JP2007518095A - アナログデジタル変換シフトエラー訂正 - Google Patents

Abstract

アナログデジタル変換シフトが原因によるエラーに対して、核医療カメラからのパルスのエネルギー値を訂正する方法が、そのパルスからのサンプルのセットから選択されたサンプルのサブセット間の関係を決定することを含む。その関係は、コードの形式で表現される。コードのリストと、対応する変換係数とを提供する変換テーブルがアクセスされる。パルスのエネルギー値を訂正するため、サンプルのそのサブセットにおけるものと最も近いコードに対する変換係数がそのテーブルから選択され、サンプルのセットの積分に適用される。

Description

本出願は、デジタル処理技術に関する。本発明は、核医学におけるアナログデジタル変換でのパルス積分の間に、サンプルのタイミングのシフトが原因で生じる不一致の訂正のための技術と共に、特定の用途を発見し、及びそれを特に参照して説明されることになる。しかしながら、本発明は、アナログパルスがデジタル的に積分される様々なアプリケーションにおいて用途を発見することは、理解されたい。

核医療画像化は、調査対象からの放射線、例えばガンマ光子の検出を伴う。核医療画像化において使用するガンマ光子検出器は、通常は、シンチレーション結晶に結合されるたくさんの光電子増倍管を含む。ガンマ光子がシンチレーション結晶と相互作用するとき、通常UV帯域に含まれる低エネルギー光子のカスケードが放出される。これを「イベント」と呼ぶ。最も近い光電子増倍管は、順に、低エネルギー光子のカスケードを検出し、それぞれ、相似する電気信号を、アナログイベントパルスの形式で生成する。そして、そのパルスの総エネルギーの大きさは、他のパルスの総エネルギーと共に、その対象の放射性同位体分布を表す画像を再現するのに使用される。

パルスの総エネルギーは、その積分(integral)、つまり、エネルギー対時間のプロット下の面積に関連づけられる。従来のアナログシステムにおいて、パルスのエネルギーは、直接的に測定されるアナログチャネル変化レベルとして格納される。より近年では、アナログデジタル変換器(ADC)がその積分を決定するのに使用されてきた。全体の出力をアナログイベントとして測定するのではなく、電気的なパルス信号の振幅がある連続的なサンプリング周波数でデジタル化され、積分値を生成するためにそのデジタルサンプルがデジタル的にスキャンされる。あるイベントが発生するとき(離散的なタイミングチャネルで表されるように)、デジタル値が固定された数のサンプルに対して総和される。この総和は、積分された電気信号の表現を形成する。

この手法の１つの難点は、ADCシフトエラーと一般的に呼ばれる。これは、各パルスの開始をサンプリング間隔に正確に合わせることができないことから生じる。検出器と相互作用するガンマ光子の時間分布は連続的である。しかしながら、ADCサンプルは、固定されたサンプリング周波数で行われる。結果として、ADCは、パルス間で一致する態様で電気信号をサンプリングしない。所与のパルスに対して、ADCサンプルは、ADCサンプル周期の±1/2だけ時間的にシフトされる可能性がある。これが、ADCシフトエラーである。

もし、パルスが純粋な正規分布形状を持ち、かつ、総積分期間が全体のイベント期間を超える場合は、ADCシフトエラーが結果として積分の変動を生じることはない。しかしながら、実際は、パルスはポアソン分布を持つ(一般に、急激な上昇に続いて緩やかな落ち込みがある)。パルスはしばしば変換前にアナログ領域(domain)に再形成されるが、それでもそれらは厳密に正規分布に従うものではない。非理想的なパルス形状のため、ADCシフトエラーは結果としてパルスの測定された(determined)エネルギーにおける変動を生じる。

測定されたパルスエネルギーにおける変動の分布は、シンチレータ及び光電子増倍管の潜在的な(underlying)変動を1/4ずらして(in quadrature with)加える。これは、イベントエネルギーについて観測された分布を効果的に広げる。イベントエネルギーは、良いイベントと悪いイベントとを弁別する主要な手段であるので、良いイベントについての観測された分布を広げることは、弁別窓(discrimination window)を広げることをもたらし、従って、悪いイベントによる悪影響の尤度を増加させる。弁別窓が広げられない場合、感度の損失が生じる。いずれの場合にせよ、画像品質が減少される。

