合致と判定された全てのパケットデータとについて、検出エネルギの総和を求める。次いで、これらのパケットデータの検出エネルギの総和が、所定のエネルギ窓内であるか否かをチェックする（ステップＳ３１４）。
この判定が、「Ｎｏ」であるときに、その後、図１３においてクロックに同期してパケットデータが一つ右へ送られ、レジスタ９０ｅに格納されたパケットデータに対する散乱線判定の処理を終え、新たにレジスタ９０ｅに格納されたパケットデータを基準となるパケットデータとした散乱線判定の処理に戻る。
この判定が「Ｙｅｓ」であるとき、該当のパケットデータの位置関係に遠距離散乱が含まれるか否かを判定する。
【００９５】
遠距離散乱が含まれない場合（Ｎｏ）は、ステップＳ３１６へ進み、該当するパケットデータに近距離散乱フラグを立てる。このとき、フラグの値として、基準となるパケットデータには散乱線ペアと考えられる複数のパケットデータの相対位置を、比較されたパケットデータには、“０”を設定する。
ただし、基準となるパケットデータにおいて近距離散乱フラグがすでに立っている場合は、近距離散乱フラグ、遠距離散乱フラグを無効に設定する（フラグの値を“ｎｕｌｌ”に設定する）。このとき、基準となるパケットデータに対してのみ近距離散乱フラグおよび遠距離散乱フラグを無効に設定しても良いし、また、基準となるパケットデータおよび比較されたパケットデータの両方とも前記近距離、遠距離両方の散乱フラグを無効にしても良い。これは、１つの同一のγ線に起因する散乱線の検出との判定が疑わしいパケットデータのペアは、ＰＥＴ画像の生成に用いないという考え方によるものである。
また、近距離散乱フラグが既に立っている比較されたパケットデータには、近距離散乱フラグ、遠距離散乱フラグを無効に設定する（フラグの値を“ｎｕｌｌ”に設定する）。これも、１つの同一のγ線に起因する散乱線の検出との判定が疑わしいパケットデータのペアは、ＰＥＴ画像の生成に用いないという考え方によるものである。
その後、図１３においてクロックに同期してパケットデータが一つ右へ送られ、レジスタ９０ｅに格納されたパケットデータに対する散乱線判定の処理を終え、新たにレジスタ９０ｅに格納されたパケットデータを基準となるパケットデータとした散乱線判定の処理に戻る。
【００９６】
遠距離散乱が含まれる場合（Ｙｅｓ）は、ステップＳ３１７に進み、全ての組み合わせにおいて遠距離散乱であるかチェックする。つまり、基準となるパケットデータおよび遠距離散乱のペアの可能性のある比較されたパケットデータのすべての組み合わせは、遠距離散乱の判定距離内であるかを否かをチェックする。ステップＳ３１７において「Ｙｅｓ」の場合は、ステップＳ３１８へ進み、該当するパケットデータに遠距離散乱フラグを立てる。このとき、フラグの値として、基準となるパケットデータには散乱線ペアと考えられる複数のパケットデータの相対位置を、比較されたパケットデータには、“０”を設定する。
ただし、基準となるパケットデータにおいて遠距離散乱フラグがすでに立っている場合は、遠距離散乱フラグを無効に設定する（フラグの値を“ｎｕｌｌ”に設定する）。このとき、基準となるパケットデータに対してのみ遠距離散乱フラグを無効に設定しても良いし、また、基準となるパケットデータおよび比較されたパケットデータの両方とも遠距離散乱フラグを無効にしても良い。これも、１つの同一のγ線に起因する散乱線の検出との判定が疑わしいパケットデータのペアは、ＰＥＴ画像の生成に用いないという考え方によるものである。
また、遠距離散乱フラグが既に立っている比較されたパケットデータには、遠距離散乱フラグを無効に設定する（フラグの値を“ｎｕｌｌ”に設定する）。これも、１つの同一のγ線に起因する散乱線の検出との判定が疑わしいパケットデータのペアは、ＰＥＴ画像の生成に用いないという考え方によるものである。
その後、図１３においてクロックに同期してパケットデータが一つ右へ送られ、レジスタ９０ｅに格納されたパケットデータに対する散乱線判定の処理を終え、新たにレジスタ９０ｅに格納されたパケットデータを基準となるパケットデータとした散乱線判定の処理に戻る。
以上のようにして、一連の各種の組み合わせの散乱線判定の処理が行われる。
【００９７】
次に図１７を参照しながら、第１散乱線処理部５３を例示して、ペア生成部８６のペアデータ生成回路９８で実行される散乱線処理におけるペアデータ生成処理について説明する。図１７はペアデータ生成回路におけるペアデータ生成の制御の流れを示すフローチャートである。第２散乱線処理部５９も同様なペアデータ生成処理を行なう。
まず、ペアデータ生成回路９８は、ペアデータレジスタ９２においてレジスタ９２ｅに新たなパケットデータがシフトされるまで待つ（ステップ４０１）。次に、レジスタ９２ｅに格納されているパケットデータ、つまり、基準となるパケットデータの近距離散乱フラグが立っていて、フラグの値として散乱線ペアと考えられるパケットデータの相対位置が設定されているか、否かをチェックする（ステップＳ４０２）。「Ｙｅｓ］の場合は、ステップＳ４０３へ進み、「Ｎｏ」の場合はステップＳ４０６へ進む。ステップＳ４０３では、前記散乱線ペアと考えられるパケットデータの相対位置に対応するペアレジスタのパケットデータに近距離散乱フラグが立っていて、フラグの値として“０”が設定されているか、否かをチェックする。「Ｙｅｓ」の場合は、ステップＳ４０４へ進み、「Ｎｏ」の場合は、図１３においてクロックに同期してパケットデータが一つ右へ送られ、レジスタ９２ｅに格納されたパケットデータに対するペアデータ生成の処理を終え、新たにレジスタ９２ｅに格納されたパケットデータを基準となるパケットデータとしたペアデータ生成処理に戻る。
