KR101717687B1 - The circuit of the detector for positron emission tomography with selecting effective signals and reducing channels - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 유효한 신호를 선별 및 채널 감소 기능을 가진 양전자 방출 단층촬영용 검출기 구동회로에 관한 기술이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to a detector driving circuit for positron emission tomography which has an effective signal selection and channel reduction function.
PET(Positron Emission Tomography, 양전자 방출 단층촬영)은 진단대상에 따라 서로 다른 추적자(tracer)를 주입한다. 이 추적자는 주입되는 양전자 방출 물질의 양에 따라 일정량의 양전자를 방출하면서 관찰하고자 하는 위치로 이동한다. 관찰 지역에 모이면 해당 위치에서 지속적으로 양전자를 방출하게 되는데, 이때 방출되는 양전자는 체내의 전자와 결합하여 소멸하게 된다(annihilation). 이와 동시에 정반대 방향으로 두 개의 광자(ex: 감마선(방사선의 일종))가 발생한다(동시발생 이벤트(coincidence event)). 이때, 발생하는 감마선을 검출하여 반응선(LOR, line of response)을 만들어 내고, 이 반응선을 축적하여 단면영상을 만들어내는 것이 PET의 원리이다. 따라서 하나의 소멸로부터 발생하는 두 방사선을 검출해야 하며, 이것은 곧 "동시발생 이벤트"를 검출해야 한다는 것을 의미한다.PET (Positron Emission Tomography) injects different tracers according to the diagnosis target. This tracer moves to a position to observe, emitting a certain amount of positron according to the amount of positron emission material being injected. When it is collected in the observation area, the positron is continuously emitted at the corresponding position. At this time, the released positon is annihilated by binding with electrons in the body. At the same time, two photons (ex: gamma rays) emerge in the opposite direction (coincidence event). At this time, the principle of PET is to detect a gamma ray to generate a reaction line (LOR, line of response), and to accumulate the reaction line to produce a sectional image. Therefore, it is necessary to detect two radiation arising from one extinction, which means to detect "concurrent event".
"동시발생 이벤트"를 검출할 때 검출되는 신호의 검출 시간 및 에너지는 동일하며, 이때 각 방사선이 검출되는 위치를 기록할 수 있어야 한다. 특히, 검출 시간은 입사되는 두 방사선의 간격이 중요한데, 일반 PET의 경우에는, 두 방사선의 검출 시간이 5ns 이내, TOF(Time of flight) PET의 경우에는 200ps 이내인 경우 "동시발생 이벤트"로 인정한다. 따라서 시스템의 시간해상도는 PET 시스템에 있어 매우 중요한 요소이다.The detection time and the energy of the detected signal when detecting the "coincidence event" are the same, and it is necessary to be able to record the position where each radiation is detected. In particular, the detection time is the interval between two incident radiation. In the case of general PET, the detection time of two radiation is less than 5 ns. In the case of TOF (time of flight) PET, do. Therefore, the time resolution of the system is a very important factor in the PET system.
PET 시스템은 검출기의 종류, 회로에 따라 다양한 구조를 가지게 되며, 앞서 언급한 반응선(LOR)을 구현하기 위해 일정시간 내에 가장 먼저 입사된 방사선의 시간, 에너지 그리고 위치 정보를 추출할 수 있어야 한다.The PET system has a variety of structures depending on the type of detector and the circuit. In order to realize the above-mentioned reaction line (LOR), the time, energy and position information of the first incident radiation should be extracted within a predetermined time.
일반적으로 PET용 광자 검출 회로는 광증배관(photomultiplier tube, PMT)을 검출기로 이용하는 감마카메라로 구성된다. 최근에는 실리콘 광증배소자(silicon photomultiplier, SiPM)를 검출기로 이용한 신호검출회로로 대체 되고 있는 경향을 가진다. 앞서 언급한 광증배관(PMT)은 동작 전압이 높고(~1000V), SiPM에 비해 부피가 매우 크다. 또한 자기장 내에서 동작이 불안정하고, SiPM보다 가격이 수십배 높다.In general, the photon detection circuit for PET consists of a gamma camera using a photomultiplier tube (PMT) as a detector. In recent years, there is a tendency to be replaced by a signal detection circuit using a silicon photomultiplier (SiPM) as a detector. The above mentioned photocatalytic pipe (PMT) has high operating voltage (~ 1000V) and is very bulky than SiPM. In addition, the operation is unstable in the magnetic field, and the price is several tens times higher than the SiPM.
그러나 SiPM을 이용하는 경우, 받아야하는 신호 채널의 수가 크게 증가한다. PET에서는 이러한 수 만개의 SiPM으로 구성된 모듈이 필요하다. 따라서 검출기로부터 수 만개의 SiPM 출력을 받아야하는 PET 시스템을 개별소자로 구현함으로써 종전 기술은 상당히 큰 부피의 시스템을 필요로 한다. 따라서 검출기를 PMT에서 SiPM으로 변화시킴으로써 PET 검출기의 부피는 줄어들지만 데이터를 획득하는 시스템(Data Acquisition System, DAS)의 부피 변화는 크지 않았다.However, when SiPM is used, the number of signal channels to be received is greatly increased. PET requires tens of thousands of modules consisting of SiPMs. Thus, by implementing a PET system that requires tens of thousands of SiPM outputs from the detector as discrete devices, the prior art requires a significantly larger system. Therefore, by changing the detector from PMT to SiPM, the volume of the PET detector is reduced, but the volume change of the data acquisition system (DAS) is not large.
도 1은 종래 기술의 일 실시예에 따라, 상술한 검출기가 출력하는 검출기 출력신호(1000)를 시간에 따라 나타낸 그래프이다.Figure 1 is a graph showing the
도 1의 검출기 출력신호(1000)는 비교기에 입력될 수 있다. 그리고 상기 비교기에는 미리 설정된 비교기준 값(ex: 1001, 1002)이 더 입력될 수 있다. 상기 비교기는 상기 검출기 출력신호(1000)가 상기 비교기준 값보다 큰지 여부에 따라 서로 다른 출력값을 출력할 수 있다. 상기 비교기의 출력값을 이용하여 검출기 출력신호가 충분히 큰 출력값을 제공하고 있는지를 판단할 수 있다. 만일 충분히 큰 출력값을 제공하고 있다면 상기 검출기에 상술한 방사선이 도달했다고 판단할 수 있다.The
상기 검출기에서 발생하는 신호로부터, 상기 검출기에 입사된 방사선의 입사시각 또는 검출시각에 관한 시간 정보를 추출하기 위하여, 상술한 비교기준 값을 미리 설정할 수 있는데, 이 비교기준 값으로 설정된 값에 의해 상기 시간 정보가 달라질 수 있으며, 이러한 시간 정보의 차이를 본 명세서에서는 '타임워크(time walk)'라는 용어로 정의할 수 있다.The above-mentioned comparison reference value can be preset in order to extract from the signal generated by the detector the time of incidence or detection time of the radiation incident on the detector. The time information may be different, and the difference of the time information may be defined in terms of 'time walk' in the present specification.