従来のガンマカメラにおいて、カメラのエネルギー分解能に対するシンチレーション結晶及び光電子増倍管の貢献は、ADCシフトエラーのそれより大きい。従って、ADCシフトエラーは全体の分解能に関して重要な効果を持たない。しかしながら、こうした部品のエネルギー分解能が改善するにつれ、ADCシフトエラーが全体の分解能に対して一層重要な貢献をするようになっている。

エネルギー分布(エネルギー分解能)における変動の量は、通常は、その分布の半値全幅(FWHM)により特定される。正規分布に対して、FWHMは、その分布の標準偏差に関連し、一般に、標準偏差に2x(2xln(2))^1/2(およそ2.35)を乗じることにより計算される。大まかに言えば、それは、ADCシフトエラーに基づいて、本質的変動(純粋なスパイク)を伴わない理論的なパルスの量を超える、パルスにおける追加エラーの量に対応する。ADCシフトエラーが増加する範囲まで、FWHMがADCのパルス形状とサンプル周波数とにより決定される。例えば、所与のパルス形状、積分期間(サンプル間の時間)が20ns、サンプル数が5に対して、FWHMが約25%であることが得られることができる。これは、積分期間が16nsにまで減らされると13%にまで落ち、10ns積分期間の積分期間が使用されると5%にまで落ちる。約1.5%までの追加的な削減が、サンプル数を5から8へ増加することにより、10nsの積分期間に対して達成される。

積分期間を短くする(FWHMを減らす)間、ある量の損失が常に存在することになる。更に、サンプリング周波数への実際的な限界が存在する。

本発明は、上記参照された課題その他を克服する、新規かつ改善された方法及び装置を提供する。

本発明の１つの側面によれば、アナログパルス及びデジタルサンプリング間隔の間の時間的なシフトから生じるエラーを減らす方法が提供される。その方法は、デジタルサンプルのセットを生成するために、間隔をあけた複数のサンプリング間隔でアナログパルスをデジタル的にサンプリングすることを含む。積分が、そのセットにおけるサンプルから決定される。サンプルのサブセットが選択される。サンプルのサブセットから訂正係数が決定される。訂正係数は、訂正された積分値を生成するためその積分に適用される。

本発明の別の側面によれば、アナログパルス及びデジタルサンプリング間隔の間の時間的なシフトエラーを減らすシステムが提供される。そのシステムは、デジタルサンプルのセットを生成するために、サンプリング間隔でアナログパルスをデジタル的にサンプリングする手段と、そのデジタルサンプルのセットから、アナログパルスの積分を決定する手段と、デジタル値のサブセットを選択する手段と、デジタルサンプルのサブセットから訂正係数を決定する手段と、その訂正を積分に適用する手段とを含む。

本発明の別の側面によれば、信号を訂正するシステムが提供される。そのシステムは、テストサンプルのセットを生成するため、ある時間間隔で、信号をサンプリングする手段を含む。訂正テーブルは、複数のコードを含み、それぞれのコードは、予測されるサンプルのサブセットにおけるサンプル間の関係に対応する。予測されるサンプルのサブセットはそれぞれ、予測されるサンプルの異なるセットから選択される。予測されるサンプルのセットはそれぞれ、サンプル間の間隔より短い時間間隔により時間でシフトされる。それぞれのコードは、対応する訂正係数に関連付けられる。(a)テストサンプルのサブセット間の関係に対応するテストサンプルのセットに対してコードを割り当て、(b)そのコードに対応する訂正係数を決定するために訂正テーブルにアクセスし、(c)テストサンプルのセットの積分にその訂正計数を適用するための手段が与えられる。

本発明の別の側面によれば、アナログパルス及びデジタルサンプリング間隔の間の時間的なシフトエラーを減らすシステムが提供される。そのシステムは、デジタルサンプルのセットを生成するために、ある時間間隔でパルスをサンプリングするアナログデジタル変換器を含む。訂正テーブルが訂正係数を複数のコードにそれぞれ割り当てる。それぞれのコードは、キャリブレーションサンプルのサブセットにおけるサンプル間での関係に対応する。キャリブレーションサンプルのサブセットはそれぞれ、キャリブレーションサンプルの異なるセットから選択される。キャリブレーションサンプルのセットはそれぞれ、サンプリング間隔に比例する時間でシフトされる。プロセッサは、デジタル値及び訂正係数からパルスの積分を計算する。

