CN101143097B

CN101143097B - 放射线检测电路及放射线检查装置

Info

Publication number: CN101143097B
Application number: CN2006101517769A
Authority: CN
Inventors: 青木谦一
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2006-09-11
Filing date: 2006-09-11
Publication date: 2010-04-14
Anticipated expiration: 2026-09-11
Also published as: CN101143097A

Abstract

本发明的X射线CT装置能够减少被检体的放射线辐射量并且针对关注区域(ROI)得到分辨率充分高的断层像等。X射线CT装置包括：向被检体照射X射线的X射线源；与上述X射线源相对并隔着被检体设置，在切片方向上在第一长度范围内进行扫描而得到X射线的广域投影数据的多切片检测器；存储该由多切片检测器取得的广域投影数据的广域投影数据存储部件；只存储指定的关注区域(ROI)的狭域投影数据的狭域投影数据存储部件。本发明的X射线CT装置的控制方法在切片方向上在第二长度范围内对上述ROI的部分进行扫描，根据由上述多切片检测器得到的狭域投影数据和上述广域投影数据进行合成而生成投影数据，根据该合成后的投影数据进行重构处理而生成图像。

Description

放射线检测电路及放射线检查装置

技术领域

本发明涉及一种放射线检测电路及放射线检查装置，特别涉及到检测来自被检测体内的放射性同位素的伽马射线并且同时进行计数的放射线检测电路及放射线检查装置。

背景技术

作为获得被检测体的精确信息的装置，有一种正电子断层摄影(PET)装置。使用PET装置的诊断方法，首先将用正电子(正电子)核素标识后的检查用药剂通过注射或吸入等导入被检测体的体内。导入到体内后的检查用药剂在具有与检查用药剂相应的机能的特定部位上蓄积。例如，在使用糖类的检查用药剂时，有选择地蓄积于癌细胞等新陈代谢旺盛的部位上。此时，从检查用药剂的正电子核素释放正电子，当所释放的正电子和周围的电子结合而消失时2条伽马射线相互向大约180度的方向放射。因此，通过由配置于被检测体周围的伽马射线检测器同时检测该2条伽马射线，并由计算机等进行处理，来取得被检测体内放射性同位素的分布图像数据。由于作为精密诊断装置使用的CT扫描(计算机断层摄影)装置可获得体内病变等的构造信息，与此相对PET装置可获得被检测体体内的机能信息，因而使各种各样疑难病症的病理分析成为可能。

在PET装置中，在隔着被检测体的一对伽马射线检测器同时检测到从正电子核素相互向大约180度的方向放射的2条伽马射线时，将其判定为有效数据。例如，在只检测出1条同一时刻入射的伽马射线时，将其作为无效数据予以废弃。即使有在接近的时刻入射的2条伽马射线但是存在一定以上的时间差时，将其作为无效数据予以废弃。因而，为了提高取得效率，需要正确取得伽马射线入射到伽马射线检测器的时刻。

伽马射线的检测电路求取在时间轴方向峰值变宽的检测信号的某个时间点(检测点)，将该检测点作为伽马射线的入射时刻。提出了各种各样的根据检测信号决定检测点的检测电路。例如，将检测信号达到了规定的峰值的时间点作为检测点的方法。该方法虽然具有可以由简单的电路构成检测电路的优点，但是对于检测信号的最大峰值和波形不同的检测信号容易产生检测点的杂乱。

另一方面，图1所示的检测电路100是，通过过零比较器102对由分压电阻R1、R2分压检测信号后的信号Yz和由延迟电路101将检测信号延迟指定时间后的信号Xz进行比较后，将过零时刻作为检测点生成输出信号。这种电路被称为恒定系数鉴别器(CFD)(例如，参见非专利文献1。)。

CFD在检测信号达到一定比例的峰值后的一定的时间后将输出脉冲进行输出，并测量输出了该脉冲的时间点将其作为检测点。由于可以和检测信号的峰值本身无关的来决定检测点，因而具有能抑制检测点杂乱的特长。

非专利文献1：2003IEEE-Nuclear Science Symposium，ShortCourse“Pulse Processing Overview”pp.10～11(2003Oct.)

但是，由于图1所示的检测电路的延迟电路101通常为多级连接运算放大器来构成，所以需要多个运算放大器，其结果存在使检测电路变得复杂的缺点。

可是，PET装置为了提高检测位置精度和检测效率，需要将检测元件微小化并且配置多个检测元件。于是，由于与检测元件对应的检测电路的数量也增加，所以在实用上必须将检测电路装载于半导体芯片。图1所示的延迟电路101的延迟时间有需要根据检测元件的特性等进行调整的情况。但是，为了调整延迟时间必须变更运算放大器的数量，需要半导体芯片的设计变更并且必须再次制造半导体芯片。其结果为，存在导致PET装置的制造成本的增加、开发期间的长期化的缺点。并且，在检测元件的设计变更或使用特性不同的检测元件时也产生同样的问题。

发明内容

因此，本发明有鉴于上述缺点，其目的在于提供一种放射线检测电路及放射线检查装置，可以通过简单的电路来精确检测伽马射线入射时刻。

根据本发明的一个观点，提供一种放射线检查装置，其特征为，具备：检测机构，检测从包含放射性同位素的被检测体入射的伽马射线，并输出包括伽马射线的入射时刻的检测数据；信息处理机构，根据从上述检测机构所取得的检测数据之中的有效的检测数据取得上述放射性同位素在被检测体内的分布信息，上述检测机构具有：检测部，检测伽马射线；第1测量部，测量来自上述检测部的检测信号的峰值成为与第1阈值相等的第1时刻；第2测量部，测量上述检测信号的峰值成为与比第1阈值大的第2阈值相等的第2时刻；入射时刻计算部，根据上述第1及第2时刻来计算上述检测信号的上升开始时刻，并将该自动开始时刻设为入射时刻。