도 1에 도시한 검출기 출력신호(1000)를 살펴보면, 사람은 상기 검출기에서 발생하는 신호가 입사된 시간은 t0이라는 것을 인식할 수 있지만, 상술한 비교기는 상술한 비교기준 값을 근거로 입사시간을 측정하게 된다. 이때, 검출기 출력신호(1000)에 비교되는 상기 비교기준 값을 '제1 기준신호(1001)'로 설정한 경우에 획득되는 상기 시간 정보는 t1이며, 상기 비교기준 값을 '제2 기준신호(1002)'로 설정한 경우에 획득되는 상기 시간 정보는 t2이다. 즉, 상기 비교기준 값에 따라 결정되는 타임 워크가 발생한다.Referring to the
상술한 설명으로부터, PET 시스템에 상기 비교기가 사용되는 경우, 상기 비교기에 입력되는 비교기준 값이 더 작은 값을 가질수록 시간해상도가 높아지는 경향을 갖는다는 점을 이해할 수 있다. 즉, 상기 비교기준 값이 더 작은 값을 가질수록 검출기에 방사선이 도달한 시각을 더 정확히 측정할 수 있다.From the above description, it can be understood that when the comparator is used in the PET system, the temporal resolution tends to increase as the comparison reference value input to the comparator has a smaller value. That is, as the comparison reference value has a smaller value, the time at which the radiation reaches the detector can be more accurately measured.
따라서 상기 비교기에 입력되는 상기 비교기준 값을 상황에 따라 가변하지 않고 언제나 일정한 값을 갖도록 하는 경우, 즉 한 개의 고정된 비교기준 값만을 이용하여 상기 검출기에 입사된 방사선의 입사시각을 정확하게 얻기 위해서는 비교기준 값이 작게 설정되어야 한다.Therefore, in order to accurately obtain the incidence time of the radiation incident on the detector by using only one fixed comparison reference value, that is, when the comparison reference value inputted to the comparator is constantly changed without varying according to the situation, The reference value should be set small.
한편, 검출기 특성상 발생하는 노이즈와 실제 신호를 구분하지 못하는 경우가 발생할 수 있다. 도 2는 이러한 현상을 설명하기 위한 것이다.On the other hand, it may happen that the noise generated due to the characteristic of the detector can not be distinguished from the actual signal. Fig. 2 is for explaining this phenomenon.
도 2는, 도 1과 같이 검출기가 출력하는 검출기 출력신호(1000)에 유효한 신호(1101)와 유효하지 않은 신호(1102, ex: 노이즈)가 함께 포함되어 있는 경우를 나타낸 것이다.Fig. 2 shows a case in which a
도 2에 도시한 바와 같이, '제1 기준신호(1003)'에 따르면 두 개의 시간정보, t1과 t2를 획득할 수 있다. 이때, t1에서의 신호는 '유효한 신호(1101)'이고 t2에서의 신호는 '유효하지 않은 신호(1102)'이므로, 이처럼 유효하지 않은 신호에 대해서 시간정보를 획득해서는 안 된다. 이와 같이, 비교기준 값이 너무 낮으면 정확한 정보를 얻기 어렵다는 "트레이드 오프(trade off)"가 존재한다.As shown in FIG. 2, according to the 'first reference signal 1003', two pieces of time information, t1 and t2, can be obtained. At this time, since the signal at t1 is 'valid signal 1101' and the signal at t2 is 'invalid signal 1102', time information should not be obtained for such an invalid signal. Thus, there is a "trade off" in which it is difficult to obtain accurate information if the comparison reference value is too low.
도 3은 도 1과 같이 검출기가 출력하는 검출기 출력신호(1000)에 유효한 신호와 유효하지 않은 신호가 함께 포함되어 있는 경우, 2개의 기준신호를 이용하여 데이터를 획득하는 일 예를 설명하기 위한 그래프이다.3 is a graph for explaining an example of acquiring data using two reference signals when a valid signal and an invalid signal are included in the
도 3에 도시한 바와 같이, 종래 기술의 다른 실시예에 따르면, 두 개의 비교기준 값('제1기준신호(1004)', '제2기준신호(1005)')을 가지며, 두 비교기준 값을 모두 지나는 경우에만 데이터를 획득할 수 있도록 한다. 이때, '제1기준신호(1004)'는 낮게 설정하여 검출기 출력신호 중 유효한 신호 여부에 상관없이 시간정보를 모두 얻을 수 있으며, '제2기준신호(1005)'는 노이즈 이상의 값으로 설정하여 유효한 신호의 에너지 정보만 얻을 수 있도록 한다.As shown in FIG. 3, according to another embodiment of the prior art, a signal having two comparison reference values ('first reference signal 1004', 'second reference signal 1005'), So that data can be acquired only when it passes all of the data. At this time, the 'first reference signal 1004' may be set to a low level to obtain all of the time information regardless of whether it is a valid signal from the detector output signal, and the 'second reference signal 1005' So that only the energy information of the signal can be obtained.
예컨대, 도 3에 도시한 그래프에서, '제1기준신호(1004)'에 따르면 '유효신호1(1201)', '유효하지 않은 신호(1202)', 및 '유효신호2(1203)'의 시간정보를 모두 얻을 수 있으며, '제2기준신호(1005)'에 따르면 '유효신호1(1201)'과 '유효신호2(1203)'의 에너지정보를 얻을 수 있다.For example, in the graph shown in FIG. 3, 'first signal 1201', 'invalid signal 1202', and '
한편, 종래 기술에 따른 검출시스템에 따르면, 검출기로부터 나오는 아날로그 형태의 신호를 DAS까지 연결시켜 입력을 받도록 되어 있다. 이때, 아날로그 신호를 3m이상 전송하는 경우, 신호의 왜곡이 발생하여 이를 위한 보정회로가 필요하다. 이러한 문제로 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하기 위해 센서 부근에 ADC를 사용하게 되면 ADC에 공급되는 클럭신호로 인하여 아날로그 신호가 왜곡이 발생하게 된다.Meanwhile, according to the detection system according to the related art, the analog type signal coming from the detector is connected to the DAS to receive the input. At this time, when an analog signal is transmitted over 3 m, distortion of the signal occurs and a correction circuit for this is required. When the ADC is used near the sensor to convert an analog signal to a digital signal, the analog signal is distorted due to a clock signal supplied to the ADC.
본 발명에서는, 회로 내의 디지털 로직을 이용하여 유효한 신호만을 선별하는 기능을 갖는 검출기 구동회로장치를 제공하고자 한다.In the present invention, a detector driving circuit device having a function of selecting only valid signals using digital logic in a circuit is provided.
본 발명의 일 관점에 따른 검출기 단위 구동회로장치는, 제1 양전자 방출 단층촬영용 검출기의 출력신호를 입력받는 제1공통모듈에서 출력되는 제1지연신호와 제2 양전자 방출 단층촬영용 검출기의 출력신호를 입력받는 제2공통모듈에서 출력되는 제2지연신호를 OR 연산하여 얻은 제4신호를 출력하는 제1 OR 게이트; 상기 제4신호와 제3신호를 제2 OR 게이트에 입력시켜 출력되는 제5신호를 클럭신호로서 입력받고, 제2신호를 상태신호로서 입력받아 인에이블신호를 출력하도록 되어 있는 제2 D플립플롭; 및 제1신호를 지연시킨 제3지연신호와 에너지신호를 AND 연산하여 타이밍신호를 출력하도록 되어 있는 AND 게이트를 포함할 수 있다.A detector unit driving circuit device according to one aspect of the present invention includes a first delay unit that receives a first delay signal output from a first common module that receives an output signal of a first positron emission tomography detector and an output signal from a second positron emission tomography detector A first OR gate for outputting a fourth signal obtained by performing an OR operation on a second delay signal output from a second common module to be input; A second D flip-flop which receives a fourth signal and a third signal as a clock signal, which is input to the second OR gate, and which receives the second signal as a status signal and outputs an enable signal, ; And an AND gate for outputting a timing signal by ANDing the third delay signal delayed by the first signal and the energy signal.
