CN102809755A - 放射线检测装置、放射线检测系统以及放射线检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及放射线检测装置、放射线检测系统以及放射线检测方法,使高计数时堆积所导致的计数损失最小。实施方式的放射线检测装置具备频率计数器和控制器。频率计数器根据通过进行滤波处理的可调节的滤波器进行滤波后的信号，来推定通过放射线检测器检测到的事件的计数率。控制器根据作为通过频率计数器推定出的计数率的推定计数率，生成用于为了优化能量分辨率而调节滤波器的滤波处理的滤波控制信号，并将滤波控制信号输出至滤波器。

Description

放射线检测装置、放射线检测系统以及放射线检测方法

本申请主张2011年6月3日申请的美国专利申请号13/153,026以及2012年5月10日申请的日本专利申请号2012-108492的优先权,并在本申请中引用上述专利申请的全部内容。

技术领域

本发明的实施方式涉及放射线检测装置、放射线检测系统以及放射线检测方法。

背景技术

在正电子断层摄影（Positron Emission Tomography：PET）成像（imaging）中，放射性医药品通过注射、吸入、和/或摄取而被投放给患者。在投放后，由于药剂的物理特性以及生物体分子特性，药剂集中在人体内的特定部位。实际的空间分布、蓄积点的强度、和/或蓄积区域的强度、和从投放、捕捉到最终排出的过程（process）的动态都具有重要的临床意义。在该过程中，附着在放射性医药品上的一个正电子放射体按照半衰期、分支比等同位体的物理性质，放射正电子。

各正电子与被检体的电子相互作用并发生湮灭，在511ｋeV下生成两条γ（gamma）射线。这两条γ射线大致分开180度而前进。并且，这两条γ射线在PET检测器的闪烁（scintillation）晶体上诱发闪烁事件（scintillation event），由此，PET检测器检测γ射线。通过检测这两条γ射线，并引出连结检测位置彼此的线，即引出同时计数线（Line-Of-Response：LOR），来判定概略高的实际的湮灭位置。该过程只识别一根可能发生相互作用的线，但是通过聚集很多这样的线，并使用重建断层的过程，则可以以实用的精度来推定实际的分布。除了两个闪烁事件的位置之外，如果能够利用数百皮秒（pico）秒以内的准确的定时（timing），则通过计算飞行时间（Time-Of-Flight：TOF），在识别出的线上，可以追加与发生湮灭事件（annihilationevent）的可能性高的位置相关的信息。同位体的特定的特性（例如，正电子的能量（energy））（经由正电子的飞行路程以及两条γ射线的共直线性）是决定对于特定的放射性医药品的空间分辨率的重要因素。

上述的过程对于大量的湮灭事件重复进行。为了判定成为用于进行所希望的成像作业的支持，需要多少闪烁事件，虽然必须解析所有的事例，但在典型的长度为100cm的扫描（scan）中的FDG（Fluoro-Deoxyglucose：氟代脱氧葡萄糖）的研究中，目前积蓄有大约1亿的计数（count）或者事件。

图9是表示以往的PET系统的功能框（block）图，图10是表示用于图9所示的以往的PET系统的以往的滤波器（filter）的图。如图9所示，以往，事件900的检测通过作为放射线检测器的光电倍增管（photomultiplier tube：PMT）902来实施。PMT902具有模拟（analog）的输出信号。该信号通过滤波器904来进行滤波，并通过模拟数字转换器（Analog-to-Digital Converter：ADC）906从模拟信号转换成数字（digital）信号。接着，该滤波并转换后的信号被输出至数字信号处理单元（unit）908。该单元一边执行用于得到事件的能量、定时以及位置的算法（algorithm），一边执行事件的计数和时间的采样（sampling）。以往，滤波器904被设计成以各种计数率（countrate）有效地动作，以往，包含有图10所示的那样的RC滤波器（Resistor-Capacitor Filter）。

现有技术文献

非专利文献

非专利文献1：L.Fabris et al.“Simultaneous BallisticDeficit Immunity and Resilience to Parallel Noise Sources:A New Pulse Shaping Technique”IEEE Transaction on NuclearScience,Vol.48,issue 3,pp.450-454

发明的内容

本发明要解决的问题在于，提供一种能够使高计数时堆积（pileup）所导致的计数损失最小的放射线检测装置、放射线检测系统以及放射线检测方法。

实施方式的放射线检测装置具备频率计数器（rate counter）和控制器（controller）。频率计数器根据通过进行滤波（filtering）处理的可调节的滤波器进行滤波后的信号，来推定通过放射线检测器检测到的事件的计数率。控制器根据作为通过上述频率计数器推定出的计数率的推定计数率，生成用于为了优化能量分辨率而调节上述滤波器的滤波处理的滤波控制信号，并将上述滤波控制信号输出至上述滤波器。根据上述装置，能够使高计数时堆积所导致的计数损失最小。

