JP2003506945A - 放射線検出器から出た信号の増幅装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 放射線検出器から出た信号の増幅装置は、増幅器（１）と、放射線検出器から出た信号（Ｓ_r）に関係して増幅器（１）の増幅率を調整するための手段とを有している。本発明によれば、現在の信号（Ｓ_r）の増幅率が前の信号（Ｓ_r-1）の信号高さに関係して調整される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 放射線検出器から出た信号の増幅装置は例えばコンピュータトモグラフにおい
て使用されている。診察対象物を放射線で走査する際に放射線受信器から導出さ
れる電気的アナログ信号は浮動小数点増幅器によって増幅され、アナログ−ディ
ジタル変換器へ供給され、その出力信号が信号処理装置に供給される。信号処理
装置はこの信号から表示装置での像表示のための信号を作成する。アナログ信号
は診察対象物での放射線吸収に関係して強く変化するので、増幅器の増幅率の調
整が必要である。従って、増幅器には、同様にアナログ信号を供給されるコンパ
レータが付設され、このコンパレータがこのアナログ信号に関係して出力信号を
発生し、この出力信号によって増幅器の増幅率がアナログ的に調整される。その
結果、放射線検出器で現在導出されたアナログ信号によって直接、増幅器の増幅
率が調整される。このようなコンパレータは敏感なアナログ部品であり、しかも
その動作周波数が強く制限される。さらに、上述した種類の公知の装置の場合し
ばしば増幅器の過制御を惹き起し、その結果増幅器の出力信号に基づいて得られ
た像はアーチファクトを含んでいる。

【０００２】 そこで、本発明の課題は、アナログ部品を用いることなく実施でき、迅速な信
号処理を可能にし、アーチファクトの少ない像を取得できるように、放射線検出
器から出た信号の増幅装置を構成することにある。

【０００３】 この課題は本発明によれば請求項１の特徴部に記載の構成要件によって解決さ
れる。

【０００４】 本発明の利点は、現在の信号の増幅率が前の信号の信号高さに関係して調整さ
れることにある。それゆえ、敏感なアナログ部品をなくすことができる。アナロ
グ部品の回避は同時に迅速な信号処理を可能にする。さらに、増幅器の過制御の
危険は、増幅率が前の信号の信号高さに関係して調整されることによって、従来
技術に比べて減少し、その結果増幅器の出力信号に基づいてアーチファクトの少
ない像を取得できる。

【０００５】 増幅率が現在の信号に対する予想レンジに関係して調整されると有利である。
というのは、予想レンジは可能な全増幅レンジよりも相当小さく、従って現在の
信号に対する最適な増幅率が簡単に調整されるからである。

【０００６】 これに関連して、現在の信号の増幅率が少なくとも２つの前の信号の信号高さ
に関係して、特に２つの前の信号の平均値に関係して調整されると有利である。
増幅率の調整は誤差又はノイズを有する信号に影響されない。これに関連して、
２つの信号の重み付けが例えば、これらの２つの信号を導出した検出器要素と現
在の信号を増幅されねばならない検出器要素との距離に関係して行なわれると有
利である。

【０００７】 例えば、１つの検出器要素の信号が他の１つの検出器要素の増幅率を調整する
ために利用されると好ましい。

【０００８】 ノイズに対する高い信頼性を保証するために、前の信号がディジタル化され、
このディジタル化された信号に基づいて増幅率が調整されると有利である。これ
によってもアナログ部品をなくすことができる。

【０００９】 本発明の他の利点および詳細は従属請求項に関連して図面に示された実施例の
以下における説明から明らかになる。

【００１０】 図において、放射線検出器ｄから出た信号の本発明による増幅装置は少なくと
も１つの放射線検出器ｄの信号を供給される増幅器１を有している。放射線検出
器ｄは例えば列状又は面状の検出器装置の１つの検出器要素である。特に放射線
検出器ｄは図に示されているようにコンピュータトモグラフの公知の一次元又は
多次元の検出器アレイＤの検出器要素群の内の１つの検出器要素である。各検出
器要素ｄは検出器アレイＤのいわゆるチャネルを形成し、検出器アレイＤの各検
出器要素に本発明による増幅装置が後置接続される。

【００１１】 放射線検出器ｄの信号は公知のように診察対象物での放射線吸収、従って放射
線検出器ｄに当る放射線強度に関係している。このアナログ信号は増幅器１にお
いて調整された増幅率Ｖｘに応じて増幅され、後置接続されているアナログ−デ
ィジタル変換器２に供給される。増幅器１は種々の予め決められた増幅率Ｖｘを
有しており、これにそれぞれ増幅率サブレンジＶ_bが割当てられている。