이때, 상기 제2공통모듈은 상기 제1공통모듈과 동일한 구조를 갖고 있으며, 상기 제1공통모듈은, 상기 제1 양전자 방출 단층촬영용 검출기의 출력신호와 제1레벨의 제1기준신호를 서로 비교하여 얻은 상기 제1신호를 출력하도록 되어 있는 제1비교기; 상기 출력신호와 상기 제1레벨보다 큰 제2레벨의 제2기준신호를 서로 비교하여 얻은 상기 제2신호를 출력하도록 되어 있는 제2비교기; 상기 제1신호 및 상기 제2신호를 XOR 연산하여 상기 제3신호를 출력하는 제1 XOR 게이트; 상기 제3신호를 클럭신호로서 입력받고, 상기 제2신호를 상태신호로서 입력받아 상기 에너지신호를 출력하도록 되어 있는 제1 D플립플롭; 및 상기 에너지신호를 지연시켜 상기 제1지연신호를 출력하는 제1 지연부를 포함할 수 있다.Here, the second common module has the same structure as the first common module, and the first common module compares the output signal of the first positron emission tomograph and the first reference signal of the first level with each other A first comparator adapted to output the first signal obtained by the first comparator; A second comparator adapted to output the second signal obtained by comparing the output signal with a second reference signal of a second level greater than the first level; A first XOR gate for XORing the first signal and the second signal to output the third signal; A first D flip-flop which receives the third signal as a clock signal, receives the second signal as a status signal, and outputs the energy signal; And a first delay unit for delaying the energy signal and outputting the first delay signal.
이때, 상기 에너지신호는 상기 제1공통모듈의 입력단자에 연결된 상기 제1 양전자 방출 단층촬영용 검출기가 감지한 방사선의 에너지에 관한 정보를 포함하고 있으며, 상기 제1공통모듈의 상기 에너지신호를 출력하도록 되어 있을 수 있다.Here, the energy signal includes information on the energy of radiation sensed by the first positron emission tomography detector connected to the input terminal of the first common module, and outputs the energy signal of the first common module .
한편, 본 발명의 다른 관점에 따른 검출기 구동회로장치는, 상기 검출기 단위 구동회로장치를 복수 개 포함하는 검출기 구동회로장치로서, 상기 타이밍신호가 로지컬 하이 값을 갖는 동안 상기 인에이블신호가 로지컬 하이 값을 포함하는 경우에만 상기 제2 양전자 방출 단층촬영용 검출기보다 상기 제1 양전자 방출 단층촬영용 검출기에 방사선이 더 먼저 도착한 것으로 판단하는 판단부를 포함할 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a detector driving circuit device including a plurality of detector unit driving circuit devices, the detector driving circuit device including a plurality of detector unit driving circuit devices, wherein the enable signal is a logical high value The determination unit may determine that the radiation has arrived at the first positron emission tomography detector more than the second positron emission tomography detector.
이때, 상기 복수 개의 검출기 단위 구동회로장치로부터 출력되는 신호들을 기초로, 상기 복수 개의 검출기 단위 구동회로장치의 입력단에 연결된 복수 개의 양전자 방출 단층촬영용 검출기들 중 방사선을 가장 먼저 검출한 승자 검출기를 결정하도록 되어 있고, 상기 복수 개의 양전자 방출 단층촬영용 검출기들의 제1식별정보(Pos)는, 상기 검출기 단위 구동회로장치를 통해 상기 검출기 구동회로장치에게 제공되도록 되어 있으며, (1) 상기 승자 검출기의 제1식별정보(Pos); (2) 상기 승자 검출기에 연결된 상기 검출기 단위 구동회로장치로부터 출력된 상기 에너지 신호; 및 (3) 상기 승자 검출기에 연결된 상기 검출기 단위 구동회로장치로부터 출력된 상기 타이밍 신호를 출력하도록 되어 있을 수 있다.At this time, based on the signals output from the plurality of detector unit driving circuit devices, a winner detector that first detects radiation among a plurality of positron emission tomography detectors connected to the input ends of the plurality of detector unit driving circuit devices is determined Wherein the first identification information (Pos) of the plurality of positron emission tomography detectors is provided to the detector driving circuit device through the detector unit driving circuit device, and (1) the first identification Information (Pos); (2) the energy signal output from the detector unit driving circuit device connected to the winner detector; And (3) outputting the timing signal output from the detector unit driving circuit device connected to the winner detector.
한편, 본 발명의 또 다른 관점에 따른 구동회로장치는, 검출기 구동회로장치를 복수 개 포함하는 구동회로장치로서, 상기 각각의 검출기 구동회로장치는, (1) 상기 검출기 구동회로장치의 제2식별정보(Mod_id); (2) 상기 각각의 검출기 구동회로장치가 결정한 상기 승자 검출기의 식별정보(Pos), (3) 상기 각각의 검출기 구동회로장치가 결정한 상기 승자 검출기의 에너지신호, 및 (4) 상기 각각의 검출기 구동회로장치가 결정한 상기 승자 검출기의 타이밍 신호를 상기 구동회로장치에게 제공하도록 되어 있을 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a driving circuit device comprising a plurality of detector driving circuit devices, wherein each of the detector driving circuit devices includes: (1) a second identification of the detector driving circuit device Information (Mod_id); (2) the identification information (Pos) of the winner detector determined by the respective detector drive circuit devices, (3) the energy signal of the winner detector determined by the respective detector drive circuit devices, and (4) The timing signal of the winner detector determined by the device to the drive circuit device.
이때, 상기 구동회로장치는, 상기 복수 개의 검출기 구동회로장치 중 제1 검출기 구동회로 장치의 출력신호를 입력받는 제1상위공통모듈에서 출력되는 제1상위지연신호와 제2 검출기 구동회로 장치의 출력신호를 입력받는 제2상위공통모듈에서 출력되는 제2상위지연신호를 OR 연산하여 얻은 제8신호를 출력하는 제4 OR 게이트; 제3지연신호와 상기 각 검출기 구동회로장치의 출력신호를 입력받아 제7신호를 출력하도록 되어 있는 제2 XOR 게이트; 상기 제8신호와 상기 제7신호를 OR 연산하여 제9신호를 출력하도록 되어 있는 제5 OR 게이트; 및 상기 제9신호를 클럭신호로서 입력받고 상기 각 검출기 구동회로장치의 출력신호를 상태신호로서 입력받아 인에이블신호를 출력하도록 되어 있는 제3 D플립플롭을 포함할 수 있다.Here, the driving circuit may include a first upper delay signal output from the first upper common module, which receives the output signal of the first detector driving circuit device among the plurality of detector driving circuit devices, and a second upper delay signal output from the second detector driving circuit device A fourth OR gate for outputting an eighth signal obtained by performing an OR operation on a second upper delay signal output from a second upper common module receiving a signal; A second XOR gate receiving a third delay signal and an output signal of each of the detector driving circuit devices and outputting a seventh signal; A fifth OR gate for ORing the eighth signal and the seventh signal to output a ninth signal; And a third D flip-flop that receives the ninth signal as a clock signal and receives an output signal of each of the detector driving circuit devices as a status signal to output an enable signal.