附图说明

图1是表示本发明的一方式所涉及的自适应滤波以及自适应采样的功能框图。

图2A是表示内置于图1所示的自适应的滤波器单元（filterunit）的自适应滤波器的例子的图（1）。

图2B是表示内置于图1所示的自适应的滤波器单元的自适应滤波器的例子的图（2）。

图2C是表示内置于图1所示的自适应的滤波器单元的自适应滤波器的例子的图（3）。

图2D是表示内置于图1所示的自适应的滤波器单元的自适应滤波器的例子的图（4）。

图3是表示通过本发明的一方式所涉及的数字信号处理单元实施的自适应滤波以及自适应采样的功能框图。

图4是表示图1以及图3所涉及的数字信号处理单元的功能硬件（hardware）构成的图。

图5A是表示用于得到本发明的一方式所涉及的自适应滤波以及自适应采样的算法的流程图（flowchart）（1）。

图5B是表示用于得到本发明的一方式所涉及的自适应滤波以及自适应采样的算法的流程图（2）。

图5C是表示用于得到本发明的一方式所涉及的自适应滤波以及自适应采样的算法的流程图（3）。

图6是表示本发明的一方式涉及的、根据推定计数率传送控制信号的过程的算法的流程图。

图7是表示对图1所示的功能框图增加了改变的方式的图。

图8是表示对图3所示的功能框图增加了改变的方式的图。

图9是表示以往的PET系统的功能框图。

图10是表示用于图9所示的以往的PET系统的以往的滤波器的图。

符号说明

100 检测器

200 滤波器单元

300 模拟数字转换器（Analog-to-Digital Converter：ADC）

302 数字模拟转换器（Digital-to-Analog Converter：DAC）

400 数字信号处理单元（Digital Signal Processing Unit：DSP）

具体实施方式

本发明以用于进行放射线检测的、具体而言，以用于通过利用具有自适应滤波器以及自适应采样频率的模拟数字转换器，优化在各种计数率下能够测定的能量的SN比（signal-to-noise ratio）的装置、系统、算法以及过程为对象。

如之前指出的那样，在PET系统等放射线检测系统中，为了得到能量信息，以往使用有滤波器，以往，为了得到适合大范围的动作条件的能量分辨率的特性而将它们进行优化。以往，这些滤波器与低的计数率相匹配地进行了优化。但是，该滤波器一般没有事前进行优化使得与不同的计数率匹配，以往的优化由于高计数率时的堆积（pile-up）效应而开始恶化。本发明的方式以校正优化的恶化，同时有效地管理得到的计数（count）信息为对象，具体而言，以反馈系统（feedback system）为对象，其推定并监视通过放射线检测器检测到的事件的计数率，并为了在不同的计数率下优化性能而自适应地调节滤波器参数（filter parameter），和/或为了降低电力使用，自适应地调节模拟数字转换器的采样频率。

在一实施方式中，本发明以包含频率计数器（rate counter）以及控制器（controller）的放射线检测装置为对象。频率计数器根据通过可调节的滤波器进行滤波后的信号，来推定通过放射线检测器检测到的事件的计数率。控制器根据推定计数率，生成控制信号（滤波控制信号），并将控制信号（滤波控制信号）输出至滤波器。该控制信号（滤波控制信号）是为了优化能量分辨率而调节滤波器的滤波处理的信号。上述装置优选包含将从放射线检测器输出的信号进行滤波的滤波器，该滤波器包含有用于调节应用于信号的滤波处理的可调节部分。滤波器将滤波后的信号输出至频率计数器。

另外，在本方式中，上述滤波器的可调节部分最好具有根据控制信号（滤波控制信号）进行调节的RC时间常数（RC time constant），另外，该RC时间常数优选根据与推定计数率超过阈值而上升的量具有直接的关系的量，来从初始值缩短。

在若干方式中，滤波器包含有电阻和电容器（capacitor）。这些电阻以及电容器为了调节RC时间常数，根据控制信号（滤波控制信号）来切换动作以及不动作。在另一方式中，滤波器包含有包括电压控制电容器、电压控制二极管（diode）电容器以及电压控制电阻中的至少一个的电压控制组件（component）。在这些方式中，控制信号（滤波控制信号）是为了调节滤波器的RC时间常数而调节电压控制组件的偏置（bias）电压。滤波器也最好是带宽可调节的滤波器。

另外，在另一方式中，上述装置包含有将信号从模拟信号转换成数字信号，并具有对模拟信号进行采样时的可调节的采样频率的模拟数字转换器（Analog-to-Digital Converter：ADC）。在本方式中，控制器还根据推定计数率，生成控制信号（采样控制信号），并将该控制信号（采样控制信号）输出至ADC。该控制信号（采样控制信号）使ADC根据推定计数率来调节采样频率（sampling rate）。

在一方式中，滤波器是数字滤波器（digital filter），在滤波器进行滤波之前，ADC将从放射线检测器输出的信号从模拟信号转换成数字信号。另外，在另一方式中，上述装置还包含有在转换成数字信号之前，将模拟信号进行滤波的模拟滤波器。该模拟滤波器包含用于调节应用于模拟信号的模拟滤波处理的可调节部分（模拟可调节部分），控制器还根据推定计数率，生成控制信号（模拟滤波控制信号），并将该控制信号（模拟滤波控制信号）输出至模拟滤波器。该控制信号（模拟滤波控制信号）为了优化能量分辨率而调节模拟滤波器的滤波处理。

在另一方式中，滤波器是模拟滤波器。此时，ADC在滤波器进行了滤波处理之后，将信号从模拟信号转换成数字信号。

在另一实施方式中，本发明以包含根据通过模拟数字转换器（Analog-to-Digital Converter：ADC）从模拟信号转换成数字信号的信号，来推定由放射线检测器检测到的事件的计数率的频率计数器以及控制器的放射线检测装置作为对象。该控制器根据该推定计数率，生成控制信号（采样控制信号），并将该控制信号（采样控制信号）输出至ADC。该控制信号（采样控制信号）是使ADC调节采样频率的信号。上述装置最好也包含有ADC。此时，ADC是具有将模拟信号进行采样时的可调节的采样频率的装置，将数字信号输出至频率计数器。

在本实施方式的另一方式中，采样控制信号被生成为根据与推定计数率从预先规定的值降低的量具有直接的关系的量使ADC的采样频率从初始值开始降低。该初始值最好是ADC的最快的采样频率。

