JP2000131440A - 放射線検出処理システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、複数の半導体セルで構成された放
射線検出器を用い、パルス計測モードと積分モードを併
用して高精度のウインドウ解析が可能な放射線検出処理
システムを提供する。 【解決手段】 積分回路７０ａ、７０ｂ、・・・７０ｎ
で積分され、ピークホールド回路７１ａ、７１ｂ、・・
・、７１ｎで保持されて得られた積分信号は、マルチプ
レクサ７２、Ａ／Ｄ変換器７３を介して論理演算回路７
４に供給される。論理演算回路７４では、積分信号のピ
ーク値（フルウインドウ積分値）を基に、サブウインド
ウカウント値とフルウインドウカウント値を参照してサ
ブウインドウ積分値を計算する。また、積分値と真の放
射線の入射レート（カウント値）との関係を予め計測
し、フルウインドウ積分値とサブウインドウ積分値から
補正後のフルウインドウカウント値とサブウインドウカ
ウント値を取得する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、患者などの被検体
に投与された放射性同位元素（ラジオアイソトープ、Ｒ
Ｉ）により放出されるガンマ（γ）線のような放射線を
１次元または２次元的に検出して被検体内のＲＩ分布を
得るための核医学診断装置、被検体にＸ線を照射してそ
の断層像を得るための２次元再構成型または３次元再構
成型のコンピュータ断層（ＣＴ）スキャナ装置、被検体
にＸ線を照射してその投影像（静止画像や動画像）を得
るためのＸ線診断装置、Ｘ線源やガンマ線源のような放
射線源を用いた骨塩定量装置などに用いられる放射線検
出処理システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】患者などの被検体に放射性同位元素（ラ
ジオアイソトープ、ＲＩ）を注入し、その体内から放出
されるガンマ線（γ）のような放射線を１次元または２
次元検出器によって検出してＲＩ分布を取得することに
より、体内の病変部、血流量、脂肪酸代謝量などの機能
分布像を表示するシングルフォトンエミッションコンピ
ュータ断層法（ＳＰＥＣＴ）を用いたＳＰＥＣＴ装置
や、複数の検出器を備え、ポジトロン（陽電子）がエレ
クトロン（電子）と結合して消滅する際に１８０°方向
に放出されるガンマ線を同時検出してイメージングを行
う同時計数型ポジトロンエミッションコンピュータ断層
法（ＰＥＣＴ）を用いた同時計数型ＰＥＴ装置が知られ
ている。また、最近では、ＳＰＥＣＴと同時計数型ＰＥ
Ｔを行うために複数の検出器を備えたＳＰＥＣＴ装置が
知られるようになってきている。これらの装置全般を核
医学診断装置と総称する。

【０００３】従来、例えば、核医学診断装置に用いられ
る放射線検出システムでは、主に、検出するガンマ線の
エネルギをピクセル単位で収集してエネルギ弁別を行っ
ているので、入射するガンマ線を１つずつ計測してい
た。また、シンチレーションカメラ検出器（ＳＰＥＣＴ
収集時にも使用される）にはＮａＩ（ヨウ化ナトリウ
ム）の単結晶が主に用いられていた。一方、ＰＥＴ収集
の場合、放射線検出器にはＢＧＯ（酸化ビスマスゲルマ
ニウム）、ＬＳＯ（Ｌｕｔｅｔｉｕｍ ｏｘｙｏｒｈｏ
ｓｉｌｉｃａｔｅ）、ＢａＦ２（フッ化バリウム）、Ｇ
ＯＳ（ガドリニウムオキシサルファイド）などが用いら
れていた。

【０００４】また、ＣＴスキャナ装置やＸ線診断装置に
おいては、高速信号処理が可能な放射線検出器が存在し
ていなかったこと、またはＸ線の入射レートが非常に高
い場合があるので、放射線検出器はＸ線の吸収情報をす
べて積分するいわゆる積分モードで使用するのが一般的
であった。

【０００５】なお、ＣＴスキャナ装置における放射線検
出器にはＣＷＯ（タングステン酸カドミウム）、ＧＯ
Ｓ、ＣｄＴｅ（テルル化カドミウム）などが主に用いら
れている。一方、Ｘ線診断装置においては、Ｘ線の検出
のために、イメージインテンシファイア、固体撮像素子
（ＣＣＤ）、直接撮影用フィルムが主として用いられて
いる。

【０００６】さらに、骨塩定量装置においては、ガンマ
線源やＸ線源のような放射線源が用いられ、放射線検出
器にはＣｄＴｅ、ＮａＩなどが主として用いられてい
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来、核医学
診断装置、ＣＴスキャナ装置、Ｘ線診断装置、および骨
塩定量装置は、それぞれ異なった放射線検出処理システ
ムを用いて実現されているのが現状であり、これによ
り、各装置のコストが大幅にかかるという問題があっ
た。

【０００８】また、例えばＸ線診断装置で取得されたＸ
線画像に対してウインドウ解析を行う場合、超高計数率
状態においては数え落としがないように時定数が非常に
短い整形パルス信号を生成する必要があるが、これは実
際問題としては非常に困難であった。

【０００９】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、本発明の目的は、ＣｄＴｅやＣｄＺｎＴｅなどの
半導体セルで構成された放射線検出器を用い、パルス計
測モード（パルスカウンティングモード）または積分モ
ードでの動作を可能とすることにより種々の装置で利用
可能として装置全体のコストダウンを図り、さらに、パ
ルス計測モードと積分モードの併用により、高計数率状
態においても数え落としがなく高精度のウインドウ解析
を行うことができる放射線検出処理システムを提供する
ことにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１に記載の発明の放射線検出処理システム
は、複数の半導体セルを有する放射線検出器と、前記半
導体セルの出力を比較的低速で波形整形する第１の波形
整形回路と、前記第１の波形整形回路の出力を積分する
積分回路と、前記半導体セルの出力を比較的高速で波形
整形する第２の波形整形回路と、前記第１および第２の
波形整形回路の出力を基にして放射線の入射カウント値
を計測する計測手段と、前記計測手段によって計測され
た放射線の入射カウント値を基にして前記積分回路の出
力から所定ウインドウの積分値を計算する計算手段とを
備えたことを特徴とする。

【００１１】上記請求項１に記載の発明の放射線検出処
理システムにおいて、請求項２に記載の発明は、前記計
算手段によって計算された所定ウインドウの積分値を基
にして前記所定ウインドウにおける放射線の入射カウン
ト値を補正する補正手段を備えたことを特徴とする。

【００１２】上記請求項２に記載の発明の放射線検出処
理システムにおいて、請求項３に記載の発明は、前記補
正手段によって補正された所定ウインドウにおける放射
線の入射カウント値を基にして前記所定ウインドウの画
像を再構成する再構成手段を有することを特徴とする。

【００１３】上記課題を解決するために、請求項４に記
載の発明の放射線検出処理システムは、複数の半導体セ
ルを有する放射線検出器と、前記半導体セルの出力を比
較的低速で波形整形する第１の波形整形回路と、前記第
１の波形整形回路の出力を積分する積分回路と、前記半
導体セルの出力を比較的高速で波形整形する第２の波形
整形回路と、前記第１および第２の波形整形回路の出力
を基にしてサブウインドウおよびフルウインドウにおけ
る放射線の入射カウント値を計測する計測手段と、前記
計測手段によって計測された前記サブウインドウおよび
前記フルウインドウにおける入射カウント値の比を基に
して前記積分回路の出力から前記サブウインドウの積分
値を計算する計算手段とを備えたことを特徴とする。

