(57)【要約】【課題】  検出器の数が多くなっても、コインシデンスの判別処理に影響を受けることの無いＰＥＴ装置を提供する。【解決手段】  本ＰＥＴ装置においては、検査対象の周囲に、該検査対象に投与された放射性同位元素の崩壊によるポジトロンが電子と対消滅をする時に発生される２個の光子を検出するために複数の検出器１が設置される。特に、複数の検出器毎に、クロックカウンタを内蔵する制御回路２と検出器から検出信号が到来した時の該クロックカウンタのカウント値をイベントとして記憶するためのイベントメモリ３とを含む検出系が備えられる。【選択図】      図１
2005207995.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査対象の周囲に、該検査対象に投与された放射性同位元素の崩壊によるポジトロンが電子と対消滅をする時に発生される２個の光子を検出するための複数の検出器が設置されているＰＥＴ装置において、
前記複数の検出器毎に、クロックカウンタを含む制御回路と前記検出器から検出信号が到来した時の該クロックカウンタのカウント値をイベントとして記憶するためのイベントメモリとを含む検出系を備えることを特徴とするＰＥＴ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のＰＥＴ装置において、前記検出系は更に、前記イベントメモリに記憶された内容を読み出すためのプロセッサを備え、該ＰＥＴ装置は更に、複数のプロセッサからネットワークを介してカウント値を受けて各検出器対応でカウント値をファイル形式にて記憶するファイルメモリを備えたデータ処理装置を備えることを特徴とするＰＥＴ装置。
【請求項３】
請求項２に記載のＰＥＴ装置において、該ＰＥＴ装置は更に、前記複数のクロックカウンタに共通のクロック信号を供給すると共に、当該複数のクロックカウンタを共通に初期化するための初期化信号を発生する信号発生回路を備え、該信号発生回路は前記データ処理装置の制御下で前記クロック信号及び初期化信号を発生することを特徴とするＰＥＴ装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のＰＥＴ装置において、前記制御回路は、前記クロックカウンタに加えて、前記検出器からの検出信号の到来時間を検出する光子到来時間検出回路を備えることを特徴とするＰＥＴ装置。
【請求項５】
請求項２〜４のいずれかに記載のＰＥＴ装置において、更に、前記ファイルメモリからファイルデータを読み出して、コインシデンスの判別を行うコインシデンスプロセッサを備えることを特徴とするＰＥＴ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポジトロン放出核種分布の２次元あるいは３次元画像を得るためのＰＥＴ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＰＥＴ装置は検査対象に短寿命の放射性同位元素を含む薬剤を投与し、その薬剤の集中度合いを放射線同位元素の崩壊により発生する放射線を利用して測定する装置の一種である。放射線としては、放射性同位元素の崩壊によるポジトロンが電子と対消滅をする時に互いに反対方向に発生する２個の光子を利用する。
【０００３】
放射性同位元素の崩壊によってできるポジトロンはその近傍で対消滅すると考えられる。そのため、検査対象の周囲に放射線検出器（以下、検出器と呼ぶ）を配置した装置において、検査対象から放出される光子が同時に２つの検出器で計測された場合、２個の検出器を結ぶ直線上で崩壊が起こったと推定することができる。このような計測を多数の検出器を用いて行うことにより、放射性同位元素の分布を描き出すことができる。
【０００４】
このための放射線検出装置として、以下のような装置が提供されている。放射線検出装置は、体内に投与された放射性核種より放出される放射線を蛍光作用によりシンチレーション光に変換するシンチレーション結晶と、このシンチレーション光を電気信号に変換するための光電子増倍管と、その出力信号が所定のレベルを越えるとタイミング信号を発生するタイミング信号生成部と、タイミング信号が入力されると光電子増倍管の出力信号をディジタル信号に変換する信号処理部と、クロックによる一定時間間隔で発生するパルスを計数し、上記のタイミング信号が入力されるとそれまでに計数されたカウント値を出力するカウンタと、カウンタより出力されるカウント値を記憶すると共に、上記の信号処理部で処理された出力信号を記憶する記憶部とを備える。
【０００５】
なお、この放射線検出装置にはデータ処理計算機が接続される。このデータ処理計算機は、記憶部から通信ラインを経由して送られてくる一事象毎の各光電子増倍管の出力波高値に対応するディジタルデータを処理し、シンチレーション結晶に入射した放射線の位置を算出する。データ処理計算機はまた、算出された事象毎の放射線入射位置を複数事象にわたって蓄積し、これらを画像データに変換した後、表示装置にて表示させる（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
