JPH081462B2

JPH081462B2 - シンチレーシヨン・カメラ

Info

Publication number: JPH081462B2
Application number: JP58080670A
Authority: JP
Inventors: ロジヤ−・イ−・ア−ゼナウ
Original assignee: シーメンス、アクチエンゲゼルシヤフト
Priority date: 1982-05-10
Filing date: 1983-05-09
Publication date: 1996-01-10
Anticipated expiration: 2011-01-10
Also published as: JPS58204384A; US4486663A; DE3316613A1

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、ガンマ線検出用のシンチレーシヨン・カメ
ラのような放射線検出器に用いるための改良された事象
位置検出回路に関する。

放射線検出器は人体器官の該医学診断のような被検体
内の放射線放出物質の分布を解析するために診断手段と
して広く用いられている。本発明が関係する形式の典型
的な放射線検出器は市販されているアンガー（Anger）
形シンチレーシヨン・カメラであり、その基本原理はア
ンガーの米国特許第3,011,057号の明細書に記載されて
いる。

このようなシンチレーシヨン・カメラは、診断に必要
な量のラジオアイソトープを注入された人体器官のよう
な被検体を通じて放射能分布の“像”を得ることができ
る。個々のガンマ線は被検体内に分布した放射線放出物
質から放出されてコリメータを通過するので、これらの
ガンマ線は薄くて平らなシンチレーシヨン結晶内にシン
チレーシヨン事象（イベント）を生ずる。これらの事象
は結晶の後に置かれている光検出器により検出される。
電子回路が光検出器の出力を、各事象の結晶内の位置を
示すＸおよびＹ座標信号と、一般に事象のエネルギーを
示し事象が所定のエネルギー窓のなかに入るか否かを判
定するのに用いられるＺ信号とに変換する。被検体内の
放射能分布の像は、所定のエネルギー窓のなかに入るＸ
およびＹ信号を、個々のシンチレーシヨン事象を座標信
号により定められる位置にスポツトとして表示する陰極
線オシロスコープのようなデイスプレイに与えることに
よつて得られる。検出回路は典型的に写真フイルムの上
に多数のスポツトを集める作用をする。

シンチレーシヨン・カメラの“分解能”は、装置の視
野内にある空間的放射能分布をカメラが忠実に再現し得
る能力の度合を指す。アンガー・カメラ検出器のオーバ
ーオールの固有分解能は一般に、各シンチレーシヨン事
象の位置座標を正確に示す検出器の能力に関係する。各
シンチレーシヨン事象を検出し、その位置座標を示すた
めには、多くの操作が含まれている。

米国特許第3,984,489号明細書に記載されているよう
に、典型的な公知のシンチレーシヨン・カメラの検出回
路は、位置決めマトリクス内に配置されており入射放射
線により結晶内に生起するシンチレーシヨン事象に応答
して光検出器の電気的パルス出力端に接続される複数個
の抵抗を含んでいる。位置信号は特定のシンチレーシヨ
ン事象の二次元直角座標系内の瞬時電圧像を反映するマ
トリクスにより形成される。位置決めマトリクスからの
これらの信号は、シンチレーシヨン結晶上の放射線入射
量に基づいて所定の積分時間にわたる積分された信号を
形成する積分器に転送される。

記憶バツフアが、たとえばエネルギー補正のための比
計算回路および陰極線ビームの水平および垂直偏向のた
めの方向回路による処理の間、積分された信号を保持す
るべく積分器に接続されている。

位置決めマトリクスの出力を受けるべく接続されてい
る積分器は、１つの事象パルスの処理時間に続いて、或
る“入力不感時間”を有する。積分器がビジイであり信
号を保持しまたはバツフア記憶装置に転送している時、
積分器はその後のシンチレーシヨン事象に対応する位置
決めマトリクスからの後続パルスを処理するのに利用不
可能である。この“入力不感時間”はパルス処理システ
ムの計数率を制限する。

