JPS6231304B2 - - Google Patents

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JPS6231304B2
JPS6231304B2 JP51141830A JP14183076A JPS6231304B2 JP S6231304 B2 JPS6231304 B2 JP S6231304B2 JP 51141830 A JP51141830 A JP 51141830A JP 14183076 A JP14183076 A JP 14183076A JP S6231304 B2 JPS6231304 B2 JP S6231304B2
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JP
Japan
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counting
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time interval
output
input
Prior art date
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JP51141830A
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JPS5366273A (en
Inventor
Kenji Suzuki
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Tokyo Shibaura Electric Co Ltd filed Critical Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Priority to US05/854,610 priority patent/US4198986A/en
Publication of JPS5366273A publication Critical patent/JPS5366273A/ja
Publication of JPS6231304B2 publication Critical patent/JPS6231304B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01TMEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T1/00Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
    • G01T1/16Measuring radiation intensity
    • G01T1/17Circuit arrangements not adapted to a particular type of detector
    • G01T1/171Compensation of dead-time counting losses

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Measurement Of Radiation (AREA)
  • Nuclear Medicine (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、例えば放射線計測装置等に最適な計
数装置に係り、特にその計数率の直線性の補正に
関するものである。
例えば核医学においてラジオアイソトープ
(RI)の原子核崩壊により発生する放射線等ラン
ダムな時間間隔の分布をもつて発生するパルス性
の信号を計数するに際しては、測定装置のデツド
タイム(1つの入力パルスが入力されてから、そ
の信号処理を行ない、次の入力パルスの受入れが
可能になるまでの時間、すなわち、計数し得る時
間間隔の下限値)により、測定される計数値に誤
差を生ずることがある。
すなわち、シンチレーシヨンカメラを例にとれ
ば、検出部に入射されるγ線の計数率(入力計数
率)と、ンチレーシヨンカメラで最終的に表示さ
れる計数率(出力計数率)との間には例えば第1
図に示すような差異が生ずる。これは、入射γ線
の時間間隔がポアソン分布しているのに対し、シ
ンチレーシヨンカメラが固有のデツドタイムをも
つているため、高計数率になるほど数え落しが増
加してしまうことに起因している。しかしなが
ら、実用上の見地からは、入射γ線の計数率(す
なわちRIの放射線の強さ)に対して、シンチレ
ーシヨンカメラの出力表示数が直線的に比例しな
いで上述の如くある種のカーブを描くのは好まし
くない。というのは例えば、心臓の機能を血液中
