(57)【要約】【課題】イベントの計数率に基づいて反射器における反射率を調整可能な放射線検出装置の提供。【解決手段】本実施形態に係る放射線検出装置は、放射線検出器からの出力信号に基づいて、放射線検出器によって検出されたイベントの計数率を推定するレートカウンタと、放射線検出器のエネルギー分解能を最適化するために、推定された計数率に基づいて放射線検出器の反射器の反射率を調整させる反射率制御信号を発生し、反射器に反射率制御信号を出力する制御部と、を具備することを特徴とする。【選択図】図１
2014109573.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線検出器からの出力信号に基づいて、前記放射線検出器によって検出されたイベントの計数率を推定するレートカウンタと、
前記放射線検出器のエネルギー分解能を最適化するために、前記推定された計数率に基づいて前記放射線検出器の反射器の反射率を調整させる反射率制御信号を発生し、前記反射器に前記反射率制御信号を出力する制御部と、
を具備することを特徴とする放射線検出装置。
【請求項２】
前記放射線検出器は、
前記反射器とシンチレータと光センサとを有し、
前記反射器は、
前記光センサによって検出されている光の確率を上昇させるために、前記シンチレータ内部のシンチレーションイベントから生じる光を反射すること、
を特徴とする請求項１に記載の放射線検出装置。
【請求項３】
前記光センサは、光電子増倍管であること、
を特徴とする請求項２に記載の放射線検出装置。
【請求項４】
前記反射器は、内側反射器と外側反射器とを有し、
前記放射線検出器は、
前記内側反射器と前記シンチレータと前記光センサと前記外側反射器との順に積層された構造を有すること、
を特徴とする請求項２に記載の放射線検出装置。
【請求項５】
前記反射器は、
前記反射率制御信号により、前記内側反射器と前記外側反射器とに関して、１つまたは複数の反射率を調整すること、
を特徴とする請求項４に記載の放射線検出装置。
【請求項６】
前記反射器は、
前記反射器の反射率を制御するための前記反射率制御信号により制御される液晶部分を有すること、
を特徴とする請求項２に記載の放射線検出装置。
【請求項７】
前記液晶部分は、
前記反射率制御信号に基づいて、１００％近傍の反射率を有するミラー状態と０％の反射率を有する黒体状態との間で、前記反射器の反射率を変更すること、
を特徴とする請求項６に記載の放射線検出装置。
【請求項８】
前記放射線検出器は、それぞれ対応する複数のシンチレータと複数の光センサと複数の反射器とを有し、
前記反射器各々は、前記光センサによって検出される光の確率を上昇させるために、前記シンチレータ内部のシンチレーションイベントから生じる光を反射し、
前記制御部は、前記放射線検出器各々における反射器の反射率を調整する前記反射率制御信号を発生すること、
を特徴とする請求項１に記載の放射線検出装置。
【請求項９】
前記制御部は、
前記複数の放射線検出器におけるそれぞれの前記反射器の反射率を調整するための前記反射率制御信号を発生し、
前記放射線検出器各々のエネルギー分解能を個別に最適化するために、前記放射線検出器における前記反射器各々の反射率を別々に制御すること、
を特徴とする請求項８に記載の放射線検出装置。
【請求項１０】
シンチレーションイベントから光を発生するシンチレータと、
前記光を検出する光センサと、
前記光が発生されるとき、前記光センサによって検出されている光の確率を上昇させるために、前記光を反射し、前記反射率を調整可能な反射器と、
を具備することを特徴とする放射線検出器。
【請求項１１】
前記反射器は、
前記反射器の反射率を調整するために電子的に制御される液晶部分を有すること、
を特徴とする請求項１０に記載の放射線検出器。
【請求項１２】
前記反射器は、
前記反射器の反射率を調整するために電子的に制御される複数の液晶層を有すること、
を特徴とする請求項１０に記載の放射線検出器。
【請求項１３】
前記反射器は、０％の反射率を有する黒体層と、懸濁した反射粒子を有する反射粒子層とを有すること、
を特徴とする請求項１０に記載の放射線検出器。
【請求項１４】
前記反射粒子層における前記懸濁した反射粒子は、
反射率制御信号によって調整可能な印加される磁場または電場に基づいて配向可能されること、
を特徴とする請求項１３に記載の放射線検出器。
【請求項１５】
前記反射器は、
前記反射器の反射率を調整する手段を有すること、
を特徴とする請求項１０に記載の放射線検出器。
【請求項１６】
放射線検出器からの出力信号に基づいて、前記放射線検出器によって検出されたイベントの計数率をレートカウンタによって推定し、
前記放射線検出器のシンチレータによってシンチレーションイベントから光が生成されるとき、前記放射線検出器の光センサによって検出される光の確率を上昇させるために、前記推定された計数率に基づいて、前記シンチレーションイベントから生じる光を反射する前記放射線検出器における反射器の反射率を調整する反射率制御信号を発生し、
前記放射線検出器のエネルギー分解能を最適化するために、前記反射率制御信号を前記放射線検出器の前記反射器に出力すること、
を具備することを特徴とする放射線検出方法。
【請求項１７】
前記反射器は、内側反射器と外側反射器とを有し、
前記放射線検出器は、前記内側反射器と前記シンチレータと前記光センサと前記外側反射器との順に積層された構造を有すること、
を特徴とする請求項１６に記載の放射線検出方法。
【請求項１８】
前記反射率制御信号は、
前記反射器に、前記内側反射器と前記外側反射器とに関して、１つまたは複数の反射率を調整させること、
を特徴とする請求項１７に記載の放射線検出方法。
【請求項１９】
前記反射器は、
