(57)【要約】【課題】放射線検出器の出力信号をパルス信号に変換して出力するアナログＩＣを校正できるよう、それらアナログＩＣの状態を任意のタイミングで把握できる放射線検出装置を提供すること。【解決手段】被検体内の放射性同位元素が発する放射線を検出する放射線検出装置（１００）は、放射線検出器（３０）と、放射線検出器（３０）の出力信号をパルス信号に変換するアナログＩＣ（３１）と、キャリブレーション信号を発生させ、そのキャリブレーション信号をアナログＩＣ（３１）に対して出力するキャリブレーション信号発生部（７）と、そのキャリブレーション信号を受けたアナログＩＣ（３１）が出力する出力信号とそのキャリブレーション信号を受けたアナログＩＣ（３１）が出力すべき出力信号とに基づいてそのアナログＩＣ（３１）の状態を解析する状態解析部（８）と、を備える。【選択図】図３
2011075337.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体内の放射性同位元素が発する放射線を検出する放射線検出装置であって、
放射線検出器と、
前記放射線検出器の出力信号をパルス信号に変換して出力するアナログＩＣと、
キャリブレーション信号を発生させ、該キャリブレーション信号を前記アナログＩＣに対して出力するキャリブレーション信号発生部と、
前記キャリブレーション信号を受けた前記アナログＩＣが出力する出力信号と前記キャリブレーション信号を受けた前記アナログＩＣが出力すべき既知の出力信号とに基づいて前記アナログＩＣの状態を解析する状態解析部と、
を備えることを特徴とする放射線検出装置。
【請求項２】
前記アナログＩＣにおける前記パルス信号への変換の度合いを調整するための設定を保存する設定保存部を備え、
前記状態解析部は、解析した前記アナログＩＣの状態に基づいて前記設定保存部に保存された前記設定を更新する、
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】
前記キャリブレーション信号発生部は、複数の前記アナログＩＣのそれぞれに対して前記キャリブレーション信号を出力し、
前記状態解析部は、複数の前記アナログＩＣのそれぞれからの出力信号を受信する、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の放射線検出装置。
【請求項４】
前記キャリブレーション信号発生部は、既知の再構成画像を得るためのレファレンス信号として前記キャリブレーション信号を前記アナログＩＣに対して出力する、
ことを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の放射線検出装置。
【請求項５】
前記キャリブレーション信号発生部は、複数の前記キャリブレーション信号を前記アナログＩＣの１つに対して出力する、
ことを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の放射線検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検体内の放射性同位元素が発する放射線を放射線検出器で検出しそれら放射性同位元素の被検体内における分布情報を取得する放射線検出装置に関し、特に、放射線検出器の出力信号をパルス信号に変換して出力するアナログＩＣを校正可能な放射線検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、放射性同位元素で標識された検査用薬剤を注射や吸入等により被検体の体内に導入して被検体を診断する放射線検出装置としてＳＰＥＣＴ(Single Photon Emission Computed Tomography)装置やＰＥＴ(Positron Emission Tomography)装置が知られている。例えば、糖類の検査用薬剤を用いてＰＥＴ装置による診断を行う場合、体内に導入された検査用薬剤は、ガン細胞等の新陳代謝の盛んな部位に選択的に蓄積される。このとき、その検査用薬剤から陽電子が放出され、放出された陽電子と周囲の電子とが結合して消滅する際に２つのガンマ線が互いに約１８０度の方向に放出される。そこで、この２つのガンマ線を被検体の周りに配置したガンマ線検出器により同時検出してコンピュータ等で処理することにより、その被検体内におけるポジトロン核種の分布画像（ＰＥＴ画像）を取得する。
【０００３】
このようにして、ＳＰＥＣＴ装置やＰＥＴ装置は、精密診断装置として用いられるＣＴ(Computer Tomography)装置が体内の病変等の構造情報の取得を可能にするのに対し、被検体の体内の機能情報の取得を可能にするため、様々な難病の病理解明を可能にする。
【０００４】
また、ＳＰＥＣＴ装置やＰＥＴ装置は、ＣｄＴｅ（テルル化カドミウム）等の半導体材料を採用した半導体検出器、又は、ＮａＩ（ヨウ化ナトリウム）等の蛍光材料を採用したシンチレータを放射線検出器として利用する。
【０００５】
各放射線検出器の出力は、各放射線検出器に対応する、プリアンプ部、波形整形部、及びコンパレータ部を備えたアナログＩＣに入力され、高い応答性で処理されることとなる。
【０００６】
