JP2011513761A - 放射線検出装置における低電力ｔｄｃ−ａｄｃ及びアンガー理論 - Google Patents

Abstract

画像診断装置は、撮像領域２０からの放射線を検出する検出器アレイ１６からの信号を処理する信号処理回路２２を有する。ヒット信号は、放射光がヒットしている対応する検出器１８を示す。前記信号処理回路２２は、複数の入力チャンネル３２_１、３２_２、３２_３、３２_４を含み、各々の入力チャンネルは、前記対応する検出器要素１８からヒット信号を、これら各々の入力チャンネル３２_１、３２_２、３２_３、３２_４が各々のヒット信号が受信される位置に対応するような対応する検出器要素からヒット信号を受信する。複数の積分器４２は、前記入力チャンネル３２からの信号を積分し、各々の放射ヒットに関連するエネルギー値を決める。複数のＡ／Ｄ変換器４４_１、４４_２、４４_３、４４_４は、前記積分したエネルギー値をデジタルのエネルギー値に変換する。複数の時間／デジタル変換器４０は、前記ヒット信号を受信し、デジタルのタイムスタンプを発生させる。ＯＲ論理３６、３８は、前記複数の入力チャンネルのサブセットから、前記ＡＤＣ４４の１つ及び時間／デジタル変換器４０の１つに信号のヒットを中継し、前記サブセットは、２つ以上の入力チャンネルが各ＡＤＣ４４及び／又は各時間／デジタル変換器４０と接続されるような２つ以上の入力チャンネルを有する。レジスタ及びリードアウト２５は、ヒット信号に対する前記位置、前記デジタルのエネルギー値及び前記デジタルのタイムスタンプを読み出す。

Description

本出願は、画像診断技術に関する。放射線の検出に関連する電子機器の電力消費を減少させることに特に応用され、それを特に参照して説明される。しかしながら、光検出器のアレイの電力消費を減少させることにも応用され、上述した応用に必ずしも限定されないことを理解すべきである。

シリコン光電子増倍管(SiPM: silicon photo multipliers)又は多重陽極電子増倍管(PMT: multi-anode photomultiplier tube)の使用は、高性能のＴｏＦ−ＰＥＴ(time-of-flight PET)検出器を可能にする。これら検出器は、高い時間、空間及びエネルギーの分解能を持ち、比較的小さい大きさ（数ｍｍ）の検出器のおかげで、盛り上がり(pile up)効果を最小限にする。このような高密度の検出器アレイに適応させるためのリードアウトチャンネルの数は、模範的なＰＥＴ検出器よりも大幅に増大している。集積した低電力の電子機器は、特にＴｏＦ−ＰＥＴの要求にうまく適応させる。さらに、隣接論理の使用が前記電子機器に複雑さを加える。トリガ回路が使用される構成要素に基づいて加えられなければならない場合、これは特に当てはまる。この加えられた回路はしばしば、利得及び遅延整合が足りず、それゆえタイムスタンプ動作は結果的に悪くなる。

現在の時間／デジタル（ＴＤＣ）及びＡ／Ｄ（ＡＤＣ）の特定用途向けＩＣ（ＡＳＩＣ）の設計は上手くいっている。各々のＩＣは比較的少ない電力を消費する一方、これらＩＣの高密度アレイは、比較的高い電力量を消費し、約１Ｗ／ｃｍ^２の熱を放散しなければならなくなる。検出器からデジタイザ(digitizer)へのアナログ経路はできる限り短くすべきであるので、検出器に関連する電子機器が適切に冷却されない場合、検出器は熱くなる。ＳｉＰＭのリードアウトの場合、検出器の性能は温度と共に大きく変化し、それゆえ前記システムに費用及び複雑さを加える、適切な冷却及び熱の設計が必要とされる。

従来のマルチチャンネルのＴＤＣ／ＡＤＣは一般に、各々がタイミング分岐及びエネルギー分岐を持っている、様々な同一チャンネルから構成される。放射事象の記録又は"ヒット"は、タイミング分岐において信号がトリガしきい値を超える場合、一般に生成され、これはその後、エネルギー分岐においてアナログ積分及び変換を開始する。タイムスタンプ及びエネルギー情報と共にチャンネル情報は、ＰＥＴ画像の基礎である同時計測線(LOR: line of response)を形成するために、さらに処理する及び後の一致検索のためのサブシステムに送られる。タイムスタンプを供給する処理器はしばしば、長い変換時間、基準の開始又は停止信号及び長いリセット時間を必要とする時間／電圧変換器（ＴＡＣ）を使用する。

自己トリガ型デジタイザ(TDC/ADC ASIC)は、優れた性能を示すが、単一のルックアップテーブル（ＬＵＴ）を使用するアンガー論理(Anger logic)に基づくピクセル特定に一定の情報の組を供給しない。これは、低エネルギーの事象が個々のトリガしきい値を超えない場合、これら事象がトリガを発生させないという事実による。