根据本发明，测量检测信号的上升波形的峰值成为第1阈值的第1时刻和成为第2阈值的第2时刻，根据第1时刻及第2时刻来计算检测信号的上升开始时刻，也就是入射时刻。因而，本发明设置2个对检测信号的峰值进行检测的测量部就可以，因此不需要以往的如同图1所示的检测电路的由多级运算放大器构成的延迟电路，而可以由简单的电路构成。

另外，本发明由于在将检测电路装载到半导体芯片时不需要如图1所示的检测电路的为了变更延迟时间的再次制造，所以能实现制造成本的减低及开发期间的缩短。

上述上升开始时刻既可以使用第1及第2时刻和第1及第2阈值进行计算，并且也可以根据1次回归进行计算。由于上升波形的峰值对于时刻可以大致设为1次函数，因而可以根据1次回归精确计算上升开始时刻。

另外，还可以具有比较部，比较上述检测信号的峰值和比第2阈值大的第3阈值，并生成指示上升开始时刻的计算动作的信号。通过将检测信号的峰值未达到比第2阈值大的第3阈值的检测信号设为无效的数据，使PET装置可以进一步提高检查的可靠性。

根据本发明的另一观点，提供一种放射线检测电路，取得入射到放射线检测器的伽马射线的入射时刻，其特征在于，具有：第1测量电路，测量来自上述放射线检测器的检测信号的峰值成为第1阈值的第1时刻；第2测量电路，测量上述检测信号的峰值成为比第1阈值高的第2阈值的第2时刻；入射时刻计算电路，根据上述第1及第2时刻来计算上述检测信号的上升开始时刻，并将上述上升开始时刻设为入射时刻。

根据本发明，和上述放射线检查装置的检测机构相同，不需要以往的如同图1所示的检测电路的延迟电路，而可以由简单的电路构成。

根据本发明，可以提供一种放射线检测电路及放射线检查装置，能够通过简单的电路来精确检测伽马射线入射时刻。

附图说明

图1是表示以往检测电路的一部分的图。

图2是模式表示本发明第1实施方式所涉及的PET装置的结构的图。

图3是模式表示第1实施方式所涉及的PET装置的检测元件块的结构的图。

图4是检测元件的立体图。

图5是第1实施方式所波及的PET装置的检测电路的框图。

图6是表示第1实施方式所涉及的PET装置的检测电路的动作的流程图。

图7是用来说明根据检测信号计算上升开始时刻的方法的图。

图8是第2实施方式所涉及的PET装置的检测电路的框图。

图9是表示第2实施方式所涉及的PET装置的检测电路的动作的流程图。

图10(A)及(B)是用来说明根据检测信号计算上升开始时刻的其他方法的图。

图11是第3实施方式所涉及的PET装置的检测电路的框图。

图12是用来说明编码器及译码器的图。

图13是用来说明编码器的图。

图14是用来说明译码器的图。

具体实施方式

下面，参照附图说明实施方式。

(第1实施方式)

图2是模式表示本发明第1实施方式所涉及的PET装置的结构的图。参照图2，PET装置10包括：检测部11，由配置于被检测体S的周围的用来检测伽马射线的多个检测元件块12和检测电路13构成；信息处理部14，对检测数据进行处理，并且再生成所得到被检测体体内的正电子核素位置的图像数据；显示部16，对图像数据进行显示等；控制部15，进行被检测体和检测部的移动等控制；输入输出部18，由向信息处理部14和控制部15传送指令的终端以及输出图像数据的打印机等构成；等。

检测部11预先向被检测体导入用正电子核素RI标识后的检查用药剂，并对从被检测体放射的伽马射线γ_a、γ_b进行空间的及时间的检测。检测部11具有由多个检测元件(将在后面进行详细说明。)构成的检测元件块12。检测元件块12配置于被检测体的周围，检测来自正电子核素RI的在正电子消失时同时发生的2条伽马射线γ_a、γ_b。由于2条伽马射线γ_a、γ_b相互呈大致180度的角度放射，因而向隔着被检测体S相对的检测元件块12的检测元件入射。入射伽马射线γ_a、γ_b后的2个检测元件各自将因伽马射线γ_a、γ_b的入射而产生的电信号(检测信号)传送给检测电路13。

检测电路13虽然将在后面进行详细说明，但是根据检测信号来决定伽马射线γ_a、γ_b入射到检测元件的时刻(入射时刻)，并将入射时刻和检测到伽马射线γ_a、γ_b的检测元件的识别信息等(检测元件的号码、检测数据等)传送给信息处理部14。

在信息处理部14中，根据检测数据进行符合检测及利用图像再生成算法的图像数据再生成。当存在2个以上的入射时刻大致一致的检测数据时，符合(coincidence)检测将这些检测数据判定为有效并作为符合信息。并且，符合检测将伽马射线入射时刻不一致的检测数据判定为无效并废弃。然后，根据符合信息、包含于符合信息内的检测元件号码等以及与之对应的检测元件的位置信息等，通过规定的图像再生成算法(例如，期望值最大化(Expectation Maximization)法)，来再生成图像数据。显示部16按照输入输出部18的请求来显示再生成后的图像数据。

通过上面的结构及动作，PET装置10检测来自有选择地位于被检测体S的体内的正电子核素RI的伽马射线，将同时发生的伽马射线的检测数据作为有效数据使用后进行图像数据的再生成。本实施方式所涉及的PET装置10其主要特征在于检测部11，其包含确定伽马射线入射的时刻的检测电路13。下面，对检测部11进行详细说明。