本発明の別の側面によれば、信号を訂正する方法が提供される。その方法は、テストサンプルのセットを生成するため、ある時間間隔でその信号をサンプリングすることを含む。複数のコードを含む訂正テーブルがアクセスされる。それぞれのコードは、予測されるサンプルのサブセットにおけるサンプル間の関係に対応する。予測されるサンプルのサブセットはそれぞれ、予測されるサンプルの異なるセットから選択される。予測されるサンプルのセットはそれぞれ、予測されるサンプルの別のセットに対して、サンプル間の間隔より短い時間間隔分、時間でシフトされる。それぞれのコードは、対応する訂正係数に関連付けられる。コードは、テストサンプルのサブセット間の関係に対応するテストサンプルのセットに割り当てられる。そのコードに対応する訂正係数を決定するのに訂正テーブルがアクセスされる。テストサンプルのセットの積分が行われ、訂正係数が、テストサンプルのセットの積分に適用される。

本発明の少なくとも１つの実施形態での１つの利点は、パルス積分に関するADCシフトエラーの効果が減じられることである。

本発明の少なくとも１つの実施形態での別の利点は、作成されるパルスに関するタイムスタンプを可能にする点である。

本発明の少なくとも１つの実施形態で別の利点は、ガンマカメラのエネルギー分解能が改善される点である。

本発明の更なる利点は、以下に述べる好ましい実施形態の詳細な説明を読み、及び理解することにより、当業者において明らかとなるであろう。

本発明は、様々な要素及び要素の配列の形式並びに様々なステップ及びステップの配列を取ることができる。図面は、好ましい実施形態を説明する目的だけのためにあり、本発明を限定するものとして解釈されるべきものではない。

図１及び図２を参照すれば、ガンマカメラのような核医療画像化デバイスＡが１つ又は複数の検出器ヘッド１０を含む(図１に示される実施形態においては３つ)。各ヘッドは、例えば患者のような領域１２にある調査対象から、ガンマ光子のような放射物を検出する。通常は、放射は、放射性医薬品の減衰の結果である。その減衰が、特徴的なエネルギーの放射光子を放出する。検出器ヘッド１０はそれぞれ、シンチレーション結晶１６に光学的に結合される多数の光電子増倍管１４を含む。ガンマ光子は、光又はシンチレーションのパルスを生成するシンチレーション結晶と相互作用する。そのイベントは、アナログデジタル変換器(ADC)１８のタイミングチャネルにより認識される。シンチレーションを監視する(view)各光電子増倍管１４は、受信光の量に比例するイベントパルスの形式でアナログ電気信号(analogous electrical signal)を生成する。ADC１８は、選択された周波数でパルスをサンプリングするサンプリングソフトウェアを含む。例えば、図３に説明されるように、連続する時間t_１、t_２、t_３、．．．t_１０においてパルスのエネルギーサンプルS_１、S_２、S_３、．．．S_５が取られる。ADCは、そのパルスの正確な開始点t_０(つまり、ゼロ時間)を検出することはない。従って、０(最初のサンプルが正確にそのパルスの開始と一致するというまれなケースにおいて)と(t_２−t_１)との間の値を持つt_１−t_０のADCシフトエラーが存在する。より一層正規分布に近いもの(more Gaussian distribution)を作成するためのパルスのサンプリングに先行して、パルスの形成がオプションで行われる。

プロセッサ２２は、サンプリングされたデジタルパルスエネルギー値S_１、S_２、S_３、．．．S_５をADCから受信する。プロセッサは、パルスの総エネルギーに対する未訂正の値を得るため、サンプルの積分を行う。例えば、S_１＋S_２＋S_３＋S_４＋S_５である。プロセッサは、そのサブセット内のサンプル間の関係と相関するコードを作成するのに、これらのサンプルのサブセットを用いる。例えば、複数の選択された連続するサンプル、例えば、S_１、S_２及びS_３がそのサブセットを形成するのに選択される。サブセット内のサンプルは、好ましくは、エネルギーが高速に変化するエネルギー分布の一部を包含するように、好ましくは、ピークエネルギーPeに及ぶように選択される。プロセッサ２２は、そのコードに関連する訂正係数を得るため、訂正アルゴリズムテーブル２４にアクセスする。そして、訂正係数は、訂正されたエネルギー値を生成するため、エネルギーの積分値に適用される(例えば、その２つが乗算される)。結果として生じる積分されたエネルギーに関するADCシフトエラーの効果は、それにより削除されるか又は削減される。