なお、各アナログＩＣは、個々の処理の精度を高い状態で維持すると共にアナログＩＣ間のばらつきを抑制できるように、プリアンプ部におけるゲインや時定数等を外部から調整可能としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−１３１４４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、放射線検出装置は、膨大な数の放射線検出器及びアナログＩＣから構成されるので、放射線検出装置を組み立てる際にそれらアナログＩＣのそれぞれにおけるゲインや時定数等を個々に調整する作業は、多くの時間と労力を要するものとなっている。
【０００９】
それ故、放射線検出装置は、組み立ての際にアナログＩＣのそれぞれにおけるゲインや時定数等をより容易に調節できるように構成されることが望ましい。
【００１０】
また、アナログＩＣにおける信号処理精度の経年変化やその信号処理精度に対する周囲環境の影響を考慮すると、ゲインや時定数の調整は、アナログＩＣを放射線検出装置に組み込んだ後であっても実施可能であることが望ましい。
【００１１】
この点に関し、特許文献１は、半導体検出器を用いたＰＥＴ／ＳＰＥＣＴ装置の一例であり、ガンマ線を検出する半導体セル（１ａ、１ｂ・・・）の出力を増幅し、整形し、且つＡ／Ｄ変換器（５１）を用いてガンマ線のエネルギー信号をデジタル化した上で、補正回路（５２）によってそのエネルギー信号のゲイン調整やオフセット調整をリアルタイムで実行する放射線検出処理システムを開示している。
【００１２】
しかしながら、特許文献１は、補正回路（５２）によるゲイン調整やオフセット調整の必要性を開示するものの、デジタル化後のエネルギー信号をリアルタイムで調整することを開示するだけであってそのエネルギー信号の具体的な調整方法を開示しておらず、その目的及び効果も不明である。
【００１３】
上述の点に鑑み、本発明は、放射線検出器の出力信号をパルス信号に変換して出力するアナログＩＣを校正できるよう、それらアナログＩＣの状態を任意のタイミングで把握できる放射線検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上述の目的を達成するために、本発明の実施例に係る放射線検出装置は、被検体内の放射性同位元素が発する放射線を検出する放射線検出装置であって、放射線検出器と、前記放射線検出器の出力信号をパルス信号に変換して出力するアナログＩＣと、キャリブレーション信号を発生させ、該キャリブレーション信号を前記アナログＩＣに対して出力するキャリブレーション信号発生部と、前記キャリブレーション信号を受けた前記アナログＩＣが出力する出力信号と前記キャリブレーション信号を受けた前記アナログＩＣが出力すべき既知の出力信号とに基づいて前記アナログＩＣの状態を解析する状態解析部と、を備えることを特徴とする。これにより、本発明の実施例に係る放射線検出装置は、個々のアナログＩＣの状態を任意のタイミングで把握することが可能となる。
【００１５】
更に、本発明の実施例に係る放射線検出装置は、前記アナログＩＣにおける前記パルス信号への変換の度合いを調整するための設定を保存する設定保存部を備え、前記状態解析部は、解析した前記アナログＩＣの状態に基づいて前記設定保存部に保存された前記設定を更新することが好ましい。これにより、本発明の実施例に係る放射線検出装置は、個々のアナログＩＣを任意のタイミングで校正することが可能となる。
【００１６】
更に、前記キャリブレーション信号発生部は、複数の前記アナログＩＣのそれぞれに対して前記キャリブレーション信号を出力し、前記状態解析部は、複数の前記アナログＩＣのそれぞれからの出力信号を受信することが好ましい。これにより、本発明の実施例に係る放射線検出装置は、少数のキャリブレーション信号発生部及び少数の状態解析部を用いて、多数のアナログＩＣのそれぞれの状態を把握し且つ校正することが可能となる。
【００１７】
更に、前記キャリブレーション信号発生部は、既知の再構成画像を得るためのレファレンス信号として前記キャリブレーション信号を前記アナログＩＣに対して出力することが好ましい。これにより、本発明の実施例に係る放射線検出装置は、装置全体の信号伝達経路及び回路の状態を把握することが可能となる。
【００１８】
更に、前記キャリブレーション信号発生部は、複数の前記キャリブレーション信号を前記アナログＩＣの１つに対して出力することが好ましい。これにより、本発明の実施例に係る放射線検出装置は、個々のアナログＩＣの状態をより高精度に把握することが可能となる。
【発明の効果】
【００１９】
上述の手段により、本発明は、放射線検出器の出力信号をパルス信号に変換して出力するアナログＩＣを校正できるよう、それらアナログＩＣの状態を任意のタイミングで把握できる放射線検出装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る放射線検出装置の構成例を示すブロック図である。
【図２】本発明に係る放射線検出装置の構成例を示す概略図である。
【図３】本発明に係る放射線検出装置における放射線検出部の回路構成例を示す図である。
【図４】放射線検出部におけるアナログＩＣの詳細図である。
