JP4649348B2 - 核医学診断装置 - Google Patents
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Description
そして、各検出器ユニットは、その内部において、「前記第1のデータソート部の後段に前記第1の散乱線処理部が、その後段に前記第2のデータソート部が、さらにその後段に前記第2の散乱線処理部が接続され」、「前記第1のデータソート部は、当該検出器ユニットに対応した複数のデータ生成部に接続され、前記第2のデータソート部は、当該検出器ユニット、及び隣接する検出器ユニットの第1の散乱線処理部に接続される」ことを特徴とした。
次に、添付した図面を参照し、本発明による実施形態について詳細に説明する。
図1に示すように、第1実施形態に係る核医学診断装置100は、PET装置(陽電子放出断層撮影装置)であって、撮像装置10、収集コンソール4、及び被検体Pを支持するベッド11を具備している。
検出器24は半導体放射線検出器である。半導体放射線検出器は、例えばテルル化カドミウム、及びテルル化亜鉛カドミウム等の半導体部材、この半導体部材の一面に設けられた陽電極、及び半導体部材の他面に設けられた陰を含んでいる。半導体部材は、陽電極と陰電極との間に配置される。陽電極と陰電極との間には高電圧が印加されている。検出器24にγ線が入射されると、半導体部材とγ線との作用によって半導体部材内で電子−正孔対が発生する。発生した電子及び正孔は、それぞれ陽電極及び陰電極に収集され、電気信号であるγ線検出信号となって検出器24から出力される。検出器24として、放射線シンチレーション放射線検出器を用いることも可能である。シンチレーション放射線検出器は、放射線との作用により励起して蛍光を発生するシンチレータ、及びこの蛍光を受光して電気信号に変換する光電子増倍管(またはフォトダイオード)を含んでいる。
アナログASIC22は、検出器24から出力されたγ線検出信号を入力する。データ取得IC21は、アナログASIC22から出力された信号及びデータ(情報)を入力する。データ統合IC20は、データ取得IC21から出力されたデータを統合し、そのデータを補助データ収集ユニット2に出力する。
(a1)切替スイッチ60は、あるタイムフレームでは、補助データ収集ユニット2と第1バッファ65aを接続する。このとき、その補助データ収集ユニット2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、補助データ収集ユニット2と第2バッファ65bを接続する。このとき、その補助データ収集ユニット2は第1バッファ65aに接続されていない。
(b1)あるタイムフレームにおいて、切替スイッチ60が補助データ収集ユニット2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が補助データ収集ユニット2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。
(c1)切替スイッチ62は、あるタイムフレームでは、ユニットソート回路66と第1バッファ67aを接続する。このとき、ユニットソート回路66は第2バッファ67b及び第3バッファ67cに接続されていない。
(c2)切替スイッチ62は、次のタイムフレームでは、ユニットソート回路66と第2バッファ67bを接続する。このとき、ユニットソート回路66は第1バッファ67a及び第3バッファ67cに接続されていない。
(c3)切替スイッチ62は、さらに次のタイムフレームでは、ユニットソート回路66と第3バッファ67cを接続する。このとき、ユニットソート回路66は第1バッファ67a及び第2バッファ67bに接続されていない。
(d1)あるタイムフレームにおいて、切替スイッチ62がユニットソート回路66と第1バッファ67aを接続している間、切替スイッチ63は、第2バッファ67b及び第3バッファ67cとディレイドデータソート回路68とを接続する。このとき、ディレイドデータソート回路68は第1バッファ67aに接続されていない。
(d2)次のタイムフレームにおいて、切替スイッチ62がユニットソート回路66と第2バッファ67bを接続している間、切替スイッチ63は、第1バッファ67a及び第3バッファ67cとディレイドデータソート回路68とを接続する。このとき、ディレイドデータソート回路68は第2バッファ67bに接続されていない。
(d3)さらに次のタイムフレームにおいて、切替スイッチ62がユニットソート回路66と第3バッファ67cを接続している間、切替スイッチ63は、第1バッファ67a及び第2バッファ67bとディレイドデータソート回路68とを接続する。このとき、ディレイドデータソート回路68は第3バッファ67cに接続されていない。
(e1)第1バッファ67a:ユニットソート回路66からのデータパケットを格納する。
第2バッファ67b:ディレイドデータソート回路68へデータパケットを出力する。このデータパケットには、ディレイドデータソート回路68によって、'd'フラグが立てられる。
第3バッファ67c:ディレイドデータソート回路68へデータパケットを出力する。このデータパケットには、ディレイドデータソート回路68によって、'p'フラグが立てられる。
(e2)第1バッファ67a:ディレイドデータソート回路68へデータパケットを出力する。このデータパケットには、ディレイドデータソート回路68によって、'p'フラグが立てられる。
