JP4621188B2 - Nuclear medicine diagnostic equipment - Google Patents

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Description

本発明は、核医学診断装置に係り、特に、放射線検出器を用いた核医学診断装置の一種である陽電子放出型断層撮影(Positron Emission Computed Tomography)装置(以下、PET装置と称する)に関する。   The present invention relates to a nuclear medicine diagnostic apparatus, and more particularly to a positron emission computed tomography apparatus (hereinafter referred to as a PET apparatus) which is a kind of nuclear medicine diagnostic apparatus using a radiation detector.

PET検査とは、陽電子放出核種(例えば11C、13N、15O、18F等)を含んで、検査対象となる患部(病巣)で代謝される性質を付与したPET用の放射性薬剤(以下、PET用薬剤という)を被検体に投与し、所定時間後、PET用薬剤が被検体内のどの部位に集積しているか(どの部位で多く消費されているか)を、患部に集積したPET用薬剤に起因して放出されるγ線を検出することにより特定するものである。PET用薬剤から放出された陽電子は、付近の電子と結合して陽電子消滅し、その際、一対のγ線を放出する。これら一対のγ線(以下、γ線対と記載する)は、互いにほぼ正反対の方向に放射されるので、そのγ線の検出信号を基に、そのγ線の発生源位置(患部位置)を通る直線を特定することができる。 A PET test is a radiopharmaceutical for PET (hereinafter referred to as “PET”) that contains positron emitting nuclides (eg, 11 C, 13 N, 15 O, 18 F, etc.) and is given the property of being metabolized in the affected area (lesion) to be examined. , PET drug) is administered to the subject, and after a predetermined time, the PET drug is accumulated in the affected part where the PET drug is accumulated (in which part is consumed). It is specified by detecting γ rays released due to the drug. The positrons emitted from the PET drug are combined with nearby electrons and annihilated, and a pair of γ rays are emitted. These pairs of γ rays (hereinafter referred to as γ ray pairs) are emitted in directions almost opposite to each other. Therefore, based on the detection signal of the γ rays, the source position (affected part position) of the γ rays is determined. A straight line can be specified.

PET検査では、こうして患部に集積したPET用薬剤に起因して体内から放出されるγ線対を多数検出し、そのデータをもとにPET用薬剤を多く消費する箇所(患部位置)を含む被検体の断層像(以下、PET像という)を作成する。このようなPET検査を行なうPET検査装置としては、例えば特許文献1に記載の核医学診断装置等、既に多数のものが提唱されている。   In the PET examination, a large number of gamma ray pairs released from the body due to the PET drug accumulated in the affected area are detected in this way, and the subject including the portion (affected area position) where a lot of PET drug is consumed based on the data. A tomographic image of the specimen (hereinafter referred to as a PET image) is created. As a PET inspection apparatus for performing such a PET inspection, for example, a number of apparatuses such as the nuclear medicine diagnosis apparatus described in Patent Document 1 have already been proposed.

通常、PET装置は、γ線を検出する放射線検出器を複数備えており、どの放射線検出器がγ線を検出したかを割り出して患部を含むPET画像を作成する。医者がそのPET画像を見て患部の位置を特定する。γ線は、放射線検出器に入射してもそのまま透過してしまうこともあるが、この場合を除き、放射線検出器に入射して減衰する。γ線が減衰した放射線検出器は、そのγ線の減衰エネルギに相当する検出信号(電荷)を出力する。また、検出された(減衰した)γ線は、全減衰する場合を除き、その放射線検出器内で散乱する。散乱したγ線(以下、散乱γ線と記載する)は、進行方向を変え、異なる入射角で他の放射線検出器に入射する。勿論、散乱γ線は、その後減衰せずに入射した各放射線検出器を透過する場合もあるし、他の放射線検出器にて全減衰、或いは再び散乱し検出されることもある。つまり、放射線検出器により検出されるγ線には、散乱前の(放射線検出器により散乱していない状態の)γ線(以下、非散乱γ線と記載する)と散乱γ線とが混在することになる。またガンマ線は患者の体内においても散乱(以下、体内散乱γ線と記載する)を起こし、進行方向を変え、エネルギが減衰した状態で放射線検出器へ到達する場合がある。   Usually, a PET apparatus includes a plurality of radiation detectors that detect γ-rays, and determines which radiation detector has detected γ-rays and creates a PET image including the affected area. A doctor looks at the PET image and specifies the position of the affected part. Although γ rays may be transmitted as they are even if they are incident on the radiation detector, they are incident on the radiation detector and attenuated except in this case. The radiation detector having attenuated γ rays outputs a detection signal (charge) corresponding to the attenuation energy of the γ rays. In addition, the detected (attenuated) γ-rays are scattered in the radiation detector except for the case where the γ-rays are all attenuated. Scattered γ-rays (hereinafter referred to as scattered γ-rays) change the traveling direction and enter other radiation detectors at different incident angles. Of course, the scattered γ-ray may be transmitted through each incident radiation detector without being attenuated thereafter, or may be detected by being attenuated or scattered again by another radiation detector. That is, the γ-rays detected by the radiation detector include γ-rays before being scattered (which are not scattered by the radiation detector) (hereinafter referred to as non-scattered γ-rays) and scattered γ-rays. It will be. In addition, gamma rays may be scattered in the patient's body (hereinafter referred to as internally scattered gamma rays), changing the traveling direction, and reaching the radiation detector in a state where energy is attenuated.

ここで前記のように、体内散乱γ線は、発生時と進行方向が異なるため、体内散乱γ線のベクトルの延長上には、そのγ線の発生源は存在しない。即ち、体内散乱γ線の検出信号をもとにしたPET画像のデータは、誤った情報となりノイズの原因となる。そこで、従来、体内散乱γ線が、散乱時にエネルギ減衰することを考慮し、設定したエネルギ閾値以下のエネルギのγ線を体内散乱γ線と判定して除去するのが一般的であった。ところがこの場合、患者の体内で散乱していないγ線であっても散乱γ線は、そのエネルギが前記エネルギ閾値を超えないために、PET画像のデータ収集効率が低下する場合があった。   Here, as described above, since the internally scattered γ-ray has a different traveling direction from the time of generation, the source of the γ-ray does not exist on the extension of the vector of the internally scattered γ-ray. That is, the PET image data based on the detection signal of the internally scattered γ-ray becomes incorrect information and causes noise. Therefore, conventionally, taking into account that the internally scattered γ-rays attenuate energy during scattering, it has been common to determine and remove γ-rays having energy below a set energy threshold as in-body scattered γ-rays. However, in this case, even if the γ-rays are not scattered in the patient's body, the energy of the scattered γ-rays does not exceed the energy threshold value, so that the PET image data collection efficiency may be reduced.

これに対し、前記特許文献1に記載の核医学診断装置においては、複数のγ線が検出された場合、これらγ線の検出信号を同時計数し、ほぼ同時に検出されたγ線の発生源を同一と見なし、算出したそれらのトータルエネルギが設定範囲内の値かどうかを見て、それらの中に非散乱γ線が含まれているかを判定している。そして、非散乱γ線を含むと判定した場合、検出したγ線の中から、統計的に非散乱γ線である確率が高いものを1つ選定することにより、γ線の初期入射位置を選定している。   On the other hand, in the nuclear medicine diagnosis apparatus described in Patent Document 1, when a plurality of γ rays are detected, the detection signals of these γ rays are simultaneously counted, and the sources of the γ rays detected almost simultaneously are detected. It is considered that they are the same, and it is determined whether or not the calculated total energy is a value within the set range and whether or not non-scattered γ-rays are included therein. Then, if it is determined that it contains non-scattered γ-rays, the initial incident position of γ-rays is selected by selecting one of the detected γ-rays that has a statistically high probability of being non-scattered γ-rays is doing.

しかしながら、3DのPET画像を生成するPET装置では、コリメータを用いないため半導体放射線検出器へのγ線の入力レートが高くなり、散乱γ線の判定をより高速で行なう必要がある。また、この従来技術においては、511keVという散乱の生じやすい高エネルギのγ線に対して、撮像時間を短くするため、1つの入射γ線による複数の散乱γ線の検出を特定して、PET画像の生成に用いる場合の、高速処理の問題を解決していない。
特に、γ線の散乱時の検出エネルギは小さく、その場合のγ線検出信号の波形における立ち上がりは遅くなる。γ線検出信号から検出時刻を測定する方法の一つであるリーディングエッジトリガ手法を用いると、エネルギの小さい検出信号(イベント)は、次のγ線検出信号(イベント)と、検出タイミングが重なってしまう。例え、エネルギによる検出時刻の誤差が生じにくい回路を用いたとしても、低エネルギでは検出時刻の時間分解能が劣化する。
また、化合物半導体をγ線検出器に用いる場合には、電子・正孔の移動度の差によるγ線検出信号の波形変動より検出時刻の時間分解能が劣化し、1つの入射γ線に対する散乱による複数のγ線検出信号であることを判定するための時間窓を広げる必要が出てくる。そうすると散乱線処理の候補となるイベントの数が増加し、散乱線処理を効率的に行なう技術が求められるようになる。
However, since a PET apparatus that generates a 3D PET image does not use a collimator, the input rate of γ rays to the semiconductor radiation detector is high, and it is necessary to determine scattered γ rays at a higher speed. Further, in this prior art, in order to shorten the imaging time with respect to 511 keV high-energy γ-rays that are likely to be scattered, the detection of a plurality of scattered γ-rays by one incident γ-ray is specified, and a PET image It does not solve the problem of high-speed processing when used to generate
In particular, the detection energy at the time of scattering of γ rays is small, and the rise in the waveform of the γ ray detection signal in that case is delayed. Using the leading edge trigger method, which is one of the methods for measuring the detection time from the γ-ray detection signal, the detection signal (event) with low energy overlaps with the next γ-ray detection signal (event) at the detection timing. End up. For example, even if a circuit in which an error in detection time due to energy is less likely to occur is used, the time resolution of the detection time is degraded at low energy.
In addition, when a compound semiconductor is used for a γ-ray detector, the time resolution of the detection time deteriorates due to the waveform fluctuation of the γ-ray detection signal due to the difference in mobility of electrons and holes, resulting in scattering by one incident γ-ray. It becomes necessary to widen the time window for determining that the signals are a plurality of γ-ray detection signals. As a result, the number of events that are candidates for scattered radiation processing increases, and a technique for efficiently performing scattered radiation processing is required.

本発明の目的は、同一のγ線による複数のγ線検出信号に対して、散乱γ線を効率良く特定し、精度の高いPET画像を作成することができる核医学診断装置を提供することにある。
特開2000−321357号公報
An object of the present invention is to provide a nuclear medicine diagnostic apparatus capable of efficiently identifying scattered γ-rays for a plurality of γ-ray detection signals by the same γ-ray and creating a highly accurate PET image. is there.
JP 2000-321357 A

前記した目的を達成するため、本発明は、散乱線処理部は、複数の検出γ線情報のうち、基準となる検出γ線情報と他の複数の検出γ線情報のそれぞれについて、基準となる検出γ線情報に含まれる検出器IDにもとづき、予め設定された第1の空間範囲に含まれる同一の前記γ線に起因する検出γ線情報であるか否かの第1の散乱線判定を行ない、第1の散乱線判定にもとづいて複数の当該検出γ線情報を併合し、第1の散乱線判定において同一のγ線に起因すると判定された検出γ線情報以外にもとづき、第1の空間範囲より広く予め設定された第2の空間範囲に含まれるγ線検出器からの同一のγ線に起因する検出γ線情報であるか否かの第2の散乱線判定を行ない、第2の散乱線判定にもとづいて複数の当該検出γ線情報を併合することを特徴とする。   In order to achieve the above-described object, the present invention provides a scattered radiation processing unit that serves as a reference for each of detected γ-ray information serving as a reference and other detected γ-ray information among a plurality of detected γ-ray information. Based on the detector ID included in the detected γ-ray information, a first scattered radiation determination as to whether or not the detected γ-ray information is caused by the same γ-ray included in the preset first spatial range. A plurality of the detected γ-ray information based on the first scattered radiation determination, and the first scattered radiation information based on other than the detected γ-ray information determined to be caused by the same γ-ray in the first scattered radiation determination. A second scattered ray determination is performed to determine whether or not the detected γ-ray information is derived from the same γ-ray from the γ-ray detector included in the second spatial range that is set in advance wider than the spatial range, and the second Based on the scattered radiation determination of the To.

本発明によれば、同一のγ線による複数のγ線検出信号に対して、散乱γ線を効率良く特定し、精度の高いPET画像を作成することができる核医学診断装置を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a nuclear medicine diagnostic apparatus that can efficiently identify scattered γ-rays for a plurality of γ-ray detection signals based on the same γ-ray and create a highly accurate PET image. it can.

《第1の実施形態》
次に、本発明の好適な一実施形態である核医学診断装置について、適宜図面を参照しながら説明する。
以下において、本実施形態の核医学診断装置、アナログASIC等といった各素子の基板上への配置(レイアウト)、基板のユニット化等の本実施形態に適用される要素の説明、散乱線処理の方法の説明を行なう。
なお、アナログASICは、アナログ信号を処理する、特定用途向けICであるASIC(Application Specific Integrated Circuit)を意味し、LSI(Large Scale Integrated Circuit)の一種である。
<< First Embodiment >>
Next, a nuclear medicine diagnosis apparatus which is a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings as appropriate.
In the following, description of elements applied to the present embodiment, such as arrangement (layout) of each element on the substrate such as the nuclear medicine diagnosis apparatus of this embodiment, analog ASIC, etc., and unitization of the substrate, method of scattered radiation processing Will be explained.
The analog ASIC means an application specific integrated circuit (ASIC) that is an application specific IC that processes an analog signal, and is a kind of LSI (Large Scale Integrated Circuit).

(核医学診断装置)
まず、最初に、本実施形態の核医学診断装置を説明する。
図1に示すように、核医学診断装置としてのPET装置1は、カメラ11、データ処理装置12、操作コンソール13等を含んで構成されている。被検体P(図2参照)は、ベッド14に載せられてカメラ11で撮影されるようになっている。
操作コンソール13は、PET装置1の断層画像やPET装置1の状態チェック結果等を表示する表示装置13a、キーボードやマウス等の入力操作部13bを有している。
(Nuclear medicine diagnostic equipment)
First, the nuclear medicine diagnostic apparatus of this embodiment will be described.
As shown in FIG. 1, a PET apparatus 1 as a nuclear medicine diagnostic apparatus includes a camera 11, a data processing apparatus 12, an operation console 13, and the like. The subject P (see FIG. 2) is placed on the bed 14 and photographed by the camera 11.
The operation console 13 includes a display device 13a that displays a tomographic image of the PET apparatus 1, a state check result of the PET apparatus 1, and the like, and an input operation unit 13b such as a keyboard and a mouse.

図2に示すように、カメラ11の内部には、被検体Pから放出されるγ線を検出するため、半導体放射線検出器(γ線検出器、以下、単に検出器と称する)21(図4、図5参照)を多数備えた結合基板(ユニット基板)20(詳細は図6参照)を複数収納した検出器ユニット2が、円周方向に多数配置されており、被検体Pの体内から放出されるγ線を検出器21で検出する。
検出器ユニット2は、γ線の検出エネルギ、検出時刻を計測するための集積回路(ASIC)を前記結合基板20上に有しており、検出したγ線の検出エネルギや検出時刻を測定したり、γ線を検出した検出器21のアドレスを検知したりして、それらを検出γ線情報としてデータ処理装置12に出力するようになっている。
As shown in FIG. 2, a semiconductor radiation detector (γ-ray detector, hereinafter simply referred to as a detector) 21 is provided inside the camera 11 in order to detect γ-rays emitted from the subject P (FIG. 4). , See FIG. 5), and a plurality of detector units 2 containing a plurality of combined substrates (unit substrates) 20 (see FIG. 6 for details) are arranged in the circumferential direction and released from the body of the subject P. The detected γ rays are detected by the detector 21.
The detector unit 2 has an integrated circuit (ASIC) for measuring the detection energy and detection time of γ-rays on the coupling substrate 20 and measures the detection energy and detection time of the detected γ-rays. The address of the detector 21 that has detected the γ-ray is detected, and these are output to the data processing device 12 as detected γ-ray information.

検出器ユニット2は、検出したγ線の検出エネルギのデータ(検出エネルギ値情報)、検出時刻のデータ(検出時刻情報)および前記した検出器21のアドレスに対応する検出器ID(検出器アドレス情報)を含むパケットデータ(検出γ線情報)を、データ収集ユニット3(3A、3B、3C、3D)経由でデータ処理装置12に出力する。データ収集ユニット3は、検出器ユニット2からのパケットデータの一部を隣接するデータ収集ユニット3に転送する。
データ収集ユニット3は、詳細は後記するが、複数の検出器ユニット2から出力されるパケットデータを、検出時刻情報にもとづいて順に並べるソート処理機能と、検出器ユニット2間における後記する散乱線処理機能を有している。
The detector unit 2 includes detected energy data (detected energy value information) of detected γ rays, detected time data (detected time information), and a detector ID (detector address information) corresponding to the address of the detector 21 described above. ) Including packet data (detected γ-ray information) is output to the data processing device 12 via the data collection unit 3 (3A, 3B, 3C, 3D). The data collection unit 3 transfers part of the packet data from the detector unit 2 to the adjacent data collection unit 3.
Although the details will be described later, the data collection unit 3 arranges packet data output from the plurality of detector units 2 in order based on the detection time information, and scattered ray processing described later between the detector units 2. It has a function.

図2に示すようにデータ処理装置12は、図示しない記憶装置、同時計測装置12Aおよび断層像情報作成装置12Bを有する。データ処理装置12は、パケットデータを取り込む。同時計測装置12Aは、前記パケットデータ、特に検出時刻のデータおよび検出器IDにもとづいて同時計測判定を行なう。そして、511keVのγ線の検出位置を特定し記憶装置に記憶する。断層像情報作成装置12Bは、この特定した位置にもとづいて機能画像を作成して、表示装置13aに表示する。   As shown in FIG. 2, the data processing device 12 includes a storage device (not shown), a simultaneous measurement device 12A, and a tomographic image information creation device 12B. The data processing device 12 captures packet data. The simultaneous measurement device 12A performs simultaneous measurement determination based on the packet data, in particular, the detection time data and the detector ID. Then, the detection position of the 511 keV γ-ray is specified and stored in the storage device. The tomogram information creation device 12B creates a functional image based on the specified position and displays it on the display device 13a.

ちなみに、被検体Pは、放射性薬剤、例えば、半減期が110分の18Fを含んだフルオロ・ディオキシ・グルコース(FDG)を投与され、被検体Pの体内からは、FDGから放出された陽電子の消滅時に511keVのγ線(消滅γ線)の対が、互いにほぼ180°の方向に放出される。
このとき、カメラ11の各検出器21はベッド14の周囲を取り囲んでいる。検出器ユニット2からデータ収集ユニット3経由でデータ処理装置12へは、検出器21がγ線と相互作用を起こした際のγ線検出信号にもとづいて得られた検出エネルギ値情報および検出時刻情報、および検出器IDが、検出器ユニット2に含まれる検出器21ごとに出力されるようになっている。
Incidentally, the subject P is administered with a radiopharmaceutical, for example, fluorodioxyglucose (FDG) containing 18 F of a half-life of 110/110, and from the body of the subject P, the positron released from the FDG At the time of annihilation, a pair of 511 keV gamma rays (annihilation gamma rays) is emitted in a direction of approximately 180 ° with respect to each other.
At this time, each detector 21 of the camera 11 surrounds the bed 14. From the detector unit 2 to the data processing device 12 via the data collection unit 3, the detected energy value information and the detection time information obtained based on the γ-ray detection signal when the detector 21 interacts with the γ-ray. , And the detector ID are output for each detector 21 included in the detector unit 2.

検出器ユニット2は、図3の(a)に示すようにカメラ11の開口部11bに周方向に60〜70個着脱自在に配置された構成をしており、保守点検が容易なようにされている。検出器ユニット2は、ユニット支持部材2Aを介して装着される。また、図3の(b)に示すように、検出器ユニット2は、ユニット支持部材2Aに片端支持されてカメラ11に装着されている。ユニット支持部材2Aは、中空の円盤状(ドーナツ状)をしており、検出器ユニット2を装着する開口部11bをカメラ11の周方向に多数(装着する検出器ユニット2の数だけ)備えている。このように、検出器ユニット2を片端支持するため、検出器ユニット2の筐体30の体軸方向手前側には、ストッパとなるフランジ部分が設けてある。   As shown in FIG. 3A, the detector unit 2 has a configuration in which 60 to 70 pieces are detachably disposed in the opening 11b of the camera 11 in the circumferential direction so that maintenance and inspection can be easily performed. ing. The detector unit 2 is mounted via a unit support member 2A. Further, as shown in FIG. 3B, the detector unit 2 is mounted on the camera 11 with one end supported by the unit support member 2A. The unit support member 2A has a hollow disk shape (doughnut shape), and includes a large number of openings 11b in which the detector unit 2 is mounted in the circumferential direction of the camera 11 (the number of detector units 2 to be mounted). Yes. Thus, in order to support the detector unit 2 at one end, a flange portion serving as a stopper is provided on the front side of the housing 30 of the detector unit 2 in the body axis direction.

ちなみに、検出器ユニット2を周方向に極力密に並べようとすると、周方向内側のフランジ部分は邪魔になる。そこで、この邪魔になる部分のフランジ部分を筐体30からなくし、周方向外側のフランジ部分を残すようにしても良い。ユニット支持部材2Aを体軸方向にもう1つ設置し、検出器ユニット2の両端部を両方のユニット支持部材2Aで保持しても良い。   Incidentally, when trying to arrange the detector units 2 as closely as possible in the circumferential direction, the flange portion on the inner side in the circumferential direction becomes an obstacle. In view of this, the flange portion, which is a hindrance, may be eliminated from the housing 30 to leave the outer circumferential flange portion. Another unit support member 2A may be installed in the body axis direction, and both ends of the detector unit 2 may be held by both unit support members 2A.

なお、カメラ11に検出器ユニット2を装着する場合は、蓋11aを取り外して、ユニット支持部材2Aを露出させ、開口部11bから検出器ユニット2をフランジ部分が突き当たるまで差し込んで装着するようになっている。差し込んで装着することにより、カメラ11の図示しない電源および信号配線のそれぞれのコネクタと検出器ユニット2の対応するコネクタとの接続が行われ、カメラ11と検出器ユニット2との信号および電源の接続がなされる。
検出器21、結合基板20および検出器ユニット2の構成は、後に詳しく説明する。
以下、本実施形態の特徴部分の説明を行なう。
When the detector unit 2 is attached to the camera 11, the lid 11a is removed to expose the unit support member 2A, and the detector unit 2 is inserted and attached from the opening 11b until the flange portion abuts. ing. By inserting and mounting, the respective connectors of the power supply and signal wiring (not shown) of the camera 11 and the corresponding connectors of the detector unit 2 are connected, and the connection of the signal and power supply between the camera 11 and the detector unit 2 is performed. Is made.
The configurations of the detector 21, the coupling substrate 20, and the detector unit 2 will be described in detail later.
Hereinafter, the characteristic part of this embodiment will be described.