【図５】アナログＩＣによる信号処理を説明するための図である。
【図６】キャリブレーション処理の流れを示すフローチャートである。
【図７】プリアンプ部の時定数が所望の値に比べて延長した場合におけるアナログＩＣの出力への影響を説明するための図である。
【図８】プリアンプ部のゲインが所望の値に比べて低下した場合におけるアナログＩＣの出力への影響を説明するための図である。
【図９】キャリブレーション信号の例を示す図である。
【図１０】異常検出処理の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照しつつ、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。
【実施例】
【００２２】
図１及び図２はそれぞれ、本発明に係る放射線検出装置の一例であるＰＥＴ装置１００の構成例を示すブロック図及び概略図である。
【００２３】
ＰＥＴ装置１００は、被検体Ｐを載置する可動式ベッド５０と、リング状の固定式ガントリ２０とを備え、被検体Ｐを載せた可動式ベッド５０が固定式ガントリ２０のリング内を通過するよう可動式ベッド５０を移動させながら被検体Ｐの体内の広い範囲にわたって分布するポジトロン核種が発するガンマ線を検出する装置である。
【００２４】
また、ＰＥＴ装置１００は、制御部１、入力部２、放射線検出部３、データ収集部４、表示部５、撮影範囲変更部６、キャリブレーション信号発生部７、及び状態解析部８を主要部品として備える。なお、被検体Ｐは、例えば、実験用マウスである。
【００２５】
制御部１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ(Random Access Memory)、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＮＶＲＡＭ（Non-Volatile Random Access Memory）、タイマ等を備えたコンピュータであって、例えば、後述するコインシデンス検出手段１０、画像処理手段１１、キャリブレーション手段１２、及び異常検出手段１３に対応するプログラムをＲＯＭに記憶しながら、各手段１０〜１３に対応する処理をＣＰＵに実行させる。
【００２６】
入力部２は、制御部１に対して各種情報を入力するための装置であり、例えば、キーボード、マウス、タッチパネル、音声認識装置等である。
【００２７】
放射線検出部３は、被検体Ｐから放出される放射線を検出するための装置であり、リング状の固定式ガントリ２０の円周に沿って複数並べて配置される。
【００２８】
図３は、放射線検出部３の回路構成を示す図であり、放射線検出部３は、半導体検出器３０―１、３０−２、３０−３、・・・（以下、集合的に「半導体検出器３０」とする。アナログＩＣ３１、設定保存部３１０についても同様である。）、アナログＩＣ３１、及び信号処理部３２を含む。また、アナログＩＣ３１の数は、半導体検出器３０の数に対応する。
【００２９】
ＰＥＴ装置１００は、例えば、放射線検出部３、キャリブレーション信号発生部７、及び状態解析部８で構成される検出ユニットを１６個備え、各検出ユニットにおける放射線検出部３は、例えば、５１２個の半導体検出器３０と、５１２個のアナログＩＣ３１と、１個の信号処理部３２とを有する（すなわち、ＰＥＴ装置１００は、合計で８１９２個の半導体検出器３０を有する。）。ただし、この構成は、単なる例示であり、各構成要素の数がここで示した数に限定されるものではない。
【００３０】
なお、ＰＥＴ装置１００は、キャリブレーション信号発生部７及び状態解析部８を上記検出ユニットから独立させ、複数の検出ユニットの全てで共用される、ＰＥＴ装置１００全体で１つのキャリブレーション信号発生部７及び状態解析部８を備えるようにしてもよい。
【００３１】
また、ＰＥＴ装置１００は、複数の検出ユニットの一部で共用されるキャリブレーション信号発生部７又は状態解析部８を備えるようにしてもよく、この場合、キャリブレーション信号発生部７の数と状態解析部８の数とは異なるものであってもよい。
【００３２】
キャリブレーション信号発生部７及び状態解析部８の数が少ないほど、低コスト化、省スペース化が可能となり、キャリブレーション信号発生部７及び状態解析部８の数が多いほど、キャリブレーション処理の迅速性及び柔軟性の向上が可能となる。信号処理部３２の数についても同様である。
【００３３】
半導体検出器３０は、例えば５００Ｖ〜１ｋＶの高圧直流電圧であるバイアス電圧を発生させる直流電圧源に接続され、ポジトロン核種からの陽電子の消滅の際に互いに約１８０度の角度をなして同時に放出される２つのガンマ線を検出する。それら２つのガンマ線が入射する２つの半導体検出器３０であり、被検体Ｐを挟んで対向する２つの半導体検出器３０のそれぞれは、それらガンマ線の入射に応じて電気信号（例えば、電流出力である。）を発生させ、その電気信号をアナログＩＣ３１に対して出力する。
【００３４】
アナログＩＣ３１は、図４でその詳細が示されるように、設定保存部３１０、プリアンプ部３１１、波形整形部３１２、及びコンパレータ部３１３を備え、半導体検出器３０が発生させた電気信号を増幅し、波形整形し、且つ、パルス信号に変換し、そのパルス信号を信号処理部３２又は状態解析部８に対して出力する。