이때, 상기 제1상위공통모듈은 상기 제2상위공통모듈과 동일한 구조를 가지며, 상기 제1상위공통모듈은, 상기 제1 검출기 구동회로장치의 출력신호를 지연시켜 상기 제3지연신호를 출력하도록 되어 있는 제3지연부; 및 상기 제3지연신호를 지연시켜 상기 제1상위지연신호를 출력하도록 되어 있는 제4지연부를 포함할 수 있다.In this case, the first upper common module has the same structure as the second upper common module, and the first upper common module delays the output signal of the first detector driving circuit device to output the third delay signal A third delay unit; And a fourth delay unit delaying the third delay signal and outputting the first upper delay signal.
본 발명에 따르면, 유효한 신호만을 선별하는 기능을 가지고 있기 때문에 다수의 검출기로부터 나오는 출력의 수를 확연히 감소시킬 수 있다.According to the present invention, since it has a function of selecting only effective signals, the number of outputs from a plurality of detectors can be significantly reduced.
또한, 본 발명에 따르면, 클럭 신호를 사용하지 않는 회로로서 아날로그 신호의 왜곡 없이 원하는 신호의 정보를 추출할 수 있다.Further, according to the present invention, it is possible to extract information of a desired signal without distortion of an analog signal as a circuit which does not use a clock signal.
또한, 본 발명을 통해 PET 시스템을 구현하는 경우, 기존보다 월등히 적은 숫자의 입력을 필요하기 때문에 보다 작은 규모의 DAS를 이용하여 PET을 구성할 수 있으며, 이는 PET의 규모와 생산 비용을 줄일 수 있다.In addition, when implementing the PET system through the present invention, it is possible to construct a PET using a smaller-sized DAS because a much smaller number of inputs is required than in the prior art, which can reduce the size and production cost of the PET .
도 1은 종래 기술의 일 실시예에 따라, 상술한 검출기가 출력하는 검출기 출력신호를 시간에 따라 나타낸 그래프이다.
도 2는, 도 1과 같이 검출기가 출력하는 검출기 출력신호에 유효한 신호와 유효하지 않은 신호가 함께 포함되어 있는 경우를 나타낸 것이다.
도 3은 도 1과 같이 검출기가 출력하는 검출기 출력신호에 유효한 신호와 유효하지 않은 신호가 함께 포함되어 있는 경우, 2개의 기준신호를 이용하여 데이터를 획득하는 일 예를 설명하기 위한 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 구동회로를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 4에 도시한 검출기 구동회로장치의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 도 5에 도시한 검출기 단위 구동회로장치의 블록다이어그램이다.
도 7은 도 6에 도시한 검출기 단위 구동회로장치에 포함된 각각의 구성요소로부터 출력되는 신호(파형)를 나타낸 것이다.
도 8은 도 6에 도시한 검출기 단위 구동회로장치에 입력되는 신호에 따라, 검출기 단위 구동회로장치에 포함된 각각의 구성요소로부터 출력되는 신호들의 차이를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 도 5에 도시한 제1라우터의 구조를 설명하기 위한 블록다이어그램이다.
도 10은 도 9에 도시한 제1라우터에 포함된 각각의 구성요소로부터 출력되는 신호를 나타낸 것이다.
도 11은 도 9에 도시한 제1라우터에 입력되는 신호에 따라, 제1라우터에 포함된 각각의 구성요소로부터 출력되는 신호들의 차이를 설명하기 위한 도면이다.1 is a graph showing, over time, a detector output signal output by the above-described detector, according to an embodiment of the prior art.
Fig. 2 shows a case where a valid signal and an invalid signal are included in the detector output signal outputted by the detector as shown in Fig.
FIG. 3 is a graph for explaining an example of acquiring data using two reference signals when a valid signal and an invalid signal are included in a detector output signal output from the detector, as shown in FIG.
4 is a view for explaining a driving circuit according to an embodiment of the present invention.
5 is a view for explaining the structure of the detector driving circuit device shown in Fig.
6 is a block diagram of the detector unit driving circuit device shown in Fig.
FIG. 7 shows signals (waveforms) outputted from the respective components included in the detector unit driving circuit device shown in FIG.
FIG. 8 is a diagram for explaining a difference between signals output from respective components included in the detector unit driving circuit device according to a signal input to the detector unit driving circuit device shown in FIG.
9 is a block diagram for explaining the structure of the first router shown in FIG.
10 shows signals output from the respective components included in the first router shown in FIG.
11 is a diagram for explaining a difference between signals output from respective components included in the first router according to signals input to the first router shown in FIG.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참고하여 설명한다. 그러나 본 발명은 본 명세서에서 설명하는 실시예에 한정되지 않으며 여러 가지 다른 형태로 구현될 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 용어는 실시예의 이해를 돕기 위한 것이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 의도된 것이 아니다. 또한, 이하에서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein, but may be implemented in various other forms. The terminology used herein is for the purpose of understanding the embodiments and is not intended to limit the scope of the present invention. Also, the singular forms as used below include plural forms unless the phrases expressly have the opposite meaning.
