JP4649348B2 - 核医学診断装置 - Google Patents

Description

本発明は、核医学診断装置に関し、特に、データ処理の単純化により回路の小規模化を図ることができるとともに、データの数え落としの減少により感度向上を図ることができる、ＰＥＴ装置やＳＰＥＣＴ装置などの核医学診断装置に関する。

ＰＥＴ（positron emission tomography；陽電子放出断層撮影）装置は、被検体（例えば、被検診者）の特定の部位（例えば、がん病巣）に集積しやすい物質（例えば、ブドウ糖、アミノ酸等）を陽電子放出核種で標識した放射性薬剤（radiopharmaceutical）、すなわちＰＥＴ用薬剤を、被検体へ投与した後（または、投与しながら）、被検体から放出されるγ線を検出してＰＥＴ用薬剤の集散状態を示す断層像を再構成するものである。陽電子放出核種としては、例えば、酸素-１５（^１５Ｏ），窒素-１３（^１３Ｎ），炭素-１１（^１１Ｃ），フッ素-１８（^１８Ｆ）などが用いられる。代表的なＰＥＴ用薬剤としては、がん病巣に集積する^１８Ｆ-フルオロデオキシグルコース（１８ＦＤＧ）が知られている。

がん病巣に集積されたＰＥＴ用薬剤に含まれる陽電子放出核種は、陽電子を放出する。この陽電子は近傍に存在する電子との相互作用により消滅する。このとき、５１１ｋｅＶのエネルギーを有する一対のγ線（消滅γ線対）が、それぞれ、被検体内からほぼ１８０°反対方向に放出される。したがって、ほぼ同時に検出された各々約５１１ｋｅＶのエネルギーを有する２個のγ線は、単一の事象（陽電子−電子の対消滅）によって生じた消滅γ線対である蓋然性が高い。したがって、これらの条件（同時性及びエネルギー）を満たす２つのγ線を別々検出した２つの放射線検出器（検出器対）の位置を基に、それらのγ線の各飛跡を推定できる。

同様に、多数のγ線対の飛跡情報を収集し、これらの飛跡情報を基に、フィルタ逆投影法（Filtered Backprojection; FBP）に代表される画像再構成を行えば、陽電子放出核種に起因する体内放射能濃度分布を表す断層像が得られる。

なお、良好なＰＥＴ画像を生成するには、事象ごとの消滅γ線対に対応する一対の検出データを特定する必要がある。このため、ＰＥＴ装置では、同時計数回路が、実質的に同時に検出されたγ線対に対応する一対の検出データを、特定している。こうして、消滅γ線のペアが的確に認識されて断層像の生成に用いられ、散乱γ線や、消滅γ線であっても一方しか検出できなかった検出データなどが取り除かれる。

同時計数回路は、所定の時間窓内の時刻情報を有する２つの検出データが入力されたとき、実質的に同時とみなし、同時計数を行う。時間窓は、例えば１０[ns]の幅であり、偶発同時計数を避けるため、消滅γ線対の２個のγ線の飛翔時間差や、装置の信号処理系などの時間精度の限界を考慮したうえで、なるべく短く設定される。

偶発同時計数とは、たまたま同種の事象（例えば、γ線の放出）が複数同時に発生したために、別個の事象に起因する観測結果を、単一の事象に起因する観測結果として、誤認識してしまうことである。例えば、同時に２つの陽電子が体内で消滅し、これらの消滅に起因するγ線が１つずつ検出された場合、これが偶発同時計数によるものであると判断するのは困難である問題点がある。

ＳＰＥＣＴ（Single Photon Emission Computed Tomography: 単一光子放射型コンピュータ断層撮影）検査は、生体の特定の部位に集積しやすい物質をシングルフォトン放出核種で標識した放射性薬剤（ＳＰＥＣＴ用薬剤）を被検体へ投与した後（または、投与しながら）、被検体から放出されるγ線を検出してＳＰＥＣＴ用薬剤の集散状態を示す断層像を再構成する検査である。

シングルフォトン放出核種は、電子捕獲（Electron Capture; EC）などを生じて固有の確率で壊変し、γ線の単光子を放出する。この核種には、テクネチウム-９９ｍ（^９９ｍＴｃ）やガリウム-６８（^６８Ｇａ）、タリウム-２０１（^２０１Ｔｌ）などがある。これらの核種の半減期は、一般に、ＰＥＴ検査に用いる陽電子放出核種の半減期より長く、例えば、６．０日（^９９ｍＴｃの場合）、３．３日（^６７Ｇａの場合）または７３日（^２０１Ｔｌの場合）などである。ＳＰＥＣＴ検査では、放射線検出器にコリメータを付設してγ線の入射角を限定することにより、γ線の飛跡を推定している。これらのシングルフォトン放出核種は、１００keVオーダのエネルギーのγ線を放出する。

ＰＥＴ装置などの核医学診断装置は、例えば、３０ユニットから１００ユニット程度の検出器ユニットを具備している（特許文献１参照）。この検出器ユニットは、放射線検出器を、数百個から数千個程度ごとの所定数ごとにまとめたものである。

すべての検出器ユニットの組み合わせを確認するのに原理上、必要な同時計数回路の個数Ｘは、検出器ユニットの数をＮとすると、 Ｘ＝_ＮＣ_２ により求めることができる。したがって、例えば、核医学診断装置が具備する検出器ユニットが１００ユニットであれば、この個数Ｘの演算結果は、約５０００個となる。しかし、実際の核医学診断装置では、これの約半数程度の同時計数回路があればよい。なぜなら、２つの検出器ユニットの幾何学的な相対位置により、これらの検出器ユニットを結ぶ線分が被検体を通り得ない組み合わせが相当数あるからである。

従来、同時判定はアナログ回路を用いて行われてきた。この方法では、回路規模が小さくて済むが、時間ばらつきが多く、調整が困難であった。そこで、同時判定をデジタル回路で行う方法が実用化された。この方法では、放射線検出信号が入力されたタイミングを基に、検出時間をデジタル変換して検出時間データを生成し、生成した検出時間データ同士を比較して同時判定を行う。この方法では、同時計数に係る時間窓の幅を容易に設定でき、より精度の高い同時計数を行える。しかし、この方法では、同時判定回路の回路規模が膨大となる。

そこで、従来、デジタル化された各検出器ユニットからの時刻信号をシフトレジスタに保存し、すべての組み合わせについて、それぞれのコンパレータ回路で比較することにより同時判定を行う「ＰＥＴ装置用同時検出器（Coincidence Detector for a PET Scanner）」が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００５−１０６６４４号公報 米国特許第５２４１１８１号明細書