【００９８】
ステップＳ４０４では、同一のγ線に係る複数のパケットデータに対して、代表検出時刻情報と代表検出器ＩＤを設定し、当該のパケットデータの検出エネルギの総和を検出エネルギとし、新たなパケットデータを生成し、送信する。
ここで、代表検出時刻情報は、前記同一のγ線に係る複数のパケットデータのうちの検出エネルギが最大のパケットデータの検出時刻情報とし、代表検出器ＩＤは、前記同一のγ線に係る複数のパケットデータのうちの検出器２１の位置が最も被検体Ｐの体軸に近い検出器２１の検出器ＩＤとする。また、このとき、生成したパケットデータに全吸収フラグを立てる。ステップＳ４０４の後、ステップＳ４０５へ進み、元の当該の複数のパケットデータに無効検出γ線フラグを立てる。
この新たに生成したパケットデータに全吸収フラグを立て、元の当該の複数のパケットデータに無効検出γ線フラグを立てるのは、散乱線処理の完了を意味し、後続の第２散乱線処理部５９において、散乱線処理を行なわせないようにするためである。
ここで、検出時刻情報を検出エネルギの最も大きいパケットデータのものとするのは、図１９に示すようにγ線検出信号の波高値が大きいほどタイミング信号が早く立ち上がり、検出時刻の補正量が小さく信頼度が高いからである。
【００９９】
ステップＳ４０２からステップＳ４０６へ進んだ場合は、基準となるパケットデータの遠距離散乱フラグが立っていて、散乱線ペアと考えられるパケットデータの相対位置が設定されているか否かをチェックする。「Ｙｅｓ」の場合は、ステップＳ４０７へ進み、「Ｎｏ」の場合は、図１３においてクロックに同期してパケットデータが一つ右へ送られ、レジスタ９２ｅに格納されたパケットデータに対するペアデータ生成の処理を終え、新たにレジスタ９２ｅに格納されたパケットデータを基準となるパケットデータとしたペアデータ生成処理に戻る。
ステップＳ４０７では、前記散乱線ペアと考えられるパケットデータの相対位置に対応するペアレジスタのパケットデータに遠距離散乱フラグが立っていて、フラグの値として“０”が設定されているか、否かをチェックする。「Ｙｅｓ」の場合は、ステップＳ４０４へ進み、「Ｎｏ」の場合は、図１３においてクロックに同期してパケットデータが一つ右へ送られ、レジスタ９２ｅに格納されたパケットデータに対するペアデータ生成の処理を終え、新たにレジスタ９２ｅに格納されたパケットデータを基準となるパケットデータとしたペアデータ生成処理に戻る。
以上で、一連のペアデータ生成処理の説明を終了する。
【０１００】
本発明の第１の散乱線判定は、本実施形態におけるフローチャートのステップＳ３０５〜Ｓ３１１およびステップＳ３１３〜Ｓ３１６が対応し、第２の散乱線判定はフローチャートのステップＳ３０５〜Ｓ３１０、ステップＳ３１２、ステップＳ３１３〜Ｓ３１５、ステップＳ３１７およびステップＳ３１８が対応する。
なお、散乱線判定の処理（図１４〜図１６参照）およびペアデータ生成処理（図１７参照）は、複数のパケットデータについて、１クロックの間に並行して実行される。
図１８から図２１を参照しながら散乱線判定の処理およびペアデータ生成処理の具体的な例を説明する。
図１８に示すように、ここでは説明を平易にするため２次元で近距離散乱範囲と遠距離散乱範囲を設定してある。２本の所定のエネルギを有するγ線（γ１、γ２）が略同時刻に検出器２１に入射し、γ１は検出器２１とγ１Ａとγ１Ｂという相互作用をし、γ２は検出器２１とγ１ａとγ１ｂという相互作用をしたとする。
ここで、（ａ）に示した四角枠はγ線を検出した検出器２１を中心として、検出器２１単位で設定した近距離散乱範囲を示し、（ｂ）に示した四角枠はγ線を検出した検出器２１を中心として、検出器２１単位で設定した遠距離散乱範囲を示す。
【０１０１】
そして、図１９に入射γ線、γ１に由来するγ線検出信号γ１Ａとγ１Ｂのタイミング信号（検出時刻）と、γ２に由来するγ線検出信号γ１ａとγ１ｂのタイミング信号（検出時刻）の発生のばらつきを示す。散乱により検出信号の波高が小さいと検出信号の発生タイミング（検出時刻）が遅くなることを示している。したがって、これらの散乱によるγ線も画像生成に利用するためには、時間窓をある程度広げる必要があるが、その場合、本来の所定のエネルギを持った入射γ線（γ１、γ２）そのものが異なるものも時間窓の中で取り込んでしまうことになり、従来の散乱線処理の方法ではγ１Ａ、γ１Ｂのペアとγ１ａ、γ１ｂのペアを区別して散乱線処理ができなかった。
これに対し、本実施形態では、以下のように区別できる。
【０１０２】
図２０、図２１は、例えば、第１散乱線処理部５３におけるペア確認部８５およびペア生成部８６でのクロック周期に従った比較データレジスタ９０、ペアデータレジスタ９２の各レジスタのパケットデータの移動と散乱線判定回路９６、ペアデータ生成回路９８の動作を説明する図である。横軸は各レジスタに対応し、縦軸はクロックによる周期ステップを示す。以後、前記検出器信号γ１Ａ、γ１Ｂ、γ１ａ、γ１ｂの符号をそのまま対応するパケットデータの符号にも用いることとする。
【０１０３】