第2バッファ67b:ユニットソート回路66からのデータパケットを格納する。
第3バッファ67c:ディレイドデータソート回路68へデータパケットを出力する。このデータパケットには、ディレイドデータソート回路68によって、'd'フラグが立てられる。
(e3)第1バッファ67a:ディレイドデータソート回路68へデータパケットを出力する。このデータパケットには、ディレイドデータソート回路68によって、'd'フラグが立てられる。
第2バッファ67b:ディレイドデータソート回路68へデータパケットを出力する。このデータパケットには、ディレイドデータソート回路68によって、'p'フラグが立てられる。
第3バッファ67c:ユニットソート回路66からのデータパケットを格納する。
遅延同時計数判定されたデータパケットのペアが、2組以上存在する場合は、どのデータパケットのペアが正しいものか判断できない。このため、第2判定部73は、レジスタ70e内のそれらのデータパケットの遅延同時計数フラグの'あり'(有効)を全て'データ無効'に変更する。同時計数と同様に、比較データレジスタ70内に格納された5つのデータパケットのうちで遅延同時係数のペア存在する場合、そのペアは必ず1組となるべきである。
まず、第2判定部73は、比較データレジスタ70においてレジスタ70eに新たなデータパケットがシフトされるまで待つ(ステップ101)。
第2判定部73は、レジスタ70eに新たなデータパケットが格納された後に、第7図に示すステップ103〜111(同時計数に係る処理)及び第8図に示すステップ121〜129(遅延同時計数に係る処理)の処理を実行する。レジスタ70eに新たなデータパケットが格納されたとき、第2判定部73は、まず、比較器75a〜75dからの出力情報に基づいて以下の同時計数に係る処理を実行する。すなわち、ディレイフラグが'p'と'p'との組み合わせで、一致と判断されたデータパケットが0個であるかを判定する(ステップ103)。「Yes」の場合には後述のステップ121の処理を実行する。その判定が「No」の場合には、第2判定部73は、それらの出力情報を用いて、ディレイフラグが'p'と'p'との組み合わせで、一致と判断されたデータパケットが1個であるかを判定する(ステップ104)。この判定が「No」の場合には、一致と判断されたすべてのデータパケットの同時計数フラグを'データ無効'とし(ステップ105)、ステップ121の処理へ進む。また、ステップ104の判定が「Yes」の場合には、レジスタ70eに格納された基準となるデータパケットに同時計数フラグがすでに立っているかを判定する(ステップ106)。ステップ106の判定が「Yes」のとき、この基準となるデータパケットの同時計数フラグを'データ無効'に変更し(ステップ107)、ステップ109の処理へと移る。ステップ106の判定が「No」のとき、基準となるデータパケットに、同時計数フラグを立てると共に、ペアとなるデータパケットとの相対位置を書き込む(ステップ108)。次に、ペアの相手側のデータパケットに同時計数フラグがすでに立っているかを判定する(ステップ109)。この判定が「Yes」の場合には、ペアの相手側のデータパケットの同時計数フラグを'データ無効'に変更(ステップ110)し、ステップ121の処理に移る。ステップ109の判定が「No」の場合には、ペアの相手側のデータパケットに、同時計数フラグを立ると共に、ペアとなるデータパケットとの相対位置(逆側なので'0')を書き込む(ステップ111)。
ステップ121の判定が「Yes」の場合には、ディレイフラグが'p'と'd'、あるいは、'd'と'p'との組み合わせで、かつ、一致と判断されたデータパケットが1個であるかを判定する(ステップ122)。この判定が「Yes」の場合には、一致と判断されたすべてのデータパケットの遅延同時計数フラグを'データ無効'とし(ステップ123)、上記したようにステップ101に戻って所定の処理を繰り返す。ステップ122の判定が「Yes」の場合には、レジスタ70eに格納された基準となるデータパケットに遅延同時計数フラグがすでに立っているかを判定する(ステップ124)。ステップ124の判定が「Yes」のとき、この基準となるデータパケットの遅延同時計数フラグを'データ無効'に変更し(ステップ125)、その後、ステップ127の処理を実行する。ステップ124の判定が「No」の場合には、基準となるデータパケットに遅延同時計数フラグを立て、組み合わせのペアとなるデータパケットとの相対位置を書き込む(ステップ126)。次に、ペアの相手側のデータパケットに遅延同時計数フラグがすでに立っているかを判定する(ステップ127)。この判定が「Yes」のとき、ペアの相手側のデータパケットの遅延同時計数フラグを'データ無効'に変更し(ステップ128)、上記したようにステップ101に戻って所定の処理を繰り返す。ステップ127の判定が「No」の場合には、ペアの相手側のデータパケットに同時計数フラグを立て、ペアとなるデータパケットとの相対位置(逆側なので'0')を書き込む(ステップ129)。その後、ステップ101に戻って、所定の処理を繰り返す。
まず、ペアデータ生成回路78は、ペアデータレジスタ72においてレジスタ72eに新たなデータパケットがシフトされるまで待つ(ステップ201)。