同じイベント監視するすべての管の訂正されたエネルギー値が総和され、その総和は、有効な信号を特定するため各シンチレーションの総エネルギーを放射性医薬品の特徴的なエネルギーと比較する画像プロセッサ及びメモリ２６に送られる。それぞれが光電子増倍管を監視するヘッドの空間的な位置と、各有効なイベントに対して、監視中の(viewing)光電子増倍管からの信号の相対的な大きさPeとが３次元画像に再構築される。ビデオプロセッサ２８は、対応する人間可読可能な表示をビデオモニタ３０上に生成するため、画像メモリ２６からデータの選択された部分を引き出す。通常の表示は、再投影、選択されたスライス又は平面などを含む。

訂正係数は、入力パルスのサンプルのサブセット(S_１、S_２、S_３)とシフトエラーと未訂正のエネルギー値に関する効果との間の予測された関係の関数である。この予測された関係は、パルスの予想形状の理解に基づく。信号の一般的な形状を知ることができれば、これらの関係が決定されることができる。ADCシフトエラーが変化するにつれ、その関係は、計算可能な態様で変化し、その関係はエンコードされることができる。更に、ADCシフトエラーがゼロであるエネルギー信号に対して、エネルギー信号における変化の量が推定されることができる。ADCシフトエラーがjである推定されたエネルギー信号と、ADCシフトエラーが0(ゼロ)である推定されたエネルギー信号との比は、訂正係数のセットを形成する。これらは、実際のパルスにおけるサンプルのサブセット間のエンコードされた関係に基づき、選択され、かつ適用されることができる。

アルゴリズム又はルックアップテーブル２４を生成するのに、訂正係数のセットが予測されたパルスから決定され、選択されたサンプルセット間の対応する関係がエンコードされる。

訂正係数は、パルスについて予測されたエネルギー分布曲線から決定される。予測されたパルスは、積分される実際の信号に、形状において類似することが予想されるものである。予測されるパルス分布曲線は、パルス形状についての演繹的な知識に基づくものとすることができる。１つの方法において、核医療デバイスＡ又は同様なデバイスから実際のエネルギーパルスのプロットを作成するのに、ゲート式積分器がアナログシステムと共に用いられる。ゲート式積分器は、サンプルエラーが小さい又はそれが全くないパルスが分析されることを可能にする。予測されたエネルギー分布曲線を作成する他の方法もまた意図され、それは、ADCを伴うパルスを非常に短い周波数でサンプリングすることを含む。又はトライアンドエラー法でもよい。あるトライアンドエラー法においては、提案されるプロットが作成され、例えば、ポアソン分布又は正規分布である。訂正係数のセットは、曲線から決定される。訂正係数は、複数の実際のパルスに適用される。そして、エネルギー分解能における改善が達成されるか否かが決定される。この手続は、多くの反復を経験することができ、各反復は、エネルギー分解能を改善するかどうかを決定するために評価される。

ある実施形態において、訂正係数と複数のシフトエラーのそれぞれに対して関連付けられた値とが、予測されたパルス、積分期間、及びサンプルの総数に対して次のようにして決定される:

１．時間(t_１、t_２、t_３、．．．t_１０)における予測されたパルスのエネルギーサンプルのセット(例えば、S_１、S_２、S_３、．．．S_１０)が、0から積分期間 p = (t₂ - t₁)まで、複数のシフトエラーjに対して取られる。これらのサンプルは、生の(raw)パルスエネルギーから、又は図３に説明されるように、より一層正規分布に近いものを達成する曲線の平滑化(smoothing)の後に取られることができる。好ましくは、シフトエラーが、可能なシフトエラーの範囲を超える時間において、均等に間隔をあけられる(spaced)。例えば、積分期間pがJナノセカンド(ns)であるとすると、1、2、3、．．．J nsのシフトエラーに対する訂正係数が得られる。シフトエラーが時間においてより近接して間隔をあけられるほど、訂正がより正確になりがちになる。しかしながら、実用的な目的のためには、約6-25の間隔をあけられたシフトエラーに対する訂正係数を決定することが一般的には十分である。例えば、10nsの間隔でサンプリングするために、0、１、2、3、4、5、6、7、8、9、10nsのシフトエラーを選択することがFWHMにおける実質的な改善、つまり核医療デバイスのエネルギー分解能を提供するには十分である。積分期間pは、訂正係数の決定に対しても、実際のパルスのサンプリングに対しても共に同じである。