(半導体放射線検出器)
まず、本実施形態に適用される検出器21を図4、図5を参照しながら説明する。図4は、検出器21の積層構造を概念的に示した図であり、図5の(a)は検出器の構成部品である検出素子と電極を模式的に示した斜視図であり、図5の(b)はそれを積層して一体化した後の斜視図である。
図4に示すように、検出器21は、板状の半導体材料Sからなる半導体放射線検出素子(以下、検出素子という)211の両面を薄板状(膜状)の電極(アノードA、カソードC)で覆ったものを、例えば、5層に重ねた積層構造をしている。
このうち、半導体材料Sは、前記したCdTe(テルル化カドミウム)、CdZnTe(テルル化亜鉛カドミウム)、HgI(ヨウ化水銀)、TlBr(臭化タリウム)、GaAs(ガリウム砒素)等のいずれかの単結晶で構成されている。
また、電極A(アノードA)、電極C(カソードC)は、Pt(白金)、Au(金)、In(インジウム)等のいずれかの材料が用いられる。
なお、以下の説明では、半導体材料SはCdTeの単結晶をスライスしたものであるとする。また、検出する放射線は、PET装置1で用いる511keVのγ線であるとする。
(Semiconductor radiation detector)
First, the detector 21 applied to this embodiment is demonstrated, referring FIG. 4, FIG. 4 is a diagram conceptually showing the laminated structure of the detector 21, and FIG. 5A is a perspective view schematically showing detection elements and electrodes which are components of the detector. FIG. 5B is a perspective view after the layers are laminated and integrated.
As shown in FIG. 4, the detector 21 has thin plate (film-like) electrodes (anode A, cathode C) on both sides of a semiconductor radiation detection element (hereinafter referred to as detection element) 211 made of a plate-like semiconductor material S. For example, a layered structure in which the layers covered with are stacked in five layers.
Among these, the semiconductor material S is any of the above-described CdTe (cadmium telluride), CdZnTe (zinc cadmium telluride), HgI 2 (mercury iodide), TlBr (thallium bromide), GaAs (gallium arsenide), and the like. It is composed of a single crystal.
The electrode A (anode A) and the electrode C (cathode C) are made of any material such as Pt (platinum), Au (gold), and In (indium).
In the following description, it is assumed that the semiconductor material S is a slice of CdTe single crystal. The detected radiation is assumed to be 511 keV γ rays used in the PET apparatus 1.

図4に示す半導体材料S(検出素子211)の1層の厚さは、例えば、0.5〜1.5mmである。アノードAおよびカソードCの厚みはそれぞれ約20μmである。
この図4に示される積層構造の検出器21は、アノードA同士、カソードC同士が共通で接続されていることから、各層それぞれが他の層とは独立に放射線を検出する構成ではない。換言すると、γ線と半導体材料Sとが相互作用を起こした場合、最上層で起こしたのか、最下層で起こしたのか等を判別しない構成である。もちろん、各層ごとに検出するような構成とすることもできる。
The thickness of one layer of the semiconductor material S (detection element 211) shown in FIG. 4 is, for example, 0.5 to 1.5 mm. Each of the anode A and the cathode C has a thickness of about 20 μm.
In the detector 21 having the laminated structure shown in FIG. 4, the anodes A and the cathodes C are connected in common, so that each layer is not configured to detect radiation independently of the other layers. In other words, when the γ-ray and the semiconductor material S interact with each other, it is not determined whether it occurred in the uppermost layer or the lowermost layer. Of course, it can also be set as the structure detected for every layer.

ちなみに、このように5層構造としているのは、半導体材料Sの厚さを薄くした方が、γ線検出信号の立ち上がり速度も、波高値も高くなるので検出器として都合が良いが、厚さが薄いと半導体材料Sと相互作用をせずに素通りしてしまうγ線が多くなることから、電荷の収集効率を高めつつ、素通りをしてしまうγ線の量を少なくして、半導体材料Sとγ線との相互作用を増やすため、つまり、カウント数を増やすためである。
このような積層構造の検出器21の構成とすることで、より良好なγ線検出信号の立ち上がりとより正確な波高値が得られると共に、半導体材料Sと相互作用を起こすγ線のカウント数を増やすこと、つまり、感度を上昇させることを両立できる。
Incidentally, the five-layer structure as described above is more convenient as a detector because the rising speed of the γ-ray detection signal and the crest value are higher when the thickness of the semiconductor material S is reduced. If the thickness is small, the amount of γ-rays that pass through without interacting with the semiconductor material S increases, so that the amount of γ-rays that pass through is reduced while improving the charge collection efficiency. This is to increase the interaction between γ rays and γ rays, that is, to increase the number of counts.
With the configuration of the detector 21 having such a laminated structure, a better rising of the γ-ray detection signal and a more accurate peak value can be obtained, and the count number of γ-rays that interact with the semiconductor material S can be obtained. It is possible to increase both, that is, increase sensitivity.

電極(アノードA、カソードC)の面積は、4〜120mmが好ましい。面積の増加は検出器21の容量(浮遊容量)を増加させ、この浮遊容量の増加により、ノイズが増加するため、電極の面積は極力小さいほうが良い。また、γ線検出時に発生した電荷は、浮遊容量に一部蓄積されるので、浮遊容量が増加するとアナログASIC24(図7参照)の前置増幅器24aで蓄積される電荷量、ひいては出力電圧(波高値)が減少する問題が発生する。検出器21としてCdTeを使用する場合、その比誘電率は11であり、検出器21の面積を120mm、厚さを1mmとするとその容量は12pFとなり回路のコネクタ等の浮遊容量が数pFであることを考えると無視できなくなる。従って、電極の面積は、120mm以下が好ましい。
また、電極の面積の下限値は、PET装置1の位置分解能から決定される。
The area of the electrodes (anode A, cathode C) is preferably 4 to 120 mm 2 . The increase in area increases the capacitance (stray capacitance) of the detector 21 and the noise increases due to the increase in stray capacitance. Therefore, it is preferable that the area of the electrode be as small as possible. Further, since the charge generated at the time of detecting γ-rays is partially stored in the stray capacitance, the amount of charge stored in the preamplifier 24a of the analog ASIC 24 (see FIG. 7) and the output voltage (wave) are increased when the stray capacitance increases. There is a problem that the (high value) decreases. When CdTe is used as the detector 21, the relative dielectric constant is 11, and when the area of the detector 21 is 120 mm 2 and the thickness is 1 mm, the capacitance is 12 pF, and the stray capacitance such as a circuit connector is several pF. Given something, it can't be ignored. Accordingly, the area of the electrode is preferably 120 mm 2 or less.
Further, the lower limit value of the electrode area is determined from the position resolution of the PET apparatus 1.

なお、以上の説明では、γ線と相互作用を起こす半導体材料SをCdTeとしたが、半導体材料SがCdZnTe、TlBrやGaAs等であっても良いのはいうまでもない。   In the above description, the semiconductor material S that interacts with γ-rays is CdTe. However, it goes without saying that the semiconductor material S may be CdZnTe, TlBr, GaAs, or the like.

(結合基板;検出器基板とASIC基板)
次に、検出器ユニット2内に設置される結合基板(ユニット基板)20の詳細構造を、図6を用いて説明する。図6の(a)は結合基板を示した正面図であり、(b)は同(a)の側面図である。
結合基板20は、両面に複数の検出器21が設置された検出器基板20Aと、両面にコンデンサ22、抵抗23、アナログASIC24、アナログ/デジタル変換器(以下、ADCという)25が設置され、片面にデジタルASIC26が設置されたASIC基板20Bと、をコネクタC1で接続したものである。
(Coupling substrate; detector substrate and ASIC substrate)
Next, the detailed structure of the combined substrate (unit substrate) 20 installed in the detector unit 2 will be described with reference to FIG. FIG. 6A is a front view showing the coupling substrate, and FIG. 6B is a side view of FIG.
The coupling substrate 20 includes a detector substrate 20A having a plurality of detectors 21 on both sides, a capacitor 22, a resistor 23, an analog ASIC 24, and an analog / digital converter (hereinafter referred to as ADC) 25 on both sides. The ASIC board 20B on which the digital ASIC 26 is installed is connected by the connector C1.

(検出器基板)
図6の(a)に示すように、検出器基板20Aには、基板本体20aの片面上に、被検体Pの体軸方向に対応する図6の(a)における横方向一列に、例えば、16個の検出器21が配列され、さらに、被検体Pの体軸に対して径方向に対応する図6の(a)における縦方向に4列配列され、つまり、横16個×縦4個の合計64個の検出器21が格子状に配設されている。また、図6の(b)に示すように、検出器基板20Aの他の面にも同様に検出器21が設置され、1つの検出器基板20Aには、両面合計で128個の検出器21が配設されている。
ここで、検出器21の数が多くなるほどγ線を検出し易くなり、かつ、γ線検出の際の位置精度を高めることができるので、検出器21は、極力密に検出器基板20A上に配設される。
(Detector board)
As shown in FIG. 6A, the detector substrate 20A is arranged on one side of the substrate body 20a in the horizontal row in FIG. 6A corresponding to the body axis direction of the subject P, for example, Sixteen detectors 21 are arranged, and four rows are arranged in the vertical direction in FIG. 6A corresponding to the radial direction with respect to the body axis of the subject P, that is, 16 horizontal × 4 vertical. A total of 64 detectors 21 are arranged in a grid pattern. Further, as shown in FIG. 6B, detectors 21 are similarly installed on the other surface of the detector substrate 20A, and a total of 128 detectors 21 are provided on one detector substrate 20A. Is arranged.
Here, as the number of detectors 21 increases, it becomes easier to detect γ-rays, and the positional accuracy at the time of γ-ray detection can be increased. Therefore, the detector 21 is placed on the detector substrate 20A as closely as possible. Arranged.

ちなみに、図6の(a)において、ベッド14上の被検体Pから放出されたγ線が、図面の下方から上方(矢印32の方向、すなわち、カメラ11の半径方向)に進行する場合、検出器基板20Aにおける左右方向の検出器21の配置を密にした方が、素通りするγ線の数(検出器21同士の隙間を通過するγ線の数)を減らすことができるので好ましい。これにより、γ線の検出効率を高めることになり、得られる画像の体軸方向の空間分解能を高めることができる。   Incidentally, in FIG. 6A, detection is performed when γ-rays emitted from the subject P on the bed 14 travel from the lower side to the upper side (the direction of the arrow 32, that is, the radial direction of the camera 11). It is preferable that the arrangement of detectors 21 in the left-right direction on the instrument substrate 20A be dense because the number of γ rays that pass through (the number of γ rays that pass through the gap between the detectors 21) can be reduced. Thereby, the detection efficiency of γ-rays is increased, and the spatial resolution in the body axis direction of the obtained image can be increased.

なお、本実施形態の検出器基板20Aは、図6の(b)に示すように、検出器21を基板本体20aの両面に設置しているので、片面にしか設置しない場合よりも、基板本体20aを両面に搭載することにより共有化できる。このため、基板本体20aの数を半減することができ、被検体Pの体軸の周方向により密に検出器21を配置することができる。併せて、前記のように、検出器基板20A(結合基板20)の枚数を半分に減らせる。
前記説明では、横16個の検出器21は、カメラ11において、被検体の体軸方向に配置される構造としたが、それに限定されない。例えば、横16個の検出器21を、カメラ11において被検体Pの体軸に対して周方向に配置する構造としても良い。
また、検出器21は、図5の(b)に示す電極A、Cの面を基板本体20aの面に平行にして配設しても良いし、また、電極A、Cの面を基板本体20aの面に垂直にして配設しても良い。
In the detector substrate 20A of the present embodiment, as shown in FIG. 6B, the detector 21 is installed on both sides of the substrate body 20a. It can be shared by mounting 20a on both sides. For this reason, the number of the substrate main bodies 20a can be halved, and the detectors 21 can be arranged more densely in the circumferential direction of the body axis of the subject P. In addition, as described above, the number of detector substrates 20A (coupled substrate 20) can be reduced by half.
In the above description, the 16 horizontal detectors 21 are configured to be arranged in the body axis direction of the subject in the camera 11, but are not limited thereto. For example, 16 horizontal detectors 21 may be arranged in the camera 11 in the circumferential direction with respect to the body axis of the subject P.
The detector 21 may be disposed with the surfaces of the electrodes A and C shown in FIG. 5B parallel to the surface of the substrate body 20a, and the surfaces of the electrodes A and C are disposed on the substrate body. You may arrange | position perpendicularly to the surface of 20a.

各検出器21のアノードAとカソードCの間には、電荷収集のために、例えば、高圧電源27(図8参照)により500Vの電位差(電圧)が印加されている。この電圧は、ASIC基板20B側からコネクタC1(図6の(a)参照)を介して検出器基板20A側へ供給される。また、各検出器21がγ線を検出したときに出力するγ線検出信号は、コネクタC1を介してASIC基板20B側へ供給される。このため、検出器基板20Aの基板本体20a内には、コネクタC1と各検出器21を接続する図示しない基板内配線(検出器印加電圧用、信号授受用)が設けられている。この基板内配線は多層構造をしている。検出器基板20Aは、各検出器21にそれぞれ接続される基板内配線と接続しているコネクタC1を有し、後記するASIC基板20BのコネクタC1と接続する構造である。   Between the anode A and the cathode C of each detector 21, for example, a potential difference (voltage) of 500 V is applied by a high-voltage power supply 27 (see FIG. 8) for charge collection. This voltage is supplied from the ASIC board 20B side to the detector board 20A side via the connector C1 (see FIG. 6A). A γ-ray detection signal output when each detector 21 detects γ-rays is supplied to the ASIC board 20B side via the connector C1. For this reason, in the board body 20a of the detector board 20A, board wiring (for detector applied voltage, for signal exchange) (not shown) for connecting the connector C1 and each detector 21 is provided. This intra-substrate wiring has a multilayer structure. The detector board 20A has a connector C1 connected to the in-board wiring connected to each detector 21, and has a structure connected to a connector C1 of an ASIC board 20B described later.

(ASIC基板)
次に、図6を参照しながらASICを搭載したASIC基板20Bを説明する。図6の(a)に示すように、ASIC基板20Bは、基板本体20bの両面に2個ずつアナログASIC24が設置され、片面に1個のデジタルASIC26が設置されている。つまり、1つのASIC基板20Bは合計4個のアナログASIC24と1個のデジタルASIC26を有する。
また、ASIC基板20Bは、基板本体20bの片面に16個ずつ計32個のADC25を有する。また、1つの基板本体20bの両面には、コンデンサ22および抵抗23が検出器21の数に対応した数だけ設置されている。また、これらの、コンデンサ22、抵抗23、アナログASIC24、ADC25、デジタルASIC26を電気的に接続するため、ASIC基板20B(基板本体20b)内には、前記した検出器基板20Aと同様に図示しない基板内配線が設けられている。この基板内配線も積層構造をしている。
(ASIC board)
Next, the ASIC substrate 20B on which the ASIC is mounted will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 6A, the ASIC board 20B has two analog ASICs 24 installed on both sides of the board body 20b and one digital ASIC 26 installed on one side. That is, one ASIC board 20B has a total of four analog ASICs 24 and one digital ASIC 26.
In addition, the ASIC substrate 20B has 32 ADCs 25 in total, 16 on each side of the substrate body 20b. In addition, capacitors 22 and resistors 23 corresponding to the number of detectors 21 are provided on both surfaces of one substrate body 20b. Further, in order to electrically connect the capacitor 22, the resistor 23, the analog ASIC 24, the ADC 25, and the digital ASIC 26, the ASIC board 20B (board body 20b) has a board (not shown) similar to the detector board 20A described above. Internal wiring is provided. This intra-substrate wiring also has a laminated structure.

これらの各回路素子22、23、24、25、26の配列および基板内配線は、検出器基板20Aから供給された信号が、コンデンサ22、抵抗23、アナログASIC24、ADC25、デジタルASIC26の順に供給されるようになっている。
なお、ASIC基板20Bは、各コンデンサ22に接続される基板内配線にそれぞれ接続されて検出器基板20Aとの電気的接続を行なうコネクタC1と、データ処理装置12側(後記するユニット統合FPGA側)との電気的接続を行なう基板コネクタC2とを有している。
As for the arrangement of these circuit elements 22, 23, 24, 25, and 26 and the wiring in the board, the signal supplied from the detector board 20A is supplied in the order of the capacitor 22, the resistor 23, the analog ASIC 24, the ADC 25, and the digital ASIC 26. It has become so.
The ASIC board 20B is connected to an in-board wiring connected to each capacitor 22, and is electrically connected to the detector board 20A. The data processing apparatus 12 side (unit integrated FPGA side described later) Board connector C2 for electrical connection.

(検出器基板とASIC基板の接続構造)
検出器基板20AとASIC基板20Bとは、図6の(b)に示すように、端部近傍に重なり合うオーバラップ部分を設けて、これらのオーバラップ部分に存在する互いのコネクタC1同士を接続する。この接続は、締結用のネジ等により着脱自在(分離・接続自在)に行われる。
なお、このような接続を行なうのは、検出器基板20AとASIC基板20Bとが接続(結合)された結合基板20を、水平方向に片端支持(片持ち支持)や両端支持すると、結合基板20の中央部(接続部分)には、該結合基板20を下方に撓ませたり曲げたりする力が作用するので、接続部分が端面同士を突き合わせたものである場合は、接続部分が撓み易かったり折れ曲がり易かったりするので、接続部分の強度を増すためである。
(Connection structure of detector board and ASIC board)
As shown in FIG. 6B, the detector substrate 20A and the ASIC substrate 20B are provided with overlapping portions in the vicinity of the end portions, and connect the connectors C1 existing in these overlapping portions to each other. . This connection is made detachable (separate and connectable) with a fastening screw or the like.
Such a connection is made when the coupling substrate 20 in which the detector substrate 20A and the ASIC substrate 20B are connected (coupled) is supported in one end (cantilevered) or both ends in the horizontal direction. Since a force that bends or bends the bonding substrate 20 downward acts on the central portion (connection portion) of the substrate, the connection portion is easily bent or bent when the connection portion is formed by abutting the end faces. This is because it is easy to increase the strength of the connecting portion.

コネクタC1としては、電気的な接続を良好にするため、例えば、スパイラルコンタクト(登録商標)が使用される。スパイラルコンタクト(登録商標)は、螺旋状の接触子にボール状の接続端子が広い面積で接触して良好な電気的な接続が図られるという特性を有する。
なお、ボール状の接続端子がASIC基板20B側に設けられる場合は、螺旋状の接触子は検出器基板20A側に設けられ、ボール状の接続端子が検出器基板20A側に設けられる場合は、螺旋状の接触子はASIC基板20B側に設けられる。
このような、検出器基板20AとASIC基板20Bとの電気的な接続構造を用いることで、信号を検出器基板20AからASIC基板20Bへと、低損失で伝送することができる。損失が少なくなると、例えば、検出器21としてのエネルギ分解能が向上する。
As the connector C1, for example, a spiral contact (registered trademark) is used in order to improve electrical connection. A spiral contact (registered trademark) has a characteristic that a ball-shaped connection terminal contacts a spiral contactor over a wide area to achieve good electrical connection.
When the ball-shaped connection terminal is provided on the ASIC substrate 20B side, the spiral contact is provided on the detector substrate 20A side, and when the ball-shaped connection terminal is provided on the detector substrate 20A side, The spiral contact is provided on the ASIC substrate 20B side.
By using such an electrical connection structure between the detector board 20A and the ASIC board 20B, a signal can be transmitted from the detector board 20A to the ASIC board 20B with low loss. When the loss is reduced, for example, the energy resolution as the detector 21 is improved.

前記の構成は、ASIC基板20Bに1つの検出器基板20Aを接続しているが、検出器基板を複数に分割しても良い。例えば、横方向に8個、縦方向に4個の検出器21を1つの基板実装とし、2枚の検出器基板をASIC基板に接続する構成でも良い。
また、検出器基盤20AとASIC基板20Bとを、1枚の通しの基板本体で構成しても良い。
In the above configuration, one detector board 20A is connected to the ASIC board 20B, but the detector board may be divided into a plurality of parts. For example, the configuration may be such that eight detectors 21 in the horizontal direction and four detectors 21 in the vertical direction are mounted on one board, and two detector boards are connected to the ASIC board.
Further, the detector substrate 20A and the ASIC substrate 20B may be configured by a single substrate body.

次に、図7、図8を参照しながらASIC基板上の各回路素子の構成および機能について説明する。
図7はアナログASICおよびデジタルASICそれぞれの概略構成、およびアナログASICとデジタルASICの接続関係を示した検出器ユニットのブロック図である。
(アナログASIC)
図8はアナログASICの機能構成を模式的に示したブロック図である。
図8に示すように、1個のアナログASIC24は、1つの電荷有感型前置増幅器(以下、前置増幅器と称する)24aと、それに接続するファースト系24Aおよびスロー系24Bと、を有するアナログ信号処理回路33を、例えば、32組備えている。1個のアナログASIC24は32組のアナログ信号処理回路33をLSI化したものである。
Next, the configuration and function of each circuit element on the ASIC substrate will be described with reference to FIGS.
FIG. 7 is a block diagram of the detector unit showing the schematic configuration of each of the analog ASIC and the digital ASIC and the connection relationship between the analog ASIC and the digital ASIC.
(Analog ASIC)
FIG. 8 is a block diagram schematically showing the functional configuration of the analog ASIC.
As shown in FIG. 8, one analog ASIC 24 includes an analog having a charge-sensitive preamplifier (hereinafter referred to as a preamplifier) 24a, and a fast system 24A and a slow system 24B connected thereto. For example, 32 sets of signal processing circuits 33 are provided. One analog ASIC 24 is obtained by converting 32 sets of analog signal processing circuits 33 into an LSI.

アナログ信号処理回路33は検出器21ごとに設けられ、1つのアナログ信号処理回路33は1つの検出器21に接続される。ここで、ファースト系24Aは、前置増幅器24aから出力されるγ線検出信号にもとづいてγ線の検出時刻を特定するためのタイミング信号を出力するタイミングピックオフ回路24bを有している。タイミングピックオフ回路24bは、CFDやリーディングエッジトリガ等の手法を用いてタイミング信号を発生させる。また、スロー系24Bは、γ線検出信号にもとづいてγ線の検出エネルギ(波高値)を求めることを目的として、所定の時定数を有し、信号波形をガウス型に整形する波形整形回路24dを有し、波形整形回路24dにさらにピークホールド回路24eが接続されて設けられている。波形整形回路24dには、例えば、CR−RCフィルタ等が用いられる。   The analog signal processing circuit 33 is provided for each detector 21, and one analog signal processing circuit 33 is connected to one detector 21. Here, the first system 24A includes a timing pick-off circuit 24b that outputs a timing signal for specifying the detection time of the γ-ray based on the γ-ray detection signal output from the preamplifier 24a. The timing pick-off circuit 24b generates a timing signal using a technique such as CFD or leading edge trigger. The slow system 24B has a predetermined time constant for the purpose of obtaining the detected energy (crest value) of the γ-ray based on the γ-ray detection signal, and a waveform shaping circuit 24d that shapes the signal waveform into a Gaussian shape. A peak hold circuit 24e is further connected to the waveform shaping circuit 24d. For example, a CR-RC filter or the like is used for the waveform shaping circuit 24d.