이하, 도 4 및 도 5를 함께 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 구동회로(100)의 구조에 대해 설명한다.Hereinafter, the structure of the driving
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 구동회로(100)를 설명하기 위한 도면이다.4 is a view for explaining a
도 5는 도 4에 도시한 검출기 구동회로장치(110)의 구조를 설명하기 위한 도면이다.FIG. 5 is a view for explaining the structure of the detector
도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 구동회로(100)는 복수 개의 검출기 구동회로장치(110, 111, 112, 113, 114) 및 복수 개의 검출기 구동회로장치(110)로부터 출력되는 신호들을 입력받아 복수 개의 검출기 구동회로장치(110) 중 가장 먼저 입사된 신호를 추출하도록 되어 있는 제1라우터(20)를 포함할 수 있다.4, a driving
이때, 도 5에 도시한 바와 같이, 검출기 구동회로장치(110) 각각은 복수 개의 검출기 단위 구동회로장치(10, 1, 2, 3, 4) 및 복수 개의 검출기 단위 구동회로장치(10)로부터 출력되는 신호들을 입력받아 복수 개의 검출기 단위 구동회로장치(10)의 각각의 입력단에 연결된 검출기 중 가장 먼저 입사된 신호를 추출하도록 되어 있는 제2라우터(30)를 포함할 수 있다.5, each of the detector
이때, 본 발명의 일 실시예에 따른 구동회로(100)는 현재 상용화 되어 있는 SiPM을 대상으로 하는 회로로서, 특히 SiPM이 4x4 어레이(array)로 되어 있는 제품에 적용하기 용이하다. 도 4에 도시한 본 발명의 일 실시예에 따른 구동회로(100)는 4x4 어레이로 되어 있는 SiPM에 적용하는 경우를 나타낸 일 예이다.At this time, the driving
만일 본 발명을 구현하기 위하여 m*n 행렬 구조를 갖는 SiPM을 사용하는 경우에는, 도 5의 라우터(30)는 m-to-1 라우터이고, 도 4의 라우터(20)는 m*n-to-1 라우터일 수 있다. 또는 도 5의 라우터(30)는 n-to-1 라우터이고, 도 4의 라우터(20)는 m*n-to-1 라우터일 수 있다.5 is an m-to-1 router, and the
이때, 각 검출기 단위 구동회로장치(10)로부터 출력되는 신호는 4bit의 버스 신호(bus signal)로서, 에너지신호(1bit), 시간신호(1bit), 인에이블(Enable)신호(1bit), 및 지연시간신호(1bit)를 포함하여 출력될 수 있다.At this time, a signal output from each detector unit driving
여기서 상기 에너지신호(1bit)는 도 6에 나타낸 참조번호 114의 신호, 상기 시간신호(1bit)는 도 6에 나타낸 참조번호 120의 신호, 상기 인에이블신호(1bit)는 도 6에 나타낸 참조번호 118의 신호일 수 있다. 6, the time signal (1 bit) is a signal of
즉, 본 발명의 일 실시예에서, 검출기 구동회로장치(110)는 4개의 검출기 단위 구동회로장치(10)를 포함하고 있으므로, 4개의 검출기 단위 구동회로장치(10)로부터 출력되는 신호는 총 16bit일 수 있다. 이때, 제2라우터(30)를 통해 에너지신호(Energy)(1bit), 시간신호(Time)(1bit), 및 위치신호(Position)(2bit)를 포함하는 신호(4bit)가 출력될 수 있다.That is, in the embodiment of the present invention, since the detector
도 5에서는 위치신호가 2비트(Position 0, Position 1)로 제시되었는데, 이는 검출기 단위 구동회로장치(10)에 연결되는 SiPM이 4*4 행렬 형태로 제공되는 경우에 적합한 예이다. In FIG. 5, the position signal is represented by 2 bits (
그리고 본 발명의 일 실시예에서, 구동회로장치(100)는 4개의 검출기 구동회로장치(110)를 포함하고 있으므로, 4개의 검출기 구동회로장치(110)로부터 출력되는 신호는 총 16bit일 수 있다. 이때, 제1라우터(20)를 통해 에너지신호(Energy & Part)(1bit), 시간신호(Time)(1bit), 위치신호(Position)(2bit), 및 모듈식별자신호(Mod_id)(2bit)를 포함하는 신호(6bit)가 출력될 수 있다.In an embodiment of the present invention, since the driving
상술한 모듈식별자신호는 검출기들이 행렬형태로 배열된 SiPM에 포함된 검출기의 행위치(또는 열위치)를 나타내는 신호일 수 있다. 그리고 상기 위치신호는 검출기들이 행렬형태로 배열된 SiPM에 포함된 검출기의 열위치(또는 행위치)를 나타내는 신호일 수 있다.The above-described module identifier signal may be a signal indicating the row position (or column position) of the detector included in the SiPM in which the detectors are arranged in a matrix form. And the position signal may be a signal indicative of the column position (or row position) of the detector included in the SiPM in which the detectors are arranged in a matrix form.
도 6은 도 5에 도시한 검출기 단위 구동회로장치(10)의 블록다이어그램이다.Fig. 6 is a block diagram of the detector unit driving
도 7은 도 6에 도시한 검출기 단위 구동회로장치(10)에 포함된 각각의 구성요소로부터 출력되는 신호(파형)를 나타낸 것이다.FIG. 7 shows signals (waveforms) output from the individual components included in the detector unit driving
도 8은 도 6에 도시한 검출기 단위 구동회로장치(10)에 입력되는 신호에 따라, 검출기 단위 구동회로장치(10)에 포함된 각각의 구성요소로부터 출력되는 신호들의 차이를 설명하기 위한 도면이다. 이때, 도 8에 도시한 파형들은 도 7에 도시한 유효한 신호(40)일 경우 각 구성요소로부터 출력되는 파형을 도시한 것이다.8 is a diagram for explaining the difference of signals output from the respective components included in the detector unit driving
도 6, 도 7, 및 도 8을 함께 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 검출기 단위 구동회로장치(10)의 구조 및 각 구성요소로부터 출력되는 신호에 대해 설명한다. 6, 7, and 8, the structure of the detector unit driving
검출기 단위 구동회로장치(10)는, 검출기(11)의 출력신호와 제1레벨의 제1기준신호를 서로 비교하여 얻은 제1신호(111)를 출력하도록 되어 있는 제1비교기(13) 및 검출기(11)의 출력신호와 상기 제1레벨보다 큰 제2레벨의 제2기준신호를 서로 비교하여 얻은 제2신호(112)를 출력하도록 되어 있는 제2비교기(14)를 포함할 수 있다. 이때, 검출기(11)의 출력신호는 프리앰프(Preamp)(12)를 통해 증폭되어 제1비교기(13) 및 제2비교기(14)에 입력될 수 있다.The detector unit driving
이때, 제1신호(111)와 제2신호(112)를 제1 XOR 게이트(15)에 입력시켜 출력되는 제3신호(113)를 제1 D플립플롭(D Flipflop, DFF)(16)의 클럭(clock)신호로 입력하고, 제2신호(112)를 제1 D플립플롭(16)의 상태신호로 입력하면 에너지신호(114)가 출력될 수 있다. 이때, 에너지신호(114)는 검출기 단위 구동회로장치(10)의 입력단자에 연결된 검출기(11)가 감지한 방사선의 에너지에 관한 정보를 포함하고 있을 수 있다.The
이때, 에너지신호(114)를 제1지연부(17)를 통해 지연시켜 제1지연신호(115)를 출력하도록 되어 있을 수 있다.At this time, the
이때, 본 발명의 일 실시예에서, 제1비교기(13), 제2비교기(14), XOR 게이트(15), 제1 D플립플롭(16), 및 제1지연부(17)를 포함하여 '공통모듈(200)'로 정의할 수 있다. 이때, 각 검출기 단위 구동회로장치(10)에 포함되어 있는 공통모듈(200)은 서로 동일한 구조를 갖도록 되어 있을 수 있다.In one embodiment of the present invention, the