前記反射器の反射率を制御するために、前記反射率制御信号によって制御される液晶部分を有すること、
を特徴とする請求項１６に記載の放射線検出方法。
【請求項２０】
前記液晶部分は、
前記反射率制御信号に基づいて、１００％の反射率を有するミラー状態と０％の反射率を有する黒体状態との間で、前記反射器の反射率を変更すること、
を特徴とする請求項１９に記載の放射線検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、調整可能な反射器を用いて放射線検出を最適化することに関する。
【背景技術】
【０００２】
陽電子放出断層撮影（ＰＥＴ）による画像化では、放射線医薬品は、注射、吸入および／または経口摂取を介して患者に投与される。次いで、この薬剤の物理的および生体分子的性質は、人体の特定の位置に集中する。投与および捕捉から最終的な消滅に至るまでのプロセスの動態に加えて、累積の実際の空間的分布、累積点の強度および／または累積領域は、すべて、臨床的な重要性を有している。このプロセスの間、放射線医薬品に付着された陽電子エミッタは、半減期や分岐比などの放射性同位体の物理的性質に従って、陽電子を放出する。
【０００３】
それぞれの陽電子は、対象物の電子と相互作用し、消滅して、５１１ｋｅＶを有する２つのガンマ線を生じるが、これらのガンマ線は実質的に１８０度離れて移動する。これら２つのガンマ線は、次に、ＰＥＴ検出器のシンチレーション結晶体においてシンチレーションイベントを生じさせ、それ結果として、ＰＥＴ検出器はガンマ線を検出する。これらの２つのガンマ線を検出し、それらの位置の間に線すなわちラインオブレスポンス（line of response）を描くことにより、元の消滅の可能性のある位置が決定される。このプロセスでは可能性のある相互作用の１つの線を識別するだけであるが、多数のこのような線を累積し、断層撮影による再構成処理を介することにより、元の分布が有用性のある精度で推定される。２つのシンチレーションイベントの位置に加えて、数百ピコ秒以内という正確なタイミングが利用可能である場合には、線に沿った消滅イベントの可能性のある位置に関する更なる情報を追加するために、飛行時間の計算も行われる。同位体の特定の特性（例えば、陽電子のエネルギー）が、（２つのガンマ線の陽電子の範囲と共直線性とを介して）特定の放射性医薬品に対する空間的解像度の決定に寄与する。
【０００４】
以上のプロセスは、多数の消滅イベントに対して反復される。所望のイメージングタスクを維持するために何回のシンチレーションイベントが要求されるかを決定するためにすべての場合を分析する必要があるが、従来は、典型的な１００センチメートルの長さのＦＤＧ（フルオロデオキシグルコース）の検討により、約１億のカウントまたはイベントが累積される。
【０００５】
従来は、図１０に示されているように、イベント１０００の検出は、シンチレータアレイ１００２と光電子増倍管（Ｐｈｏｔｏｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒ  Ｔｕｂｅ：ＰＭＴ）１００４とを含む放射線検出器によって実行される。イベント１０００は、シンチレータアレイ１００２の内部で、シンチレーションイベントを発生させて、シンチレータアレイ１００２のシンチレータの内部でのイベント１０００からのエネルギーの相互作用による光を生じさせる。生じた光は、ＰＭＴ１００４によって検出される。
【０００６】
ＰＭＴ１００４は、フィルタリングされ処理ユニットに出力される出力信号を有し、処理ユニットは、イベントのカウントと時間サンプリングとを行い、イベントのエネルギーとタイミングと位置とを決定するためのアルゴリズムを実行する。シンチレータを介して生じた光を検出するＰＭＴ１００４の確率を上昇させるために、シンチレータアレイ１００２とＰＭＴ１００４とは、シンチレータを介して生じた光を反射するように設計された反射表面である反射器１００６の間に設置される。
【０００７】
開示される実施形態とそれに付随する効果の多くに関するより完全な評価は、添付の図面と共に考察しながら以下の詳細な説明を参照してそれらをよりよく理解することにより、容易に得られるはずである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
目的は、イベントの計数率に基づいて反射器における反射率を調整可能な放射線検出装置、放射線検出器、および放射線検出方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本実施形態に係る放射線検出装置は、放射線検出器からの出力信号に基づいて、前記放射線検出器によって検出されたイベントの計数率を推定するレートカウンタと、前記放射線検出器のエネルギー分解能を最適化するために、前記推定された計数率に基づいて前記放射線検出器の反射器の反射率を調整させる反射率制御信号を発生し、前記反射器に前記反射率制御信号を出力する制御部と、を具備することを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本実施形態に係る放射線検出器および消滅イベントの概略を示す概要図である。
【図２】図２は、本実施形態に係る放射線検出器およびシンチレーションイベントの概略を示す概略図である。
【図３】図３は、本実施形態に係り、低反射率モードにおける放射線検出器の概略を示す概略図である。
【図４】図４は、本実施形態に係り、高反射率モードにおける放射線検出器の概略を示す概略図である。
【図５】図５は、本実施形態に係り、処理ユニットのハードウェア構成の概略を示す概略図である。
【図６】図６は、本実施形態に係り、反射器の反射率を適応的に制御するためのアルゴリズムを示すフローチャートである。