係数率を改善するために積分時間を短縮することによ
り“入力不感使用”を減ずる方法は、シンチレーシヨン
・カメラの分解能の低下を招くので、不満足である。正
確で代表的な事象位置決め信号を得るためには、十分に
長い時間にわたる位置決め信号の瞬時値の変化を考慮に
入れる必要がある。この時間を短縮して積分時間を短縮
すると、積分により得られる位置決め信号の値の代表性
が減じ、また誤差の確率が増す。

本発明の目的は、検出された放射線事象の放射線検出
器内の位置を検出するための改良された検出回路を提供
することである。

本発明の他の目的は、分解能低下の犠牲を伴なわずに
改良された計数率を有する放射線検出器用の放射線事象
位置検出回路を提供することである。

本発明による回路は、放射線検出器により検出される
第１の放射線事象に応答して放射線検出器から与えられ
る電気的位置信号を積分するための第１の積分器を含ん
でいる。第１の積分器が第１の事象からの信号を処理し
ている時間中に第２の事象からの電気的位置信号を積分
するため、第２の積分器が第１の積分器に対して並列に
接続されている。

このようなデユアル積分器回路は、他方の積分器が前
回の事象を処理しているビジイ状態において一方の積分
器による目下の事象の位置信号の積分を可能にし、それ
により積分時間の短縮なしに積分器の“不感時間”を減
ずることによつて検出器の性能を改善する。

以上には、後記の詳細な説明が一層よく理解され得る
ように、また当技術分野における本発明の寄与が一層よ
く認識され得るように、本発明の重要な目的、特徴およ
び利点を概説してきた。後で一層完全に説明される本発
明が上記以外の特徴をも有することはもちろんである。
本発明の基礎となつている発明思想が本発明の目的を達
成するための他の構成を設計するための基礎として有用
であることは当業者により理解されよう。従つて、本発
明の範囲内にこのような等価的な構成も含まれるものと
みなされることは重要である。

以下、図面に示されている実施例により本発明を一層
詳細に説明する。

第１図を参照すると、アンガー形シンチレーシヨンカ
メラは複数個の光電子増倍管PM1ないしPMn（典型的には
シンチレーシヨン結晶の後の６角形アレイ内に取付けら
れた19個または37個の光電子増倍管）を有し、これらの
光電子増倍管はガンマ線がシンチレーシヨン結晶上に衝
突する時に生起するシンチレーシヨン事象を検出するべ
く共同作用する。簡単化のため、最初の３つの光電子増
倍管PM1,PM2およびPM3と組み合わされる回路のみが第１
図中に詳細に示されている。第１図の回路の詳細は第１
図の積分部分に関する本発明の原理、構造および作動を
理解するのに必要な範囲で説明される。図示されている
回路の他の観点からの詳細については米国特許第3,011,
057号、米国特許第3,984,689号および1981年６月15日付
米国特許出願第273,916号の明細書から明らかである。

光電子増倍管PM1ないしPMnの出力端は別々にそれぞれ
対応する前置増幅器回路A1に接続されている。各前置増
幅器回路A1の出力端は別のスレシホルド増幅器回路A2に
接続されている。スレシホルド増幅器A2の各々は、それ
と組み合わされている前置増幅器A1の出力から所定のス
レシホルド電圧を差引く。抵抗R46を用いる負帰還ルー
プを有する増幅器A23はスレシホルド増幅器A2にスレシ
ホルド・バイアスを供給する。スレシホルド電圧は、前
記米国特許出願第273,916号明細書に一層完全に記憶さ
れているように、到来するシンチレーシヨン事象のエネ
ルギーの関数として定められている。