ところで、ＰＥＴ装置では、検査対象の周囲に設置した多数の検出器からの信号（イベントと呼ばれる）のうち１０ｎＳ程度の時間差の範囲内で検出されたもの（コインシデンスと呼ばれる）を１つの対消滅から発生したものであるとみなすようにしている。通常、多数の検出器はリング状に組み合わされ、その数は少なくとも数千個、多い場合には１万個以上にもなるが、検出器の設置場所はあらかじめ知られているので、コインシデンスさえ判別できれば、コインシデンスを示した対の検出器の場所を知ることができる。
【０００７】
これに対し、上記の放射線検出装置では、光電子増倍管からの出力信号を２つに分けて一方を信号処理部、他方をカウンタにそれぞれ供給し、出力信号が所定のレベルを越えた時のカウンタのカウント値だけでなく、出力信号をディジタル値に変換したうえでカウント値とともに１つの記憶部に記憶するようにしている。しかしながら、このような方法では、データ処理計算機は、少なくともイベント情報が記憶部に蓄積される速度以上の処理速度でコインシデンスの判別を行わなければならない。そして、光電子増倍管の数が多くなり、単位時間内にイベントが多数検出されるような場合、データ処理計算機において記憶部から受け取ったディジタルデータに対してコインシデンスを判別するのに要する処理量あるいは処理時間が増大する。
【０００８】
上記の放射線検出装置ではまた、記憶部に記憶されているディジタルデータは、データ処理計算機により読み出されると無くなってしまい、再現性が無い。
【０００９】
【特許文献１】特開２００３−２８９６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の課題は、検出器の数が多くなっても、コインシデンスの判別処理に影響を受けることの無いＰＥＴ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、検査対象の周囲に、該検査対象に投与された放射性同位元素の崩壊によるポジトロンが電子と対消滅をする時に発生される２個の光子を検出するための複数の検出器が設置されているＰＥＴ装置において、前記複数の検出器毎に、クロックカウンタを含む制御回路と前記検出器から検出信号が到来した時の該クロックカウンタのカウント値をイベントとして記憶するためのイベントメモリとを含む検出系を備えることを特徴とする。
【００１２】
このように、検出器毎に備えられたイベントメモリにカウント値、つまりイベント情報が記憶されることにより、単位時間内にイベントが多数検出されるような場合であっても、以後のコインシデンスの判別処理に悪影響を及ぼすことは無い。
【００１３】
本ＰＥＴ装置においては、前記検出系が更に、前記イベントメモリに記憶された内容を読み出すためのプロセッサを備え、該ＰＥＴ装置は更に、複数のプロセッサからネットワークを介してカウント値を受けて各検出器対応でカウント値をファイル形式にて記憶するファイルメモリを備えたデータ処理装置を備える。
【００１４】
このような構成により、データ処理装置は、検出系毎にプロセッサからイベント情報を収集してコインシデンス判別処理が容易になるようなファイル形式にてファイルメモリに記憶させることができる。
【００１５】
本ＰＥＴ装置においてはまた、前記複数のクロックカウンタに共通のクロック信号を供給すると共に、当該複数のクロックカウンタを共通に初期化するための初期化信号を発生する信号発生回路を備え、該信号発生回路は前記データ処理装置の制御下で前記クロック信号及び初期化信号を発生する。
【００１６】
このような構成によれば、１つの信号発生回路を全検出系で共用することができ、特にクロック信号用の配線長を同じにすることで全検出系のクロック信号の同期化を実現できる。
【００１７】
本ＰＥＴ装置においては更に、前記制御回路は、前記クロックカウンタに加えて、前記検出器からの検出信号の到来時間を検出する光子到来時間検出回路を備える。光子到来時間検出回路は、検出信号をその信号レベルで検出する方法とは異なる方法で検出するので、信号レベルの立上がり時間の影響を受けることなく検出を行うことができる。
【００１８】
本ＰＥＴ装置においては更に、前記ファイルメモリからファイルデータを読み出して、コインシデンスの判別を行うコインシデンスプロセッサが備えられる。
【００１９】
コインシデンスプロセッサは、ファイルメモリから逐次ファイルデータを読み出してコインシデンスの判別処理を行うことができるので、再現性が実現され、しかも単位時間内にイベントが多数検出された場合であっても、判別処理に要する時間が増大することは無い。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によるＰＥＴ装置は、検出系毎にカウント値、つまりイベント情報のみを記憶するためのイベントメモリを備えると共にイベントメモリを各検出器の近傍に配置するようにしたことにより、検出器からの検出信号を２つに分けるというような構成が不要となり、信号処理系の構成を容易にすることができる。