【図７】図７は、本実施形態に係り、反射器の概略を示す概略図である。
【図８】図８は、本実施形態に係り、反射器の概略を示す概略図である。
【図９】図９は、本実施形態に係り、反射器の概略を示す概略図である。
【図１０】図１０は、従来型の放射線検出器と消滅イベントとの概略を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本開示は、放射線検出のためのデバイス、システム、アルゴリズムおよびプロセスに関するものであり、特に、適応反射率を有する適応反射器を用いることによって、様々なカウントレート（計数率）の測定可能なエネルギーの信号対雑音比を最適化するためのデバイス、システム、アルゴリズムおよびプロセスに関するものである。
【００１２】
従来、ＰＥＴシステムなどの放射線検出システムは、シンチレーションイベントからの光を反射する反射器を有することにより、シンチレーションイベントから生じる光（シンチレーション光）を感知または検出するＰＭＴなどの光センサの確率（シンチレーション光の検出確率）を高めている。従来型の放射線検出器の概略図が図１０に示されており、消滅イベント１０００は、反射器１００６の間に設置されたシンチレータアレイ１００２とＰＭＴ１００４とを介して検出される。この放射線検出器では、消滅イベント１０００が例えば患者の身体において発生し、その際に、ガンマ放射などの放射が第１の（内側）反射器１００６を通過して、シンチレータアレイ１００２のシンチレータにおいてシンチレーションイベントを生じさせる。シンチレーションイベントから生じる光は、任意の方向に放出される。この方向が直接的にＰＭＴ１００４に向かう方向でない場合には、光は内側反射器１００６および／または第２の（外側）反射器１００６から反射することがあり、その結果として、光がＰＭＴ１００４と相互作用する確率が上昇する。従来型の反射器１００６は、プラスティックで作られ、一定の反射率を有している。
【００１３】
イベントについて推定されたカウントレートに基づいて、２０１１年６月３日に出願され参照によって本明細書に組み入れられる米国特許出願第１３／１５３，０２６号によると、処理ユニットが、放射線検出器のフィルタを制御することによって、イベントの検出を最適化することができる。本開示のいくつかの態様は、放射線検出器によるイベントの検出を最適化するように反射器の反射率を制御することに関し、他の最適化に関する側面と共に、上述の米国特許出願第１３／１５３，０２６号によって提供されるフィルタ制御と共に組み入れることが可能である。
【００１４】
放射線検出のためのシステムは、放射線検出器からの出力信号に基づいて、放射線検出器によって検出されたイベントのカウントレートを推定するように構成されたレートカウンタを有する。このシステムは、推定されたカウントレートに基づいて反射率制御信号を生成し、放射線検出器の反射器に反射率制御信号を出力するように構成されたコントローラを更に含んでもよく、反射率制御信号は、反射器に、放射線検出器のエネルギー分解能を最適化するように反射器の反射率を調整させる。
【００１５】
このシステムは、シンチレータと光センサと反射器とを含む放射線検出器を有する。反射器は、シンチレータ内部のシンチレーションイベントから生じる光を反射し、光センサによって検出されている光の確率を上昇させるように構成される。放射線検出器は、光電子増倍管であってもよい。反射器は、内側反射器と外側反射器とを有する。放射線検出器は、内側反射器とシンチレータと光センサと外側反射器とをこの順序で含む層状構造を有する。
【００１６】
反射率制御信号は、反射器に、内側反射器と外側反射器のうちの１つまたは複数の反射率を調整させる。反射器は、反射器の反射率を制御するために反射率制御信号によって制御される液晶部分を有する。液晶部分は、反射率制御信号に基づいて、ほぼ１００％のリフレクタンス（反射率）を有するミラー状態とほぼ０％のリフレクタンス（反射率）を有する黒体状態との間で、反射器の反射率を変更するように構成される。
【００１７】
このシステムは、各々が対応するシンチレータと光センサと反射器とを有する複数の放射線検出器を含んでいてもよい。それぞれの反射器は、シンチレータ内部のシンチレーションイベントから生じる光を反射し、光センサによって検出されている光の確率を上昇させる。コントローラ（制御部）は、複数の放射線検出器のそれぞれの反射器の反射率を別々に、または集合的に調整する反射率制御信号を発生する。特に、コントローラは、複数の放射線検出器のそれぞれの反射器の反射率を調整する反射率制御信号を生成するように構成され、複数の放射線検出器のそれぞれの反射器の反射率は、放射線検出器のそれぞれのエネルギー分解能を個別に最適化するために別々に制御される。
【００１８】
放射線検出器は、シンチレータと、光センサと、反射器とを有する。シンチレータは、シンチレーションイベントから光を発生する。光センサは、シンチレーションイベントから発生された光を検出する。反射器は、シンチレーションイベントから生じる光を反射する。反射器は、調整可能な反射率を有する。反射器は、光がシンチレーションイベントから生成されるとき、光センサによって検出されている光の確率を上昇させるように構成される。
【００１９】
反射器は、反射器の反射率を調整するように電子的に制御される液晶部分を有する。反射器は、反射器の反射率を調整するように電子的に制御される複数の液晶層を有する。反射器は、ほぼ０％のリフレクタンスを有する黒体層と、懸濁した反射粒子を含む反射粒子層とを有する。反射粒子層における懸濁した反射粒子は、印加された磁場または電場に基づいて配向される。印加される磁場または電場は、反射率制御信号によって調整される。反射器は、反射器の反射率を調整するための手段を有する。
