JP2002510801A - 測定値の獲得プロセスとグループ化された検出器を有する断面デンシトメータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 断面デンシトメータの非常に多数の検出器において遭遇する制御の複雑さの問題を解決するために、検出器を複数のグループにグループ化し、該グループの全ての検出器を同じ処理にかけることを提案する。この改良によれば、処理のモードの決定が、観察期間中に行われ、その処理が、次の観察期間中に検出された信号に対して適用される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 この発明は、Ｘ線断面デンシトメータを用いた測定値の獲得プロセスと、該プ
ロセスを実行するための断面デンシトメータに関するものである。これらの装置
は、一般に、Ｘ線源と、該線源に対向する多要素検出器とを使用する。線源と検
出器の組立体は、該線源および検出器の間に配置された患者の身体に対して回転
または並進移動することができる。

【０００２】 一般に、Ｘ線検出器は、Ｘ線源により照射される円弧の全体をカバーするよう
に、並べられた多数の別個の検出要素を含んでいる。それにもかかわらず、湾曲
していない検出器が存在する。最もよく知られた検出器は、ガス検出器と固体検
出器である。検出器要素による信号出力は、定期的に収集され、ディジタル化さ
れ、装置の回転または並進移動と連携してコンピュータに送られ、Ｘ線照射され
た身体のスライスの内部画像を再構築すべく、ディジタルコンピュータにより処
理される。

【０００３】 高い画像解像度を得るためには、円弧、または、より一般的には、回転移動の
軸にほぼ垂直な平面内に配置された線に沿って並べられた多数の検出要素を有す
ることが望ましい。さらに、検出器は、回転移動軸に平行な方向に並べられた複
数の検出器組立体の形態で構成されていてもよい。この場合には、個別の検出要
素は、２以上の要素からなる複数のストリップとして配列されていてもよい。こ
れらの要素は、回転軸に平行な方向に整列され、前記ストリップは、円弧に沿っ
て並べられる。これにより、特に、線源が、回転によって、隣り合った小寸法の
連続した検出器に同時に照射するので、検査される身体の２以上の非常に細かく
並んだスライスを同時に探査することができる。そのような装置は、例えば、米
国特許第５５９２５２３号明細書に開示されている。

【０００４】 例えば、断面デンシトメータは、個別にシンチレータクリスタルで覆われた、
偏光形式または光起電力形式の数千個のフォトダイオードに達する検出要素とし
て使用することができ、この数は、数万まで増加させることさえ可能である。こ
こでは、例えば、２５０００個の検出要素を含むものとする。この結果、これら
の多数の検出要素から発せられた電気信号を収集することが困難となる。この発
明の目的は、このように膨大な数の検出要素の存在によって生ずる技術的な制約
に対して、最良の解決手段を提供することができる処理方法を提案することであ
る。

【０００５】 これらの制約には、以下のものがある。 − 全ての検出要素からの信号を非常に短い時間、例えば、０．５ミリ秒程度
の時間内に読む必要がある。なぜなら、断面デンシトメータは、一定速度で、例
えば、従来は、１秒間に２回転の速度で連続して回転させられるからである。好
ましい態様では、各回転毎に、身体の約１０００個の観察図を得ることが望まれ
る。１回の観察は、身体が、連続またはパルス状のＸ線に晒される所定の期間に
対応している。検出器に現れた観察画像は、観察の期間に生じた放射線医学的吸
収の現象に対応している。観察図自体からの画像と、この観察図が再構築の計算
に関与する身体部分の再構築された画像とは、区別される（検出器により投影モ
ードで直接描写される）。観察期間にわたって、断面デンシトメータは、画像を
処理するときに、身体に対して固定された位置に配置されるものと考えられる。
もちろん、このことは、断面デンシトメータが連続して移動しているので誤りで
ある。それにもかかわらず、観察図は、入射角度、位置：Ｘ線照射の主軸が身体
を照射する平均角度のタギングに関連している。測定期間、すなわち、観察期間
が長い場合には、画像の最終的な解像度は許容できないものとなり、したがって
、より少ない観察図を得るか、断面デンシトメータをより遅く回転させるかのい
ずれかが必要である。