従来の「ＰＥＴ装置用同時検出器」（特許文献２記載）では、各ユニットからの信号を時分割で同時判定することにより、回路数の減少を図り、各検出器ユニットからの時刻信号データをシフトレジスタに保存して、位置で制限されるすべての組み合わせについて比較を行っている。

しかしながら、この「ＰＥＴ装置用同時検出器」は、タイムフレーム内の１つのイベントしか処理できない。このため、ユニット数を増やすには、大量のデータを処理するために、タイムフレームを短くするか、または、１つのユニットに収容する放射線検出器の数を少なくし、ユニットあたりのイベント数を減らす必要がある。しかし、タイムフレームを短くすると、タイムフレームを跨ぐデータの組の割合が増加し、画像生成に用いられずに捨てられるデータの割合も増加する。つまり、データの数え落としが増え、装置の感度が低下する。また、１つのユニットに収容する放射線検出器の数を少なくすると、同一の性能を得るためにユニット数を増加させる必要があるため、必要となる同時判定回路も増加し、回路規模が増大する。

また、近年、解像度を向上させるため、放射線検出器を配置する集積度が高くなる傾向にある。放射線検出器の集積度を高くした装置では、１個の放射線が散乱して、複数の放射線検出器で散乱線として検出される確率が増えることとなる。そこで、従来、エネルギーが所定値に満たないものとして捨てられていた散乱線のデータを利用して、装置の感度を向上させる技術が望まれていた。

本発明の目的は、データの数え落としの減少により感度向上を図ることができる核医学診断装置を提供することにある。

前記課題を解決するため、本発明の核医学診断装置は、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する。
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。

前記課題を解決するため、本発明の核医学診断装置は、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である。請求項３については、記載を省略する。

本発明の核医学診断装置によれば、データの数え落としを減らすことによって、感度向上を図ることができる。

（第１実施形態）
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。

撮像装置１０は、被検体Ｐを載せたベッド１１が挿入可能な貫通孔部Ｂを形成しており、この貫通孔部Ｂを囲んで環状に配置された多数の検出器ユニット１、複数の補助データ収集ユニット２、及びデータ収集ユニット３を具備する。隣接する検出器ユニット１は所定個数ごとにまとめられて１つの補助データ収集ユニット２に各々接続されている。複数の補助データ収集ユニット２は、データ収集ユニット３に接続されている。

なお、本実施形態では、データ収集ユニット３が１個、補助データ収集ユニット２が４個、検出器ユニット１が２４個である場合について説明する。しかし、これらの個数は、これより増やしたり減らしたりできる。例えば、これらの個数を減らして回路規模の縮小を図ったり、検出器ユニット１の数を増やして解像度の向上を図ったり、補助データ収集ユニット２の数を増やしてデータ処理を分散化しそれぞれの回路の小規模化を図ったりできる。

また、本実施形態は、検出器ユニット１、補助データ収集ユニット２及びデータ収集ユニット３の順で信号線が収束する階層構造となっている。しかしながら、例えば、第２の補助データ収集ユニット（図示せず）を有する階層を設け、検出器ユニット１、補助データ収集ユニット２、第２の補助データ収集ユニット（図示せず）及びデータ収集ユニット３の順で接続して多階層化し、分散処理化及び回路の小規模化を図ることもできる。

収集コンソール４は、データ収集ユニット３からデータ受信して処理する収集ワークステーション５、収集ワークステーション５にデータや指令などを入力するための操作部８、収集ワークステーション５によって生成した画像などを表示する表示装置６、及びこの収集ワークステーション５が受信または処理を行ったデータを蓄積するデータストレージ７を具備している。

図２に示すように、検出器ユニット１は、複数の放射線検出器（以下、検出器という）２４、複数のアナログＡＳＩＣ２２、複数のデータ取得ＩＣ２１、及びデータ統合ＩＣ２０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。

１つのアナログＡＳＩＣ２２は、複数の信号処理回路（信号処理装置）３３を備えている。１つの検出器２４の出力端子は、１つの信号処理回路３３の入力端子に接続されている。すなわち、１つの信号処理回路３３は、１つの検出器２４から出力されたγ線検出信号を入力し、このγ線検出信号を処理する。信号処理回路３３は、検出器２４に接続されている前置増幅器３６、及びこの前置増幅器３６に接続されているタイミング信号生成回路３５及び波高値信号生成回路３４を具備している。

データ取得ＩＣ２１は、複数のＡＳＩＣ制御ブロック３７、及びデータ統合回路３０を具備している。１つのアナログＡＳＩＣ２２に対して１つのＡＳＩＣ制御ブロック３７が設けられている。また、複数のＡＳＩＣ制御ブロック３７は、１つのデータ統合回路３０に接続される。ＡＳＩＣ制御ブロック３７は、複数の到達時刻計測回路３２、及びこれらの到達時刻計測回路３２が接続される１つの波高値計測回路３１を具備している。１つのアナログＡＳＩＣ２２内の１つの信号処理回路３３のタイミング信号生成回路３５は、ＡＳＩＣ制御ブロック３７の１つの到達時刻計測回路３２に接続されている。１つのアナログＡＳＩＣ２２内の各信号処理回路３３の波高値信号生成回路３４は、１つのＡＳＩＣ制御ブロック３７の波高値計測回路３１に接続される。データ取得ＩＣ２１は、例えば、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）によって実現される。

図３に示すように、データ収集ユニット３は、データソート部５０及び同時判定部（同時計数装置）５１を具備している。データソート部５０は、データ収集ユニット３の入力側に位置し、同時判定部５１は、データ収集ユニット３の出力側に位置する。同時判定部５１は、ペア確認部５２及びペア生成部５３を具備している。

図４に示すように、データソート部５０は、４つの切替スイッチ６０、６１、４つのユニットデータバッファ６５、ユニットソート回路６６、切替スイッチ６２、６３、ディレイドデータバッファ６７、及びディレイドデータソート回路６８を具備している。なお、本実施形態では、補助データ収集ユニット２（図１参照）が４つである場合について説明したが、補助データ収集ユニット２の個数は４つ以外にしてもよい。この場合には、切替スイッチ６０、６１及びユニットデータバッファ６５の各個数は、いずれも、補助データ収集ユニット２の個数と同じにする。