【００２０】
放射線検出方法は、放射線検出器の出力信号に基づいて、放射線検出器によって検出されたイベントのカウントレートをレートカウンタによって推定することを有する。推定されたカウントレートに基づいて、放射線検出器の反射器の反射率を調整するように、反射率制御信号が生成さる。反射器は、放射線検出器のシンチレータによってシンチレーションイベントから光が生成されるとき、放射線検出器の光センサによって検出されている光の確率を上昇させるために、シンチレーションイベントから生じる光を反射する。反射率制御信号は、放射線検出器のエネルギー分解能を最適化するために、放射線検出器の反射器に出力される。
【００２１】
反射器は、内側反射器と外側反射器とを有する。放射線検出器は、内側反射器とシンチレータと光センサと外側反射器とをこの順序で含む層状構造を有する。反射器は、反射率制御信号によって、内側反射器と外側反射器とのうちの１つまたは複数の反射率を調整することができる。
【００２２】
反射器は、反射器の反射率を制御するように反射率制御信号によって制御される液晶部分を有する。液晶部分は、ほぼ１００％のリフレクタンスを有するミラー状態とほぼ０％のリフレクタンスを有する黒体状態との間で、反射率制御信号に基づいて、反射器の反射率を変更する。
【００２３】
この反射器は、動作条件に応答して、調整可能であって、かつ適応可能であるため、例えばシンチレーションイベントによって光を生じる広範囲の放射線検出器に応用できる。この検出器は、光電子増倍管（ＰＭＴ）と、シリコン光電子増倍管（ＳｉＰＭ）とを含む。しかしながら、本開示の態様は、他の放射線検出器にも同様に応用できる。そのような放射線検出器は、ＰＥＴおよびＣＴ医療用画像システムにおいて用いることができる。
【００２４】
以上のいくつかの段落は、一般的な導入として提供されたのであって、特許請求の範囲を限定することは意図していない。説明されている例示的な実現例は、更なる効果と共に、添付の図面と共に以下の詳細な説明を参照することによって、最もよく理解されよう。なお、図面では、同様の参照番号が複数の図を通じて、同一のまたは対応する構成要素を意味している。
【００２５】
図１は、イベント１００を検出するための放射線検出システム（放射線検出装置の一部分）を図解している。この放射線検出システムは、シンチレータまたはシンチレータアレイ１０２と、光電子増倍管（ＰＭＴ）などの光センサ１０４とを含む。イベント１００は、シンチレータアレイ１０２の中でシンチレーションイベントを生じさせる。シンチレーションイベントにより、シンチレータアレイ１０２のシンチレータ内部で、イベント１００からのガンマ線の相互作用により光（シンチレーション光）が生じる。生じた光は、光センサ１０４によって検出される。
【００２６】
光センサ１０４は、フィルタリングされ処理ユニットに出力される出力信号を発生する。処理ユニットは、イベントのカウントと時間サンプリングとを行い、イベントのエネルギーとタイミングと位置とを決定するためのアルゴリズムを実行する。シンチレータを介して生じた光を光センサ１０４が検出する確率を上昇させるために、シンチレータアレイ１０２と光センサ１０４とは、複数の反射器１０６の反射面の間に配置される。反射器１０６の反射表面は、シンチレータを介して生じた光を反射するように設計されている。光を反射することによって、光センサ１０４に直接に向かう方向ではない方向に進行する光を生じるシンチレーションイベントは、反射器１０６による１回または複数回の反射の後で、光センサ１０４によって検出される。反射器１０６によって提供される反射率のレベルを変動させるために、可変の光吸収層１０８が、反射器１０６に適用される。
【００２７】
一態様では、反射器１０６は反射率の高い半導体基板を有し、他方で、可変吸収層１０８は液晶部分を有する。この液晶部分１０８は、可変光フィルタとして動作するように電圧制御され、この液晶部分１０８に印加される電圧に比例または反比例する光の量を吸収する。換言すると、液晶部分１０８の透明度は、対応する反射率制御信号によって制御される。
【００２８】
図２は、シンチレータアレイ１０２の中の１つのシンチレータ内部でのシンチレーションイベント２００を図解している。シンチレーションイベント２００は、結果的に光を放出する。この光は、方向２０２や方向２０４のような任意の方向に向けられる。この光は、光センサ１０４によって、直接に、または、反射器１０６による１回または複数回の反射の後で、検出される。
【００２９】
一方または両方の反射器１０６の液晶部分１０８を制御することによって、一方または両方の反射器１０６の反射率（例えば、リフレクタンスのパーセント量）が、操作される。特に、一態様では、一方または両方の反射器１０６の反射率は、１つまたは複数の波長に対してほぼ１００％のリフレクタンスを有するミラー状の反射器から、１つまたは複数の波長に対してほぼ０％のリフレクタンスを有する黒体状の反射器まで調整される。一方または両方の反射器１０６の反射率を低下させることにより、光が光センサ１０４によって検出されている特定のエネルギー閾値を有する確率は減少する。結果として、カウント数、すなわちカウントレートを低下させることが可能であり、一方または両方の反射器１０６の反射率を、処理ユニットによって、イベント検出を最適化するように、制御することができる。
【００３０】
図３は、一方または両方の反射器１０６の液晶部分１０８の例示的な状態を図解している。図３では、両方の反射器１０６の液晶部分１０８は黒体状の状態にあり、この場合には、一方または両方の反射器１０６の反射率は最小化されている。この状態では、一方または両方の反射器１０６の液晶部分１０８は、シンチレーションイベントから生じる光の１つまたは複数の波長を吸収する。