ちなみに、スロー系24Bは、波高値を求めるためにはある程度の処理の時間を要することから「スロー」という名前が付いている。検出器21から出力されてコンデンサ22を通過した信号は、前置増幅器24aで増幅されγ線検出信号として出力され、さらに波形整形回路24dで増幅され、ピークホールド回路24eに入力される。ピークホールド回路24eは、後記するように波形整形されたγ線検出信号の最大値、つまり検出したγ線のエネルギ値に比例した波高値を保持する。   Incidentally, the slow system 24B is named “slow” because it takes a certain amount of processing time to obtain the peak value. The signal output from the detector 21 and passed through the capacitor 22 is amplified by the preamplifier 24a, output as a γ-ray detection signal, further amplified by the waveform shaping circuit 24d, and input to the peak hold circuit 24e. The peak hold circuit 24e holds the maximum value of the γ-ray detection signal whose waveform has been shaped as described later, that is, the peak value proportional to the detected energy value of the γ-ray.

なお、コンデンサ22および抵抗23をアナログASIC24の内部に設けることもできるが、適切なコンデンサ容量や適切な抵抗値を得るため、および、アナログASIC24の大きさを小さくする等の理由から、本実施形態では、コンデンサ22および抵抗23は、アナログASIC24の外に配置されている。
ちなみに、コンデンサ22および抵抗23は、外部に設けた方が、個々のコンデンサ容量や抵抗値のバラツキが少ないとされている。
The capacitor 22 and the resistor 23 can be provided inside the analog ASIC 24. However, in order to obtain an appropriate capacitor capacity and an appropriate resistance value, and to reduce the size of the analog ASIC 24, the present embodiment Then, the capacitor 22 and the resistor 23 are disposed outside the analog ASIC 24.
Incidentally, it is said that the capacitor 22 and the resistor 23 are provided outside, so that there is less variation in individual capacitor capacity and resistance value.

アナログASIC24のスロー系24Bの出力は、ADC25に供給されるようになっている(図8参照)。さらに、アナログASIC24のファースト系24Aの出力およびADC25の出力は、デジタルASIC26に供給されるようになっている。
ここで、各アナログASIC24とデジタルASIC26は、32チャンネルのファースト系24Aの信号を1つ1つ送信する32本の配線で接続されている(図7参照)。また、アナログASIC24と各ADC25との間、および各ADC25とデジタルASIC26との間は、検出器21の8チャンネル分のスロー系24Bの信号をそれぞれ纏めて送信する1本の配線でそれぞれ接続されている(図7参照)。
さらに、デジタルASIC26からは、8チャンネル分のアナログ信号処理回路33に対応して1個の対応付けられたADC25を制御する1本のADC制御信号線、および各アナログASIC24の1つのアナログ信号処理回路33のピークホールド回路24eを個別に制御するための8チャンネル分を1本に纏めたピークホールド制御信号線が出ており、ADC25およびアナログ信号処理回路33に接続されている。
なお、前記したピークホールド制御信号線は8チャンネル分を1本に纏めることなく、デジタルASIC26から各アナログ信号処理回路33に対して1本ずつ配線するようにしても良い。
The output of the slow system 24B of the analog ASIC 24 is supplied to the ADC 25 (see FIG. 8). Further, the output of the first system 24A and the output of the ADC 25 of the analog ASIC 24 are supplied to the digital ASIC 26.
Here, each analog ASIC 24 and digital ASIC 26 are connected by 32 wires for transmitting 32-channel fast system 24A signals one by one (see FIG. 7). The analog ASIC 24 and each ADC 25, and between each ADC 25 and the digital ASIC 26 are respectively connected by one wiring that collectively transmits the signals of the slow system 24B for the eight channels of the detector 21. (See FIG. 7).
Furthermore, from the digital ASIC 26, one ADC control signal line for controlling one associated ADC 25 corresponding to the analog signal processing circuit 33 for eight channels, and one analog signal processing circuit for each analog ASIC 24. A peak hold control signal line for 8 channels for individually controlling the 33 peak hold circuits 24 e is connected to the ADC 25 and the analog signal processing circuit 33.
The above-described peak hold control signal lines may be wired from the digital ASIC 26 to the analog signal processing circuits 33 one by one without consolidating the eight channels into one.

(デジタルASIC)
次に、図7を参照しながらデジタルASIC26について説明する。
デジタルASIC26は、図7に示すように、8個のタイミング検出部35および1個の検出器制御部36を含む検出信号処理部34を16組と、1個のデータ転送部37とを有しており、これらをLSI化したものである。
(Digital ASIC)
Next, the digital ASIC 26 will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 7, the digital ASIC 26 includes 16 sets of detection signal processing units 34 including eight timing detection units 35 and one detector control unit 36, and one data transfer unit 37. These are LSIs.

PET装置1に設けられた全てのデジタルASIC26は、図示されていない、例えば、500MHzのクロック発生回路(水晶発振器)からのクロック信号を受け、同期して動作している。各デジタルASIC26に入力されたクロック信号は、全ての検出信号処理部34内のそれぞれのタイミング検出部35に入力される。
タイミング検出部35は、検出器21ごとに設けられ、該当するアナログ信号処理回路33のタイミングピックオフ回路24bからタイミング信号が入力される。タイミング検出部35はタイミング信号が入力された時のクロック信号にもとづいてγ線の検出時刻を決定する。タイミング信号は、アナログASIC24のファースト系24Aの信号にもとづくものであるので、真の検出時刻に近い時刻を検出時刻(検出時刻情報)とすることができる。
All the digital ASICs 26 provided in the PET apparatus 1 operate in synchronization with receiving a clock signal from a clock generation circuit (crystal oscillator) (not shown), for example, 500 MHz. The clock signal input to each digital ASIC 26 is input to each timing detection unit 35 in all detection signal processing units 34.
The timing detector 35 is provided for each detector 21 and receives a timing signal from the timing pick-off circuit 24b of the corresponding analog signal processing circuit 33. The timing detector 35 determines the detection time of the γ-ray based on the clock signal when the timing signal is input. Since the timing signal is based on the signal of the first system 24A of the analog ASIC 24, a time close to the true detection time can be set as the detection time (detection time information).

検出器制御部36は、アドレス演算機能と、ADC・ピークホールド制御機能と、データ補正機能と、パケットデータ生成機能を有している。
(アドレス演算機能)
アドレス演算機能は、タイミング検出部35からγ線を検出したタイミング信号に対応する検出時刻情報を受け、その検出器IDを特定する。すなわち、検出器制御部36は、接続される各タイミング検出部35に対する検出器IDを記憶しており、あるタイミング検出部35から検出時刻情報が入力されたとき、そのタイミング検出部35に対応する検出器IDを特定することによってアドレス演算機能が果たされる。これは、タイミング検出部35が検出器21ごとに設けられていて、検出器制御部36に接続されていることにより可能となる。
The detector control unit 36 has an address calculation function, an ADC / peak hold control function, a data correction function, and a packet data generation function.
(Address calculation function)
The address calculation function receives detection time information corresponding to the timing signal from which the γ-ray is detected from the timing detection unit 35, and identifies the detector ID. That is, the detector control unit 36 stores a detector ID for each timing detection unit 35 to be connected. When detection time information is input from a certain timing detection unit 35, the detector control unit 36 corresponds to the timing detection unit 35. The address calculation function is performed by specifying the detector ID. This is possible because the timing detector 35 is provided for each detector 21 and is connected to the detector controller 36.

(ADC・ピークホールド制御機能)
さらに、検出器制御部36は、時刻情報を入力された後、前記特定された検出器IDを含む8チャンネル分のアナログ信号処理回路33にピークホールド制御信号を出力し、また、検出器IDとADC制御信号をADC25に出力する。
(ADC / peak hold control function)
Furthermore, after the time information is input, the detector control unit 36 outputs a peak hold control signal to the analog signal processing circuit 33 for eight channels including the specified detector ID, and the detector ID and The ADC control signal is output to the ADC 25.

ピークホールド制御信号を受けたアナログ信号処理回路33のピークホールド回路24eは、波形整形回路24dから入力される信号に対してピークホールド処理をする。そして、所定時間後に検出器制御部36からリセット信号を受け、ピークホールド処理を解除する。ADC25は、検出器制御部36から入力された検出器IDに対応するアナログ信号処理回路33のピークホールド回路24eから出力された波高値(電圧値)を、デジタル信号に変換して検出器制御部36に出力する。   Upon receiving the peak hold control signal, the peak hold circuit 24e of the analog signal processing circuit 33 performs peak hold processing on the signal input from the waveform shaping circuit 24d. Then, after a predetermined time, the reset signal is received from the detector control unit 36, and the peak hold process is canceled. The ADC 25 converts a peak value (voltage value) output from the peak hold circuit 24e of the analog signal processing circuit 33 corresponding to the detector ID input from the detector control unit 36 into a digital signal, and detects the detector control unit. To 36.

(データ補正機能)
検出器制御部36は、タイミング検出部35から入力された検出時刻情報を、ADC25を介して取得した波高値にもとづいて、例えば、特開2005−249806号公報に記載されている方法で補正する。また、ADC25から入力された波高値に対して、予め収集された校正データを基に、検出器21、アナログASIC24のゲイン、オフセット補正を行なう。
(Data correction function)
The detector control unit 36 corrects the detection time information input from the timing detection unit 35 by, for example, a method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-249806 based on the peak value acquired via the ADC 25. . Further, the gain and offset correction of the detector 21 and the analog ASIC 24 are performed on the peak value input from the ADC 25 based on calibration data collected in advance.

(パケットデータ生成機能)
検出器制御部36は、前記補正された波高値を検出エネルギ値情報とし、検出エネルギ値情報に補正された検出時刻情報および検出器IDを付加してデジタル情報であるパケットデータ(検出γ線情報、検出放射線情報)を生成し、データ転送部37に出力する。
(Packet data generation function)
The detector controller 36 uses the corrected peak value as detected energy value information, adds the corrected detection time information and detector ID to the detected energy value information, and adds packet data (detected γ-ray information) as digital information. , Detected radiation information) is generated and output to the data transfer unit 37.

(データ転送部)
データ転送部37は、複数の入力系統をひとつの出力系統に纏める入出力統合機能と、入力されたパケットデータを一時的に記憶し、後段の構成要素の処理速度に応じて出力するバッファメモリ機能とを有している。データ転送部37は、各検出器制御部36からパケットデータを入力されると、必要に応じてバッファリングし、各検出信号処理部34から出力されたパケットデータを、例えば、定期的に12枚の結合基板20を収めている検出器ユニット2(図9参照)の筐体30の外側に1個設けられているユニット統合FPGA(Field Programmable Gate Array、以下、FPGAと称する)31に送信する。
(Data transfer part)
The data transfer unit 37 is an input / output integration function that combines a plurality of input systems into one output system, and a buffer memory function that temporarily stores input packet data and outputs it according to the processing speed of the subsequent components And have. When the packet data is input from each detector control unit 36, the data transfer unit 37 buffers the packet data as necessary, and periodically outputs 12 pieces of packet data output from each detection signal processing unit 34, for example. Is transmitted to a unit-integrated FPGA (Field Programmable Gate Array, hereinafter referred to as FPGA) 31 provided outside the housing 30 of the detector unit 2 (see FIG. 9) containing the combined substrate 20.

(ユニット統合FPGA)
FPGA31は、検出器ユニット2内に収容されている全結合基板20のデジタルASICからのパケットデータをいったん受け入れるバッファ機能と、検出時刻情報にもとづいてパケットデータを時刻順に並べるソート処理機能と、検出器ユニット2内に含まれる検出器21間で検出された散乱γ線の検出に対して散乱線処理を行なう機能と、を有している。
(Unit integrated FPGA)
The FPGA 31 includes a buffer function that once receives packet data from the digital ASIC of all the combined substrates 20 accommodated in the detector unit 2, a sort processing function that arranges the packet data in time order based on the detection time information, and a detector. A function of performing scattered radiation processing on the detection of scattered γ-rays detected between the detectors 21 included in the unit 2.

なお、このソート処理機能と散乱線処理機能の詳細な説明については、FPGA31とデータ収集ユニット3のソート処理機能と散乱線処理機能の説明のところで後記する。FPGA31、データ収集ユニット3のソート処理機能は、処理能力や回路規模が異なるが、これらの構成要素では、複数のパケットデータをソート処理する機能部を備えており、基本的に同一の原理に従っている。このため、FPGA31、データ収集ユニット3は、同一の基本的概念にもとづく回路構成をとることができる。これらの構成要素におけるソート処理の機能部の具体例については、FPGA31の構成を後記する際に、例示的に説明する。
FPGA31は、パケットデータをコネクタ38に接続された情報伝送用配線を介してデータ収集ユニット3に送信する。データ収集ユニット3(図2参照)は、例えば、周方向に4つ配され、周方向に4群にブロック化された検出器ユニット2からのパケットデータを纏めて1つのデータ収集ユニット3に集めて、ソート処理して散乱線処理をし、その後、データ処理装置12へ送信する。
A detailed description of the sort processing function and the scattered radiation processing function will be described later in the description of the sorting processing function and the scattered radiation processing function of the FPGA 31 and the data collection unit 3. The sort processing functions of the FPGA 31 and the data collection unit 3 have different processing capabilities and circuit scales, but these components include a function unit that sorts a plurality of packet data, and basically follow the same principle. . Therefore, the FPGA 31 and the data collection unit 3 can have a circuit configuration based on the same basic concept. Specific examples of the function unit of the sort process in these components will be described exemplarily when the configuration of the FPGA 31 is described later.
The FPGA 31 transmits the packet data to the data collection unit 3 via the information transmission wiring connected to the connector 38. For example, four data collection units 3 (see FIG. 2) are arranged in the circumferential direction, and packet data from the detector units 2 that are divided into four groups in the circumferential direction are collected and collected in one data collection unit 3. Then, the scattered processing is performed by sorting, and then transmitted to the data processing device 12.

(検出器ユニット;結合基板の収納によるユニット化)
次に、前記した結合基板20の筐体30への収納によるユニット化を説明する。
図9に示すように、検出器ユニット2は、12枚の結合基板20、この12枚の結合基板20に電荷収集用の電圧を供給する高圧電源装置PS、FPGA31、外部との信号の授受を行なう信号用のコネクタ、外部から電源の供給を受けるための電源用のコネクタ等を収納したり保持したりする筐体30(図10参照)等を備える。
(Detector unit; unitized by storing the coupling board)
Next, unitization by storing the combined substrate 20 in the housing 30 will be described.
As shown in FIG. 9, the detector unit 2 transmits and receives signals to and from the twelve coupling substrates 20, the high-voltage power supply devices PS and FPGAs 31 that supply charge collecting voltages to the twelve coupling substrates 20. A housing 30 (see FIG. 10) for housing and holding a connector for signals to be performed, a power connector for receiving power supply from the outside, and the like are provided.

図9および図10に示すように、結合基板20は、奥行方向(被検体Pの体軸方向)には重なり合わないように3列、カメラ11の周方向には4枚並んで筐体30内に収められている。つまり、1個の筐体30には、結合基板20が12枚収納されている。このように収納するため、奥行方向に伸びる1条のガイド溝G1を周方向に適宜離間して4列備えるガイド部材39が、筐体30の上端部に取り付けられている。ガイド部材39は、各ガイド溝G1の部分に、天板30aの各コネクタC3と対向する位置にそれぞれ開口40を有する。   As shown in FIGS. 9 and 10, the bonding substrates 20 are arranged in three rows so as not to overlap in the depth direction (the body axis direction of the subject P), and four in the circumferential direction of the camera 11. It is contained within. That is, 12 coupling substrates 20 are accommodated in one housing 30. In order to store the guide member 39 in this way, a guide member 39 having four rows of guide grooves G1 extending in the depth direction and appropriately spaced in the circumferential direction is attached to the upper end portion of the housing 30. The guide member 39 has an opening 40 at a position facing each connector C3 of the top plate 30a in each guide groove G1.

さらに、奥行方向に伸びる1条のガイド溝G2を有する4つのガイド部材41が、周方向に適宜離間して筐体30の底板30bの上面に取り付けられている(図10参照)。ガイド溝G1、G2は、結合基板20を3枚収納する分の奥行を持っている。結合基板20のASIC基板20B側端部がガイド溝G1に、結合基板20の検出器基板20A側端部がガイド溝G2に、それぞれ挿入される。3枚の結合基板20がガイド溝G1、G2の奥行方向に並んで保持されるようになっている。   Further, four guide members 41 having one guide groove G2 extending in the depth direction are attached to the upper surface of the bottom plate 30b of the housing 30 so as to be appropriately separated in the circumferential direction (see FIG. 10). The guide grooves G <b> 1 and G <b> 2 have a depth enough to accommodate three coupled substrates 20. The end of the coupling substrate 20 on the ASIC substrate 20B side is inserted into the guide groove G1, and the end of the coupling substrate 20 on the detector substrate 20A side is inserted into the guide groove G2. Three coupled substrates 20 are held side by side in the depth direction of the guide grooves G1 and G2.

ちなみに、結合基板20は、ASIC基板20B側端部と検出器基板20A側端部がガイド溝G1、G2内で摺動するようになっているので、指等で結合基板20を、ガイド溝G1、G2内を滑らして所定の箇所に容易に位置させることができる。このとき、各基板コネクタC2はそれぞれ開口40の部分に位置している。所定枚数の結合基板20が筐体30内に配置された後、天板30aが筐体30の上端にネジ等で着脱自在に取り付けられる。天板30aに設けられた各コネクタC3は、該当する開口40内に挿入されて該当する基板コネクタC2に接続される。   Incidentally, since the coupling substrate 20 is configured such that the end portion on the ASIC substrate 20B side and the end portion on the detector substrate 20A side slide in the guide grooves G1 and G2, the coupling substrate 20 is moved with the fingers or the like to the guide groove G1. , G2 can be slid and easily positioned at a predetermined location. At this time, each board connector C2 is located in the opening 40 portion. After the predetermined number of coupled substrates 20 are arranged in the housing 30, the top plate 30 a is detachably attached to the upper end of the housing 30 with screws or the like. Each connector C3 provided on the top plate 30a is inserted into the corresponding opening 40 and connected to the corresponding board connector C2.

なお、筐体30の上部、下部とは、筐体30をカメラ11から取り出した場合のことであり、図2に示されるように、筐体30がカメラ11に備えられた場合には、上下が反転したり、上下が90°回転して左右になったり、斜めになったりする。   The upper part and the lower part of the casing 30 are when the casing 30 is taken out from the camera 11, and when the casing 30 is provided in the camera 11, as shown in FIG. May be reversed, and the top and bottom may be rotated 90 ° to the left or right, or may be slanted.

図10に示すように、筐体30の天板30aには、前記した4列のガイド溝G1が備えられるほかに、FPGA31およびコネクタ38が備えられる。コネクタ38はFPGA31に接続される。FPGA31は、現場でプログラムを組むことができる。この点、プログラムを組むことができないASICとは異なる。従って、本実施形態のように、FPGA31では、例えば、収納する結合基板20の数や種類が変わった場合でも、結合基板枚数の変化にも適切に対応することができる。   As shown in FIG. 10, the top plate 30 a of the housing 30 is provided with an FPGA 31 and a connector 38 in addition to the four rows of guide grooves G <b> 1 described above. The connector 38 is connected to the FPGA 31. The FPGA 31 can create a program on site. This is different from the ASIC that cannot be programmed. Therefore, as in the present embodiment, the FPGA 31 can appropriately cope with a change in the number of combined substrates even when, for example, the number or type of combined substrates 20 to be accommodated changes.

なお、本実施形態で用いているCdTeを半導体材料Sとする検出器21は、光に反応して電荷を発生することから、筐体30はアルミニウムやアルミニウム合金といった遮光性を有する材料から構成されると共に、光が侵入する隙間をなくすようにしてある。即ち、筐体30は遮光性を有する構成をしている。ちなみに、遮光性が他の手段により確保される場合は、筐体30はそれ自体が遮光性を有する必要はなく、検出器21を着脱自在に保持する枠(枠体)で良い。例えば、筐体30を枠構造とし、遮光用の面材等は不用とすることができる。   Since the detector 21 using CdTe as the semiconductor material S used in the present embodiment generates charges in response to light, the housing 30 is made of a light-shielding material such as aluminum or an aluminum alloy. In addition, there is no gap for light to enter. That is, the housing 30 has a light shielding property. Incidentally, when the light shielding property is ensured by other means, the housing 30 itself does not need to have the light shielding property, and may be a frame (frame body) that detachably holds the detector 21. For example, the housing 30 may have a frame structure, and a light shielding face material or the like may be unnecessary.

また、検出ユニット2内の全結合基板20のデータ転送部37から出力されたパケットデータ(結合基板20の全検出器21に対する全パケットデータ)が、検出ユニット2に設けられたFPGA31からデータ処理装置12に送られる。   Further, the packet data (all packet data for all detectors 21 of the combined substrate 20) output from the data transfer unit 37 of all the combined substrates 20 in the detection unit 2 is transmitted from the FPGA 31 provided in the detection unit 2 to the data processing device. 12 is sent.

(電源)
次に、電荷収集用の電圧を供給する高圧電源装置PSについて説明をする。図9に示すように、検出器ユニット2は、FPGA31の裏面側で筐体30内に、導体金属材料で構成された隔壁30cによって形成される空間に、各検出器21に電荷収集用の電圧を供給する高圧電源装置PSを設置している。この高圧電源装置PSは、低圧の電源を供給され、図示しない電圧を昇圧するDC−DCコンバータにより電圧を500Vに昇圧して各検出器21に供給するようになっている。ちなみに、検出器21は、検出器基板20A1枚について、片面で64個、両面で128個備えられている。そして、この結合基板20が1つの筐体30には12枚収納される。よって、高圧電源装置PSからは、128×12=1536個の検出器21に電圧が供給される。
(Power supply)
Next, the high-voltage power supply device PS that supplies a voltage for collecting charges will be described. As shown in FIG. 9, the detector unit 2 has a charge collection voltage applied to each detector 21 in a space formed by a partition wall 30 c made of a conductive metal material in the housing 30 on the back side of the FPGA 31. Is installed. The high-voltage power supply device PS is supplied with a low-voltage power supply, boosts the voltage to 500 V by a DC-DC converter that boosts a voltage (not shown), and supplies the voltage to each detector 21. Incidentally, 64 detectors 21 are provided on one side and 128 on both sides of one detector substrate 20A. Then, twelve bonded substrates 20 are accommodated in one housing 30. Therefore, a voltage is supplied to 128 × 12 = 1536 detectors 21 from the high-voltage power supply device PS.

本実施形態では、検出器ユニット2に内蔵する高圧電源装置PSが、天板30aに設けられた電源用のコネクタ42およびコネクタ38を介して電源配線により外部の低電圧(5〜15V)の直流電源に接続されている。高圧電源装置PSの高電圧側端子は、天板30aに設けられたコネクタ43を介して、天板30aに設けられた12個のコネクタC3に高圧電源配線44によりそれぞれ接続されている。図9では高圧電源配線44は1本のみが例示としてコネクタ43からコネクタC3に接続するように表示してあるが、実際にはコネクタ43から高圧電源配線44が各コネクタC3に配線されている。
高圧電源は、コネクタC3、各結合基板20の基板コネクタC2、基板本体20b内の図示しない高圧電源配線、コネクタC1および基板本体20a内の図示しない高圧電源配線を介して基板本体20aに設けられた各検出器21の電極Cにそれぞれ接続される。コネクタC1、C2は、検出器21の出力信号を伝えるコネクタ以外に、高圧電源配線用のコネクタを含んでいる。
In the present embodiment, the high-voltage power supply device PS built in the detector unit 2 is connected to the external low voltage (5 to 15 V) DC by the power supply wiring via the power supply connector 42 and the connector 38 provided on the top board 30a. Connected to power. The high-voltage side terminal of the high-voltage power supply device PS is connected to twelve connectors C3 provided on the top plate 30a by high-voltage power supply wires 44 via connectors 43 provided on the top plate 30a. In FIG. 9, only one high-voltage power supply wiring 44 is illustrated as being connected from the connector 43 to the connector C3 by way of example, but actually, the high-voltage power supply wiring 44 is wired from the connector 43 to each connector C3.
The high-voltage power supply is provided on the board body 20a via the connector C3, the board connector C2 of each coupling board 20, the high-voltage power wiring (not shown) in the board main body 20b, and the high-voltage power wiring (not shown) in the connector C1 and the board main body 20a. Each detector 21 is connected to an electrode C. The connectors C1 and C2 include a connector for high-voltage power supply wiring in addition to the connector that transmits the output signal of the detector 21.