另外，在另一实施方式中，本发明以放射线检测系统为对象。上述系统包含有：放射线检测器，作为检测到事件的结果生成模拟信号；滤波器（模拟滤波器），将该模拟信号进行滤波，并包含用于调节应用于该模拟信号的滤波处理的模拟可调节部分。上述系统还包含有将模拟信号转换成数字信号的模拟数字转换器（Analog-to-DigitalConverter：ADC）以及数字信号处理单元（Digital Signal ProcessingUnit：DSP）。DSP进行以下处理，（1）根据数字信号，推定通过放射线检测器检测到的事件的计数率，（2）根据该推定计数率来生成模拟滤波控制信号，（3）将该模拟滤波控制信号输出至滤波器（模拟滤波器）的可调节部分（模拟可调节部分），为了优化能量分辨率而调节应用于模拟信号的上述滤波处理。

在本实施方式的另一方式中，ADC包含有用于调节将模拟信号进行采样时的可调节的采样频率的采样可调节部分。此时，数字信号处理单元还根据推定计数率，生成采样控制信号，并将该采样控制信号输出至上述ADC，并调节模拟信号被采样的采样频率。在本实施方式的另一方式中，放射线检测器是光电倍增管（Photo Multiplier Tube：PMT）、碲化镉（cadmium telluride：CdTe）类放射线检测器、以及硅光电倍增管（Silicon Photomultiplier：SiPM）中的任一种。

根据另一实施方式，本发明以放射线检测方法为对象。上述方法包含取入从放射线检测器输出的信号。该信号是在检测到事件时通过放射线检测器生成，并通过具有可调节的参数的滤波器进行滤波的信号。事件的计数率根据取入的信号，由频率计数器来推定。接着，根据该推定计数率，生成用于调节滤波器的参数的滤波控制信号，该滤波控制信号为了优化能量分辨率而传送至滤波器。

在本实施方式中，上述参数最好是RC时间常数。此时，被传送的控制信号（滤波控制信号）根据与推定计数率超过预先规定的阈值而上升的量具有直接的关系的量，将RC时间常数从初始值缩短。

被取入的信号最好通过模拟数字转换器（Analog-to-DigitalConverter：ADC），从模拟信号转换成数字信号。ADC具有对模拟信号进行采样时的采样频率。此时，根据推定计数率，也生成采样控制信号，为了调节ADC的采样频率而进行传送。

另外，根据另一实施方式，本发明以另一放射线检测方法为对象。该方法包含取入从照射检测器输出的信号。该信号是在检测到事件时通过放射线检测器来生成，并通过具有可调节的采样频率的模拟数字（Analog-to-Digital：AD）转换器从模拟信号转换成数字信号的信号。计数率根据取入的信号，由频率计数器来推定。根据该推定计数率，生成用于调节ADC的采样频率的采样控制信号，并将该采样控制信号传送至ADC。

在本实施方式中，采样控制信号最好被生成为根据与推定计数率从预先规定的值降低的量具有直接的关系的量使ADC的采样频率从初始值开始降低。另外，该初始值最好是ADC的最快的采样频率。

根据上述本发明的几个方式，滤波器的可调节部分按照滤波器的RC时间常数，对来自放射线检测器的输出脉冲信号的波形整形特性产生影响。在最优的方式中，滤波器是带宽可调节的滤波器，能够包含在模拟滤波器或者数字滤波器（或者它们的组合）的任一个中被活用的低通滤波器（low pass filter）电路机构、高通滤波器（high passfilter）电路机构以及带通滤波器（band pass filter）电路机构的组合。

在这些方式中，RC时间常数根据与计数率超过阈值的量具有直接的关系的量而被缩短。换而言之，RC时间常数当计数率上升时缩短。例如，当利用有使用电压反馈（voltage feedback）来发生偏置的电压控制二极管电容器时，如果偏置电压上升，则电压控制二极管电容器的容量减少，因此，如果计数率上升，则RC时间常数变短。如果RC时间常数缩短，则在高计数率时堆积效果降低，从而，能够得到良好的SN比，同时响应动作条件，具体而言，响应计数率，为了优化被检测的事件的能量分辨率而优化滤波器。

由于滤波器能够响应动作条件来进行调节，因此，能够广泛地应用于生成电子输出信号的放射线检测器。作为该检测器的例子，可以列举PMT、碲化镉（cadmium telluride：CdTe）类照射检测器、以及硅光电倍增管（Silicon Photomultiplier：SiPM）。其中，本发明的方式也能够应用于其他的放射线检测器。

可调节的滤波器的方式也能够作为将来自放射线检测器的模拟信号在由ADC转换成数字信号之后取入的数字滤波器来实现。另外，本发明的方式以利用模拟滤波器以及数字滤波器的双方的情况为对象。另外，这些滤波器的一方或者双方包含有根据被推定、监视的计数率来进行调节的可调节部分。

在上述的方式中，ADC具有对模拟信号进行采样的采样频率，并包含有为了根据推定计数率来调节该采样频率，从频率计数器取入控制信号（采样频率控制信号）的输入部。ADC最初最好设定为大概是ADC的最快的采样频率那样的某个初始值。接着，该采样频率根据与计数率从预先规定的值下降的量具有直接的关系的量，从该初始值开始下降。作为结果，当计数率不需要最快的采样频率时，能够通过降低ADC的采样频率，来实现节省电力。

在本发明的最优的方式中，ADC的输出与数字信号处理单元（Digital Signal Processing Unit：DSP）连接。在几个方式中，如之前所说明的那样，该单元包含有具有可调节部分的数字滤波器。DSP也最好包含有推定由放射线检测器检测到的事件的计数率的频率计数器。