ペアデータ生成回路78は、レジスタ72eに新たなデータパケットが格納された後に、第9図に示すステップ203〜205(同時計数に係る処理)及びステップ206〜208(遅延同時計数に係る処理)の処理を実行する。レジスタ70eに新たなデータパケットが格納されたとき、ペアデータ生成回路78は、まず、セレクタ77a〜77dからの出力情報に基づいて以下の同時計数に係る処理を実行する。すなわち、基準となるデータパケットの同時計数フラグが'有効'であるかを判定する(ステップ203)。この判定が「No」のとき、ステップ206の処理を実行する。その判定が「Yes」の場合には、ペアの相手側のデータパケットの同時計数フラグが'前方一致'であるかを判定する(ステップ204)。この判定が「No」の場合には、ステップ206の処理を実行する。その判定が「Yes」の場合には、基準になるデータパケットと、同時計数に係る相手側のデータパケットをまとめて1個のデータパケットとし、収集ワークステーション5へ送信する(ステップ205)。
収集ワークステーション5は、データ収集ユニット3から入力した、同時計数のデータパケットに基づいてデータ処理を行い、PETデータ(断層像情報)を生成する。データストレージ(記憶装置)7は生成された断層像情報を記憶する。表示装置6は、データストレージから読み出した断層像情報を表示する。核医学診断装置100が、収集ワークステーション5を1台具備する構成について図示したが、処理の内容や処理負荷などにより、さらなる収集ワークステーション5(図示せず)を備えてもよい。
第1バッファ65a及び第2バッファ65bに格納されているデータパケットの消去は、以下のようにしてもよい。すなわち、第1バッファ65a及び第2バッファ65bは、最も出力端側に位置する先頭のデータパケットが読み出されると、このデータパケットを消去し、格納されている残りのデータパケットを、1つずつ出力端側へシフトさせる。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データパケットが判別できるようにしてもよい。
本実施形態の核医学診断装置100によれば、次の効果が得られる。
1個の検出器ユニットから出てくるデータをタイムフレーム内に1イベント分のみとし、各検出器ユニット間で同時判定する同時計数回路では、ユニット数が増大するとユニット数の自乗に比例して同時判定回路の数も増大するが、本実施形態の核医学診断装置100,100Bでは、タイムフレーム内の複数のイベントを、タイムフレームごとに処理しているので、同時判定回路の数が少なくて済み、回路規模を縮小化できる。
(a)データパケットの格納及び出力を、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検出データの数え落しを減少できる。
(b)また、あらかじめデータパケットを、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データパケットの数が制限され、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)本実施形態は、遅延同時計数の判定回路を同時計数の判定回路と共用しているため、PET装置における構成、特に、回路構成を単純化することができる。遅延同時計数における遅延時間がタイムフレームの時間と同じであり、大きな時間遅れを発声させることが可能であり、遅延同時計数における正常なデータからの混入を防ぐことができる。必要に応じ、遅延量を増加させたデータを更に使用することで、遅延同時計数のカウント数を増加させることができる。
(d)遅延同時計数を行なっているため、断層像作成装置である収集ワークステーション5に入力される同時計数されたパケットデータ(同時計数フラグを有する)のうち間違っているパケットデータの推定を容易に行うことができる具体的には、遅延同時計数されたパケットデータ(遅延同時計数フラグを有する)の、同時計数されたパケットデータに対する割合で、同時計数されたパケットデータに間違ったパケットデータが混じっていると推定する。その割合のパケットデータを同時計数されたパケットデータから差し引き、残りのパケットデータを用いて断層像を作成することによって、得られる断層像を鮮明なものにすることができる。これによって、小さいがんに対する診断精度が向上する。
図11に示すように、本発明の第2実施形態である核医学診断装置100Bは、PET装置であって、第1実施形態の核医学診断装置100において検出器ユニット1を検出器ユニット1Bに替えた構成を有する。核医学診断装置100Bは、散乱線処理のため、隣接する検出器ユニット1B同士をデータ伝送可能に接続した構成を有する。したがって核医学診断装置100Bの上記以外の構成は、前記した核医学診断装置100と同様である。本実施形態における散乱線処理に係る技術は、PET装置のほか、SPECT(Single Photon Emission Computed Tomography: 単一光子放射型コンピュータ断層撮影)装置にも、同様に適用可能である。