【００２１】
また、イベントメモリ毎にイベント情報が記憶されることにより、検出器の設置個数が増加したり、単位時間内にイベントが多数検出されるような場合であっても、以後のコインシデンスの判別処理において処理量あるいは処理時間の増大というような悪影響を及ぼすことが無い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明によるＰＥＴ装置における検出系の構成例とデータ処理装置の接続構成例を図１に示す。図１において、１は半導体素子による検出器（放射線検出器）、２は光子到来時間検出機能及びカウンタ機能を持つ制御回路で検出器１の近傍に配置、接続されている。３は制御回路２におけるカウント値を記録するためのイベントメモリ、４はイベントメモリ３の内容を読み出すためのプロセッサである。プロセッサ４とデータ処理装置８との間は、ネットワークインターフェース５、ネットワーク７を介して接続される。６はイベントメモリ３、プロセッサ４、ネットワークインターフェース５を接続するためのプロセッサバスである。データ処理装置８にはカウンタ初期化用インターフェース機能を持つクロック発生回路９が接続されている。データ処理装置８はまた、ファイルメモリ１０を備える。ファイルメモリ１０には、すべての検出器におけるイベントが検出器と１対１に対応したイベントファイル形式で記憶される。
【００２３】
データ処理装置８には更に、ファイルメモリ１０の記憶内容からコインシデンスを判別するためのコインシデンスプロセッサ２１と、このコインシデンスプロセッサ２１で判別されたコインシデンスに基づいてポジトロン放出核種分布の２次元あるいは３次元画像を表示するための画像表示部２２が接続されている。
【００２４】
なお、図１には検出器１からネットワークインターフェース５までは１セットの検出系のみ示しており、実際にはこのセットが検出器の数だけ実装される。各検出器のセットはネットワーク７に接続される。
【００２５】
一方、データ処理装置８の制御下で、クロック発生回路９からは制御信号線Ｓ１を介してすべての検出器のセットに共通にカウンタ初期化信号及びクロックが分配される。つまり、この構成例では、すべての制御回路２内のカウンタはデータ処理装置８に接続されたクロック発生回路９からのカウンタ初期化信号により同時に既知の値にセットされ、すべてのカウンタはクロック発生回路９からのクロックをカウントする。このために、各カウンタとクロック発生回路９との間の配線長はすべて同じ長さにされる。
【００２６】
イベントメモリ３には検出器１が放射線を検出した時点、つまり光子到来時点のカウンタのカウント値のみが書き込まれる。このため、イベントメモリ３の記憶容量は大容量を必要としない。記録されたイベントメモリ３の内容はプロセッサ４から参照可能になっている。ネットワークインターフェース５はプロセッサ４とデータ処理装置８とをネットワーク７を介して接続し、データ交換を行う。
【００２７】
なお、制御回路２における光子到来時間検出機能は、検出器１からの電気信号のレベルがあらかじめ定められた閾値レベルを越えるかどうかで識別を行う識別回路で実現されても良いが、ＣＦＤ（Ｃｏｎｓｔａｎｔ−Ｆｒａｃｔｉｏｎ  Ｄｉｓｃｒｉｍｉｎａｔｏｒ）と呼ばれる識別回路で実現されるのが好ましい。
【００２８】
これは、あらかじめ定められた閾値レベルを用いる識別回路では、図２に示すように、電気信号レベルの立上がり度合いが変化すると、検出タイミングにばらつきが生じるからである。つまり、図２（ａ）のように立上がりが緩やかであると閾値レベルＬｓの検出に要する時間はＴ1 であるが、図２（ｂ）のように立上がりが急峻であれば同じ閾値レベルＬｓの検出に要する時間はＴ2 で時間Ｔ1 とＴ2 との間に差が生じてしまう。
【００２９】
これに対し、ＣＦＤ方式による識別では、図３（ａ）に示すような電気信号ｆ（ｔ）に対して時間τだけ遅らせた図３（ｂ）のような関数ｆ（ｔ−τ）と１以下の係数αを設定して、以下の式で表される図３（ｃ）のような関数ｇ（ｔ）のゼロクロス点の時刻ＴZPを検出することで、電気信号レベルの立上がり度合いの影響を受けることの無い識別を実現することができる。
【００３０】
ｇ（ｔ）＝α・ｆ（ｔ）−ｆ（ｔ−τ）
なお、ＣＦＤによる識別の場合、制御回路２では識別回路をアナログ回路で処理させることができ、あるいは入力信号をＡ／Ｄ変換したディジタル信号に対してディジタル的に処理を行うこともできる。
【００３１】
本実施の形態によるＰＥＴ装置の検出系は以下のように動作する。
【００３２】
１．ＰＥＴ装置のイベント検出動作前に、データ処理装置８はクロック発生回路９からカウンタ初期化信号を出力させてすべての検出系のカウンタを一定値に初期化する。
【００３３】
２．クロック発生回路９は常時、クロック信号を各カウンタに供給する。
【００３４】
３．各カウンタは初期化後、クロック信号をカウントする。
【００３５】