前記増幅器A1の出力端は抵抗R15,R23およびR35を通じ
て直接に抵抗マトリクスのZn信号線にも接続されてお
り、これらの信号は加算されて、シンチレーシヨン事象
の合計エネルギーを表わすアンスレシホルデツト・エネ
ルギー信号Zntを形成する。この信号Zntは増幅器A24お
よびA25を通じて積分器要素A26に与えられ、そこで形成
された積分されたエネルギー信号は、検出された事象が
所定のエネルギー窓のなかに入るか否か（すなわち事象
が“有効”であるか否か）を判定するエネルギー・アナ
ライザ21に入力として与えられる。

積分器要素A26の積分されたエネルギー信号出力端は
可変抵抗R50を通じて加算増幅器A23の入力端にも接続さ
れており、この加算増幅器の出力は、スレシホルド増幅
器A2に与えられるスレシホルド電圧信号に動的に影響す
る。

スレシホルド増幅器A2は、対応する前置増幅器A1から
の出力信号がスレシホルド電圧の値を越えている時には
常に、前置増幅器A1の出力信号を抵抗マトリクスおよび
加算増幅器A4ないしA8に通すべく作動する。もし前置増
幅器A1のいずれかの出力がスレシホルド以下であれば、
対応するスレシホルド増幅器A2の出力信号は実質的に零
である。

結晶の座標を原点（0,0）として、スレシホルド増幅
器A2の出力から、抵抗マトリクスおよび加算増幅器A4な
いしA8は位置座標出力信号＋Y,−Y,＋X,−Ｘおよびスレ
シホルド・エネルギー信号Ztを形成する。＋Y,−Ｙ出力
信号は差動増幅器A9に与えられ、そこで＋Ｙおよび−Ｙ
信号から単一のＹ位置座標信号が形成される。同様に、
差動増幅器A10は単一のＸ位置座標信号を形成する。Zt
信号は増幅器A11を通される。その結果として得られる
X,YおよびZt信号はデユアル積分器要素A12,A13およびA1
4への入力としてそれぞれ用いられる。

積分器要素A12,A13およびA14は第２図に示されている
同一の構造を有する。その各々は並列に接続された複数
個の積分器I1,I2を含んでいる。積分器I1,I2の入力端に
それぞれ直列に接続されている入力スイツチS11,S12
は、どの積分器が抵抗マトリクス（第１図参照）から積
分器要素A12,A13またはA14の入力端子に与えられるX,Y
またはＺ信号を受入れるかを選択するのに用いられる。
積分器I1,I2の出力端にそれぞれ直列に接続されている
出力スイツチS21,S22は、どの積分器出力がバツフアB1,
B2またはB3（第１図参照）への転送のため要素A12,A13
またはA14の出力端子に与えられるかを選択する。

各積分器I1,I2は、第２図に示されているように、キ
ヤパシタC11,C12により入出力端間を橋絡された演算増
幅器AM1,AM2を含んでいる。キヤパシタC11,C12と並列に
接続されているスイツチS31,S32は特定の時点でキヤパ
シタを短絡することにより積分器をリセツトするのに用
いられる。第２図に示されているデユアル積分器は２つ
の積分器を有するが、必要であれば追加的な積分器が
（組み合わされるスイツチと共に）並列に接続されてい
てよい。スイツチS11もS12も導通状態にない時（すなわ
ちすべての利用可能な積分器がビジイである時）に積分
器要素A12,A13またはA14の入力端を短絡するため、スイ
ツチS40が設けられている。

第４図には、第１図および第２図の要素A12,A13およ
びA14に相当し米国特許第3,984,689号明細書に記載され
ている公知の要素のシングル積分器が示されている、公
知の各積分器要素は増幅器AM3、積分キヤパシタC2、入
力スイツチS1およびリセツトスイツチS2を含んでいる。

