JP5829811B2 - 放射線検出システム及びx線ct装置 - Google Patents
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Description
また、上述の検出モジュールは、入射したX線をその強度に応じた電気信号に変換するX線検出素子と、各X線検出素子からアナログ電気信号を収集し、I/V変換及びA/D変換等の信号処理を行う信号処理回路が実装された信号処理基板とを備えて構成される。信号処理基板は、上述の信号処理回路に加え、複数の信号処理回路から出力されるデジタルデータを保存するメモリ、各信号処理回路に対して制御信号を入出力する回路、及び電源回路等が搭載されたものが開発されている。また、X線検出素子と信号処理基板とは、ケーブル接続されるもの、コネクタ接続されるものの他、検出素子と信号処理基板とが一体化したものも開発されている。
このような問題を解決するため、例えば特許文献1では、各検出モジュール(特許文献1では「データ収集部」)からの出力をデイジーチェーン接続された伝送路(光ケーブル等)を介して制御部(データ収集装置)へ送出するデータ収集システムについて記載されている。これによりケーブル本数を削減し、配線の煩雑さを低減させていた。
まず、本発明の第1の実施の形態として、図1の放射線検出システム1について説明する。
図1に示す放射線検出システム1は、複数の検出モジュール200a,・・・200x,200y,200zを連設した放射線検出器106と、放射線検出器106の電気的な動作を制御し、各検出モジュール200a,・・・200x,200y,200zが検出したデータを収集するデータ収集装置107Aとを備える。なお、以下の説明において、各検出モジュールを個別に説明する必要がない場合は200の符号を付して説明するものとする。
以下の説明において、各メモリを個別に説明する必要がない場合は204の符号を付して説明するものとする。
また、制御用チップ206は、放射線検出システム1の動作試験を実行し、動作試験の結果を出力する。動作試験では、動作不良の検出モジュールの有無や、動作不良箇所の特定を行い、特定した動作不良箇所等を試験結果として出力する。
すなわち、各メモリ204及び制御用チップ206はデジタルデータ転送ラインによってデイジーチェーン接続される。
また、制御用チップ206と各メモリ204とは制御信号ラインによってバス接続されており、制御用チップ206から出力される制御信号は制御信号ラインを経て各メモリ204へ伝送される。
また、本第1の実施の形態の放射線検出システム1では、メモリ204の個数を検出モジュール200の数と同数とし、各メモリ204のデータ容量は少なくとも1つの検出モジュール200が検出したデータを十分に記憶できる容量とする。
各検出モジュール200a,・・・200x,200y,200zに入射したX線は、放射線検出素子201によりフォトン/電流変換され、アナログ電気信号として信号処理回路203へ出力される。信号処理回路203に入力したアナログ電気信号は、I/V変換及びA/D変換等の信号処理が施され、デジタルデータとしてデータ収集装置107Aへ出力される。
このように、各メモリ204に保存されたデジタルデータa,・・・x,y,zは順次結合され、一連のデータとして、制御用チップ206に送信されることとなる。制御用チップ206にデータ送信後、各メモリ204に保存されたデータは全てクリアされる。
ここで、全ての検出モジュール200の信号処理回路203は所定のオフセット値を持つこととする。すなわち、放射線が入射されない場合でも、動作正常であれば、各検出モジュール200は一律に「0」でない所定値(以下、オフセット値)をデータ収集装置107Aに出力する。
動作試験が開始されると、各検出モジュール200a,・・・200x,200y,200zの信号処理回路203からそれぞれデジタルデータa,・・・x,y,zが出力され、各メモリ204a,・・・204x,204y,204zに一時保持される。
動作正常の検出モジュール200からはオフセット値が出力され、対応するメモリ204に保持される。そのため、上述のデジタルデータa,・・・x,y,zはオフセット値またはオフセット値付近の値となる。