１ステップ目においてペア確認部８５にパケットデータγ１Ｂが入力され、レジスタ９０ａに記憶される。この際、本来パケットデータγ１Ｂが持っている、γ線の検出時刻、検出器ＩＤのデータ、検出エネルギのデータに加え、散乱線の処理を行なうための作業エリアとなるフラグデータが記憶される。本実施形態では散乱線の処理を遠距離、および近距離の２つにわける為、フラグのエリアとしてＮｅａｒ（近距離散乱フラグ）とＦａｒ（遠距離散乱フラグ）の２つのエリアを持つ。（その他に前記した全吸収フラグ、無効検出γ線フラグのエリアもあるが、ここでの散乱線処理には直接関係しないので省略する。）
各フラグデータは初め空である。入力データの先頭では、ペア確認部８５の比較対象となるレジスタ９０ｅにはパケットデータが入っていない。このため１から４ステップにおいて散乱線判定は行われず、パケットデータは時間ステップごとに次のレジスタにシフトされる。
【０１０４】
５ステップ目では比較の基準となるレジスタ９０ｅにパケットデータγ１Ｂが入る。比較器９５はパケットデータγ１Ｂと後続のパケットデータγ１ａ、γ１ｂ、γ１Ａの検出時刻、検出器ＩＤ、検出エネルギを比較し、時間差が時間窓以内であること、２つの検出位置が散乱線とみなして良い場所に存在するか、エネルギの総和が所定の入射γ線のエネルギに等しいかなどの判定を行なう。ここでの例では、すべてのデータは時間窓内であるが、検出位置に関しては、基準となるパケットデータγ１Ｂに対してパケットデータγ１ａとパケットデータγ１Ａの２つが遠距離散乱範囲に入っていることが確認できる。この場合、散乱線判定回路９６は、パケットデータγ１Ｂにたいする遠距離散乱のペアがパケットデータγ１ａおよびパケットデータγ１Ａの２つあることになり、図１６のフローチャートのステップＳ３１７の判定により、遠距離での散乱線判定ができないものとして無効であることを示す“ｎｕｌｌ”をすべてのデータに書き込む。
【０１０５】
６ステップ目でパケットデータγ１ａが基準となるパケットデータとなると、パケットデータγ１ｂが唯一の近距離散乱線ペアとなる。このため、基準となるパケットデータγ１ａの近距離散乱フラグ（Ｎｅａｒ）には、自分自身より１つ後ろのパケットデータとペアであることを示すフラグの値“１”を、またパケットデータγ１ｂの近距離フラグには自分自身より前のデータとペアであることを示すフラグの値“０”を設定する。
【０１０６】
ペア生成部８６における近距離散乱フラグ、遠距離散乱フラグのフラグ立が終わったパケットデータは、順次、ペア生成部８６へ送られる。１０ステップ目には先頭のパケットデータγ１Ｂがペア生成部８６のレジスタ９２ｅに格納される。パケットデータγ１Ｂには近距離散乱フラグ（Ｎｅａｒ）が立っておらずペアが存在しない。また、遠距離散乱フラグ（Ｆａｒ）は無効であるので、散乱線処理後のペアデータにもとづく新たなパケットデータは生成されない。ステップ１１ではパケットデータγ１ａがレジスタ９２ｅに格納される。パケットデータγ１ａには近距離散乱フラグが立っており、フラグの値は“１”を示しているので、ペアのパケットデータが自分自身の１つ後ろに存在していることを示している。このため、近距離散乱フラグが立っておりそのフラグの値が“０”を示している１つ後ろのパケットデータγ１ｂとペアを作ることができる。このとき、ペアデータ生成回路９８は、新たなパケットデータを生成し、元のペアとされたパケットデータγ１ａ、γ１ｂには無効γ線情報フラグを立て、その後の散乱線処理や画像生成における処理の対象とならないようにする。
【０１０７】
ステップ１２では、パケットデータγ１ｂがレジスタ９２ｅに格納される。先頭に来る。パケットデータγ１ｂは近距離散乱フラグが立っているが、そのフラグの値は“０”で、前方一致であることを示しており、また、前記した無効γ線情報フラグも立っているので、ペアデータとしての新たなパケットデータは生成されない。
このように近距離散乱および遠距離散乱の２つのフラグを立てることを可能とすることにより、近距離散乱の処理を優先し、遠距離散乱の処理ではペアとなるパケットデータが特定できない場合でもパケットデータのペア判定が可能となる。
【０１０８】
本実施形態のＰＥＴ装置１によれば、次の効果が得られる。
検出器ユニット２からのデータを直接、同時計数回路に入力する構成と異なり、本実施形態では、検出器ユニット２から１タイムフレーム間に出力されるパケットデータを、一方のバッファ（例えば、第１バッファ６５ａ）に格納している間、他方のバッファ（例えば、第２バッファ６５ｂ）に格納されたデータを利用して、後段の処理を行っている。このため、（ａ）パケットデータの格納および出力を、２つのバッファ（６５ａ、６５ｂ）で交互に分担しているので、タイムフレーム内に多数のイベントが発生しても処理可能になる。このため、タイムフレームを長く設定でき、タイムフレームを跨ぐγ線検出信号の数え落しを減少できる。
（ｂ）また、予めパケットデータを、検出時刻を基準に並べているので、同時計数判定の対象となるパケットデータの数が制限され、処理負荷が小さくなり、動作の高速化や、回路規模の小規模化を図ることができる。
（ｃ）散乱線処理は、パケットデータを検出時刻順に並べて行っているので、散乱線処理の対象となるパケットデータの数が制限され、処理負荷が小さくなり、動作の高速化や、回路規模の小規模化を図ることができるとともに、より複雑な散乱線処理論理を採用することにより、取りこぼすγ線検出信号をさらに減らして、ＰＥＴ装置１の感度の向上を図ることもできる。