【００３１】
図４は、一方または両方の反射器１０６の液晶部分１０８の例示的な状態を図解している。図４では、両方の反射器１０６の液晶部分１０８がミラー状の状態にあり、その場合には、一方または両方の反射器１０６の反射率は最大化されている。この状態では、一方または両方の反射器１０６の液晶部分は、光の量と光センサ１０４によって検出されている光の確率とを最大化するために、シンチレーションイベントから生じる光の１つまたは複数の波長を通過させるように構成されている。
【００３２】
この液晶部分１０８は、１つまたは複数の層または薄膜を有する。それぞれの層は、光の１つまたは複数の異なる波長を、または、光の１つまたは複数の異なる波長範囲を、吸収する。このような構成によって、ある波長またはある範囲の波長の光が効果的にフィルタリングされる。その結果として、光センサ１０４によって検出される光の総量から、所定の波長の光の量が減少される。更に、外側反射器１０６の反射率を、内側反射器１０６の反射率とは異なるように、かつ別々に調整することが可能である。他方で、外側および内側反射器１０６の両方の反射率を、１回の操作で一緒に調整することも可能である。外側および内側の両方の反射器１０６の反射率を、同じリフレクタンスの値になるように、または、異なるリフレクタンスの値になるように調整することも可能である。更に、特定の光センサ１０４の感度に応じて、外側および内側反射器１０６の一方または両方の反射率を、特定の光センサ１０４の感度に基づいて、および／または、シンチレータアレイ１０２の感度に基づいて、調整することが可能である。
【００３３】
複数の分離した放射線検出システム（放射線検出装置）を分離したユニットとして含む装置および／またはシステムを提供することが可能である。そのようなシステムでは、複数の分離した放射線検出システムは、患者の周囲に、例えば円状に配置される。分離した放射線検出システム各々は、１つまたは複数のシンチレータアレイ１０２と、１つまたは複数の光センサ１０４と、１組の反射器１０６とを有する。これらは、平坦であるか、または、患者の周囲に配置された円状に適合するように曲がっている。反射率の調整に関し、これらの分離したユニットは、独立的に制御されるか、または、１つのコントローラによって単一の操作で１つの機能ユニットとして制御される。更に、特定のシンチレータアレイと特定の光センサとの様々な感度に基づいて、分離した複数のユニット各々の反射率の大きさは、複数の分離したユニットの間で全体的に類似する感度を提供するように、予め定義しておくことも可能である。その場合、これらの予め定義された特性は、メンテナンスまたは修理手順の間に調整することが可能である。
【００３４】
シンチレータアレイ１０２と光センサ１０４とは、分離した複数のユニットとして提供されるか、または、１つの光電子増倍管の中に一緒に提供される。更に、反射器１０６も、そのような１つの光電子増倍管の中に組み入れられるか、または、そのような１つの光電子増倍管のシンチレータアレイ１０２と光センサ１０４とを挟むように構成される。いくつかの実現例では、レンズが、シンチレータアレイと光センサとに組み入れられる。特に、１つまたは複数のレンズは、シンチレータアレイからの光を光センサの方向に焦点に合わせるため、または方向付けるために用いられる。ある特定の設計では、光がレンズを用いて焦点合わせされるときには、調整可能な反射率を有する反射器が外側に提供されることはなく、調整可能な反射率を有する内側反射器だけが提供される。１枚のレンズとただ１つの調整可能な（内側）反射器を単一の光電子増倍管の中に組み入れることも可能である。
【００３５】
アナログデジタル変換器、フィルタおよび／または反射器の反射率を調整するためのデジタルフィルタリング、制御処理および信号生成の態様は、例えば、デジタルシグナルプロセッサ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ：ＤＳＰ）などのコンピュータプロセッサを用いることにより実装される。デジタルシグナルプロセッサは、部分的にまたは全体として処理ユニットとして、提供される。例示的な処理ユニットが、図５に示されている。
【００３６】
処理ユニットは、好ましくは、複数の処理コアを含みうる中央処理装置（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ：ＣＰＵ）を含む。ＣＰＵは、個別論理ゲートとして、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）または他の複合プログラマブル論理デバイス（ＣＰＬＤ）として実装することができる。ＦＰＧＡまたはＣＰＬＤとしての実装は、ＶＨＤＬ、Ｖｅｒｉｌｏｇまたは任意の他のハードウェア記述言語でコーディングされ、コードは、ＦＰＧＡまたはＣＰＬＤの内部の電子メモリに直接に格納され、または、図５に示されているように、一般的なバスによってＣＰＵに接続されたメモリなど、別個の電子メモリに格納される。
【００３７】
いくつかの態様では、電子メモリは、ＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭまたはＦＬＡＳＨメモリなどのように不揮発性である。電子メモリは、また、スタティックまたはダイナミックＲＡＭのように揮発性の場合もあり、マイクロコントローラやマイクロプロセッサなどのプロセッサは、ＦＰＧＡまたはＣＰＬＤと電子メモリとの間での相互作用に加えて、電子メモリを管理するために提供される。
【００３８】