動作不良の検出モジュール200からはデータを得ることができないため、該当するメモリ204内のデータはNullとなる。
図2(b)の例では、データyがあるべき位置にNullデータ「0」があり、その他のデータはオフセット値を示すため、制御用チップ206は、検出モジュール200yが動作不良であるか、または検出モジュール200yとデータ収集装置107Aとを接続する接続部205が断線していると判断する。
次に、第2の実施の形態の放射線検出システム2について図3を参照して説明する。なお、第1の実施の形態と同一の各部は同一の符号を付し、説明を省略することとする。
図3の例では、検出モジュール200a1及び200a2がメモリ204aに並列接続され、検出モジュール200x1及び200x2がメモリ204xに並列接続され、検出モジュール200y1及び200y2がメモリ204yに並列接続され、検出モジュール200z1及び200z2がメモリ204zに並列接続される。
各メモリ204は、並列接続される複数の検出モジュール200からの出力データを十分保持できるデータ容量とする。
同様に、1つのメモリ204に対してN個(Nは正整数)の検出モジュール200を接続する場合には、データ収集装置107Bに実装するメモリ204の個数は、検出モジュール200の個数の1/N個でよいこととなる。
各検出モジュール200a1,200a2,・・・200x1,200x2,200y1,200y2,200z1,200z2に入射したX線は、放射線検出素子201によりフォトン/電流変換され、アナログ電気信号として信号処理回路203へ出力される。信号処理回路203に入力したアナログ電気信号は、I/V変換及びA/D変換され、デジタルデータとしてデータ収集装置107Bへ出力される。
制御用チップ206から各メモリ204に対して制御信号ラインを介して制御信号(読み出し信号)が入力されると、各メモリ204は保存されているデジタルデータを、デジタルデータ転送ラインを介して制御用チップ206に出力する。デジタルデータ転送ラインはデイジーチェーン接続されているため、各メモリ204に保存されたデジタルデータa1及びa2,・・・x1及びx2,y1及びy2,z1及びz2は順次結合され、一連のデータとして、制御用チップ206に送信されることとなる。制御用チップ206にデータ送信後、各メモリ204に保存されたデータは全てクリアされる。
すなわち、放射線検出システム2に対して放射線を照射しない状態で動作試験が開始される。検出モジュール200が動作正常である場合はオフセット値が出力されるため、対応するメモリ204に保持されるデジタルデータa1及びa2,・・・x1及びx2,y1及びy2,z1及びz2はオフセット値またはオフセット値付近の値となる。動作不良の検出モジュール200からはデータを得ることができないため、該当するメモリ204内のデータはNullとなる。
次に、第3の実施の形態の放射線検出システム100について図4を参照して説明する。なお、上述の実施の形態と同一の各部は同一の符号を付し、説明を省略することとする。
すなわち、検出モジュール210は、入射した放射線をアナログ電気信号に変換する放射線検出素子201と、複数の放射線検出素子201にて変換されたアナログ電気信号を収集してI/V変換及びA/D変換等の信号処理を施す信号処理回路203と、信号処理回路203の出力データを一時的に保持するメモリ204と、信号処理回路203の制御回路(不図示)と、電源回路(不図示)等と、これらの素子、チップ、メモリ、及び回路等を搭載した信号処理基板202とを備える。
各検出モジュール210a,・・・210x,210y,210zに入射したX線は、放射線検出素子201によりフォトン/電流変換され、アナログ電気信号として信号処理回路203へ出力される。信号処理回路203に入力したアナログ電気信号は、I/V変換及びA/D変換等の信号処理が施され、デジタルデータとしてメモリ204a,・・・204x,204y,204zにそれぞれ保存される。
制御用チップ206にデータ出力後、各メモリ204a,・・・204x,204y,204zに保存されたデータは全てクリアされる。