（ｄ）本実施形態は、ある検出器ユニット２内での、所定の近距離散乱範囲と遠距離散乱範囲とを分けて散乱線処理を行い、その後に群に分けてブロック化した複数の検出器ユニット２からの各γ線検出信号にもとづいて得られた検出γ線情報により、データ収集ユニット３内で再び所定の近距離散乱範囲と遠距離散乱範囲とを分けて散乱線処理を行なっている。このため、検出器ユニット２内で散乱線処理は、限定された検出器信号だけで済み、ＦＰＧＡ３１における散乱線処理の負荷が軽減できる。また、データ収集ユニット３は、検出器ユニット２内で、近距離散乱、遠距離散乱と判定されなかったものだけについて散乱線処理をすれば良いので、検出器ユニット２間の近距離散乱と遠距離散乱に対する散乱線処理が主になり、近距離散乱に対する散乱線処理の負荷が減る。
その結果、計数率の高い検出信号に対して、検出器ユニット２、データ収集ユニット３という階層式の散乱線処理構成であり、データ収集ユニット３の散乱線処理の負荷が減じて、適正化できる。
また、散乱線処理において、近距離散乱を優先的に採用するので、偶発的な同一時間窓内に発生したγ線検出情報を遠距散乱として採用する数が抑制されるのでノイズが抑制される。
【０１０９】
その結果、１つの所定のエネルギの入射γ線に起因する複数のγ線検出信号をも利用して断層像作成に利用できるので、γ線の検出感度がより向上し、検査時間をより短縮することができる。
【０１１０】
本実施形態では近距離散乱と遠距離散乱の２つの条件にわけ、散乱線処理を行ったが、近距離散乱範囲、遠距離散乱範囲の空間範囲の設定を２段階から３段階にしても良い。また、近距離散乱および遠距離散乱の条件として、検出器位置だけの関係だけではなく、検出時刻の差が小さいほど、１つの入射γ線に起因するペアの散乱線である確率が高いとして、検出時刻の差で重み付けを行なうことも可能である。
本実施形態では処理回路の規模縮小のため、検出器ユニット２のＦＰＧＡ３１でも、データ収集ユニット３でも、近距離、遠距離散乱線処理を纏めて行っているが、それに限定されるものではなく、近距離散乱線処理はＦＰＧＡ３１で行い、遠距離散乱線処理はデータ収集ユニット３で行なうように完全に２つに分け、２段階で処理しても、略同じ結果を得ることができる。
また、本実施形態では、第１散乱処理部５３、第２散乱処理部５９では、回路を簡単にするため、近距離散乱と遠距離散乱を１つの回路で処理したが、近距離散乱の処理と遠距離散乱の処理を別個の回路で処理するようにしても良い。
【０１１１】
《第２の実施形態》
次に、本発明に係る第２の実施形態である核医学診断装置ついて図２２、図２３を参照しながら説明する。本実施形態の核医学診断装置はＰＥＴ装置１Ａであり、第１の実施形態とは、以下の点で異なる。
本実施形態では、検出器ユニット２のＦＰＧＡ３１がＦＰＧＡ３１Ａに置き換わり（図２３参照）、検出器ユニット２Ｂとなり、検出器ユニット２Ｂ間でパケットデータのやり取りをし、検出器ユニット２Ｂ間の散乱線処理もＦＰＧＡ３１Ａで行なう。また、図２２に示す本実施形態における補助データ収集ユニット４は、第１の実施形態におけるデータ収集ユニット３が散乱線処理を行っていたのに対し、ただデータ転送する機能だけとなり、データ処理装置１２への接続が、補助データ収集ユニット４を介している。
【０１１２】
第１の実施形態と同じ構成については、同じ符号を付し、重複する説明を省略する。
図２３に示すように、検出器ユニット２Ｂは、検出器ユニット２におけるＦＰＧＡ３１の代わりにＦＰＧＡ３１Ａを具備している。
ＦＰＧＡ３１Ａは、散乱線処理を行なう機能を有し、第１データソート部８０、第１散乱線処理部８１、第２データソート部８２、第２散乱線処理部８３および散乱線データ処理部８４を備えている。第１データソート部８０、第１散乱線処理部８１、第２データソート部８２、第２散乱線処理部８３および散乱線データ処理部８４は、この順序に接続されている。複数のデジタルＡＳＩＣ２６が第１データソート部８０に接続されている。また、検出器ユニット２Ｂを有するカメラ１１の周方向において隣り合う第１、第２の検出器ユニット２Ｂにおいて、第１の検出器ユニット２Ｂの第１散乱線処理部８１が第２の検出器ユニット２Ｂの第２データソート部８２に接続されている。第２の検出器ユニット２Ｂの第２散乱線処理部８３が第１の検出器ユニット２Ｂの散乱線データ処理部８４に接続されている。換言すれば、第１の検出器ユニット２Ｂの第１散乱線処理部８１の出力を入力する第２の検出器ユニット２Ｂ、および第１の検出器ユニット２Ｂの第２散乱線処理部８３を入力する第３の検出器ユニット２Ｂは、前記周方向において、第１の検出器ユニット２Ｂを間に挟むように配置される。
【０１１３】
第１データソート部８０、第１散乱線処理部８１は、第１の実施形態におけるＦＰＧＡ３１内の第１データソート部５１および第１散乱線処理部５３と同様の構成を有し、同様の原理で動作する。また、第２データソート部８２、第２散乱線処理部８３は、第１の実施形態におけるデータ収集ユニット３内の第２データソート部５７および第２散乱線処理部５９と同様の構成を有し、同様の原理で動作する。
第１散乱線処理部８１は、入力されたパケットデータについて散乱線処理を行い、一個の所定のエネルギの入射γ線に起因する複数のパケットデータを纏める機能を有する。第１散乱線処理部８１の出力は、この検出器ユニット２Ｂ内の第２データソート部８２と、隣接する検出器ユニット２Ｂ内の第２データソート部８２とに入力される。一個のγ線に起因する複数の散乱γ線は、同一の検出器ユニット２Ｂ内の検出器２１で検出されるとは限られず、隣接する検出器ユニット２Ｂ内の検出器２１でも検出される場合がある。このため、第１散乱線処理部８１で散乱線処理を行った後、パケットデータを隣接する検出器ユニット２Ｂ内の第２データソート部８２へも転送するのである。
【０１１４】