DSP在包含模拟滤波器以及ADC的滤波器单元的可调节部分，包含有用于输出控制信号的输出用电路。这些控制信号为了优化放射线检测器的能量分辨率，而根据推定计数率来调节这些组件的可调节部分（即，模拟滤波器的RC时间常数以及ADC的采样频率）。

在其他的方式中，DSP取入通过模拟滤波器进行滤波后的模拟信号，并根据取入的该模拟信号来推定计数率。接着，DSP根据推定计数率，为了控制模拟滤波器的可调节参数而生成控制信号。

以上的段落作为整体的介绍而提供，但没有限定下述的权利要求的意图。如果涵盖几个显示图，并用相同的参照编号表示相同或者对应的部分而成的附图来解释，则通过参照以下的详细的说明，所述的实施方式与其他的优点一起，最大限度地被理解。

以下，参照附图，详细说明放射线检测装置、放射线检测系统以及放射线检测方法的实施方式。

图1是表示本发明的一方式所涉及的自适应滤波以及自适应采样的功能框图。图1示出了本发明的实施方式所涉及的自适应滤波处理以及自适应采样处理所包含的组件的功能框图。一个检测器100或者阵列（array）状的检测器100对滤波器单元200输出检测信号。各检测器100能够作为具有其本身的滤波器单元200的个别的通道来实现，但图1所示的方式包含有8通道的滤波器单元。对于本领域的技术人员而言不言而喻，在没有脱离本发明的范围内，能够实现各种通道的使用方式。

来自检测器100的输出检测信号（以下，称为输出信号）是电气脉冲，通过检测器100取入放射线来将事件（粒子的相互作用）进行检测来得到。检测放射线时，为了准确地将检测事件进行计数以除去噪音（noise）为目的，作为该输出信号的输出脉冲（pulse）通过滤波器来将波形进行整形。

滤波器单元200是将检测器100的模拟输出信号进行滤波的装置，包含有可调节部分。通过该滤波，将输出信号的脉冲波形进行整形。图2A～2D是表示内置于图1所示的自适应的滤波器单元的自适应滤波器的例子的图。图2A～2D示出能够编入滤波器单元200的自适应滤波器的例子。图2A～2D所示的自适应滤波器作为低通滤波器来示出。其中，对于本领域的技术人员而言不言而喻，滤波器单元200也能够将高通滤波器以及带通滤波器包含在范畴内。滤波器单元200优选内置有带宽可调节的滤波器，这些滤波器为了能够响应推定计数率控制信号，连续地控制它们的积分时间以及微分时间，优选是可调节的。另外，推定计数率控制信号与上述的滤波控制信号对应。

图2A示出了利用有电压控制电容器的低通滤波器。图2B示出了利用有电压控制电阻的低通滤波器。图2C示出了利用有电压控制二极管电容器的低通滤波器。滤波器单元200也能够包含图2D所示的那样的开关控制滤波器。此时，各种电容器C1、C2以及C3并列地设置，能够通过开关S1、S2以及S3使它们进入动作状态。图2A～2C所示的滤波器为了调节其参数，由此调节RC时间常数而利用偏置电压。另一方面，图2D为了变更RC时间常数，而利用有使开关S1～S3中的任一个开关（switch）启动的控制信号。对于本领域的技术人员而言不言而喻，为了变更该图的RC时间常数，也能够在多个电阻上设置开关，为了变更滤波器的RC时间常数，也能够利用其他的电压控制组件。

再次针对图1进行说明，来自作为放射线检测器的检测器100的输出信号在通过滤波器单元200进行滤波之后，通过模拟数字转换器（Analog-to-Digital Converter：ADC）300转换成数字信号。ADC300具有对模拟信号进行采样时的采样频率，该采样频率能够根据控制信号进行调节。该采样频率优选最初设定为ADC300的最大或者最快的采样频率。接着，作为结果的数字信号通过数字信号处理单元（DigitalSignal Processing Unit：DSP）400来进行处理。该单元的构造之后进行说明。

DSP400为了调节滤波器单元200的可调节部分以及ADC300的可调节部分而输出控制信号。特别的，数字信号处理单元400将推定计数率控制信号输出至数字模拟转换器（Digital-to-AnalogConverter：DAC）302。该信号在通过低通滤波器之后，输入至滤波器单元200。例如，如图2A～2C所示，该推定计数率控制信号按照滤波器单元200的可调节功能组件的偏置电压，进行改变RC时间常数的工作。或者，推定计数率控制信号是用于对滤波器单元200发出指示的数字控制信号，例如，如图2D所示，开闭滤波器单元200的各种开关，变更通过滤波器单元200实施的滤波处理的RC时间常数。

DSP400也生成触发在ADC300的采样频率调节的控制信号（采样控制信号）。另外，在图1中，将采样控制信号作为采样频率调节控制信号来示出。如上述那样，采样频率（对来自放射线检测器的模拟输出信号进行采样的频率）优选最初设定为ADC300的最大或者最快的采样频率。其中，如果计数率下降并低于规定的阈值，则为了得到适当的能量分辨率，不需要最快的采样。从而，DSP400为了节约能量使用量，根据与计数率超过规定的阈值而下降的量具有直接的关系的量，调节ADC300的采样频率使采样频率变慢。

如本领域的技术人员知道的那样，根据之前论述的方式，能够在检测到事件时实时、且连续地调节将来自放射线检测器的输出信号进行滤波、以及将其输出信号进行采样。从而，能够一边使ADC有效地动作，一边避免堆积所导致的恶化。