【００１４】上記請求項４に記載の発明の放射線検出処
理システムにおいて、請求項５に記載の発明は、前記計
算手段によって計算されたサブウインドウの積分値を基
にして前記サブウインドウにおける放射線の入射カウン
ト値を補正する補正手段を備えたことを特徴とする。

【００１５】上記請求項５に記載の発明の放射線検出処
理システムにおいて、請求項６に記載の発明は、前記補
正手段によって補正されたサブウインドウにおける放射
線の入射カウント値を基にして前記サブウインドウの画
像を再構成する再構成手段を有することを特徴とする。

【００１６】上記課題を解決するために、請求項７に記
載の発明の放射線検出処理システムは、複数の半導体セ
ルを有する放射線検出器と、前記半導体セルの出力から
放射線の入射位置情報およびエネルギ情報を取得する取
得手段と、前記取得手段で取得されたエネルギ情報を積
分する積分回路と、前記取得手段によって取得された放
射線の入射位置情報およびエネルギ情報を基にして放射
線の入射カウント値を計測する計測手段と、前記計測手
段によって計測された放射線の入射カウント値を基にし
て前記積分回路の出力から所定ウインドウの積分値を計
算する計算手段とを備えたことを特徴とする。

【００１７】上記請求項７に記載の発明の発明の放射線
検出処理システムにおいて、請求項８に記載の発明は、
前記計算手段によって計算された所定ウインドウの積分
値を基にして前記所定ウインドウにおける放射線の入射
カウント値を補正する補正手段を備えたことを特徴とす
る。

【００１８】上記請求項８に記載の発明の発明の放射線
検出処理システムにおいて、請求項９に記載の発明は、
前記補正手段によって補正された所定ウインドウにおけ
る放射線の入射カウント値を基にして前記所定ウインド
ウの画像を再構成する再構成手段を有することを特徴と
する。

【００１９】上記請求項１から９までのいずれかに記載
の発明の放射線検出処理システムにおいて、請求項１０
に記載の発明は、前記計算手段は、放射線源を用いて前
記積分回路の出力のゲイン補正を行うことを特徴とす
る。

【００２０】上記請求項１から１０までのいずれかに記
載の発明の放射線検出処理システムにおいて、請求項１
１に記載の発明は、前記半導体セルはＣｄＴｅまたはＣ
ｄＺｎＴｅによって構成されていることを特徴とする。

【００２１】上記課題を解決するために、請求項１２に
記載の発明の放射線検出処理システムは、複数の半導体
セルを有する放射線検出器と、前記放射線検出器の出力
を積分する積分手段と、前記放射線検出器の出力を基に
して前記放射線検出器に入射した放射線のカウント値を
求める計数手段と、前記積分手段の出力または前記計数
手段の出力の少なくとも一方に基づいて表示画像を生成
する画像処理手段と、前記画像処理手段の出力に基づい
て画像を表示する表示手段とを備えることを特徴とす
る。

【００２２】上記請求項１２に記載の発明の放射線検出
処理システムにおいて、請求項１３に記載の発明は、前
記画像処理手段は、積分モードで得られたデータに基づ
いて画像を生成する積分データ表示モードと、パルスカ
ウンティングモードで得られたデータに基づいて画像を
生成するパルスカウンティング表示モードとを切換可能
に構成されていることを特徴とする。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。なお、ここでは、核医学診
断装置に用いられる放射線検出処理システムを例にして
説明する。

【００２４】図１、図２、および図３は本発明の実施の
形態の放射線検出処理システムの構成を示すブロック図
である。図１に示すように、本発明の実施の形態の放射
線検出処理システムは、１次元または２次元にちょう密
に配置され、両面に電圧印加電極（陰極）３０ａ、３０
ｂ、・・・、３０ｎおよび信号取り出し電極（陽極）３
１ａ、３１ｂ、・・・、３１ｎが形成され、ガンマ
（γ）線のような放射線を検出する複数の半導体セル１
ａ、１ｂ、・・・、１ｎと、電圧印加電極３０ａ、３０
ｂ、・・・、３０ｎを通して半導体セル１ａ、１ｂ、・
・・、１ｎに負の印加電圧（−ＨＶ）を印加する高電圧
ユニット２０と、信号取り出し電極３１ａ、３１ｂ、・
・・、３１ｎを通して半導体セル１ａ、１ｂ、・・・、
１ｎからの誘導電荷をチャージアップする複数のチャー
ジアンプ２ａ、２ｂ、・・・、２ｎと、入射した放射線
のエネルギ量を検出する目的で、チャージアンプ２ａ、
２ｂ、・・・、２ｎの出力を低速で波形整形する複数の
低速波形整形回路３ａ、３ｂ、・・・、３ｎと、陽電子
に起因するガンマ線の発生タイミングを検出する目的
で、チャージアンプ２ａ、２ｂ、・・・、２ｎの出力を
高速で波形整形する複数の高速波形整形回路５ａ、５
ｂ、・・・、５ｎと、低速波形整形回路３ａ、３ｂ、・
・・、３ｎの出力波形のピーク値を検出して保持する複
数のピークホールド（Ｐ／Ｈ）回路４ａ、４ｂ、・・
・、４ｎと、高速波形整形回路５ａ、５ｂ、・・・、５
ｎの出力を予め設定されている直流（ＤＣ）電圧と比較
し、信号とノイズの弁別を行うための複数の比較器６
ａ、６ｂ、・・・、６ｎと、例えば単安定マルチバイブ
レータによって構成され、比較器６ａ、６ｂ、・・・、
６ｎの出力に応じてトリガ信号およびピークホールド
（Ｐ／Ｈ）１信号（トリガ信号と同一の信号）を発生す
る複数のフリップフロップ７ａ、７ｂ、・・・、７ｎ
と、ピークホールド回路４ａ、４ｂ、・・・、４ｎの出
力を順次選択するマルチプレクサ１０と、フリップフロ
ップ７ａ、７ｂ、・・・、７ｎの出力を基にしてアドレ
ス信号およびトリガ出力Ａ信号を出力するエンコーダ８
と、ピークホールド回路４ａ、４ｂ、・・・、４ｎおよ
びフリップフロップ７ａ、７ｂ、・・・、７ｎの動作を
制御する禁止信号発生回路１１と、エンコーダ８、マル
チプレクサ１０、禁止信号発生回路１１などの動作を制
御する制御回路９とを備えている。

【００２５】また、図２に示すように、本発明の実施の
形態の放射線検出処理システムは、マルチプレクサ１０
から出力されたエネルギ信号を高速クロック信号に同期
してＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器５１と、各半導体セル
の特性に応じて、エンコーダ８から出力されたアドレス
信号およびトリガ出力Ａ信号を基にしてＡ／Ｄ変換器５
１から出力されたエネルギ信号のゲイン調整やオフセッ
ト調整をリアルタイムで行う補正回路５２と、ＳＰＥＣ
Ｔ／ＰＥＴ切換信号に応じて、ＳＰＥＣＴ収集と同時計
数型ＰＥＴ収集の場合で予め設定された異なる演算論理
を基に演算処理を行う論理演算回路５３と、論理演算回
路５３の出力に対してエネルギ弁別処理を行い、所定ウ
インドウ（サブウインドウ）のカウント値およびフルウ
インドウのカウント値を得るための核医学のウインドウ
解析用のパルスハイトアナライザ５４と、同時計数型Ｐ
ＥＴ収集において上述した回路系と同様な構成を有する
別の回路系のエンコーダ（図示しない）から出力される
トリガ出力Ｂ信号（トリガ出力Ａ信号と同様に、陽電子
に起因するガンマ線が発生したタイミングを示す信号）
とエンコーダ８から出力されるトリガ出力Ａ信号の発生
のタイミングを確認するタイミングアナライザ５５と、
タイミングアナライザ５５の出力を基にしてガンマ線が
同時発生したかどうかを判定する同時計数判定回路５６
と、パルスハイトアナライザ５４の出力（入射位置情報
およびエネルギ情報）を基にして種々の画像演算を行う
画像演算ユニット５７と、画像演算ユニット５７で得ら
れた演算結果を記憶する画像メモリ５８と、画像メモリ
５８に記憶されている情報を基にして画像再構成処理を
行う再構成ユニット５９と、表示モードに応じて種々の
画像を表示する表示ユニット６０と、表示ユニット６０
の表示制御を行う表示制御回路６１とを備えている。