第１の検出器ユニット２Ｂの第１散乱線処理部８１は、第１の検出器ユニット２Ｂ内で第２の検出器ユニット２Ｂに近い領域に位置する一部の検出器（好ましくは、第１の検出器ユニット２Ｂ内の領域を周方向において二等分した一方の領域で、第２の検出器ユニット２Ｂに近い領域内に位置する全検出器（第１の検出器ユニット２Ｂ内の１／２の検出器））２１のγ線検出信号に起因した各パケットデータを、第２の検出器ユニット２Ｂの第２データソート部８２に出力する。
【０１１５】
第２の検出器ユニット２Ｂの第２データソート部８２は、第２の検出器ユニット２Ｂの第１散乱線処理部８１、および周方向においてその検出器ユニット２Ｂと隣り合う第２の検出器ユニット２Ｂの第１散乱線処理部８１からそれぞれ入力した各データパケットを合わせた状態でそれらのパケットデータを検出時刻順に並べて第２散乱線処理部８３に出力する。
【０１１６】
前記したように、各第２データソート部８２は、自身が属する検出器ユニット２Ｂと、これに隣接する検出器ユニット２Ｂから集められたパケットデータを、検出時刻順に出力する。ここで、第２データソート部８２へ入力される２本のパケットデータ列は、すでに検出時間順に並んでいる。このため、データパケット列の先頭から検出時刻の早いものを選び、１列に併合するだけで、それらのパケットデータを検出時刻順に並べることができる。このため、第１データソート部８０とは異なり、簡単なマージソート回路を用い、回路規模を縮小し、かつ高速で処理することができる。
【０１１７】
第２散乱線処理部８３は、第１散乱線処理部８１と同様の構成を有し、同様の原理で動作する。第２散乱線処理部８３は、入力されたデータパケットを用いて散乱線処理を行い、一個のγ線に起因する複数のデータパケットのうち最初にγ線が入射された検出器２１のγ線検出信号にもとづいたデータパケットを把握する機能を有する。第２散乱線処理部８３の出力は、この検出器ユニット２Ｂ内の散乱線データ処理部８４と、隣接する検出器ユニット２Ｂ内の散乱線データ処理部８４とに入力される。すなわち、第２散乱線処理部８３は、散乱線処理後のパケットデータが自身の属する検出器ユニット（例えば、第２の検出器ユニット）２Ｂのものであればそのパケットデータを自身の属する検出器ユニット（例えば、第２の検出器ユニット）２Ｂ内の散乱線データ処理部８４に、それが隣接する検出器ユニット（例えば、第１の検出器ユニット）２Ｂのパケットデータであればそのパケットデータを隣接する検出器ユニット（例えば、第１の検出器ユニット）２Ｂ内の散乱線データ処理部８４にそれぞれ出力する。
【０１１８】
散乱線データ処理部８４は、第２データソート部８２と同様の構成および機能を有し、補助データ収集ユニット４に出力する各パケットデータを検出時刻データ順に並べる。
【０１１９】
以上、第２の実施形態のＰＥＴ装置１Ａによっても、第１の実施形態同様に散乱線処理が行え、データ処理装置１２側で、散乱線処理も行なう場合に比して、データ処理装置１２のデータ処理の負担が軽減する。また、予めパケットデータを、検出時刻を基準に並べているので、同時計数判定の対象となるパケットデータの数が制限され、処理負荷が小さくなり、動作の高速化や、回路規模の小規模化を図ることができる。
また、散乱線処理において、近距離散乱を優先的に採用するので、偶発的な同一時間窓内に発生したγ線検出情報を遠距散乱として採用する数が抑制されるのでノイズが抑制される。
【０１２０】
なお、以上の各実施形態ではＰＥＴ装置１およびＰＥＴ装置１Ａについて述べたが、ガンマカメラ装置にも本発明を適用することができる。ガンマカメラは、得られる機能画像が２次元的なものであり、かつ、γ線の入射角度を規制するコリメータを備える。
なお、ＰＥＴ装置１やＰＥＴ装置１Ａと、Ｘ線ＣＴを組み合わせた核医学診断装置の構成としても良い。
【図面の簡単な説明】
【０１２１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る核医学診断装置としてのＰＥＴ装置の構成を示す斜視図である。
【図２】図１のＰＥＴ装置のカメラの周方向の断面と、検出器ユニットからデータ収集ユニットを介してデータ処理装置にパケットデータを送信する経路を模式的に示した図である。
【図３】（ａ）は検出器ユニットをカメラに装着する構成を示したカメラの一部破断斜視図であり、（ｂ）はカメラの中央部の検出器ユニット実装状態を示す断面図である。
【図４】半導体放射線検出器の構成を模式的に示す図である。
【図５】（ａ）は図５の積層構造の半導体放射線検出器の構成要素を模式的に示した斜視図であり、（ｂ）は構成要素を組み合わせて積層構造とした斜視図である。
【図６】（ａ）は第１の実施形態に係る半導体放射線検出器の、検出器基板とＡＳＩＣ基板とを結合した結合基板を示した正面図であり、（ｂ）は同（ａ）の側面図である。
【図７】デジタルＡＳＩＣの概略構成、およびアナログＡＳＩＣとデジタルＡＳＩＣの接続関係を示したブロック図である。
【図８】アナログＡＳＩＣのアナログ信号処理回路を模式的に示したブロック図である。
【図９】結合基板を複数枚収納した検出器ユニットの構造を示す透視斜視図である。
【図１０】図９の検出器ユニットを体軸方向に見た側面図である。
【図１１】検出器ユニットおよびデータ収集ユニットの概略構成を示す図である。
【図１２】第１データソート部の詳細な構成ブロック図である。
【図１３】第１散乱線処理部の詳細な構成ブロック図である。
【図１４】散乱線判定の処理の制御の流れを示すフローチャートである。