图3是模式表示第1实施方式所涉及的PET装置检测元件块的结构的图。图4是检测元件的立体图。图4所示的检测元件作为一例表示出图3的检测元件21-B2。

参照图3及图4，检测元件块12A～12D配置于被检测体S的周围，并且分别由按规定间隔所配置的多个检测元件21(21-A～D)构成。检测元件块12A及12B沿X轴方向按规定的间隔排列有检测元件21-A1～A5、21-B1～B5。并且，在检测元件块12C及12D上，检测元件21-C1～C5、21-D1～D5沿Y轴方向按规定的间隔排列。并且，各个检测元件21在Z轴方向具有规定宽度。如此一来，检测元件块12A及12B可获得作为入射的伽马射线的位置信息的X轴方向和Z轴方向的信息。并且，检测元件块12C及12D可获得作为入射伽的马射线的位置信息的Y轴方向和Z轴方向的信息。虽然检测元件块12A～12D如果被隔着被检测体S配置则配置就没有特别限定，但优选配置成环绕状包围被检测体S。通过如此的进行配置，就使有效检测数据的检测效率得到提高。

并且，一个检测元件块12上设置的检测元件21的数量为任意，例如是32个。另外，在图3中为了说明的方便将1块的检测元件21设为5个。另外，检测元件块12及1个检测元件块12的检测元件21的数量，对应被检测体的大小及希望的空间分辨率(分解能)进行选择。

检测元件21由薄板状的半导体晶体22和在其两个面上各自形成的电极23、24构成。作为半导体晶体22的材料，例如能举出对能量为511keV的伽马射线可感的碲化镉(CdTe)、Cd_1-xZn_xTe(CZT)及溴化铊(TlBr)等。CdTe在减低泄漏电流的方面也可以掺杂Cl。半导体晶体22例如具有厚度为0.5mm、宽度为20mm且进深为10mm左右的尺寸。

另外，电极23、24由Pt和In构成，并且在半导体晶体22的一个面上设置整面状的电极23，在另一面上设置带状的电极24。为了给半导体晶体22施加偏移电场，在电极23上连接例如80V～800V左右的直流电源25。如图4所示，带状电极24₁～24_n各自在Z轴方向具有规定间隙的进行配置。通过进行如此的配置，来确定伽马射线入射到半导体晶体22的位置(Z轴方向的位置)。也就是说，通过确定流过因伽马射线的入射而感应的感应电流的电极的号码(电极号码)，来确定伽马射线Z轴方向的入射位置。电极24₁～24_n的宽度例如设定为0.4mm，相邻电极间的间隙设定为0.2mm左右。电极24₁～24_n各自通过导线等电连接到各自的检测电路(详细情况表示于图5中。)。另外，检测元件不限定为图4所示的检测元件。作为其他检测元件的例子，既可以是使在长方体且在图4所示的Y轴方向的长棒状的半导体晶体上设置了电极的检测元件在Z轴方向排列，也可以是由闪烁器和光电子倍增管组合。

作为入射伽马射线的位置信息，是由检测元件号码、及使用出现了检测信号的电极的电极号码的电极号码在Z轴方向的位置信息构成。

参照图3及图4说明检测元件21的动作。2条伽马射线γ_a、γ_b从被检测体S体内的正电子核素RI在相互呈大约180度的方向同时发生，从各个检测元件21(在图3中是21-A4及21-B2)的入射面21a向半导体晶体22入射。入射到半导体晶体22的伽马射线γ_a、γ_b形成与其能量相应的电子空穴对。由于生成一对电子空穴对所需的生成能量在CdTe的情况下是约5eV，因而在全部的能量被用于电子空穴对生成时，生成约10万对的电子空穴对。而且，由于对半导体晶体22的电极23施加负电压，对半导体晶体22的电极24施加正电压，因而在半导体晶体22上所发生的电子向电极24迁移，空穴向电极23迁移。其结果为，检测信号被从电极取出。虽然空穴和电子同时分别朝向电极移动，但是在CdTe或CZT中，与空穴的迁移率相比电子的迁移率高。由各个电极24₁～24_n所检测到的检测信号传送给与电极24₁～24_n连接的检测电路(表示于图5中。)。

当伽马射线γ_a、γ_b入射到入射面21a时，出现检测信号的电极24是接近入射位置的电极。如图4所示，例如在伽马射线γ_b1入射到电极24₂附近的入射面21a时，在电极24₂出现检测信号。这种情况下，检测信号在下述的检测电路中满足规定条件时，作为入射伽马射线的位置信息使用检测元件号码和电极24₂的号码(电极号码)。

另外，在如同伽马射线γ_b2入射到电极24₃和电极24₄大致中间附近的入射面21a上时，在电极24₃和电极24₄的2个电极上出现检测信号。这种情况下，各个检测信号满足检测条件时，作为入射伽马射线的位置信息使用检测元件号码和电极24₃及电极24₄的号码(电极号码)。另外，这种情况下，由于电子的电荷被分在各个电极24₃及电极24₄上，所以检测信号的最大峰值比上面所说明的伽马射线γ_b1的情况低，并且检测信号上升的斜度(单位时间内峰值的增加量)也变小。下面说明的检测电路是即便在这种情况下也可以精确计算检测信号的上升开始时刻。

图5是第1实施方式所涉及的PET装置的检测电路的框图。另外，图5同时表示出检测元件。

参照图5，检测电路13包括：前置放大电路31；波形整形电路32；第1比较电路33a及第1闩锁电路34a，测量检测信号和第1阈值电压V₁相等的时刻t₁；第2比较电路33b及第2闩锁电路34b，测量检测信号和第2阈值电压V₂相等的时刻t₂；入射时刻计算电路38，根据时刻t₁(时刻t₁数据)和时刻t₂(时刻t₂数据)来计算检测信号的上升时刻；计数电路35，供应时刻数据；第1计时器36a；等。