本出願は、上述した問題及びその他を克服する新しい及び改善した放射線検出器アレイを提供する。

ある態様に従って、画像診断装置が規定される。信号処理回路は、撮像領域からの放射線を検出する検出器アレイからの信号を処理する。ヒット信号は、放射光(radiation photon)がヒットしている対応する検出器を示す。前記信号処理回路は、複数の入力チャンネルを含み、各々の入力チャンネルは、これら各々の入力チャンネルが各々のヒット信号が受信される位置に対応するような対応する検出器要素からヒット信号を受信する。複数の積分器は、前記入力チャンネルからの信号を積分し、各々の放射線のヒットに関連するエネルギー値を決める。複数のＡ／Ｄ変換器は、積分したエネルギー値をデジタルのエネルギー値に変換する。複数の時間／デジタル変換器は、前記ヒット信号を受信し、デジタルのタイムスタンプを発生させる。ＯＲ論理は、信号のヒットを前記複数の入力チャンネルのサブセットから、ＡＤＣの１つ及び時間／デジタル変換器の１つに中継し、このサブセットは、２つ以上の入力チャンネルが各ＡＤＣ及び／又は各時間／デジタル変換器と接続されるような２つ以上の入力チャンネルを含んでいる。レジスタ及びリードアウトは、ヒット信号に対する位置、デジタルのエネルギー値及びデジタルのタイムスタンプを読み出す。

もう１つの態様に従って、画像診断方法が規定される。撮像領域からの放射線を検出する検出器アレイからの信号が処理され、これら信号は、放射光がヒットしている対応する検出器を示す。ヒット信号は、複数の入力チャンネルから受信され、各々の入力チャンネルは、各々のヒット信号が受信される位置に各々の入力チャンネルが対応するような対応する検出器要素を持つ。前記入力チャンネルからの信号が積分され、各々の放射線のヒットに関連するエネルギー値を決める。この積分されたエネルギー値は、デジタルのエネルギー値に変換される。前記ヒット信号が受信され、デジタルのタイムスタンプが発生する。信号のヒットは、前記複数の入力チャンネルのサブセットから、ＡＤＣの１つ及び時間／デジタル変換器の１つに中継され、前記サブセットは、２つ以上の入力チャンネルが各ＡＤＣ及び／又は各時間／デジタル変換器と接続されるような２つ以上の入力チャンネルを含んでいる。ヒット信号に対する位置、デジタルのエネルギー値及びデジタルのタイムスタンプが読み出される。

もう１つの態様に従って、撮像領域からの放射線を検出する検出器アレイからのヒット信号を処理する信号処理回路の電力消費を減少させる方法が規定され、これらヒット信号は、放射光がヒットしている対応する検出器を示す。ヒット信号は、各々のヒット信号が受信される位置に各々の入力チャンネルが対応するような対応する検出器要素から、複数の入力チャンネルを用いて受信される。これら信号は、前記入力チャンネルから積分され、各々の放射線のヒットに関連するエネルギー値を決める。積分したエネルギー値は、デジタルのエネルギー値に変換される。ヒット信号が受信され、デジタルのタイムスタンプが発生する。消費電力は、ＯＲ論理を用いることにより減少し、２つ以上の入力チャンネルが各ＡＤＣ及び／又は各時間／デジタル変換器と接続されるような入力チャンネルを結合する。ヒット信号に対する位置、デジタルのエネルギー値及びデジタルのタイムスタンプが読み出される。

１つの利点は、タイミングジッタが減少することである。

もう１つの利点は、検出器要素の不感時間(dead time)の減少にある。

もう１つの利点は、熱の発生の減少にある。

もう１つの利点は、低い電力消費である。

もう１つの利点は、簡単な回路レイアウトにある。

もう１つの利点は、熱感知部品を冷却することの簡単さの増大にある。

もう１つの利点は、低電圧装置に電力を供給することの簡単さの増大にある。

本発明のさらに他の利点は、以下の詳細な説明を読み、理解すると当業者に明らかとなるであろう。

本発明は、様々な構成要素及び構成要素の配列、並びに様々なステップ及びステップの配列の形式をとってもよい。図面は、好ましい実施例を説明することだけを目的とし、本発明を制限するとは解釈すべきではない。