【０００６】 − 非常に大きなダイナミックレンジ、例えば、２０ビット程度にわたって、
信号を読む必要がある。なぜなら、画像の暗い部分は、より明るい部分に対して
、非常に弱い信号を与えるが、この弱い信号が、いくらかの解像度（数ビット）
で測定されなければならないからである。したがって、公称モードで受け取られ
る１００００００個のＸ線光子、または、最も少なく受け取られる４個のＸ線光
子の両方を測定するために２０ビットのダイナミックレンジが必要である。 しかしながら、画像の全体ダイナミックレンジが２０ビットを示す場合には、
有用な局所的なダイナミックレンジはより小さいものが要求される。なぜなら、
この有用な局所的ダイナミックレンジは、信号−雑音比に等しいからである。現
実には、信号−雑音比は、最大で１０００程度に等しい。これは、実際には、身
体におけるＸ線の吸収の量子効果、および、シンチレータ内におけるそれらの変
換により受け取られるＸ線光子の数の平方根に等しい。このことは、測定された
２０ビットの内、１４ビットのみが、重要であるということを意味している。そ
れにもかかわらず、そのようなダイナミックレンジにわたる測定値のディジタル
化は、性能に関して大きすぎる回路を採用するものであり、集積回路において広
すぎる空間を占有するものである。

【０００７】 − 固体検出器において、検出器が大きなＸ線照射束を受ける場合には、かな
り高い電荷量を処理する必要がある。実際に、１フォトダイオード当たり１００
ピコクーロン（ｐＣ）程度の公称電荷に遭遇する。そのような電荷は、大きな蓄
積領域を必要とする。しかしながら、このことは、これらの集積回路の作動電圧
が低いことを考えれば、これらの電荷を蓄積するための必要な容量を得ることに
関して寸法的な問題を提起する。例えば、検出器は逆バイアス形式のダイオード
であり、キャパシタは、その逆バイアスのためにダイオードの端子に構成される
。ダイオードによって受け取られた光の作用下で喪失する電荷でキャパシタを再
充電するように、プリアンプが、これらのダイオードの各々に連続して接続され
ていてもよい。プリアンプにより再入射された電荷量は、測定信号を構成する。
線形性の理由から、光起電力形式の、非バイアスダイオードを使用することが好
ましい。該光起電力形式の非バイアスダイオードは、受けた光に比例するＤＣ電
流を発生する。Ｘ線照射の測定値は、この光起電力ダイオードから積分器へのリ
ンク、および、この電流信号の、微小期間にわたる積分を介してもたらされる。
新たな積分期間ごとに、積分器は予めゼロにリセットされる。この場合には、積
分器は、測定された電荷を蓄積するための部材であるのに対し、前の場合には反
転形成されたキャパシタである。

【０００８】 極端に高い製造コストを伴うことなく、これらの制約に従う装置の構成を可能
とするために、この発明は、好ましくは、少なくとも１つの基本検出器の配列、
各検出器に接続された電荷蓄積要素、および、種々の検出器の蓄積要素への接続
を定期的に指図するように前記蓄積要素の配列に接続された回路、マルチプレク
サを使用して、断層撮影画像を得るためのプロセスを提案している。マルチプレ
クサによる連続したアナログ信号出力は、アナログ／ディジタル変換器によって
、ディジタル化された信号列に変換される。

【０００９】 したがって、この発明の原理は、測定される電荷量を低減するように、観察期
間中に、信号積分時間を分割することにある。さらに、これらの条件下において
、使用される検出器は、もはや大きな電荷量を蓄積することができる必要はない
。さらに、アナログ／ディジタル変換器は、大きなダイナミックレンジを必要と
しない。したがって、ダイナミックレンジは２０ビットから１４ビットに低減す
ることができる。サンプリングと多数回の量子化が、観察期間中にもたらされる
ので、もちろん、各検出器に対して、観察に対応する信号を生成するように、量
子化の結果の加算を実行することが必要である。

【００１０】 しかしながら、必要とされている結果は達成される。すなわち、 − 蓄積要素のために必要とされるキャパシタは、ファクタｎによって低減さ
れる（ｎは測定加速度である。）。 − アナログ／ディジタル変換器の周波数は、ファクタｎにより増加される。 − アナログ／ディジタル変換器のダイナミックレンジは、全体的に、ｎとｎ
の平方根との間に配されるファクタ内に低減される。

【００１１】 そのような断面デンシトメータにおいて解決すべき他の問題は、上述したよう
に非常に多い検出器の数に関連している。したがって、これら全ての検出器の制
御回路の組立体は、最新の小型化技術を用いたとしても、非常に容積の大きなシ
ステムを構成する。７００個の検出要素を有する検出器から２５０００個の検出
要素を有する検出器までを製造することは、現実には容易なことではない。