ちなみに、コネクタ38から高圧電源装置PSに供給された電圧は、高圧電源装置PS内の図示しないDC−DCコンバータにより500Vに昇圧され、昇圧後、筐体30の天板30a内を通って、結合基板20ごと、ASIC基板20B→検出器基板20A→各検出器21へと供給される。即ち、筐体30(天板30a)は、高圧電源装置PSから各結合基板20へ電圧を供給する図示しない電圧供給用の配線を備える。また、各結合基板20は、基板コネクタC2を介して高圧電源装置PSから供給された電圧を、各検出器21に供給する電圧供給用の配線を備える。
なお、天板30aを介してではなく、高圧電源装置PSを、直接、基板本体20aに設けた高圧電源配線にコネクタを介して接続しても良い。また、高圧電源用のコネクタは、検出器21の出力信号用のコネクタから分離して配置しても良い。
Incidentally, the voltage supplied from the connector 38 to the high-voltage power supply device PS is boosted to 500 V by a DC-DC converter (not shown) in the high-voltage power supply device PS, and after being boosted, the voltage passes through the top plate 30a of the housing 30 and is coupled. The whole substrate 20 is supplied to the ASIC substrate 20B → detector substrate 20A → each detector 21. That is, the housing 30 (top plate 30a) includes a voltage supply wiring (not shown) that supplies a voltage from the high-voltage power supply device PS to each coupling substrate 20. In addition, each coupling substrate 20 includes a voltage supply wiring that supplies the voltage supplied from the high-voltage power supply device PS via the substrate connector C <b> 2 to each detector 21.
Note that the high-voltage power supply PS may be directly connected to the high-voltage power supply wiring provided on the substrate body 20a via a connector, not via the top plate 30a. Further, the high voltage power source connector may be arranged separately from the output signal connector of the detector 21.

《ソート処理機能と散乱線処理機能の説明》
次に、図11から図17を参照しながら、FPGA31およびデータ収集ユニット3におけるソート処理機能と散乱線処理機能について説明する。
図11は、検出器ユニットおよびデータ収集ユニットの概略構成を示す図である。検出器ユニット2の筐体30の外面に設けられたFPGA31は、図11に示すように、第1データソート部51、第1散乱線処理部53を備えている。また、データ収集ユニット3は、データ転送部55、第2データソート部(ユニット間検出データ出力部)57、第2散乱線処理部(ユニット間散乱線処理部)59を備えている。
そして、図2に示すように4群にブロック化された各検出器ユニット2のFPGA31から出力されたパケットデータは、ブロックごとにデータ収集ユニット3(3A、3B、3C、3D)のデータ転送部55に入力される。データ転送部55に入力されたパケットデータのうち、当該ブロック内で周方向に反時計回り端に位置する検出器ユニット2の、周方向に反時計回り側の半分の検出器21からのγ線検出信号にもとづくパケットデータを、周方向に反時計回りに隣接するデータ収集ユニット3の第2データソート部57へ出力する。例えば、データ収集ユニット3Aのデータ転送部55からデータ収集ユニット3Bの第2データソート部57へ出力する。
第1データソート部51、第1散乱線処理部53は、この順序に接続されている。また、データ転送部55、第2データソート部57、第2散乱線処理部59は、この順序に接続されている。
《Explanation of sort processing function and scattered radiation processing function》
Next, the sort processing function and the scattered radiation processing function in the FPGA 31 and the data collection unit 3 will be described with reference to FIGS.
FIG. 11 is a diagram showing a schematic configuration of the detector unit and the data collection unit. The FPGA 31 provided on the outer surface of the housing 30 of the detector unit 2 includes a first data sorting unit 51 and a first scattered radiation processing unit 53, as shown in FIG. Further, the data collection unit 3 includes a data transfer unit 55, a second data sort unit (inter-unit detection data output unit) 57, and a second scattered radiation processing unit (inter-unit scattered radiation processing unit) 59.
Then, as shown in FIG. 2, the packet data output from the FPGA 31 of each detector unit 2 divided into four groups is the data transfer unit of the data collection unit 3 (3A, 3B, 3C, 3D) for each block. 55 is input. Among the packet data input to the data transfer unit 55, γ rays from the detectors 21 on the counterclockwise half in the circumferential direction of the detector unit 2 located at the counterclockwise end in the circumferential direction in the block. The packet data based on the detection signal is output to the second data sorting unit 57 of the data collection unit 3 adjacent in the counterclockwise direction in the circumferential direction. For example, the data is transferred from the data transfer unit 55 of the data collection unit 3A to the second data sort unit 57 of the data collection unit 3B.
The first data sorting unit 51 and the first scattered radiation processing unit 53 are connected in this order. Further, the data transfer unit 55, the second data sort unit 57, and the second scattered radiation processing unit 59 are connected in this order.

第1散乱線処理部53は、後記するように、入力されたパケットデータについて散乱線処理を行い、一個のγ線に起因する複数のパケットデータを纏める機能を有する。散乱線処理の一例は、特開2003−255048号公報に記載されている。第1散乱線処理部53の出力は、このデータ収集ユニット3内の第2データソート部57に入力される。一個のγ線に起因する複数の散乱γ線は、同一の検出器ユニット2内の検出器21で検出されるとは限られず、隣接する検出器ユニット2内の検出器21でも検出される場合がある。このため、第1散乱線処理部53で散乱線処理を行った後、データ収集ユニット3内の第2データソート部57へ転送し、検出器ユニット2間での散乱線処理を行なうのである。また、データ収集ユニット3に入力されるブロック化された検出器ユニット2だけで、検出器ユニット2間での散乱線処理を行なうと、ブロックの境界の検出器ユニット2同士の間の散乱線処理がされないので、それを補うため、隣接するデータ収集ユニット3間で、ブロックの境界の検出器ユニット2のパケットデータの送信を行い、一方のデータ収集ユニット3でブロックの境界の検出器ユニット2間の散乱線処理を行なう。   As will be described later, the first scattered radiation processing unit 53 has a function of performing scattered radiation processing on input packet data and collecting a plurality of packet data resulting from one γ-ray. An example of the scattered radiation processing is described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-255048. The output of the first scattered radiation processing unit 53 is input to the second data sorting unit 57 in the data collection unit 3. A plurality of scattered γ-rays caused by one γ-ray are not necessarily detected by the detectors 21 in the same detector unit 2 but are also detected by the detectors 21 in the adjacent detector units 2. There is. For this reason, after the scattered radiation processing is performed by the first scattered radiation processing unit 53, it is transferred to the second data sorting unit 57 in the data collection unit 3 and the scattered radiation processing between the detector units 2 is performed. Further, when the scattered radiation processing between the detector units 2 is performed only by the blocked detector unit 2 input to the data collection unit 3, the scattered radiation processing between the detector units 2 at the block boundary is performed. In order to compensate for this, the packet data of the block boundary detector unit 2 is transmitted between the adjacent data collection units 3, and one data collection unit 3 transmits the block boundary between the detector units 2. Scattered ray processing is performed.

データ収集ユニット3の第2データソート部57は、ブロック化された検出器ユニット2の第1散乱線処理部53から送信され、データ転送部55を介して入力されるパケットデータ、および周方向に隣接した一方側のデータ収集ユニット3のデータ転送部55から送信される、隣のデータ収集ユニット3に属する前記一方側の境界の検出器ユニット2の境界寄りの半分のパケットデータを合わせた状態でそれらのパケットデータを検出時刻順に並べて第2散乱線処理部59に出力する。
なお、データ転送部55は、自身の属するブロックの検出器ユニット2から送信されたパケットデータのうち、周方向に隣接した他方側のデータ収集ユニット3のデータ転送部55に、自身のデータ収集ユニット3に属する前記他方側の境界の検出器ユニット2の境界寄りの半分のパケットデータを送信する。
The second data sorting unit 57 of the data collection unit 3 is transmitted from the first scattered radiation processing unit 53 of the detector unit 2 that has been blocked, and is input via the data transfer unit 55 and in the circumferential direction. In a state in which half of the packet data near the boundary of the one-side boundary detector unit 2 belonging to the adjacent data collection unit 3 is combined from the data transfer unit 55 of the adjacent one-side data collection unit 3 These packet data are arranged in the order of detection times and output to the second scattered radiation processing unit 59.
The data transfer unit 55 transmits its own data collection unit to the data transfer unit 55 of the other data collection unit 3 adjacent in the circumferential direction among the packet data transmitted from the detector unit 2 of the block to which the data transfer unit 55 belongs. 3, half of the packet data near the boundary of the detector unit 2 on the other boundary belonging to 3 is transmitted.

ここで、第2データソート部57へ入力される11本のパケットデータ列(図11参照)は、すでに検出時刻順に並んでいる。このため、パケットデータ列の先頭から検出時刻の早いものを選び、1列に併合するだけで、それらのパケットデータを検出時刻順に並べることができる。このため、簡単なマージソート回路を用い、回路規模を縮小し、かつ高速で処理することができる。   Here, the 11 packet data strings (see FIG. 11) input to the second data sort unit 57 are already arranged in the order of detection times. For this reason, it is possible to arrange the packet data in the order of the detection time only by selecting the packet data string having the earliest detection time from the head and merging it into one line. Therefore, a simple merge sort circuit can be used, the circuit scale can be reduced, and processing can be performed at high speed.

第2散乱線処理部59は、第1散乱線処理部53と同様の構成を有し、同様の原理で動作する。第2散乱線処理部59は、入力されたパケットデータを用いて散乱線処理を行い、一個のγ線に起因する複数のパケットデータのうち最初にγ線が入射された検出器21のγ線検出信号にもとづいたパケットデータを把握する機能を有する。第2散乱線処理部59の出力は、データ処理装置12へ出力される。   The second scattered radiation processing unit 59 has the same configuration as the first scattered radiation processing unit 53 and operates on the same principle. The second scattered radiation processing unit 59 performs scattered radiation processing using the input packet data, and among the plurality of packet data resulting from one γ-ray, the first γ-ray of the detector 21 on which the γ-ray is incident. It has a function of grasping packet data based on the detection signal. The output of the second scattered radiation processing unit 59 is output to the data processing device 12.

(ソート処理機能の説明)
次に、図12を参照しながら第1データソート部の詳細な構成とパケットデータを検出時刻順にソートする方法を説明する。図12は第1データソート部の詳細な構成ブロック図である。
複数のデジタルASIC26からパケットデータが第1データソート部51に入力される。第1データソート部51は、図12では、4つの切替スイッチ60、61、4つのデータバッファ65が示されているが、実際には12個の切替スイッチ60、61、12個のデータバッファ65および1つのユニットソート回路66を備えている。
なお、本実施形態では、デジタルASIC26が検出器ユニット2内に12個ある場合について説明したが(図7参照)、デジタルASIC26の個数は12個以外にしても良い。この場合には、切替スイッチ60、61およびデータバッファ65の各個数は、いずれも、デジタルASIC26の個数と同じにする。
(Description of sort processing function)
Next, a detailed configuration of the first data sorting unit and a method for sorting the packet data in order of detection time will be described with reference to FIG. FIG. 12 is a detailed block diagram of the first data sorting unit.
Packet data is input to the first data sort unit 51 from the plurality of digital ASICs 26. In the first data sorting unit 51, four changeover switches 60 and 61 and four data buffers 65 are shown in FIG. 12, but in reality, twelve changeover switches 60, 61 and 12 data buffers 65 are shown. And one unit sort circuit 66.
In the present embodiment, the case where twelve digital ASICs 26 are provided in the detector unit 2 has been described (see FIG. 7), but the number of digital ASICs 26 may be other than twelve. In this case, the numbers of the changeover switches 60 and 61 and the data buffer 65 are all the same as the number of the digital ASICs 26.

各データバッファ65は、2つのバッファ、すなわち、第1バッファ65aおよび第2バッファ65bを含んでいる。   Each data buffer 65 includes two buffers, that is, a first buffer 65a and a second buffer 65b.

各切替スイッチ60は、それぞれ、1つのデータバッファ65の第1バッファ65aおよび第2バッファ65bの一方の入力端にそれぞれ接続される。各切替スイッチ61は、それぞれ、1つのデータバッファ65の第1バッファ65aおよび第2バッファ65bの出力端に接続される。1つのデジタルASIC26は、該当する切替スイッチ60の切替操作によって1つのデータバッファ65の第1バッファ65aおよび第2バッファ65bの一方に接続される。ユニットソート回路66は、該当する切替スイッチ61の切替操作によって1つのデータバッファ65の第1バッファ65aおよび第2バッファ65bの一方に接続される。ユニットソート回路66の出力側は、第1散乱処理部53に接続される。   Each changeover switch 60 is connected to one input terminal of each of the first buffer 65a and the second buffer 65b of one data buffer 65. Each changeover switch 61 is connected to the output terminals of the first buffer 65a and the second buffer 65b of one data buffer 65, respectively. One digital ASIC 26 is connected to one of the first buffer 65 a and the second buffer 65 b of one data buffer 65 by the switching operation of the corresponding changeover switch 60. The unit sort circuit 66 is connected to one of the first buffer 65a and the second buffer 65b of one data buffer 65 by the switching operation of the corresponding changeover switch 61. The output side of the unit sort circuit 66 is connected to the first scattering processing unit 53.

第1データソート部51の機能を、以下に具体的に説明する。データバッファ65は、パケットデータを入力順に格納する機能と、格納したパケットデータを入力順に出力する機能と、格納したパケットデータを一括して消去する機能とを有する緩衝記憶装置である。   The function of the first data sorting unit 51 will be specifically described below. The data buffer 65 is a buffer storage device having a function of storing packet data in the order of input, a function of outputting the stored packet data in the order of input, and a function of erasing the stored packet data collectively.

切替スイッチ60は、タイムフレームごとに、次の(a1)、(a2)の切替え操作を反復し、デジタルASIC26に接続されるバッファを切替える。
(a1)切替スイッチ60は、あるタイムフレームでは、デジタルASIC26と第1バッファ65aを接続する。このとき、そのデジタルASIC26は第2バッファ65bに接続されていない。
(a2)切替スイッチ60は、次のタイムフレームでは、デジタルASIC26と第2バッファ65bを接続する。このとき、そのデジタルASIC26は第1バッファ65aに接続されていない。
The changeover switch 60 repeats the following switching operations (a1) and (a2) for each time frame, and switches the buffer connected to the digital ASIC 26.
(A1) The changeover switch 60 connects the digital ASIC 26 and the first buffer 65a in a certain time frame. At this time, the digital ASIC 26 is not connected to the second buffer 65b.
(A2) The changeover switch 60 connects the digital ASIC 26 and the second buffer 65b in the next time frame. At this time, the digital ASIC 26 is not connected to the first buffer 65a.

切替スイッチ61は、タイムフレームごとに、次の(b1)、(b2)の動作を反復し、ユニットソート回路66に接続されるバッファを切替える。
(b1)あるタイムフレームにおいて、切替スイッチ60がデジタルASIC26と第1バッファ65aを接続している間、切替スイッチ61は、第2バッファ65bとユニットソート回路66を接続する。このとき、第1バッファ65aとユニットソート回路66は接続されない。
(b2)次のタイムフレームにおいて、切替スイッチ60がデジタルASIC26と第2バッファ65bを接続している間、切替スイッチ61は、第1バッファ65aとユニットソート回路66を接続する。このとき、第2バッファ65bとユニットソート回路66は接続されない。
The changeover switch 61 repeats the following operations (b1) and (b2) for each time frame, and switches the buffer connected to the unit sort circuit 66.
(B1) While the changeover switch 60 connects the digital ASIC 26 and the first buffer 65a in a certain time frame, the changeover switch 61 connects the second buffer 65b and the unit sort circuit 66. At this time, the first buffer 65a and the unit sort circuit 66 are not connected.
(B2) In the next time frame, while the changeover switch 60 connects the digital ASIC 26 and the second buffer 65b, the changeover switch 61 connects the first buffer 65a and the unit sort circuit 66. At this time, the second buffer 65b and the unit sort circuit 66 are not connected.

したがって、第1バッファ65aが、デジタルASIC26からのパケットデータを格納している間、第2バッファ65bは、格納したパケットデータをユニットソート回路66へ出力する。反対に、第2バッファ65bが、デジタルASIC26からのパケットデータを格納している期間では、第1バッファ65aは、格納したパケットデータをユニットソート回路66へ出力する。このように切り替えが行われるため、タイムフレームごとにデータ処理を行っても、複数のパケットデータは連続して処理される。   Therefore, while the first buffer 65 a stores the packet data from the digital ASIC 26, the second buffer 65 b outputs the stored packet data to the unit sort circuit 66. On the contrary, during the period in which the second buffer 65 b stores the packet data from the digital ASIC 26, the first buffer 65 a outputs the stored packet data to the unit sort circuit 66. Since switching is performed in this way, a plurality of packet data are processed continuously even if data processing is performed for each time frame.

なお、格納したパケットデータを出力していた第1バッファ65a(または第2バッファ65b)は、次のタイムフレームに変わった時点で、新たなパケットデータを格納するため、既に格納していたパケットデータを一括して消去する。第1バッファ65aおよび第2バッファ65bは、デジタルASIC26から1タイムフレームの間に出力が見込まれるパケットデータを格納するのに充分な容量を有することが好ましい。しかしながら、第1バッファ65a(または第2バッファ65b)に、容量を超えるパケットデータが1タイムフレームの期間に入力された場合には、容量を超過した分のパケットデータが廃棄される。このように、第1バッファ65aおよび第2バッファ65bが、実用上十分な容量を有すれば良いことにより、回路規模の縮小を図ることができる。   The first buffer 65a (or the second buffer 65b) that has output the stored packet data stores new packet data at the time of changing to the next time frame. Erase all at once. The first buffer 65a and the second buffer 65b preferably have a capacity sufficient to store packet data that is expected to be output from the digital ASIC 26 during one time frame. However, when packet data exceeding the capacity is input to the first buffer 65a (or the second buffer 65b) in the period of one time frame, the packet data exceeding the capacity is discarded. As described above, the first buffer 65a and the second buffer 65b only need to have a practically sufficient capacity, so that the circuit scale can be reduced.

ユニットソート回路66は、第1バッファ65a(または第2バッファ65b)から、格納されているパケットデータを読み出す場合には、複数の第1バッファ65a(または複数の第2バッファ65b)からパケットデータを検出時刻順に順次出力させる機能を有する。具体的には、ユニットソート回路66は、12の第1バッファ65a(または12の第2バッファ65b)のそれぞれの、まだ読み出されていなくて最も出力端側に位置する各パケットデータのうち、最も早い検出時刻情報を含むパケットデータを検索して読み出す。ユニットソート回路66は、読み出したパケットデータを出力予定のパケットデータ列の最後尾に付加する。このパケットデータ列は、検出時刻順に並べられた複数のパケットデータを含んでいる。ユニットソート回路66は、前記したように、最も早い検出時刻情報を含むパケットデータの取り出し、およびパケットデータ列の最後尾への付加を反復する。なお、第1バッファ65a(または第2バッファ65b)において、取り出されたパケットデータには、取り出されたことを示すフラグが立てられる。   When the unit sort circuit 66 reads the stored packet data from the first buffer 65a (or the second buffer 65b), the unit sort circuit 66 receives the packet data from the plurality of first buffers 65a (or the plurality of second buffers 65b). It has a function of sequentially outputting in order of detection time. Specifically, the unit sort circuit 66 includes the packet data of each of the twelve first buffers 65a (or the twelve second buffers 65b) that have not yet been read and are located on the most output side. Packet data including the earliest detection time information is retrieved and read. The unit sort circuit 66 adds the read packet data to the end of the packet data string to be output. This packet data string includes a plurality of packet data arranged in order of detection time. As described above, the unit sort circuit 66 repeats the extraction of the packet data including the earliest detection time information and the addition to the end of the packet data string. In the first buffer 65a (or second buffer 65b), a flag indicating that the packet has been extracted is set in the extracted packet data.

第1バッファ65aおよび第2バッファ65bは、最も出力端側に位置するパケットデータが読み出されると、このパケットデータを消去し、格納されている残りのパケットデータを、1つずつ出力端側へシフトさせるように、構成しても良い。あるいは、既読または未読のデータアドレスを保持しておき、読み出されていない先頭のパケットデータが判別できるようにしておいても良い。   When the first buffer 65a and the second buffer 65b read the packet data located closest to the output end, the first buffer 65a and the second buffer 65b erase this packet data and shift the remaining stored packet data one by one to the output end. You may comprise so that it may be made. Alternatively, a read or unread data address may be held so that the first packet data that has not been read can be discriminated.

ユニットソート回路66は、前記のように検出時刻順に読み出されたパケットデータを、この順序で所定個数纏めて、第1散乱処理部53へ出力する。ユニットソート回路66は、このように、予め検出時刻順に並べられた複数のパケットデータを纏めて出力するため、多数のパケットデータを纏めてソートする場合と比較すると、処理負荷が小さくて済み、回路規模の小規模化または処理速度の高速化を図ることができる。   The unit sort circuit 66 collects a predetermined number of packet data read in the order of detection times as described above, and outputs the packet data to the first scattering processing unit 53. Since the unit sort circuit 66 collectively outputs a plurality of packet data arranged in advance in the order of detection times in this way, the processing load can be reduced compared with the case where a large number of packet data are sorted together. The scale can be reduced or the processing speed can be increased.

次に、図13を参照しながら第1散乱線処理部53の詳細な構成と動作について説明する。図13は第1散乱線処理部の詳細な構成ブロック図である。
図13に示すように、第1散乱線処理部53は、ペア確認部85およびペア生成部86を備えている。ペア確認部85は、レジスタ90a〜90eを含む比較データレジスタ90、比較器95a〜95dを含む比較器95、および散乱線判定回路96を備えている。ペア生成部86は、レジスタ92a〜92eを含むペアデータレジスタ92、セレクタ97a〜97dを含むデータセレクタ97、およびペアデータ生成回路98を備えている。
Next, a detailed configuration and operation of the first scattered radiation processing unit 53 will be described with reference to FIG. FIG. 13 is a detailed configuration block diagram of the first scattered radiation processing unit.
As shown in FIG. 13, the first scattered radiation processing unit 53 includes a pair confirmation unit 85 and a pair generation unit 86. The pair confirmation unit 85 includes a comparison data register 90 including registers 90a to 90e, a comparator 95 including comparators 95a to 95d, and a scattered radiation determination circuit 96. The pair generation unit 86 includes a pair data register 92 including registers 92a to 92e, a data selector 97 including selectors 97a to 97d, and a pair data generation circuit 98.