２．エネルギー値E₀からE_pを得るために、予測された曲線が、各シフトエラーにおいて解析的に積分される。

３．N個のサンプルのサブセットが、各積分に対するサンプルから選択される。例えば、サンプルS_１、S_２、S_３、．．．S_１０のうち、連続するサンプルS_１、S_２、S_３が選択される(N = 3)。サブセットにおいて選択されたサンプルは、実際のパルスの訂正に関して後に使用されることになるものと同じである。サブセットにおけるサンプルは、連続でも非連続であっても構わない。サブセットにおけるサンプルは、好ましくは、ピークに及ぶか又は隣接する、高速に変化するエネルギーの領域にある。セットにおけるすべてのサンプルが理論的には選択されることができるけれども(従って、この用途のためにサブセットとして考えられることができるけれども)、すべてのサンプルを使用する必要はなく、結果としてプロセッサが処理するには管理しがたい量のデータを生じる可能性がある。一般的に、サブセット内の約2から4のサンプルで通常は十分である。

４．サブセット内の各サンプルが、積分において最大のサンプルに対して正規化される。例えば、最高のエネルギーに値１が与えられ、サブセット内のサンプルに最高のサンプルのエネルギーに対するサンプルのエネルギーの比を示す値が割り当てられる。

５．各正規化されたサンプルの値は、Mビット値としてエンコードされ、Mは好ましくは3と6との間である。Mの値は、部分的には、プロセッサのデータ処理能力に依存することになる。現在のプロセッサ能力に影響を受けやすいけれども、4という値は、コード値の適切な範囲を与える。例えば、その値はすべて、共通の係数により乗算され(4ビットコードの場合には15)、整数として表現される。それから、整数は、バイナリコードに変換される。

６．各サブセットからのN個のMビットコード値は、ADCシフトエラーjでのその積分に対するサンプルサブセット間の関係を表すNxMビットコードC_j(例えば、3x4 = 12ビットコード)を形成するために結合される。例えば、サブセットの、正規化され、係数乗算されたコード値は、0、8及び15である。バイナリに変換されると、12ビットコードとなる。それらは、0000 1000 1111(即ち、十進数で143に等しい)として表される。

７．訂正係数が、0と積分期間p = (t₂ - t₁)との間の複数のシフトエラーjのそれぞれに対して割り当てられる。各訂正係数は、シフトエラーが0でのパルスの積分されたエネルギーに対する、シフトエラーのパルスの積分されたエネルギーの比から決定される。即ち、
比 R_j = E_p/E_j
である。

訂正係数は、ゼロシフトエラーにおいて値１を持つ。シフトエラーが変化すると、訂正係数の値が変化するが、一般には、線形的な態様ではない。

８．ステップ６からのコードとステップ７からの比とを用いて、表１に示されるように訂正テーブル２４が生成される。

９．コードC₀からC_jがNxMビットのコード空間全体を埋め尽くさない場所で、訂正テーブルは、最も近接する規定済みコードに基づき訂正係数を割り当てるか又は２つもしくはそれ以上の最も近接する規定済みコードから訂正係数を補間することにより、完全にされる。

一旦訂正テーブル２４が生成されると、もしそれが別個に作成された場合には、それはプロセッサに与えられることができる。それから訂正テーブル２４は実際のパルスに適用されることができる。

訂正テーブルの実際のパルスへの適用は、イベント毎に基づき、以下のステップに従い行われる。

１．時間t_１、t_２、t_３、．．．t_１０での実際の「テスト」パルスのエネルギーサンプルのセットS_１、S_２、S_３、．．．S_１０が取られる。これらのサンプルは、生のパルスエネルギーから、又は図３に説明されるようにより一層正規分布に近いものを達成する曲線の平滑化の後で取られることができる。

２．テストパルスからのエネルギーサンプルのセットの最大エネルギー値が決定される。

３．エネルギーサンプルのセットから、エネルギーサンプルのサブセットが選択される。訂正テーブルを形成するのに使用されるのと同じサブセットが使用され、例えば、時間t_１、t_２、t_３でのテストパルスのサンプルS_１、S_２、S_３が使用される。