第1、第2の実施の形態と同様に、全ての検出モジュール210の信号処理回路203は所定のオフセット値を持つ。すなわち、放射線が入射されない場合でも、動作正常であれば、各検出モジュール200は一律に「0」ではないオフセット値をメモリ204に出力する。
次に、第4の実施の形態の放射線検出システム4について図5を参照して説明する。なお、上述の実施の形態と同一の各部は同一の符号を付し、説明を省略することとする。
スイッチSWの切替えは制御用チップ206により制御される。
各検出モジュール200a,・・・200x,200y,200zに入射したX線は、放射線検出素子201によりフォトン/電流変換され、アナログ電気信号として信号処理回路203へ出力される。信号処理回路203に入力したアナログ電気信号は、I/V変換及びA/D変換され、デジタルデータとしてデータ収集装置107Dへ出力される。
また、制御用チップ206は、所定時間毎或いは所定のトリガ情報を基準にメモリ204のデータを読み出すための読み出し信号を生成し、制御信号ラインを介して各メモリ204に出力する。
各メモリ204に対して制御信号(読み出し信号)が入力されると、メモリ204aに保存されているデータaが出力され、ラインdl1,dl2を経てメモリ204xに入力される。そしてメモリ204xに保存されているデータxと結合されて出力され、ラインdl3,dl4を経てメモリ204yに入力される。更にメモリ204yに保存されているデータyと結合されて出力され、ラインdl5,dl6を経てメモリ204zに入力される。そしてメモリ204zに保存されているデータzと結合されて出力され、ラインdl7を経て制御用チップ206へ出力される。
制御用チップ206にデータ送信後、各メモリ204に保存されたデータは全てクリアされる。
そして制御用チップ206が、各メモリ204に対して制御信号ラインを介して制御信号(読み出し信号)を送ると、メモリ204aに保存されているデータaは、ラインdl1,dl8を経て制御用チップ206に転送され、メモリ204xに保存されているデータxは、ラインdl3,dl9を経て制御用チップ206に転送され、メモリ204yに保存されているデータyは、ラインdl5,dl10を経て制御用チップ206に転送され、メモリ204zに保存されているデータzはラインdl7を経て制御用チップ206に転送される。
スイッチSW「OFF」の場合も、制御用チップ206にデータ転送後、各メモリ204に保存されたデータは全てクリアされる。
本実施の形態において、制御用チップ206は以下の(1)〜(4)の手順で動作試験を行う。
動作試験では、放射線を照射しない状態で各検出モジュール200から出力されるデータの内容に基づき、各検出モジュール200の動作の良・不良を判定する。また、動作試験において、各検出モジュール200からは正常時は所定のオフセット値が出力されるものとする。
(2)スイッチSWを「ON」した状態で、各メモリ204から取得した一連のデータにNULLデータが含まれる場合は、NULLデータの位置から動作不良箇所を特定する。これにより、動作不良の検出モジュール200または断線箇所を特定できる。
(3)スイッチSWを「ON」した状態でデータを取得できない場合は、制御用チップ206は、スイッチSWを「OFF」してデジタルデータ転送ラインを並列接続に切り替える。制御用チップ206は各メモリ204から個別にデータを取得し、データを取得可能であるか否かを判定する。データを取得可能であればそのメモリ204の動作は正常であると判定し、データを取得できない場合はそのメモリ204、またはメモリと制御用チップ206との配線が不良であると判定する。
(4)スイッチSWを「OFF」した状態でデータを取得可能であるが、取得したデータの内容がNULLデータである場合は、そのメモリ204に接続されている検出モジュール200が動作不良であるか、該当するメモリと検出モジュール200とを接続する配線が断線していると判断する。
[第5の実施の形態]
次に、第5の実施の形態の放射線検出システム5について図6を参照して説明する。なお、上述の実施の形態と同一の各部は同一の符号を付し、説明を省略することとする。