比較データレジスタ90は、第1散乱線処理部53の入力端(レジスタ90a)から第1散乱線処理部53の出力端(レジスタ92e)に向かって(すなわち、順方向に)レジスタ90a〜90eを直列接続したシフトレジスタであって、1クロックごとに、レジスタ90a〜90eに格納しているデータを順方向で隣のレジスタにシフトさせる。レジスタ90aは、第1データソート部51の出力端に接続される。また、比較器95aは、レジスタ90a、90eに接続されている。同様に、比較器95bはレジスタ90b、90eに接続され、比較器95cはレジスタ90c、90eに接続され、比較器95dはレジスタ90d、90eに接続されている。   The comparison data register 90 stores the registers 90a to 90e from the input end (register 90a) of the first scattered radiation processing unit 53 toward the output end (register 92e) of the first scattered radiation processing unit 53 (that is, in the forward direction). The shift registers are connected in series, and the data stored in the registers 90a to 90e is shifted to the adjacent register in the forward direction every clock. The register 90 a is connected to the output terminal of the first data sort unit 51. The comparator 95a is connected to the registers 90a and 90e. Similarly, the comparator 95b is connected to the registers 90b and 90e, the comparator 95c is connected to the registers 90c and 90e, and the comparator 95d is connected to the registers 90d and 90e.

第1データソート部51からのパケットデータは、比較データレジスタ90のレジスタ90aに入力される。比較データレジスタ90は、レジスタ90a〜90eを直列に接続したシフトレジスタであり、クロックに同期して、1タイムスロットごとに、パケットデータを順方向へ(レジスタ90eに向かって)シフトさせる。   The packet data from the first data sort unit 51 is input to the register 90a of the comparison data register 90. The comparison data register 90 is a shift register in which registers 90a to 90e are connected in series, and shifts packet data in the forward direction (toward the register 90e) every time slot in synchronization with the clock.

散乱線判定回路96は、入力端が比較器95a〜95eに、出力端がレジスタ90a〜90eにそれぞれ接続されている。   The scattered radiation determination circuit 96 has an input terminal connected to the comparators 95a to 95e and an output terminal connected to the registers 90a to 90e.

散乱線判定回路96は、先ず、レジスタ90eに格納されたパケットデータの検出エネルギ値情報から検出エネルギを読み出して、その検出エネルギが入射γ線エネルギ511keVに対して設けられた所定のエネルギ窓の中に入っているか、否かをチェックする。所定のエネルギ窓の中に入っている場合は、そのパケットデータは、入射γ線の511keVの全エネルギに対応する検出γ線情報であると判定して、後の散乱線処理の対象ではないと判別させるための全吸収フラグをレジスタ90eのパケットデータに付加する。
次いで、全吸収フラグが付加されなかった場合に、散乱線判定回路96は、比較器95(比較器95a〜95d)を制御し、比較器95a〜95dのそれぞれは、レジスタ90a〜90dのうち対応する1つのレジスタ、およびレジスタ90eに格納されている各パケットデータを入力し、これらのパケットデータが1個のγ線に起因するものであるか否かを判定する。具体的には、比較器95a〜95dのそれぞれは、前記の対応するレジスタおよびレジスタ90e内のそれぞれのパケットデータから、各検出器21の位置を特定できる識別子である検出器IDおよび各検出時刻情報を読み取り、2個のパケットデータが所定の時間窓内のものであり、散乱γ線としてあり得る検出位置関係にあるか否かを判定する。さらに、比較器95a〜95dは、比較対象の2個のパケットデータに含まれる2つの検出エネルギ値情報の検出エネルギの和が、被検体Pから放出されたγ線のエネルギ(511keV)と所定のエネルギ窓の範囲で等しいか否かを判定する。
The scattered radiation determination circuit 96 first reads the detected energy from the detected energy value information of the packet data stored in the register 90e, and the detected energy is in a predetermined energy window provided for the incident γ-ray energy 511 keV. Check whether it is in or not. If it is within the predetermined energy window, the packet data is determined to be detected γ-ray information corresponding to the total energy of 511 keV of the incident γ-ray, and is not subject to subsequent scattered radiation processing. A total absorption flag for discrimination is added to the packet data in the register 90e.
Next, when the total absorption flag is not added, the scattered radiation determination circuit 96 controls the comparator 95 (comparators 95a to 95d), and each of the comparators 95a to 95d corresponds to one of the registers 90a to 90d. Each of the packet data stored in the register 90e and the register 90e is input, and it is determined whether or not the packet data originates from one γ-ray. Specifically, each of the comparators 95a to 95d includes a detector ID and each detection time information that are identifiers that can specify the position of each detector 21 from the corresponding packet data in the corresponding register and register 90e. It is determined whether or not the two packet data are within a predetermined time window and have a detection positional relationship that can be a scattered γ-ray. Further, the comparators 95a to 95d are configured such that the sum of the detected energy values of the two pieces of detected energy value information included in the two packet data to be compared is equal to the energy (511 keV) of the γ rays emitted from the subject P and a predetermined value. It is determined whether or not the energy window ranges are equal.

その後、散乱線判定回路96は、比較器95a〜95dのそれぞれの判定結果を入力され、前記の3つの判定条件を満足したパケットデータのペアが1組以下であるか、2組以上である否かを判定する。散乱線判定回路96は、パケットデータのペアが1組である場合に、レジスタ90a〜90dのうちで該当する1つのレジスタ、およびレジスタ90eに格納されている各パケットデータに散乱フラグを立て、パケットデータを“有効”にする。また、そのペアが複数組ある場合は、散乱フラグを“無効”にする。つまり、無効フラグを立てる。   Thereafter, the scattered radiation determination circuit 96 receives the determination results of the comparators 95a to 95d, and the number of packet data pairs that satisfy the three determination conditions is one or less, or two or more. Determine whether. When there is one pair of packet data, the scattered radiation determination circuit 96 sets a scattering flag for each packet data stored in the corresponding one of the registers 90a to 90d and the register 90e. Make the data “valid”. When there are a plurality of pairs, the scattering flag is set to “invalid”. That is, an invalid flag is set.

散乱線処理を行なう場合、各ペアでは時間窓と散乱γ線としてあり得る検出位置関係を満足しているが、ペアの検出エネルギの総和がエネルギ窓の条件を満たさない場合がある。散乱線判定回路96では、これらの組み合わせに係るパケットデータを無効とせず、3個以上のパケットデータの検出エネルギの総和をチェックし、511keVに対する所定のエネルギ窓内に入るか否かを判定して、所定のエネルギ窓内に入る場合は、散乱線として組み合わせる。比較器95は、レジスタ90eに格納されたパケットデータの検出器IDにもとづいて後記する近距離散乱と遠距離散乱のフラグ付加し、散乱線判定回路96は、近距離散乱のフラグの立てられた組み合わせのパケットデータを優先選択し、その他の組み合わせに係るパケットデータは、無視する。   When the scattered radiation processing is performed, each pair satisfies a detection positional relationship that can be a time window and scattered γ-rays, but the total sum of the detected energy of the pair may not satisfy the energy window condition. The scattered radiation determination circuit 96 does not invalidate the packet data related to these combinations, checks the sum of the detected energy of three or more packet data, and determines whether or not it falls within a predetermined energy window for 511 keV. If they fall within a predetermined energy window, they are combined as scattered rays. The comparator 95 adds a short-distance scattering and a long-distance scattering flag to be described later based on the detector ID of the packet data stored in the register 90e, and the scattered radiation determination circuit 96 is flagged for the short-distance scattering. The combination packet data is preferentially selected, and the packet data related to other combinations is ignored.

ペア確認部85からのパケットデータは、ペア生成部86のペアデータレジスタ92のレジスタ92aに入力される。ペアデータレジスタ92は、レジスタ92a〜92eを直列に接続したシフトレジスタであり、クロックに同期して、1タイムスロットごとに、パケットデータを順方向へ(レジスタ92eに向かって)シフトさせる。セレクタ97aはレジスタ92aに、セレクタ97bはレジスタ92bに、セレクタ97cはレジスタ92cに、およびセレクタ97dはレジスタ92dに、それぞれ接続されている。また、セレクタ97a〜97dは、ペアデータ生成回路98に接続されている。ペアデータ生成回路98は、レジスタ92a〜92eと接続している。   The packet data from the pair confirmation unit 85 is input to the register 92a of the pair data register 92 of the pair generation unit 86. The pair data register 92 is a shift register in which registers 92a to 92e are connected in series, and shifts packet data in the forward direction (toward the register 92e) every time slot in synchronization with the clock. The selector 97a is connected to the register 92a, the selector 97b is connected to the register 92b, the selector 97c is connected to the register 92c, and the selector 97d is connected to the register 92d. The selectors 97a to 97d are connected to the pair data generation circuit 98. The pair data generation circuit 98 is connected to the registers 92a to 92e.

ペアデータ生成回路98は、レジスタ92e入力されたパケットデータの散乱フラグと後記する無効検出γ線情報フラグを読み取る。そして、ペアデータ生成回路98は、そのパケットデータに無効検出γ線情報フラグが立っておらず、散乱フラグが立っていれば、データセレクタ97(セレクタ97a〜97d)を制御し、ペアとなるパケットデータをレジスタ92a〜92dから探し出す。ペアデータ生成回路98は、ペアまたは3つの組み合わせとなるパケットデータが存在する場合には、これらのペアまたは3つの組み合わせとなるパケットデータのうち最も検出エネルギが大きいγ線検出信号にもとづいたパケットデータの検出時刻情報を代表検出時刻情報とし、最も被検体Pの体軸に近い位置の検出器21の検出器IDを代表検出位置(代表検出器ID)とし、一個のγ線に起因するパケットデータ生成をしてデータ収集ユニット3のデータ転送部55出力する。この際、出力されるそのパケットデータは、ペアまたは3つの組み合わせとなるパケットデータに係る検出エネルギの合計値を、検出エネルギ値情報とする。ペアデータ生成回路98は、レジスタ92eに格納されたパケットデータを基準としたペアまたは3つの組み合わせとなるペアデータレジスタ92に格納されているパケットデータに対して、以後の散乱線処理、PET画像生成に使用されないようにする識別子である無効検出γ線情報フラグを立てる。   The pair data generation circuit 98 reads the scattering flag of the packet data input to the register 92e and the invalid detection γ-ray information flag described later. Then, the pair data generation circuit 98 controls the data selector 97 (selectors 97a to 97d) if the invalid detection γ-ray information flag is not set in the packet data and the scattering flag is set, and the paired packet is generated. Data is searched from the registers 92a to 92d. When there is packet data that is a pair or a combination of three, the pair data generation circuit 98 is based on a γ-ray detection signal having the largest detection energy among the packet data that is a pair or a combination of the three. Is the representative detection time information, the detector ID of the detector 21 closest to the body axis of the subject P is the representative detection position (representative detector ID), and packet data resulting from one gamma ray The data is generated and output to the data transfer unit 55 of the data collection unit 3. At this time, the output packet data uses the total value of the detected energy related to the packet data that is a pair or a combination of three as detected energy value information. The pair data generation circuit 98 performs subsequent scattered radiation processing and PET image generation on the packet data stored in the pair data register 92 which is a pair or a combination of three based on the packet data stored in the register 92e. An invalid detection γ-ray information flag, which is an identifier that is not used for the above, is set.

第2データソート部57は、入力元および出力先が異なるほかは、第1データソート部51より簡単なソート回路で、同様のソート処理を行なう。
第2散乱線処理部59は、入力元および出力先が異なるほかは、第1散乱線処理部53と同様の構成を有し、同様の散乱線処理を行なう。
The second data sort unit 57 performs a similar sort process with a simpler sort circuit than the first data sort unit 51 except that the input source and the output destination are different.
The second scattered radiation processing unit 59 has the same configuration as the first scattered radiation processing unit 53 except that the input source and the output destination are different, and performs the same scattered radiation processing.

次に、第1散乱線処理部53を例にあげて、図14から図16を参照しながら散乱処理における散乱線判定回路96で実行されるペア確認の散乱線判定の処理の手順について説明する。
図14から図16は散乱線判定の処理の制御の流れを示すフローチャートである。第2散乱線処理部59も同様な散乱線判定の処理を行なう。
まず、散乱線判定回路96は、比較データレジスタ90においてレジスタ90eに新たなパケットデータがシフトされるまで待つ(ステップS301)。散乱線判定回路96は、レジスタ90eに新たなパケットデータが格納された後、ステップS303〜318の各処理(散乱線判定の処理)を実行する。レジスタ90eに新たなパケットデータが格納されたとき、レジスタ90eに格納されているパケットデータを基準となるパケットデータとし、基準となるパケットデータの検出エネルギが入射γ線の所定のγ線エネルギ(511keV)に対するエネルギ窓内に入っているか否かをチェックする(ステップS302)。
Next, taking the first scattered radiation processing unit 53 as an example, the procedure of the pair confirmation scattered radiation determination process executed by the scattered radiation determination circuit 96 in the scattering process will be described with reference to FIGS. 14 to 16. .
14 to 16 are flowcharts showing the flow of control of the scattered radiation determination process. The second scattered radiation processing unit 59 also performs similar scattered radiation determination processing.
First, the scattered radiation determination circuit 96 waits until new packet data is shifted to the register 90e in the comparison data register 90 (step S301). After the new packet data is stored in the register 90e, the scattered radiation determination circuit 96 performs each process of Steps S303 to S318 (scattered radiation determination process). When new packet data is stored in the register 90e, the packet data stored in the register 90e is used as reference packet data, and the detection energy of the reference packet data is a predetermined γ-ray energy (511 keV) of incident γ rays. It is checked whether the energy window is within the energy window (step S302).

所定のエネルギ窓内に入っている場合(Yes)は、基準となるパケットデータに全吸収フラグを立てる(ステップS303)。ここで、全吸収フラグとは、1つのパケットデータの検出エネルギがγ線の所定の入射エネルギに相当し、散乱を伴っていないというデータ処理上の識別子である。ステップS303の後、ステップS304に進み、比較器95に比較データレジスタ90の比較されるパケットデータと基準となるパケットデータとの散乱線判定の比較をさせない。その後、図13においてクロックに同期してパケットデータが一つ右へ送られ、レジスタ90eに格納されたパケットデータに対する散乱線判定の処理を終え、新たにレジスタ90eに格納されたパケットデータを基準となるパケットデータとした散乱線判定の処理に戻る。   If it is within the predetermined energy window (Yes), the total absorption flag is set in the packet data serving as a reference (step S303). Here, the total absorption flag is an identifier in data processing that the detected energy of one packet data corresponds to a predetermined incident energy of γ rays and is not scattered. After step S303, the process proceeds to step S304, and the comparator 95 is not allowed to compare the scattered radiation determination between the packet data to be compared in the comparison data register 90 and the reference packet data. Thereafter, in FIG. 13, the packet data is sent to the right in synchronization with the clock, the scattered radiation determination process for the packet data stored in the register 90e is finished, and the packet data newly stored in the register 90e is used as a reference. The process returns to the scattered radiation determination process using the packet data.

ステップS302において、エネルギ窓に入っていない場合(No)は、比較器95に比較データレジスタ90の比較されるパケットデータと、基準となるパケットデータとの散乱線判定の比較をさせる(ステップS305)。
ステップS306では、比較器95a〜95dからの出力情報にもとづいて、基準となるパケットデータと、散乱線判定の時間窓と検出器位置関係の条件に合致と判定されたパケットデータの数が0であるかを否か判定する(ステップS306)。ここで、散乱線判定の時間窓の条件とは、基準となるパケットデータの検出時刻と比較されたパケットデータの検出時刻の差が所定の時間内であり、1つの入射γ線に対する散乱による複数の検出器21からの検出信号と判定される、略同時と判定のできる時間窓内に入っているという意味である。散乱線の検出器位置関係の条件とは、例えば、特開2003−255048号公報に記載されている位置関係である。
If the energy window is not entered in step S302 (No), the comparator 95 compares the packet data to be compared in the comparison data register 90 with the scattered packet determination of the reference packet data (step S305). .
In step S306, based on the output information from the comparators 95a to 95d, the number of packet data serving as a reference, and the number of packet data determined to match the conditions of the scattered radiation determination time window and the detector positional relationship are 0. It is determined whether or not there is (step S306). Here, the scattered radiation determination time window condition is that the difference in the detection time of the packet data compared to the detection time of the packet data used as a reference is within a predetermined time, and there are a plurality of conditions due to scattering with respect to one incident γ-ray. This means that the detected signal from the detector 21 falls within a time window that can be determined to be substantially the same. The condition of the scattered radiation detector positional relationship is, for example, the positional relationship described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-255048.

合致すると判定されたパケットデータの数が0の場合(Yes)は、その後、図13においてクロックに同期してパケットデータが一つ右へ送られ、レジスタ90eに格納されたパケットデータに対する散乱線判定の処理を終え、新たにレジスタ90eに格納されたパケットデータを基準となるパケットデータとした散乱線判定の処理に戻る。
パケットデータの数が0でない場合(No)は、ステップS307へ進む。
ステップS307では、基準となるパケットデータと、散乱線判定の時間窓と検出器位置関係の条件に合致と判定されたパケットデータの数が1であるかを否か判定する。前記条件に合致と判定されたパケットデータの数が1の場合(Yes)はステップS308へ進み、そうでない場合(No)はステップS313へ進む。
If the number of packet data determined to match is 0 (Yes), then the packet data is sent to the right in synchronization with the clock in FIG. 13, and the scattered radiation determination for the packet data stored in the register 90e is performed. After the above process is completed, the process returns to the scattered radiation determination process using the packet data newly stored in the register 90e as the reference packet data.
If the number of packet data is not 0 (No), the process proceeds to step S307.
In step S307, it is determined whether or not the number of packet data serving as a reference and the number of packet data determined to match the condition of the scattered radiation determination time window and the detector positional relationship is one. If the number of packet data determined to match the condition is 1 (Yes), the process proceeds to step S308; otherwise (No), the process proceeds to step S313.

ステップS308では、基準となるパケットデータと、合致と判定されたパケットデータとについて、検出エネルギの総和を求める。次いで、該当する2個のパケットデータの検出エネルギの総和が、所定のエネルギ窓内であるか否かをチェックする(ステップS309)。
この判定が、「No」であるときに、その後、図13においてクロックに同期してパケットデータが一つ右へ送られ、レジスタ90eに格納されたパケットデータに対する散乱線判定の処理を終え、新たにレジスタ90eに格納されたパケットデータを基準となるパケットデータとした散乱線判定の処理に戻る。
この判定が「Yes」であるとき、当該の2個のパケットデータの検出器位置関係は、近距離散乱か遠距離散乱かを判定する。ここで、近距離散乱とは、基準となるパケットデータの検出器IDに対応する検出器21を中心として、所定の近距離散乱範囲(第1の空間範囲)として設定した検出器21単位の3次元空間距離内での散乱を意味し、また、遠距離散乱とは、所定の近距離散乱範囲よりも広い所定の遠距離散乱範囲(第2の空間範囲)として設定した検出器21単位の3次元空間距離内での散乱を意味する。
In step S308, the sum of detected energies is obtained for the packet data serving as a reference and the packet data determined to match. Next, it is checked whether or not the total detected energy of the corresponding two packet data is within a predetermined energy window (step S309).
When this determination is “No”, the packet data is then sent to the right in synchronization with the clock in FIG. 13, and the scattered radiation determination processing for the packet data stored in the register 90e is completed. The process returns to the scattered radiation determination process using the packet data stored in the register 90e as reference packet data.
When this determination is “Yes”, it is determined whether the detector positional relationship between the two pieces of packet data is short-distance scattering or long-distance scattering. Here, the short-range scatter refers to 3 units of detectors 21 set as a predetermined short-range scatter range (first spatial range) around the detector 21 corresponding to the detector ID of the packet data serving as a reference. This means scattering within a three-dimensional spatial distance, and the long-range scattering means 3 detector units set as a predetermined long-range scattering range (second spatial range) wider than the predetermined short-range scattering range. Means scattering within a dimensional spatial distance.

近距離散乱の場合は、ステップS311へ進み、2個のパケットデータに近距離散乱フラグを立てる。このとき、フラグの値として、基準となるパケットデータには散乱線ペアと考えられるパケットデータの相対位置を、比較されたパケットデータ(つまり、レジスタ90a〜90dの内の当該のもう一つのパケットデータ)には、“0”を設定する。
ただし、基準となるパケットデータにおいて近距離散乱フラグがすでに立っている場合は、近距離散乱フラグ、遠距離散乱フラグを無効に設定する(フラグの値を“null”に設定する)。このとき、基準となるパケットデータに対してのみ近距離散乱フラグおよび遠距離散乱フラグを無効に設定しても良いし、また、基準となるパケットデータおよび比較されたパケットデータの両方とも前記遠距離近距離両方の散乱フラグを無効にしても良い。この場合、基準となるパケットデータは、それ以前の周期ステップにおいて比較されるパケットデータであったときに、近距離散乱フラグが“0”と設定されていた場合に相当し、今回の周期で基準となるパケットデータとなったときに、自身より後ろに続く近距離散乱のペアの可能性のあるパケットデータが見つかったことを意味する。その場合、自身より時間的に遡ったパケットデータとの近距離散乱のペア、および今回、自身を基準とする時間的に後ろに続く近距離散乱の可能性のあるペアをともに、散乱線処理において無効とする。これは、1つの同一のγ線に起因する散乱線の検出との判定が疑わしいパケットデータのペアは、PET画像の生成に用いないという考え方によるものである。
また、近距離散乱フラグが既に立っている比較されたパケットデータには、近距離散乱フラグ、遠距離散乱フラグを無効に設定する(フラグの値を“null”に設定する)。これも、1つの同一のγ線に起因する散乱線の検出との判定が疑わしいパケットデータのペアは、PET画像の生成に用いないという考え方によるものである。
その後、図13においてクロックに同期してパケットデータが一つ右へ送られ、レジスタ90eに格納されたパケットデータに対する散乱線判定の処理を終え、新たにレジスタ90eに格納されたパケットデータを基準となるパケットデータとした散乱線判定の処理に戻る。
In the case of short distance scattering, the process proceeds to step S311 and a short distance scattering flag is set for two pieces of packet data. At this time, as the value of the flag, the relative position of the packet data that is considered to be a scattered radiation pair is used as the reference packet data, and the compared packet data (that is, the other packet data in the registers 90a to 90d). ) Is set to “0”.
However, if the short-range scatter flag is already set in the reference packet data, the short-range scatter flag and the long-range scatter flag are invalidated (the flag value is set to “null”). At this time, the short-range scatter flag and the long-range scatter flag may be invalidated only for the reference packet data, and both the reference packet data and the compared packet data are the above-mentioned long-range Both near-field scattering flags may be disabled. In this case, the reference packet data corresponds to the case where the short-range scatter flag is set to “0” when the packet data is compared in the previous cycle step, and the reference in this cycle. This means that packet data having a possibility of a pair of short-distance scattering following itself is found. In that case, both the short-range scatter pair with the packet data that goes back in time from itself, and this time, the pair that has the possibility of short-range scatter following in time with respect to itself, Invalid. This is due to the idea that a pair of packet data that is suspected of being detected as scattered radiation due to one identical γ-ray is not used for the generation of a PET image.
Further, the short-range scatter flag and the long-range scatter flag are set to be invalid for the compared packet data in which the short-range scatter flag is already set (the flag value is set to “null”). This is also based on the idea that a pair of packet data that is suspected of being detected as a scattered ray attributed to one identical γ-ray is not used for generating a PET image.
Thereafter, in FIG. 13, the packet data is sent to the right in synchronization with the clock, the scattered radiation determination process for the packet data stored in the register 90e is finished, and the packet data newly stored in the register 90e is used as a reference. The process returns to the scattered radiation determination process using the packet data.