【００１２】 この他の問題を解決するために、この発明の他の特徴によれば、検出器のグル
ープ化が行われ、共通の処理が、これらのグループの全ての検出器に適用される
。この発明は、実際には、既に強調された、以下の原則から出発している。 第１に、投影形態の画像において、コントラストの変化は、たとえ全画像にわ
たる測定値のダイナミックレンジがそれ自体で大きなものであったとしても、急
激なものであってはならない。なぜなら、患者の身体の臓器が、相互に透視され
るか、または、他の臓器を通して投影された状態で観察されるかのいずれかだか
らである。したがって、これらの臓器の画像間に遷移領域が常に存在する。この
遷移領域は、検出器の大きさの規模に対して比較的大きい。この遷移領域のため
に、コントラストは、過度に変化させるべきではないと考えられる。

【００１３】 第２に、補助として、断面デンシトメータがゆっくりと回転するために、観察
の瞬間に、検出器において測定される吸収現象は、次の観察期間における隣接す
る検出器に生ずる現象と（同じダイナミックレンジを有する）同じ現象であると
考えることもできる。

【００１４】 言い換えると、この発明では、領域の検出器をグループ化することが、既に可
能であったと考えられてきた。このグループ化の効果は、グループの検出器を全
く同じ測定形態におくということである。これらの研究は、実際に、測定のダイ
ナミックレンジが同じ範囲内に配されると考えられる検出器のグループの構築に
つながってきた。

【００１５】 この発明によれば、各検出器グループには、測定範囲が割り当てられる。これ
により、電子検出回路を簡略化することができる。この範囲は、グループの検出
器に対して遂行される最も大きな測定値が、このグループに割り当てられた可能
な限り小さい測定範囲内に配されることを保証することにより決定される。改良
として、決定は観察期間中に行われ、割り当ては、次の観察期間において実行さ
れる。

【００１６】 したがって、この発明の主題は、断面デンシトメータを用いた測定値の獲得プ
ロセスであって、 − 所定の観察期間中に、身体にＸ線を照射するステップと、 − この観察期間中に、検出器配列の各検出器において、これらの検出器の各
々の位置の身体におけるＸ線の吸収の効果を示すアナログ信号を測定するステッ
プと、 − 測定された信号の処理に関連して測定範囲を構成し、該測定範囲を、測定
される信号の値に応じて段階付けられた、狭い範囲から広い範囲まで、測定され
るべき信号のダイナミックレンジにわたって分布させるステップとを具備し、 − 検出器のグループを構成し、 − 該グループの全ての検出器からの信号を、観察期間にわたって、しきい値
と比較し、 − この検出器グループの全ての検出器に対して、このグループの検出器から
の信号に適合する測定範囲を決定し、 − この測定範囲を、このグループの検出器に割り当てることを特徴とするプ
ロセスである。

【００１７】 また、この発明の他の主題は、測定値を獲得する装置を備えた断面デンシトメ
ータであって、 − 連続する観察期間中にＸ線を身体に照射するためのＸ線チューブと、 − 観察期間中に、これらの検出器の各々の位置の身体におけるＸ線吸収の効
果を示すアナログ信号を測定する検出器配列と、 − 観察速度で検出器配列および変換器を駆動するシーケンサとを具備し、 − 検出器のグループと、 − 該グループの少なくとも１つの検出器からの信号をしきい値と比較するた
めに、検出器のグループに割り当てられた比較器と、 − 該比較器により生起される比較信号によって、グループの検出器からの信
号に測定範囲を適用する回路とを含むことを特徴とする断面デンシトメータでも
ある。

【００１８】 この発明は、添付図面を参照した以下の説明により、さらに深く理解すること
ができる。添付図面は、単に、この発明の完全に非限定的な表示として与えられ
る。 図１は、断面デンシトメータの基本的な手段を概略的に示す図である。 図２は、この発明のプロセスを実行することを可能にするために、断面デンシ
トメータの検出回路の修正を示す図である。 図３ａ〜図３ｇは、従来技術およびこの発明においてそれぞれ実施され、プロ
セスに対応する信号のタイムチャートを示している。 図４は、検出された信号の値に対する、この発明のプロセスの種々の使用形態
を示すチャートである。 図５は、この発明において使用される検出モジュールの実施形態を示す概略図
である。