本出願による核医学撮像装置の概略図である。 タイムスタンプをすることを目的に幾つかの入力チャンネルが一緒に符号化されるタイミング処理の流れ図である。 和、積分及びＡ／Ｄ変換が幾つかの入力チャンネルに対し符号化される前記タイミング処理のもう１つの実施例を示す。 可能なチャンネル符号化方式を示す。 一緒に符号化される検出器要素間の距離の関数として、事象が相関していない確率を表すグラフである。 図４の符号化方式に対する可能な回路基板配線レイアウトを表す。 チャンネル符号化方式に隣接論理の使用を取り入れる。 図７の隣接論理を実施するための可能な重畳するトリガ領域を示す。 個々のトリガ領域のタイムスタンプの組み合わせを合計した信号のタイムスタンプに置換又は補足として取り入れる。 図４の符号化方式に散在するトリガ領域を示す。 ＡＤＣ及びＴＤＣ符号化の両方を隣接論理に組み合わせる。

図１を参照すると、診断撮像装置１０は、ハウジング１２及び被験者支持台１４を含む。検出器アレイ１６は前記ハウジング１２内に含まれている。この検出器アレイ１６は、複数の個々の検出器要素１８を含んでいる。ある特定の実施例がＰＥＴスキャナを参照して説明されているのに対し、本出願は、例えばガンマ線望遠鏡のような宇宙物理学、Ｘ線撮影、セキュリティー、工業並びに他の医療応用、例えばＳＰＥＣＴ及びＸ線にも有用であると理解すべきである。一般に、本出願は、Ｘ線、ガンマ線又は他の荷電粒子を高いエネルギー及び空間分解能で撮像するのに利用することが分かる。前記アレイ１６は、検出器要素１８が撮像領域２０に隣接して置かれるように並べられる。この検出器アレイ１６は、検出器１８からなる１つのリング、複数のリング、１つ以上の個別の平坦な又は弧状のパネル等にすることができる。ＰＥＴにおいて、ガンマ線の対は、撮像領域における陽電子消滅事象により発生し、夫々反対の方向に進む。これらガンマ線は、一方のガンマ線が検出器に到達するのに他方のガンマ線よりもより遠くに進む場合、検出器間における僅かな時間差（約数ナノ秒）を持つ対として検出される。従って、ＰＥＴスキャナにおいて、これら検出器アレイは一般に撮像領域を取り囲んでいる。

ＰＥＴスキャンが始まる前に、被験者は放射性医薬品を注入される。ある一般的な実施例において、前記放射性医薬品は、タグ分子に結合される放射性元素を含んでいる。このタグ分子は、撮像される領域に関連し、通常の生体プロセスによってそこに集まる傾向がある。例えば、急速に増殖するがん細胞は、自分達を複製するのに異常なほど大量のエネルギーを消費する傾向がある。それゆえ、放射性医薬品は、細胞が一般に代謝を行い、エネルギーを作り出す分子、例えばグルコースにリンクされる、上記領域に集まることができる、及び画像内に"ホットスポット"として現れることができる。他の技術は、循環系を流れるタグを付けた分子を監視する。

ガンマ線が検出器アレイ１６に衝突するとき、時間信号が発生する。トリガ処理器２２は、放射性医薬品により生じるガンマ線のエネルギーに特有のエネルギースパイク、例えばパルス下の積分値について各々の検出器１８を監視する。前記トリガ処理器２２は、クロック２３を検査し、各々検出したガンマ線に前縁受信スタンプの時間をスタンプする。タイムスタンプ、エネルギー推定及び位置推定は、事象検証処理器２４により最初に用いられ、ヒットデータは後続する一致検査に使用され得るかを判断する。承認された対は、ＬＯＲを規定する。ガンマ線は光の速さで進むため、検出したガンマ線が数ナノ秒以上離れて到達する場合、これらガンマ線はおそらく同じ消滅事象で発生したのではなく、廃棄される。略同時の事象における微小な差は、前記ＬＯＲに沿って前記消滅事象をさらに局所化するのに使用されることができるので、ＴＯＦ−ＰＥＴにおいてタイミングは特に重要である。事象の時間分解能がさらに精密になるにつれて、事象がそのＬＯＲに沿って局所化される精度は高くなる。事象がタイムスタンプされ、検証された後、これら事象はレジスタ及びリードアウト制御２５に送られる。

ＬＯＲは、事象記憶バッファ２６に記憶され、再構成処理器２８は、フィルタ逆投影又は他の適切な再構成アルゴリズムを用いて、前記ＬＯＲを被験者の画像表現に再構成する。この再構成は、ユーザのために表示装置３０上に表示されたり、印刷されたり、後で使用するために保存されたり等ができる。

ある実施例において、フラッシュＴＤＣが用いられている。このＴＤＣは、粗い時間ビニング(time binning)のための線形帰還シフトレジスタ(LFSR: linear feedback shift register)、及び細かい時間ビニングのための直列の遅延ログループ(DLL: delay logged loop)を含む。このＤＬＬは、前記システムの全てのＴＤＣを制御する外部の基準周波数に対しログが取られる。これは、少ない不感時間を用いたデジタル変換に高速時間を提供する。１０^８カウント／秒よりも大きなタイムスタンプの値が達成されることができる。ＰＥＴ撮像用の入力信号は、４×４ｍｍ^２の検出器要素を用いて、（例えばＦ_１８の研究に対し）約１０^３カウント／秒で通常は動作し、高いカウントレートの研究に対し、通常は１０^４カウント／秒を超えない。このような利用可能な余剰のタイムスタンプ能力を用いて、ＴＤＣは、データを犠牲にすることなく、幾つかの検出器要素を監視するようにマルチタスク化されることができる。