遠距離散乱の場合は、ステップS312へ進み、2個のパケットデータに遠距離散乱フラグを立てる。このとき、フラグの値として、基準となるパケットデータには散乱線ペアと考えられるパケットデータの相対位置を、比較されたパケットデータには、“0”を設定する。
ただし、基準となるパケットデータにおいて遠距離散乱フラグがすでに立っている場合は、遠距離散乱フラグを無効に設定する(フラグの値を“null”に設定する)。このとき、基準となるパケットデータに対してのみ遠距離散乱フラグを無効に設定しても良いし、また、基準となるパケットデータおよび比較されたパケットデータの両方とも遠距離散乱フラグを無効にしても良い。これも、ステップS311における説明で前記したと同じく、1つの同一のγ線に起因する散乱線の検出との判定が疑わしいパケットデータのペアは、PET画像の生成に用いないという考え方によるものである。
また、遠距離散乱フラグが既に立っている比較されたパケットデータには、遠距離散乱フラグを無効に設定する(フラグの値を“null”に設定する)。これも、1つの同一のγ線に起因する散乱線の検出との判定が疑わしいパケットデータのペアは、PET画像の生成に用いないという考え方によるものである。
その後、図13においてクロックに同期してパケットデータが一つ右へ送られ、レジスタ90eに格納されたパケットデータに対する散乱線判定の処理を終え、新たにレジスタ90eに格納されたパケットデータを基準となるパケットデータとした散乱線判定の処理に戻る。
In the case of long-distance scattering, the process proceeds to step S312 and a long-distance scattering flag is set for two pieces of packet data. At this time, as the value of the flag, the relative position of the packet data that is considered to be a scattered ray pair is set for the reference packet data, and “0” is set for the compared packet data.
However, if the long-distance scattering flag is already set in the reference packet data, the long-distance scattering flag is invalidated (the flag value is set to “null”). At this time, the long-range scatter flag may be invalidated only for the reference packet data, or the long-range scatter flag is invalidated for both the reference packet data and the compared packet data. Also good. This is also based on the idea that, as described above in the description of step S311, a pair of packet data that is suspected of being detected as scattered radiation caused by one identical γ-ray is not used for generating a PET image. .
Further, the far-range scatter flag is set to invalid for the compared packet data in which the long-range scatter flag is already set (the flag value is set to “null”). This is also based on the idea that a pair of packet data that is suspected of being detected as a scattered ray attributed to one identical γ-ray is not used for generating a PET image.
Thereafter, in FIG. 13, the packet data is sent to the right in synchronization with the clock, the scattered radiation determination process for the packet data stored in the register 90e is finished, and the packet data newly stored in the register 90e is used as a reference. The process returns to the scattered radiation determination process using the packet data.

ステップS307からステップS313へ進んだ場合は、基準となるパケットデータと、合致と判定された全てのパケットデータとについて、検出エネルギの総和を求める。次いで、これらのパケットデータの検出エネルギの総和が、所定のエネルギ窓内であるか否かをチェックする(ステップS314)。
この判定が、「No」であるときに、その後、図13においてクロックに同期してパケットデータが一つ右へ送られ、レジスタ90eに格納されたパケットデータに対する散乱線判定の処理を終え、新たにレジスタ90eに格納されたパケットデータを基準となるパケットデータとした散乱線判定の処理に戻る。
この判定が「Yes」であるとき、該当のパケットデータの位置関係に遠距離散乱が含まれるか否かを判定する。
When the process proceeds from step S307 to step S313, the sum of the detected energies is obtained for the reference packet data and all the packet data determined to match. Next, it is checked whether or not the total detected energy of these packet data is within a predetermined energy window (step S314).
When this determination is “No”, the packet data is then sent to the right in synchronization with the clock in FIG. 13, and the scattered radiation determination processing for the packet data stored in the register 90e is completed. The process returns to the scattered radiation determination process using the packet data stored in the register 90e as reference packet data.
When this determination is “Yes”, it is determined whether or not long-distance scattering is included in the positional relationship of the corresponding packet data.

遠距離散乱が含まれない場合(No)は、ステップS316へ進み、該当するパケットデータに近距離散乱フラグを立てる。このとき、フラグの値として、基準となるパケットデータには散乱線ペアと考えられる複数のパケットデータの相対位置を、比較されたパケットデータには、“0”を設定する。
ただし、基準となるパケットデータにおいて近距離散乱フラグがすでに立っている場合は、近距離散乱フラグ、遠距離散乱フラグを無効に設定する(フラグの値を“null”に設定する)。このとき、基準となるパケットデータに対してのみ近距離散乱フラグおよび遠距離散乱フラグを無効に設定しても良いし、また、基準となるパケットデータおよび比較されたパケットデータの両方とも前記近距離、遠距離両方の散乱フラグを無効にしても良い。これは、1つの同一のγ線に起因する散乱線の検出との判定が疑わしいパケットデータのペアは、PET画像の生成に用いないという考え方によるものである。
また、近距離散乱フラグが既に立っている比較されたパケットデータには、近距離散乱フラグ、遠距離散乱フラグを無効に設定する(フラグの値を“null”に設定する)。これも、1つの同一のγ線に起因する散乱線の検出との判定が疑わしいパケットデータのペアは、PET画像の生成に用いないという考え方によるものである。
その後、図13においてクロックに同期してパケットデータが一つ右へ送られ、レジスタ90eに格納されたパケットデータに対する散乱線判定の処理を終え、新たにレジスタ90eに格納されたパケットデータを基準となるパケットデータとした散乱線判定の処理に戻る。
When long-distance scattering is not included (No), the process proceeds to step S316, and a short-distance scattering flag is set for the corresponding packet data. At this time, as the value of the flag, the relative position of a plurality of packet data considered as a scattered ray pair is set in the reference packet data, and “0” is set in the compared packet data.
However, if the short-range scatter flag is already set in the reference packet data, the short-range scatter flag and the long-range scatter flag are invalidated (the flag value is set to “null”). At this time, the short distance scatter flag and the long distance scatter flag may be invalidated only for the reference packet data, and both the reference packet data and the compared packet data are the short distance. The dispersal flag for both the long distance and the long distance may be invalidated. This is due to the idea that a pair of packet data that is suspected of being detected as scattered radiation due to one identical γ-ray is not used for the generation of a PET image.
Further, the short-range scatter flag and the long-range scatter flag are set to be invalid for the compared packet data in which the short-range scatter flag is already set (the flag value is set to “null”). This is also based on the idea that a pair of packet data that is suspected of being detected as a scattered ray attributed to one identical γ-ray is not used for generating a PET image.
Thereafter, in FIG. 13, the packet data is sent to the right in synchronization with the clock, the scattered radiation determination process for the packet data stored in the register 90e is finished, and the packet data newly stored in the register 90e is used as a reference. The process returns to the scattered radiation determination process using the packet data.

遠距離散乱が含まれる場合(Yes)は、ステップS317に進み、全ての組み合わせにおいて遠距離散乱であるかチェックする。つまり、基準となるパケットデータおよび遠距離散乱のペアの可能性のある比較されたパケットデータのすべての組み合わせは、遠距離散乱の判定距離内であるかを否かをチェックする。ステップS317において「Yes」の場合は、ステップS318へ進み、該当するパケットデータに遠距離散乱フラグを立てる。このとき、フラグの値として、基準となるパケットデータには散乱線ペアと考えられる複数のパケットデータの相対位置を、比較されたパケットデータには、“0”を設定する。
ただし、基準となるパケットデータにおいて遠距離散乱フラグがすでに立っている場合は、遠距離散乱フラグを無効に設定する(フラグの値を“null”に設定する)。このとき、基準となるパケットデータに対してのみ遠距離散乱フラグを無効に設定しても良いし、また、基準となるパケットデータおよび比較されたパケットデータの両方とも遠距離散乱フラグを無効にしても良い。これも、1つの同一のγ線に起因する散乱線の検出との判定が疑わしいパケットデータのペアは、PET画像の生成に用いないという考え方によるものである。
また、遠距離散乱フラグが既に立っている比較されたパケットデータには、遠距離散乱フラグを無効に設定する(フラグの値を“null”に設定する)。これも、1つの同一のγ線に起因する散乱線の検出との判定が疑わしいパケットデータのペアは、PET画像の生成に用いないという考え方によるものである。
その後、図13においてクロックに同期してパケットデータが一つ右へ送られ、レジスタ90eに格納されたパケットデータに対する散乱線判定の処理を終え、新たにレジスタ90eに格納されたパケットデータを基準となるパケットデータとした散乱線判定の処理に戻る。
以上のようにして、一連の各種の組み合わせの散乱線判定の処理が行われる。
When long-distance scattering is included (Yes), the process proceeds to step S317, and it is checked whether all combinations are long-distance scattering. That is, it is checked whether all combinations of the reference packet data and the compared packet data that may be a long-range scatter pair are within the long-range scatter determination distance. If “Yes” in step S317, the process proceeds to step S318, and a long-distance scattering flag is set in the corresponding packet data. At this time, as the value of the flag, the relative position of a plurality of packet data considered as a scattered ray pair is set in the reference packet data, and “0” is set in the compared packet data.
However, if the long-distance scattering flag is already set in the reference packet data, the long-distance scattering flag is invalidated (the flag value is set to “null”). At this time, the long-range scatter flag may be invalidated only for the reference packet data, or the long-range scatter flag is invalidated for both the reference packet data and the compared packet data. Also good. This is also based on the idea that a pair of packet data that is suspected of being detected as a scattered ray attributed to one identical γ-ray is not used for generating a PET image.
Further, the far-range scatter flag is set to invalid for the compared packet data in which the long-range scatter flag is already set (the flag value is set to “null”). This is also based on the idea that a pair of packet data that is suspected of being detected as a scattered ray attributed to one identical γ-ray is not used for generating a PET image.
Thereafter, in FIG. 13, the packet data is sent to the right in synchronization with the clock, the scattered radiation determination process for the packet data stored in the register 90e is finished, and the packet data newly stored in the register 90e is used as a reference. The process returns to the scattered radiation determination process using the packet data.
As described above, a series of various combinations of scattered radiation determination processing is performed.

次に図17を参照しながら、第1散乱線処理部53を例示して、ペア生成部86のペアデータ生成回路98で実行される散乱線処理におけるペアデータ生成処理について説明する。図17はペアデータ生成回路におけるペアデータ生成の制御の流れを示すフローチャートである。第2散乱線処理部59も同様なペアデータ生成処理を行なう。
まず、ペアデータ生成回路98は、ペアデータレジスタ92においてレジスタ92eに新たなパケットデータがシフトされるまで待つ(ステップ401)。次に、レジスタ92eに格納されているパケットデータ、つまり、基準となるパケットデータの近距離散乱フラグが立っていて、フラグの値として散乱線ペアと考えられるパケットデータの相対位置が設定されているか、否かをチェックする(ステップS402)。「Yes]の場合は、ステップS403へ進み、「No」の場合はステップS406へ進む。ステップS403では、前記散乱線ペアと考えられるパケットデータの相対位置に対応するペアレジスタのパケットデータに近距離散乱フラグが立っていて、フラグの値として“0”が設定されているか、否かをチェックする。「Yes」の場合は、ステップS404へ進み、「No」の場合は、図13においてクロックに同期してパケットデータが一つ右へ送られ、レジスタ92eに格納されたパケットデータに対するペアデータ生成の処理を終え、新たにレジスタ92eに格納されたパケットデータを基準となるパケットデータとしたペアデータ生成処理に戻る。
Next, with reference to FIG. 17, the first scattered radiation processing unit 53 will be exemplified to describe the pair data generation processing in the scattered radiation processing executed by the pair data generation circuit 98 of the pair generation unit 86. FIG. 17 is a flowchart showing the flow of control of pair data generation in the pair data generation circuit. The second scattered radiation processing unit 59 performs a similar pair data generation process.
First, the pair data generation circuit 98 waits until new packet data is shifted to the register 92e in the pair data register 92 (step 401). Next, whether or not the short distance scattering flag of the packet data stored in the register 92e, that is, the reference packet data is set, and the relative position of the packet data considered as a scattered radiation pair is set as the flag value. Whether or not is checked (step S402). If “Yes”, the process proceeds to step S 403, and if “No”, the process proceeds to step S 406. In step S403, it is determined whether or not a short distance scatter flag is set in the packet data of the pair register corresponding to the relative position of the packet data considered to be the scattered radiation pair, and “0” is set as the flag value. To check. If “Yes”, the process proceeds to step S404. If “No”, the packet data is sent to the right in synchronization with the clock in FIG. 13 and the pair data generation for the packet data stored in the register 92e is performed. After the process is completed, the process returns to the pair data generation process using the packet data newly stored in the register 92e as the reference packet data.

ステップS404では、同一のγ線に係る複数のパケットデータに対して、代表検出時刻情報と代表検出器IDを設定し、当該のパケットデータの検出エネルギの総和を検出エネルギとし、新たなパケットデータを生成し、送信する。
ここで、代表検出時刻情報は、前記同一のγ線に係る複数のパケットデータのうちの検出エネルギが最大のパケットデータの検出時刻情報とし、代表検出器IDは、前記同一のγ線に係る複数のパケットデータのうちの検出器21の位置が最も被検体Pの体軸に近い検出器21の検出器IDとする。また、このとき、生成したパケットデータに全吸収フラグを立てる。ステップS404の後、ステップS405へ進み、元の当該の複数のパケットデータに無効検出γ線フラグを立てる。
この新たに生成したパケットデータに全吸収フラグを立て、元の当該の複数のパケットデータに無効検出γ線フラグを立てるのは、散乱線処理の完了を意味し、後続の第2散乱線処理部59において、散乱線処理を行なわせないようにするためである。
ここで、検出時刻情報を検出エネルギの最も大きいパケットデータのものとするのは、図19に示すようにγ線検出信号の波高値が大きいほどタイミング信号が早く立ち上がり、検出時刻の補正量が小さく信頼度が高いからである。
In step S404, representative detection time information and representative detector ID are set for a plurality of packet data related to the same γ-ray, the sum of the detection energy of the packet data is set as detection energy, and new packet data is set. Generate and send.
Here, the representative detection time information is detection time information of the packet data having the maximum detection energy among the plurality of packet data related to the same γ-ray, and the representative detector ID is a plurality of the related γ-ray related to the same γ-ray. The position of the detector 21 in the packet data is the detector ID of the detector 21 closest to the body axis of the subject P. At this time, a total absorption flag is set on the generated packet data. After step S404, the process proceeds to step S405, and an invalid detection γ-ray flag is set on the original packet data.
Setting the total absorption flag on the newly generated packet data and setting the invalid detection γ-ray flag on the original plurality of packet data means the completion of the scattered ray processing, and the subsequent second scattered ray processing unit This is because the scattered radiation processing is not performed at 59.
Here, the detection time information is for the packet data having the largest detection energy, as shown in FIG. 19, the timing signal rises earlier as the peak value of the γ-ray detection signal is larger, and the correction amount of the detection time is smaller. This is because the reliability is high.

ステップS402からステップS406へ進んだ場合は、基準となるパケットデータの遠距離散乱フラグが立っていて、散乱線ペアと考えられるパケットデータの相対位置が設定されているか否かをチェックする。「Yes」の場合は、ステップS407へ進み、「No」の場合は、図13においてクロックに同期してパケットデータが一つ右へ送られ、レジスタ92eに格納されたパケットデータに対するペアデータ生成の処理を終え、新たにレジスタ92eに格納されたパケットデータを基準となるパケットデータとしたペアデータ生成処理に戻る。
ステップS407では、前記散乱線ペアと考えられるパケットデータの相対位置に対応するペアレジスタのパケットデータに遠距離散乱フラグが立っていて、フラグの値として“0”が設定されているか、否かをチェックする。「Yes」の場合は、ステップS404へ進み、「No」の場合は、図13においてクロックに同期してパケットデータが一つ右へ送られ、レジスタ92eに格納されたパケットデータに対するペアデータ生成の処理を終え、新たにレジスタ92eに格納されたパケットデータを基準となるパケットデータとしたペアデータ生成処理に戻る。
以上で、一連のペアデータ生成処理の説明を終了する。
When the process proceeds from step S402 to step S406, it is checked whether or not the long-range scatter flag of the reference packet data is set and the relative position of the packet data considered to be a scattered radiation pair is set. If “Yes”, the process proceeds to step S407. If “No”, the packet data is sent to the right in synchronization with the clock in FIG. 13 to generate pair data for the packet data stored in the register 92e. After the process is completed, the process returns to the pair data generation process using the packet data newly stored in the register 92e as the reference packet data.
In step S407, it is determined whether or not a long-range scatter flag is set in the packet data of the pair register corresponding to the relative position of the packet data considered to be the scattered radiation pair, and “0” is set as the flag value. To check. If “Yes”, the process proceeds to step S404. If “No”, the packet data is sent to the right in synchronization with the clock in FIG. 13 and the pair data generation for the packet data stored in the register 92e is performed. After the process is completed, the process returns to the pair data generation process using the packet data newly stored in the register 92e as the reference packet data.
This is the end of the description of the series of pair data generation processing.

本発明の第1の散乱線判定は、本実施形態におけるフローチャートのステップS305〜S311およびステップS313〜S316が対応し、第2の散乱線判定はフローチャートのステップS305〜S310、ステップS312、ステップS313〜S315、ステップS317およびステップS318が対応する。
なお、散乱線判定の処理(図14〜図16参照)およびペアデータ生成処理(図17参照)は、複数のパケットデータについて、1クロックの間に並行して実行される。
図18から図21を参照しながら散乱線判定の処理およびペアデータ生成処理の具体的な例を説明する。
図18に示すように、ここでは説明を平易にするため2次元で近距離散乱範囲と遠距離散乱範囲を設定してある。2本の所定のエネルギを有するγ線(γ1、γ2)が略同時刻に検出器21に入射し、γ1は検出器21とγ1Aとγ1Bという相互作用をし、γ2は検出器21とγ1aとγ1bという相互作用をしたとする。
ここで、(a)に示した四角枠はγ線を検出した検出器21を中心として、検出器21単位で設定した近距離散乱範囲を示し、(b)に示した四角枠はγ線を検出した検出器21を中心として、検出器21単位で設定した遠距離散乱範囲を示す。
The first scattered radiation determination of the present invention corresponds to steps S305 to S311 and steps S313 to S316 of the flowchart in the present embodiment, and the second scattered radiation determination corresponds to steps S305 to S310, step S312 and step S313 of the flowchart. S315, step S317, and step S318 correspond.
The scattered radiation determination process (see FIGS. 14 to 16) and the pair data generation process (see FIG. 17) are executed in parallel during one clock for a plurality of packet data.
A specific example of the scattered radiation determination process and the pair data generation process will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 18, here, in order to simplify the explanation, a two-dimensional short range scattering range and a long range scattering range are set. Two gamma rays (γ1, γ2) having predetermined energy are incident on the detector 21 at substantially the same time, γ1 interacts with the detector 21, γ1A, and γ1B, and γ2 interacts with the detector 21 and γ1a. It is assumed that an interaction of γ1b is performed.
Here, the square frame shown in (a) shows the short-range scattering range set in units of the detector 21 around the detector 21 that detects the γ-ray, and the square frame shown in (b) shows the γ-ray. The long-range scattering range set in units of the detector 21 with the detected detector 21 as the center is shown.

そして、図19に入射γ線、γ1に由来するγ線検出信号γ1Aとγ1Bのタイミング信号(検出時刻)と、γ2に由来するγ線検出信号γ1aとγ1bのタイミング信号(検出時刻)の発生のばらつきを示す。散乱により検出信号の波高が小さいと検出信号の発生タイミング(検出時刻)が遅くなることを示している。したがって、これらの散乱によるγ線も画像生成に利用するためには、時間窓をある程度広げる必要があるが、その場合、本来の所定のエネルギを持った入射γ線(γ1、γ2)そのものが異なるものも時間窓の中で取り込んでしまうことになり、従来の散乱線処理の方法ではγ1A、γ1Bのペアとγ1a、γ1bのペアを区別して散乱線処理ができなかった。
これに対し、本実施形態では、以下のように区別できる。
FIG. 19 shows the generation of timing signals (detection times) of γ-ray detection signals γ1A and γ1B derived from incident γ rays and γ1, and timing signals (detection times) of γ-ray detection signals γ1a and γ1b derived from γ2. Shows variation. If the wave height of the detection signal is small due to scattering, the detection signal generation timing (detection time) is delayed. Therefore, in order to use γ-rays caused by these scatterings for image generation, it is necessary to widen the time window to some extent, but in that case, the incident γ-rays (γ1, γ2) having the original predetermined energy are different. Things are also captured in the time window, and the conventional scattered radiation processing method cannot distinguish the γ1A and γ1B pairs from the γ1a and γ1b pairs to perform the scattered radiation processing.
On the other hand, in this embodiment, it can distinguish as follows.

図20、図21は、例えば、第1散乱線処理部53におけるペア確認部85およびペア生成部86でのクロック周期に従った比較データレジスタ90、ペアデータレジスタ92の各レジスタのパケットデータの移動と散乱線判定回路96、ペアデータ生成回路98の動作を説明する図である。横軸は各レジスタに対応し、縦軸はクロックによる周期ステップを示す。以後、前記検出器信号γ1A、γ1B、γ1a、γ1bの符号をそのまま対応するパケットデータの符号にも用いることとする。   20 and 21 show, for example, the movement of packet data in each register of the comparison data register 90 and the pair data register 92 according to the clock cycle in the pair confirmation unit 85 and the pair generation unit 86 in the first scattered radiation processing unit 53. FIG. 6 is a diagram for explaining operations of the scattered radiation determination circuit 96 and the pair data generation circuit 98. The horizontal axis corresponds to each register, and the vertical axis represents a periodic step by a clock. Thereafter, the codes of the detector signals γ1A, γ1B, γ1a, and γ1b are used as they are for the codes of the corresponding packet data.

1ステップ目においてペア確認部85にパケットデータγ1Bが入力され、レジスタ90aに記憶される。この際、本来パケットデータγ1Bが持っている、γ線の検出時刻、検出器IDのデータ、検出エネルギのデータに加え、散乱線の処理を行なうための作業エリアとなるフラグデータが記憶される。本実施形態では散乱線の処理を遠距離、および近距離の2つにわける為、フラグのエリアとしてNear(近距離散乱フラグ)とFar(遠距離散乱フラグ)の2つのエリアを持つ。(その他に前記した全吸収フラグ、無効検出γ線フラグのエリアもあるが、ここでの散乱線処理には直接関係しないので省略する。)
各フラグデータは初め空である。入力データの先頭では、ペア確認部85の比較対象となるレジスタ90eにはパケットデータが入っていない。このため1から4ステップにおいて散乱線判定は行われず、パケットデータは時間ステップごとに次のレジスタにシフトされる。
In the first step, the packet data γ1B is input to the pair confirmation unit 85 and stored in the register 90a. At this time, in addition to the γ-ray detection time, the detector ID data, and the detection energy data originally included in the packet data γ1B, flag data serving as a work area for processing scattered radiation is stored. In the present embodiment, since the scattered radiation processing is divided into two, that is, a long distance and a short distance, the flag area has two areas, Near (short distance scattering flag) and Far (far distance scattering flag). (Although there are other areas for the total absorption flag and the invalid detection γ-ray flag described above, they are omitted because they are not directly related to the scattered radiation processing here.)
Each flag data is initially empty. At the head of the input data, no packet data is contained in the register 90e to be compared by the pair confirmation unit 85. Therefore, the scattered radiation determination is not performed in steps 1 to 4, and the packet data is shifted to the next register every time step.