増幅器AM3の入力端に直列に接続されている入力スイ
ツチS1は、結晶内の単一シンチレーシヨンが検出される
時点からその結果生ずるパルスの処理が完了するまで積
分器I3を光検出器PM1ないしPMnから切離すことを可能に
する。公知の積分器要素では、もし前回シンチレーシヨ
ンからの積分器情報の解析中に他のシンチレーシヨンが
生起すれば、スイツチS1が第２の事象からのパルスによ
る積分器I3内の値の変更を阻止する働きをする。このこ
とは、２つの事象のパルスが重なり制御回路15を作動さ
せるのに十分には重なつておらず、しかし積分器I3内の
電荷が影響されるように十分に密接しているように時間
間隔により隔てられている時には有意義である。積分器
I3は、スイッチS1が積分器I3を再び光検出器に接続する
までは第２図のパルスからの電荷が増大し始めることが
できないように光検出器から切離されている。

第４図に示された公知のシングル積分器を用いた装置
においては、特定の事象に対するアンスレシホルデツド
・エネルギー信号の積分された値が所定のエネルギー窓
のなかに入る時には、アナライザ21がゲート制御回路16
を駆動し、このゲート制御回路がサンプル・アンド・ホ
ールド回路B1,B2およびB3へのゲートを開く。それによ
り、積分器要素A12,A13およびA14のキヤパシタC2からの
被積分Y,XおよびZt信号がそれぞれ回路B1,B2およびB3に
入ることを許される。その後にスイツチS2（第４図）が
キヤパシタC2を放電させ、積分器は次回の入力パルスを
処理し得る状態となる。公知のシングル積分器を用いた
第１バツフア段積分要素A12,A13およびA14では、積分器
の“入力不感時間”（ビジイまたは積分された信号を保
持しまたはバツフア段に転送している時間）中に受信さ
れた第２の事象は処理されず、従つて診断目的に対して
“喪失”される。

本発明によるデユアル積分器は“入力不感時間”中の
情報の喪失を減ずるように機能する。公知の第４図の積
分器要素のように、第２図の積分器要素の入力端で第１
の事象に対して受信されたパルスはシングル積分器I1に
向けられる（スイツチS11が閉じられ、スイツチS12が開
かれている）。また公知の積分器要素のように、キヤパ
シタC11が第１事象パルスにより充電され終つた時、ス
イツチS11が開いて、キヤパシタ電荷が保持されかつバ
ツフア段に転送されている時間中に後続パルスによるキ
ヤパシタ電荷の変更を阻止する。しかし、公知の積分器
要素と対照的に、デユアル積分器を用いる第２図の積分
器要素では、スイツチS11が開いて積分器I1が“入力不
感時間”に入る時に、スイツチS12が閉じて、第２事象
（積分器I1の“ビジイ”時間中に生起するが、重なり制
御により消去されるほど密接してはいない）に対応する
後続パルスが積分器I2により積分されるのを許す。次い
で、スイツチS12は、キヤパシタC12が充電され終つた後
に開いて、電荷が保持されかつ積分器I2からバツフア段
へ転送されるのを許す。スイツチS21およびS22は積分器
I1,I2をバツフア段に選択的に接続しまたは切離すべく
セツトされる。スイツチS11,S12の作動は入力および重
なり制御回路15により制御される。スイツチS11および1
2は、信号が入力端に存在しておりかつ組み合わされて
いる積分器がビジイでない時にのみ閉じられるように作
動する。時によつては、両スイッチS11およびS12が開い
ており、スイツチS40が要素A12,A13またはA14の入力端
を接地点に短絡すべく閉じられる。制御回路15はリセツ
トスイツチS31およびS32の作動のための実際タイミング
機構としての役割もする。事象が次段に通され、または
リジエツトされた後、スイツチS31,S32はキヤパシタ電
荷を放電させることにより積分器I1,I2をリセツトする
役割をする。