ＣＰＵは、ここで説明される機能を実行するコンピュータ可読命令を含むアルゴリズムとコンピュータプログラムとを実行することができる。プログラムは、様々な媒体上に記憶可能であるが、これには、上述した非一時的な電子メモリ（ソリッドステートドライブやフラッシュドライブなど）、または、ハードディスク、ＣＤまたはＤＶＤドライブなどのディスクドライブの中の任意のものが含まれる。更に、コンピュータ可読な命令は、米国のインテル社によるＸｅｏｎ（登録商標）プロセッサや米国のＡＭＤ社によるＯｐｔｅｒｏｎ（登録商標）プロセッサなどのプロセッサと、マイクロソフトＶＩＳＴＡ、ＵＮＩＸ（登録商標）、Ｓｏｌａｒｉｓ（登録商標）、ＬＩＮＵＸ（登録商標）、Ａｐｐｌｅ（登録商標）、ＭＡＣ−ＯＳＸ（登録商標）および他のオペレーティングシステムなどのオペレーティングシステムと共に動作する、ユーティリティアプリケーション、バックグラウンドデーモン、オペレーティングシステムの構成要素またはこれらの組み合わせとして提供される。
【００３９】
処理ユニットによって受け取られた信号は、イベントのエネルギー値および／またはイベントのタイミングを取得するために処理される。タイミングおよびエネルギー評価の情報は、ディスプレイコントローラによって、ＬＣＤディスプレイなどのディスプレイに表示される。この情報は、ストレージコントローラによってストレージデバイスにローカルに記憶されるか、または、ネットワークコントローラによってネットワークで結ばれたデバイスに送信される。
【００４０】
いくつかの態様では、処理ユニットは、特定の目的を有する論理デバイス（例えば、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）など）、または、構成可能な論理デバイス（例えば、単純プログラマブル論理デバイス（ＳＰＬＤ）、複合プログラマブル論理デバイス（ＣＰＬＤ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）など）を有する。処理ユニットは、入力信号に対して数学的処理を実行する離散的デジタルフィルタを有する。処理ユニットは、ＦＰＧＡまたはＡＳＩＣを有する。あるいは、処理ユニットのＣＰＵは、ソフトウェアによって、デジタルフィルタリングを実行するように構成されている。
【００４１】
処理ユニットはパーソナルコンピュータにおいて具体化することが可能であり、ディスプレイに結合されたディスプレイコントローラを有する。処理ユニットは、また、アナログデジタル変換器（ＡＤＣ）とデジタルアナログ変換器（ＤＡＣ）とフィルタユニットと反射器１０６との間で信号の受信および送信するための入力／出力インターフェースを有する。入力／出力インターフェースは、キーボードおよびマウスを介してユーザが処理ユニットの諸機能を制御するために、周辺機器と通信をすることができる。更に、プリンタ（図示せず）を設置することも可能である。
【００４２】
放射線検出器からの出力検出信号（以下では、出力信号と称する）は、放射線を受け取ることによってイベント（粒子の相互作用）を検出する検出器から生じる電気パルスである。放射線を検出する際には、この出力パルスは、検出されたイベントを正確にカウントするために雑音を除去する目的で、フィルタによって整形される。
【００４３】
フィルタユニットは、検出器のアナログ出力信号に対してフィルタリングを行い、調整可能な部分を有する。フィルタリングにより、出力信号のパルスの整形が生じる。フィルタユニットは、帯域幅を調整可能なフィルタを組み入れている場合があり、そのようなフィルタは、推定されたカウントレート制御信号に応答して、それらの積分時間および微分時間を連続的に制御するように調整が可能である。
【００４４】
放射線検出器からの出力信号は、フィルタユニットによってフィルタリングがなされた後で、次には、ＡＤＣによってデジタル信号に変換される。ＡＤＣは、アナログ信号がサンプリングされるサンプリングレートを有するが、このサンプリングレートは、制御信号によって調整可能である。サンプリングレートは、好ましくは、ＡＤＣの最大のまたは最速のサンプリングレートに初期設定される。結果的に生じるデジタル信号は、ＤＳＰによって処理される。
【００４５】
ＤＳＰは、フィルタユニットとＡＤＣとの調整可能な部分を調整する制御信号を出力する。特に、デジタル信号処理ユニットは、カウントレート推定制御信号をデジタルアナログ変換器（ＤＡＣ）に出力することができ、このカウントレート推定制御信号は、ローパスフィルタを通過した後で、フィルタユニットに入力される。このカウントレート推定制御信号は、電圧制御キャパシタのバイアス電圧と、例えば、フィルタユニットの調整可能な関数成分のＲＣ時定数とを変更するように機能する。あるいは、カウントレート推定制御信号は、フィルタユニットによって実行されるフィルタリングのＲＣ時定数を変更するために、フィルタユニットの様々なスイッチを開閉するようにフィルタユニットに指示するためのデジタル制御信号である。
【００４６】
処理ユニットは、また、ＡＤＣにおいてサンプリングレートの調整を生じさせる制御信号を生成することができる。サンプリングレート（放射線検出器からのアナログ出力信号がサンプリングされるレート）は、ＡＤＣの最大または最速のサンプリングレートに初期設定されていることが好ましい。しかし、カウントレートが所定の閾値を下回るときには、適切なエネルギー分解能のために最速のサンプリングは必ずしも必要でない。従って、ＤＳＰは、カウントレートが所定の閾値を下回った量と直接的な関係を有する量の分だけサンプリングレートを下げるようにＡＤＣのサンプリングレートを調整して、エネルギーの使用を節約する。
【００４７】
放射線検出器からの出力信号のフィルタリングとその出力信号のサンプリングとは、イベントが検出されると、リアルタイムで連続的に調整することができる。従って、パイルアップに起因する劣化は、ＡＤＣを効率的に動作している間でも、回避することができる。