共通のデジタルＯＲ信号を用いることにより、空間的に分散された幾つかの検出器要素は、単一のＴＤＣにより処理される。図２を参照すると、トリガ回路の一部が示されている。個々の検出器要素からの幾つかの入力チャンネル３２_１、３２_２、３２_３、３２_４は、夫々の前縁検出器３４_１、３４_２、３４_３、３４_４に送られる。前縁が検出されると、組み合わせたヒット論理及びＡＤＣ制御器３６_１、３６_２、３６_３、３６_４は、検出した前縁が正当な事象のヒットであったか判断する。この前縁が正当なヒットであると判断される場合、前記ヒット論理／ＡＤＣ制御器３６_１、３６_２、３６_３、３６_４は、信号を前記レジスタ及びリードアウト制御２５に送り、この信号がチャンネル３２_１、３２_２、３２_３、３２_４を特定する。現在のヒットが処理され、読み出されるまで、他のヒットの処理を防ぐために、ヒット論理３６_１、３６_２、３６_３、３６_４はさらに一時的にラッチダウン(latch down)する。同時に、前記制御器は、ヒット信号がデジタルＯＲ演算される符号化ユニット３８に信号を送る。出力は、前記事象をタイムスタンプするために、ＴＤＣ４０をラッチする。さらに同時に、前記ヒット論理／ＡＤＣ制御器３６_１、３６_２、３６_３、３６_４は、信号を積分器４２_１、４２_２、４２_３、４２_４に送る。その信号を受信すると、前記積分器４２_１、４２_２、４２_３、４２_４は、検出した事象のアナログのエネルギー値を決める。ＡＤＣ４４_１、４４_２、４４_３、４４_４は次いで、前記エネルギー値をデジタルのエネルギー値に変換し、それを前記レジスタ及びリードアウト制御２５に送る。このレジスタ及びリードアウト制御２５は次いで、各々検出した事象に対するデジタル振幅、位置（放射線受信検出器）及びデジタルのタイムスタンプを出力する。ＡＤＣが前記変換を終了し、データが読み出されるとき、前記ヒット論理３６_１、３６_２、３６_３、３６_４は、ラッチを止め、他の事象を検出するために入力チャンネル３２_１、３２_２、３２_３、３２_４を開く。上述した実施例において、消費電力は、略４分の１に減少する。

引き続き図２を参照すると、４つの入力チャンネル３２_１、３２_２、３２_３、３２_４が示されている。さらに多くの又はもっと少ないチャンネル３２_１、３２_２、３２_３、３２_４が単一のＴＤＣ４０に繋がれることができることと理解すべきである。表される実施例は、ＴＤＣ４０が電力消費の約９０％を占めているので、リソースを効率的に利用する。このような著しい電力消費の理由は、小さなジッター（＜５０ｐｓ）を持つ非常に小さな時間ビン(time bin)の要求である。幾つかの検出器要素に対する時間／デジタル変換動作をデジタルＯＲトリガと組み合わせることにより、必要とされるＴＤＣ４０の実数は（図２の実施例において４分の１に）減少する。残りのＴＤＣチャンネルはより小さく及びより速くなるので、適切なエネルギー減少より大きな減少が可能である。例えば、ＴＤＣが４−８分の１に減少する場合、約５−１０分の１のエネルギーの減少が可能である一方、タイムスタンプの性能を向上させる。これは、ハイエンドのピクセル化したリードアウトを可能にする一方、比較的少量（約０．１Ｗ／ｃｍ^２）の電力しか消費しない。この配列の場合、全身用ＰＥＴ検出器は、数百ワットで駆動されることができる。冷却システムは簡略化され、温度感知部分は、すごく簡単に調節されることができる。さらに、低電圧装置に電力を供給する努力は、劇的に減少されることができる。