第３図には、第１図の積分要素A26の構成が示されて
いる。この構成は第２図により既に説明した積分要素A1
2,A13およびA14の構成と類似している。入力端子は検出
された事象のアンスレシホルデツド・エネルギーに対応
するパルス信号を受信し、それらを積分後にアナライザ
21に通す。要素A26のスイツチS11およびS12は要素A12,A
13およびA14のスイツチS11およびS12と同一の作動をす
るので、積分器I2は、積分器I1がビジイであり、前回事
象からの積分された信号を保持しかつ転送している間
に、後続事象からのパルスを処理し得る。しかし、要素
26は第２の出力端子と、積分器I1もしくはI2の出力端を
ダイナミック・スレシホルド設定および重なり検出回路
（第１図参照）に選択的に接続するべく配置されたスイ
ツチS51およびS52とを有する。第３図中に破線で示され
ているように、スイツチS51は常にスイツチS11と同一に
セット（開閉）されるべく制御され、またスイツチS52
は常にスイツチS12と同一にセツトされるべく制御され
る。

信号が積分要素A12,A13およびA14からバツフアB1,B2
およびB3（第１図）へ通されるか否かの決定はアナライ
ザ21により行なわれる。アナライザ21は要素A26から受
信されたアンスレシホルデツドＺ信号の積分された値が
ユーザーにより受容可能と定められたエネルギー窓のな
かに入るか否かを判定する。もし受容可能であれば、ア
ナライザ21はゲート制御回路16を駆動し、それによりゲ
ート制御回路がサンプル・アンド・ホールド回路として
構成されたバツフアB1,B2およびB3のゲートを開いて、
選択された積分器I1またはI2の出力を受入れる。デユア
ル積分器A12ないしA14の第１または第２積分器からの積
分された信号は、出力スイツチS21またはS22を通過する
ことにより、バツフアB1ないしB3に入ることを許され
る。出力スイツチS21,S22は、唯一の事象の積分結果が
１時点で出力側に供給されるように接続されている。

作動の仕方について説明すると、たとえば、要素A12
の入力端で受信された第１事象Ｙ位置信号パルスは第１
の積分器I1に供給される（スイツチS11は閉、スイツチS
12,S40は開）。セツトされたパルス積分時間が通過した
後（重なりが生起せず、またアナライザ21がパルスを通
すものと仮定して）、積分器I1は要素A12の入力端から
切離され（スイツチS11は開）、またキヤパシタC11に蓄
積された積分された信号はバツフアB1に供給される（ス
イツチS21は閉、スイツチS22は開）。積分器I1のこの
“入力不感時間”中、後続事象に大して要素A12の入力
端で受信された第２のパルスは積分のために第２の積分
器I2に供給される（スイツチS12は閉、スイツチS11,S40
は開）。セツトされたパルス積分時間の経過後、第２事
象に対する積分された信号はバツフアB1に供給される
（スイツチS21は開、スイツチS22は閉）。もし他の後続
事象が要素12の入力端で受信されれば、それは、積分器
I1が前回の（すなわち第１の）パルスの処理を完了して
いる限りは積分器I1に供給される（スイツチS11は閉、
スイツチS12,S40は開）。もし前回パルスがまだ処理さ
れていれば、スイツチS11は閉状態にとどまり（スイツ
チS12はまた開いている）、スイツチS40が閉じて要素26
の入力端を接地点に接続する。（もしデユアル積分器が
２個よりも多い積分器を含んでいれば、追加パルスがこ
れらの他の積分器に供給されるようにスイツチングが行
なわれる）。

バツフアに転送された積分されたX,YおよびZt信号は
次いで比計算回路第４図に示された公知のシングル積分
器を用いた装置においては増幅器A15,A16および乗算器1
7,18から成る）に与えられ、そこでＸおよびＹ信号がス
レシホルデツド・エネルギー信号Ztにより除算されて、
像事象に対する正規化および位置座標信号が形成さ
れる。および信号は次いでCRTデイスプレイに通さ
れる。