【００４８】
フィルタユニットによって実行されるフィルタリングは、アナログフィルタ、ＤＳＰの中に具体化されているデジタルフィルタ、またはそれらの組み合わせによって、実行される。デジタルフィルタを組み入れるこの態様では、検出器は、前置増幅器を通じてアナログ信号をＡＤＣに出力し、ＡＤＣは、ＤＳＰによって処理されるデジタル信号を生成する。ＤＳＰは、カウントレートを内部的に推定して、そこで実行されるデジタルフィルタリングのパラメータを調整し、同時に、推定されたカウントレートに基づいて、サンプリングレートの調整をＡＤＣに出力する。このようなデジタルフィルタリングは、アナログフィルタリングに加えて実行することができる。
【００４９】
フィルタの制御と同様にして、出力信号を反射器１０６に、特に反射器１０６の液晶部分１０８に送信し、ＤＳＰの推定されたカウントレートに基づいて反射器１０６の反射率を調整することができる。この出力信号は、反射率制御信号と称することができる。結果的に、カウントレートを制御することができ、パイルアップに起因する劣化を回避することができる。
【００５０】
図５に概略的に図解されている処理ユニットは、単に例示的なものであり、マルチ処理構成における１つまたは複数のプロセッサを用いて、メモリに含まれている命令のシーケンスを実行することもできる。別の実施形態では、ソフトウェア命令の代わりに、または、ソフトウェア命令と組み合わせて、ハードワイヤード回路を用いることができる。このように、実施形態は、ハードウェア回路とソフトウェアとのどのような特定の組み合わせにも限定されない。
【００５１】
ソフトウェアは、メモリとストレージデバイスとを有する処理ユニットのコンピュータ可読媒体上に、確実に記憶されている。コンピュータ可読媒体の他の例として、コンパクトディスク、ハードディスク、フロッピーディスク（登録商標）、テープ、磁気光学ディスク、ＰＲＯＭ（ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュＥＰＲＯＭ）、ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ、ＳＤＲＡＭ、または任意の他の磁気媒体、コンパクトディスク（例えば、ＣＤ−ＲＯＭ）、またはコンピュータが読み出すことができる任意の他の媒体がある。ソフトウェアは、これらに限定されるわけではないが、デバイスドライバ、オペレーティングシステム、開発ツールおよびアプリケーションソフトウェアを有する。
【００５２】
上述した媒体上のコンピュータのコード要素は、任意の解釈可能または実行可能なコード手段である。上述した媒体上のコンピュータのコード要素は、スクリプト、解釈可能なプログラム、ダイナミックリンクライブラリ（ＤＬＬ）、Ｊａｖａ（登録商標）クラス、および完全で実行可能なプログラムに限定されることなく含む。更に、本開示の態様の処理の一部は、よりよいパフォーマンス、信頼性および／またはコストのために分散化することが可能である。
【００５３】
処理ユニットは、放射線検出器からのパルス化された出力信号に基づいて、カウントレートを推定する。一般的に、カウントは、チャネルごとに、または、放射線検出器ごとに行われ、振幅閾値に基づく。特に、放射線検出器からの出力信号（パルス）の振幅が所定の振幅閾値を超えるときに、カウントがなされる。次に、処理ユニットは、１秒当たりのカウントの数を計算し、これが、カウントレートの推定として用いられる。本開示の態様は、どのような特定のカウントレート推定プロセスにも限定されないことを理解すべきである。
【００５４】
反射器の反射率を適応させるための例示的なアルゴリズム、プロセスおよび／または手順が、図６において、フローチャート６００によって示されている。Ｓ６０２では、放射線検出器が、出力信号を生成し、生成された信号はフィルタによってフィルタリングされる。Ｓ６０４では、処理ユニットが、カウントレートの推定を行う。Ｓ６０６では、推定されたカウントレートに基づいて、処理ユニットが、対応する制御信号をフィルタに送信することにより、または、修正されたパラメータに従ってプロセスとしてフィルタリングをＣＰＵに実行させることにより、フィルタのフィルタリングパラメータ（例えば、ＲＣ時定数またはデジタルフィルタ特性）を調整する。推定されたカウントレートに基づいて、処理ユニットは、対応する制御信号または適切な値のバイアス電圧を出力することによって、反射器の反射率を調整する。
【００５５】
反射器の反射率は、カウントレートの量が所定の値を超えるときには、そのリフレクタンスを低下させるように、調整することが可能である。反射器の反射率は、カウントレートとの直接的な関係においてそのリフレクタンスを低下させるために、調整することが可能である。この直接的な関係は、線形、指数的、多項式的または階段状でありうる。しかし、放射線検出器の特定のタイプや他の動作条件に基づいて、他の直接的関係を用いることができる。
【００５６】
動作領域（特に、カウントレートの範囲）を定義するために、上限および下限の閾値を用いることができ、反射率をそれに基づいて調整することができる。特に、反射率は、所定のカウントレートの範囲に維持することができる。一例では、カウントレートまたは推定されたカウントレートが所定の量に到達するまで、ミラー状の反射率を維持することができる。次いで、（例えば）５０％の反射率を、カウントレートが上述した所定の量よりも高い第２の所定の値に到達するまで、維持することができる。次いで、カウントレートが第２の所定の量を上回る間は、黒体（ほぼ０％の量）の反射率を維持することができる。上述した例では、言及した３つだけに限らず、多数の反射率のレベルを用いることができる。すなわち、複数の領域を用いることができる。これらの領域は、処理ユニットの範囲ごとに離散化された表に記憶することができる。