４．イベントの検出が開始されて検出器１からの検出信号の到来が検出されると、その検出された時点のカウンタのカウント値が順次イベントメモリ３に記録される。イベントメモリ３に記録された内容はプロセッサ４により読み出され、データ処理装置８からの要求に応じてネットワーク７を通して送り出される。
【００３６】
５．データ処理装置８は、各検出器１からの検出信号の到来が検出された時のカウント値を集め、ファイルメモリ１０に前述したイベントファイル形式で記憶させる。
【００３７】
検査対象に対する検査が終了したら、コインシデンスプロセッサ２１は、データ処理装置８経由でファイルメモリ１０からイベントファイルデータを呼び出し、このイベントファイルデータからコインシデンスの判別処理を行い、判別結果に基づいて２次元あるいは３次元の分布画像を作成する。ここで、ファイルメモリ１０には、図４に示されるように、イベントデータ、つまりカウント値が各検出器（チャンネル番号ＣＨで示す）と１対１対応のイベントファイル形式で記憶されているので、コインシデンスの判別処理を容易に行うことができる。図４では、一例として、チャンネル番号ＣＨ１とチャンネル番号ＣＨ１０００の検出器、チャンネル番号ＣＨ３とチャンネル番号ＣＨ１００１の検出器にコインシデンスがあることを示している。このイベントファイルデータはまた、常時保存されているので、コインシデンスプロセッサ２１はいつでもファイルデータを読み出すことができ、再現性のある分析を行うことができる。
【００３８】
以上説明してきたように、本発明によるＰＥＴ装置においては、複数の検出器毎に、クロックカウンタを含む制御回路と検出器から検出信号が到来した時のクロックカウンタのカウント値をイベントとして記憶するためのイベントメモリとを含む検出系を備えるようにし、検出系毎に備えられたイベントメモリにカウント値、つまりイベント情報を記憶することにより、単位時間内にイベントが多数検出されるような場合であっても、以後のコインシデンスの判別処理に悪影響を及ぼすことは無い。
【００３９】
また、検出系毎に、イベントメモリに記憶された内容を読み出すためのプロセッサを備える他、ＰＥＴ装置に更に、複数のプロセッサからネットワークを介してカウント値を受けて各検出器対応でカウント値をファイル形式にて記憶するファイルメモリを備えたデータ処理装置を備えることにより、データ処理装置は、検出系毎にプロセッサからイベント情報を収集してコインシデンス判別処理が容易になるようなファイル形式にてファイルメモリに記憶させることができる。
【００４０】
更に、複数のクロックカウンタに共通のクロック信号を供給すると共に、複数のクロックカウンタを共通に初期化するための初期化信号を発生するクロック発生回路を備えることにより、１つのクロック発生回路を全検出系で共用することができ、特にクロック信号用の配線長を同じにすることで全検出系のクロック信号の同期化を実現できる。
【００４１】
更に、制御回路に、クロックカウンタに加えて、検出器からの検出信号の到来時間を検出する光子到来時間検出回路を備えることにより、検出信号の信号レベルの立上がり時間の影響を受けることなく検出を行うことができる。
【００４２】
更に、ファイルメモリからファイルデータを読み出して、コインシデンスの判別を行うコインシデンスプロセッサを備えることにより、コインシデンスプロセッサは、ファイルメモリから逐次ファイルデータを読み出してコインシデンスの判別処理を行うことができるので、再現性が実現され、しかも単位時間内にイベントが多数検出された場合であっても、判別処理に要する時間が増大することは無い。
【００４３】
本発明によるＰＥＴ装置によれば、検出器の数が１万個を越えるような場合であってもコインシデンスの判別処理を容易に行うことができる。
【００４４】
なお、上記の形態では、検出器１として半導体素子による検出器（放射線検出器）を使用する場合について説明したが、検出器には光電子増倍管が用いられても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明によるＰＥＴ装置における検出系の構成例とデータ処理装置の接続構成例を示した図である。
【図２】本発明における検出器からの検出信号のレベル検出機能について説明するための信号波形図である。
【図３】本発明における検出器からの検出信号の他の検出例として、到来時間検出機能について説明するための信号波形図である。
【図４】図１に示されたファイルメモリの記憶形態を説明するための図である。
【符号の説明】
【００４６】
１    検出器
２    制御回路
３    イベントメモリ
４    プロセッサ
５    ネットワークインターフェース
６    プロセッサバス
７    ネットワーク
８    データ処理装置
９    クロック発生回路
１０    ファイルメモリ
Ｓ１    制御信号線
【図１】
2005207995.tif 000003
【図２】
2005207995.tif 000004
【図３】
2005207995.tif 000005
【図４】
2005207995.tif 000006