【００２６】さらに、図３に示すように、本発明の実施
の形態の放射線検出処理システムは、低速波形整形回路
３ａ、３ｂ、・・・、３ｎの出力を積分する積分回路７
０ａ、７０ｂ、・・・、７０ｎと、積分回路７０ａ、７
０ｂ、・・・、７０ｎの出力波形のピーク値を検出して
保持するピークホールド回路７１ａ、７１ｂ、・・・、
７１ｎと、ピークホールド回路７１ａ、７１ｂ、・・
・、７１ｎの出力（積分信号）を順次選択するマルチプ
レクサ７２と、マルチプレクサ７２から出力された積分
信号をＡ／Ｄ変換タイミング信号に同期してＡ／Ｄ変換
するＡ／Ｄ変換器７３と、Ａ／Ｄ変換器７３によってＡ
／Ｄ変換された積分信号を基にサブウインドウの積分値
を演算する論理演算回路７４と、論理演算回路７４で演
算されたサブウインドウの積分値およびフルウインドウ
の積分値を基にサブウインドウのカウント値およびフル
ウインドウのカウント値を補正する補正回路７５とを備
えている。

【００２７】半導体セル１ａ、１ｂ、・・・、１ｎは、
一般的には、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）またはテ
ルル化カドミウム亜鉛（ＣｄＺｎＴｅ、ＣＺＴ）などの
半導体によってそれぞれ構成されている。このような半
導体セルを放射線検出器に応用する場合には、放射線の
入射方向に対して電圧印加電極および信号取り出し電極
を垂直方向にしてＣＺＴ結晶の半導体セルを挟んで１次
元または２次元に配置する、または、放射線の入射方向
に対して電圧印加電極および信号取り出し電極を水平方
向にしてＣｄＴｅ結晶の半導体セルを挟んで１次元また
は２次元に配置することが可能である。

【００２８】高電圧ユニット２は、半導体セル１ａ、１
ｂ、・・・、１ｎに印加する負の印加電圧を調整する機
能を有しており、所定の印加電圧を半導体セル１ａ、１
ｂ、・・・、１ｎに印加する。

【００２９】比較器６ａ、６ｂ、・・・、６ｎは、高速
波形整形回路５ａ、５ｂ、・・・、５ｎの出力がＤＣ電
圧よりも大きい場合にハイレベルの信号を出力する。こ
のハイレベルの信号により、フリップフロップ７ａ、７
ｂ、・・・、７ｎはトリガ信号およびピークホールド１
信号を発生する。

【００３０】なお、このＤＣ電圧は、一般的には、半導
体セル内における暗電流や後段の回路系のノイズ成分を
反映するレベルよりも少し高いレベルに設定されるが、
ノイズ成分のレベルは半導体セルに印加する印加電圧が
低いと低くなる。

【００３１】ピークホールド回路４ａ、４ｂ、・・・、
４ｎは、フリップフロップ７ａ、７ｂ、・・・、７ｎか
ら出力されるピークホールド１信号に応じて所定期間中
において低速波形整形回路３ａ、３ｂ、・・・、３ｂか
ら出力された信号のピーク値を検出して保持する。

【００３２】フリップフロップ７ａ、７ｂ、・・・、７
ｎは、禁止信号発生回路１１からフリップフロップホー
ルド信号が出力された場合には、その時点における出力
状態を維持する。

【００３３】通常、１つの半導体セルが１チャネルに相
当するので、本発明の実施の形態の放射線検出システム
では、チャージアンプ、低速波形整形回路、ピークホー
ルド回路、高速波形整形回路、比較器、およびフリップ
フロップは、チャネル毎に１つずつ設けられている。従
って、フリップフロップ７ａ、７ｂ、・・・、７ｎの出
力は、チャネル数に相当する複数のビット信号（トリガ
信号）としてエンコーダ８に供給される。

【００３４】エンコーダ８は、制御回路９から出力され
る制御信号、フリップフロップ７ａ、７ｂ、・・・７ｎ
から出力されるトリガ信号、および図示しないＣＰＵ
（中央処理ユニット）から出力されるＳＰＥＣＴ／ＰＥ
Ｔ切換信号を基にして、どの半導体セルの出力かを示す
アドレス信号と、陽電子に起因するガンマ線が発生した
タイミングを示すトリガ出力Ａ信号とを出力する。な
お、ＳＰＥＣＴ／ＰＥＴ切換信号はＳＰＥＣＴ（シング
ルフォトンエミッションコンピュータ断層法）収集（同
時計数型ＰＥＴ収集以外の他の収集を含む）と同時計数
型ＰＥＴ収集（ポジトロンエミッションコンピュータ断
層法）のどちらを行うかを切換えるための信号であり、
このＳＰＥＣＴ／ＰＥＴ切換信号に応じて各収集に適し
た動作論理が実行されることになる。

【００３５】ＳＰＥＣＴ収集では、マルチプレクサ１０
によって選択されたチャネルを示すアドレス信号がエン
コーダ８から出力される。一方、同時計数型ＰＥＴ収集
では、１つのトリガ信号が入力された場合には、そのチ
ャネルに対応するアドレス信号がエンコーダ８から出力
され、複数のトリガ信号が入力された場合には、各チャ
ネルの中間の位置を示すアドレス信号がエンコーダ８か
ら出力される。

【００３６】また、少なくとも１つのトリガ信号が入力
された場合には、所定のパルス幅を有するトリガ出力Ａ
信号がエンコーダ８から出力される。

【００３７】制御回路９は、高速クロック信号、ＳＰＥ
ＣＴ／ＰＥＴ切換信号、およびトリガ出力Ａ信号を基に
して、マルチプレクサ１０に対する制御クロック信号お
よびフリップフロップ７ａ、７ｂ、・・・、７ｎに対す
るリセット信号を出力する。すなわち、制御回路９は、
同時計数型ＰＥＴ収集時においてトリガ出力Ａ信号がエ
ンコーダ８から入力された場合には、マルチプレクサ１
０に制御クロック信号を出力してピークホールド回路４
ａ、４ｂ、・・・、４ｎの出力（エネルギ信号）をＡ／
Ｄ変換器５１に順次シリアルに供給させ、全ての出力が
Ａ／Ｄ変換器５１に供給された後、マルチプレクサ１０
の動作を停止させる。また、この時、制御回路９は、フ
リップフロップ７ａ、７ｂ、・・・、７ｎにリセット信
号を同時に供給してフリップフロップ７ａ、７ｂ、・・
・、７ｎをリセットする。これにより、ピークホールド
１信号およびトリガ信号の出力を停止させている。