４．サブセットサンプル値は、訂正テーブルの形成に際し説明されたように、サンプルのセットにおける最大値に対して正規化される。

５．サブセットは、NxMビットコードC_jを生成するため、訂正テーブルに対する上述のステップ５及び６で説明されるのと同じようにエンコードされる。

６．生成されたコードC_jが、プロセッサにより、訂正テーブルを用いて、対応する訂正係数とマッチされる。コードが訂正テーブルに記載されていない場所では、次に低い数値コードが選択され、そのコードに対する対応する訂正係数がテーブルから読み出される。

７．訂正されたエネルギー値を生成するため、サンプルのセット全体からの積分結果が、訂正係数により乗算される。集積(piling up)が生じる場合(あるパルスの立ち下がりエッジが次のパルスの立ち上がりエッジと重なるようにして、２つ又はそれ以上のパルスが重なる場合)には、セットに含まれるいくつかのサンプルが、積分に先行する集積の効果を説明するために訂正されることができる。

この方法によるエネルギー値の訂正は、１つの可能なエラー源を削減することにより、核医療デバイスＡで可能な分解能を増加させる。それは、例えば、現在使用されている約20nsから約10nsへと積分期間を減少させるような他のエラー削減方法と共に用いられることができる。更に、その技術は、得られる分解能の利点をADCシフトエラーがつぶすことなく、一層高いエネルギー分解能を備えるシンチレーション結晶が使用されることを可能にする。例えば、シンチレーション結晶として、約10%のエネルギー分解能しか持たない従来のヨウ化ナトリウムの代わりに、約3%のエネルギー分解能を持つ臭化ランタンが、シンチレーション結晶として使用されることができ、それは、核医療システムのエネルギー分解能を改善する。

エネルギーの積分を訂正することに加えて、パルスの開始時間を決定するのに、オプションで、訂正テーブルも使用される。コード値が分かれば、対応するADCシフトがテーブルから読み出される。ADCシフトを、最初のサンプルが取られる実際の時間から減算することにより、パルスが開始された時間が決定される。このようにしてパルスに対するタイムスタンプを作成することは、例えば、デジタル変換に対する時間を作成するため、陽電子放出断層撮影法(PET)システムにおいて用途が見つかる。

本発明の範囲を限定することを意図することなく、以下の理論的で特定の実施形態が、訂正法の用途を実証する。

正規分布の形成化の後、図３に示される形状のパルスが、サンプリングされることを想定する。積分期間は10nsであり5のサンプルが使用される。訂正テーブルを適用することなく、これは、結果として5%のFWHMを生じる。

訂正テーブルを作成するために、0-10nsのADCシフトエラーを伴うパルスが解析的に積分され、5のサンプルそれぞれに対して表２に示されるようになる。積分E_jは、特定のシフトエラーでの5のサンプルに対するエネルギーの総和である。この値は、シフトエラーに応じて、約2.22から2.35まで変化することが見られることができる。セットにおける最大エネルギー値が同様に特定される。

最初の３つのサンプルS_１、S_２、S_３を有するサブセットが、コードを生成するのに各ADCシフトエラーから使用される。特に、S_１、S_２、S_３の値は、各シフトエラーでの最大値に対して正規化される。例えば、ゼロシフトエラーセットに対する最大値は、S₄ = 0.894791である。従って、S₃の正規化された値は、0.865768/0.894791 = 0.967564である。そして、正規化された値はそれぞれ、共通の係数で乗算される:本例においては15である。従って、与えられた例に対しては、15 x 0.967564 = 14.51である。これは、一番近い整数 = 14にまで、切り捨てられる。14は、４ビットコードでは1110に等しい。

３つの値に対するコードは、それから12ビットコードを形成するため結合される。本例において、サブセット内でS₁及びS₂に対応する値は、共にゼロであるから、結合されたコードは、000000001110であり、十進数コードの14に等しい。これは、シフトエラー0に割り当てられたコードである。それから、他のシフトエラーのそれぞれに対して対応するコードが決定され、それは表３に示される。訂正係数は、E₀/E_jから決定される。第１のサブセットにおいて、例えば、E_j = E₀であり、この値は１である。

これは、訂正テーブル２４を与え、説明される実施形態においては、表４で表される。

それから、同じ積分期間と同じサンプル数でサンプリングされる実際のテストパルスに使用されるため、訂正テーブルが、核医療デバイスＡのプロセッサ２２に入力される。

訂正テーブルを適用するため、各イベントからのサンプルのセットが、最大サンプルを決定するために調査される。それから、サブセットにおけるサンプルS_１、S_２、S_３が最大サンプルに対して正規化され、４ビットコードが生成される。４ビットコードは、１２ビットコードに結合され、これは、訂正テーブルをインデックス化するために使用される。結果として生じる訂正係数は、訂正されたエネルギー値を形成するため、サンプルのセットの積分で乗算される。