【００１９】 図１は、断面デンシトメータの基本要素を示している。この断面デンシトメー
タは、この発明の枠内で使用することができる。この断面デンシトメータは、身
体３を照射するＸ線２を生起する線源１を具備している。身体３は線源１と検出
器４との間に配される。さらに、検出器４は、身体３により覆われるＸ線場の外
側に配置された補助検出器５を具備していてもよい。この補助検出器５は、得ら
れた測定値を正規化する役割を果たすことができる。断面デンシトメータは、交
点６が示された回転軸回りに回転する。検出器４は、多数の検出要素７を含む検
出器である。

【００２０】 検出器４は、検出要素の層７２上に完全に重ねられたシンチレータ要素の層７
１を具備している。このシンチレータ要素の層７１は、Ｘ線を、下に配されてい
る検出層７２の光検出器要素に感知される光線に変換する。

【００２１】 現在可能な感度によれば、層７１に受け入れられた１つのＸ線光子に対して、
約１０００個の光子がシンチレータクリスタル要素によって生起される。これら
のシンチレータクリスタル要素は、各結晶間の遷移壁によって相互に分離されて
いる。

【００２２】 図２は、検出器４の検出要素の一実施形態を示している。この検出器４は、モ
ジュール８の組立体を含んでいる。モジュール８は、検出要素のマトリックスで
ある。モジュール８は、検出器４の長手方向に沿って、並んで配列されている。
一実施形態において、モジュールの長さ９は、約２０ｍｍである。この実施形態
において、３０〜５０個のモジュールが、検出器４の長さ方向に配列されている
。これにより、検出器長さは６０ｃｍ〜１ｍの範囲となる。この実施形態におい
て、モジュール８の幅１０は、検出に有用な部分において、約６４ｍｍである。
したがって、これにより、間に挟まれた身体３内部の約４０ｍｍの厚さの範囲に
配された断面を獲得することが可能である。

【００２３】 以下に与える数値例は、単に、説明を簡略化するためのものであり、この発明
により与えられる保護範囲を限定するものではない。この例において、モジュー
ルは、幅方向１０に相互に積み重ねられた３２行、検出器４の長さ方向９に並ん
だ１６列の配列を具備している。したがって、モジュール８は、５１２個の基本
検出器を具備している。事案を固定するために、断面デンシトメータは、１秒間
に２回転の速さで回転し、各回転毎に１０００回の観察を行うことが望ましいこ
とを仮定する。したがって、観察期間は、５００マイクロ秒である。これら５０
０マイクロ秒の各観察期間中には、全てのモジュールに対して、かつ、各モジュ
ールにおける全ての基本検出器に対して、検出された照度信号を測定することが
好ましい。

【００２４】 図２の下側には、モジュール８の検出器の実施形態の構造が示されている。各
検出器モジュールは、基本検出器と関連する処理回路とを含む４つのサブグルー
プ１１〜１４から構成されていることが好ましい。したがって、サブグループ１
１は、符号１５〜１７で示された１２８個の検出器を含んでいる。この実施形態
において、これらの検出器は、光起電力形式のダイオードである。サブグループ
には、例えば、１６列の内の隣接する８列、３２行の内の１６行に配置された検
出器を含んでいる。変形例として、モジュール毎に２つのサブグループが構成さ
れてもよい。

【００２５】 光検出器１５〜１７は、検出器４の光検出器要素の層７２内に装備された検出
要素である。これらの光検出器１５〜１７は、それらの上に配置されているシン
チレータクリスタルの位置において受けたＸ線に相当する光の照射を受ける。こ
れらのダイオードは、２つの端子によって、一方は、共通のアースに、他方は、
別々に、各増幅器１８〜２０の入力に接続されている。増幅器１８〜２０は、演
算増幅器である。一実施形態では、それらは単純なトランジスタから構成されて
いてもよい。増幅器１８〜２０は、それらの入力に出力をそれぞれ帰還させるキ
ャパシタ２１〜２３によって積分器として構成されている。増幅器１８〜２０の
出力は、さらに、それぞれのストレージキャパシタ２４〜２６に接続されている
。増幅器１８〜２０の出力とキャパシタ２４〜２６との間の接続は、信号Ｓ１に
よって制御されたスイッチ２７〜２９によって構成されている。

【００２６】 スイッチ２７〜２９が閉じられると、増幅器１８〜２０は、キャパシタ２４〜
２６を瞬時に充電する。キャパシタに入射された電荷は、積分期間（１回の観察
期間に対応し、したがって、実際には５００マイクロ秒に相当する期間）の終了
時に積分器１８〜２０が到達している電圧に依存する。