이때, 4개의 검출기 단위 구동회로장치(10) 각각으로부터 발생되는 4개의 신호(114)는 각각 서로 다른 시점에서 발생할 수 있다. 검출기 단위 구동회로장치(10)의 각 입력단자에 연결된 4개의 검출기(11) 중 가장 빠르게 입사된 방사선에 의해 발생한 신호만 추출하고 다른 신호는 무시하기 위해, 특정 검출기 단위 구동회로장치에 포함된 제1 OR 게이트(18)의 입력단에, 상기 특정 검출기 단위 구동회로장치들에 포함된 공통모듈(200)로부터 출력되는 제1지연신호(ex: 115_1) 뿐만 아니라, 다른 검출기 단위 구동회로장치들에 포함된 공통모듈(200)로부터 출력되는 제1지연신호들(ex: 115_2, 115_3, 115_4)을 입력할 수 있다.At this time, four
즉, 예컨대, 제1 검출기 단위 구동회로장치(10)에 포함된 제1공통모듈(200, 201)로부터 출력되는 제1지연신호(115, 115_1), 제2 검출기 단위 구동회로장치(10)에 포함된 제2공통모듈(200, 202)로부터 출력되는 제1지연신호(115, 115_2), 제3 검출기 단위 구동회로장치(10)에 포함된 제3공통모듈(200, 203)로부터 출력되는 제1지연신호(115, 115_3), 및 제4 검출기 단위 구동회로장치(10)에 포함된 제4공통모듈(200, 204)로부터 출력되는 제1지연신호(115, 115_4)를 제1 OR 게이트(18)에 입력시킬 수 있다.That is, for example, the first delay signals 115 and 115_1 output from the first
이때, 제1 OR 게이트(18)를 통해 출력되는 제4신호(116)와 제3신호(113)를 제2 OR 게이트(19)에 입력시켜 출력되는 제5신호(117)를 제2 D플립플롭(21)의 클럭신호로 입력하고, 제2신호(112)를 제2 D플립플롭(21)의 상태신호로 입력하면 인에이블신호(118)가 출력될 수 있다.The
이때, 제1신호(111)를 제2지연부(22)를 통해 일정 시간 지연시킨 제2지연신호(119)와 에너지신호(114)를 AND 게이트(23)에 입력시키면 타이밍신호(120)가 출력될 수 있다.If the
이때, 인에이블신호(118)는 가장 빨리 입사된 방사선을 처리하는 동안 다른 방사선이 입사되는 경우 회로 동작을 방해받지 않도록 하기 위한 신호일 수 있다. 즉, 전체 회로를 동작시키는 신호로 이용하기 때문에 인에이블신호(118) 내에 필요한 정보가 위치해야 한다.At this time, the enable signal 118 may be a signal to prevent circuit operation from being disturbed when other radiation is incident while processing the fastest incident radiation. That is, since the signal is used as a signal for operating the entire circuit, necessary information must be located in the
이때, 제1신호(111)의 상승 엣지에서 시간정보를 얻을 수 있다. 이때, 인에이블신호(118) 내에 상기 시간정보를 위치하도록 하기 위해 제1신호(111)를 인에이블신호(118) 내에 위치하도록 일정 시간 지연시킨다.At this time, time information can be obtained at the rising edge of the
이와 같은 과정에 따라 획득한 에너지신호(114)는 가장 먼저 입사된 방사선의 에너지를 나타내며, 타이밍신호(120)는 가장 먼저 입사된 방사선의 시간을 나타낸다. 이때, 발생한 신호의 위치는 인코더(encoder)를 통해 나타낼 수 있다.The
또한, 도 7에 도시한 바와 같이, 에너지 기준을 넘지 못하는 신호에 대해서는 에너지신호(114)와 타이밍신호(120)는 아무런 출력을 가지지 않기 때문에 상기 동작을 통하여 유효한 신호(40)에 대한 정보만 얻을 수 있다.7, since the
이때, 도 5에서 설명한 바와 같이, 검출기 구동회로장치(110)에서, 제2라우터(30)는 복수 개의 검출기 단위 구동회로장치(10)로부터 출력된 에너지신호(114), 인에이블신호(118), 및 타이밍신호(120)를 기초로, 복수 개의 검출기 단위 구동회로장치(10)의 입력단에 연결된 복수 개의 검출기들(11) 중 방사선을 가장 먼저 검출한 승자 검출기를 결정하도록 되어 있을 수 있다.5, in the detector
이때, 도 8에 도시한 바와 같이, 각 검출기(11)로부터 발생되는 유효한 신호(41, 42) 중 방사선을 가장 먼저 검출한 승자 검출기로부터 발생되는 신호(41)만 추출하기 위해, 인에이블신호(118)를 이용할 수 있다. 도 6에 제시한 회로를 이용하는 경우, 상기 승자 검출기에 연결된 검출기 단위 구동회로장치(10)를 제외한 나머지 검출기 단위 구동회로장치(10)로부터는 인에이블신호(118)가 출력되지 않는다는 점을 도 8로부터 이해할 수 있다. 그러므로 상기 나머지 검출기 단위 구동회로장치(10)로부터 출력되는 타이밍신호(120)들은 검출기 구동회로장치(110)에 제공되지 않을 수 있다.At this time, in order to extract only the
타이밍신호(120)는 인에이블신호(118)를 확인해야 하는 시점을 알려주는 신호이다. 즉, 타이밍신호(120)가 로지컬 하이 값을 갖는 동안 인에이블신호(118)가 로지컬 하이 값을 포함하는 검출기(11)의 경우에만 해당 검출기(11)에 방사선이 가장 먼저 도착한 것으로 판단하도록 되어 있을 수 있다.The
이에 따라, 검출기 구동회로장치(110)에서 출력되는 신호는 복수 개의 검출기 단위 구동회로장치(10)의 입력단에 연결된 복수 개의 검출기들(11) 중 방사선을 가장 먼저 검출한 승자 검출기의 제1식별정보(Pos), 상기 승자 검출기에 연결된 검출기 단위 구동회로장치(10)로부터 출력된 상기 에너지 신호(Energy), 및 상기 승자 검출기에 연결된 검출기 단위 구동회로장치(10)로부터 출력된 상기 타이밍신호(Time)를 포함할 수 있다.Accordingly, the signal output from the detector
한편, 도 4에 도시한 바와 같이, 제1라우터(20)는 복수 개의 검출기 구동회로장치(110) 각각으로부터 출력되는 신호를 입력받아 이 중 가장 빠르게 입사한 신호에 관한 정보를 출력하도록 되어 있을 수 있다. 이때, 제1라우터(20)는 복수 개의 검출기 구동회로장치(110) 각각으로부터 각 검출기 구동회로장치의 제2식별정보(Mod_id)에 관한 신호를 더 입력받도록 되어 있을 수 있다. 여기서 상기 제2식별정보는 상술한 모듈식별자신호를 의미할 수 있다.4, the
이에 대하여, 이하, 도 4, 도 9, 도 10, 및 도 11을 함께 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 제1라우터(20)의 구조 및 각 구성요소로부터 출력되는 신호에 대해 설명한다. In contrast, the structure of the
도 9는 도 5에 도시한 제1라우터(20)의 구조를 설명하기 위한 블록다이어그램이다.FIG. 9 is a block diagram for explaining the structure of the
도 10은 도 9에 도시한 제1라우터(20)에 포함된 각각의 구성요소로부터 출력되는 신호를 나타낸 것이다. 이때, 도 10에 도시한 파형들은 유효한 신호(40)일 경우 각 구성요소로부터 출력되는 파형을 도시한 것이다.10 shows signals output from the respective components included in the
도 11은 도 9에 도시한 제1라우터(20)에 입력되는 신호에 따라, 제1라우터(20)에 포함된 각각의 구성요소로부터 출력되는 신호들의 차이를 설명하기 위한 도면이다.11 is a diagram for explaining a difference of signals output from respective components included in the
제1라우터(20)는, 검출기 구동회로장치(110)로부터 입력받은 신호들(Pos, Mod_id, Energy, 및 Time) 중 에너지신호(212)를 제3지연부(31)를 통해 지연시켜 제3지연신호(213)를 출력하도록 되어 있을 수 있다. 이때, 제3지연신호(213)와 에너지신호(212)를 제2 XOR 게이트(32)에 입력시켜 제7신호(24)를 출력하도록 되어 있을 수 있다. 이때, 인에이블신호를 만들어 내기 위해 에너지신호(212)를 지연시켜 출력된 제3지연신호(213)를 제4지연부(33)를 통해 한번 더 지연시켜 제4지연신호(215)를 출력하도록 되어 있을 수 있다.The
이때, 본 명세서에서, 예컨대, '제4지연신호(215)'는 '상위지연신호(215)'라는 용어로 지칭될 수도 있다.Here, in this specification, for example, the 'fourth delay signal 215' may be referred to as the 'upper delay signal 215'.