【図１５】散乱線判定の処理の制御の流れを示すフローチャートである。
【図１６】散乱線判定の処理の制御の流れを示すフローチャートである。
【図１７】ペアデータ生成回路におけるペアデータ生成の制御の流れを示すフローチャートである。
【図１８】（ａ）は近距離散乱範囲を示す模式図であり、（ｂ）は遠距離散乱範囲を示す模式図である。
【図１９】複数の所定のエネルギの入射γ線が略同時に検出器内で散乱して複数のγ線検出信号を出すときの、検出タイミング信号を出力する様子を説明する図である。
【図２０】第１散乱線処理部における散乱線処理を説明する図である。
【図２１】第１散乱線処理部における散乱線処理を説明する図である。
【図２２】本発明の第２の実施形態に係る核医学診断装置としてのＰＥＴ装置のカメラの周方向の断面と、検出器ユニットから補助データ収集ユニットを介してデータ処理装置にパケットデータを送信する経路を模式的に示した図である。
【図２３】第２の実施形態のユニット統合ＦＰＧＡの構成ブロック図である。
【符号の説明】
【０１２２】
１、１Ａ ＰＥＴ装置（核医学診断装置）
２、２Ｂ 検出器ユニット
２Ａ ユニット支持部材（支持部材）
３ データ収集ユニット
１１ カメラ（撮像装置）
１１ａ 蓋
１１ｂ 開口部
１２ データ処理装置
１２Ａ 同時計測装置
１２Ｂ 断層像情報作成装置
１３ 操作コンソール
１３ａ 表示装置
１３ｂ 入力操作部
１４ ベッド
２０、１２０ 結合基板（ユニット基板）
２０Ａ、１２０Ａ 検出器基板
２０ａ、２０ｂ 基板本体
２０Ｂ、１２０Ｂ ＡＳＩＣ基板
２１ 半導体放射線検出器（γ線検出器）
２２ コンデンサ
２３ 抵抗
２４、１２４ アナログＡＳＩＣ（集積回路、信号処理装置）
２４Ａ ファースト系
２４Ｂ スロー系
２４ａ 前置増幅器
２４ｂ タイミングピックオフ回路
２４ｃ 閾値制御回路
２４ｄ 波形整形回路
２４ｅ ピークホールド回路
２５、２５Ａ、２５Ｂ アナログ／デジタル変換器（信号処理装置）
２６、１２６ デジタルＡＳＩＣ（信号処理装置、集積回路、データ生成部）
２７ 高圧電源
３０ 筐体（収納部材）
３０ａ 天板
３０ｂ 底板
３０ｃ 隔壁
３１ ユニット統合ＦＰＧＡ（他の集積回路）
３３、１３３ アナログ信号処理回路
３４、１３４ 検出信号処理部
３５ タイミング検出部
３６ 検出器制御部
３７ データ転送部
３８、４２、４３ コネクタ
５１、８０ 第１データソート部（検出データ出力部）
５３、８１ 第１散乱線処理部（散乱線処理部）
５５ データ転送部
５７ 第２データソート部（検出データ出力部、ユニット間検出データ出力部）
５９、 第２散乱線処理部（散乱線処理部、ユニット間散乱線処理部）
８２ 第２データソート部（検出データ出力部）
８３ 第２散乱線処理部（散乱線処理部）
２１１ 検出素子
Ｃ１、Ｃ３ コネクタ
Ｃ２ 基板コネクタ
ＰＳ 高圧電源装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
γ線の検出に応じてγ線検出信号を出力する複数のγ線検出器と、
前記γ線検出信号にもとづいて検出時刻情報とγ線検出器を識別する検出器ＩＤを含む検出γ線情報を生成する複数のデータ生成部と、
前記検出γ線情報にもとづいて散乱線処理を行なう散乱線処理部と、を備え、
前記散乱線処理部は、
複数の前記検出γ線情報のうち、基準となる前記検出γ線情報と他の複数の前記検出γ線情報のそれぞれについて、前記基準となる検出γ線情報に含まれる前記検出器ＩＤにもとづき、予め設定された第１の空間範囲に含まれる前記γ線検出器からの同一の前記γ線に起因する前記検出γ線情報であるか否かの第１の散乱線判定を行ない、
前記第１の散乱線判定にもとづいて複数の当該検出γ線情報を併合し、
さらに、
複数の前記検出γ線情報のうち、基準となる前記検出γ線情報と他の複数の前記検出γ線情報のそれぞれについて、前記基準となる検出γ線情報に含まれる前記検出器ＩＤにもとづき、前記第１の空間範囲より広く予め設定された第２の空間範囲に含まれる前記γ線検出器からの同一の前記γ線に起因する前記検出γ線情報であるか否かの第２の散乱線判定を行ない、前記第２の散乱線判定にもとづいて複数の当該検出γ線情報を併合することを特徴とする核医学診断装置。
【請求項２】
さらに、
複数の前記データ生成部から出力された所定の個数の前記検出γ線情報を、当該検出γ線情報に含まれる前記検出時刻情報の時刻順に出力する検出データ出力部を備え、
前記散乱線処理部は、前記時刻順に出力される複数の前記検出γ線情報にもとづいて散乱線処理を行なうことを特徴とする請求項１に記載の核医学診断装置。
【請求項３】
周方向に複数の開口部を形成した支持部材と、前記開口部にそれぞれ挿入されて前記支持部材に着脱自在に取り付けられた複数の検出器ユニットとを備え、前記検出器ユニットが、遮光性を有する収納部材、および前記収納部材内に着脱自在に収納される複数のユニット基板を有し、
前記ユニット基板が、γ線を入射する複数の半導体放射線検出器、および前記複数の半導体放射線検出器のそれぞれが出力するγ線検出信号を処理する集積回路を含み、
前記集積回路が、γ線を検出した前記半導体放射線検出器を識別する検出器ＩＤと検出時刻情報とを含む検出γ線情報を出力し、
さらに、
前記検出器ユニットは、それぞれの前記ユニット基板に含まれた集積回路から出力される前記検出γ線情報を前記検出器ユニットの外部に出力する他の集積回路を有し、
前記他の集積回路において、