【００３５】
ここで、図５を参照しながら、アナログＩＣ３１による信号処理について説明する。なお、図５は、上から順に、半導体検出器３０の出力電流（図５（Ａ））、プリアンプ部３１１の出力電圧（図５（Ｂ））、波形整形部３１２の出力電圧（図５（Ｃ））、及びコンパレータ部３１３の出力電圧（図５（Ｄ））を示し、横方向に時間軸を配する。
【００３６】
プリアンプ部３１１は、半導体検出器３０が発生させた電気信号を増幅するための装置であり、例えば、半導体検出器３０の出力電流（例えば、大きさが数十〜数百［μＡ］で、幅が約１００［ｎｓ］ある。）を所定の時定数を持つ電圧信号に変換し且つ所定のゲインでその電圧信号を増幅する（例えば、大きさが１００［ｍＶ］以上で、幅が約１［μｓ］の出力電圧となる。図５（Ｂ）参照。）。
【００３７】
その時定数及びゲインは、例えば、静電容量の異なる複数のコンデンサ、又は、抵抗値の異なる複数の抵抗器を切り換えることによって調節される（例えば、切り換え可能な３個の抵抗器を用いた場合、７段階の調整が可能となる。）。なお、可変容量コンデンサや可変抵抗器が用いられてもよい。
【００３８】
波形整形部３１２は、プリアンプ部３１１が出力する電気信号を波形整形するための装置であり、例えば、プリアンプ部３１１の出力電圧を微分してその出力電圧を時間軸方向に圧縮する（例えば、大きさが１００［ｍＶ］以上で、幅が約３００［ｎｓ］の出力電圧となる。図５（Ｃ）参照。）。
【００３９】
コンパレータ部３１３は、波形整形部３１２が出力する電気信号に基づいてパルス信号を発生させるための装置であり、例えば、波形整形部３１２の出力電圧と閾値電圧ＴＨとを比較し、その出力電圧が閾値電圧ＴＨ以上となる期間（約１００［ｎｓ］である。）に対応する所定振幅のパルス信号を出力する（図５（Ｄ）参照。）。
【００４０】
設定保存部３１０は、アナログＩＣ３１の動作を決定付ける設定を保存するための装置であり、例えば、プリアンプ部３１１における時定数及びゲイン、並びにコンパレータ部３１３における閾値電圧ＴＨ等のパラメータを電子的に保存（例えば、パラメータの値をメモリに保存する）、或いは、回路構成的に保存する（例えば、回路を構成するコンデンサや抵抗器の切り換えによって保存する。）。
【００４１】
プリアンプ部３１１は、例えば、設定保存部３１０に保存された設定に基づき複数のコンデンサ又は抵抗から選択される特定のコンデンサ又は抵抗によって決定される時定数及びゲインで動作することとなる。同様に、コンパレータ部３１３は、設定保存部３１０に保存された電圧閾値ＴＨを用いて動作することとなる。
【００４２】
信号処理部３２は、アナログＩＣ３１が出力する電気信号を処理するための装置であり、例えば、ＦＰＧＡ回路等のデジタル回路によって構成され、ＰＥＴ装置１００内で共通の時間情報を用いる。
【００４３】
また、信号処理部３２は、アナログＩＣ３１が出力する電気信号に基づいて放射線を検出した位置及び時刻を取得し（電気信号を出力した半導体検出器３０の特定を意味する。）、位置情報及び時刻情報のデータ（計測データ）に変換する。
【００４４】
データ収集部４は、ＰＥＴ装置１００全体の計測データ（すなわち、１６個の信号処理部３２からの計測データ）を収集し、収集した計測データを制御部１へ送信する。
【００４５】
表示部５は、制御部１が出力する各種情報を表示するための装置であり、例えば、ＣＲＴモニタ、液晶ディスプレイ、プロジェクタ等である。
【００４６】
撮影範囲変更部６は、ＰＥＴ装置１００の撮影範囲を変更するための機構であり、例えば、可動式ベッド５０を図２の双方向矢印ＡＲで示す方向に移動させるための電動モータである。
【００４７】
キャリブレーション信号発生部７は、キャリブレーション信号をアナログＩＣ３１に対して出力するための装置である。
【００４８】
「キャリブレーション信号（以下、「ＣＡＬ信号」とする。）」は、アナログＩＣを校正するために用いる信号であり、好適には、放射線検出器の出力信号を模した既知の模擬信号がＣＡＬ信号として用いられるが、その模擬信号に限定されることはない。
【００４９】
「模擬信号」は、放射線検出器の出力信号の波形（振幅及び波長等である。）を模した信号であり、例えば、放射線検出器の出力信号の平均的な波形を再現するようにその波形が予め定義された信号である。ＰＥＴ装置１００は、ＣＡＬ信号としての模擬信号の波形が放射線検出器から実際に出力される出力信号の波形に近いほど、アナログＩＣの状態をより高精度に把握することができ、その校正の信頼性を向上させることができる。
【００５０】
キャリブレーション信号発生部７は、例えば、アナログＩＣ３１を校正するために、制御部１からのキャリブレーション開始信号に応じて、放射線検出部３における任意のアナログＩＣ３１に対して既知のＣＡＬ信号を出力する。
【００５１】
この場合、ＣＡＬ信号は、半導体検出器３０が出力する電気信号を模した所定の電気信号であり、その発生タイミング並びにその大きさ及びパターンが自由に設定され得る。アナログＩＣ３１は、あたかも半導体検出器３０からの電気信号を受信するかのようにキャリブレーション信号発生部７からのこのＣＡＬ信号を受信する。