前置放大电路31从检测元件21的电极(例如，图4所示的24₁～24_n之中的一个电极)接收作为检测信号的电荷。前置放大电路31对电荷进行集电后将其转换·放大成电压，并作为检测信号进行传送。

波形整形电路32将从前置放大电路31收到的检测信号整形成易于处理的波形。波形整形电路32例如包括由电阻及电容器构成的无源滤波器，和对其添加了运算放大器的有源滤波器。波形整形电路32对其结构无特别限制，由高通滤波器、或低通滤波器、或者高通滤波器和低通滤波器的组合来构成。例如，在组合高通滤波器和低通滤波器时，在上升波形的线性良好的方面，优选将低通滤波器的次数设定为1次～3次的范围。作为波形整形电路32的具体例，例如能举出1次高通滤波器和1次低通滤波器、1次高通滤波器和3次低通滤波器。

第1比较电路33a比较从波形整形电路32收到的检测信号和第1阈值电压V₁，在检测信号变为和第1阈值电压相等的时间点向第1闩锁电路34a传送V₁检测信号。

第1闩锁电路34a被从计数电路35供应表示时刻t的时刻t数据。第1闩锁电路34a保存收到V₁检测信号的时间点的时刻t数据，并作为时刻t₁数据传送给入射时刻计算电路38。

第2比较电路33b将第2阈值电压V₂设定为阈值电压。第2阈值电压V₂设定为比第1阈值电压V₁高的电压。第2比较电路33b比较从波形整形电路32收到的检测信号和第2阈值电压V₂，在检测信号变为和第2阈值电压V₂相等的时间点向第2闩锁电路34b传送V₂检测信号。第2比较电路33对检测信号的上升波形的峰值成为比第1阈值电压V₁高的第2阈值电压V₂的时间点进行捕捉。

第2闩锁电路34b被从计数电路35供应表示时刻t的时刻t数据。第2闩锁电路34b保存收到V₂检测信号的时间点的时刻t数据，并作为时刻t₂数据传送给入射时刻计算电路38。

入射时刻计算电路38根据时刻t₁数据及时刻t₂数据、和预先设定的第1阈值电压V₁及第2阈值电压V₂，来计算检测信号的上升开始时刻t_o。上升开始时刻t_o的计算方法将在下面进行说明。入射时刻计算电路38还将上升开始时刻t_o、检测元件号码及电极号码作为检测数据传送给信息处理部。

第1计时电路36a在收到来自第1比较电路33a的V₁检测信号的时间点使计时开始。然后，第1计时电路36a在经过了预定时间τ1的时间点，向入射时刻计算电路38传送复位请求信号。第1计时电路36a是在检测信号的峰值未达到第2阈值电压V₂时，成为用于检测下一伽马射线的入射的等待状态。根据从检测信号上升波形的上升开始时刻到达到峰值的时间，对时间τ1进行适当选择。

另外，入射时刻计算电路38在收到时刻t₂数据之前收到了复位请求信号时，将已经保存的时刻t₁废弃。然后，入射时刻计算电路38向第1闩锁电路34a及第1计时器36a供应复位信号，使之成为等待下一检测信号的状态。

计数电路35从时钟电路(未图示)接收规定频率的时钟信号，并根据时钟信号将时刻t数据传送给第1闩锁电路34a及第2闩锁电路34b。虽然时刻t数据没有对位数做出特别限制，但是例如是48位，最低的1位例如被设定为相当于10n秒。因此，计数电路35从计测开始可以供应约780小时的时刻数据。

另外，虽然检测电路13也可以由分立电路形成，但在可以小型化的方面，优选装载于半导体芯片。在将检测电路13装载于半导体芯片时，上述的第1阈值电压V₁及第2阈值电压V₂既可以预先设定于半导体芯片内部，也可以从半导体芯片的外部供应。

图6是表示第1实施方式所涉及的PET装置的检测电路的动作的流程图。图7是用来说明根据检测信号计算上升开始时刻的方法的图。在图7中检测信号的波形用实线来表示。

参照图5、图6及图7，在进行检查的开始时使计数电路35复位，接着开始计数电路35的计数并传送时刻t数据(S100)。

接着，第1比较电路33a在检测信号的峰值和第1阈值电压V₁相等之前为等待状态(S102)。如图7所示若检测信号在时刻t_s(实际的上升开始时刻)上升并且其峰值变得和第1阈值电压V₁相等(图7所示的A点)时，第1比较电路33a将V₁检测信号传送给第1闩锁电路34a及第1计时器36a。

收到V₁检测信号后的第1闩锁电路34a将该时间点的时刻t数据作为时刻t₁数据保存(S104)。然后，第1闩锁电路34a将时刻t₁数据传送给入射时刻计算电路38。第1计时器36a接收V₁检测信号后开始计数(S106)。

接着，若在检测信号的峰值变得和第2阈值电压V₂相等之前(S108)且第1计数器36a的计数值成为时间τ1(S110)时，则第1计数器36a将复位请求信号传送给入射时刻计算电路38。收到复位请求信号的入射时刻计算电路38将复位信号传送给第1闩锁电路34a和第1计时器36a，与此同时将时刻t₁数据废弃(S118)。然后，变成等待下一检测信号的状态。