在另一实施方式中，通过滤波器单元200进行的滤波（即，模拟式的滤波）在数字信号处理单元（Digital Signal Processing Unit：DSP）400中，以替代或者组合的方式，作为数字式的滤波来实施。图3是表示通过本发明的一方式所涉及的数字信号处理单元实施的自适应滤波以及自适应采样的功能框图。图3示出了该另一实施方式。此时，检测器100经由前置放大器将模拟信号输出至ADC300。该ADC300生成通过DSP400进行处理的数字信号。数字信号处理单元400在内部推定计数率，并根据该推定计数率，调节在内部进行的数字式的滤波的参数，同时还将采样频率调节控制信号输出至ADC300。

如上述那样，数字式的滤波能够对模拟式的滤波追加进行。返回到图1，DSP400如图1所示地那样构成，另外，也可以包含上述的数字滤波器的功能。

调节上述的数字式的滤波、控制处理以及ADC或者滤波器的信号生成的各方式优选利用计算机处理器（computer processor）来实现。图4是表示图1以及图3所涉及的数字信号处理单元的功能硬件构成的图。例如，如图4所示，DSP400优选包含中央处理装置（CentralProcessing Unit：CPU）。该CPU能够包含多个处理核心。对于本领域的技术人员而言不言而喻，CPU能够由个别逻辑门、面向特殊用途的集成电路（Application Specific Integrated Circuit：ASIC）、现场可编程门阵列（Field Programmable Gate Array：FPGA）、或者其他的复杂可编程逻辑器件（Complex Programmable LogicDevice：CPLD）来构筑。FPGA或者CPLD的实施方式能够通过VHDL（VHSIC Hardware Description Language）、Verilog、或者其他任意的硬件记述语言来进行编码（code）化，该编码能够存储于直接搭载于该FPGA或者CPLD内部的电子存储器（memory）、或者通过图4所示的共通的总线（bus）而与CPU连接的存储器等作为独立的电子存储器的电子存储器中。

在若干方式中，该电子存储器可以是ROM、EPROM、EEPROM、或者闪存（flash memory）等非易失性的。另外，电子存储器也可以是静态（static）RAM或者动态（dynamic）RAM等易失性的，不仅为了FPGA或者CPLD与电子存储器之间的联动还为了管理电子存储器，能够设置微控制器（microcontroller）或者微处理器（microprocessor）等处理器（processor）。

或者，CPU执行包含实施本说明书所述的功能的计算机可读的命令的计算机程序（computer program）。程序能够存储于包含之前所说明的非暂时性的电子存储器（固态硬盘或者U盘等）或者硬盘驱动器（hard disk drive）、CD驱动器（drive）、DVD驱动器等磁盘驱动器中的任一个的各种介质上。另外，计算机可读的命令能够作为与基于美国因特尔（Intel）公司的Xeon处理器（注册商标）或者基于美国AMD公司的Opteron处理器（注册商标）等处理器、和MicrosoftVISTA（注册商标）、UNIX（注册商标）、Solaris（注册商标）、LINUX（注册商标）、Apple的MAC-OSX（注册商标）、以及本领域的技术人员公知的其他的操作系统（operating system）等操作系统一起动作的、通用应用程序（utility application），背景程式（backgrounddaemon）、或者操作系统的构成要素来提供，也能够作为它们的组合来提供。

DSP400取入的信号为了得到事件的能量值、和/或事件的定时而进行处理。定时以及能量的评价信息通过显示器（display）控制部，显示在LCD显示器等显示器上。如果信息能够通过存储控制部本地（local）存储于存储装置，则也能够经由网络（network）控制部传送至网络化的装置。

在若干方式中，DSP400包含有专用逻辑设备（device）（例如，面向特殊用途的集成电路（Application Specific IntegratedCircuits：ASIC）或者可构成的逻辑器件（例如，简单可编程逻辑器件（Simple Programmable Logic Device：SPLD）、复杂可编程逻辑器件（Complex Programmable Logic Device：CPLD）、以及现场可编程逻辑门阵列（Field Programmable Gate Array：FPGA））。DSP400优选如图4所示那样包含个别的数字滤波器。该滤波器是对于输入信号进行数学运算的装置，包含有FPGA或者ASIC。或者，DSP400的CPU由软件（software）构成，进行数字式的滤波。

DSP400优选在个人计算机（personal computer）内实现，如之前所指出的那样，包含有与显示器结合的显示器控制部。DSP400还包含有用于在ADC300、DAC302以及滤波器单元200间发送接收信号的输入/输出接口（I/O Interface）。该输入/输出接口（interface）优选用户（user）通过键盘（keyboard）以及鼠标（mouse），与用于控制DSP400的方式的外围设备进行通信。另外，也能够设置打印机（printer）（省略图示）。另外，DSP400也能够通过音响控制部，从扬声器（speaker）来输出声音。

不言而喻，图4所示的DSP400仅仅是一个例子，也可以应用一个或者多个多处理（multi-processing）构成的处理器，来执行收容于存储器的命令序列。在另一实施方式中，代替基于软件的命令，或以与其的组合，能够使用基于硬件的电路。从而，实施方式并不限定于硬件电路以及软件的任何特定的组合。

软件实际上存储于包含存储器以及存储装置的、DSP400的计算机可读的介质上。在计算机可读的介质的其他例子中，存在压缩盘（compac tdisk）、硬盘（hard disk）、软盘（floppy）（注册商标）、磁带（tape）、磁光盘、PROM（EPROM、EEPROM、闪速（flash）EPROM）、DRAM、SRAM、SDRAM、或者计算机可读的其他的任意磁性介质、压缩盘（例如CD-ROM）、或者其他任意的介质。软件可以列举设备驱动（device driver）、操作系统、开发工具（tool）以及应用软件为例，但并不限定于此。