【００３８】また、制御回路９は、ＳＰＥＣＴ収集時に
おいては、トリガ出力Ａ信号の出力の有無にかかわらず
マルチプレクサ１０に制御クロック信号を出力してピー
クホールド回路４ａ、４ｂ、・・・、４ｎの出力をＡ／
Ｄ変換器５１に順次シリアルに供給させる。ここで、全
ての出力がＡ／Ｄ変換器５１に供給された後に、制御回
路９は、マルチプレクサ１０に制御クロック信号を再度
出力してピークホールド回路４ａ、４ｂ、・・・、４ｎ
の出力をＡ／Ｄ変換器５１に順次シリアルに供給させ、
以下この動作を繰り返し行わせている。なお、この動作
中において、制御回路９は、同時計数型ＰＥＴ収集の場
合と同様に、フリップフロップ７ａ、７ｂ、・・・、７
ｎにリセット信号を順次供給してフリップフロップ７
ａ、７ｂ、・・・、７ｎをリセットし、ピークホールド
１信号およびトリガ信号の出力を停止させている。

【００３９】フリップフロップ７ａ、７ｂ、・・・、７
ｎから出力されたトリガ信号およびエンコーダ８から出
力されたトリガ出力Ａ信号は、禁止信号発生回路１１に
供給される。禁止信号発生回路１１は、ＳＰＥＣＴ収集
時および同時計数型ＰＥＴ収集時においてそれぞれに応
じた動作を行う。

【００４０】すなわち、同時計数型ＰＥＴ収集時におい
て、トリガ出力Ａ信号がエンコーダ８から出力された場
合、すなわち、フリップフロップ７ａ、７ｂ、・・・、
７ｎの少なくとも１つからトリガ信号がエンコーダ８に
入力された場合、禁止信号発生回路１１は、そのトリガ
信号を発生したフリップフロップに対応するチャネル以
外のチャネルのピークホールド回路に禁止信号を出力
し、その禁止信号の出力と同時にフリップフロップ７
ａ、７ｂ、・・・、７ｎにフリップフロップホールド信
号を出力する。さらに、所定時間経過後に、禁止信号発
生回路１１は、そのトリガ信号を発生したフリップフロ
ップに対応するチャネルのピークホールド回路に禁止信
号を出力する。なお、この所定時間は低速波形整形回路
の出力波形のピーク値をピークホールド回路で保持でき
る時間に設定されている。

【００４１】また、禁止信号発生回路１１は、全てのピ
ークホールド回路４ａ、４ｂ、・・・、４ｎの出力波形
のピーク値がＡ／Ｄ変換器５１に供給された後、ピーク
ホールド回路４ａ、４ｂ、・・・、４ｎに対する禁止信
号の出力を停止する。これにより、ピークホールド回路
４ａ、４ｂ、・・・、４ｎが低速波形整形回路３ａ、３
ｂ、・・・、３ｎの出力を受け付け可能としている。

【００４２】一方、ＳＰＥＣＴ収集時においては、禁止
信号発生回路１１は、ハイレベル状態のフリップフロッ
プに対応するチャネルのピークホールド回路に対して、
そのフリップフロップがハイレベル状態になってから所
定時間が経過した後に禁止信号を出力している。さら
に、禁止信号発生回路１１は、そのピークホールド回路
の出力がマルチプレクサ１０を介してＡ／Ｄ変換器５１
に供給された後、そのピークホールド回路に対する禁止
信号の出力を停止させるようにしている。なお、ＳＰＥ
ＣＴ収集時において、フリップフロップホールド信号は
禁止信号発生回路１１からは出力されない。

【００４３】禁止信号発生回路１１から禁止信号が出力
されているピークホールド回路は、禁止信号が出力され
た後の低速波形整形回路の出力を受け付けない。なお、
トリガ信号を発生したフリップフロップに対応するチャ
ネルのピークホールド回路にはそのフリップフロップか
らピークホールド１信号が供給されているので、ピーク
ホールド１信号が供給されているピークホールド回路は
現在保持している低速波形整形回路の出力波形のピーク
値を出力する。

【００４４】次に、本発明の実施の形態の放射線検出処
理システムの作用について説明する。

【００４５】まず、被検体に所定のＲＩを投与し、１次
元または２次元に配置された半導体セル１ａ、１ｂ、・
・・、１ｎを備えた半導体検出器を被検体に近接して設
置する。その後、ＳＰＥＣＴまたは同時計数型ＰＥＴの
収集指示が医師やオペレータなどによって行われた場合
には、高電圧ユニット２０により負の印加電圧（−Ｈ
Ｖ）が半導体セル１ａ、１ｂ、・・・、１ｎに印加され
る。

【００４６】投与したＲＩによって被検体から放出され
たガンマ線が半導体セル１ａ、１ｂ、・・・、１ｎに入
射した場合、入射したガンマ線が負の印加電圧が印加さ
れている半導体セル１ａ、１ｂ、・・・、１ｎ内で吸収
された時に、そのエネルギ量に応じて発生する所定量の
電荷が信号取り出し電極３１ａ、３１ｂ、・・・、３１
ｎに誘導される。その誘導電荷はチャージアンプ２ａ、
２ｂ、・・・、２ｎによりチャージアップされる。

【００４７】チャージアンプ２ａ、２ｂ、・・・、２ｎ
の出力は、入射したガンマ線が半導体セル１ａ、１ｂ、
・・・、１ｎ内で吸収されることにより発生するホール
と電子に関する情報をすべて収集することにより損失な
く十分なエネルギ分解能を得るための比較的低速の低速
波形整形回路３ａ、３ｂ、・・・、３ｎと、ガンマ線が
半導体セル１ａ、１ｂ、・・・、１ｎ内で吸収された時
間をできるだけ正確に計測するための比較的高速の高速
波形整形回路５ａ、５ｂ、・・・、５ｎとに入力され
る。

【００４８】低速波形整形回路３ａ、３ｂ、・・・、３
ｎでは、チャージアンプ２ａ、２ｂ、・・・、２ｎの出
力は低速で波形整形される。ピークホールド回路４ａ、
４ｂ、・・・、４ｎでは、低速波形整形回路３ａ、３
ｂ、・・・、３ｎの出力波形のピーク値を検出して保持
する。このピーク値がガンマ線のエネルギ値を反映する
情報となる。

【００４９】ピークホールド回路４ａ、４ｂ、・・・、
４ｎの出力はマルチプレクサ１０に入力される。マルチ
プレクサ１０は、ピークホールド回路４ａ、４ｂ、・・
・、４ｎの出力をエネルギ信号としてＡ／Ｄ変換器５１
に順次出力する。

【００５０】一方、高速波形整形回路５ａ、５ｂ、・・
・、５ｎでは、チャージアンプ２ａ、２ｂ、・・・、２
ｎの出力は高速で波形整形される。比較器６ａ、６ｂ、
・・・、６ｎでは、高速波形整形回路５ａ、５ｂ、・・
・、５ｎの出力が予め設定されているＤＣ電圧（閾値レ
ベル）と比較される。

【００５１】比較器６ａ、６ｂ、・・・、６ｎの出力は
フリップフロップ７ａ、７ｂ、・・・、７ｎに入力され
る。制御回路９は、比較器６ａ、６ｂ、・・・、６ｎの
出力状態に応じて、ガンマ線が吸収された半導体セル１
ａ、１ｂ、・・・、１ｎの位置（チャネル）を示すアド
レス信号とガンマ線が半導体セルに吸収されたことを示
すトリガ出力Ａ信号を出力する。

【００５２】マルチプレクサ１０から出力された各チャ
ネルにおけるガンマ線のエネルギ値を反映したエネルギ
信号は、高速クロック信号に同期してＡ／Ｄ変換器５１
によってＡ／Ｄ変換された後、エンコーダ８から出力さ
れるトリガ出力Ａ信号およびアドレス信号を基にして入
射位置情報およびエネルギ情報として補正回路５２に入
力される。