이때, 본 발명의 일 실시예에서, 도 9에 도시한 제3지연부(31) 및 제4지연부(33)를 포함하여 '상위공통모듈(300)'라고 정의할 수 있다. In this case, in one embodiment of the present invention, the
이때, 도 4의 제1라우터(20)의 경우 도 9에 제시한 회로가 4개 포함되어 있을 수 있다. 도 9에서는 편의상 이 중 1개만 도시한 것이다. 따라서 도 4의 제1라우터(20)의 경우 4개의 상위공통모듈(300)을 포함할 수 있다. 각 상위공통모듈(300)에는 서로 다른 검출기 구동회로장치(110)로부터 출력된 서로 다른 에너지신호(212)들이 입력될 수 있다. 도 4의 제1라우터(20)의 경우, 여기에 포함된 4개의 제4 OR 게이트(34)에는 4개의 상위공통모듈(300)로부터 출력되는 4개의 제4지연신호(215)가 입력될 수 있다.At this time, in the case of the
각각의 상위공통모듈(300)로부터 출력된 제4지연신호(215)들이 제4 OR 게이트(34)를 통해 OR 연산된 제8신호(216)와 제7신호(24)를 OR 게이트(35)에 입력시키면 제9신호(217)가 출력될 수 있다. 이때, 제9신호(217)를 제3 D플립플롭(36)의 클럭신호로 인가하고 에너지신호(212)를 상태신호로 인가하면 제10신호(218)가 출력될 수 있다.The
이때, 도 11에 도시한 바와 같이, 제10신호(218)는 인에이블신호로서 사용될 수 있으며, 도 9에 도시한 구조에 따라, 복수 개의 검출기 구동회로장치(110) 중 가장 먼저 방사선을 검출한 승자 검출기에 대한 검출기 구동회로장치(110)를 제외한 나머지 검출기 구동회로장치(110)에 대해서는 인에이블신호가 출력되지 않도록 되어 있을 수 있다.11, the
이때, 제10신호(218)를 이용하여 복수 개의 검출기 구동회로장치(110) 중 가장 먼저 방사선을 검출한 승자 검출기의 행위치 및 열위치를 나타내는 제1식별정보(Pos) 및 제2식별정보(Mod_id), 상기 에너지 신호(Energy&Part), 및 상기 타이밍신호(Time)를 포함한 신호를 추출할 수 있다.At this time, the first identification information (Pos) and the second identification information (Pos) indicating the row position and column position of the winner detector that detects the earliest radiation among the plurality of detector
본 발명의 일 실시예에 따른 구동회로(100)는 16개를 하나의 모듈로 구성되며 확장이 가능하다. 64채널의 경우, 4개의 모듈을 모듈 내의 검출기 구동회로(110)를 이용하여 확장할 수 있다. 즉, 64채널 모듈은 16채널 모듈에 비해 4배의 출력 수가 필요로 하는 것이 아니라 위치를 표시하기 위한 2개의 출력만 추가하면 된다. 종래 기술에 따른 회로는 검출기의 수가 늘어날수록 필요로 하는 출력이 배로 증가하였으나 본 발명의 일 실시예에 따른 구동회로(100)를 이용하면 가장 먼저 입사된 방사선을 추출하여 해당 신호에 대한 정보만 출력하기 때문에 검출기의 숫자가 늘어나더라도 위치정보를 표시하기 위한 출력이 추가될 뿐이다.The driving
특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 구동회로(100)는 주기적인 클럭 신호가 없이 해당 내용을 수행 가능하다. 검출기에 있어 클럭신호는 잠음원(noise source)로 작용하게 된다. 그러나 본 발명의 일 실시예에 따른 구동회로(100)에는 클럭신호가 필요로 하지 않으므로 검출기에 가까이 설치되더라도 신호를 추출하는데 영향이 없다. 그렇기 때문에 구동회로(100)를 맞춤형 집적회로(application specific integrated circuit, ASIC)로 설계하면 PET 시스템의 구조가 매우 간단해질 수 있다.In particular, the driving
이때, 본 발명의 일 실시예에 따른 구동회로(100)는 PET 시스템뿐만 아니라 SPECT(single photon emission computed tomography, 단일광자 단층촬영)와 같이 다수의 채널을 가지고 입사되는 신호 중 최초의 신호를 추출하고자 하는 회로에 적용이 가능할 수 있다.In this case, the driving
상술한 본 발명의 실시예들을 이용하여, 본 발명의 기술 분야에 속하는 자들은 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에 다양한 변경 및 수정을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 특허청구범위의 각 청구항의 내용은 본 명세서를 통해 이해할 수 있는 범위 내에서 인용관계가 없는 다른 청구항에 결합될 수 있다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the essential characteristics thereof. The contents of each claim in the claims may be combined with other claims without departing from the scope of the claims.
Claims (4)
상기 제4신호와 제3신호를 제2 OR 게이트에 입력시켜 출력되는 제5신호를 클럭신호로서 입력받고, 제2신호를 상태신호로서 입력받아 인에이블신호를 출력하도록 되어 있는 제2 D플립플롭; 및
제1신호를 지연시킨 제3지연신호와 에너지신호를 AND 연산하여 타이밍신호를 출력하도록 되어 있는 AND 게이트;
를 포함하는,
상기 제2공통모듈은 상기 제1공통모듈과 동일한 구조를 갖고 있으며,
상기 제1공통모듈은,
상기 제1 양전자 방출 단층촬영용 검출기의 출력신호와 제1레벨의 제1기준신호를 서로 비교하여 얻은 상기 제1신호를 출력하도록 되어 있는 제1비교기;
상기 출력신호와 상기 제1레벨보다 큰 제2레벨의 제2기준신호를 서로 비교하여 얻은 상기 제2신호를 출력하도록 되어 있는 제2비교기;
상기 제1신호 및 상기 제2신호를 XOR 연산하여 상기 제3신호를 출력하는 제1 XOR 게이트;
상기 제3신호를 클럭신호로서 입력받고, 상기 제2신호를 상태신호로서 입력받아 상기 에너지신호를 출력하도록 되어 있는 제1 D플립플롭; 및
상기 에너지신호를 지연시켜 상기 제1지연신호를 출력하는 제1 지연부;
를 포함하는,
검출기 단위 구동회로장치.A second delay signal output from the second common module, which receives the first delay signal output from the first common module and the output signal from the second positron emission tomograph for detecting the output signal of the detector for the first positron emission tomography A first OR gate for outputting a fourth signal obtained by an OR operation;
A second D flip-flop which receives a fourth signal and a third signal as a clock signal, which is input to the second OR gate, and which receives the second signal as a status signal and outputs an enable signal, ; And
An AND gate configured to output a timing signal by ANDing a third delay signal delaying the first signal and an energy signal;
/ RTI >
The second common module has the same structure as the first common module,
Wherein the first common module comprises:
A first comparator configured to output the first signal obtained by comparing the output signal of the first positron emission tomography detector with a first reference signal of a first level;
A second comparator adapted to output the second signal obtained by comparing the output signal with a second reference signal of a second level greater than the first level;
A first XOR gate for XORing the first signal and the second signal to output the third signal;
A first D flip-flop which receives the third signal as a clock signal, receives the second signal as a status signal, and outputs the energy signal; And
A first delay unit for delaying the energy signal to output the first delay signal;
/ RTI >
Detector unit drive circuit device.