【００１２】 アナログ−ディジタル変換器２の出力信号はディジタル信号として後置接続さ
れた信号処理装置（例えば像コンピュータＣ）に供給される。この像コンピュー
タは検出器アレイＤの放射線検出器ｄの全信号に基づいて公知のように例えば診
察範囲の透過陰影像又は断層像を算出する。この像は像コンピュータＣに接続さ
れた表示装置（例えばモニタ）に表示のために供給される。

【００１３】 アナログ−ディジタル変換器２の出力信号はコンピュータ３にも供給されてい
る。このコンピュータはそのディジタル信号に基づいて次の信号（例えば放射線
検出器ｄによって読出し可能な次の信号）に対する増幅率Ｖｘを算出し、このよ
うにして算出された増幅率Ｖｘを増幅器１に設定する。

【００１４】 従って、現在の信号に対する増幅率Ｖｘを調整するために、前の信号（例えば
直前の信号）が利用される。それゆえ、本発明による増幅装置は、動作周波数が
強く制限される敏感なアナログ部品を必要としない。本発明による増幅装置はデ
ィジタル形式であるので迅速であり多数のチャネルを持つ検出器アレイの信号処
理に特に適している。さらに、増幅器の過制御の危険は増幅率が前の信号の信号
高さに関係して調整されることによって減少し、それゆえ像コンピュータＣは増
幅器１の出力信号に基づいてアーチファクトの少ない像を取得できる。

【００１５】 本発明は、１つのチャネル、従って検出器アレイＤの放射線検出器ｄの測定信
号が第１回目の読出しから第２回目の読出しにかけて有限の係数で変えられると
いう考えに基づいている。良好な信号結果を得るために、係数ｆ＝３が放射線走
査の際に予想される信号の大きな範囲をカバーすることが判明している。例えば
、現在の信号は、それぞれのチャネルでの、従って検出器アレイＤのそれぞれの
放射線検出器ｄでの次の読出しの際に最低でも前の信号の１／３倍でありかつ前
の信号の３倍より大きくないようにされる。増幅率を制御するためにそれゆえも
はや信号Ｓ_r自身が使用されるのではなく、例えば最後の信号読出しの信号Ｓ_r-1 が使用される。

【００１６】 信号高さに基づいて、現在の信号Ｓ_rの予想レンジが算出できる。この予想レ
ンジは１／ｆ・Ｓ_r-1とｆ・Ｓ_rとの間に位置している。極端な場合に予想される
現在の信号の信号高さが増幅率Ｖｘを持つ一時的に選定された増幅率の増幅率サ
ブレンジＶ_b内に位置していない場合、コンピュータ３を介して、全予想レンジ
をカバーする適切な増幅率Ｖｘが増幅器１に設定される。増幅器１の各増幅率サ
ブレンジＶ_bは例えば少なくとも増幅率レンジｆ・ｆをカバーする（但し、ｆは
増幅率予測の不確実性係数である）。さらに、増幅率サブレンジＶ_bは互いに続
いているのではなく、決められた範囲でオーバラップしていると有利であること
が判明している。

【００１７】 それゆえ例えば、１８ビットの全ダイナミックレンジを持ち、使用されたアナ
ログ−ディジタル変換器において１２ビットのダイナミックレンジを有する増幅
回路を構成できる。この構成は、全増幅率レンジが３つの増幅率サブレンジＶ_b1 〜Ｖ_b3に分割されることによって実現できる。各増幅率サブレンジＶ_bの大きさ
は、高々アナログ−ディジタル変換器の入力信号範囲を含むように選定される。
その場合にはそれぞれ信号の１２ビット変換が行なわれ、付加的にディジタル化
された信号にさらに使用された増幅率Ｖｘが情報として供給される。ディジタル
化された信号は見分けがつかないので、すなわちディジタル信号がどのような信
号高さを表すかが明らかでないので、使用された増幅率Ｖｘに関する知識が必要
であり、この増幅率Ｖｘに基づいてディジタル信号に関係して実際の信号高さが
推論される。

【００１８】 以下において増幅率サブレンジＶ_bの実際的な分割を示す。ＦＳ（Ｆｕｌｌ
Ｓｉｚｅ；フルサイズ）は増幅器１の入力端における最大信号であるとする。そ
の場合、第１の増幅率サブレンジＶ_b1は信号高さがＦＳとＦＳ・２^-12との間に
位置する信号を含む。第２の増幅率サブレンジＶ_b2は信号高さがＦＳ・２^-3とＦ
Ｓ・２^-15との間に位置する信号を含む。第３の増幅率サブレンジＶ_b3は信号高
さがＦＳ・２^-6とＦＳ・２^-18との間に位置する信号を含む。この場合、増幅率
サブレンジＶ_b1には増幅率１が、増幅率サブレンジＶ_b2には増幅率８が、増幅率
サブレンジＶ_b3には増幅率６４が指定される。各増幅率サブレンジＶ_bは４０９
６（１２ビット）のダイナミックレンジを含んでおり、増幅率サブレンジＶ_b1、
Ｖ_b2、Ｖ_b3がオーバラップする部分のダイナミックレンジの大きさは２⁹＝５１
２である。それによって、不確実係数ｆが大きい場合にも、信号Ｓ_rの全予想レ
ンジをカバーする増幅率サブレンジＶ_bが常に選定される。不確実係数ｆが小さ
ければ小さい程、増幅率サブレンジＶ_bのオーバラップ範囲Ｕが小さくなり、こ
のことが２つの増幅率サブレンジＶ_bしか有していない増幅器１を実現するため
に利用される。例えば増幅率サブレンジＶ_b1、Ｖ_b3のみが利用され、これによっ
て６４のダイナミックレンジを有するオーバラップ範囲Ｕが生じる。