データ統合IC20Bは、散乱線処理を行う機能を有し、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及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及び散乱線データ処理部84は、この順序に接続されている。複数のデータ取得IC21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1Bを有する撮像装置の周方向(貫通孔部Bの周方向)において隣り合う第1、第2の検出器ユニット1Bにおいて、第1の検出器ユニット1Bの第1散乱線処理部81が第2の検出器ユニット1B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1Bの第2散乱線処理部83が第1の検出器ユニット1B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1B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1B、及び第1の検出器ユニット1B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1Bは、上記周方向において、第1の検出器ユニット1Bを間に挟むように配置される。
る。
(e)散乱線処理も、同時計数処理と同様に、データパケット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データパケットの数が制限され、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、取りこぼす検出データをさらに減らして、核医学診断装置100Bの感度の向上を図ることもできる。
(f)本実施形態は、ある検出器ユニットと、この検出器ユニットに隣り合う他の検出器ユニットにおいて、両検出ユニット内のそれぞれの一部である複数の検出器24からの各γ線検出信号に基づいて得られた検出データにより散乱線処理を行なっている。このため、ある検出器ユニット内の検出器24に入射したγ線が散乱により隣の検出器ユニットの検出器24で検出された場合において、それらの検出器24から出力される各γ線検出信号のエネルギーの総和が511kevになるとき、その2つの検出器24のうち最初にγ線を入射した検出器24のγ線検出信号に基づく検出データを、断層像作成に利用することが得きる。このため、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。
3 データ収集ユニット(マージ手段、終段マージ手段)
4 収集コンソール
10 撮像装置
20 データ統合IC
21 データ取得IC
22 アナログASIC
24 放射線検出器
31 波高値計測回路
32 到達時刻計測回路
33 信号処理回路(データ生成部)
34 波高値信号生成回路
35 タイミング信号生成回路
37 ASIC制御ブロック(データ生成部)
47,77,97,98 データセレクタ
48 ペアデータ生成回路
50 データソート部(検出データ出力部)
51 同時判定部(同時計数装置、同時判定部、遅延同時判定部)
52,85 ペア確認部
53,86 ペア生成部
65 ユニットデータバッファ
(第1の検出データ列生成手段、第2の検出データ列生成手段)
65a,65b,67a〜67c バッファ
66 ユニットソート回路(遅延検出データ生成手段)
70,90 比較データレジスタ
70a〜70e,72a〜72e,90a〜90e,92a〜92e レジスタ
92e レジスタ
72,92 ペアデータレジスタ
75,75a〜75d,95,95a〜95d 比較器
76 同時計数判定回路
77a〜77d、97a〜97d セレクタ
78 ペアデータ生成回路
80 第1データソート部
81 第1散乱線処理部(散乱線処理部)
82 第2データソート部
83 第2散乱線処理部(散乱線処理部)
84 散乱線データ処理部
96 散乱線判定回路
100,100B 核医学診断装置
Claims (3)
- 複数の放射線検出器から出力される検出信号を基に放射線に係る検出時刻データを含む検出データを生成する複数のデータ生成部と、
前記検出データを検出時刻データの順番に従いデータを並べて出力する第1、及び第2のデータソート部、及び、前記データソート部に接続された第1、及び第2の散乱線処理部を含む複数の検出器ユニットを有し、
各検出器ユニットは、
その内部において、前記第1のデータソート部の後段に前記第1の散乱線処理部が、その後段に前記第2のデータソート部が、さらにその後段に前記第2の散乱線処理部が接続され、
前記第1のデータソート部は、当該検出器ユニットに対応した複数のデータ生成部に接続され、前記第2のデータソート部は、当該検出器ユニット、及び隣接する検出器ユニットの第1の散乱線処理部に接続されることを特徴とした核医学診断装置。 - さらに、各検出器ユニットは、自身に備わる第2の散乱線処理部の後段側に、前記検出データを検出時刻データの順番に従いデータを並べて出力する散乱線データ処理部を有し、
当該散乱線データ処理部は、当該検出器ユニット、及び隣接する検出器ユニットの第2の散乱線処理部に接続されていることを特徴とした請求項1に記載の核医学診断装置。 - 複数の前記検出器ユニットは、被検体を支持するベッドの周りを取り囲んで環状に配置され、
各検出器ユニットにおける前記接続は、
当該検出器ユニットに備わる前記第2のデータソート部が、環状に配置された一方の側に隣接する隣の検出器ユニットに備わる前記第1の散乱線処理部にも接続され、
当該検出器ユニットに備わる前記散乱線データ処理部が、環状に配置された他方の側に隣接する隣の検出器ユニットに備わる前記第2の散乱線処理部にも接続されているものであることを特徴とした請求項2に記載の核医学診断装置。
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