상기 에너지신호는 상기 제1공통모듈의 입력단자에 연결된 상기 제1 양전자 방출 단층촬영용 검출기가 감지한 방사선의 에너지에 관한 정보를 포함하고 있으며,
상기 제1공통모듈의 상기 에너지신호를 출력하도록 되어 있는,
검출기 단위 구동회로장치.The method according to claim 1,
Wherein the energy signal includes information about the energy of the radiation sensed by the first positron emission tomography detector connected to the input terminal of the first common module,
And to output the energy signal of the first common module,
Detector unit drive circuit device.
상기 타이밍신호가 로지컬 하이 값을 갖는 동안 상기 인에이블신호가 로지컬 하이 값을 포함하는 경우에만 상기 제2 양전자 방출 단층촬영용 검출기보다 상기 제1 양전자 방출 단층촬영용 검출기에 방사선이 더 먼저 도착한 것으로 판단하는 판단부를 포함하며,
상기 복수 개의 검출기 단위 구동회로장치로부터 출력되는 신호들을 기초로, 상기 복수 개의 검출기 단위 구동회로장치의 입력단에 연결된 복수 개의 양전자 방출 단층촬영용 검출기들 중 방사선을 가장 먼저 검출한 승자 검출기를 결정하도록 되어 있고,
상기 복수 개의 양전자 방출 단층촬영용 검출기들의 제1식별정보(Pos)는, 상기 검출기 단위 구동회로장치를 통해 상기 검출기 구동회로장치에게 제공되도록 되어 있으며,
(1) 상기 승자 검출기의 제1식별정보(Pos);
(2) 상기 승자 검출기에 연결된 상기 검출기 단위 구동회로장치로부터 출력된 상기 에너지 신호; 및
(3) 상기 승자 검출기에 연결된 상기 검출기 단위 구동회로장치로부터 출력된 상기 타이밍 신호;
를 출력하도록 되어 있는,
검출기 구동회로장치.A detector driving circuit device comprising a plurality of detector unit driving circuit devices according to claim 2,
It is determined that the radiation is first reached to the first positron emission tomograph detector only when the enable signal includes a logical high value while the timing signal has a logical high value ≪ / RTI >
Based on the signals output from the plurality of detector unit driving circuit devices, a winner detector that detects radiation first among the plurality of positron emission tomography detectors connected to the input ends of the plurality of detector unit driving circuit devices is determined ,
Wherein the first identification information (Pos) of the plurality of positron emission tomography detectors is provided to the detector driving circuit device through the detector unit driving circuit device,
(1) first identification information (Pos) of the winner detector;
(2) the energy signal output from the detector unit driving circuit device connected to the winner detector; And
(3) the timing signal outputted from the detector unit driving circuit device connected to the winner detector;
To be output,
Detector drive circuit device.
상기 각각의 검출기 구동회로장치는, (1) 상기 검출기 구동회로장치의 제2식별정보(Mod_id); (2) 상기 각각의 검출기 구동회로장치가 결정한 상기 승자 검출기의 식별정보(Pos), (3) 상기 각각의 검출기 구동회로장치가 결정한 상기 승자 검출기의 에너지신호, 및 (4) 상기 각각의 검출기 구동회로장치가 결정한 상기 승자 검출기의 타이밍 신호를 상기 구동회로장치에게 제공하도록 되어 있고,
상기 복수 개의 검출기 구동회로장치 중 제1 검출기 구동회로 장치의 출력신호를 입력받는 제1상위공통모듈에서 출력되는 제1상위지연신호와 제2 검출기 구동회로 장치의 출력신호를 입력받는 제2상위공통모듈에서 출력되는 제2상위지연신호를 OR 연산하여 얻은 제8신호를 출력하는 제4 OR 게이트;
제3지연신호와 상기 각 검출기 구동회로장치의 출력신호를 입력받아 제7신호를 출력하도록 되어 있는 제2 XOR 게이트;
상기 제8신호와 상기 제7신호를 OR 연산하여 제9신호를 출력하도록 되어 있는 제5 OR 게이트; 및
상기 제9신호를 클럭신호로서 입력받고 상기 각 검출기 구동회로장치의 출력신호를 상태신호로서 입력받아 인에이블신호를 출력하도록 되어 있는 제3 D플립플롭;
을 포함하며,
상기 제1상위공통모듈은 상기 제2상위공통모듈과 동일한 구조를 가지며,
상기 제1상위공통모듈은,
상기 제1 검출기 구동회로장치의 출력신호를 지연시켜 상기 제3지연신호를 출력하도록 되어 있는 제3지연부; 및
상기 제3지연신호를 지연시켜 상기 제1상위지연신호를 출력하도록 되어 있는 제4지연부;
를 포함하는,
구동회로장치.A drive circuit device comprising a plurality of detector drive circuit devices according to claim 3,
Each of the detector driving circuit devices includes (1) second identification information (Mod_id) of the detector driving circuit device; (2) the identification information (Pos) of the winner detector determined by the respective detector drive circuit devices, (3) the energy signal of the winner detector determined by the respective detector drive circuit devices, and (4) The timing signal of the winner detector determined by the device to the drive circuit device,
A second upper common signal receiving unit for receiving an output signal of the first detector driving circuit and an output signal of the second detector driving circuit; A fourth OR gate for outputting an eighth signal obtained by performing an OR operation on a second upper delay signal output from the module;
A second XOR gate receiving a third delay signal and an output signal of each of the detector driving circuit devices and outputting a seventh signal;
A fifth OR gate for ORing the eighth signal and the seventh signal to output a ninth signal; And
A third D flip flop for receiving the ninth signal as a clock signal and receiving an output signal of each of the detector driving circuit devices as a status signal to output an enable signal;
/ RTI >
Wherein the first upper common module has the same structure as the second upper common module,
Wherein the first upper common module comprises:
A third delay unit delaying the output signal of the first detector driving circuit device to output the third delay signal; And
A fourth delay unit delaying the third delay signal to output the first upper delay signal;
/ RTI >
Drive circuit device.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020160046978A KR101717687B1 (en) | 2016-04-18 | 2016-04-18 | The circuit of the detector for positron emission tomography with selecting effective signals and reducing channels |
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Citations (5)
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---|---|---|---|---|
JP2009503534A (en) * | 2005-08-04 | 2009-01-29 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | Modular signal processing backbone for PET |
WO2009019659A2 (en) * | 2007-08-08 | 2009-02-12 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Silicon photomultiplier readout circuitry |
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KR20130052328A (en) * | 2011-11-11 | 2013-05-22 | 서울대학교산학협력단 | Radiation diagnosis apparatus |
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-
2016
- 2016-04-18 KR KR1020160046978A patent/KR101717687B1/en active IP Right Grant
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