【００２７】 増幅器１８〜２０の出力において利用可能な電圧が、キャパシタ２４〜２６に
伝達されると、増幅器１８〜２０は、キャパシタ２１〜２３をそれぞれ短絡する
スイッチ群３０〜３２に印加される信号Ｓ２によって再初期化される。この再初
期化は瞬時に行われる。信号Ｓ２の終了時に、ダイオード１５〜１７は、増幅器
１８〜２０への電流の入射を再開する。

【００２８】 マルチプレクサ３３は、それぞれ、ストレージキャパシタ２４〜２６をアナロ
グ／ディジタル変換器３４、この発明の好ましい実施形態では、１４ビットのア
ナログ／ディジタル変換器に、順に接続することができる。

【００２９】 信号Ｓ１〜Ｓ３の同期を示す図３ａ〜図３ｃに示された技術水準において、変
換器３４によって供給される信号は、観察に関連する信号であった。また、検出
器１５〜１７の各々に対して個別であった。図３ｃは、特に、８×１６＝１２８
個のパルスを含む信号Ｓ３が、観察期間中に、１２８個のキャパシタ２４〜２６
に含まれる信号を、それぞれ順次サンプリングし、ディジタル化することを可能
としていることを示している。したがって、４つのサブグループ１１〜１４によ
れば、各観察期間毎に、モジュールに対応して４×１２８＝５１２個の測定値が
得られる。観察期間は、ここでは、図３ａおよび図３ｂにおいて、信号Ｓ１のパ
ルス３５，３６、または、信号Ｓ２のパルス３７，３８間の期間である。

【００３０】 ５１２個の基本検出器を含むモジュールにおいて、モジュール８毎に４個の変
換器３４が存在することがわかる。サブグループ１１〜１４の各々に対して１つ
である。モジュールの数を５０とすると、この発明の装置には２００個の変換器
３４が含まれる。さらに、これらの変換器は簡易なものである。

【００３１】 測定される信号のダイナミックレンジが大きく、同様に、変換器３４の数も多
いものであるとすれば、この発明により、技術水準の変換器（２０ビット）より
も小さいサイズの変換器３４（１４ビット）を採用することが好ましい。この発
明では、この問題を解決するために、変換器３４がキャパシタ２４〜２６の内容
をサンプリングしてディジタル化する周波数を増大させることにした。

【００３２】 これに応じて、増幅器１８〜２０からキャパシタ２４〜２６への出力電圧の伝
達周波数は、同様に増加させられる。このことは図３ａ〜図３ｃにそれぞれ対応
する図３ｄ〜図３ｆに示されている。これら一群の図面において、観察期間Ｄは
同じままであることがわかる。一実施形態では、なお５００マイクロ秒である。
一方では、この発明において、積分、サンプリングおよび量子化が、この期間中
にｎ回行われる。好ましい実施形態では、ｎ＝８である。図３ｆの信号Ｓ３の意
味は、変換器３４が、図３ｃの枠内よりもｎ倍頻繁に１２８個の結果を提供する
ということである。

【００３３】 この発明では、さらに、検出器に関して変換器３４により結果が供給されると
きに、その結果は、加算器３９において同じ検出器に対応し、この同じ変換器に
よって、前の量子化の際に供給された結果に加算される。このために、信号Ｓ３
の速度で作動する第１のマルチプレクサ４０は、メモリ４１から、（信号Ｓ３の
速度で変化する）アドレス４２において、そこに格納されている前の量子化の結
果をタップオフする。この結果は、バッファメモリ４３に格納される。バッファ
メモリ４３は、加算器３９に接続されている。相当の瞬間に、加算器３９は、メ
モリ４３の内容を変換器３４により供給された結果に加算する。加算器３９の出
力は、変換器３４により供給された量子化結果とアドレス４２の古い内容との加
算の結果を、再度アドレス４２に格納する役割を果たす第２のマルチプレクサ４
４に接続されている。

【００３４】 図３ｇは、追加の信号である信号Ｓ４を示している。信号Ｓ４は、図３ａおよ
び図３ｂの技術水準の信号Ｓ１または信号Ｓ２に同期した信号である。信号Ｓ４
は、メモリ４１から、そこに格納されている１２８個のデータを迅速に引き出す
第３のマルチプレクサ４５を制御する。メモリ４１は、好ましくは２０ビットの
メモリセルを含んでいる。メモリ４１のマルチプレクサ４５による読み出しは、
迅速でなければならない。なぜなら、その読み出しは、観察期間中にアナログ／
ディジタル変換器３４によって実行される最初のｎ回の量子化の間に生じなけれ
ばならないからである。