另一方面，若在第1计时器36a的计数值成为时间τ1之前，检测信号的峰值变得和第2阈值电压V₂相等(图7所示的B点)时，则第2比较电路33b将V₂检测信号传送给第2闩锁电路34b。收到V₂检测信号的第2闩锁电路34b将该时间点的时刻t数据作为时刻t₂数据保存(S112)。然后，第2闩锁电路34b将时刻t₂数据传送给入射时刻计算电路38。

接着，入射时刻计算电路38根据时刻t₁数据、时刻t₂数据、第1阈值电压V₁及第2阈值电压V₂计算检测信号的上升开始时刻t_o(S114)。

上升开始时刻t_o的计算方法例如可以利用1次回归如下进行计算。将检测信号开始上升的区域的检测信号峰值V和时刻t之间的关系，设为

t＝αV+t_o ···(1)

这里，α是比例系数。在上述(1)公式中代入时刻t₁数据t₁、时刻t₂数据t₂、第1阈值电压V₁及第2阈值电压V₂，通过

t_o＝(V₂t₁-V₁t₂)/(V₂-V₁) ···(2)

得到上升开始时刻t_o。

如图7所示，检测信号开始上升的区域近似于检测信号的峰值对于时刻t的1次函数。因而，通过利用1次回归，能得到相对于实际的上升开始时刻t_s偏差少的上升开始时刻t_o。如上所述，在图5所示的波形整形电路32使用高通滤波器和1次到3次的低通滤波器时，上升波形对于时刻为一次函数。因而，通过使用如此的波形整形电路32，能得到相对于实际的上升开始时刻t_s偏差更少的上升开始时刻t_o。

并且，由于在上升开始时刻t_o的计算方法中利用一次回归，所以即使在峰值不同的检测信号间，也可以得到相对于实际上升开始时刻t_s的偏差量的杂乱少的上升开始时刻t_o。

优选第1阈值电压V₁及第2阈值电压V₂在上升波形是对于时刻t的大致1次函数的区域进行选择。并且，第1阈值电压V₁及第2阈值电压V₂也可以考虑噪声电平来选择适当的电压值。

例如对于检测信号峰值的最大值Vmax，优选设定第1阈值电压V₁使V₁/Vmax在1/64～1/5(换算成伽马射线的能量相当于8keV～100keV)的范围。若第1阈值电压V₁的设定为使V₁/Vmax比1/64小，则因背景噪声而产生的错误动作增加。这里，最大值Vmax是入射1条γ射线的能量(511keV)全部消耗于电子空穴对的生成能量时检测信号峰值的最大值。

并且，优选将第2阈值电压V₂设定为第1阈值电压V₁的约2倍，并且优选将V₁/Vmax设定在1/32～1/2.5(通过能量换算，相当于16keV～200keV)的范围。

接着，入射时刻计算电路38将计算出的上升开始时刻t_o作为伽马射线入射到检测元件21的入射时刻t_o，将由入射时刻t_o、检测元件号码及电极号码构成的检测数据传送给信息处理部(S116)。另外，检测元件号码及电极号码是被预先设定在入射时刻计算电路38中的。信息处理部如上所述，对从多个检测电路13传送来的检测数据进行符合检测，并实行利用图像再生成算法的图像数据的再生成。

接着，入射时刻计算电路38将复位信号传送给第1闩锁电路34a、第1计时器36a及第2闩锁电路34b(S118)，这些各个电路被复位。由此，检测电路13成为等待下一检测信号的状态。并且，若时刻t过了所设定的计测时间则结束检查(S120)。

根据本实施方式，检测电路13对检测信号上升波形的峰值成为第1阈值电压V₁和第2阈值电压V₂的2个时刻进行测量后，计算检测信号的上升开始时刻t_o即入射时刻。因而，检测电路13如果设置对检测信号的峰值进行检测的第1比较电路33a和第1闩锁电路34a、以及第2比较电路33b和第2闩锁电路34b就可以，因此不需要以往的如同图1所示的检测电路100的延迟电路101，而可以由简单的电路构成。

并且，根据本实施方式，在将检测电路13装载于半导体芯片时，检测电路13不需要以往的如同图1所示的检测电路100的延迟电路101。因而，不需要为了延迟时间的变更所需的再次制造，因此能实现PET装置的制造成本的减低及开发期间的缩短。

另外，检测电路13还可以设置对检测信号的上升波形的峰值成为比第2阈值电压高的电压的时刻进行测量的比较电路及闩锁电路，根据3个以上的时刻数据利用1次回归来计算上升开始时刻。此时也可以使用比1次回归高次的回归方法。

并且，虽然省略了图示，但是在图2所示的被检测体S的周围也可以具备可转动的X射线源。此时，优选X射线源能够放射比511keV低的如50keV值的能量的X射线。如此，X射线通过检测元件21由图5所示的第1比较电路33a和第1闩锁电路34a检测，将所得到的时刻t1数据作为X射线的入射时刻构成检测数据。然后，通过由信息处理部对检测数据进行处理，就可以得到被检测体S的形态信息。通过具备这种X射线源，PET装置可以掌握如存在正电子核素的内脏器官和周边内脏器官之间的位置关系等。

(第2实施方式)