図３に示されるような、もう１つの実施例において、検出器の電力消費をさらに簡単化及び減少させるために、追加の構成要素が結合されている。先行する実施例にあるように、個々の検出器要素からの幾つかの入力チャンネル３２_１、３２_２、３２_３、３２_４が夫々の前縁検出器３４_１、３４_２、３４_３、３４_４に供給する。これら入力チャンネル３２_１、３２_２、３２_３、３２_４は、和算処理器４８により合計され、単一の積分器４２により処理される。また、前記入力３２_１、３２_２、３２_３、３２_４は、連続していない検出器からであり、一般にこれら入力の１つだけしかヒットに応答せず、その他は実質的に零であるため、積分した合計は、その１つの検出したヒットのエネルギーを示す。論理処理器３６は、そのヒットが正当であるか及びどのチャンネルが発射したかを判断する。そのヒットが正当である場合、積分した信号はＡＤＣ４４により処理される。先行する実施例のように、対応するヒット論理３６_１、３６_２、３６_３、３６_４は、ヒットが検出されるとき一時的にラッチダウンされる。これは、回路配置に必要なチップエリア及び電力の両方を減少することを可能にする。前記信号は、ＴＤＣ４０によりタイムスタンプされる。ヒット検出器の位置、ヒットのデジタル振幅又はエネルギー並びにヒットのタイムスタンプは、レジスタ及びリードアウト制御２５に進む。

図３の実施例にとって、チャンネルの不感時間は、Ａ／Ｄ変換時間の４倍に決められる。１０ビットの逐次比較型変換にとって、この不感時間は約１μｓであり、これは１０^４カウント／秒に対し約１％の不感時間に匹敵する。本実施例は、幾つかの検出器チャンネルのノイズを合計しているにもかかわらず、一般に許容可能な信号体ノイズ比も提供する。本実施例及び先行する実施例の両方に対し、電力の節約は、使用される符号化率よりも大きいことも一般的に事実である。これは、ＴＤＣがかなり小さな形状で具現化されるからである。これは、容量性負荷を減少させる。さらに、バッファ及びラッチは、より小さく及びより素早く設計されることも可能であり、低電力で駆動することもできる。

これら２つの先行して開示される実施例を用いて、エネルギーを消費する構成要素はさらに効率良く使用されている。これら構成要素を多重チャンネルにマルチタスク化するために、これら結合したチャンネルは、クロストークを避けるような方法で物理的にマッピングされる。入ってくるガンマ事象により引き起こされるシンチレーション事象は幾つかのピクセルにわたり散乱するので、隣接するチャンネルを単一のＯＲトリガにマッピングするのは望ましくない。ある実施例において、前記チャンネルは互いに物理的に離れて広がっている。図４を参照すると、８×８の個々の検出器５０からなる部分が示されている。正方形の検出器が示されているが、如何なる形状の検出器、例えば、六角形、円形、矩形又はその他の形状も使用されることができる。先に述べたように、如何なる数も符号化に使用されることができ、図２及び図３には４：１が説明され、これは２×２のサブブロックを用いることにより達成される。もう１つの都合のよい比率は、３×３のサブブロックを用いることにより達成される９：１である。２×４のサブブロックを用いることにより、例えば８：１のような正方形以外の配列も可能である。六角形の検出器の３：１の符号化において、リング状に配される７又は１９個の検出器のサブグループを用いることも可能である。

図４の実施例において、前記アレイは４つの１：４のサブブロック５２に分割される。１、５、３３及び３７のラベルが付いたピクセルは、図２又は図３の回路の入力３２_１、３２_２、３２_３、３２_４を形成するように配線される。同様に、２、６、３４及び３８のラベルが付いたピクセルが接続される等である。これらピクセルのグループ化は、２つ以上の検出器が同じ事象を検出する可能性を最小限にするように選択される。図５を参照すると、４×４ｍｍの検出器要素を使用するピクセル化した検出器において、２つのＰＥＴシンチレータ５４及び５６に対する、検出器が相関していない確率がこれら検出間における距離の関数としてマッピングされている。間隔が１６ｍｍの場合、両方のシンチレータに対し事象の約９９％が相関していない。

接続したチャンネルの分布が理論上はランダムであったとしても、少なくとも４つのピクセルの分離の制約下で、配線を簡単にすること可能にするような方法で前記接続したピクセルを配するのが都合がよい。図６を参照すると、４：１の符号化率を用いた検出器の８×８グリッドに対する可能な配線方法が表されている。回路基板は２つの平行な平面に、例えば一般的なプリント回路基板の両側に配線される。第１の配線の組５８は、第１の平面において、第１の方向（図６において南西方向から北東方向）に走っている一方、第２の組６０は、第２の平面において、第２の方向（北西方向から南東方向）に走っている。各配線は、２つのピクセルに接触し、４重接続点でもう片方の配線に接続され、これは平行な配線平面間にある間隙を埋める。図６において、ピクセル５及び３３は、第１の組５８からの線（ワイヤ）により接続され、ピクセル１及び３７は、第２の組６０からの線により接続される。これら２つの線は、４重接続点６２で接続される。図６は、６４個のピクセルのアレイに対する配線を１６個の４重チャンネルに凝集させるための１つの便利な方法を提供する。他の配線方法も確かに可能である。