【００３５】 必要があれば、マルチプレクサ４５は、マルチプレクサ４０と組み合わせられ
、信号は、出力４６においてｎ回毎に１回のみ利用可能である。

【００３６】 図４は、この発明の断面デンシトメータおよびその検出システムの種々の使用
モードを示している。横軸は、検出器４の基本検出器に、観察期間（５００マイ
クロ秒）にわたって入射されるＸ線光子の数を与えている。縦軸は、ディジタル
化後に期待される出力信号を示している。座標軸のスケールは、２０ビットの大
きなダイナミックレンジ全体を考慮して対数で示されている。直線４７は、１対
１の変換速度を有する検出回路により行われる（通常の）処理を示している。直
線４８も、シンチレータクリスタルによる量子検出の結果生ずる信号−雑音比に
おける変化を示している。特に、公称の照度に対して、信号−雑音比は、１００
０（１００００００の平方根）に等しい。

【００３７】 図４には、モード１、モード２およびモード３とそれぞれ示された３つの領域
が、Ｘ線照射の異なるスパンに対応して示されている。モード１に対して、検出
された信号は、１２．５ｐＣ〜１００ｐＣに配される変化に相当している。この
発明によれば、このモードに対応する信号に対して、増幅器１８〜２０からの出
力電圧並びに変換器３４による対応する量子化のタップオフ速度の加速を使用す
る。特に、この場合には、変換器３４は、図３ｆの信号Ｓ３の速度で作動するこ
とになる。ｎ＝８の場合には、メモリ４１のセル４２に格納されている結果は、
観察期間の終端において、最高位ビットに配置された１７ビット（１４＋３）に
符号化された信号に等しい。なぜなら、１４ビットに、符号化された８個の信号
を加算することにより、１７ビットの結果がもたらされるからである。したがっ
て、加算器３９は、１７ビット加算器である。

【００３８】 この発明の改良によれば、基本検出器のサブグループ１１の各基本検出器に対
応する信号が、マルチプレクサ４５の出力４６に接続された比較器４９において
測定される。これらの基本検出器の少なくとも１つからの信号が、１２．５ｐＣ
以上である場合には、加速された獲得が、このサブグループに基本的な検出器の
全てに使用される。他方では、サブグループの全ての検出器からの信号が１２．
５ｐＣより小さい場合には、もはやこの発明に改良を使用しないことを決定する
。このために、比較器４９は、図３ｄに見られる信号Ｓ１を図３ａに見られる信
号Ｓ１に変換する役割を果たす信号５０を供給する。実際に、信号Ｓ１，Ｓ２，
Ｓ３の周波数は、その後、ｎで割られる。したがって、シーケンサの役割を果た
すクロック５１は、信号５０に応じて変化する、加速されまたは加速されていな
い信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３を供給する。非常に速いクロックにより駆動される周期
的なカウンタを用いて、このカウンタにより供給される信号の１ビットを検査し
、かつ、このビットの状態を用いてＳ１〜Ｓ３を構築することは容易である。８
倍の加速のためには、３ユニットだけシフトするために、１つの下位ビットを検
査すれば十分である。

【００３９】 加速は、検出された信号が弱く、アナログ／ディジタル変換器のディジタル化
ノイズが、シンチレータクリスタルによるＸ線量子化ノイズよりも大きいときに
は、もはや行われないことが好ましい。

【００４０】 さらに、吸収の勾配が画像において微小に変化することが観察された。実際に
は、勾配は５０または１００より小さい。このことはモジュール８の検出器にお
いて検出された信号が、隣接するモジュールの検出器において検出された信号と
はあまり異ならないことを意味している。これにより、この発明により構成され
る、検出器のグループにつながった。

【００４１】 さらに、断面デンシトメータがゆっくりと回転するとすれば、観察期間中にモ
ジュール８内の隣接する検出器により観察される身体の領域は、次の観察期間に
おいて、モジュール８の同じ検出器により、ほとんど観察される。したがって、
局所的には信号はさらに小さく変化し、コントラストは急激に変化しないので、
１つの観察期間において次の観察期間における信号がどのようなものであるかを
予測することができる。したがって、この改良によれば、観察のための測定を行
う際に、観察期間中ではなく、次の観察期間のために、信号５０を適用すること
を決定することができる。言い換えると、モード１からモード２へ、またはその
逆に、トグリングを生ずる信号５０は、電流観察の終了を示す信号Ｓ４のパルス
後のみに、クロック５１に適用される。