各ユニットデータバッファ６５は、２つのバッファ、すなわち第１バッファ６５ａ及び第２バッファ６５ｂを含んでいる。また、ディレイドデータバッファ６７は、３つのバッファ、すなわち第１バッファ６７ａ、第２バッファ６７ｂ及び第３バッファ６７ｃを含んでいる。

各切替スイッチ６０は、それぞれ、１つのユニットデータバッファ６５の第１バッファ６５ａ及び第２バッファ６５ｂの一方の入力端にそれぞれ接続される。各切替スイッチ６１は、それぞれ、１つのユニットデータバッファ６５の第１バッファ６５ａ及び第２バッファ６５ｂの出力端に接続される。１つの補助データ収集ユニット２は、該当する切替スイッチ６０の切替操作によって１つのユニットデータバッファ６５の第１バッファ６５ａ及び第２バッファ６５ｂの一方に接続される。ユニットソート回路６６は、該当する切替スイッチ６１の切替操作によって１つのユニットデータバッファ６５の第１バッファ６５ａ及び第２バッファ６５ｂの一方に接続される。

ユニットソート回路６６は、切替スイッチ６２の切替操作によって、第１バッファ６７ａ、第２バッファ６７ｂ及び第３バッファ６７ｃのうちの２つのバッファに接続される。そして、第１バッファ６７ａ、第２バッファ６７ｂ及び第３バッファ６７ｃのうちの２つのバッファは、切替スイッチ６３の切替操作によってディレイドデータソート回路６８に接続される。

図５に示すように、ペア確認部５２は、直列に接続されたレジスタ７０ａ〜７０ｅを含む比較データレジスタ７０、比較器７５ａ〜７５ｄを含む比較器７５、及び同時計数判定回路７６を具備している。比較データレジスタ７０は、同時判定部５１の入力端（レジスタ７０ａ）から同時判定部５１の出力端（レジスタ７２ｅ）に向かって（すなわち、順方向に）レジスタ７０ａ〜７０ｅを直列接続したシフトレジスタであって、１クロックごとに、レジスタ７０ａ〜７０ｅに格納しているデータを順方向で隣のレジスタにシフトさせる。レジスタ７０ａは、データソート部５０の出力端、すなわち、ディレイドデータソート回路６８に接続される。また、比較器７５ａは、レジスタ７０ａ，７０ｅに接続されている。同様に、比較器７５ｂはレジスタ７０ｂ，７０ｅに接続され、比較器７５ｃはレジスタ７０ｃ，７０ｅに接続され、比較器７５ｄはレジスタ７０ｄ，７０ｅに接続されている。また、同時計数判定回路７６は、図６に示すように、第１判定部（同時計数部）７４ａ〜７４ｄ及び第２判定部７３を有する。第１判定部７４ａは比較器７５ａに、第１判定部７４ｂは比較器７５ｂに、第１判定部７４ｃは比較器７５ｃに、第１判定部７４ｄは比較器７５ｄにそれぞれ接続される。第２判定部７３は、出力端がレジスタ７０ａ〜７０ｅに、入力端が第１判定部７４ａ〜７４ｄにそれぞれ接続されている。

ペア生成部５３は、直列に接続されたレジスタ７２ａ〜７２ｅを含むペアデータレジスタ７２、複数のセレクタ７７ａ〜７７ｄを含むデータセレクタ７７、及びペアデータ生成回路７８を具備している。ペアデータレジスタ７２は、シフトレジスタであって、１クロックごとに、レジスタ７２ａ〜７２ｅに格納しているデータを順方向で隣のレジスタにシフトさせる。ペアデータレジスタ７２の入力端に位置するレジスタ７２ａは、ペア確認部５２の出力端に位置するレジスタ７０ｅに接続されている。ペアデータレジスタ７２の出力端に位置するレジスタ７２ｅが、ペアデータ生成回路７８に接続されている。レジスタ７２ａに接続されたデータセレクタ７７ａ、レジスタ７２ｂに接続されたデータセレクタ７７ｂ、レジスタ７２ｃに接続されたデータセレクタ７７ｃ、及びレジスタ７２ｄに接続されたデータセレクタ７７ｄは、ペアデータ生成回路７８に接続されている。ペアデータ生成回路７８が、収集ワークステーション５に接続される。

図１に戻り、核医学診断装置１００を用いてＰＥＴ検査を行うには、事前にＰＥＴ用薬剤が投与された被検体Ｐを保持しているベッド１１を貫通孔部Ｂ内に挿入する。半減期のごく短い陽電子放出核種（例えば、^１５Ｏ）で標識されたＰＥＴ用薬剤を使用する場合は、ＰＥＴ用薬剤を投与しながら検査を行う。

被検体Ｐが貫通孔部Ｂ内に挿入された後、医師（または放射線技師）が操作部８から検査開始指令を入力する。操作部８から出力された検査開始指令によって開閉器（図示せず）が投入され、電源（図示せず）から、検出器２４、及びアナログＡＳＩＣ２２、複数のデータ取得ＩＣ２１及びデータ統合ＩＣ２０に含まれた各回路に電圧が印加される。被検体Ｐが貫通孔部Ｂ内に挿入される前に、操作部８からの検査開始指令の入力によって、上記した検出器２４等に電圧を印加してもよい。各検出器２４は、がん病巣に集積されたＰＥＴ用薬剤に起因して被検体Ｐから放出されたγ線を検出し、γ線検出信号を出力する。検出器２４から出力されたγ線検出信号は、対応する前置増幅器３６へ入力される。

前置増幅器３６は、γ線検出信号を増幅する。検出器２４から出力されるγ線検出信号は極めて微弱であるため、前置増幅器３６は、例えば低ノイズ電荷積分型のものを用いる。前置増幅器３６は、増幅したγ線検出信号を、波高値信号生成回路３４及びタイミング信号生成回路３５へ出力する。

波高値信号生成回路３４は、増幅されたγ線検出信号を基に、検出器２４で検出したγ線のエネルギーを表す波高値信号を生成し、出力するものである。この波高値信号は、検出した放射線のエネルギーを、アナログの値（例えば、この信号の電位など）で表す信号である。波高値信号生成回路３４は、バンドパスフィルタ（図示せず）を含み、入力された電気信号を濾波（filtering）することにより、ノイズ及び帯域外成分を除去して、この信号のＳ／Ｎ比を向上させる。波高値信号生成回路３４は、さらに、ピークホールド回路またはサンプルアンドホールド回路（いずれも図示せず）を含み、濾波後の信号波形の最大値を保持することにより、捕捉したγ線のエネルギーに応じた電圧の信号を生成し、出力する。