アンスレシホルデツド・エネルギー信号が所定のエネル
ギー窓のなかに入るシンチレーシヨン事象に対しては、
CRTデイスプレイは比計算回路から受信された入力位置
ー座標およびに対応する個所でスクリーン上にスポ
ツトを生ずる。方位スイツチP1ないしP8は、および
偏向信号に関して正しい方位が存在することを保証す
る。

本発明をその好ましい実施例を特に参照して説明して
きたが、本発明を理解した後に、特許請求の範囲に記載
されている本発明の範囲内で種々の変化が行なわれ得る
ことは本発明の分野の当業者に明らかであろう。説明さ
れた構成の種々の要素の選択、接続およびレイアウトは
個々の好みおよび必要条件に適するように変形され得
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるデユアル積分器回路を組み入れた
アンガー形シンチレーシヨン・カメラの電子回路を示す
図、第２図は第１図の積分器要素A12,A13およびA14の詳
細な回路を示す図、第３図は第１図の積分器要素A26の
詳細な回路を示す図、第４図は第１図の要素A12,A13お
よびA14に対応する公知の積分器要素の回路図である。 A1…前置増幅器、A2…スレシホルド増幅器、A12〜A14,A
26…積分器要素、AM1,AM2…演算増幅器、C11,C12…キヤ
パシタ、I1,I2…積分器、PM1〜PMn…光電子増倍管、S1
1,S12,S21,S22,S40…スイツチ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】結晶の範囲内において視野が重なりあうよ
うに配置された複数個の光検出器（PM1〜PMn）と、結晶
への放射線の衝突に応答して光検出器から与えられる信
号に基づいてシンチレーション事象の結晶上の位置を計
算するための検出回路とを有するシンチレーション・カ
メラであって、検出回路が１つの事象に対応する電気的
信号を積分するための第１の積分器（I1）を含むように
なったものにおいて、前記検出回路はさらに、第１の積
分器（I1）に対して並列に接続された第２の積分器（I
2）と、第１の積分器および第２の積分器の動作を制御
するためのスイッチング手段（S11、S12、S21、S22、S3
1、S32）とを備え、その際該スイッチング手段は、到来
する各事象毎に交互に、一方の積分器（I1またはI2）が
１つの事象に対応する信号を積分している間に、他方の
積分器（I2またはI1）が他の事象に対応する信号の積分
結果を、以後の処理のために後続接続された回路に転送
しかつリセットされるように、第１および第２の積分器
を制御することを特徴とするシンチレーション・カメラ
【請求項２】前記後続接続された回路として信号を記憶
するためのバッファ（B1、B2、B3）を含み、積分器（I
1、I2）の各々が光検出器からの信号を受入れかつ積分
するための手段（S40、S11、S12、AM1、C11、AM2、C1
2）と、積分器をリセットするための手段（S31、S32）
と、積分された信号をバッファに転送するための手段
（S21、S22）とを含んでいることを特徴とする特許請求
の範囲第１項記載のシンチレーション・カメラ。
【請求項３】前記検出回路はアナライザ回路（21）を含
み、該アナライザ回路は、前記積分器（I1、I2）により
積分された電気的信号が予め決められたエネルギー窓の
なかに入るときのみ、前記積分器の出力信号を前記バッ
ファ（B1、B2、B3）に導通させることを特徴とする特許
請求の範囲第２項記載のシンチレーション・カメラ。
【請求項４】前記積分器（I1、I2）の各々が入力ゲート
（S11、S12）と出力ゲート（S21、S22）と増幅器を橋絡
することにより積分回路をリセットするため入力ゲート
に接続されたリセットスイッチ（S31、S32）とを有する
演算増幅器（AM1、AM2）を含んでおり、また、第１の積分回路（I1）のゲートが第２の積分回路
（I2）のゲートと反対の開閉状態となるように、それぞ
れの入力ゲートおよび出力ゲートを制御するための手段
（15）が設けられていることを特徴とする特許請求の範
囲第３項記載のシンチレーション・カメラ。