【００５７】
上述した実装形態および実施例は、反射基板上で液晶部分を用いることに関係している。代替的または追加的な反射器が、図７〜９に示されている。
【００５８】
図７は、多層反射器７００を概略的に示している。多層反射器７００は、内側反射器、外側反射器または内側反射器と外側反射器との両方を有している。この多層反射器７００は、反射率が高くほぼミラー状の基板７０２を有する。ミラー状の基盤７０２は、高度に研磨された半導体、透明な半導体または反射率の高い層の上にガラス基板を載せたものである。基板７０２は、その上に積層された２つの層７０４および７０６を有している。これら２つの層７０４および７０６は、いくつかの実装例では、異なる波長または異なる範囲の波長をフィルタリングするおよび／または吸収するように別々に調整された液晶部分である。これら２つの層７０４および７０６は、処理ユニットによって別々に制御することができる。
【００５９】
図８は、多層反射器８００を概略的に示している。多層反射器８００は、内側反射器、外側反射器または内側反射器と外側反射器との両方を有している。この多層反射器８００は、反射率が高くほぼミラー状の基板８０２を有する。ミラー状の基盤８０２は、高度に研磨された半導体、透明な半導体または反射率の高い層の上にガラス基板を載せたものである。基板８０２は、その上に積層された３つの層８０４、８０６および８０８を有している。これらの層は、異なる波長または異なる範囲の波長をフィルタリングするおよび／または吸収するように別々に調整された液晶部分でありうる。これらの層は、処理ユニットによって別々に制御することができる。
【００６０】
あるいは、多層のうち１つまたは２つの層が液晶層であってもよい。他方で、多層のうち１つまたは２つの層が非電圧制御の光応答層であってもよい。例えば、複数の層のうちの１つの層（層８０４のような）が調光フィルムであってもよい。調光フィルムは、光に露出されると暗くなる。あるいは、この調光フィルムを、他のどのような層を伴うことなく、基板８０２と共に提供されてもよい。
【００６１】
この実装例では、調光フィルムは、熱的温度（thermal temperature）に基づいて暗くなる。従って、基板８０２の反射率は、自らが暗くなる調光フィルムと、放射線検出器（特に基板８０２および調光フィルム）の温度制御との両方に基づいて制御される。温度制御は、例えば、熱電対および／または熱電機器（thermoelectrics）を通じて行われる。
【００６２】
図９は、単層の反射器９００を概略的に示している。単層の反射器９００は、内側反射器、外側反射器または内側反射器と外側反射器との両方を有している。単層の反射器９００は、単一の層９０２を有し、または単一の層９０２から構成される。単一の層９０２は、磁気的に制御される層である。磁気的に制御される単一の層９０２は、光を透過させるまたは光を遮断／反射する自然状態と、それぞれ反対のアクティブ状態とを有する。この層は、金属粒子などの懸濁した複数の磁気粒子を有する。複数の磁気粒子は、ある方向に向けられると反射率が高くなる。複数の磁気粒子は、別の方向に向けられると反射しない。複数の粒子の磁気状態（アライメント）は、処理ユニットの電圧出力に基づいて変動する。磁気粒子によって提供されるリフレクタンスの量は、光センサによる光検出に対して意味のある方向に、第１の粒子配向と第２の粒子配向との間の変化する角度において複数の粒子のアライメントを調整することによって、変化される。
【００６３】
単層の反射器９００において、黒体背面層９０４を提供することができる。この黒体背面層９０４は、リフレクタンスを最小化するために、ほぼ０％のリフレクタンスを有することがありうる。従って、層９０２の状態が光を透過させるものであり、光を遮断または反射しないときには、透過した光は、黒体背面層９０４によって少なくともほとんどが吸収される。
【００６４】
様々な反射器７００、８００および９００が単層としてまたは多層として説明されているが、いくつかの実装例では層の数は単に機能的な層を言及しているだけであり、１つまたは複数の機能的な層を形成するのに複数のまたは更に多数の薄膜または他の層を含むということを理解すべきである。その上、本出願において論じられている様々な層は、ここでは明確に記載されていない方法で組み合わされて、適応的で調整可能な反射率を提供することができる。
【００６５】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００６６】
１００…イベント、１０２…シンチレータアレイ、１０４…光センサ、１０６…反射器（外側反射器、内側反射器）、１０８…光吸収層（液晶部分）、２００…シンチレーションイベント、２０２…方向、２０４…方向、６００…フローチャート、７００…多層反射器、７０２…ミラー状の基板、７０４…液晶部分、７０６…液晶部分、８００…多層反射器、８０２…ミラー状の基板、８０４…調光フィルム、８０６…液晶部分、８０８…液晶部分、９００…単層の反射器、９０２…単一の層、９０４…黒体背面層、１０００…消滅イベント、１００２…シンチレータアレイ、１００４…光電子増倍管（Ｐｈｏｔｏｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒ  Ｔｕｂｅ：ＰＭＴ）、１００６…反射器（外側反射器、内側反射器）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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