タイミング信号生成回路３５は、増幅されたγ線検出信号が入力されると、直ちに所定の矩形波パルスであるタイミング信号を出力する。到達時刻計測回路３２は、タイミング信号生成回路３５からのタイミング信号を基に、検出時刻データを生成して出力するものである。より詳細には、到達時刻計測回路３２は、核医学診断装置１００内の共通クロック信号発生器（図示せず）からのクロック信号に基づいて入力したタイミング信号に対する検出時刻データを生成する。

波高値計測回路３１は、１つのγ線検出信号に対する、γ線検出信号の検出時刻データ、検出されたγ線検出信号のエネルギーを示す波高値データ、及びそのγ線検出信号を出力した及び検出器２４の識別子を含むデータパケット（検出データ）を生成する回路である。

波高値計測回路３１は、Ａ−Ｄ（Analog to Digital）変換器（図示せず）を含み、波高値信号生成回路３４からの波高値信号をＡ−Ｄ変換して、波高値データを生成する。そして、波高値計測回路３１は、この波高値データに、到達時刻計測回路３２で生成された検出時刻データ、及び当該γ線検出信号を出力した検出器２４の識別子の各情報を付加して、上記のデータパケットを生成し、データ統合回路３０へ出力する。

データ統合回路３０は、複数の入力系統をひとつの出力系統にまとめる入出力統合機能と、入力されたデータパケットを一時的に記憶し、後段の構成要素の処理速度に応じて出力するバッファメモリ機能とを有している。データ統合回路３０は、各波高値計測回路３１からデータパケットを入力すると、必要に応じてバッファリングし、データ統合ＩＣ２０へ出力する。各データ取得ＩＣ２１のデータ統合回路３０は、さらに、バッファリングした複数のデータパケットを並べ替えて、検出時刻データ順に出力するソート機能を有する。これらのデータ統合回路３０によってソート処理（複数のデータパケットを検出時刻データ順に並べ替える処理、すなわち、検出時間順に並べ替える処理）を分散して行うことにより、１つのデータ統合回路への負荷の集中を回避でき、データ統合回路３０の回路単位を小規模化できる。このため、データ統合回路３０の実装が容易にできる。また、このソート処理は、所定のタイムフレームごとにまとめたデータパケットごとに行うため、さらに処理負荷が軽減される。

データ統合ＩＣ２０は、複数のデータ取得ＩＣ２１からのデータパケットを一旦受け入れるバッファ機能と、バッファリングしたデータパケットを検出時刻データ順に並び替えるソート機能とを有している。これらのデータパケットは、検出時刻データ順に検出器ユニット１から補助データ収集ユニット２に出力される。データ統合ＩＣ２０は、複数のバッファメモリ素子（図示せず）を有し、所定のタイムフレーム（例えば、１６[μs]）の間、入力されたデータパケットを一方のバッファメモリ素子に蓄積（store）するとともに、他方のバッファメモリ素子に蓄積されたデータを処理する。データ統合ＩＣ２０は、次のタイムフレームでは、一方のバッファメモリ素子に蓄積されたデータパケットを処理するとともに、他方のバッファメモリ素子の内容をこのタイムフレームの開始時に全消去した後、入力されたデータパケットを蓄積する。このような手順を繰り返すことにより、並び替えに要する負荷を減少させ、制御を簡素化できる。なお、さらに処理速度の速さや回路規模の小ささを追求する場合は、検出時刻データの上位ビットを用いて処理を行う構成とする。また、データ統合ＩＣ２０は、ＦＩＦＯ（First-In First-Out）バッファを備え、入力されたデータパケットを順次処理することにより、データパケットの統合と並び替えを行うようにしてもよい。

データ統合ＩＣ２０の上記したソート機能を以下のように替えてもよい。すなわち、データ統合ＩＣ２０は、複数のデータ取得ＩＣ２１が保持している先頭のデータパケットのうち、検出時刻データの最も早いデータパケットを順次取り出して検出時刻データ順に並べ、検出時刻データ順に並んだ所定個数のデータパケットをまとめて補助データ収集ユニット２へ出力する構成としてもよい。

なお、データ統合ＩＣ２０、補助データ収集ユニット２及びデータ収集ユニット３は、処理能力や回路規模が異なるが、これらの構成要素では、複数のデータパケットを検出時刻データ順に並べて出力する機構（以下、検出時刻順出力機構という）は、基本的に同一の原理に従っている。このため、データ統合ＩＣ２０、補助データ収集ユニット２、及びデータ収集ユニット３は、同一の基本的概念に基づく回路構成をとることができる。これらの構成要素における検出時刻順出力機構の具体例については、データ収集ユニット３内の構成を詳述することにより、後で例示的に説明を行う。

図１に戻り、本実施形態は、４つの補助データ収集ユニット２が設けられているため、撮像装置１０に設けられた全検出器ユニット１のうちの１／４の検出器ユニット１の各データ統合ＩＣ２０が１つの補助データ収集ユニット２に接続される。補助データ収集ユニット２は、複数の検出器ユニット１からのデータパケットを検出時刻データ順に並べて、データ収集ユニット３へ出力する。すべての検出器ユニット１の出力を、直接的にデータ収集ユニット３へ入力せず、複数の補助データ収集ユニット２を介在させる構成して、複数段階を踏んで複数のデータパケットを検出時刻データ順にまとめるようにしたことにより、データ伝送線路を分散して配線の集中を避けることができるとともに、データ処理系の設計の柔軟性を向上させることができる。さらに、複数の検出器ユニット１からのデータパケットが、複数の補助データ収集ユニット２によって、いったん分散処理されることになるため、補助データ収集ユニット２及びデータ収集ユニット３の処理負荷は比較的小さくなり、両ユニットの回路規模が小さくて済むため、回路の実装が容易になる。

データ収集ユニット３（図３参照）において、データソート部５０は、複数の補助データ収集ユニット２から入力した複数のデータパケットを検出時刻データ順に出力する。同時判定部５１は、この検出時刻データ順に並べられたデータパケットから同一事象により生じたγ線対に係るもの（すなわち、同時計数に係るもの）を判定する。具体的には、ペア確認部５２は、データソート部５０から出力された複数のデータパケットを、同時計数に係るものと、そうでないものとに分別する。ペア生成部５３は、同時計数に係るデータパケットのペアを組み合わせる。