【００５２】
状態解析部８は、ＣＡＬ信号に応じたアナログＩＣ３１の出力を受けてアナログＩＣ３１の状態を解析するための装置であり、例えば、制御部１からのキャリブレーション開始信号に基づいてキャリブレーション信号発生部７から特定のアナログＩＣ３１に対してＣＡＬ信号が出力されたことを認識した上で、その特定のアナログＩＣ３１からの出力を受信し、受信すべき出力（キャリブレーション信号発生部７が出力するＣＡＬ信号の内容が既知であるため、そのＣＡＬ信号に応じて特定のアナログＩＣ３１が出力する電気信号も一意に決定される。状態解析部８は、この受信すべき出力に関する情報を予め保持している。）と実際に受信した出力とを比較し、その特定のアナログＩＣ３１における時定数、ゲイン、又は閾値電圧ＴＨ等に対する適切な調節内容を解析する。
【００５３】
なお、状態解析部８は、制御部１からのキャリブレーション開始信号の代わりにキャリブレーション信号発生部７からのキャリブレーション開始信号を受信した上で、アナログＩＣ３１の状態の解析を実行するようにしてもよい。アナログＩＣ３１の出力がＣＡＬ信号に応じたものであることさえ認識できればよいからである。
【００５４】
また、状態解析部８は、特定のアナログＩＣ３１の時定数、ゲイン、又は閾値電圧ＴＨ等に対する調節内容の解析結果を、その特定のアナログＩＣ３１における設定保存部３１０に保存された設定に反映させるようにする。
【００５５】
次に、制御部１が有する各種手段について説明する。
【００５６】
コインシデンス検出手段１０は、データ収集部４から送信された計測データに基づいてコインシデンス情報を生成するための手段である。
【００５７】
コインシデンス検出手段１０は、放射線入射時刻がほぼ一致する２つ以上の計測データがある場合、それら計測データを有効と判定し、その判定結果をコインシデンス情報として画像処理手段１１へ出力する。また、コインシデンス検出手段１０は、その放射線入射時刻が他の何れの計測データの放射線入射時刻とも一致しない計測データを無効と判定して破棄する。
【００５８】
画像処理手段１１は、コインシデンス検出手段１０が出力するコインシデンス情報に基づいて再構成画像（ＰＥＴ画像）を生成するための手段であり、例えば、コインシデンス情報に関する放射線を検出した半導体検出器３０の位置情報に基づいて画像再構成アルゴリズム（例えば、期待値最大化（Expectation Maximization）法である。）により再構成画像（ＰＥＴ画像）を生成し、生成した再構成画像（ＰＥＴ画像）を表示部５に対して出力する。
【００５９】
キャリブレーション手段１２は、ＰＥＴ装置１００のキャリブレーションを実施するための手段であり、例えば、入力部２を介した操作者の操作入力に応じてキャリブレーション信号発生部７及び状態解析部８によるＰＥＴ装置１００のキャリブレーションを開始させるために、キャリブレーション信号発生部７及び状態解析部８に対してキャリブレーション開始信号を出力する。
【００６０】
異常検出手段１３は、ＰＥＴ装置１００の異常を検出するための手段であり、例えば、入力部２を介した操作者の操作入力に応じて既知のＰＥＴ画像を取得するためのレファレンス信号としてキャリブレーション信号発生部７でＣＡＬ信号を発生させるために、キャリブレーション信号発生部７に対して異常検出開始信号を出力する。
【００６１】
「レファレンス信号」は、再構成画像を形成するために用いられる信号であり、好適には、ＣＡＬ信号と同様、放射線検出器の出力信号を模した既知の模擬信号が用いられるが、その模擬信号に限定されることはない。
【００６２】
また、異常検出手段１３は、そのレファレンス信号に応じて画像処理手段１１が形成する再構成画像を表示部５に表示させる（具体的には、アナログＩＣ３１がそのレファレンス信号に応じてパルス信号を出力し、信号処理部３２がそのパルス信号を計測データに変換し、データ収集部４がその計測データを収集して制御部１に送信し、コインシデンス検出手段１０がその計測データに基づいてコインシデンス情報を生成し、画像処理手段１１がそのコインシデンス情報に基づいて再構成画像を生成する。）。このとき、異常検出手段１３は、そのレファレンス信号に応じて形成される再構成画像とＰＥＴ装置１００に異常がないとすれば形成されるはずの既知の再構成画像とを比較し、相違部分（すなわち、異常状態にある放射線検出部３に関連する画像部分である。）に関連する放射線検出部３の識別番号等を表示部５上に表示する。
【００６３】
次に、図６を参照しながら、キャリブレーション手段１２によるキャリブレーション処理について説明する。なお、図６は、キャリブレーション処理の流れを示すフローチャートであり、制御部１は、入力部２を介した操作者の入力に応じてこのキャリブレーション処理を実行する。
【００６４】
最初に、キャリブレーション信号発生部７は、制御部１からのキャリブレーション開始信号を受信すると、一番目のアナログＩＣ３１−１に対してＣＡＬ信号を出力する（ステップＳ１）。
【００６５】
その後、キャリブレーション信号発生部７は、第一のアナログＩＣ３１−１に対してＣＡＬ信号を出力する旨を状態解析部８に通知する（ステップＳ２）。なお、ステップＳ１とステップＳ２とは順序が逆になっても構わない。