【００５３】補正回路５２は、ゲイン調整やオフセット
調整のための補正テーブル（図示しない）を有し、この
補正テーブルを参照することによりＡ／Ｄ変換器５１か
ら出力されたエネルギ情報に対してリアルタイムでゲイ
ン調整やオフセット調整を行う。

【００５４】補正回路５２の出力は、論理演算回路５３
において所定の演算処理が行われた後、パルスハイトア
ナライザ５４に入力される。パルスハイトアナライザ５
４では、エネルギ弁別処理が実行される。なお、このエ
ネルギ弁別処理において必要なウインドウレベルは、投
与されるＲＩの核種、ガンマ線のエネルギ、さらに収集
ウインドウ（フルウインドウ、サブウインドウ）に関す
る情報に応じて、ＣＰＵによりパルスハイトアナライザ
５４に入力される。パルスハイトアナライザ５４では、
入力されたウインドウレベルに対応する関心ウインドウ
内のガンマ線のエネルギ情報が計測される。なお、フル
ウインドウおよびサブウインドウにおける入射ガンマ線
のカウント値は後述する論理演算回路７４に出力され
る。

【００５５】画像演算ユニット５７では、パルスハイト
アナライザ５４から出力された入射位置情報およびエネ
ルギ情報に対して縮小／拡大処理、スムージング処理、
回転処理、シフト処理などの画像演算処理が行われる。
これらの処理により得られた画像データは画像メモリ５
８に記憶される。また、後述する論理演算回路７４から
出力されるフルウインドウ積分値およびサブウインドウ
積分値を基にして同様に画像演算処理が行われ、その結
果得られた画像データも画像メモリ５８に記憶される。

【００５６】なお、画像演算ユニット５７は、ＣＰＵか
らの表示モード切換信号に応じて、積分モード時にＡ／
Ｄ変換器７３から出力される積分値に基づいて画像を表
示する積分データ表示モード、ＰＥＴモードまたはＳＰ
ＥＣＴモードで収集された計数値、つまり、パルスハイ
トアナライザ５４から出力されるフルウインドウカウン
ト値、サブウインドウカウント値に基づいて画像を表示
する第１のパルスカウンティングモード表示モード、Ｐ
ＥＴモードまたはＳＰＥＣＴモードで収集された計数値
を積分値により補正した計数値、つまり、補正回路７５
から出力されるフルウインドウカウント値、サブウイン
ドウカウント値に基づいて画像を表示する第２のパルス
カウンティングモード表示モードなどを備えており、各
モードを切換可能に構成されている。また、この各モー
ドは、２次元の投影データを表示するモードと投影デー
タを再構成した得られた断層像を表示するモードをそれ
ぞれ備えている。

【００５７】再構成ユニット５９は、例えば断層撮影を
必要とする場合には、画像メモリ５８に記憶されている
画像データを基にして画像再構成処理を行い、種々の画
像を取得する。

【００５８】表示ユニット６０は、表示制御回路６１の
表示制御により、上述した積分データ表示モードやパル
スカウンティングデータ表示モードに応じて生成した画
像を表示する。なお、積分データ表示モードおよびパル
スカウンティングデータ表示モードには、それぞれ２次
元の投影データを表示する表示モードおよびこの投影デ
ータを再構成することにより得られる断層像を表示する
表示モードが含まれている。

【００５９】ここで、同時計数型ＰＥＴの場合には次の
ような処理が行われる。なお、同時計数型ＰＥＴでは、
１次元または２次元に配置された複数の半導体セルによ
ってそれぞれ構成される２つの半導体検出器を被検体を
挟んで対向設置させる必要があるので、上述した検出信
号処理のための回路系が２系統設けられる。これによ
り、ＳＰＥＣＴおよび同時計数型ＰＥＴの両方を最適に
実行することが可能となる。

【００６０】まず、半導体セル１ａ、１ｂ、・・・、１
ｎで構成される半導体検出器とは別の複数の半導体セル
で構成される半導体検出器に接続されている上述した回
路系と同様な構成を有する別の回路系のエンコーダから
出力されるトリガ出力Ｂ信号とエンコーダ８から出力さ
れるトリガ出力Ａ信号とがタイミングアナライザ５５に
入力された場合、タイミングアナライザ５５では、トリ
ガ出力Ａ信号およびトリガ出力Ｂ信号の発生のタイミン
グが確認される。

【００６１】タイミングアナライザ５５によって確認さ
れたトリガ出力Ａ信号およびトリガ出力Ｂ信号の発生の
タイミングを示すタイミング情報は同時計数判定回路５
６に入力される。同時計数判定回路５６は、予め設定さ
れている所定の時間ウインドウ内でトリガ出力Ａ信号お
よびトリガ出力Ｂ信号が同時に発生したと判定した場合
にのみ、パルスハイトアナライザ５４に対してエネルギ
弁別処理の実行を許可する許可信号を出力する。

【００６２】パルスハイトアナライザ５４では、同時計
数判定回路５６から許可信号を受けた場合に、エネルギ
弁別処理を実行することにより得られたガンマ線のエネ
ルギ情報が画像演算ユニット５７に出力される。これに
より、種々の画像演算処理が画像演算ユニット５７によ
って行われ、その処理結果が同時計数型ＰＥＴ収集に関
する画像情報として画像メモリ５８に記憶されることに
なる。また、必要に応じて、画像メモリ５８に記憶され
ている画像データを表示制御回路６１の表示制御により
表示ユニット６０に表示させる。

【００６３】以上の動作はパルス計測モード（パルスカ
ウンティングモード）において行われるが、上記動作と
は別に積分モードでは次のような動作が行われる。

【００６４】すなわち、低速波形整形回路３ａ、３ｂ、
・・・、３ｎの出力Ｐ１、Ｐ２、・・・、Ｐｎは上述し
た動作タイミングとは独立した動作タイミング（通常
は、上述した動作タイミングと比較して非常に長い時定
数）により制御される積分回路７０ａ、７０ｂ、・・
・、７０ｎに入力される。各積分回路７０ａ、７０ｂ、
・・・、７０ｎには、所定の積分時間以外はリセット状
態となるようにリセットスイッチ（放電スイッチ）が設
けられている。リセットスイッチは制御回路９から出力
されるリセット信号に応じてオン／オフする。

【００６５】各積分回路７０ａ、７０ｂ、・・・、７０
ｎにおいて積分時間内に積分することによって得られた
積分信号は、ピークホールド（Ｐ／Ｈ）回路７１ａ、７
１ｂ、・・・、７１ｎにおいて制御回路９から出力され
るピークホールド（Ｐ／Ｈ）２信号に応じた時間だけ保
持される。その保持時間において全てのチャネルの積分
信号のピーク値はマルチプレクサ７２で順次シリアルに
読出された後、Ａ／Ｄ変換器７３に供給される。

【００６６】論理演算回路７４においては、Ａ／Ｄ変換
器７３によってＡ／Ｄ変換された積分信号のピーク値
（フルウインドウの積分値Ｉtotal ）を基に、図４に示
すように、パルスハイトアナライザ５４によってその積
分時間中にカウントされた所定ウインドウ（サブウイン
ドウ）のカウント値Ｃsub とフルウインドウのカウント
値Ｃtotal を参照し、次式から数え落としがない状態で
の所定ウインドウの積分値Ｉsub を全チャネルについて
計算する。