データソート部５０の機能を、図４を用いて以下に具体的に説明する。ユニットデータバッファ６５は、データパケットを入力順に格納する機能と、格納したデータパケットを入力順に出力する機能と、格納したデータパケットを一括して消去する機能とを有する緩衝記憶装置である。

切替スイッチ６０は、タイムフレームごとに、次の（ａ１）、（ａ２）の切替え操作を反復し、補助データ収集ユニット２に接続されるバッファを切替える。
（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。

切替スイッチ６１は、タイムフレームごとに、次の（ｂ１）、（ｂ２）の動作を反復し、ユニットソート回路６６に接続されるバッファを切替える。
（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。

したがって、第１バッファ６５ａが、補助データ収集ユニット２からのデータパケットを格納している間、第２バッファ６５ｂは、格納したデータパケットをユニットソート回路６６へ出力する。反対に、第２バッファ６５ｂが、補助データ収集ユニット２からのデータパケットを格納している期間では、第１バッファ６５ａは、格納したデータパケットをユニットソート回路６６へ出力する。このように切り替えが行われるため、タイムフレームごとにデータ処理を行っても、複数のデータパケットは連続して処理される。

なお、格納したデータパケットを出力していた第１バッファ６５ａ（または第２バッファ６５ｂ）は、次のタイムフレームに変わった時点で、新たなデータパケットを格納するため、既に格納していたデータパケットを一括して消去する。第１バッファ６５ａ及び第２バッファ６５ｂは、補助データ収集ユニット２から１タイムフレームの間に出力が見込まれるデータパケットを格納するのに充分な容量を有することが好ましい。しかしながら、第１バッファ６５ａ（または第２バッファ６５ｂ）に、容量を超えるデータパケットが１タイムフレームの期間に入力された場合には、容量を超過した分のデータパケットが廃棄される。このように、第１バッファ６５ａ及び第２バッファ６５ｂが、実用上十分な容量を有すればよいことにより、回路規模の縮小を図ることができる。

ユニットソート回路６６は、第１バッファ６５ａ（または第２バッファ６５ｂ）から、格納されているデータパケットを読み出す場合には、複数の第１バッファ６５ａ（または複数の第２バッファ６５ｂ）からデータパケットを検出時刻データ順に順次出力させる機能を有する。具体的には、ユニットソート回路６６は、４つの第１バッファ６５ａ（または４つの第２バッファ６５ｂ）のそれぞれの、まだ読み出されていなくて最も出力端側に位置する各データパケットのうち、最も早い検出時刻データを含むデータパケットを検索して読み出す。ユニットソート回路６６は、読み出したデータパケットを出力予定のデータパケット列の最後尾に付加する。このデータパケット列は、検出時刻データ順に並べられた複数のデータパケットを含んでいる。ユニットソート回路６６は、上記したように、最も早い検出時刻データを含むデータパケットの取り出し、及びデータパケット列の最後尾への付加を反復する。なお、第１バッファ６５ａ（または第２バッファ６５ｂ）において、取り出されたデータパケットには、取り出されたことを示すフラグが立てられる。

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ように、構成してもよい。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おいてもよい。

ユニットソート回路６６は、上記のように検出時刻データ順（検出時間順）に読み出されたデータパケットを、この順序で所定個数まとめて、切替スイッチ６２へ出力する。ユニットソート回路６６は、このように、あらかじめ検出時刻順に並べられた複数のデータパケットをまとめて出力するため、多数のデータパケットをまとめてソートする場合と比較すると、処理負荷が小さくて済み、回路規模の小規模化または処理速度の高速化を図ることができる。

ディレイドデータバッファ６７は、データパケットを入力順に格納する機能と、格納したデータパケットを入力順に出力する機能と、格納したデータパケットを一括して消去する機能とを有する緩衝記憶装置である。なお、ディレイドデータバッファ６７の各バッファ（６７ａ〜６７ｃ）は、後記する一括消去動作を行うまでは、データパケットの出力を行っても、その記憶内容を保持する。したがって、各バッファ（６７ａ〜６７ｃ）は、同一の記憶内容を、２回ずつ読み出されることとなる。

切替スイッチ６２は、タイムフレームごとに、次の（ｃ１）〜（ｃ３）の動作を反復し、ユニットソート回路６６に接続されるバッファを切替える。
（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。

切替スイッチ６３は、タイムフレームごとに、次の（ｄ１）〜（ｄ３）の動作を反復し、ディレイドデータソート回路６８に接続されるバッファを切替える。
（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。

したがって、第１バッファ６７ａが、補助データ収集ユニット２からのデータパケットを格納している間、第２バッファ６７ｂ及び第３バッファ６７ｃは、格納されているデータパケットをユニットソート回路６６へ出力する。同様に、別のタイムフレームでは、それぞれのバッファ（６７ａ〜６７ｃ）の入力端及び出力端の接続先が切替えられて、同様な動作が行われる。

なお、格納されているデータパケットを出力していたバッファ（６７ａ〜６７ｃのいずれか）は、２回のデータパケットの出力に係るタイムフレームが終了した時点で、新たなデータパケットを格納するため、格納されているデータパケットを一括して消去する。すべてのバッファ（６７ａ〜６７ｃ）は、すべての補助データ収集ユニット２から１タイムフレームの間に出力されるデータパケットを格納するのに充分な容量を有することが好ましいが、格納しきれないデータパケットが入力された場合は、バッファ６５ａ、６５ｂと同様に、これを廃棄する。

ディレイドデータソート回路６８は、ディレイドデータバッファ６７に格納されている各データパケットを検出時刻データ順に所定個数をまとめて出力する機能を有する。この場合の検出時刻データ順とは、タイムフレームの開始時を最小値とし、このタイムフレームの終了時を最大値として巡回する値をとる相対時刻の順であることを意味する。つまり、新たなタイムフレームの開始ごとに、この相対時刻の基準時刻は初期化されるので、複数のタイムフレームに係るデータパケットをこの相対時刻順に並べると、異なるタイムフレームに係るデータパケットが混在し、相前後して並ぶことになる。