下面对本发明的第2实施方式所涉及的PET装置进行说明。第2实施方式所涉及的PET装置除检测电路之外，具有和第1实施方式所涉及的PET装置相同的结构。

第2实施方式所涉及的PET装置，具有图2～图4所示的第1实施方式所涉及的PET装置、检测元件块及检测元件的结构。因而，对于这些方面省略其说明。

图8是第2实施方式所涉及的PET装置的检测电路的框图。图中，对与上面已说明的部分对应的部分附与相同的参照符号并省略其说明。

参照图8，检测电路40包括：前置放大电路31；波形整形电路32；第1比较电路33a及第1闩锁电路34a，测量检测信号和第1阈值电压V₁相等的时刻t₁；第2比较电路33b及第2闩锁电路34b，测量检测信号和第2阈值电压V₂相等的时刻t₂；第3比较电路33c，比较检测信号和第3阈值电压V₃；入射时刻计算电路48，根据时刻t₁(时刻t₁数据)和时刻t₂(时刻t₂数据)，来计算检测信号的上升时刻t_o；计数电路35，供应时刻数据；第1计时器36a；第2计时器36b；等。在本实施方式的检测电路40中新设置的是，第3比较电路33c及第2计时器36b。另外，入射时刻计算电路48还具有对图5所示的入射时刻计算电路38添加了功能的电路结构。

第3比较电路33c将第3阈值电压V₃设定为阈值电压。第3阈值电压V₃设定为比第2阈值电压V₂高的电压。第3阈值电压V₃例如设定为换算成伽马射线的能量相当于200keV～300keV的电压。第3比较电路33c比较从波形整形电路32收到的检测信号和第3阈值电压V₃，在检测信号达到和第3阈值电压V₃相等或以上的时间点，将指示计算上升开始时刻t_o即入射时刻的计算请求信号传送给入射时刻计算电路48。

第2计时电路36b在收到来自第2比较电路33b的V₂检测信号的时间点使计时开始。然后，在经过了规定时间τ2的时间点将复位请求信号传送给入射时刻计算电路48。第2计时电路36b是用于在检测信号的峰值未达到第3阈值电压V₃时，中止数据等待成为等待检测下一伽马射线入射的状态。时间τ2对应从检测信号上升波形的上升开始时刻到达到峰值的时间进行适当选择。

入射时刻计算电路48若收到来自第3比较电路33c的计算请求信号，则进行上升开始时刻t_o的计算动作。图5所示第1实施方式的入射时刻计算电路38，在收到时刻t2数据的时间点进行上升开始时刻t_o的计算动作，而入射时刻计算电路48根据计算请求信号进行上升开始时刻t_o的计算动作。

并且，入射时刻计算电路48对于时刻t₁数据，进行和第1实施方式的入射时刻计算电路相同的处理。入射时刻计算电路48若从第2计时电路36b收到了复位请求信号，则将时刻t₁数据及时刻t₂数据废弃后变成等待下一检测信号的状态。

如此，就防止检测电路40在检测信号未达到第3阈值电压V₃时从该检测信号取得检测数据。因此，通过对具有规定能量以上的能量的伽马射线进行检测，PET装置就可以提高检查的可靠性。

图9是表示第2实施方式所涉及的PET装置的检测电路的动作的流程图。图10(A)及(B)是用来说明根据检测信号计算上升开始时刻的其他方法的图。在图10(A)及(B)中检测信号的波形用实线来表示。

参照图8、图9、图10(A)及(B)，由于从检查的开始到将时刻t₂数据传送给入射时刻计算电路48(S100到S112)，和图6所示第1实施方式所涉及的检测电路13的动作相同，因而省略其说明。

接着，第2计时器36b接收V₂检测信号后启动计时器(S122)。若在检测信号的峰值变得和第3阈值电压V₃相等之前(S124)、且第2计时器的计数值成为了时间τ2(S126)，则第2计时器36b将复位请求信号传送给入射时刻计算电路48。收到复位请求信号的入射时刻计算电路48将复位信号传送给第1闩锁电路34a、第1计时器36a、第2闩锁电路34b及第2计时器36b，与此同时将时刻t₁数据及时刻t₂数据废弃(S132)。然后，变成等待下一检测信号的状态。

另一方面，若在第2计时器36b的计数值成为时间τ2之前检测信号的峰值变得和第3阈值电压V₃相等(图10(A)所示的C点)(S124)，则第3比较电路33c将计算请求信号传送给入射时刻计算电路48。

也就是说，第3比较电路33c如图10(A)所示，在检测信号成为和第3阈值电压V₃相等或者以上时生成计算请求信号。另一方面，如图10(B)所示，在检测信号的峰值比第3阈值电压V₃低时，由于成为从第2计时器36b输出复位请求信号，因而不进行上升开始时刻to的计算而变成等待下一检测信号。由此，检测电路40就提前中止从无用的检测信号取得检测数据，使有效检测数据的检测效率得到提高。

接着，入射时刻计算电路48若收到计算请求信号，则根据时刻t₁数据、时刻t₂数据、第1阈值电压V₁及第2阈值电压V₂，来计算检测信号的上升开始时刻t_o(S114)。上升开始时刻t_o的计算方法由于和第1实施方式相同所以省略说明。

入射时刻计算电路48将计算出的上升开始时刻t_o作为伽马射线入射到检测元件21的入射时刻t_o，把由入射时刻t_o、检测元件号码及电极号码构成的检测数据传送给信息处理部(S116)。另外，检测元件号码及电极号码是预先设定在入射时刻计算电路48中的。信息处理部如上所述，对多个从检测电路传送的检测数据进行符合检测，并实行利用图像再生成算法的图像数据的再生成。

接着，入射时刻计算电路48向第1闩锁电路34a、第1计时器36a、第2闩锁电路34b及第2计时器36b传送复位信号(S132)，这些各个电路被复位。由此，检测电路40变为等待下一检测信号的状态。另外，若时刻t过了所设定的规定的计测时间则结束测量(S120)。

根据本实施方式，PET装置具有和第1实施方式所涉及的PET装置相同的效果。并且，第2实施方式所涉及的PET装置通过将未达到第3阈值电压V₃的检测信号作为无效数据后予以废弃，所以可以进一步提高检查的可靠性。并且，第2实施方式所涉及的PET装置通过提前废弃未达到第3阈值电压V₃的检测信号并等待下一检测信号，所以可以提高检测效率。