【００１９】 本発明は、係数ｆと、増幅率サブレンジＶ_bと、オーバラップ範囲Ｕとに関す
る変形例をも含んでおり、上記データが好ましいことが判明している。

【００２０】 本発明の変形例によれば、現在読み出すべき信号に対する現在の増幅率Ｖｘを
調整するために、１つの前の信号の他に、複数の前の信号（Ｓ_r-Xi；Ｘ＝１・・
・ｎ）、又は複数の前の信号の平均値を形成することによってもしくは複数の前
の信号の重み付けを行なうことによって得られた１つの信号も、増幅率Ｖｘを調
整するための基礎になり得る。

【００２１】 上述したように、検出器アレイＤの各放射線検出器には本発明による増幅装置
が後置接続される。しかしながら、１つの放射線検出器ｄの信号に基づいて、そ
れぞれの放射線検出器ｄに隣接する数個の放射線検出器の増幅率Ｖｘの調整を行
い、それによりそれらの放射線検出器に関してメモリ４，５ならびにコンピュー
タ３が除かれるようにすることもできる。隣接する放射線検出器の増幅率Ｖｘを
調整するために利用される放射線検出器ｄの信号は、例えば、基準となる放射線
検出器ｄとそれぞれ隣接する放射線検出器との距離に関係して重み付けされる。

【００２２】 図から明らかなように、ロジック装置としても構成できるコンピュータ３には
、１つの前の信号又は複数の前の信号を記憶するためにメモリ４が付設されてい
る。コンピュータ３に後置接続された別のメモリ５には、増幅率サブレンジＶ_b
およびオーバラップ範囲Ｕがルック・アップ・テーブル（Ｌｏｏｋ ｕｐ Ｔａ
ｂｅｌｌｅ）の形態で記憶され、コンピュータ３の信号の供給後に発生するメモ
リ５の出力信号によって増幅器１の増幅率Ｖｘが調整される。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による増幅装置の実施例を示すブロック図

【符号の説明】

１ 増幅器 ２ アナログ−ディジタル変換器 ３ コンピュータ ４，５ メモリ Ｄ 検出器アレイ ｄ 放射線検出器 Ｃ 像コンピュータ Ｍ モニタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2G088 EE02 KK05 5J100 JA01 LA00 LA11 QA01 SA00

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 増幅器（１）と、放射線検出器（ｄ）から出た信号（Ｓ_r）
   に関係して増幅器（１）の増幅率を調整するための手段とを備えた、放射線検出
   器（ｄ）から出た信号（Ｓ_r）の増幅装置において、現在の信号（Ｓ_r）の増幅率
   が前の信号（Ｓ_r-1）の信号高さに関係して調整されることを特徴とする放射線
   検出器から出た信号の増幅装置。
2. 【請求項２】 増幅率が現在の信号（Ｓ_r）に対する予想レンジ（１／ｆ・
   Ｓ_r-1〜ｆ・Ｓ_r-1）に関係して調整されることを特徴とする請求項１記載の装置
   。
3. 【請求項３】 現在の信号（Ｓ_r）の増幅率が少なくとも２つの前の信号（
   Ｓ_r-1）の信号高さに関係して調整されることを特徴とする請求項１又は２記載
   の装置。
4. 【請求項４】 ２つの前の信号（Ｓ_r-1）の平均値が増幅率の調整のために
   利用されることを特徴とする請求項３記載の装置。
5. 【請求項５】 放射線検出器（ｄ）が信号を発生するための複数の検出器要
   素を有し、１つの検出器要素の信号（Ｓ_r）が他の１つの検出器要素の現在の信
   号（Ｓ_r）の増幅率を調整するために利用されることを特徴とする請求項１乃至
   ４の１つに記載の装置。
6. 【請求項６】 前の信号（Ｓ_r-1）の重み付けが行なわれることを特徴とす
   る請求項３乃至５の１つに記載の装置。
7. 【請求項７】 前の信号（Ｓ_r-1）がディジタル化され、このディジタル化
   された信号に基づいて増幅率が調整されることを特徴とする請求項１乃至６の１
   つに記載の装置。