ディレイドデータソート回路６８は、バッファ６７ａ，６７ｂ，６７ｃのうち、切替スイッチ６３によって接続された２つのバッファのそれぞれの、まだ読み出されていなく最も出力端側に位置する各データパケットのうち、最も早い検出時刻データを含むデータパケットを検索して読み出す。ディレイドデータソート回路６８は、読み出したデータパケットを出力予定のデータパケット列の最後尾に付加する。ディレイドデータソート回路６８は、上記したように、最も早い検出時刻データを含むデータパケットの読み出し、及びデータパケット列の最後尾への付加を反復する。なお、バッファ６７ａ，６７ｂ，６７ｃにおいて、読み出されたデータパケットには、読み出されたことを示すフラグが立てられる。

上記した２つのバッファから各データパケットを読み出す際に、ディレイドデータソート回路６８は、２つのバッファ（６７ａ〜６７ｃのいずれか２つ）のうちで、後にデータパケットを格納したバッファから読み出した各データパケット（新しいデータパケット）に、'p'（prompt）フラグを立てる。また、ディレイドデータソート回路６８は、それらの２つのバッファのうちで、先にデータパケットを格納したバッファから読み出した各データパケット（古いデータパケット）に、'd'（delayed）フラグを立てる。絶対時間を基準とした場合、'd'フラグを立てる古いデータパケットは、'p'フラグを立てる新しいデータパケットよりも１つ前のタイムフレームにおけるデータパケットである。

つまり、ディレイドデータバッファ６７の各バッファは、タイムフレームごとに、切替スイッチ６２，６３の切替えによって次の（ｅ１）〜（ｅ３）の手順を反復する。
（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。

バッファ（６７ａ〜６７ｃ）は、未読の先頭のデータアドレスのポインタを保持していて、先頭のデータパケットが１つ読み出されると、このポインタを次のデータパケットのアドレスへシフトする。したがって、このポインタを参照して、未読の先頭のデータパケットを読み出せる。バッファ（６７ａ〜６７ｃ）は、同一内容の格納データが２回読み出されるため、タイムフレームの開始時に先頭のデータアドレスを示すポインタの位置を復元するが、その間、格納しているデータパケットは消去しない。そして、新たなデータパケットを格納するタイムフレームの開始時になってから、格納してあるデータパケットを全消去する。

ディレイドデータソート回路６８は、このように処理された、検出時刻データ順に所定個数をまとめられた複数のデータパケットを、同時判定部５１へ出力する。ディレイドデータソート回路６８は、このように、あらかじめ検出時刻順に並べられた所定個数のデータパケットをまとめて出力するため、処理負荷が小さくて済み、回路規模を小さくしたり、処理速度を高速化したりできる。

図５に示すように、ペア確認部５２は、データソート部５０から送られてきたデータパケットを順次比較し、データに同時計数のペアが存在するかを調べ、同時計数のペアに同時計数フラグを立て、遅延同時計数のペアに遅延同時係数フラグを立てる機能を有する。

同時判定部５１のペア確認部５２に入力される各データパケットは、検出器２４の識別子、検出時刻データ及び波高値データ以外に、前述した'p'または'd'の値をとるディレイフラグを含んでいる。ペア確認部５２は、データパケットを入力すると、後記する各フラグを書き込むためのフラグ領域をさらに付加したデータパケットを、ペア生成部５３へ出力する。

ペア確認部５２において上記フラグ領域に設定されるフラグは、同時計数フラグ、同時計数位置フラグ、遅延同時計数フラグ、及び遅延同時計数位置フラグである。同時計数フラグ及び遅延同時計数フラグは、'なし'、'あり'（有効）及び'データ無効'の３値をとる。同時計数位置フラグ及び遅延同時計数位置フラグは、自身のデータパケットに後続するデータパケットにペアが存在する場合は、ペアとなるデータパケットまでの距離（例えば、レジスタの段数）を値としてとり、それ以外の場合は、値'０'をとる。これらのフラグの初期値は'０'である。

ペア確認部５２の比較データレジスタ７０は、入力端に位置するレジスタ７０ａに、ディレイドデータソート回路６８から出力されたデータパケットを検出時刻データ順に順次入力し、各データパケットを１クロックごとに出力端に位置するレジスタ７０ｅに向かって途中のレジスタを１段ずつシフトさせる。比較データレジスタ７０は、レジスタ７０ａ〜７０ｅに１つずつ、合計５つのデータパケットを記憶する。

比較器７５ａ〜７５ｄそれぞれは、レジスタ７０ｅに記憶されているデータパケットと、レジスタ７０ａ〜７０ｄのうち該当する１つのレジスタに記憶されているデータパケットとの比較を行う。比較器７５ａ〜７５ｄは、比較対象となる２つのデータパケットの検出時刻データの差（検出時間差という）が、所定の同時判定許容時間（時間窓）内に入るか否かを判定する（検出時間差の判定）とともに、これらの２つのデータパケットの検出器２４の識別子を基に、これらの検出器２４の位置が、同時事象としてあり得る範囲内であるか否かを判定する（検出位置の判定）。

同時計数判定回路７６は、比較器７５ａ〜７５ｄの各出力に基づいて、同時計数または遅延同時計数となり得るデータパケットのペアを見出す機能を有する。第１判定部７４ａは、比較器７５ａから２つの判定情報（時間窓に対する判定情報及び検出器位置に対する判定情報）を入力し、検出時間差が時間窓内に入り２つの検出器位置が同時事象としてあり得る範囲内であり、比較器７５ａに入力された２つのデータパケットのディレイフラグが共に'p'である場合、同時計数を判定する。また、第１判定部７４ａは、２つの判定情報が上記のように満たされ、それらデータパケットのディレイフラグが、'p'と'd'、あるいは、'd'と'p'の組み合わせである場合、遅延同時計数を判定する。なお、２つのデータパケットのディレイフラグが共に'd'である場合は、同時計数及び遅延同時計数の判定を行わない。他の第１判定部７４ｂ〜７４ｄも、該当する比較器７５ｂ〜７５ｄから入力した２つの判定情報を基に第１判定部７４ａと同様な判定処理を行う。

同時計数判定回路７６の第２判定部７３は、第１判定部７４ａ〜７４ｄが、１つの同時計数を判定した場合、有効なデータパケットのペアであると判定し、このデータパケットのペアの同時計数フラグを'あり'（有効）にし、基準となるレジスタ７０ｅ内のデータパケットの同時計数位置フラグに、ペアとなるデータパケットが位置するレジスタ（７０ａ〜７０ｄのいずれか）までの距離（段数）を書き込む。

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。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同時係数のペアが存在する場合、そのペアは必ず１組となるべきである。

本実施形態では、１タイムフレーム分ずれた２組のデータパケットを混ぜて処理を行っている。
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。