【００６６】
ＣＡＬ信号を受信した第一のアナログＩＣ３１−１は、設定保存部３１０−１に保存された設定に基づいて決定される時定数、ゲイン、及び閾値電圧ＴＨを用いて、そのＣＡＬ信号をプリアンプ部３１１−１で増幅し、波形整形部３１２−１で整形し、且つ、コンパレータ部３１３−１でパルス信号に変換し、そのパルス信号を状態解析部８に対して出力する。
【００６７】
既にキャリブレーション信号発生部７からの通知を受けている状態解析部８は、第一のアナログＩＣ３１−１が出力するパルス信号を受信し（ステップＳ３）、そのパルス信号と、本来受信するはずの既知のパルス信号とを比較して第一のアナログＩＣ３１−１の状態を解析する（ステップＳ４）。
【００６８】
ここで、図７を参照しながら、プリアンプ部３１１の時定数が所望の値に比べて延長してしまった場合におけるアナログＩＣ３１の出力への影響について説明する。なお、図７は、図５と同様、上から順に、半導体検出器３０の出力電流（図７（Ａ））、プリアンプ部３１１の出力電圧（図７（Ｂ））、波形整形部３１２の出力電圧（図７（Ｃ））、及びコンパレータ部３１３の出力電圧（図７（Ｄ））を示し、横方向に時間軸を配する。また、図７（Ａ）において、太い実線は、半導体検出器３０の出力電流を模するＣＡＬ信号を示す。更に、図７（Ｂ）〜（Ｃ）において、太い実線は、そのＣＡＬ信号に応じて本来得られるはずの出力を表し、細い破線は、そのＣＡＬ信号に応じて実際に得られた出力を表す。なお、本来得られるはずの出力は、例えば、プリアンプ部３１１、波形整形部３１２、及びコンパレータ部３１３で使用される時定数、ゲイン、及び電圧閾値ＴＨとキャリブレーション信号発生部７が出力する既知のＣＡＬ信号に関する情報とに基づいて予め算出される出力である。
【００６９】
図７（Ｂ）で示すように、プリアンプ部３１１の出力電圧は、例えばコンデンサの経年変化のために時定数が所望の値よりも長くなってしまっているので、本来得られるはずの出力電圧に比べ時間軸方向に延長されている。同様に、図７（Ｃ）で示すように、波形整形部３１２の出力電圧も本来得られるはずの出力電圧に比べ時間軸方向に延長されている。
【００７０】
その結果、図７（Ｃ）及び図７（Ｄ）で示すように、波形整形部３１２の出力電圧が閾値電圧ＴＨを上回るタイミングが遅れ且つその期間も長くなるので、コンパレータ部３１３が出力するパルス信号も、その出力タイミングが遅れ且つそのパルス長も延長されることとなる。
【００７１】
また、図８を参照しながら、プリアンプ部３１１のゲインが所望の値に比べて低下してしまった場合におけるアナログＩＣ３１の出力への影響について説明する。なお、図８の構成は、図７と同様である。
【００７２】
図８（Ｂ）で示すように、プリアンプ部３１１の出力電圧は、例えばＰＥＴ装置１００の周囲温度が及ぼす抵抗器に対する影響のためにゲインが所望の値よりも低くなってしまっているので、本来得られるはずの出力電圧に比べ低いものとなっている。同様に、図８（Ｃ）で示すように、波形整形部３１２の出力電圧も本来得られるはずの出力電圧に比べ低いものとなっている。
【００７３】
その結果、図８（Ｃ）及び図８（Ｄ）で示すように、波形整形部３１２の出力電圧が閾値電圧ＴＨを上回るタイミングが遅れ且つその期間も短くなるので、コンパレータ部３１３が出力するパルス信号も、その出力タイミングが遅れ且つそのパルス長も短縮されることとなる。
【００７４】
なお、図７（Ａ）及び図８（Ａ）において、ＣＡＬ信号は、半導体検出器３０の出力電流を模した模擬信号として示されるが、他の形状を有する信号であってもよい。例えば、図９は、ＣＡＬ信号の例を示す図であり、図９（Ａ）は、ＣＡＬ信号としての三角波を示し、図９（Ｂ）は、ＣＡＬ信号としての鋸歯状波を示し、図９（Ｃ）は、ＣＡＬ信号としての方形波を示す。このように、キャリブレーション信号発生部７は、半導体検出器３０の出力信号を比較的忠実に模する模擬信号の代わりに簡易な形状を有する信号を用いることで、ＣＡＬ信号をより迅速且つより正確に発生させることができる。レファレンス信号についても同様である。
【００７５】
状態解析部８は、本来得られるはずのアナログＩＣ３１−１からのパルス信号と実際に得られたパルス信号との間の上述のような違いに基づいて第一のアナログＩＣ３１−１の状態を解析し、その解析結果をアナログＩＣ３１−１の設定保存部３１０−１に保存された設定に反映させる（ステップＳ５）。
【００７６】
具体的には、状態解析部８は、プリアンプ部３１１の時定数が所望の値に比べて長くなっていると判定した場合には、その時定数がより短いものとなるようその時定数を決定するために用いられるコンデンサ又は抵抗器を別のコンデンサ又は抵抗器に切り換えるべく、設定保存部３１０に保存された設定を変更する。例えば、状態解析部８は、時定数を小さくする場合にはより大きな抵抗値を有する抵抗器を採用し、時定数を大きくする場合にはより小さな抵抗値を有する抵抗器を採用するよう、設定保存部３１０に保存された設定を変更する。
【００７７】