に注入したRIの拍出量を計数して調べる場合、
RIの放射線の強さとシンチレーシヨンカメラの
出力カント数が比例していなければ前記心臓の機
能を正しく把握することができないことになるか
らである。このため、シンチレーシヨンカメ等に
おいては、より広い範囲で線源の強さ(つまり入
射γ線)に対する計数率の直線性が要求される。
因みに、例えば従来のシンチレーシヨンカメラの
一例においては、デツドタイムを5μsすると計
数率25kcpsでは約10%程度(理想的な)直線か
らずれることになる。
従来、上述のような計数率の非直線性の補正
は、例えば核医学では、上記シンチレーシヨンカ
メラ出力をコンピユータに入力して処理する場合
にコンピユーにおけるソフトウエアで処理するな
どして行なつている。しかしながら、これはコン
ピユータがデータを収集した後に、例えば計数値
に対して適当な補正係数を乗ずるなど係数値に数
え落し分に相当する補正分を加える形で補正をお
こなうものであり、リアルタイムで補正を行なう
ことはできず、またシンチレーシヨンカメラ本体
で補正が行なえるわけではない。
そこで、本発明は上記事情に基いてなされたも
ので、その目的とするところは、計数処理機能に
デツドタイムを有する計数装置において、前記デ
ツドタイムに起因する数え落しによる計数率の非
直線性に対する補正をリアルタイムで行ない得る
計数装置を提供することにある。
まず、本発明の原理について説明する。
例えば、RIの原子核崩壊過程によるγ線の発
生がポアソン分布するものとし、このγ線を検出
計数するものとすると、隣接する2つのイベント
(γ線の発生)計数時間間隔tの分布は g(t)/n=e-nt ……(1) であらわされる。ここで、nは平均計数率であ
り、g(t)はtの関数を示している。そこで、
シンチレーシヨンカメラ等の計数装置におけるデ
ツドタイムをτとすると、デツドタイムによる数
え落し割合εは ε=∫〓g(t)dt=+(1−e-n〓) ……(2) であらわされる。よつて、このようなデツドタイ
ムを有する計数装置の計数特性は、みかけの計数
率をrとすれば r=ne-n〓 ……(3) となる。これは第2図に示すような曲線で表わさ
れる。
そこで、必要とされる計数率の範囲内で計数率
の非直線性を補正するには、第2図に示すように
計数率曲線の内側に設定した直線に対する各計数
率における余分な計数率分(図示斜線部分)だけ
入射γ線パルスを間引いて、図示直線r=Kn特
性を得るこが可能であると考えられる。ここで、
間引きたい計数率値Δrは Δr=n(e-n〓−K) ……(4) (但し、Kは定数、0<K<1、 0<n<−logK/τ[logは自然対数]) となる。
間引きをおこなうため、例えば第3図のように
計数装置の固有のデツドタイムτより充分に長い
時間間隔帯にT〜T+ΔTなるデツドゾーン(不
感帯)を設定し、このデツドゾーンに入る時間間
隔の入射γ線パルスは計数しないようにする。す
なわち、図示のようなg1(t)=n1e-n1t或いはg2
(t)=n2e-n2tなる時間間隔の分布に対しては図示
斜線の部分が間引かれる。入射γ線パルスのうち
で間引かれるパルスの割合εは、 ε=∫T T+Tg(t)dt =e-nT−e-n(T+T) ……(5) となり、間引かれる計数率値Δr1は Δr1=n{e-nT−e-n(T+T)} ……(6) となる。第4図に本来計数されるべき計数率nに
対しての、間引きたい計数率値Δr及びT〜T+
ΔTなるデツドゾーンで間引かれる計数値Δr1
カーブを示す。図からわかるように、T〜T+Δ
Tなる1個のデツドゾーンで間引ける計数率値Δ
r1の描くカーブは間引きたい計数率値Δrの描く
カーブには必ずしも一致しない。しかし、複数の
デツドゾーンを設定して、図示のような間引かれ
る計数率値Δr2のカーブ等を得て、複数の間引き
カーブ(Δr1,Δr2…等)を合成すれば、間引き
たい計数率値Δrに対して充分に小さな誤差の範
囲内におさまるように間引くことは充分に可能で
あるはずである。
このような原理に基く本発明の一実施例につい
て、以下第5図及び第6図参照しながら説明す
る。
第5図は上述した間引きによる計数値補正を行
なう補正回路を示し、この場合デツドタイムτは
図示しない検出部の検出処理能力によつて決定さ
れるものとする。図において、入力端INには前
記検出部で本来検出されるべきパルス列例えば実
際の入射γ線パルス等に対し前記デツドタイムτ
の影響により非直線的に対応して検出されたパル
ス列が入力される。MM1,MM2,MM3及びMM4
はリトリガラブルすなわち再トリガ可能な単安定
マルチバイブレータ(以下「モノマルチ」と称す
る)とする。モノマルチMM1はT1なる時間幅を
有し前記入力端INの入力パルスがトリガ入力端
Bに与えられ、モノマルチMM2はΔT1なる時間