【００６７】 Ｉsub ＝(Ｃsub ／Ｃtotal )×Ｉtotal （１） なお、積分回路７０ａ、７０ｂ、・・・、７０ｎの出力
である積分値のばらつきは、基準となるガンマ線源また
はＸ線源のような放射線源を用いて積分値を予め計測
し、その計測結果を基に補正係数マトリクステーブルを
作成しておくことにより、容易に補正することができ
る。また、同様にして、基準となる放射線源を用いて後
述する積分値と放射線の入射レート（カウント値）の関
係を予め計測し、その計測結果を示すカウント値補正テ
ーブルを作成しておくことにより、（１）式を用いて計
算した積分値から放射線のカウント値を容易に補正する
ことができる。

【００６８】補正回路７５では、論理演算回路７４から
出力されるフルウインドウ積分値およびサブウインドウ
積分値を積分回路７０ａ、７０ｂ、・・・、７０ｎのゲ
インなどを基にして補正し、さらに、上述したカウント
値補正テーブルを参照することにより、フルウインドウ
積分値およびサブウインドウ積分値から補正後のフルウ
インドウカウント値およびサブウインドウカウント値を
取得する。これらの補正後のフルウインドウカウント値
およびサブウインドウカウント値は画像メモリ５８に記
憶される。

【００６９】以上のように、同時計数型ＰＥＴやシンチ
レーションカメラの場合には、積分回路７０ａ、７０
ｂ、・・・、７０ｎの出力（積分値）を用いることな
く、上述したパルス計測モードで動作させている。一
方、Ｘ線撮影またはＣＴスキャナの場合には、積分回路
７０ａ、７０ｂ、・・・、７０ｎの出力を用い、さら
に、従来ではパルス計測モードでしか実現できなかった
Ｘ線画像のウインドウ解析においては、数え落としを含
むＸ線の入射レートよりも入射レートが低い低速波形整
形回路３ａ、３ｂ、・・・、３ｎの出力を用いて動作さ
せている。従って、このウインドウ解析の結果を基にし
て十分に正確なウインドウ解析画像をＸ線撮影において
得ることが可能となる。

【００７０】従来では、Ｘ線画像に対してウインドウ解
析を行う場合には、超高計数率状態において数え落とし
がないように時定数が非常に短い整形パルス信号を生成
させる必要があった。しかし、最近、例えばＣｄＴｅの
半導体セルで構成された放射線検出器において半導体セ
ルの厚さが０．５ｍｍから２．０ｍｍ程度の範囲内でそ
の半導体セルに−１０００Ｖ程度の負の電圧を印加でき
るように電極構造が改良されてきている。従って、パル
ス計測モードでＸ線撮影を行った場合でも、統計的精度
が十分良いカウント値を数１０ｍｓｅｃの積分時間内に
得ることが可能となってきており、Ｘ線画像のウインド
ウ解析が超高計数率状態においても時定数が非常に短い
整形パルス信号を生成することなく実現可能である。

【００７１】なお、図１に示す放射線検出処理システム
において、半導体セル１ａ、１ｂ、・・・、１ｎおよび
高電圧ユニット２０を除く回路部分はＡＳＩＣ（アプリ
ケーション・スペシフィック集積回路）化が可能であ
る。例えば１ピクセルの大きさが１００μｍ×１００μ
ｍ程度である場合には、そのピクセル内にＡＳＩＣを構
成することが可能であり、半導体セルの放射線入射面の
反対側に半導体セルからはみ出すことなく上述の回路部
分をプリアンプ部として構成することは十分可能であ
る。

【００７２】ここで、本発明の実施の形態の放射線検出
処理システムの動作についてより具体的に説明する。図
５は本発明の実施の形態の放射線検出処理システムの各
部の基本的な出力波形を示す図である。なお、図５は例
えば半導体セル１ｉにのみガンマ線が入射した場合につ
いて示している。

【００７３】半導体セル１ｉにガンマ線が入射して吸収
された場合には、チャージアンプ２ｉの出力に応じて高
速波形整形回路５ｉおよび低速波形整形回路３ｉからは
図５に示すような出力が得られる。ガンマ線の発生タイ
ミングは高速波形整形回路５ｉの出力を用いて正確に計
測され、フリップフロップ７ｉからはトリガ信号Ｔｉが
出力される。

【００７４】半導体セル１ｉに関して低速波形整形回路
３ｉの出力パルスに重畳するような別の出力パルスの発
生を禁止するために、禁止信号発生回路１１は、トリガ
信号Ｔｉに応じて禁止信号Ｒｉをピークホールド回路４
ｉに出力する。これにより、ピークホールド回路４ｉで
は、低速波形整形回路３ｉの出力を受け付けないように
している。

【００７５】また、ピークホールド回路４ａ、４ｂ、・
・・、４ｎの全ての出力をマルチプレクサ１０の制御ク
ロック信号で選択動作させるための期間において、低速
波形整形回路３ａ、３ｂ、・・・、３ｎの出力（ピーク
値）を保持するためのピークホールド１信号がピーク保
持期間中においてフリップフロップ７ａ、７ｂ、・・
・、７ｎから出力される。これにより、マルチプレクサ
１０からシリアルに出力されるエネルギ信号は、Ａ／Ｄ
変換器５１によってＡ／Ｄ変換される。なお、ここで
は、ピークホールド回路４ｉからのエネルギ信号のみが
Ａ／Ｄ変換器５１によってＡ／Ｄ変換されることにな
る。

【００７６】以上は、１回の読出し動作において半導体
セル１ｉにのみ出力が生じた場合であるが、複数の半導
体セルで出力が生じた場合（すなわち複数の半導体セル
にガンマ線が入射して吸収された場合）には、ＳＰＥＣ
Ｔ収集時と同時計数型ＰＥＴ収集時において後述するよ
うにそれぞれ読出しの論理が異なることになる。

【００７７】ところで、上述した各信号とは独立に発生
する時定数が長いリセット信号は、制御回路９から積分
回路７０ｉに入力される。リセット信号がロー（Ｌ）レ
ベルの場合には、各積分回路７０ｉに設けられているス
イッチが短絡し、リセット信号がハイ（Ｈ）レベルの場
合には、低速波形整形回路３ｉの出力をリセット信号が
ハイレベルである期間中に積分する。所定時間積分した
後、積分回路７０ｉの出力である積分信号のピーク値が
保持されるように、制御回路９からピークホールド回路
７１ｉに供給されるピークホールド２信号がハイレベル
となる。従って、全チャネルの積分信号が保持されてい
る期間において、制御回路９からマルチプレクサ７２に
読出し信号が供給され、各チャネルの積分信号がマルチ
プレクサ７２を通してＡ／Ｄ変換器７３によって周期的
にＡ／Ｄ変換される。

【００７８】積分回路７０ｉにおいては、低速波形整形
回路３ｉの出力パルスに重畳があった場合でも積分値は
正確に計測されるので、重畳した複数の出力パルスが異
なったタイミングで計測された場合と同様な積分値を計
測することができる。

【００７９】図６は低速波形整形回路の出力において複
数の出力パルス（例えばダブルパルス）が発生した場合
におけるパルスカウンティングモードと積分モードを説
明するための図である。図６（ｂ）に示すように、積分
モードにおいてはダブルパルス発生領域におけるダブル
パルスである２つのパルス信号を積分回路７０ｉによっ
て積分することが可能である。しかし、図６（ａ）に示
すように、パルスカウンティングモードにおいては後に
発生したパルス信号（２つ目のパルス信号）が無視され
るか、またはピークホールド回路４ｉの出力に誤差を生
じる。そのために、１つのパルス信号が発生した場合、
パルスカウンティングモードでは所定時間内には次のパ
ルス信号をピークホールド回路４ｉにおいて受け付けな
いようにしている。従って、放射線の入射レートが高く
なるに従っての数え落としが発生する。