【００４２】 一定の場合には、検出される信号は、１．６ｐＣおける等価信号よりもずっと
弱い。この場合には、その範囲の最大値に変換器３４を使用するために、記憶要
素２４〜２６から発せられる信号は、増幅器５２を用いて、変換前に増幅される
。この増幅は、グループの全ての検出器の信号がしきい値より小さい場合に行わ
れることが好ましい。例えば、増幅率は８である。言い換えると、そのような増
幅を用いれば、変換器３４のダイナミックレンジを完全に使用することができる
。しかしながら、実行される増幅によっては、メモリ４１のセル４２内において
、下位ビットに向けて結果をシフトすることが適当である。増幅率が８である場
合には、結果は、３ビット分だけ、下位方向にシフトされなければならない。実
際に、増幅率は８ではない。その結果、変換の結果は、実際の増幅率によって分
割される。このことは、変換器３４と加算器３９との間に配置された回路によっ
て実行される。

【００４３】 １２．５ｐＣおよび１．６ｐＣのしきい値は、問題に良好に適合してはいるが
、任意のものであることを特筆しておく。 増幅器５２を制御する比較器４９からの信号は、さらに、選択回路５２１に格
納される。この回路５２１は、その後、メモリ４１への記録時に、下位ビットに
向けて３ビットだけシフトされ、または、シフトされずに、記録を行うように、
マルチプレクサ４４に接続されている。

【００４４】 さらに詳細には、１４ビットのダイナミックレンジが可能なアナログ／ディジ
タル変換器を使用するだけで、１４＋３＋３＝２０ビットのダイナミックレンジ
が得られることになる。 必要があれば、増幅器５２による増幅および速度の加速が組み合わせられても
よい。

【００４５】 図５は、検出器が、光起電力形式のフォトダイオードを含む場合のモジュール
の実施形態を示している。図５は、３２行１６列に分布された５１２個の基本検
出器を含むモジュール８を示している。図５は、４個のサブグループ１１〜１４
を示しており、各々が、１２８個の光検出器を含んでいる。一実施形態では、層
７２を構成するこれらの光検出器は、制御回路を有するセラミックサポートによ
り支持されたシリコン基板上に形成されている。符号５３のような金属被覆が、
接続体（図示略）によって、各光検出器にそれぞれ接続されている。これらの光
検出器の他の端子は、アース、基板の下側の金属被覆（図示略）および全ての共
通端子に接続されている。

【００４６】 一実施形態において、光検出器は、以前に与えられていた１．２５ｍｍ×２ｍ
ｍの寸法よりも小さい０．６ｍｍ×１．２ｍｍの面積に相当している。したがっ
て、各検出領域５５の周りに中立枠が存在する。この中立枠の目的は、光検出器
を相互に対して電気的に絶縁し、さらに、光検出器の上に置かれるシンチレータ
クリスタルの大きさに適合させることである。実際には、量子検出現象が検出器
５５および枠５４の上に配されたシンチレータクリスタル層７１において生ずる
ので、この方法での作動には欠点が全くない。フォトダイオード１５は、約１０
００倍以上の光子を含む照度の高い放射線に敏感である。この場合には、ダイオ
ードの有用面積は、それらの上に配されるシンチレータクリスタルにより提供さ
れる対応する面積よりも小さい。

【図面の簡単な説明】

【図１】 断面デンシトメータの基本的な手段を概略的に示す図である。

【図２】 この発明のプロセスを実行することを可能にするために、断面デ
ンシトメータの検出回路の修正を示す図である。

【図３ａ〜ｇ】 従来技術およびこの発明においてそれぞれ実施され、プロ
セスに対応する信号のタイムチャートを示している。

【図４】 検出された信号の値に対する、この発明のプロセスの種々の使用
形態を示すチャートである。

【図５】 この発明において使用される検出モジュールの実施形態を示す概
略図である。

【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書

【提出日】平成１２年４月１７日（２０００．４．１７）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項１