5ステップ目では比較の基準となるレジスタ90eにパケットデータγ1Bが入る。比較器95はパケットデータγ1Bと後続のパケットデータγ1a、γ1b、γ1Aの検出時刻、検出器ID、検出エネルギを比較し、時間差が時間窓以内であること、2つの検出位置が散乱線とみなして良い場所に存在するか、エネルギの総和が所定の入射γ線のエネルギに等しいかなどの判定を行なう。ここでの例では、すべてのデータは時間窓内であるが、検出位置に関しては、基準となるパケットデータγ1Bに対してパケットデータγ1aとパケットデータγ1Aの2つが遠距離散乱範囲に入っていることが確認できる。この場合、散乱線判定回路96は、パケットデータγ1Bにたいする遠距離散乱のペアがパケットデータγ1aおよびパケットデータγ1Aの2つあることになり、図16のフローチャートのステップS317の判定により、遠距離での散乱線判定ができないものとして無効であることを示す“null”をすべてのデータに書き込む。   In the fifth step, the packet data γ1B is stored in the register 90e serving as a reference for comparison. The comparator 95 compares the detection time, detector ID, and detection energy of the packet data γ1B and the subsequent packet data γ1a, γ1b, γ1A, the time difference is within the time window, and the two detection positions are regarded as scattered rays. It is determined whether it exists in a good place or whether the total energy is equal to the energy of a predetermined incident γ ray. In this example, all the data is within the time window, but regarding the detection position, the packet data γ1a and the packet data γ1A are within the long-range scattering range with respect to the reference packet data γ1B. Can be confirmed. In this case, the scattered radiation determination circuit 96 has two pairs of long-distance scattering for the packet data γ1B, that is, packet data γ1a and packet data γ1A, and the determination at step S317 in the flowchart of FIG. “Null” indicating that the scattered radiation determination is invalid is written in all data.

6ステップ目でパケットデータγ1aが基準となるパケットデータとなると、パケットデータγ1bが唯一の近距離散乱線ペアとなる。このため、基準となるパケットデータγ1aの近距離散乱フラグ(Near)には、自分自身より1つ後ろのパケットデータとペアであることを示すフラグの値“1”を、またパケットデータγ1bの近距離フラグには自分自身より前のデータとペアであることを示すフラグの値“0”を設定する。   When the packet data γ1a becomes the reference packet data in the sixth step, the packet data γ1b becomes the only short-distance scattered ray pair. For this reason, the near-field scatter flag (Near) of the reference packet data γ1a is set to a flag value “1” indicating that it is paired with the packet data immediately behind itself, and to the nearness of the packet data γ1b. In the distance flag, a flag value “0” indicating that it is paired with data before itself is set.

ペア生成部86における近距離散乱フラグ、遠距離散乱フラグのフラグ立が終わったパケットデータは、順次、ペア生成部86へ送られる。10ステップ目には先頭のパケットデータγ1Bがペア生成部86のレジスタ92eに格納される。パケットデータγ1Bには近距離散乱フラグ(Near)が立っておらずペアが存在しない。また、遠距離散乱フラグ(Far)は無効であるので、散乱線処理後のペアデータにもとづく新たなパケットデータは生成されない。ステップ11ではパケットデータγ1aがレジスタ92eに格納される。パケットデータγ1aには近距離散乱フラグが立っており、フラグの値は“1”を示しているので、ペアのパケットデータが自分自身の1つ後ろに存在していることを示している。このため、近距離散乱フラグが立っておりそのフラグの値が“0”を示している1つ後ろのパケットデータγ1bとペアを作ることができる。このとき、ペアデータ生成回路98は、新たなパケットデータを生成し、元のペアとされたパケットデータγ1a、γ1bには無効γ線情報フラグを立て、その後の散乱線処理や画像生成における処理の対象とならないようにする。   The packet data for which the short distance scatter flag and the long distance scatter flag have been set in the pair generation unit 86 are sequentially sent to the pair generation unit 86. In the tenth step, the leading packet data γ1B is stored in the register 92e of the pair generation unit 86. The packet data γ1B has no short distance scatter flag (Near) and no pair exists. Further, since the long-distance scattering flag (Far) is invalid, new packet data based on the pair data after the scattered radiation processing is not generated. In step 11, the packet data γ1a is stored in the register 92e. Since the short distance scattering flag is set in the packet data γ1a and the value of the flag indicates “1”, it indicates that the packet data of the pair exists one behind the packet data γ1a. Therefore, it is possible to create a pair with the next packet data γ1b in which the short-distance scattering flag is set and the value of the flag indicates “0”. At this time, the pair data generation circuit 98 generates new packet data, sets an invalid γ-ray information flag on the original packet data γ1a and γ1b, and performs subsequent scattered radiation processing and image generation processing. Don't be a target.

ステップ12では、パケットデータγ1bがレジスタ92eに格納される。先頭に来る。パケットデータγ1bは近距離散乱フラグが立っているが、そのフラグの値は“0”で、前方一致であることを示しており、また、前記した無効γ線情報フラグも立っているので、ペアデータとしての新たなパケットデータは生成されない。
このように近距離散乱および遠距離散乱の2つのフラグを立てることを可能とすることにより、近距離散乱の処理を優先し、遠距離散乱の処理ではペアとなるパケットデータが特定できない場合でもパケットデータのペア判定が可能となる。
In step 12, the packet data γ1b is stored in the register 92e. Come to the top. The packet data γ1b has a short-distance scattering flag, but the value of the flag is “0”, which indicates that there is a forward match, and the invalid γ-ray information flag is also set. New packet data as data is not generated.
By making it possible to set two flags, short-range scatter and long-range scatter in this way, priority is given to short-range scatter processing, and even if long-range scatter processing cannot identify paired packet data Data pair determination is possible.

本実施形態のPET装置1によれば、次の効果が得られる。
検出器ユニット2からのデータを直接、同時計数回路に入力する構成と異なり、本実施形態では、検出器ユニット2から1タイムフレーム間に出力されるパケットデータを、一方のバッファ(例えば、第1バッファ65a)に格納している間、他方のバッファ(例えば、第2バッファ65b)に格納されたデータを利用して、後段の処理を行っている。このため、(a)パケットデータの格納および出力を、2つのバッファ(65a、65b)で交互に分担しているので、タイムフレーム内に多数のイベントが発生しても処理可能になる。このため、タイムフレームを長く設定でき、タイムフレームを跨ぐγ線検出信号の数え落しを減少できる。
(b)また、予めパケットデータを、検出時刻を基準に並べているので、同時計数判定の対象となるパケットデータの数が制限され、処理負荷が小さくなり、動作の高速化や、回路規模の小規模化を図ることができる。
(c)散乱線処理は、パケットデータを検出時刻順に並べて行っているので、散乱線処理の対象となるパケットデータの数が制限され、処理負荷が小さくなり、動作の高速化や、回路規模の小規模化を図ることができるとともに、より複雑な散乱線処理論理を採用することにより、取りこぼすγ線検出信号をさらに減らして、PET装置1の感度の向上を図ることもできる。
(d)本実施形態は、ある検出器ユニット2内での、所定の近距離散乱範囲と遠距離散乱範囲とを分けて散乱線処理を行い、その後に群に分けてブロック化した複数の検出器ユニット2からの各γ線検出信号にもとづいて得られた検出γ線情報により、データ収集ユニット3内で再び所定の近距離散乱範囲と遠距離散乱範囲とを分けて散乱線処理を行なっている。このため、検出器ユニット2内で散乱線処理は、限定された検出器信号だけで済み、FPGA31における散乱線処理の負荷が軽減できる。また、データ収集ユニット3は、検出器ユニット2内で、近距離散乱、遠距離散乱と判定されなかったものだけについて散乱線処理をすれば良いので、検出器ユニット2間の近距離散乱と遠距離散乱に対する散乱線処理が主になり、近距離散乱に対する散乱線処理の負荷が減る。
その結果、計数率の高い検出信号に対して、検出器ユニット2、データ収集ユニット3という階層式の散乱線処理構成であり、データ収集ユニット3の散乱線処理の負荷が減じて、適正化できる。
また、散乱線処理において、近距離散乱を優先的に採用するので、偶発的な同一時間窓内に発生したγ線検出情報を遠距散乱として採用する数が抑制されるのでノイズが抑制される。
According to the PET apparatus 1 of the present embodiment, the following effects can be obtained.
Unlike the configuration in which data from the detector unit 2 is directly input to the coincidence counting circuit, in this embodiment, packet data output from the detector unit 2 during one time frame is converted into one buffer (for example, the first buffer). While the data is stored in the buffer 65a), the subsequent processing is performed using the data stored in the other buffer (for example, the second buffer 65b). For this reason, (a) packet data storage and output are alternately shared by the two buffers (65a, 65b), so that processing is possible even if a large number of events occur in the time frame. For this reason, the time frame can be set long, and the counting off of the γ-ray detection signals straddling the time frame can be reduced.
(B) Since the packet data is arranged in advance based on the detection time, the number of packet data to be subjected to coincidence determination is limited, the processing load is reduced, the operation speed is increased, and the circuit scale is reduced. Scale can be achieved.
(C) Since the scattered radiation processing is performed by arranging the packet data in the order of detection time, the number of packet data to be subjected to the scattered radiation processing is limited, the processing load is reduced, the operation speed is increased, and the circuit scale is increased. It is possible to reduce the size, and by adopting more complicated scattered radiation processing logic, it is possible to further reduce the γ-ray detection signals to be missed and improve the sensitivity of the PET apparatus 1.
(D) In the present embodiment, a predetermined short-range scattering range and a long-range scattering range are separately processed in a certain detector unit 2, and then a plurality of detections that are divided into groups and then blocked. Based on the detected γ-ray information obtained on the basis of each γ-ray detection signal from the detector unit 2, the scattered radiation processing is again performed by dividing the predetermined short-range scatter range and the long-range scatter range in the data collection unit 3. Yes. For this reason, the scattered radiation processing in the detector unit 2 is limited to a limited detector signal, and the scattered radiation processing load in the FPGA 31 can be reduced. In addition, the data collection unit 3 only needs to perform scattered radiation processing on the detector unit 2 that has not been determined as short-range scatter or long-range scatter. Scattered ray processing for distance scattering is mainly performed, and the scattered ray processing load for short-distance scattering is reduced.
As a result, the detection unit 2 and the data collection unit 3 have a hierarchical scattered radiation processing configuration for a detection signal with a high count rate, and can be optimized by reducing the scattered radiation processing load of the data collection unit 3. .
In addition, since the short-range scattering is preferentially used in the scattered radiation processing, the number of the γ-ray detection information generated in the accidental same time window is suppressed as the long-range scattering, so noise is suppressed. .

その結果、1つの所定のエネルギの入射γ線に起因する複数のγ線検出信号をも利用して断層像作成に利用できるので、γ線の検出感度がより向上し、検査時間をより短縮することができる。   As a result, a plurality of γ-ray detection signals caused by a single incident γ-ray having a predetermined energy can also be used to create a tomographic image, so that the detection sensitivity of γ-ray is further improved and the inspection time is further shortened. be able to.

本実施形態では近距離散乱と遠距離散乱の2つの条件にわけ、散乱線処理を行ったが、近距離散乱範囲、遠距離散乱範囲の空間範囲の設定を2段階から3段階にしても良い。また、近距離散乱および遠距離散乱の条件として、検出器位置だけの関係だけではなく、検出時刻の差が小さいほど、1つの入射γ線に起因するペアの散乱線である確率が高いとして、検出時刻の差で重み付けを行なうことも可能である。
本実施形態では処理回路の規模縮小のため、検出器ユニット2のFPGA31でも、データ収集ユニット3でも、近距離、遠距離散乱線処理を纏めて行っているが、それに限定されるものではなく、近距離散乱線処理はFPGA31で行い、遠距離散乱線処理はデータ収集ユニット3で行なうように完全に2つに分け、2段階で処理しても、略同じ結果を得ることができる。
また、本実施形態では、第1散乱処理部53、第2散乱処理部59では、回路を簡単にするため、近距離散乱と遠距離散乱を1つの回路で処理したが、近距離散乱の処理と遠距離散乱の処理を別個の回路で処理するようにしても良い。
In this embodiment, the scattered radiation processing is performed under the two conditions of short-distance scattering and long-distance scattering. However, the setting of the spatial range of the short-distance scattering range and the long-distance scattering range may be changed from two stages to three stages. . In addition, as a condition of short-distance scattering and long-distance scattering, not only the relationship between detector positions, but also the smaller the difference in detection time, the higher the probability that a pair of scattered rays originates from one incident γ-ray, It is also possible to weight by the difference in detection time.
In the present embodiment, in order to reduce the scale of the processing circuit, both the FPGA 31 of the detector unit 2 and the data collection unit 3 perform short-distance and long-distance scattered ray processing, but the present invention is not limited thereto. Even if the short-distance scattered radiation processing is performed by the FPGA 31 and the long-distance scattered radiation processing is performed by the data collection unit 3, it is possible to obtain substantially the same result even if the processing is performed in two stages.
In the present embodiment, the first scattering processing unit 53 and the second scattering processing unit 59 process short-distance scattering and long-distance scattering with one circuit in order to simplify the circuit. And long distance scattering may be processed by separate circuits.

《第2の実施形態》
次に、本発明に係る第2の実施形態である核医学診断装置ついて図22、図23を参照しながら説明する。本実施形態の核医学診断装置はPET装置1Aであり、第1の実施形態とは、以下の点で異なる。
本実施形態では、検出器ユニット2のFPGA31がFPGA31Aに置き換わり(図23参照)、検出器ユニット2Bとなり、検出器ユニット2B間でパケットデータのやり取りをし、検出器ユニット2B間の散乱線処理もFPGA31Aで行なう。また、図22に示す本実施形態における補助データ収集ユニット4は、第1の実施形態におけるデータ収集ユニット3が散乱線処理を行っていたのに対し、ただデータ転送する機能だけとなり、データ処理装置12への接続が、補助データ収集ユニット4を介している。
<< Second Embodiment >>
Next, a nuclear medicine diagnostic apparatus according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The nuclear medicine diagnosis apparatus of this embodiment is a PET apparatus 1A, which differs from the first embodiment in the following points.
In the present embodiment, the FPGA 31 of the detector unit 2 is replaced with the FPGA 31A (see FIG. 23), becomes the detector unit 2B, exchanges packet data between the detector units 2B, and performs scattered radiation processing between the detector units 2B. Performed with FPGA 31A. Further, the auxiliary data collection unit 4 in the present embodiment shown in FIG. 22 has only a function of transferring data, whereas the data collection unit 3 in the first embodiment performs the scattered radiation processing. The connection to 12 is via the auxiliary data collection unit 4.

第1の実施形態と同じ構成については、同じ符号を付し、重複する説明を省略する。
図23に示すように、検出器ユニット2Bは、検出器ユニット2におけるFPGA31の代わりにFPGA31Aを具備している。
FPGA31Aは、散乱線処理を行なう機能を有し、第1データソート部80、第1散乱線処理部81、第2データソート部82、第2散乱線処理部83および散乱線データ処理部84を備えている。第1データソート部80、第1散乱線処理部81、第2データソート部82、第2散乱線処理部83および散乱線データ処理部84は、この順序に接続されている。複数のデジタルASIC26が第1データソート部80に接続されている。また、検出器ユニット2Bを有するカメラ11の周方向において隣り合う第1、第2の検出器ユニット2Bにおいて、第1の検出器ユニット2Bの第1散乱線処理部81が第2の検出器ユニット2Bの第2データソート部82に接続されている。第2の検出器ユニット2Bの第2散乱線処理部83が第1の検出器ユニット2Bの散乱線データ処理部84に接続されている。換言すれば、第1の検出器ユニット2Bの第1散乱線処理部81の出力を入力する第2の検出器ユニット2B、および第1の検出器ユニット2Bの第2散乱線処理部83を入力する第3の検出器ユニット2Bは、前記周方向において、第1の検出器ユニット2Bを間に挟むように配置される。
About the same structure as 1st Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and the overlapping description is abbreviate | omitted.
As shown in FIG. 23, the detector unit 2B includes an FPGA 31A instead of the FPGA 31 in the detector unit 2.
The FPGA 31A has a function of performing scattered radiation processing, and includes a first data sorting unit 80, a first scattered radiation processing unit 81, a second data sorting unit 82, a second scattered radiation processing unit 83, and a scattered radiation data processing unit 84. I have. The first data sorting unit 80, the first scattered radiation processing unit 81, the second data sorting unit 82, the second scattered radiation processing unit 83, and the scattered radiation data processing unit 84 are connected in this order. A plurality of digital ASICs 26 are connected to the first data sorting unit 80. In the first and second detector units 2B adjacent to each other in the circumferential direction of the camera 11 having the detector unit 2B, the first scattered radiation processing unit 81 of the first detector unit 2B is the second detector unit. It is connected to the 2B second data sort unit 82. The second scattered radiation processing unit 83 of the second detector unit 2B is connected to the scattered radiation data processing unit 84 of the first detector unit 2B. In other words, the second detector unit 2B that inputs the output of the first scattered radiation processing unit 81 of the first detector unit 2B and the second scattered radiation processing unit 83 of the first detector unit 2B are input. The third detector unit 2B is arranged so as to sandwich the first detector unit 2B in the circumferential direction.

第1データソート部80、第1散乱線処理部81は、第1の実施形態におけるFPGA31内の第1データソート部51および第1散乱線処理部53と同様の構成を有し、同様の原理で動作する。また、第2データソート部82、第2散乱線処理部83は、第1の実施形態におけるデータ収集ユニット3内の第2データソート部57および第2散乱線処理部59と同様の構成を有し、同様の原理で動作する。
第1散乱線処理部81は、入力されたパケットデータについて散乱線処理を行い、一個の所定のエネルギの入射γ線に起因する複数のパケットデータを纏める機能を有する。第1散乱線処理部81の出力は、この検出器ユニット2B内の第2データソート部82と、隣接する検出器ユニット2B内の第2データソート部82とに入力される。一個のγ線に起因する複数の散乱γ線は、同一の検出器ユニット2B内の検出器21で検出されるとは限られず、隣接する検出器ユニット2B内の検出器21でも検出される場合がある。このため、第1散乱線処理部81で散乱線処理を行った後、パケットデータを隣接する検出器ユニット2B内の第2データソート部82へも転送するのである。
The first data sorting unit 80 and the first scattered radiation processing unit 81 have the same configuration as the first data sorting unit 51 and the first scattered radiation processing unit 53 in the FPGA 31 in the first embodiment, and have the same principle. Works with. The second data sorting unit 82 and the second scattered radiation processing unit 83 have the same configuration as the second data sorting unit 57 and the second scattered radiation processing unit 59 in the data collection unit 3 in the first embodiment. However, it operates on the same principle.
The first scattered radiation processing unit 81 has a function of performing scattered radiation processing on the input packet data and collecting a plurality of packet data resulting from a single incident γ-ray of predetermined energy. The output of the first scattered radiation processing unit 81 is input to the second data sorting unit 82 in the detector unit 2B and the second data sorting unit 82 in the adjacent detector unit 2B. A plurality of scattered γ-rays resulting from one γ-ray are not necessarily detected by the detector 21 in the same detector unit 2B, but are also detected by the detectors 21 in the adjacent detector unit 2B. There is. For this reason, after the scattered radiation processing is performed by the first scattered radiation processing section 81, the packet data is also transferred to the second data sorting section 82 in the adjacent detector unit 2B.

第1の検出器ユニット2Bの第1散乱線処理部81は、第1の検出器ユニット2B内で第2の検出器ユニット2Bに近い領域に位置する一部の検出器(好ましくは、第1の検出器ユニット2B内の領域を周方向において二等分した一方の領域で、第2の検出器ユニット2Bに近い領域内に位置する全検出器(第1の検出器ユニット2B内の1/2の検出器))21のγ線検出信号に起因した各パケットデータを、第2の検出器ユニット2Bの第2データソート部82に出力する。   The first scattered radiation processing unit 81 of the first detector unit 2B is a partial detector (preferably, the first detector unit 2B) located in a region close to the second detector unit 2B in the first detector unit 2B. One detector region 2B is divided into two equal parts in the circumferential direction, and all detectors (1/1 in the first detector unit 2B) are located in the region close to the second detector unit 2B. 2)), each packet data resulting from the γ-ray detection signal of 21 is output to the second data sorting unit 82 of the second detector unit 2B.

第2の検出器ユニット2Bの第2データソート部82は、第2の検出器ユニット2Bの第1散乱線処理部81、および周方向においてその検出器ユニット2Bと隣り合う第2の検出器ユニット2Bの第1散乱線処理部81からそれぞれ入力した各データパケットを合わせた状態でそれらのパケットデータを検出時刻順に並べて第2散乱線処理部83に出力する。   The second data sorting unit 82 of the second detector unit 2B includes a first scattered radiation processing unit 81 of the second detector unit 2B and a second detector unit adjacent to the detector unit 2B in the circumferential direction. In a state where the respective data packets input from the first scattered radiation processing unit 81 of 2B are combined, the packet data are arranged in order of detection time and output to the second scattered radiation processing unit 83.

前記したように、各第2データソート部82は、自身が属する検出器ユニット2Bと、これに隣接する検出器ユニット2Bから集められたパケットデータを、検出時刻順に出力する。ここで、第2データソート部82へ入力される2本のパケットデータ列は、すでに検出時間順に並んでいる。このため、データパケット列の先頭から検出時刻の早いものを選び、1列に併合するだけで、それらのパケットデータを検出時刻順に並べることができる。このため、第1データソート部80とは異なり、簡単なマージソート回路を用い、回路規模を縮小し、かつ高速で処理することができる。   As described above, each second data sorting unit 82 outputs the detector unit 2B to which the second data sorting unit 82 belongs and the packet data collected from the adjacent detector unit 2B in the order of detection time. Here, the two packet data strings input to the second data sorting unit 82 are already arranged in the order of detection time. For this reason, it is possible to arrange the packet data in the order of the detection time only by selecting the data packet sequence having the earliest detection time and merging the data packet into one column. Therefore, unlike the first data sort unit 80, a simple merge sort circuit can be used, the circuit scale can be reduced, and processing can be performed at high speed.

第2散乱線処理部83は、第1散乱線処理部81と同様の構成を有し、同様の原理で動作する。第2散乱線処理部83は、入力されたデータパケットを用いて散乱線処理を行い、一個のγ線に起因する複数のデータパケットのうち最初にγ線が入射された検出器21のγ線検出信号にもとづいたデータパケットを把握する機能を有する。第2散乱線処理部83の出力は、この検出器ユニット2B内の散乱線データ処理部84と、隣接する検出器ユニット2B内の散乱線データ処理部84とに入力される。すなわち、第2散乱線処理部83は、散乱線処理後のパケットデータが自身の属する検出器ユニット(例えば、第2の検出器ユニット)2Bのものであればそのパケットデータを自身の属する検出器ユニット(例えば、第2の検出器ユニット)2B内の散乱線データ処理部84に、それが隣接する検出器ユニット(例えば、第1の検出器ユニット)2Bのパケットデータであればそのパケットデータを隣接する検出器ユニット(例えば、第1の検出器ユニット)2B内の散乱線データ処理部84にそれぞれ出力する。   The second scattered radiation processing unit 83 has the same configuration as the first scattered radiation processing unit 81 and operates on the same principle. The second scattered radiation processing unit 83 performs scattered radiation processing using the input data packet, and among the plurality of data packets caused by one γ-ray, the first γ-ray of the detector 21 on which the γ-ray is incident. It has a function of grasping a data packet based on the detection signal. The output of the second scattered radiation processing unit 83 is input to the scattered radiation data processing unit 84 in the detector unit 2B and the scattered radiation data processing unit 84 in the adjacent detector unit 2B. That is, if the packet data after the scattered radiation processing is that of the detector unit (for example, the second detector unit) 2B to which the second scattered radiation processing unit 83 belongs, If the scattered radiation data processing unit 84 in the unit (for example, the second detector unit) 2B is the packet data of the adjacent detector unit (for example, the first detector unit) 2B, the packet data is transferred. Each is output to the scattered radiation data processing unit 84 in the adjacent detector unit (for example, the first detector unit) 2B.