上述的介质上的计算机用编码元素（code element）能够作为能够任意解释或者执行的编码结构。作为例子可以列举出脚本（script）、可解释的程序、动态链接库（Dynamic Link Library：DLL）、Java（注册商标）类（class）、以及能够完全执行的程序，但并不限定于此。另外，能够使本发明的处理的一部分分散，使性能、可靠性、以及/或者成本（cost）更优。

DSP400根据来自作为放射线检测器的检测器100的输出信号脉冲来推定计数率。一般而言，计数对每个通道（channel），或者对作为放射线检测器的每个检测器100均进行，是根据振幅阈值进行的。具体而言，如果来自作为放射线检测器的检测器100的输出信号（脉冲）的振幅超过预先规定的振幅阈值，则进行计数。接着，DSP400计算每秒的计数数。该数被用于计数率的推定。不言而喻，本发明的方式并不限定于哪一特定的计数率推定过程。

图5A～图5C是表示用于得到本发明的一方式所涉及的自适应滤波以及自适应采样的算法的流程图。图6是表示本发明的一方式所涉及的、根据推定计数率传送控制信号的过程的算法的流程图。在图5A～5C以及图6中，示出基于自适应滤波以及自适应采样的上述方式的算法以及步骤。图5A使用流程图500A，示出图1所示的系统的步骤的算法。图5B使用流程图500B，示出图3所示的系统的步骤的算法。

流程图500A与自适应模拟滤波对应。在步骤（step）S502中，如果通过作为放射线检测器的检测器100来将事件进行检测，则作为放射线检测器的检测器100生成信号，并将该信号输出至滤波器单元200。在步骤S504中，滤波器单元200根据预先规定的参数（即，预先规定的RC时间常数）来进行模拟滤波。在步骤S506中，对该滤波后的信号，通过ADC300进行模拟数字转换。ADC300按照预先规定的采样频率来进行采样，生成数字信号。该信号被传送至DSP400。

在步骤S508中，DSP400推定计数率。在步骤S510中，DSP400通过根据推定计数率，将对应的控制信号传送至滤波器单元200来调节滤波器单元200的滤波参数（即，RC时间常数）。优选DSP400在步骤S510中，通过将对应的控制信号传送至ADC300，也调节ADC300的采样频率。

在流程图500A所示的算法的另一实施方式（省略图示）中，ADC300不是计数率的推定过程的一部分。即，步骤S508也可以使用阈值检测器来实施。阈值检测器在检测到事件时生成触发信号，并将该触发信号发送至将事件进行计数的DSP400。此时，没有应用数字式的滤波，且没有使用ADC300，而推定计数率。

图5B所示的流程图500B的算法与自适应数字滤波对应。此时，在步骤S502中，如果通过作为放射线检测器的检测器100来将事件进行检测，则作为放射线检测器的检测器100生成信号，并将该信号输出至ADC300。在步骤S506中，通过ADC300进行模拟数字转换。ADC300按照预先规定的采样频率进行采样，并根据输出信号生成数字信号，同时将该数字信号输出至DSP400。在步骤S512中，DSP400根据预先规定的参数（即，预先规定的RC时间常数）来进行数字滤波。在步骤S508中，DSP400推定计数率。

在步骤S514中，DSP400根据推定计数率，使用对应的控制信号来调节数字滤波器的滤波参数（即，RC时间常数）。优选DSP400在步骤S514中，通过将对应的控制信号传送至ADC300，也能够调节ADC300的采样频率。

图5C所示的流程图500C的算法与自适应模拟滤波和自适应数字滤波的组合对应。在步骤S502中，如果通过作为放射线检测器的检测器100来将事件进行检测，则作为放射线检测器的检测器100生成输出信号。该信号被输出至滤波器单元200。在步骤S504中，滤波器单元200根据预先规定的参数（即，预先规定的RC时间常数）来进行滤波。在步骤S506中，对该滤波后的信号进行基于ADC300的模拟数字转换。ADC300按照预先规定的采样频率进行采样，生成数字信号。该信号被传送至DSP400。

在步骤S512中，DSP400根据预先规定的参数（即，预先规定的RC时间常数）来进行数字滤波。在步骤S508中，DSP400推定计数率。在步骤S516中，DSP400根据推定计数率，使用对应的控制信号，针对滤波器单元200以及数字滤波器双方，调节滤波参数（即，RC时间常数）。优选DSP400在S516中也通过将对应的控制信号传送至ADC300，来调节ADC300的采样频率。

如上述那样，ADC300的采样频率优选比最快的设定慢与计数率低于规定值的量具有直接的关系的量。另外，优选比预先规定了滤波器的RC时间常数的值缩短与计数率超过预先规定的值的量具有直接的关系的量。该直接的关系可以是线性、指数函数、多项式、或者阶梯状的。其中，也可以根据检测器100的特定的样式以及其他的动作条件，使用其他的直接的关系。

使用图5而示出的算法规定根据推定计数率来进行滤波器以及采样频率的调节，但对于本领域的技术人员而言不言而喻，为了判定是否调节滤波器，或者是否调节采样频率，能够利用阈值。例如，为了规定将ADC300的采样频率进行调节的动作区域以及没有进行调节的动作区域（具体而言，计数率的范围），能够使用上限阈值以及下限阈值。同样地，为了控制何时调节上述的模拟滤波器或者数字滤波器，能够预先规定动作范围。这些范围存储于DSP400的离散化的表中，能够通过DSP400的CPU，与实际的推定计数率进行比较。另外，也能够利用多个范围。