【補正方法】変更

【補正内容】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項２

【補正方法】変更

【補正内容】

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項６

【補正方法】変更

【補正内容】

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項７

【補正方法】変更

【補正内容】

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 断面デンシトメータによる測定値の獲得プロセスであって、 − 所定の観察期間（Ｄ）中に、身体（３）にＸ線（２）を照射するステップ
   と、 − この観察期間中に、検出器の配列（１１）の各検出器において、これら検
   出器（１５〜１７）の各々の位置の身体におけるＸ線の吸収効果を示すアナログ
   信号（２４〜２６）を測定するステップと、 − 測定範囲を、測定された信号に応じて構成し、測定すべき信号の値に応じ
   て段階付けられた狭い範囲から広い範囲まで、測定すべき信号のダイナミックレ
   ンジにわたって分布させるステップとを具備し、 − 検出器のグループ（１１〜１４）を構成し、 − 該グループの全ての検出器からの信号をしきい値と比較（４９）し、 − この検出器のグループの全ての検出器に対して、このグループの検出器か
   らの信号に適合する測定範囲を決定し、 − 決定した範囲をこのグループの検出器に割り当てることを特徴とするプロ
   セス。
2. 【請求項２】 − 前の観察期間中に行われた決定に基づいて、次の観察期
   間に関するグループの検出器に対して、測定範囲を割り当てることを特徴とする
   請求項１記載のプロセス。
3. 【請求項３】 − グループの少なくとも１つの検出器からの信号が、第１
   のしきい値よりも大きい場合には、グループからの各アナログ検出信号を、観察
   期間中にｎ回繰り返して、サンプリング（３３）して、ディジタル検出信号に変
   換（３４）し、 − 各検出器からのｎ個の変換された信号を、各検出器からのディジタル観察
   信号（Ｓ４）を構成するために加算（３９）することを特徴とする請求項１また
   は請求項２記載のプロセス。
4. 【請求項４】 − グループの各検出器からのアナログ信号をサンプリング
   して変換し、 − 該検出器からのこれらの各信号が、しきい値より小さい場合に、該グルー
   プの検出器からの信号を、変換前に増幅（５２）することを特徴とする請求項１
   から請求項３のいずれかに記載のプロセス。
5. 【請求項５】 検出器が、光起電力形式のダイオードであり、測定値を作成
   するために、 − この検出信号をサンプリング（Ｓ１）する前に、観察期間よりもｎ倍短い
   期間にわたって、各ダイオードにより生起された電流信号を、検出信号として積
   分器（１８〜２０）において積分し、 − この電流の新たな積分前に、積分器をゼロにリセット（Ｓ１）することを
   特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のプロセス。
6. 【請求項６】 測定値の獲得装置を備えた断面デンシトメータであって、 − 連続する測定期間（Ｄ）中に、身体（３）にＸ線（２）を照射するＸ線チ
   ューブ（１）と、 − 観察期間中の、これらの各検出器の位置の身体におけるＸ線吸収の効果を
   示すアナログ信号を測定する検出器（７）の配列（４）と、 − 観察速度で、前記検出器配列および変換器を駆動するシーケンサ（５１）
   とを具備し、 − 検出器のグループ（１１〜１４）と、 − 該グループの少なくとも１つの検出器からの信号をしきい値と比較するよ
   うに検出器グループに割り当てられた比較器（４９）と、 − 該比較器により生起された比較信号に基づいて、グループの検出器からの
   信号に測定範囲を適用する回路とを具備することを特徴とする断面デンシトメー
   タ。
7. 【請求項７】 − 前記比較信号が生起された観察期間の次の観察期間にお
   いて、グループの検出器からの信号に測定範囲を適用する回路を具備することを
   特徴とする請求項６記載の断面デンシトメータ。
8. 【請求項８】 − 各アナログ検出信号をサンプリングして、ディジタル検
   出信号に変換するアナログ／ディジタル変換器（３４）と、 − グループの少なくとも１つの検出器からのこの信号がしきい値より大きい
   場合に、ｎ倍速い速度でグループの駆動を制御する回路（５０，５１）と、 − 観察速度よりｎ倍速い速度で、前記検出器配列および変換器を駆動するた
   めのシーケンサ内の手段（５０）と、 − 各検出器からのディジタル観察信号（Ｓ４）を構築するために、各検出器
   からのｎ個の変換された信号を加算する加算器（３９）とを具備することを特徴
   とする請求項６または請求項７記載の断面デンシトメータ。
9. 【請求項９】 − 各アナログ検出信号をサンプリングしてディジタル検出
   信号に変換するアナログ／ディジタル変換器（３４）と、 − 該信号がしきい値より小さい場合に、グループの検出器からの信号を変換
   前に増幅する増幅器（５２）とを具備することを特徴とする請求項６から請求項
   ８のいずれかに記載の断面デンシトメータ。
10. 【請求項１０】 前記検出器のグループ（８）が、セラミックサポートのよ
    うな同一のサポート上に、制御回路とともに据え付けられた、２つまたは４つの
    検出器サブグループ（１１〜１４）を含むことを特徴とする請求項６または請求
    項７記載の断面デンシトメータ。