散乱線データ処理部84は、第2データソート部82と同様の構成および機能を有し、補助データ収集ユニット4に出力する各パケットデータを検出時刻データ順に並べる。   The scattered radiation data processing unit 84 has the same configuration and function as the second data sorting unit 82, and arranges the packet data output to the auxiliary data collection unit 4 in the order of detection time data.

以上、第2の実施形態のPET装置1Aによっても、第1の実施形態同様に散乱線処理が行え、データ処理装置12側で、散乱線処理も行なう場合に比して、データ処理装置12のデータ処理の負担が軽減する。また、予めパケットデータを、検出時刻を基準に並べているので、同時計数判定の対象となるパケットデータの数が制限され、処理負荷が小さくなり、動作の高速化や、回路規模の小規模化を図ることができる。
また、散乱線処理において、近距離散乱を優先的に採用するので、偶発的な同一時間窓内に発生したγ線検出情報を遠距散乱として採用する数が抑制されるのでノイズが抑制される。
As described above, the PET apparatus 1A according to the second embodiment can perform the scattered radiation processing as in the first embodiment, and the data processing apparatus 12 can perform the scattered radiation processing on the data processing apparatus 12 side. Reduce the burden of data processing. In addition, since the packet data is arranged in advance based on the detection time, the number of packet data subject to coincidence determination is limited, the processing load is reduced, the operation speed is increased, and the circuit scale is reduced. Can be planned.
In addition, since the short-range scattering is preferentially used in the scattered radiation processing, the number of the γ-ray detection information generated in the accidental same time window is suppressed as the long-range scattering, so noise is suppressed. .

なお、以上の各実施形態ではPET装置1およびPET装置1Aについて述べたが、ガンマカメラ装置にも本発明を適用することができる。ガンマカメラは、得られる機能画像が2次元的なものであり、かつ、γ線の入射角度を規制するコリメータを備える。
なお、PET装置1やPET装置1Aと、X線CTを組み合わせた核医学診断装置の構成としても良い。
In the above embodiments, the PET apparatus 1 and the PET apparatus 1A have been described. However, the present invention can also be applied to a gamma camera apparatus. The gamma camera has a two-dimensional functional image obtained and includes a collimator that regulates the incident angle of γ rays.
A configuration of a nuclear medicine diagnosis apparatus combining the PET apparatus 1 or the PET apparatus 1A and the X-ray CT may be used.

本発明の第1の実施形態に係る核医学診断装置としてのPET装置の構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of PET apparatus as a nuclear medicine diagnostic apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 図1のPET装置のカメラの周方向の断面と、検出器ユニットからデータ収集ユニットを介してデータ処理装置にパケットデータを送信する経路を模式的に示した図である。It is the figure which showed typically the cross section of the circumferential direction of the camera of the PET apparatus of FIG. 1, and the path | route which transmits packet data to a data processor from a detector unit via a data collection unit. (a)は検出器ユニットをカメラに装着する構成を示したカメラの一部破断斜視図であり、(b)はカメラの中央部の検出器ユニット実装状態を示す断面図である。(A) is a partially broken perspective view of a camera showing a configuration for mounting a detector unit to a camera, and (b) is a cross-sectional view showing a detector unit mounted state at the center of the camera. 半導体放射線検出器の構成を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the structure of a semiconductor radiation detector. (a)は図5の積層構造の半導体放射線検出器の構成要素を模式的に示した斜視図であり、(b)は構成要素を組み合わせて積層構造とした斜視図である。(A) is the perspective view which showed typically the component of the semiconductor radiation detector of the laminated structure of FIG. 5, (b) is the perspective view which made the laminated structure combining the component. (a)は第1の実施形態に係る半導体放射線検出器の、検出器基板とASIC基板とを結合した結合基板を示した正面図であり、(b)は同(a)の側面図である。(A) is the front view which showed the joint substrate which couple | bonded the detector board | substrate and the ASIC board | substrate of the semiconductor radiation detector which concerns on 1st Embodiment, (b) is the side view of the same (a). . デジタルASICの概略構成、およびアナログASICとデジタルASICの接続関係を示したブロック図である。It is the block diagram which showed the schematic structure of digital ASIC, and the connection relation of analog ASIC and digital ASIC. アナログASICのアナログ信号処理回路を模式的に示したブロック図である。It is the block diagram which showed typically the analog signal processing circuit of analog ASIC. 結合基板を複数枚収納した検出器ユニットの構造を示す透視斜視図である。It is a see-through | perspective perspective view which shows the structure of the detector unit which accommodated several bonding board | substrates. 図9の検出器ユニットを体軸方向に見た側面図である。It is the side view which looked at the detector unit of FIG. 9 in the body axis direction. 検出器ユニットおよびデータ収集ユニットの概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of a detector unit and a data collection unit. 第1データソート部の詳細な構成ブロック図である。It is a detailed block diagram of the first data sorting unit. 第1散乱線処理部の詳細な構成ブロック図である。It is a detailed block diagram of the first scattered radiation processing unit. 散乱線判定の処理の制御の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of control of the process of a scattered radiation determination. 散乱線判定の処理の制御の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of control of the process of a scattered radiation determination. 散乱線判定の処理の制御の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of control of the process of a scattered radiation determination. ペアデータ生成回路におけるペアデータ生成の制御の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of control of the pair data generation in a pair data generation circuit. (a)は近距離散乱範囲を示す模式図であり、(b)は遠距離散乱範囲を示す模式図である。(A) is a schematic diagram which shows a short-distance scattering range, (b) is a schematic diagram which shows a long-distance scattering range. 複数の所定のエネルギの入射γ線が略同時に検出器内で散乱して複数のγ線検出信号を出すときの、検出タイミング信号を出力する様子を説明する図である。It is a figure explaining a mode that a detection timing signal is output when several incident gamma rays of predetermined energy are scattered in a detector substantially simultaneously and a plurality of gamma ray detection signals are output. 第1散乱線処理部における散乱線処理を説明する図である。It is a figure explaining the scattered radiation process in a 1st scattered radiation process part. 第1散乱線処理部における散乱線処理を説明する図である。It is a figure explaining the scattered radiation process in a 1st scattered radiation process part. 本発明の第2の実施形態に係る核医学診断装置としてのPET装置のカメラの周方向の断面と、検出器ユニットから補助データ収集ユニットを介してデータ処理装置にパケットデータを送信する経路を模式的に示した図である。Schematic view of a circumferential section of a camera of a PET apparatus as a nuclear medicine diagnosis apparatus according to a second embodiment of the present invention and a path for transmitting packet data from a detector unit to a data processing apparatus via an auxiliary data collection unit. FIG. 第2の実施形態のユニット統合FPGAの構成ブロック図である。It is a block diagram of the unit integrated FPGA of the second embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1、1A PET装置(核医学診断装置)
2、2B 検出器ユニット
2A ユニット支持部材(支持部材)
3 データ収集ユニット
11 カメラ(撮像装置)
11a 蓋
11b 開口部
12 データ処理装置
12A 同時計測装置
12B 断層像情報作成装置
13 操作コンソール
13a 表示装置
13b 入力操作部
14 ベッド
20、120 結合基板(ユニット基板)
20A、120A 検出器基板
20a、20b 基板本体
20B、120B ASIC基板
21 半導体放射線検出器(γ線検出器)
22 コンデンサ
23 抵抗
24、124 アナログASIC(集積回路、信号処理装置)
24A ファースト系
24B スロー系
24a 前置増幅器
24b タイミングピックオフ回路
24c 閾値制御回路
24d 波形整形回路
24e ピークホールド回路
25、25A、25B アナログ/デジタル変換器(信号処理装置)
26、126 デジタルASIC(信号処理装置、集積回路、データ生成部)
27 高圧電源
30 筐体(収納部材)
30a 天板
30b 底板
30c 隔壁
31 ユニット統合FPGA(他の集積回路)
33、133 アナログ信号処理回路
34、134 検出信号処理部
35 タイミング検出部
36 検出器制御部
37 データ転送部
38、42、43 コネクタ
51、80 第1データソート部(検出データ出力部)
53、81 第1散乱線処理部(散乱線処理部)
55 データ転送部
57 第2データソート部(検出データ出力部、ユニット間検出データ出力部)
59、 第2散乱線処理部(散乱線処理部、ユニット間散乱線処理部)
82 第2データソート部(検出データ出力部)
83 第2散乱線処理部(散乱線処理部)
211 検出素子
C1、C3 コネクタ
C2 基板コネクタ
PS 高圧電源装置
1, 1A PET equipment (nuclear medicine diagnostic equipment)
2, 2B detector unit 2A unit support member (support member)
3 Data collection unit 11 Camera (imaging device)
11a Lid 11b Opening 12 Data processing device 12A Simultaneous measurement device 12B Tomographic image information creation device 13 Operation console 13a Display device 13b Input operation unit 14 Bed 20, 120 Bonded substrate (unit substrate)
20A, 120A Detector board 20a, 20b Substrate body 20B, 120B ASIC board 21 Semiconductor radiation detector (γ-ray detector)
22 Capacitor 23 Resistor 24, 124 Analog ASIC (integrated circuit, signal processing device)
24A First system 24B Slow system 24a Preamplifier 24b Timing pickoff circuit 24c Threshold control circuit 24d Waveform shaping circuit 24e Peak hold circuit 25, 25A, 25B Analog / digital converter (signal processing device)
26, 126 Digital ASIC (signal processing device, integrated circuit, data generator)
27 High-voltage power supply 30 Housing (housing member)
30a Top plate 30b Bottom plate 30c Bulkhead 31 Unit integrated FPGA (other integrated circuits)
33, 133 Analog signal processing circuit 34, 134 Detection signal processing unit 35 Timing detection unit 36 Detector control unit 37 Data transfer unit 38, 42, 43 Connector 51, 80 First data sorting unit (detection data output unit)
53, 81 First scattered radiation processing unit (scattered radiation processing unit)
55 Data transfer unit 57 Second data sort unit (detection data output unit, inter-unit detection data output unit)
59, second scattered radiation processing section (scattered radiation processing section, inter-unit scattered radiation processing section)
82 Second data sort part (detection data output part)
83 Second scattered radiation processing section (scattered radiation processing section)
211 Detection element C1, C3 connector C2 Board connector PS High voltage power supply

Claims (5)

γ線の検出に応じてγ線検出信号を出力する複数のγ線検出器と、
前記γ線検出信号にもとづいて検出時刻情報とγ線検出器を識別する検出器IDを含む検出γ線情報を生成する複数のデータ生成部と、
前記検出γ線情報にもとづいて散乱線処理を行なう散乱線処理部と、を備え、
前記散乱線処理部は、
複数の前記検出γ線情報のうち、基準となる前記検出γ線情報と他の複数の前記検出γ線情報のそれぞれについて、前記基準となる検出γ線情報に含まれる前記検出器IDにもとづき、予め設定された第1の空間範囲に含まれる前記γ線検出器からの同一の前記γ線に起因する前記検出γ線情報であるか否かの第1の散乱線判定を行ない、
前記第1の散乱線判定にもとづいて複数の当該検出γ線情報を併合し、
さらに、
複数の前記検出γ線情報のうち、基準となる前記検出γ線情報と他の複数の前記検出γ線情報のそれぞれについて、前記基準となる検出γ線情報に含まれる前記検出器IDにもとづき、前記第1の空間範囲より広く予め設定された第2の空間範囲に含まれる前記γ線検出器からの同一の前記γ線に起因する前記検出γ線情報であるか否かの第2の散乱線判定を行ない、前記第2の散乱線判定にもとづいて複数の当該検出γ線情報を併合することを特徴とする核医学診断装置。
a plurality of γ-ray detectors that output γ-ray detection signals in response to detection of γ-rays;
A plurality of data generation units for generating detection γ-ray information including detection time information and a detector ID for identifying the γ-ray detector based on the γ-ray detection signal;
A scattered radiation processing unit that performs scattered radiation processing based on the detected γ-ray information,
The scattered radiation processing unit
Among each of the plurality of detected γ-ray information, for each of the detected γ-ray information serving as a reference and the plurality of other detected γ-ray information, based on the detector ID included in the detected γ-ray information serving as the reference, Performing a first scattered ray determination as to whether or not the detected γ-ray information is attributed to the same γ-ray from the γ-ray detector included in the preset first spatial range;
Merging a plurality of the detected γ-ray information based on the first scattered radiation determination,
further,
Among each of the plurality of detected γ-ray information, for each of the detected γ-ray information serving as a reference and the plurality of other detected γ-ray information, based on the detector ID included in the detected γ-ray information serving as the reference, Second scattering of whether or not the detected γ-ray information is caused by the same γ-ray from the γ-ray detector included in the second spatial range set in advance wider than the first spatial range. A nuclear medicine diagnosis apparatus that performs a line determination and merges a plurality of pieces of the detected γ-ray information based on the second scattered radiation determination.
さらに、
複数の前記データ生成部から出力された所定の個数の前記検出γ線情報を、当該検出γ線情報に含まれる前記検出時刻情報の時刻順に出力する検出データ出力部を備え、
前記散乱線処理部は、前記時刻順に出力される複数の前記検出γ線情報にもとづいて散乱線処理を行なうことを特徴とする請求項1に記載の核医学診断装置。
further,
A detection data output unit that outputs a predetermined number of the detected γ-ray information output from the plurality of data generation units in the order of the detection time information included in the detected γ-ray information,
The nuclear medicine diagnosis apparatus according to claim 1, wherein the scattered radiation processing unit performs scattered radiation processing based on a plurality of the detected γ-ray information output in order of time.
周方向に複数の開口部を形成した支持部材と、前記開口部にそれぞれ挿入されて前記支持部材に着脱自在に取り付けられた複数の検出器ユニットとを備え、前記検出器ユニットが、遮光性を有する収納部材、および前記収納部材内に着脱自在に収納される複数のユニット基板を有し、
前記ユニット基板が、γ線を入射する複数の半導体放射線検出器、および前記複数の半導体放射線検出器のそれぞれが出力するγ線検出信号を処理する集積回路を含み、
前記集積回路が、γ線を検出した前記半導体放射線検出器を識別する検出器IDと検出時刻情報とを含む検出γ線情報を出力し、
さらに、
前記検出器ユニットは、それぞれの前記ユニット基板に含まれた集積回路から出力される前記検出γ線情報を前記検出器ユニットの外部に出力する他の集積回路を有し、
前記他の集積回路において、
前記ユニット基板に含まれた集積回路から出力された所定の個数の前記検出γ線情報を、当該検出γ線情報に含まれる前記検出時刻情報の時刻順に出力する検出データ出力部と、
前記時刻順に出力される複数の前記検出γ線情報にもとづいて散乱線処理を行なう散乱線処理部と、を備え、
前記散乱線処理部は、
前記検出データ出力部から出力された所定の個数の前記検出γ線情報のうち、基準となる前記検出γ線情報と他の複数の前記検出γ線情報のそれぞれについて、前記基準となる検出γ線情報に含まれる前記検出器IDにもとづき、予め設定された第1の空間範囲に含まれる前記半導体放射線検出器からの同一の前記γ線に起因する前記検出γ線情報であるか否かの第1の散乱線判定を行ない、
前記第1の散乱線判定にもとづいて複数の当該検出γ線情報を併合し、
さらに、
前記検出データ出力部から出力された所定の個数の前記検出γ線情報のうち、基準となる前記検出γ線情報と他の複数の前記検出γ線情報のそれぞれについて、前記基準となる検出γ線情報に含まれる前記検出器IDにもとづき、前記第1の空間範囲より広く予め設定された第2の空間範囲に含まれる前記半導体放射線検出器からの同一の前記γ線に起因する前記検出γ線情報であるか否かの第2の散乱線判定を行ない、前記第2の散乱線判定にもとづいて複数の当該検出γ線情報を併合することを特徴とする核医学診断装置。
A support member having a plurality of openings in the circumferential direction; and a plurality of detector units that are respectively inserted into the openings and detachably attached to the support member. A storage member having a plurality of unit substrates detachably stored in the storage member;
The unit substrate includes a plurality of semiconductor radiation detectors that receive γ rays, and an integrated circuit that processes γ ray detection signals output from the plurality of semiconductor radiation detectors,
The integrated circuit outputs detected γ-ray information including a detector ID and detection time information for identifying the semiconductor radiation detector that has detected the γ-ray,
further,
The detector unit has another integrated circuit that outputs the detection γ-ray information output from the integrated circuit included in each unit substrate to the outside of the detector unit,
In the other integrated circuit,
A detection data output unit that outputs a predetermined number of the detected γ-ray information output from the integrated circuit included in the unit substrate in the order of the detection time information included in the detected γ-ray information;
A scattered radiation processing unit that performs scattered radiation processing based on a plurality of the detected γ-ray information output in order of the time,
The scattered radiation processing unit
Among the predetermined number of the detected γ-ray information output from the detection data output unit, the detected γ-ray serving as the reference for each of the detected γ-ray information serving as a reference and the plurality of other detected γ-ray information Based on the detector ID included in the information, whether or not the detected γ-ray information is caused by the same γ-ray from the semiconductor radiation detector included in the preset first spatial range. Perform 1 scattered ray determination,
Merging a plurality of the detected γ-ray information based on the first scattered radiation determination,
further,
Among the predetermined number of the detected γ-ray information output from the detection data output unit, the detected γ-ray serving as the reference for each of the detected γ-ray information serving as a reference and the plurality of other detected γ-ray information Based on the detector ID included in the information, the detected γ-ray caused by the same γ-ray from the semiconductor radiation detector included in the second spatial range set in advance wider than the first spatial range A nuclear medicine diagnostic apparatus characterized by performing a second scattered radiation determination as to whether it is information or not, and merging a plurality of the detected γ-ray information based on the second scattered radiation determination.
複数の前記検出器ユニットの前記他の集積回路からの検出γ線情報を収集するデータ収集ユニットを複数設け、
該データ収集ユニットは、前記検出器ユニットのユニット基板に含まれる集積回路から出力された所定の個数の前記検出γ線情報を、当該検出γ線情報に含まれる前記検出時刻情報の時刻順に出力するユニット間検出データ出力部と、
前記時刻順に出力される複数の前記検出γ線情報にもとづいて散乱線処理を行なうユニット間散乱線処理部と、を備え、
ユニット間散乱線処理部は、
出力された所定の個数の前記検出γ線情報のうち、基準となる前記検出γ線情報と他の複数の前記検出γ線情報のそれぞれについて、前記基準となる検出γ線情報に含まれる前記検出器IDにもとづき、予め設定された第1の空間範囲に含まれる前記半導体放射線検出器からの同一の前記γ線に起因する前記検出γ線情報であるか否かの第1の散乱線判定を行ない、前記第1の散乱線判定にもとづいて複数の当該検出γ線情報を併合し、
さらに、
前記ユニット間検出データ出力部から出力された所定の個数の前記検出γ線情報のうち、基準となる前記検出γ線情報と他の複数の前記検出γ線情報のそれぞれについて、前記基準となる検出γ線情報に含まれる前記検出器IDにもとづき、前記第1の空間範囲より広く予め設定された第2の空間範囲に含まれる前記半導体放射線検出器からの同一の前記γ線に起因する前記検出γ線情報であるか否かの第2の散乱線判定を行ない、前記第2の散乱線判定にもとづいて複数の当該検出γ線情報を併合することを特徴とする請求項3に記載の核医学診断装置。
Providing a plurality of data collection units for collecting detected γ-ray information from the other integrated circuits of the plurality of detector units;
The data collection unit outputs a predetermined number of the detected γ-ray information output from the integrated circuit included in the unit substrate of the detector unit in the order of the detection time information included in the detected γ-ray information. Inter-unit detection data output section;
An inter-unit scattered radiation processing unit that performs scattered radiation processing based on a plurality of the detected γ-ray information output in the time order,
The inter-unit scattered radiation processing unit
The detection included in the reference detection γ-ray information for each of the reference detection γ-ray information and the plurality of other detection γ-ray information among the predetermined number of output detection γ-ray information. Based on the device ID, a first scattered radiation determination as to whether or not the detected γ-ray information is attributed to the same γ-ray from the semiconductor radiation detector included in the first spatial range set in advance. Performing a plurality of the detected γ-ray information based on the first scattered radiation determination,
further,
Among the predetermined number of the detected γ-ray information output from the inter-unit detection data output unit, the reference detection is performed for each of the detected γ-ray information serving as a reference and the plurality of other detected γ-ray information. Based on the detector ID included in the γ-ray information, the detection caused by the same γ-ray from the semiconductor radiation detector included in the preset second spatial range wider than the first spatial range 4. The nucleus according to claim 3, wherein a second scattered radiation determination as to whether or not the information is γ-ray information is performed, and a plurality of the detected γ-ray information are merged based on the second scattered radiation determination. Medical diagnostic device.
前記散乱線処理部は、第1散乱線処理部および第2散乱線処理部を含んでおり、
前記第1散乱線処理部は、自身の前記検出器ユニットに設けられた複数の前記半導体放射線検出器からの前記γ線検出信号にもとづく前記検出γ線情報に対して前記第1の散乱線判定と前記第2の散乱線判定を行い、前記第1の散乱線判定および前記第2の散乱線判定にもとづいて複数の当該検出γ線情報を併合し、
前記第2散乱線処理部は、自身の前記検出器ユニットとそれに隣り合う他の前記検出器ユニットに設けられた複数の前記半導体放射線検出器からの前記γ線検出信号にもとづく前記検出γ線情報に対して前記第1の散乱線判定と第2の散乱線判定を行い、前記第1の散乱線判定および前記第2の散乱線判定にもとづいて複数の当該検出γ線情報を併合することを特徴とする請求項3に記載の核医学診断装置。
The scattered radiation processing unit includes a first scattered radiation processing unit and a second scattered radiation processing unit,
The first scattered radiation processing unit determines the first scattered radiation with respect to the detected γ-ray information based on the γ-ray detection signals from a plurality of the semiconductor radiation detectors provided in the detector unit of the first scattered radiation processing unit. And determining the second scattered radiation, merging a plurality of the detected γ-ray information based on the first scattered radiation determination and the second scattered radiation determination,
The second scattered radiation processing unit is configured to detect the detected γ-ray information based on the γ-ray detection signals from a plurality of the semiconductor radiation detectors provided in the detector unit of the second scatterer and the other detector units adjacent to the detector unit. Performing the first scattered radiation determination and the second scattered radiation determination, and merging a plurality of the detected γ-ray information based on the first scattered radiation determination and the second scattered radiation determination. The nuclear medicine diagnosis apparatus according to claim 3, wherein the apparatus is a nuclear medicine diagnosis apparatus.
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