前記ユニット基板に含まれた集積回路から出力された所定の個数の前記検出γ線情報を、当該検出γ線情報に含まれる前記検出時刻情報の時刻順に出力する検出データ出力部と、
前記時刻順に出力される複数の前記検出γ線情報にもとづいて散乱線処理を行なう散乱線処理部と、を備え、
前記散乱線処理部は、
前記検出データ出力部から出力された所定の個数の前記検出γ線情報のうち、基準となる前記検出γ線情報と他の複数の前記検出γ線情報のそれぞれについて、前記基準となる検出γ線情報に含まれる前記検出器ＩＤにもとづき、予め設定された第１の空間範囲に含まれる前記半導体放射線検出器からの同一の前記γ線に起因する前記検出γ線情報であるか否かの第１の散乱線判定を行ない、
前記第１の散乱線判定にもとづいて複数の当該検出γ線情報を併合し、
さらに、
前記検出データ出力部から出力された所定の個数の前記検出γ線情報のうち、基準となる前記検出γ線情報と他の複数の前記検出γ線情報のそれぞれについて、前記基準となる検出γ線情報に含まれる前記検出器ＩＤにもとづき、前記第１の空間範囲より広く予め設定された第２の空間範囲に含まれる前記半導体放射線検出器からの同一の前記γ線に起因する前記検出γ線情報であるか否かの第２の散乱線判定を行ない、前記第２の散乱線判定にもとづいて複数の当該検出γ線情報を併合することを特徴とする核医学診断装置。
【請求項４】
複数の前記検出器ユニットの前記他の集積回路からの検出γ線情報を収集するデータ収集ユニットを複数設け、
該データ収集ユニットは、前記検出器ユニットのユニット基板に含まれる集積回路から出力された所定の個数の前記検出γ線情報を、当該検出γ線情報に含まれる前記検出時刻情報の時刻順に出力するユニット間検出データ出力部と、
前記時刻順に出力される複数の前記検出γ線情報にもとづいて散乱線処理を行なうユニット間散乱線処理部と、を備え、
ユニット間散乱線処理部は、
出力された所定の個数の前記検出γ線情報のうち、基準となる前記検出γ線情報と他の複数の前記検出γ線情報のそれぞれについて、前記基準となる検出γ線情報に含まれる前記検出器ＩＤにもとづき、予め設定された第１の空間範囲に含まれる前記半導体放射線検出器からの同一の前記γ線に起因する前記検出γ線情報であるか否かの第１の散乱線判定を行ない、前記第１の散乱線判定にもとづいて複数の当該検出γ線情報を併合し、
さらに、
前記ユニット間検出データ出力部から出力された所定の個数の前記検出γ線情報のうち、基準となる前記検出γ線情報と他の複数の前記検出γ線情報のそれぞれについて、前記基準となる検出γ線情報に含まれる前記検出器ＩＤにもとづき、前記第１の空間範囲より広く予め設定された第２の空間範囲に含まれる前記半導体放射線検出器からの同一の前記γ線に起因する前記検出γ線情報であるか否かの第２の散乱線判定を行ない、前記第２の散乱線判定にもとづいて複数の当該検出γ線情報を併合することを特徴とする請求項３に記載の核医学診断装置。
【請求項５】
前記散乱線処理部は、第１散乱線処理部および第２散乱線処理部を含んでおり、
前記第１散乱線処理部は、自身の前記検出器ユニットに設けられた複数の前記半導体放射線検出器からの前記γ線検出信号にもとづく前記検出γ線情報に対して前記第１の散乱線判定と前記第２の散乱線判定を行い、前記第１の散乱線判定および前記第２の散乱線判定にもとづいて複数の当該検出γ線情報を併合し、
前記第２散乱線処理部は、自身の前記検出器ユニットとそれに隣り合う他の前記検出器ユニットに設けられた複数の前記半導体放射線検出器からの前記γ線検出信号にもとづく前記検出γ線情報に対して前記第１の散乱線判定と第２の散乱線判定を行い、前記第１の散乱線判定および前記第２の散乱線判定にもとづいて複数の当該検出γ線情報を併合することを特徴とする請求項３に記載の核医学診断装置。
【請求項１】
γ線の検出に応じてγ線検出信号を出力する複数のγ線検出器と、
前記γ線検出信号にもとづいて検出時刻情報とγ線検出器を識別する検出器ＩＤを含む検出γ線情報を生成する複数のデータ生成部と、
前記検出γ線情報にもとづいて散乱線処理を行なう散乱線処理部と、を備え、
前記散乱線処理部は、
複数の前記検出γ線情報のうち、基準となる前記検出γ線情報と他の複数の前記検出γ線情報のそれぞれについて、前記基準となる検出γ線情報に含まれる前記検出器ＩＤにもとづき、予め設定された第１の空間範囲に含まれる前記γ線検出器からの同一の前記γ線に起因する前記検出γ線情報であるか否かの第１の散乱線判定を行ない、
前記第１の散乱線判定にもとづいて複数の当該検出γ線情報を併合し、
さらに、
複数の前記検出γ線情報のうち、基準となる前記検出γ線情報と他の複数の前記検出γ線情報のそれぞれについて、前記基準となる検出γ線情報に含まれる前記検出器ＩＤにもとづき、前記第１の空間範囲より広く予め設定された第２の空間範囲に含まれる前記γ線検出器からの同一の前記γ線に起因する前記検出γ線情報であるか否かの第２の散乱線判定を行ない、前記第２の散乱線判定にもとづいて複数の当該検出γ線情報を併合することを特徴とする核医学診断装置。
【請求項２】
さらに、
複数の前記データ生成部から出力された所定の個数の前記検出γ線情報を、当該検出γ線情報に含まれる前記検出時刻情報の時刻順に出力する検出データ出力部を備え、
前記散乱線処理部は、前記時刻順に出力される複数の前記検出γ線情報にもとづいて散乱線処理を行なうことを特徴とする請求項１に記載の核医学診断装置。
【請求項３】