また、データパケットの比較、同時計数または遅延同時計数の集計、各レジスタに格納されているデータパケットのフラグ立てなどを、パイプライン処理により行うように構成してもよい。これらの処理を、同一のクロックを基準に行うことにより、回路を簡素化できるとともに、スループットを向上させることができる。この場合、ペア確認部５２とペア生成部５３と間に、パイプライン処理によるディレイ分のデータレジスタ（図示せず）を挿入する。

ペア生成部５３は、同時計数フラグ及び遅延同時計数を参照して、同時計数または遅延同時計数に係るデータパケットのペアを選び出し、これらの２個のデータパケットを統合し、１個の同時計数または遅延同時計数に係るデータパケットを生成して、収集コンソール４の収集ワークステーション５へ出力する機能を有する。ペアデータレジスタ７２は、上記した順方向に、レジスタ７２ａ〜７２ｅを直列接続したシフトレジスタであり、１タイムフレームごとに格納したデータパケットを１段ずつシフトするとともに、入力端及び出力端で、データパケットを入出力する。

ペアデータ生成回路７８は、レジスタ７２ｅのデータパケットを確認し、このデータパケットの同時計数フラグまたは遅延同時計数フラグが'あり'（有効）であるとき、データセレクタ７７のセレクタ７７ａ〜７７ｄを制御し、ペアとなるデータパケットを取り出す。両方のデータが有効であれば２つのデータパケットをまとめ、１つのパケットデータとして出力する。なお、データパケットには通常の同時計数に係るものと遅延同時計数に係るものが存在するため、それぞれ別個にペアとなるデータを取り出す。

図７及び図８を参照し、同時計数判定回路７６、具体的には第２判定部７３で行われる同時計数判定処理について説明する。
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）。

以上に述べた同時計数に係る処理が終了した後、第２判定部７３は、比較器７５ａ〜７５ｄからの出力情報に基づいて、図８に示す、遅延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'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０個であるかを判定する（ステップ１２１）。この判定が「Ｙｅｓ」の場合には、同時計数判定処理は終了であり、ステップ１０１に戻って次の基準となるデータパケット（レジスタ７０ｄに格納されたデータパケット）が、レジスタ７０ｅにシフトされるのを待つ。その新たな、基準となるデータパケットがレジスタ７０ｅにシフトされた後、ステップ１０３〜１１１及びステップ１２１〜１２９の処理が繰り返される。
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。

図９を参照し、同時判定部５１内のペア生成部５３、具体的にはペアデータ生成回路７８で実行されるペアデータ生成処理について説明する。
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）。

次に、ペアデータ生成回路７８は、セレクタ７７ａ〜７７ｄからの出力情報に基づいて、遅延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遅延同時計数フラグが'有効'であるかを判定する（ステップ２０６）。ステップ２０６の判定が「Ｎｏ」の場合、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。その判定が「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が'前方一致'であるかを判定する（ステップ２０７）。この判定が「Ｎｏ」のとき、ステップ２０１に戻って、所定の処理を繰り返す。その判定が「Ｙｅｓ」のとき、基準になるデータパケットと、遅延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２０８）。そして、ステップ２０１に戻って所定の処理を繰り返す。

なお、同時計数判定処理（図７及び図８参照）及びペアデータ生成処理（図９参照）は、複数のデータパケットについて、１クロックの間に並行して実行される。

図１０を参照し、データパケットを同時判定及び遅延同時判定する例について説明する。図１０（ａ）に示すデータパケット列は、図１０（ｂ）に示すように、同時判定部５１へ順次入力されると、ペア確認部５２及びペア生成部５３において前述した図７〜図９に示す処理手順等により処理され、同時判定部５１から収集ワークステーション５へ順次出力される。

まず、初期状態（図示せず）では、レジスタ７０ａ〜７０ｅ及び７２ａ〜７２ｅのいずれにもデータパケットが格納されていない。各フェーズの時間間隔は１クロックの時間幅と同じである。したがって、１クロック分の時間が経過するごとに、フェーズ番号がひとつ進む。フェーズ番号がひとつ進むごとに、レジスタ７０ａ〜７０ｅ及び７２ａ〜７２ｅに格納されている各データパケットが、前述の順方向において隣のレジスタへとひとつずつシフトされる。

フェーズｐ１では、ペア確認部５２にデータパケットｋ１が入力され、レジスタ７０ａに格納される。データパケットに含まれる各情報をデータパケットｋ１を例にとって説明する。それらの情報は、検出時間データ（t1）、検出器２４の識別子（pos1）、１タイムフレーム遅れたデータであるか否かを示すディレイフラグ（'p'または'd'）、及び同時計数処理で得られるフラグ情報が入るフラグ領域を含んでいる。フラグ領域の初期値はすべて'0'(NULL)である。

フェーズｐ１では、レジスタ７０ｅには、データパケットが格納されていない。このため、フェーズｐ１では、同時判定は行われない。フェーズｐ２〜フェーズｐ４では、新たなデータパケットｋ２〜ｋ４が順次入力されるため、入力またはシフトにより、データパケットがレジスタ７０ａ〜７０ｄに順次格納される。しかし、先頭のレジスタ７０ｅにデータパケットが格納されていないため、同時判定は行われない。

フェーズｐ５では、データパケットｋ１が最終段のレジスタ７０ｅに格納される。比較器７５ａ〜７５ｄは、レジスタ７０ｅに格納されている基準となるデータパケットｋ１と、レジスタ７０ａ〜７０ｄに格納されているデータパケットｋ２〜ｋ５のそれぞれとを比較処理する。具体的には、比較器７５ａ〜７５ｄのそれぞれは、データパケットｋ１とデータパケットｋ２〜ｋ５のうちで該当する１つのパケットデータとを用いて、前述のように、検出時間差が時間窓内に入るか否かと、２つの検出位置が同時計数または遅延同時計数としてあり得る位置か否かを判定する。同時計数判定回路７６は、比較器７５ａ〜７５ｄのそれらの判定情報に基づいて、これらの２つの要件を満たしたデータパケットのペアを、同時計数または遅延同時計数と判定する（第１判定部７４ａ〜７４ｄ）。この例では、データパケットｋ１とデータパケットｋ２とが、同時計数たる要件を満たしているが、他の組み合わせは、同時計数たる要件を満たしていないものとする。この場合、同時計数判定回路７６は、そのようなデータパケットｋ１及びｋ２のディレイフラグが共に'p'であるので、同時計数のペアであると判定する。