説明される実施形態において、S₁の値は、常にゼロである。従って、サブセットにおける３つのサンプル間の関係に影響を及ぼさない。これが当てはまる場合、３つの値それぞれがその関係を決定するのに関与するように、異なるサブセット、例えばS_２、S_３、S₄が使用されることができる。

処理をテストするために、0と積分期間(この場合10ns)との間で一様に分布されるADCシフトエラーを用いて、この態様で、千回、テストパルスが解析的に積分される。そうした積分の部分的なリストが表５に示される。

訂正されたデータに対して結果として生じるFWHMは、0.35%である。これは、訂正なしのFWHMに対する5%以上の実質的な改善である。本方法は、負のADCシフトエラー、つまり、最初のサンプルがパルスの実際の開始時間に先行して取られるものに対してさえも機能することに留意されたい。

本発明は、核医療画像化において使用されるガンマ光子検出器からのエネルギーパルスでのエネルギー値の訂正の観点から説明されてきた。これは、単光子放射型平面画像化、単光子放射型コンピュータ断層撮影法(SPECT)、及び陽電子放射型断層撮影法(PET)システムを含む。パルスの開始後、一様な時間間隔でサンプリングを開始することの困難さから生じるエラーに対して、他のソースからのエネルギーパルスが同様に訂正されることができることは理解されたい。適用は、一般に、限られた持続時間を持つ知られた形状の信号であり、連続的かつランダムに発生する信号が、固定周波数のADCでサンプリングされる場合、かつ、サンプリングされた信号の積分が所望される場合のような任意の状況にまで拡張されることができる。本発明は、変数が、例えば電流対時間のような定量化できるもの(determinate)に対してプロットされる場合、かつ、その変数が、その定量化できるものに対する一般に予測可能な変化に従う場合に、他のソースから得られるデータを処理するのにも広い適用を発見する。特定の例としては、熱エネルギー対時間、濃度変化対時間、エネルギー対波長等がある。

本発明は、好ましい実施形態を参照して説明されている。前述の詳細な説明を読み、理解することにより、他者であっても変形及び変更を思いつくことになろう。本発明は、斯かる変形及び変更が、添付の特許請求の範囲又はその均等物の範囲内にある限り、それらをすべて含むものとして解釈されるべきことが意図される。

本発明によるガンマカメラ及びエネルギー処理システムの概略的な図である。 図１の検出器のヘッドの１つの拡大断面図である。 正規分布の形成化の前後での正規化されたシンチレーションパルスの例示的なプロットである。

Claims (21)