(第3实施方式)

下面，对本发明的第3实施方式进行说明。第3实施方式将第2实施方式所涉及的检测电路进行了改进。

图11是第3实施方式所涉及的PET装置的检测电路的框图的例。图中，对与上面所说明的部分对应的部分附与相同的参照符号。

图11的PET装置的检测电路形成在三个基板41、42及43上。基板41是装有ASIC(Application Specific Integrated Circuit)晶体的基板，基板42是装有前置放大电路31、波形整形电路32、第1比较电路33a、第2比较电路33b、第3比较电路33c及编码器44的基板，基板43是装有由第1闩锁电路34a、第2闩锁电路34b、第3闩锁电路34c、计数电路35、第1计时器36a、第2计时器36b、译码器45及入射时刻计算电路48构成的处理电路的基板。

可是，检测元件块21上所设置的检测元件呈图4的检测元件的形态，并且从多个电极输出检测信号。在图11中，着眼于1个检测元件的检测信号，但是实际上三个基板41、42及43对来自检测元件块21上所设置的全部检测元件的检测信号进行处理。

因而，如果检测元件块21上所设置的检测元件有32个，则用来处理检测信号的32个同样的电路装载在基板42及基板43上。

另外，本实施方式，对第1比较电路33a、第2比较电路33b及第3比较电路33c的输出设置编码器44，并且如果是将对编码器44的输出信号进行译码的译码器45的输出设为第1闩锁电路34a、第2闩锁电路34b及第3闩锁电路34c的输入，则可以不管图11的电路结构进行实施。

图11的PET装置的检测电路通过使用编码器44及译码器45，使基板42和基板43之间的线路数目减少到2/3后进行连接。

对编码器44的输入，输入作为第1比较电路33a、第2比较电路33b及第3比较电路33c的输出的“V₁检测信号C₁”、“V₂检测信号C₂”及“计算请求信号C₃”，并且作为译码器45的输出，输出“V₁检测信号C₁”、“V₂检测信号C₂”及“计算请求信号C₃”，供给第1闩锁电路34a、第2闩锁电路34b、第3闩锁电路34c及入射时刻计算电路48等。

因而，除了编码器44、译码器45以及编码器44和译码器45之间所设置的线路之外的图11的PET装置的检测电路，和图8的PET装置的检测电路相同，并且其动作也相同，因此对除编码器44及译码器45之外的电路省略说明。

图12表示编码器44及译码器45的例子。图12(A)是编码器。

图12(A)的编码器，虽然将“V₂检测信号C₂”按原状输出，但是“V₁检测信号C₁”及“计算请求信号C₃”进行下面的逻辑运算后对输出C₁₃进行输出。

(算式1)

输出C₁₃＝C₃×C₁ ····(3)

图12(B)的译码器，虽然将“V₂检测信号C₂”按原状输出，但是对输出C₁₃及“计算请求信号C₃”进行下面的逻辑运算，并输出“V₁检测信号C₁”及“计算请求信号C₃”。

(算式2)

V₁检测信号C₁＝C₁₃+C₂ ····(4)

计算请求信号C₃＝C₁₃×C₂ ····(5)

采用图13，使用数值进行具体说明。“V₁检测信号C₁”、“V₂检测信号C₂”及“计算请求信号C₃”是第1比较电路33a、第2比较电路33b及第3比较电路33c的输出。

可是，第1比较电路33a、第2比较电路33b及第3比较电路33c将检测信号分别与第1阈值电压V₁、第2阈值电压V₂及第3阈值电压V₃进行比较，在这些阈值电压和检测信号一致时进行输出。

这里，由于第1阈值电压V₁、第2阈值电压V₂及第3阈值电压V₃的关系为，

第1阈值电压V₁＜第2阈值电压V₂＜第3阈值电压V₃····(6)

因而“V₂检测信号C₂”只在“V₁检测信号C₁”的输出是“1”时输出“1”，“V₃检测信号C₃”只在“V₂检测信号C₂”的输出是“1”时输出“1”。

如此，“V₁检测信号C₁”、“V₂检测信号C₂”及“计算请求信号C₃”如图13(A)所示，只取得

(C₁，C₂，C₃)＝(0，0，0)

(0，0，1)

(0，1，1)

(1，1，1) ····(7)

的4种情况。

对此，若由编码器44进行编码时，在(C₁，C₂，C₃)的4种情况下，分别如下所示转换成(C₂，C₁₃)(参见图13(B))。

(C₂，C₁₃)＝(0，0)

(0，1)

(1，1)

(1，0) ····(8)

译码器45将编码后的(C₂，C₁₃)，如图14所示译码成(C₁，C₂，C₃)。

如由图13(A)和图14(B)的信号可知的，编码之前的信号可从译码的输出得到。

因此，对于来自一个检测元件的检测信号，可以将原来在基板42及基板43之间用3条线路连接的地方用2条线路进行连接。

图11中的检测元件块21上所设置的检测元件呈图4的检测元件的形态。

虽然检测元件的数量如上所述是任意的数量，但是例如在使用32个检测元件时若不使用编码器及译码器，则基板42及基板43原本是需要96条线路(＝3×32)成为64条线路(＝2×32)。

可是，由于布线不能将其本身直接连接于基板上因而要通过连接器进行连接，但是目前即使是宽度最窄的连接器也有0.2mm左右，并且在设置了96个的情况下96条线路时共计占有19.2mm的宽度。实际的连接器，因为用来安装连接器的空间需要在其两侧，所以实际上将超过20mm。