なお、1つのメモリ204に接続される検出モジュール200の個数は2つに限らず、メモリ204のデータ容量に応じて3つ以上の検出モジュールを接続することも可能である。
各メモリ204は、並列接続される複数の検出モジュール200からの出力データを十分保持できるデータ容量とする。
本第5の実施の形態の放射線検出システム1では、1つのメモリ204に対して2つの検出モジュール200が接続されているため、データ収集装置107Eに実装するメモリ204の個数は、検出モジュール200の個数の半数でよい。 同様に、1つのメモリ204に対してN個(Nは正整数)の検出モジュール200を接続する場合には、データ収集装置107Eに実装するメモリ204の個数は、検出モジュール200の個数の1/N個でよいこととなる。
各検出モジュール200a1,200a2,・・・200x1,200x2,200y1,200y2,200z1,200z2に入射したX線は、放射線検出素子201によりフォトン/電流変換され、アナログ電気信号として信号処理回路203へ出力される。信号処理回路203に入力したアナログ電気信号は、I/V変換及びA/D変換され、デジタルデータとしてデータ収集装置107Eへ出力される。
各メモリ204に対して制御信号(読み出し信号)が入力されると、メモリ204aに保存されているデータa1及びa2が出力され、ラインdl1,dl2を経てメモリ204xに入力される。そしてメモリ204xに保存されているデータx1及びx2と結合されて出力され、ラインdl3,dl4を経てメモリ204yに入力される。更にメモリ204yに保存されているデータy1及びy2と結合されて出力され、ラインdl5,dl6を経てメモリ204zに入力される。そしてメモリ204zに保存されているデータz1及びz2と結合されて出力され、ラインdl7を経て制御用チップ206へ出力される。
制御用チップ206にデータ送信後、各メモリ204に保存されたデータは全てクリアされる。
そして制御用チップ206が、各メモリ204に対して制御信号ラインを介して制御信号(読み出し信号)を送ると、メモリ204aに保存されているデータa1及びa2は、ラインdl1,dl8を経て制御用チップ206に転送され、メモリ204xに保存されているデータx1及びx2は、ラインdl3,dl9を経て制御用チップ206に転送され、メモリ204yに保存されているデータy1及びy2は、ラインdl5,dl10を経て制御用チップ206に転送され、メモリ204zに保存されているデータz1及びz2はラインdl7を経て制御用チップ206に転送される。
スイッチSW「OFF」の場合も、制御用チップ206にデータ送信後、各メモリ204に保存されたデータは全てクリアされる。
また、第5の実施の形態の放射線検出システム5は、データ収集装置107Eに搭載されるメモリ204に複数の入力線を設け、かつメモリ204のデータ容量を、接続される複数の検出モジュール200からの出力データを十分保持できる容量として、各メモリ204に対して複数の検出モジュール200からの出力データを並列に接続できるようにしている。このため、異なるスライス数の検出モジュール200との接続にも対応できるようになり、データ収集装置107Eをスライス数の異なる複数種類の放射線検出器106で共用可能となる。また、メモリ204の個数をモジュールの個数より少なくできるため、データ収集装置107Eの構成を簡素にできる。
次に、第6の実施の形態として、第1〜第5の各実施の形態の放射線検出システム1〜5のいずれかを搭載したX線CT装置10について図を参照して説明する。
なお、第1〜第5の実施の形態と同一の各部は同一の符号を付し、説明を省略することとする。
X線検出器106はX線管121から放射されて被検体を透過したX線を検出し、検出した信号(アナログ信号)をデータ収集装置107に出力する。
X線検出器106及びデータ収集装置107(放射線検出システム)の構成及び動作は、第1〜第5のいずれかの実施の形態の放射線検出システム1〜5と同様である。データ収集装置107により収集されたデータは、操作卓14の画像処理装置142へ入力される。