ピクセルのピッチと検出器のピッチとが同じではない場合、及びさらに上述した実施例の電力の節約のために、隣接論理が使用される。この隣接論理は、隣接する検出器に重畳している又は重畳していないとすることができる。図７を参照すると、同様の参照番号は、図２及び図３と同様の構成要素を示している。可変の隣接論理行列６４は、チャンネル３２_１、３２_２、３２_３、３２_４のどれがタイミングチャンネルとして使用するために、和算器(summer)４８により合計される予定であるか選択する。ある実施例は、スイッチ行列に基づいている。ヒット論理及びＡＤＣ制御器３６が前記信号の合計の識別しきい値が越えられたと判断する場合、ＴＤＣ４０によりタイムスタンプが発生し、夫々の積分器４２及びＡＤＣ４４により、使用される信号の積分及びデジタル化が行われる。合計した信号に対しタイムスタンプが用いられ、それゆえ入力信号の利得及び遅延整合を知ることが重要である。ある実施例において、隣接論理行列６４は、トランジスタを含み、前記合計に対する可変利得調整は、可変遅延を加えずに入力インピーダンスを制御する局所ＡＤＣ６６_１、６６_２、６６_３、６６_４により実施されることができる。遅延整合は、一定及び略同等の信号経路長を用いたレイアウトを用いることにより外部で達成されることができる。ＭＡ−ＰＭＴを含む実施例において、他の遅延整合の必要性を無くすダイノード(dynode)信号が前記合計に送られることができる。ＳｉＰＭアレイリードアウトにとって、小さな時間差は、装置のよりゆっくりしたインパルス応答のために、利得により調整されることができる。例えば、３０ｎｓの立ち上がり時間に対し、３０ｐｓ／利得％の時間遅延シフトが達成可能である。しきい信号の値は、望み通り、より多くの又はより少ない事象を拒絶するように調節されることができる。

図８は、重畳しているトリガ領域６８を備える検出器の一部を示す。５、１３、２１、３０、３３、３４、３５、３６及び３７のマークが付いた検出器は、複数のトリガ領域内に含まれている。図７の隣接論理を用いて実施される図８の検出器の構成は、４個のＴＤＣ４０及び６４個のＡＤＣ４４を使用する。ＴＤＣ４０がＴＤＣ／ＡＤＣの電力の大部分を消費するので、電力の節約は、トリガ領域の大きさに対応する。従って、トリガ領域の大きさが大きいほど、電力の節約は大きくなるが、盛り上がり効果及び不感時間効果もトリガ領域の大きさに対応する。より大きなトリガ領域に対し、転送されるべきデータ量を減少させるために、オンチップエネルギーしきい値がベースラインのヒットを拒否することを可能にするＡＤＣ４４を使用することが可能である。ある実施例において、ＡＤＣ６６は、初期値として低いエネルギーしきい値を用いて傾斜されることができる。上述した実施例において、電力は、略１６分の１に減少する。

図９に示されるような、もう１つの実施例において、各々の入力信号に対し追加のＴＤＣ値が加えられる。表される実施例において、ＯＲトリガを使用する符号化ユニット３８は、個々の信号を個々の信号ＴＤＣ７０に送る。本実施例は、低いトリガしきい値を超えている領域からの各々の信号に個々のタイムスタンプを供給する。（ＴＤＣからの）合計した信号のＴＤＣ値は任意であり、その領域の個々のタイムスタンプを重み付けることにより、タイムスタンプは達成されるので、正確な利得及び遅延整合は必要ない。前記合計した信号のトリガしきい値は、散在した事象を拒否するためにかなり高くすることができる。符号化領域は、先に述べたように十分に異なる物理的相関で規定される。図１０は、図４の符号化方式に類似する符号化方式を表し、図８のトリガ領域よりも小さいトリガ領域６８を加える。このような６４個の検出器の実施例は、（合計のＴＤＣは任意である）１６個のトリガ領域６８に対し１６個のＴＤＣ７０、及び６４個のＡＤＣ４４を使用する。

再び図９及び図１０を参照すると、領域６８の合計したトリガがしきい値を超える場合（例えば１、２、９及び１０のマークが付いた検出器）、対応する積分器４２_１、４２_２、４２_３、４２_４及びＡＤＣ４４_１、４４_２、４４_３、４４_４が開始され、対応するＴＤＣ値がラッチされる。ここで、ピクセル１、５、３３及び３７は、１つのＯＲ演算したＴＤＣ４０を供給し、ピクセル２、６、３４及び３８は、もう１つのＴＤＣ４０を供給する等である。対応するＴＤＣ値は、チャンネルが発射したチャンネルＩＤと一緒に、リードアウト制御器２５に転送される。代わりに、合計した信号のタイムスタンプ値が記憶されることもできる。上述した実施例において、電力は、略８分の１に減少する。本実施例は、僅かに多い電力を使用しているが、正確な利得及び遅延整合は必要とされない。個々のＴＤＣ及びＡＤＣの値は、ＴｏＦタイムスタンプ及び少なくとも４つの隣接している検出器の値を供給することにより、アンガー論理(anger logic)に基づくピクセル特定を可能にするために、トリガ領域内に供給される。