由于晶体基板的宽度影响到灵敏度因而越窄越好，但是由于连接器必要的宽度所以不能缩小。

但是，在本实施方式中，因为基板42和基板43通过64条线路来连接，所以这种问题得到了解决。

这样，本实施方式通过减少布线数目(连接器数目)，可以使晶体基板小型化，以及节省连接布线的时间。

上面，对本发明的最佳实施方式进行了详细说明，但是本发明并不限定为涉及的特定实施方式，可以在权利要求所述的本发明的范围内进行各种变形·变更。

例如，在上述第1及第2实施方式中，虽然以PET装置为例进行了说明，但是本发明也可以使用于SPECT(单光子发射型计算机断层摄影)装置。在SPECT装置中，虽然存在：1检测器型SPECT装置，具有1个检测元件块；2检测器型SPECT装置，具有伽马射线的入射面相互正交配置的两个检测元件块，或伽马射线的入射面相互相对配置的两个检测元件块；但是不言而喻本发明可以使用于任一种SPECT装置。

另外，在第3实施方式中，对编码器44的输入为3个并且编码器44的输出为2个的情形进行了说明，但是并不限定为编码器44的输入为3个并且编码器44的输出为2个的情形。

另外，在第3实施方式中，将“V₁检测信号C₁”、“V₂检测信号C₂”及“计算请求信号C₃”进行了如公式(7)所示的转换，但凡是用2位来表现4个的情形或是其他的转换逻辑，明显本发明也可以实施。

符号说明

10PET装置

11检测部

12检测元件块

13检测电路

14信息处理部

21、21-A～D检测元件

22半导体晶体

23、24电极

33a第1比较电路

33b第2比较电路

33c第3比较电路

34a第1闩锁电路

34b第2闩锁电路

35计数电路

36a第1计时器

36b第2计时器

38、48入射时刻计算电路

41、42、43基板

44编码器

45译码器

Claims

1.一种放射线检查装置，其特征为，具备：

检测机构，对从包含放射性同位素的被检测体入射的伽马射线进行检测，输出包含伽马射线的入射时刻的检测数据；

信息处理机构，根据从上述检测机构取得的检测数据之中有效的检测数据，取得上述放射性同位素在被检测体内的分布信息，

上述检测机构具有：

检测部，检测伽马射线；

第1测量部，对来自上述检测部的检测信号的峰值成为与第1阈值相等的第1时刻进行测量；

第2测量部，对上述检测信号的峰值成为与大于第1阈值的第2阈值相等的第2时刻进行测量；

入射时刻计算部，根据上述第1及第2时刻、和上述第1及第2阈值，计算上述检测信号的上升开始时刻，并将该上升开始时刻设为入射时刻。

2.根据权利要求1所述的放射线检查装置，其特征为：

通过1次回归计算上述上升开始时刻。

3.根据权利要求1所述的放射线检查装置，其特征为：

上述检测机构还具有，

第1计时部，当从上述第1时刻开始到第2测量部测量第2时刻为止的时间长于规定时间时，输出指示第1时刻的废弃的信号。

4.根据权利要求1所述的放射线检查装置，其特征为：

还具有比较部，将上述检测信号的峰值与大于第2阈值的第3阈值进行比较，生成指示上升开始时刻的计算动作的信号。

5.根据权利要求4所述的放射线检查装置，其特征为：

上述检测机构还具有，

第2计时部，当从上述第2时刻开始到检测信号的峰值成为第3阈值为止的时间长于另一规定时间时，输出指示废弃第1及第2时刻的信号。

6.根据权利要求1所述的放射线检查装置，其特征为：

还具有波形整形部，在上述检测部和第1测量部之间对检测信号的波形进行整形，

上述波形整形部包含1次至3次的低通滤波器。

7.根据权利要求1所述的放射线检查装置，其特征为：

上述第1阈值被设定为换算成伽马射线的能量后在8keV～100keV的范围。

8.根据权利要求1所述的放射线检查装置，其特征为：

上述检测部具备半导体检测元件，

上述半导体检测元件具有半导体晶体、大致覆盖上述半导体晶体的一个面的一个第1电极、设置于另一面的带状的多个第2电极，从该多个第2电极分别输出检测信号。

9.一种放射线检测电路，取得入射到放射线检测器的伽马射线的入射时刻，其特征为，具有：

第1测量电路，对来自上述放射线检测器的检测信号的峰值成为第1阈值的第1时刻进行测量；

第2测量电路，对上述检测信号的峰值成为高于第1阈值的第2阈值的第2时刻进行测量；

入射时刻计算电路，根据上述第1及第2时刻、和上述第1及第2阀值，计算上述检测信号的上升开始时刻，并将该上升开始时刻设为入射时刻。

10.根据权利要求9所述的放射线检测电路，其特征为：

还具有第1比较电路，对上述检测信号的峰值与大于第2阈值的第3阈值进行比较，生成指示上升开始时刻的计算动作的信号。

11.根据权利要求10所述的放射线检测电路，其特征为：

上述第1测量电路具有第2比较电路，检测上述检测信号的峰值成为第1阈值的状况；上述第2测量电路具有第3比较电路，检测上述检测信号的峰值成为第2阈值的状况，

上述放射线检测电路具有：编码器，对上述第1比较电路的输出、上述第2比较电路的输出及上述第3比较电路的输出进行编码；译码器，对该编码器的输出进行译码。

12.根据权利要求11所述的放射线检测电路，其特征为：

上述放射线检测电路配置于第1基板、第2基板和第3基板上，

在上述第2基板上，设置有上述第1比较电路、上述第2比较电路、上述第3比较电路及上述编码器，

在上述第3基板上，设置有第1闩锁电路、第2闩锁电路、上述译码器及上述入射时刻计算电路。