周方向に複数の開口部を形成した支持部材と、前記開口部にそれぞれ挿入されて前記支持部材に着脱自在に取り付けられた複数の検出器ユニットとを備え、前記検出器ユニットが、遮光性を有する収納部材、および前記収納部材内に着脱自在に収納される複数のユニット基板を有し、
前記ユニット基板が、γ線を入射する複数の半導体放射線検出器、および前記複数の半導体放射線検出器のそれぞれが出力するγ線検出信号を処理する集積回路を含み、
前記集積回路が、γ線を検出した前記半導体放射線検出器を識別する検出器ＩＤと検出時刻情報とを含む検出γ線情報を出力し、
さらに、
前記検出器ユニットは、それぞれの前記ユニット基板に含まれた集積回路から出力される前記検出γ線情報を前記検出器ユニットの外部に出力する他の集積回路を有し、
前記他の集積回路において、
前記ユニット基板に含まれた集積回路から出力された所定の個数の前記検出γ線情報を、当該検出γ線情報に含まれる前記検出時刻情報の時刻順に出力する検出データ出力部と、
前記時刻順に出力される複数の前記検出γ線情報にもとづいて散乱線処理を行なう散乱線処理部と、を備え、
前記散乱線処理部は、
前記検出データ出力部から出力された所定の個数の前記検出γ線情報のうち、基準となる前記検出γ線情報と他の複数の前記検出γ線情報のそれぞれについて、前記基準となる検出γ線情報に含まれる前記検出器ＩＤにもとづき、予め設定された第１の空間範囲に含まれる前記半導体放射線検出器からの同一の前記γ線に起因する前記検出γ線情報であるか否かの第１の散乱線判定を行ない、
前記第１の散乱線判定にもとづいて複数の当該検出γ線情報を併合し、
さらに、
前記検出データ出力部から出力された所定の個数の前記検出γ線情報のうち、基準となる前記検出γ線情報と他の複数の前記検出γ線情報のそれぞれについて、前記基準となる検出γ線情報に含まれる前記検出器ＩＤにもとづき、前記第１の空間範囲より広く予め設定された第２の空間範囲に含まれる前記半導体放射線検出器からの同一の前記γ線に起因する前記検出γ線情報であるか否かの第２の散乱線判定を行ない、前記第２の散乱線判定にもとづいて複数の当該検出γ線情報を併合することを特徴とする核医学診断装置。
【請求項４】
複数の前記検出器ユニットの前記他の集積回路からの検出γ線情報を収集するデータ収集ユニットを複数設け、
該データ収集ユニットは、前記検出器ユニットのユニット基板に含まれる集積回路から出力された所定の個数の前記検出γ線情報を、当該検出γ線情報に含まれる前記検出時刻情報の時刻順に出力するユニット間検出データ出力部と、
前記時刻順に出力される複数の前記検出γ線情報にもとづいて散乱線処理を行なうユニット間散乱線処理部と、を備え、
ユニット間散乱線処理部は、
出力された所定の個数の前記検出γ線情報のうち、基準となる前記検出γ線情報と他の複数の前記検出γ線情報のそれぞれについて、前記基準となる検出γ線情報に含まれる前記検出器ＩＤにもとづき、予め設定された第１の空間範囲に含まれる前記半導体放射線検出器からの同一の前記γ線に起因する前記検出γ線情報であるか否かの第１の散乱線判定を行ない、前記第１の散乱線判定にもとづいて複数の当該検出γ線情報を併合し、
さらに、
前記ユニット間検出データ出力部から出力された所定の個数の前記検出γ線情報のうち、基準となる前記検出γ線情報と他の複数の前記検出γ線情報のそれぞれについて、前記基準となる検出γ線情報に含まれる前記検出器ＩＤにもとづき、前記第１の空間範囲より広く予め設定された第２の空間範囲に含まれる前記半導体放射線検出器からの同一の前記γ線に起因する前記検出γ線情報であるか否かの第２の散乱線判定を行ない、前記第２の散乱線判定にもとづいて複数の当該検出γ線情報を併合することを特徴とする請求項３に記載の核医学診断装置。
【請求項５】
前記散乱線処理部は、第１散乱線処理部および第２散乱線処理部を含んでおり、
前記第１散乱線処理部は、自身の前記検出器ユニットに設けられた複数の前記半導体放射線検出器からの前記γ線検出信号にもとづく前記検出γ線情報に対して前記第１の散乱線判定と前記第２の散乱線判定を行い、前記第１の散乱線判定および前記第２の散乱線判定にもとづいて複数の当該検出γ線情報を併合し、
前記第２散乱線処理部は、自身の前記検出器ユニットとそれに隣り合う他の前記検出器ユニットに設けられた複数の前記半導体放射線検出器からの前記γ線検出信号にもとづく前記検出γ線情報に対して前記第１の散乱線判定と第２の散乱線判定を行い、前記第１の散乱線判定および前記第２の散乱線判定にもとづいて複数の当該検出γ線情報を併合することを特徴とする請求項３に記載の核医学診断装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【公開番号】特開２００８−８９３８４（Ｐ２００８−８９３８４Ａ）
【公開日】平成２０年４月１７日（２００８．４．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２６９７６２（Ｐ２００６−２６９７６２）
【出願日】平成１８年９月２９日（２００６．９．２９）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年４月１７日（２００８．４．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年９月２９日（２００６．９．２９）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
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