ここで図１１を参照すると、もう１つの実施例が示される。ＡＤＣ符号化がＴＤＣ符号化に類似するように選択される場合、他のチップエリア及び電力が節約され得る一方、トリガ領域のリードアウトを維持している。ピクセルマッピングに基づいて、前記タスクを行うのに必要とされるＴＤＣ４０及びＡＤＣ４４の数は、符号化率に対応する。本実施例において、４：１の符号化が示され、これは６４個の入力チャンネル３２（検出器ピクセル）に対し１６個のＴＤＣ４０及び１６個のＡＤＣ４４を使用する一方、各々のトリガ領域（図１０の６８）に対するエネルギー及びタイムスタンプ値を保証する。本実施例は、エネルギーチャンネル用の幾つかの検出器の入力のアナログ合計を使用する。ＡＤＣ符号化は、必要なＡＤＣを少ない数にする。

本発明は、好ましい実施例を参照して説明されている。先行する詳細な説明を読み、理解する際に、他の者に修正案及び代替案が思い浮かぶことがある。本発明は、上記修正案及び代替案の全てが添付の特許請求の範囲及びそれに相当するものにある限り、これらの全てを含んでいると解釈されると思っている。

Claims (23)

1. 撮像領域からの放射線を検出する検出器アレイからのヒット信号を処理する信号処理回路を有し、前記ヒット信号は、放射光がヒットしている対応する検出器を示している画像診断装置において、
   前記信号処理回路は、
   各々の入力チャンネルは、前記各々の入力チャンネルが各々のヒット信号が受信される位置に対応するような対応する検出器要素からヒット信号を受信する複数の入力チャンネル、
   前記入力チャンネルからの信号を積分し、各々の放射線のヒットに関連するエネルギー値を決める複数の積分器、
   前記積分したエネルギー値をデジタルのエネルギー値に変換するための複数のＡ／Ｄ変換器（ＡＤＣ）、
   前記ヒット信号を受信し、デジタルのタイムスタンプを発生させる複数の時間／デジタル変換器（ＴＤＣ）、
   前記複数の入力チャンネルのサブセットから、前記ＡＤＣの１つ及び前記時間／デジタル変換器の１つに信号のヒットを中継するＯＲ論理であり、前記サブセットは、２つ以上の入力チャンネルが各ＡＤＣ及び／又は各時間／デジタル変換器と接続されるような２つ以上の入力チャンネルを含んでいるＯＲ論理、並びに
   ヒット信号に対する前記位置、前記デジタルのエネルギー値及び前記デジタルのタイムスタンプを読み出すレジスタ及びリードアウト
   を有する画像診断装置。
2. 検出器チャンネルのヒットに検証基準を適用する事象検証処理器、
   正当にタイムスタンプされた事象を記憶するための事象記憶バッファ、及び
   正当な事象を前記撮像領域内における被験者の画像表現に再構成する再構成処理器
   をさらに有する請求項１に記載の画像診断装置。
3. 各々の入力チャンネルに対し１つのＡＤＣ、及び複数の入力チャンネルに対し単一のＴＤＣが存在している請求項１に記載の画像診断装置。
4. 前記信号処理回路は、複数の入力チャンネルを合計する和算器をさらに有し、前記複数の入力チャンネルに対し１つのＡＤＣが存在し、並びに前記ＡＤＣ及びＴＤＣは１：１の比率である請求項１に記載の画像診断装置。
5. 前記信号処理回路は、前記複数の積分器が前記エネルギー値を積分する前に、符号化率に従って事前に選択した検出器のチャンネル入力の数を合計する入力和算処理器をさらに有する請求項３に記載の画像診断装置。
6. 前記複数の入力チャンネルの前記サブセットは、互いに物理的に離間した検出器に接続される個々の入力チャンネルを有する請求項１に記載の画像診断装置。
7. 前記個々の入力チャンネルは、互いに少なくとも２ピクセル離れて置かれる請求項６に記載の画像診断装置。
8. 前記信号処理回路は、少なくとも第１の平面と、前記第１の平面に平行な第２の平面とに配線を含む回路基板をさらに有する請求項１に記載の画像診断装置。
9. 前記検出器アレイは、前記入力チャンネルからヒット信号を受信し、前記タイムスタンプを発生させるために、前記時間／デジタル変換器の１つに搬送されるべきタイミング信号を生成するように、組み合わされるべきチャンネルを選択する隣接論理行列をさらに有する請求項１に記載の画像診断装置。
10. 前記検出器アレイは、前記隣接論理行列により前記ヒット信号が解析される前に、前記複数の入力において前記ヒット信号を調節するための、複数の可変利得及び時間整合回路をさらに有する請求項９に記載の画像診断装置。