图6使用流程图600，示出DSP400的算法。在步骤S602中，DSP400取入滤波后的信号。如之前所论述的那样，滤波后的信号可以模拟式地进行滤波，也可以数字式地进行滤波，也可以通过模拟式与数字式的双方进行滤波。接着，在步骤S604中，DSP400推定计数率。

在最优的方式中，在步骤S602中通过DSP400取入的信号是数字信号。其中，这只是优选的，并不是必须的。在步骤S602中通过DSP400取入的信号也能够作为模拟信号。结果，在该实施方式中，在推定计数率时，没有利用图1所示的ADC300，DSP400仅仅通过模拟域（analogdomain）来推定计数率。即，在步骤S604中，通过利用来自作为放射线检测器的检测器100的模拟信号，DSP400推定通过作为放射线检测器的检测器100检测到的事件的计数率。例如，模拟信号能够与预先规定的、识别事件的振幅阈值相比较。

由于在步骤S604中，根据取入的模拟信号或者取入的数字信号来推定计数率，之后，在步骤S606中，DSP400根据推定计数率来控制参数，因此，确定向前述的模拟滤波器以及数字滤波器传送的控制信号。即，在步骤S606中，DSP400为了（一个或者多个）滤波器、和/或ADC300生成（一个或者多个）控制信号。接着，在步骤S608中，DSP400适当地向符合的模拟滤波器（滤波器单元200等）、数字滤波器（DSP400的数字滤波器等）、以及模拟数字转换器（ADC300等）传送控制信号。该算法是接着事件的检测而进行的，从而，根据来自检测器100的输出信号进行动作。

如上述那样，另一实施方式根据DSP400的计数率推定过程，来排除之前说明了的ADC300。在分别示出图1以及图3所示的构造的变形例的图7以及图8中示出了例子。图7表示对图1所示的功能框图增加了改变的方式的图，图8是表示对图3所示的功能框图增加了改变的方式的图。

在图7中，检测器100对前置放大器/缓冲器（preamplifier/buffer）702输出信号，前置放大器/缓冲器702将模拟信号输出至上述的滤波器单元200，另外，也输出至高通滤波器704。高通滤波器704将滤波后的信号输出至阈值检测器706。阈值检测器706将事件进行检测，并将触发（trigger）信号输出至DSP400。这样构成的结果，DSP400没有利用ADC 300而推定计数率。其中，DSP400依然能够实施将推定计数率控制信号输出至滤波器单元200，将采样频率调节控制信号输出至ADC 300那样的之前所说明的控制动作。

在图8中，为了包含与前置放大器连接的高通滤波器704，将图3所示的实施方式进行了变更。在该图中，阈值检测器706将事件进行检测，并将触发信号输出至DSP400。从而，如上述那样，能够一边根据从DSP400输出的采样频率调节控制信号来控制ADC300，一边没有利用来自ADC300的输出，而通过DSP400来实施计数率推定过程。

以上，如所说明的那样，根据本实施方式，能够使高计数时堆积所导致的计数损失最小。

虽然说明了本发明的几个实施方式,但这些实施方式是作为例子而提示的,并不意图限定本发明的范围。这些实施方式能够以其他的各种形态进行实施，在不脱离发明的要旨的范围内，能够进行各种的省略、置换、变更。这些实施方式或其变形与包含于发明的范围或要旨中一样，包含于权利要求书记载的发明及其均等的范围中。

Claims (23)

1.一种放射线检测装置，其特征在于，具备：

频率计数器，根据由进行滤波处理的可调节的滤波器进行滤波后得到的信号，来推定由放射线检测器检测到的事件的计数率；和

控制器，根据作为由上述频率计数器推定出的计数率的推定计数率，生成用于调节上述滤波器的滤波处理以优化能量分辨率的滤波控制信号，并将上述滤波控制信号输出至上述滤波器。

2.根据权利要求1所述的放射线检测装置，其特征在于，

上述放射线检测装置还具备上述滤波器，该滤波器对从上述放射线检测器输出的信号进行上述滤波处理，并包含用于调节上述滤波处理的模拟可调节部分，

上述滤波器是模拟滤波器，

上述模拟可调节部分具有根据上述滤波控制信号而被调节的RC时间常数。

3.根据权利要求2所述的放射线检测装置，其特征在于，

上述RC时间常数根据与上述推定计数率超过阈值而上升的量具有直接关系的量来从初始值缩短。

4.根据权利要求2所述的放射线检测装置，其特征在于，

上述滤波器包含根据上述滤波控制信号来切换动作以及不动作以调节上述RC时间常数的电阻或者电容器。

5.根据权利要求2所述的放射线检测装置，其特征在于，

上述滤波器具备包含电压控制电容器、电压控制二极管电容器以及电压控制电阻中的至少一个的电压控制组件，

上述滤波控制信号是偏置电压，该偏置电压调节上述电压控制组件，使得调节上述滤波器的上述RC时间常数。

6.根据权利要求2所述的放射线检测装置，其特征在于，

上述滤波器是带宽可调节的滤波器。

7.根据权利要求2所述的放射线检测装置，其特征在于，

上述放射线检测装置还具备模拟数字转换器，该模拟数字转换器将从上述滤波器输出的上述信号从模拟信号转换成数字信号，将上述数字信号输出至上述频率计数器，并具有对上述模拟信号进行采样时的可调节的采样频率，