幅を有し前記モノマルチMM1の出力端の出力
がトリガ入力端Bに与えられ、モノマルチMM3
はT2なる時間幅を有し前記入力端INの入力パル
スがトリガ入力端Bに与えられ、モノマルチ
MM4はΔT2なる時間幅を有し前記モノマルチ
MM3の出力端の出力がトリガ入力端Bに与え
られている。NANDは3入力のナンドゲートであ
り、このナンドゲートNANDは前記入力端INの入
力パルス、前記モノマルチMM2の出力端の出
力及び前記モノマルチMM4の出力端の出力の
ナンドをとるものである。そしてこのナンドゲー
トNANDの出力はインバータNで反転して出力端
OUTに与えられている。出力端OUTの出力は図
示しない計数部に与えられ計数されるものとす
る。以上の構成はT1〜T1+ΔT1及びT2〜T2+Δ
T2なる2つのデツドゾーンを設定する場合であ
る。なお、更にデツドゾーンを追加するには上記
MM1―MM2とMM3―MM4に更にこれらと同様の
モノマルチペアを並列的に追加接続すればよい。
上記構成における動作を以下に述べる。6図a
〜fは各部の波形を示すタイミングチヤートで、
それぞれaは入力端INにおける入力パルス波
形、bはモノマルチMM1の出力端の出力波
形、cはモノマルチMM2の出力端の出力波
形、dはモノマルチMM3に出力端の出力波
形、eはモノマルチMM4出力端の出力波形、
fは出力端OUTからの出力波形を示す。すなわ
ち、入力端INの入力パルスによりモノマルチ
MM1,MM3がトリガされ、これらモノマルチ
MM1及びMM3のそれぞれの出力は第6図b及
びdに示されるようにローレベル(以下単に
「L」と称する)となる。前記入力端INの入力パ
ルス列が前記モノマルチMM1の設定時間幅T1
り短かいパルス間隔の場合はモノマルチMM1
トリガされ(何度でもリトリガされる)出力は
Lのままで、モノマルチMM2は動作しない。同
様に前記入力端INの入力パルス列が前記モノマ
ルチMM3の設定時間幅T2より短いパルス間隔の
場合はモノマルチMM3はリトリガされ出力は
Lのままで、モノマルチMM4は動作しない。従
つて、前記入力パルス列が前記T1及びT2のいず
れよりも短かいパルス間隔の場合はモノマルチ
MM2の出力及びモノマルチMM4の出力は第
6図c及びeに示されるようにともにハイレベル
(以下単に「H」と称する)のままであつて、前
記入力パルス列はナンドゲートNANDを通過し更
にインバータNを介して出力端OUTから出力さ
れる。また、入力パルス列のパルス間隔がモノマ
ルチMM1の時間幅T1より長い場合にはモノマル
チMM1の出力が反転してHとなり〔第6図
b〕、モノマルチMM2がトリガされてその出力
がLとなる〔第6図c〕。従つて、この場合T1
T2とすればモノマルチMM2の出力がLとなる
ΔT1の間ナンドゲートNANDがゲートを閉じそ
の間に入力端INに入力されたパルスが間引かれ
る〔第6図f〕。同様にしてモノマルチMM3
MM4によつて、T2〜T2+ΔT2のパルス間隔のパ
ルスが間引かれる。
例えば、デツドタイムτが5μsの装置におい
て、T1=250μs、ΔT1=50μs、T2=1ms、Δ
T2=150μsとしてT1〜T1+ΔT1及びT2〜T2
ΔT2なる2個のデツドゾーンを設定して補正し
た場合計数率30kcpsにおける直線からのずれは
約10%から約1.2%に減少する。第7図にこの場
合の計数率特性の実測データの一例を示す。
第8図に上記実施例による補正回路を用いて構
成したシンチレーシヨンカメラの具体的な一構成
例を示す。入射γ線はコリメータ11を通つて検
出器12で検出され、その入射位置が位置計算回
路13で算出されCRT(陰極線管)14上に輝
点表示される。従来のシンチレーシヨンカメラで
はγ線が入射する毎に位置計算がおこなわれ位置
計算回路13からCRT14にX軸位置信号とY
軸位置信号の2つの位置信号及びアンブランク信
号が与えられる一方前記アンブランク信号がカウ
ンタ16で計数されるのであるが、本構成では前
記アンブランク信号を上述した補正回路15に与
え補正されたアンブランク信号をCRT14及び
カンタ16に送るようにする。あるいは、この場
合において補正回路15を位置計算回路13の一
部に設けて、例えば入射γ線のエネルギ弁別を行
なう部分で補正を施すようにすることもでるき
る。
このようにして、RIの原子核崩壊等のランダ
ム性を有するパルス列を計数処理するに当り、装
置に固有のデツドタイムより充分に長い時間間隔
帯にデツドゾーンを設けて故意に適宜数え落すこ
とにより計数率の直線性の補正を行なうようにし
ているので、リアルタイムで直線性の補正が行な
うことができ、しかもメモリや積分器等でデータ
を蓄積する必要がないので簡単な回路で構成でき
るという利点がある。
尚、第5図の補正回路において入力側の検出部