11. 前記検出器アレイは、各々のトリガ領域は、複数の入力チャンネルを包含し、前記入力チャンネルの何れか１つは、事象のヒットを受信する際、前記トリガ領域全体に対し和演算を開始することが可能である、複数のトリガ領域をさらに有する請求項９に記載の画像診断装置。
12. 前記複数の入力チャンネルの少なくとも１つは、２つ以上のトリガ領域に含まれている請求項１１に記載の画像診断装置。
13. 各々の入力チャンネルに対し１つのＡＤＣ、及び複数の入力チャンネルに対し単一のＴＤＣが存在している請求項９に記載の画像診断装置。
14. 前記検出器アレイは、合計した信号にタイムスタンプする時間デジタル変換器に加え、符号化ブロックからの個々の信号にタイムスタンプする複数の時間デジタル変換器をさらに有する請求項９に記載の画像診断装置。
15. 前記信号処理回路は、複数の入力チャンネルを合計する和算器をさらに有し、前記複数の入力チャンネルに対し１つのＡＤＣ及び前記ＡＤＣが存在し、並びに前記積分器及び前記ＴＤＣは１：１の比率である請求項９に記載の画像診断装置。
16. 画像領域からの放射線を検出する検出器アレイからの信号を処理するステップであり、前記信号は放射光がヒットしている対応する検出器を示しているステップ、
    複数の入力チャンネルからヒット信号を受信するステップであり、各々の入力チャンネルは、前記各々の入力チャンネルがヒット信号が受信される位置に対応するような対応する検出器要素を持っているステップ、
    前記入力チャンネルからの信号を積分し、各々の放射線のヒットに関連するエネルギー値を決めるステップ、
    前記積分したエネルギー値をデジタルのエネルギー値に変換するステップ、
    前記ヒット信号を受信し、デジタルのタイムスタンプを発生させるステップ、
    前記複数の入力チャンネルのサブセットから、前記ＡＤＣの１つ及び前記時間／デジタル変換器の１つに信号のヒットを中継するステップであり、前記サブセットは、２つ以上の入力チャンネルが各ＡＤＣ及び／又は各時間／デジタル変換器と接続されるような２つ以上の入力チャンネルを含んでいるステップ、並びに
    ヒット信号に対する前記位置、前記デジタルのエネルギー値及び前記デジタルのタイムスタンプを読み出すステップ
    を有する画像診断を行う方法。
17. 各々の入力チャンネルに対し１つのＡＤＣ、及び複数の入力チャンネルに対し単一のＴＤＣが存在している請求項１６に記載の方法。
18. １つのＡＤＣに中継するために複数の入力チャンネルを合計するステップをさらに有し、前記ＡＤＣ及び前記ＴＤＣは１：１の比率である請求項１６に記載の方法。
19. 前記入力チャンネルからの信号を隣接論理行列と比較し、どの信号が和演算のために伝えられるかを決定するステップをさらに有する請求項１６に記載の方法。
20. 各々の入力チャンネルに対し１つのＡＤＣ、及び複数の入力チャンネルに対し単一のＴＤＣが存在している請求項１９に記載の方法。
21. 符号化ブロックからの個々の信号は、合計した信号をタイムスタンプするのに加え、複数の時間／デジタル変換器によりタイムスタンプされる請求項１９に記載の方法。
22. 複数の入力チャンネルを合計するステップをさらに有し、
    前記複数の入力チャンネルに対し１つのＡＤＣ及び前記ＡＤＣが存在し、並びに前記積分器及び前記ＴＤＣは１：１の比率である請求項１９に記載の方法。
23. 撮像領域からの放射線を検出する検出器アレイからのヒット信号を処理する信号処理回路の電力消費を減少させる方法であり、前記ヒット信号は、放射光がヒットしている対応する検出器を示している方法において、
    各々の入力チャンネルは、前記各々の入力チャンネルが各々のヒット信号が受信される位置に対応するような位置に対応する検出器要素から複数の入力チャンネルを用いてヒット信号を受信するステップ、
    前記入力チャンネルからの信号を積分し、各々の放射線のヒットに関連するエネルギー値を決めるステップ、
    前記積分したエネルギー値をデジタルのエネルギー値に変換するステップ、
    前記ヒット信号を受信し、デジタルのタイムスタンプを発生させるステップ、
    ＯＲ論理を用いることで電力消費を減少させ、２つ以上の入力チャンネルが各ＡＤＣ及び／又は各時間／デジタル変換器と接続されるような入力チャンネルを結合するステップ、並びに
    ヒット信号に対する前記位置、前記デジタルのエネルギー値及び前記デジタルのタイムスタンプを読み出すステップ
    を有する方法。

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