記憶装置143は、ハードディスク等により構成されるものであり、システム制御装置141に接続される。記憶装置143には、画像処理装置142が生成する断層像やX線CT装置10の機能を実現するためのプログラム、データ等が記憶される。
2・・・・・・・放射線検出システム(第2の実施の形態)
3・・・・・・・放射線検出システム(第3の実施の形態)
4・・・・・・・放射線検出システム(第4の実施の形態)
5・・・・・・・放射線検出システム(第5の実施の形態)
106・・・・・放射線検出装置(X線検出器)
107A,107B,107C,107D,107E・・・・データ収集装置
200・・・・・検出モジュール(第1、第2、第4、第5の実施の形態)
201・・・・・放射線検出素子
202・・・・・信号処理基板
203・・・・・信号処理回路
204・・・・・メモリ
205・・・・・接続部(ケーブル、コネクタ等)
206・・・・・制御用チップ
210・・・・・検出モジュール(第3の実施の形態)
SW・・・・・・スイッチ
dl・・・・・・デジタルデータ転送ライン
10・・・・・X線CT装置
12・・・・・スキャナ
13・・・・・寝台
14・・・・・操作卓
Claims (4)
- 複数の放射線検出素子と、
各放射線検出素子から出力される信号に所定の信号処理を施す信号処理回路を備えた検出モジュールと、
複数の検出モジュールからデータを収集し、画像処理系へ出力するデータ収集装置と、を備えた放射線検出システムにおいて、
各検出モジュールの出力データが前記データ収集装置に並列に入力され、
前記データ収集装置は、収集したデータの内容に基づいて動作試験を行い、前記検出モジュールまたは配線の不良箇所を特定する特定手段を備え、
前記データ収集装置は、
前記信号処理回路の出力データを一時的に保持するメモリと、
前記メモリに保持されたデータの収集を制御するとともに、収集したデータを画像処理系に出力制御する制御用チップと、を備え、
前記制御用チップは、複数の前記メモリに保存されたデータを順次読み出し、一連のデータとして収集し、
前記特定手段は、前記収集した一連のデータに含まれるNullデータの有無及び位置を判別することにより前記検出モジュールまたは配線の不良箇所を特定することを特徴とする放射線検出システム。 - 前記メモリは、複数の信号処理回路の出力データを保持可能なデータ容量とし、複数の信号処理回路の出力データが各メモリに対して並列に入力されることを特徴とする請求項1に記載の放射線検出システム。
- X線源と、前記X線源に対して対向配置されたX線検出システムと、前記X線源及び前記X線検出システムとを保持し被検体周囲に回転駆動される回転板と、前記X線検出システムにて検出されたX線の強度に基づき、前記被検体の断層像を再構成する画像処理装置と、画像処理装置により再構成された断層像を表示する表示装置と、を備えたX線CT装置において、
前記X線検出システムは、
複数のX線検出素子と、
各X線検出素子から出力される信号に所定の信号処理を施す信号処理回路を備えた検出モジュールと、
複数の検出モジュールからデータを収集し、前記画像処理装置へ出力するデータ収集装置と、を備え、
各検出モジュールの出力データが前記データ収集装置に並列に入力され、
前記データ収集装置は、収集したデータの内容に基づいて動作試験を行い、前記検出モジュールまたは配線の不良箇所を特定する特定手段を備え、
前記データ収集装置は、
前記信号処理回路の出力データを一時的に保持するメモリと、
前記メモリに保持されたデータの収集を制御するとともに、収集したデータを画像処理系に出力制御する制御用チップと、を備え、
前記制御用チップは、複数の前記メモリに保存されたデータを順次読み出し、一連のデータとして収集し、
前記特定手段は、前記収集した一連のデータに含まれるNullデータの有無及び位置を判別することにより前記検出モジュールまたは配線の不良箇所を特定することを特徴とするX線CT装置。 - 前記メモリは、複数の信号処理回路の出力データを保持可能なデータ容量とし、複数の信号処理回路の出力データが各メモリに対して並列に入力されることを特徴とする請求項3に記載のX線CT装置。
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