同様に、状態解析部８は、プリアンプ部３１１のゲインが所望の値に比べて低くなっていると判定した場合には、そのゲインがより大きなものとなるようそのゲインを決定するために用いられるコンデンサ又は抵抗器を別のコンデンサ又は抵抗器に切り換えるべく、設定保存部３１０に保存された設定を変更する。例えば、状態解析部８は、ゲインを小さくする場合にはより小さな静電容量を有するコンデンサを採用し、ゲインを大きくする場合にはより大きな静電容量を有するコンデンサを採用するよう、設定保存部３１０に保存された設定を変更する。
【００７８】
その後、キャリブレーション信号発生部７は、校正対象の全てのアナログＩＣ３１（ＰＥＴ装置１００上の全てのアナログＩＣ３１であってもよく、特定の一部のアナログＩＣ３１であってもよい。）にＣＡＬ信号を出力したか否かを判定し（ステップＳ６）、校正対象の全てのアナログＩＣ３１にＣＡＬ信号を出力したと判定した場合に（ステップＳ６のＹＥＳ）、キャリブレーション処理を終了させる。
【００７９】
一方、校正対象の全てのアナログＩＣ３１に未だＣＡＬ信号を出力していないと判定した場合（ステップＳ６のＮＯ）、キャリブレーション信号発生部７は、前回のＣＡＬ信号を出力してから所定時間（例えば、状態解析部８が一回の解析を実行するのに要する時間である。）が経過した後、次のアナログＩＣ３１（この場合、第二のアナログＩＣ３１−２）に対して、ステップＳ１及びステップＳ２の処理を実行し、状態解析部８もそのＣＡＬ信号に対するアナログＩＣ３１−２からのパルス信号に応じてステップＳ３〜ステップＳ５を実行する。
【００８０】
また、キャリブレーション信号発生部７は、１つのアナログＩＣ３１に対し連続して複数のＣＡＬ信号（同じ内容のＣＡＬ信号であってもよく、異なる内容のＣＡＬ信号であってもよい。）を出力するようにしてもよい。
【００８１】
この場合、状態解析部８は、同じアナログＩＣ３１からの複数のパルス信号とそれらに対応する複数の本来得られるはずのパルス信号との間の違いを統計的に解析する（例えば、パルス長の平均値や中心値を利用する。）。これにより、状態解析部８は、解析精度を高めることができる。
【００８２】
また、この場合、状態解析部８は、同じアナログＩＣ３１からの一又は複数のパルス信号を受信して一又は複数回の解析を実行する度にその解析結果を設定保存部３１０に反映させ、時定数やゲインの調節による効果（実際のパルス信号と本来得られるはずのパルス信号との間の違いの減少）を確認しながら解析を進めるようにしてもよい。
【００８３】
また、状態解析部８は、一又は複数の所定回数の解析が終了した時点でキャリブレーション信号発生部７に対して解析終了通知信号を出力するようにしてもよく、或いは、実際のパルス信号と本来得られるはずのパルス信号との間の違いが所定範囲に収まることを確認した時点で解析終了通知信号を出力するようにしてもよい。
【００８４】
この場合、キャリブレーション信号発生部７は、その解析終了通知信号を受信した時点で、次のアナログＩＣ３１に対するＣＡＬ信号の出力を開始する。
【００８５】
以上の構成により、ＰＥＴ装置１００は、半導体検出器３０の出力信号を増幅し且つ整形するアナログＩＣ３１のそれぞれの状態を任意のタイミングで且つ容易に把握することが可能であり、また、それらアナログＩＣ３１のそれぞれを任意のタイミングで且つ容易に校正することが可能である。
【００８６】
また、ＰＥＴ装置１００は、アナログＩＣ３１のそれぞれを自動的に校正することが可能であり、生産性及び保守性を向上させることができる。
【００８７】
また、ＰＥＴ装置１００は、経年変化や環境の影響によるアナログＩＣ３１の特性の変化を簡便に補償することができ、装置の性能を長期間にわたって維持することができる。
【００８８】
次に、図１０を参照しながら、異常検出手段１３によりＰＥＴ装置１００の異常を検出するための異常検出処理について説明する。なお、図１０は、異常検出処理の流れを示すフローチャートであり、制御部１は、入力部２を介した操作者の入力に応じてこの異常検出処理を実行する。なお、異常検出処理は、好適には、アナログＩＣ３１の校正が終了した後に実行されるものとする。異常箇所の特定精度を高めるためである。
【００８９】
最初に、キャリブレーション信号発生部７は、制御部１からの異常検出開始信号を受信すると、既知の再構成画像をシミュレートするために必要なレファレンス信号としてのＣＡＬ信号を所定のアナログＩＣ３１に対して出力する（ステップＳ１１）。
【００９０】
キャリブレーション信号発生部７は、あたかも被検体Ｐが可動式ベッド５０上に載置されその被検体Ｐ内の放射性同位元素が実際に放射線を放射するかのようなタイミングで、特定の一対又は複数対のアナログＩＣ３１に同時にＣＡＬ信号を出力する。
【００９１】
これらＣＡＬ信号の出力タイミング及び出力先は、キャリブレーション信号発生部７の記憶部（図示せず。）に予め記憶されていてもよく、制御部１からキャリブレーション信号発生部７に対してその都度通知されてもよい。
【００９２】
ＣＡＬ信号を受信したアナログＩＣ３１は、設定保存部３１０に保存された設定に基づいて決定される時定数、ゲイン、及び閾値電圧ＴＨを用いて、そのＣＡＬ信号をプリアンプ部３１１で増幅し、波形整形部３１２で整形し、且つコンパレータ部３１３でパルス信号に変換し、そのパルス信号を信号処理部３２に対して出力する。