【００８０】なお、所定時間（一般には、１つのパルス
信号の検出処理が終了するまでの時間）内に次のパルス
信号が発生した場合には、特許登録番号１９２９０９
０、１９８２８１３、２６９８６１１に基本原理が記載
されている図示しないパイルアップ除去回路を低速波形
整形回路の後段に設けることにより、高計数率時におい
ても誤計算がない忠実なパルスハイトを得ることが可能
となる。

【００８１】図７はフォトンカウンティングモード（パ
ルス計測モード）において計測された放射線の入射レー
トと真の放射線の入射レートとの関係を示す図である。
両者の関係は線形であることが望ましいが、放射線の入
射レートが高くなると数え落としが生じるので、カウン
ト値には誤差を生じることになる。しかし、図７からわ
かるように、サブウインドウＷ１、Ｗ２の入射レート
は、フルウインドウの入射レートＡに１より小さい係数
ｋ１、ｋ２を乗算することによって得られる。従って、
実際のカウント値には誤差が含まれることになるが、フ
ルウインドウにおけるカウント値とサブウインドウＷ
１、Ｗ２におけるカウント値の比は放射線の入射レート
に関係なくある一定値となる。

【００８２】一方、図８は積分モードにおいて得られる
所定積分時間内の低速波形整形回路の出力の積分値と真
の放射線の入射レートの関係を示す図であるが、両者は
非常に良い線形性を有している。従って、式（１）を用
いた計算により、高計数率状態においても誤差の少ない
放射線のカウント値を得ることができ、高い精度のウイ
ンドウ解析を行うことが可能となる。これは、核医学の
一般的な検出処理回路と簡単な積分回路によって構成さ
れた検出処理システムを用いることにより、ＣＴスキャ
ナ装置、Ｘ線診断装置、骨塩定量装置などにおいてウイ
ンドウ解析が可能であることを示している。

【００８３】図９は同時計数型ＰＥＴ収集以外の例えば
ＳＰＥＣＴ収集時における出力タイミングチャートであ
り、複数（ここでは３つ）の半導体セル１ｅ、１ｈ、１
ｋにガンマ線が入射してフリップフロップ７ｅ、７ｈ、
７ｋから出力が生じた場合を示している。なお、この場
合、ガンマ線が入射したタイミングを検出することは重
要ではなく、どのチャネルからどの程度のエネルギが検
出されたかということが重要である。

【００８４】そのために、例えば、最初に、半導体セル
１ｅにガンマ線が入射してフリップフロップ７ｅからト
リガ信号Ｔｅが出力され、低速波形整形回路の出力の受
け付け禁止時間以外の時間に半導体セル１ｈ、１ｋにガ
ンマ線が入射してフリップフロップ７ｈ、７ｋからもト
リガ信号Ｔｈ、Ｔｋが出力された場合においては、半導
体セル１ｈ、１ｋからの信号を受付禁止とすることな
く、ピークホールド回路４ｅ、４ｈ、４ｋの出力をマル
チプレクサ１０を通してＡ／Ｄ変換器５１に供給するよ
うにしている。

【００８５】なお、この場合、エンコーダ８から出力さ
れるトリガ出力Ａ信号は通常の収集シーケンスにおいて
マルチプレクサ１０からエネルギ信号を順次出力させる
ために用いられる。従って、最も早く放射線が入射した
半導体セル１ｅに関するフリップフロップ７ｅのトリガ
信号Ｔｅに応じてトリガ出力Ａ信号をマルチプレクサ１
０から出力させる。

【００８６】図１０は同時計数型ＰＥＴ収集時（また
は、場合によって高エネルギのシングルフォトンの収集
時）における出力タイミングチャートであり、図９と同
様に、複数（３つ）の半導体セル１ｅ、１ｈ、１ｋにガ
ンマ線が入射してフリップフロップ７ｅ、７ｈ、７ｋか
ら出力が生じた場合を示している。なお、この場合、同
時検出型ＰＥＴ収集時においては、少なくとも２つの放
射線検出器を設置し、放射線検出器の間で陽電子に起因
するガンマ線の同時発生を検出して画像再構成を行うた
めに、ガンマ線の入射タイミングを正確に計測すること
が重要である。

【００８７】そのため、半導体セル１ｅ、１ｈ、１ｋに
ガンマ線が入射して吸収された場合には、フリップフロ
ップ７ｅ、７ｈ、７ｋのいずれか１つからトリガ信号を
出力させなければならない。この場合には、図１０に示
すように、フリップフロップ７ｅから出力されるトリガ
信号Ｔｅとフリップフロップ７ｈから出力されるトリガ
信号Ｔｈは同時に発生し、フリップフロップ７ｋから出
力されるトリガ信号Ｔｋはトリガ信号Ｔｅ、Ｔｈの発生
よりも遅れて発生している。従って、トリガ信号Ｔｋは
無視し、トリガ信号Ｔｅ、Ｔｈに応じてエンコーダ８か
ら出力されるトリガ出力Ａ信号を基にして半導体セルか
らの出力信号を読出している。これは、その読出し期間
中において他の半導体セルからの出力信号を無視しない
限り、ガンマ線が半導体セルで吸収されたタイミングを
検出することが困難であるからである。

【００８８】なお、半導体セル１ｅ、１ｈに関してトリ
ガ信号Ｔｅ、Ｔｈが同時に発生した場合に半導体セル１
ｅ、１ｈからの出力信号をエネルギ信号としてマルチプ
レクサ１０から出力するのは、陽電子は５１１ｋｅＶと
高エネルギを有しており、コンプトン散乱によって複数
の半導体セルでエネルギが同時に観測されるためであ
る。そのため、このような場合を想定し、複数の半導体
セルでエネルギが同時計測された場合にエネルギ信号を
すべて加算処理しないと、陽電子の５１１ｋｅＶを示す
エネルギ信号を得ることができないことになる。なお、
エネルギ信号の加算動作は、マルチプレクサ１０の出力
の全てを高速クロック信号に同期してＡ／Ｄ変換器５１
によりＡ／Ｄ変換した信号に対して行う。

【００８９】上述した本発明の実施の形態の放射線検出
システムは、放射線の入射タイミングで動作するいわゆ
る自走式（Ｓｅｌｆ−Ｔｒｉｇｇｅｒａｂｌｅ）回路の
一例であるが、同時計数型ＰＥＴ収集が不要である場合
には、半導体セルからの出力を連続して読出すためのよ
りシンプルな自走式回路をパルスカウンティング回路と
して構成することができる。

【００９０】

【発明の効果】以上、本発明によれば、シンチレーショ
ンカメラ（ＳＰＥＴ装置を含む）、ＰＥＴ装置、ＣＴス
キャナ装置、Ｘ線診断装置、骨塩定量装置などに用いら
れる放射線検出器として、高速信号処理が可能で、放射
線の吸収能力が高く、エネルギ分解能に優れ、形状の加
工が容易で、放射線を電気信号に変換可能なＣｄＴｅ半
導体検出器やＣｄＺｎＴｅ半導体検出器などを使用し、
その検出処理回路を全ての収集モードで動作可能な共通
回路とすることにより、各モダリティ間で兼用可能な放
射線検出処理システムが実現可能となる。

【００９１】また、Ｘ線画像診断装置やＣＴスキャナ装
置においては、積分モードにおいてＸ線のエネルギ弁別
処理を行うことにより、高い精度のウインドウ解析を行
うことができ、Ｘ線のエネルギに応じたＸ線画像を得る
ことが可能となる。