等でデツドタイムτ決定されるものとして非直線
要素の与えられたパルス列が入力端INに入力さ
れるものとしたが、この補正回路を通つた出力が
与えられる出力側等の検出部にデツドタイムτが
ある場合でも略同様の結果が得られる。
また、以上においてはT1〜T1+ΔT1等のデツ
ドゾーン内のパルス間隔のものはすべて数え落す
ようにしたが、例えばある時間間隔よりも長い時
間間隔、あるいは予定範囲内の時間間隔をもつて
入力されたパルスについて所定回数に1回等適宜
なる間引き率をもつて数え落すようにしてもよ
く、この場合も設定時間間隔幅及び間引き率を複
数種組合わせることにより効果的な補正が可能と
なる。
この他本発明は上記し且つ図面に示す実施例に
のみ限定されず、その要旨を変更しない範囲内で
種々変形して実施できることはいうまでもなく、
シンチレーシヨンカメラ以外の計数処理を行なう
装置にも実施できることはもちろんである。
以上述べたように、本発明によれば、計数処理
機能にデツドタイムを有する計数装置において、
前記デツドタイムに起因する数え落しによる計数
率の非直線性に対する補正を、故意に数え落しを
行なつて予定の如く間引き計数させることによつ
て、リアルタイムで行ない得るようにした計数装
置が提供できる。
【図面の簡単な説明】
第1図はデツドタイムを有する計数装置におけ
る計数率の入出力特性を示す図、第2図は計数さ
れるべき計数率nとみかけの(計数された)計数
率rの関係を示す図、第3図は入射パルス列の時
間間隔分布の例を示す図、第4図は計数されるべ
き計数率に対する補正のために間引きたい計数率
Δrとデツドゾーンによつて間引かれる計数率Δ
r1,Δr2の関係を示す図、第5図は本発明の一実
施例による補正回路の構成を示すブロツク図、第
6図a〜fは同実施例の各部波形を示すタイミン
グチヤート、第7図は同実施例を用いて補正を行
なつた場合の一例における計数特性の実測デー
タ、第8図は、上記実施例をシンチレーシヨンカ
メラに実施した場合の一例を示すブロツク図であ
る。 IN……入力端、OUT……出力端、MM1〜MM4
……単安定マルチバイブレータ(モノマルチ)、
NAND……ナンドゲート、N……インバータ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 略ランダムな時間間隔をもつて分布する入力
    パルス列を計数処理する手段を有し且つその計数
    処理し得るパルス時間間隔に固有の下限値を有す
    るものにおいて、前記固有の時間間隔下限値より
    も充分に長い時間間隔帯に少なくとも1つの間引
    き範囲を設定し、この間引き範囲内の時間間隔の
    入力パルスを予定の間引き率で間引き計数させ、
    前記計数処理時間間隔に下限値を有することに起
    因する計数率の非直線性を補正する数え落し手段
    を備えてなる計数装置。 2 数え落し手段を、計数処理時間間隔下限値よ
    りも充分に長い時間間隔帯に間引き範囲としての
    不感帯を設定し、この不感帯に入る時間間隔の入
    力パルスをすべて間引く構成としたことを特徴と
    する特許請求の範囲第1項記載の計数装置。 3 数え落し手段を、複数個の異なる間引き範囲
    を設定する構成としたことを特徴とする特許請求
    の範囲第1項または第2項記載の計数装置。 4 数え落し手段を、予定の不感帯の下限時間間
    隔に対応する時間幅を有し入力パルス列の各パル
    スでトリガされる第1の再トリガ可能な単安定マ
    ルチバイブレータと、予定の不感帯幅に対応する
    時間幅を有し前記第1の単安定マルチバイブレー
    タの出力パルスでトリガされる第2の再トリガ可
    能な単安定マルチバイブレータと、この第2の単
    安定マルチバイブレータの出力で入力パルス列を
    ゲートするゲート回路とを用いて構成したことを
    特徴とする特許請求の範囲第2項記載の計数装
    置。
JP14183076A 1976-11-26 1976-11-26 Counter Granted JPS5366273A (en)

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JPS5366273A JPS5366273A (en) 1978-06-13
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ID=15301110

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JPS5366273A (en) 1978-06-13
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