上述控制器还根据上述推定计数率，生成用于使上述模拟数字转换器根据上述推定计数率调节上述采样频率的采样控制信号，并将上述采样控制信号输出至上述模拟数字转换器。

8.根据权利要求1所述的放射线检测装置，其特征在于，

上述放射线检测装置还具备进行上述滤波处理的上述滤波器，

上述滤波器是数字滤波器，包含用于调节上述滤波处理的数字可调节部分，

上述数字可调节部分根据上述滤波控制信号而被调节。

9.根据权利要求8所述的放射线检测装置，其特征在于，

上述放射线检测装置还具备模拟数字转换器，该模拟数字转换器将从上述滤波器输出的上述信号从模拟信号转换成数字信号，将上述数字信号输出至上述频率计数器，并具有对上述模拟信号进行采样时的可调节的采样频率，

上述控制器还根据上述推定计数率，生成用于使上述模拟数字转换器根据上述推定计数率调节上述采样频率的采样控制信号，并将上述采样控制信号输出至上述模拟数字转换器。

10.根据权利要求9所述的放射线检测装置，其特征在于，

上述放射线检测装置还具备模拟滤波器，在由上述模拟数字转换器进行从上述模拟信号向上述数字信号的转换前，该模拟滤波器对从上述放射线检测器输出的信号进行滤波，该模拟滤波器包含用于调节应用于上述模拟信号的模拟滤波处理的模拟可调节部分，

上述控制器还根据上述推定计数率，生成用于调节上述模拟滤波器的滤波处理使得上述能量分辨率最优的模拟滤波控制信号，并将上述模拟滤波控制信号输出至上述模拟滤波器。

11.一种放射线检测装置，其特征在于，具备：

频率计数器，根据利用模拟数字转换器而被从模拟信号转换成数字信号的信号，来推定由放射线检测器检测到的事件的计数率；和

控制器，根据作为由上述频率计数器推定出的计数率的推定计数率，来生成用于使上述模拟数字转换器调节上述模拟数字转换器的可调节的采样频率的采样控制信号，并将上述采样控制信号输出至上述模拟数字转换器。

12.根据权利要求11所述的放射线检测装置，其特征在于，

上述放射线检测装置还具备上述模拟数字转换器，该模拟数字转换器将上述模拟信号转换成上述数字信号，并输出上述数字信号。

13.根据权利要求12所述的放射线检测装置，其特征在于，

上述控制器生成用于根据与上述推定计数率从预先规定的值降低的量具有直接关系的量使上述模拟数字转换器的上述采样频率从初始值降低的上述采样控制信号。

14.根据权利要求13所述的放射线检测装置，其特征在于，

上述初始值是上述模拟数字转换器的最快的采样频率。

15.一种放射线检测系统，其特征在于，具备：

放射线检测器，生成模拟信号；

模拟滤波器，将上述模拟信号进行滤波，并包含用于调节应用于上述模拟信号的滤波处理的模拟可调节部分；

模拟数字转换器，将上述滤波处理后的模拟信号转换成数字信号；

数字信号处理单元，（1）根据上述数字信号，推定由上述放射线检测器检测到的事件的计数率，（2）根据作为推定出的计数率的推定计数率来生成模拟滤波控制信号，（3）将上述模拟滤波控制信号输出至上述模拟滤波器的上述模拟可调节部分，从而调节应用于上述模拟信号的上述滤波处理，使得优化能量分辨率。

16.根据权利要求15所述的放射线检测系统，其特征在于，

上述模拟数字转换器包含用于调节对上述模拟信号进行采样时的可调节的采样频率的采样可调节部分，

上述数字信号处理单元还根据上述推定计数率，生成采样控制信号，并且为了调节对上述模拟信号进行采样的上述采样频率而将上述采样控制信号输出至上述模拟数字转换器。

17.根据权利要求15所述的放射线检测系统，其特征在于，

上述放射线检测器是光电倍增管、碲化镉类的放射线检测器、以及硅光电倍增管中的任一种。

18.一种放射线检测方法，其特征在于，包括：

频率计数器根据通过具有可调节的参数的滤波器进行滤波后的信号，来推定由放射线检测器检测到的事件的计数率，

根据作为由上述频率计数器推定出的计数率的推定计数率，来生成用于调节上述滤波器的上述参数的滤波控制信号，

为了优化能量分辨率，将上述滤波控制信号传送至上述滤波器。

19.根据权利要求18所述的放射线检测方法，其特征在于，

上述参数是RC时间常数，

生成上述滤波控制信号的步骤包括生成上述滤波控制信号，使得根据与上述推定计数率超过阈值而上升的量具有直接关系的量使上述RC时间常数从初始值缩短。

20.根据权利要求19所述的放射线检测方法，其特征在于，还包含：

具有对模拟信号进行采样时的采样频率的模拟数字转换器将由上述滤波器滤波后的信号从模拟信号转换成数字信号，

根据上述推定计数率，生成用于调节上述模拟数字转换器的上述采样频率的采样控制信号，

将上述采样控制信号传送至上述模拟数字转换器。

21.一种放射线检测方法，其特征在于，包含：

频率计数器根据通过具有可调节的采样频率的模拟数字转换器而被从模拟信号转换成数字信号的信号，推定由放射线检测器检测到的事件的计数率，

根据作为由上述频率计数器推定出的计数率的推定计数率，生成用于调节上述模拟数字转换器的上述采样频率的采样控制信号，

将上述采样控制信号传送至上述模拟数字转换器。

22.根据权利要求21所述的放射线检测方法，其特征在于，

生成上述采样控制信号的步骤包括生成用于根据与上述推定计数率从预先规定的值降低的量具有直接关系的量使上述模拟数字转换器的上述采样频率从初始值降低的上述采样控制信号。

23.根据权利要求22所述的放射线检测方法，其特征在于，

上述初始值是上述模拟数字转换器的最快的采样频率。

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