【００９２】さらに、放射線検出処理回路を共通ＡＳＩ
Ｃとして構成することにより、１００μｍ程度の微細ピ
クセルを必要とするＸ線診断装置からｍｍオーダーの核
医学診断装置やＣＴスキャナ装置までの広い範囲に適用
することができ、さらに放射線検出器として上述の半導
体検出器を共通に用いることにより装置全体の大幅なコ
ストダウンを実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の放射線検出処理システム
の構成の一部を示すブロック図である。

【図２】本発明の実施の形態の放射線検出処理システム
の構成の一部を示すブロック図である。

【図３】本発明の実施の形態の放射線検出処理システム
の構成の一部を示すブロック図である。

【図４】本発明の実施の形態の放射線検出処理システム
において得られるエネルギスペクトラムとウインドウと
の関係を説明するための図である。

【図５】本発明の実施の形態の放射線検出処理システム
の各部の出力波形を示す図である。

【図６】低速波形整形回路の出力において複数の出力パ
ルスが発生した場合におけるパルスカウンティングモー
ドと積分モードを説明するための図である。

【図７】フォトンカウンティングモードにおいて計測さ
れた放射線の入射レートと真の放射線の入射レートとの
関係を示す図である。

【図８】積分モードにおいて得られる所定積分時間内の
低速波形整形回路の出力の積分値と真の放射線の入射レ
ートの関係を示す図である。

【図９】本発明の実施の形態の放射線検出処理システム
のＳＰＥＣＴ収集時における出力タイミングチャートで
ある。

【図１０】本発明の実施の形態の放射線検出処理システ
ムの同時計数型ＰＥＴ収集時における出力タイミングチ
ャートである。

【符号の説明】

１ａ、１ｂ、１ｎ 半導体セル ２ａ、２ｂ、２ｎ チャージアンプ ３ａ、３ｂ、３ｎ 低速波形整形回路 ４ａ、４ｂ、４ｎ、７１ａ、７１ｂ、７１ｎ ピークホ
ールド回路 ５ａ、５ｂ、５ｎ 高速波形整形回路 ６ａ、６ｂ、６ｎ 比較器 ７ａ、７ｂ、７ｎ フリップフロップ ８ エンコーダ ９ 制御回路 １０、７２ マルチプレクサ １１ 禁止信号発生回路 ２０ 高電圧ユニット ３０ａ、３０ｂ、３０ｎ 電圧印加電極 ３１ａ、３１ｂ、３１ｎ 信号取り出し電極 ５１、７３ Ａ／Ｄ変換器 ５２、７５ 補正回路 ５３、７４ 論理演算回路 ５４ パルスハイトアナライザ ５５ タイミングアナライザ ５６ 同時計数判定回路 ５７ 画像演算ユニット ５８ 画像メモリ ５９ 再構成ユニット ６０ 表示ユニット ６１ 表示制御回路 ７０ａ、７０ｂ、７０ｎ 積分回路

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の半導体セルを有する放射線検出器
   と、 前記半導体セルの出力を比較的低速で波形整形する第１
   の波形整形回路と、 前記第１の波形整形回路の出力を積分する積分回路と、 前記半導体セルの出力を比較的高速で波形整形する第２
   の波形整形回路と、 前記第１および第２の波形整形回路の出力を基にして放
   射線の入射カウント値を計測する計測手段と、 前記計測手段によって計測された放射線の入射カウント
   値を基にして前記積分回路の出力から所定ウインドウの
   積分値を計算する計算手段とを備えたことを特徴とする
   放射線検出処理システム。
2. 【請求項２】 前記計算手段によって計算された所定ウ
   インドウの積分値を基にして前記所定ウインドウにおけ
   る放射線の入射カウント値を補正する補正手段を備えた
   ことを特徴とする請求項１に記載の放射線検出処理シス
   テム。
3. 【請求項３】 前記補正手段によって補正された所定ウ
   インドウにおける放射線の入射カウント値を基にして前
   記所定ウインドウの画像を再構成する再構成手段を有す
   ることを特徴とする請求項２に記載の放射線検出処理シ
   ステム。
4. 【請求項４】 複数の半導体セルを有する放射線検出器
   と、 前記半導体セルの出力を比較的低速で波形整形する第１
   の波形整形回路と、 前記第１の波形整形回路の出力を積分する積分回路と、 前記半導体セルの出力を比較的高速で波形整形する第２
   の波形整形回路と、 前記第１および第２の波形整形回路の出力を基にしてサ
   ブウインドウおよびフルウインドウにおける放射線の入
   射カウント値を計測する計測手段と、 前記計測手段によって計測された前記サブウインドウお
   よび前記フルウインドウにおける入射カウント値の比を
   基にして前記積分回路の出力から前記サブウインドウの
   積分値を計算する計算手段とを備えたことを特徴とする
   放射線検出処理システム。
5. 【請求項５】 前記計算手段によって計算されたサブウ
   インドウの積分値を基にして前記サブウインドウにおけ
   る放射線の入射カウント値を補正する補正手段を備えた
   ことを特徴とする請求項４に記載の放射線検出処理シス
   テム。
6. 【請求項６】 前記補正手段によって補正されたサブウ
   インドウにおける放射線の入射カウント値を基にして前
   記サブウインドウの画像を再構成する再構成手段を有す
   ることを特徴とする請求項５に記載の放射線検出処理シ
   ステム。
7. 【請求項７】 複数の半導体セルを有する放射線検出器
   と、 前記半導体セルの出力から放射線の入射位置情報および
   エネルギ情報を取得する取得手段と、 前記取得手段で取得されたエネルギ情報を積分する積分
   回路と、 前記取得手段によって取得された放射線の入射位置情報
   およびエネルギ情報を基にして放射線の入射カウント値
   を計測する計測手段と、 前記計測手段によって計測された放射線の入射カウント
   値を基にして前記積分回路の出力から所定ウインドウの
   積分値を計算する計算手段とを備えたことを特徴とする
   放射線検出処理システム。
8. 【請求項８】 前記計算手段によって計算された所定ウ
   インドウの積分値を基にして前記所定ウインドウにおけ
   る放射線の入射カウント値を補正する補正手段を備えた
   ことを特徴とする請求項７に記載の放射線検出処理シス
   テム。
9. 【請求項９】 前記補正手段によって補正された所定ウ
   インドウにおける放射線の入射カウント値を基にして前
   記所定ウインドウの画像を再構成する再構成手段を有す
   ることを特徴とする請求項８に記載の放射線検出処理シ
   ステム。
10. 【請求項１０】 前記計算手段は、放射線源を用いて前
    記積分回路の出力のゲイン補正を行うことを特徴とする
    請求項１から９までのいずれかに記載の放射線検出処理
    システム。
11. 【請求項１１】 前記半導体セルはＣｄＴｅまたはＣｄ
    ＺｎＴｅによって構成されていることを特徴とする請求
    項１から１０までのいずれかに記載の放射線検出処理シ
    ステム。
12. 【請求項１２】 複数の半導体セルを有する放射線検出
    器と、 前記放射線検出器の出力を積分する積分手段と、 前記放射線検出器の出力を基にして前記放射線検出器に
    入射した放射線のカウント値を求める計数手段と、 前記積分手段の出力または前記計数手段の出力の少なく
    とも一方に基づいて表示画像を生成する画像処理手段
    と、 前記画像処理手段の出力に基づいて画像を表示する表示
    手段とを備えることを特徴とする放射線検出処理システ
    ム。
13. 【請求項１３】 前記画像処理手段は、積分モードで得
    られたデータに基づいて画像を生成する積分データ表示
    モードと、パルスカウンティングモードで得られたデー
    タに基づいて画像を生成するパルスカウンティング表示
    モードとを切換可能に構成されていることを特徴とする
    請求項１２に記載の放射線検出処理システム。