【００９３】
信号処理部３２は、対応するアナログＩＣ３１から出力されるパルス信号を受信し、受信したパルス信号に基づいて放射線検出位置及び放射線検出時刻を取得することにより、そのパルス信号を計測データに変換する（ステップＳ１２）。
【００９４】
データ収集部４は、ＣＡＬ信号が入力された特定のアナログＩＣに関する全ての計測データを収集し（ステップＳ１３）、収集した計測データを制御部１へ送信する（ステップＳ１４）。
【００９５】
制御部１は、コインシデンス検出手段１０により、データ収集部４から送信された計測データに基づいてコインシデンス情報を生成し（ステップＳ１５）、生成したコインシデンス情報を画像処理手段１１へ出力する。
【００９６】
その後、制御部１は、画像処理手段１１により、コインシデンス情報に基づいて再構成画像を生成し（ステップＳ１６）、異常検出手段１３により、シミュレーションの対象となっている既知の再構成画像と現に生成した再構成画像とを比較する（ステップＳ１７）。なお、既知の再構成画像と現に生成した再構成画像とは、ＰＥＴ装置１００に異常が存在しない限り、基本的に同一となる。
【００９７】
その後、制御部１は、既知の再構成画像と現に生成した再構成画像との間に違いが存在する場合にはその違いに基づいてＰＥＴ装置１００の異常箇所を特定し、特定した異常箇所を表示部５上に表示する（ステップＳ１８）。
【００９８】
また、制御部１は、既知の再構成画像と現に生成した再構成画像との間に違いが存在しない場合には、ＰＥＴ装置１００に異常が存在しない旨を表示部５上に表示する。
【００９９】
具体的には、制御部１は、既知の再構成画像における各ピクセルの輝度と現に生成した再構成画像における対応する各ピクセルの輝度とを比較し、その輝度差が所定値以上となるピクセル対を抽出する。
【０１００】
その後、制御部１は、抽出したピクセル対に関連する信号伝達経路（半導体検出器３０、アナログＩＣ３１、信号処理部３２、及びそれらを繋ぐ配線を含む。）を特定し、その特定結果（例えば、各構成要素のＩＤ番号、配置場所等である。）を表示部５上に表示する。
【０１０１】
以上の構成により、ＰＥＴ装置１００は、装置全体の信号伝達経路及び回路の状態を把握することが可能であり、異常箇所を的確に検出することができる。
【０１０２】
以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなしに上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。
【０１０３】
例えば、上述の実施例において、制御部１は、入力部２を介した操作者の操作入力に応じてキャリブレーション処理又は異常検出処理を開始させるが、ＰＥＴ装置１００がネットワークに接続されている場合には、遠隔地にいる操作者の操作入力をそのネットワークを通じて受信しその操作入力に応じてキャリブレーション処理又は異常検出処理を開始させるようにしてもよい。
【０１０４】
また、制御部１は、所定期間が経過する度に自動的にキャリブレーション処理又は異常検出処理を開始させるようにしてもよい。
【０１０５】
また、上述の実施例において、コインシデンス検出手段１０は、制御部１に備えられているが、データ収集部４に備えられていてもよい。
【０１０６】
また、上述の実施例において、設定保存部３１０は、アナログＩＣ３１のそれぞれに内蔵されているが、アナログＩＣ３１とは独立して存在するものであってもよく、また、複数のアナログＩＣ３１の設定をまとめて保存するものであってもよい。
【０１０７】
また、上述の実施例において、キャリブレーション信号発生部７、状態解析部８、信号処理部３２、設定保存部３１０は、それぞれ別個独立した装置となっているが、全部又は一部が相互に一体化されていてもよい。
【０１０８】
また、ＰＥＴ装置１００は、放射線検出器として半導体検出器３０を使用するが、シンチレータを使用するようにしてもよい。
【０１０９】
また、上述の実施例は、ＰＥＴ装置１００を例に挙げて説明されたが、上述の実施例は、校正が必要なアナログＩＣを多数備える他の放射線検出装置（例えば、ＳＰＥＣＴ装置、ＣＴ装置、ＰＥＴ−ＣＴ装置、ＰＥＴ−ＭＲＩ装置、放射線モニタ等である。）にも適用可能である。
【符号の説明】
【０１１０】
１      制御部
２      入力部
３      放射線検出部
４      データ収集部
５      表示部
６      撮影範囲変更部
７      キャリブレーション信号発生部
８      状態解析部
１０    コインシデンス検出手段
１１    画像処理手段
１２    キャリブレーション手段
１３    異常検出手段
２０    固定式ガントリ
３０    半導体検出器
３１    アナログＩＣ
３２    信号処理部
５０    可動式ベッド
１００  ＰＥＴ装置
３１０  設定保存部
３１１  プリアンプ部
３１２  波形整形部
３１３  コンパレータ部
【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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