1. アナログパルス及びデジタルサンプリング間隔の間の時間的なシフトから生じるエラーを減少させる方法において、
   デジタルサンプルのセットを生成するために、間隔をあけた複数のサンプリング間隔で前記アナログパルスをデジタル的にサンプリングし、
   前記セットにおける前記サンプルから積分を決定し、
   前記サンプルのサブセットを選択し、
   前記サンプルのサブセットに対応する訂正係数を決定し、
   訂正された積分値を生成するため、前記積分値に前記訂正係数を適用することを有する方法。
2. 放射物の光子をシンチレーションに変換し、
   光電子増倍管を用いて、前記シンチレーションを前記アナログパルスに変換することを更に含む請求項１に記載の方法。
3. 前記デジタルサンプリングに先行して、正規分布からの変化を減らすため、前記アナログパルスを平滑化することを更に含む請求項１に記載の方法。
4. 前記デジタルサンプリングが、一様に間隔をあけた時間間隔で行われる、請求項１に記載の方法。
5. 前記デジタルサンプルのセットには、少なくとも４つのサンプルが存在する、請求項１に記載の方法。
6. 積分を決定する前記ステップは、前記セットにおける前記サンプルの総和を取ることを含む、請求項１に記載の方法。
7. 前記サブセットを選択することは、前記セットにおける少なくとも２つのサンプルを選択することを含む、請求項１に記載の方法。
8. 前記サブセットを選択することは、前記セットにおける前記デジタルサンプルの３つを選択することを含む、請求項１に記載の方法。
9. 訂正係数を選択する前記ステップは、
   前記デジタルサンプルのサブセットを結合し、
   訂正係数ルックアップテーブルのアドレスを処理するために前記結合を用いることを含む、請求項１に記載の方法。
10. 正規化されたサンプルを形成するために、前記サンプルのセットにおける最大サンプルに対して前記サブセットにおける前記サンプルをそれぞれ正規化し、
    前記正規化されたサンプルのそれぞれに、前記サブセットにおけるすべてのサンプルに対して同じである係数を乗算することを更に含む請求項９に記載の方法。
11. 前記デジタルサンプルのサブセットから、前記アナログパルスの開始時間を決定することを更に含む請求項１に記載の方法。
12. 複数のコードに対する訂正係数を割り当てる訂正テーブルを生成することを更に含み、前記コードがそれぞれ、形に関して前記アナログパルスに似ているキャリブレーション信号に含まれるサンプルのサブセット間の関係に対応する、請求項１に記載の方法。
13. 前記訂正テーブルの生成は、
    キャリブレーションパルスが、サンプリング間隔に対して時間に関してシフトされる、複数のキャリブレーションサンプルセットに対して、
    デジタルサンプルのセットを生成するために、間隔をあけた複数の間隔で前記キャリブレーションパルスをサンプリングし、
    前記セットにおける前記デジタルサンプルの関数である積分を決定し、
    前記デジタルサンプルのサブセットを選択し、
    前記サンプルのセットの前記積分に、前記第１のサンプルが固定された基準点で取られる、デジタルサンプルのセットの積分を関連させる訂正係数を決定し、
    前記サブセットにおける前記サンプルの間の関係に関連する前記デジタルサンプルのサブセットへコードを割り当て、前記コードへ前記訂正係数を割り当てることを含む、請求項１２に記載の方法。
14. 前記固定された基準点は、前記サンプリング間隔の開始である、請求項１３に記載の方法。
15. 前記予測されるサンプルのサブセットにコードを割り当てることが、
    前記サブセットにおける前記サンプルのそれぞれに対して、前記サンプルをMビットコードに変換し、
    前記MビットコードをMxNビットコードに結合することを含み、前記Nは、前記サブセットにおけるサンプルの個数である、請求項１３に記載の方法。
16. 前記サンプルをMビットコードへ変換することが、
    前記予測されたサンプルのセットにおける最大サンプルに対して前記サンプルのそれぞれを正規化し、
    前記正規化されたサンプルに、前記予測されたサンプルのサブセットにおけるすべてのサンプルに対して同じである係数を乗算することを含む、請求項１５に記載の方法。
17. 受信した放射物に応じてエネルギーパルスを生成する少なくとも１つの検出器ヘッドと、
    請求項１に記載の方法に基づき前記パルスを積分するプロセッサとを有する核カメラ。
18. アナログパルス及びデジタルサンプリング間隔の間の時間的なシフトエラーを減少させるシステムであって、
    デジタルサンプルのセットを生成するために、サンプリング間隔で前記アナログパルスをデジタル的にサンプリングする手段と、
    前記デジタルサンプルのセットから前記アナログパルスの積分を決定する手段と、
    前記デジタル値のサブセットを選択する手段と、
    前記デジタルサンプルのサブセットから訂正係数を決定する手段と、
    前記訂正を前記積分に適用する手段とを有するシステム。
19. 前記サンプリングする手段が、アナログデジタル変換器を含む、請求項１８に記載のシステム。
20. アナログパルス及びデジタルサンプリング間隔の間の時間的なシフトエラーを減少させるシステムであって、
    デジタルサンプルのセットを生成するため、時間間隔で前記パルスをサンプリングするアナログデジタル変換器と、
    訂正係数を複数のコードにそれぞれ割り当てる訂正テーブルであって、前記コードがそれぞれ、キャリブレーションサンプルのサブセットにおけるサンプル間の関係に対応し、前記キャリブレーションサンプルのサブセットはそれぞれ、キャリブレーションサンプルについての異なるセットから選択され、前記キャリブレーションサンプルのセットがそれぞれ、サンプリング間隔に対し時間に関してシフトされる、訂正テーブルと、
    前記デジタル値と前記訂正係数とから前記パルスの積分を計算するプロセッサとを有するシステム。
21. 放射物源と、
    前記放射物を検出する検出器とを更に含み、該検出器が前記パルスを生成する光電子増倍管を含む、請求項２０に記載のシステム。

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