同時計数判定回路７６は、同時計数判定が行われると、基準となるデータパケットには同時計数のペアが存在することを示す同時計数フラグを'あり'（具体的には'c'(coincidence)）にし、ペアとなるデータパケットが基準となるデータパケットからどれだけ遅れているかを示す値（レジスタの段数）を同時計数位置フラグに書き込む（第２判定部７３）。この例では、'c'及びデータパケットｋ２のデータパケットｋ１に対する相対位置'1'を示す'c1'が、データパケットｋ１のフラグ領域に同時計数フラグ及び同時計数位置フラグ（以後、両フラグを意味する同時計数（位置）フラグで表記）として立てられる。そして、ペアとなるデータパケットｋ２のフラグ領域には、同時計数のペアが存在することを示す'c'及びペアを作るデータパケットが自分より前に存在することを示す位置情報'0'を意味する'c0'が同時計数（位置）フラグとして立てられる。前述の検出時間差の判定及び検出位置の判定が共に「否」である場合、または同時判定する２つのデータパケットのディレイフラグが共に'ｄ'である場合には、該当するデータパケットのフラグ領域の値は、初期値のままである。

フェーズｐ６では、データパケットｋ１がレジスタ７２ａに格納され、データパケットｋ２がレジスタ７０ｅに格納される。このため、データパケットｋ２を基準に同時判定が行われる。データパケットｋ２と後続のデータパケットｋ３〜データパケットｋ６のそれぞれでは、検出時間差及び検出位置の各判定が「否」となる。このため、同時計数判定回路７６はフラグ領域の値を変更しない。また、フェーズｐ６では、同時計数（位置）フラグを立てられたデータパケットｋ１が、ペア生成部５３のレジスタ７２ａに格納される。しかし、レジスタ７２ｅにデータパケットが格納されていないためペアデータ生成回路７８はペアデータ生成処理を行わない。

フェーズｐ７では、データパケットｋ３がレジスタ７０ｅに格納される。フェーズｐ７では、データパケットｋ３と、データパケットｋ４及びｋ５のそれぞれとが比較される。この結果、データパケットｋ３、ｋ４は、いずれもディレイフラグが共に'p'であるので、同時計数データであると判定される。また、データパケットｋ３とデータパケットｋ５は、前者のディレイフラグが'p'及び後者のディレイフラグが'd'であるため、遅延同時計数であると判定される。このため、データパケットｋ３には同時計数であり一つ後ろのデータパケットｋ４とペアを取ることを示す値'c1'が同時計数（位置）フラグとして立てられるとともに、遅延同時計数であり２つ後ろのデータパケットｋ５とペアとなることを示す値'd2'が遅延同時計数（位置）フラグとして立てられる。データパケットｋ４には同時計数（位置）フラグとして'c0'が、データパケットｋ５には遅延同時計数（位置）フラグとして'd0'が立てられる。

フェーズｐ８及びｐ９では、同時計数または遅延同時計数に該当するペアが見出せないので、データパケットｋ１〜ｋ８が順方向にシフトされる。フェーズｐ１０では、データパケットｋ６とデータパケットｋ７とが一致しているので、データパケットｋ６に同時計数（位置）フラグとして'c1'が立てられ、データパケットｋ７に同時計数（位置）フラグとして'c0'が立てられる。

フェーズｐ１１では、データパケットｋ７とデータパケットｋ８とが一致していて、データパケットｋ７及びデータパケットｋ８に同時計数（位置）フラグが立てられるが、データパケットｋ７についてはすでに同時計数フラグが立てられている。フラグがすでに立っているということは、２組以上の一致に係るペアが存在することを示している。すでにフラグが立っているデータパケットｋ７に、さらにフラグを立てるべきこととなったときは、同時計数のペアが確定できない。このため、同時計数（位置）フラグとして、'データ無効'であることを示す'c-'を立てる。これは、同時に２以上の一致を比較器７５ａ〜７５ｄで判定した場合も同様である。

フェーズｐ１０では、レジスタ７２ｅにデータパケットｋ１が格納されたので、ペアデータ生成回路７８は、ペアデータ生成処理を行う。ペアデータ生成回路７８は、レジスタ７２ｅに格納されているデータパケットｋ１の同時計数フラグ（または遅延同時計数フラグ）を参照し、ペアとなるデータパケットの有無を判定する。データパケットｋ１の同時計数（位置）フラグの値は、'c1'であるから、同時判定のペアとなるデータパケットが１段、後ろに存在していることが分かる。そこで、データパケットｋ２の同時計数（位置）フラグを参照してこのデータパケットｋ２が有効であることを確認し、データパケットｋ１とデータパケットｋ２とがとられて一個の同時計数のデータパケットとして、収集ワークステーション５へ送信される。仮に、データパケットｋ２が、後続するデータパケットｋ３〜ｋ８のいずれかと、さらにペアとなりうる条件のとき、同時計数判定回路７６は、データパケットｋ２の同時計数（位置）フラグを'データ無効'にする。これにより、誤った同時判定を防ぐことができる。

フェーズｐ１１では、データパケットｋ２に、同時計数を示す同時計数（位置）フラグ'c'が立っているが、ペアとなるデータパケットは前方に存在するためペアデータは生成されない。

フェーズｐ１２では、データパケットｋ３に対し、データパケットｋ４が同時計数と判定され、データパケットｋ５が遅延同時計数と判定されているため、ペアデータ生成回路７８は、データパケットｋ３とデータパケットｋ４とをまとめて一個とした同時計数のデータパケット、及びデータパケットｋ３とデータパケットｋ５とをまとめて一個とした遅延同時計数のデータパケットのそれぞれを収集ワークステーション５へ送信する。

このように、同時判定部５１では、同時計数判定及び遅延同時計数判定に係るフラグ処理は、同種の回路で独立して行えるため、回路を簡素化できる。さらに、比較器７５ａ〜７５ｅは、同時計数処理及び遅延同時計数処理で共用しているため、回路規模を縮小できる。

また、データパケットにフラグを付してこれを参照し、データパケット同士の比較を、基準となるデータパケットと、このデータパケットに後続するデータパケットとに限って行っているため、処理負荷が少なくて済み、回路規模が縮小される。比較処理は、データパケットにフラグが立っているか否かに関係なく行えるため、比較器７５ａ〜７５ｄを連携して動作させ、データパケットをパイプライン処理することが可能である。これにより、ペア確認部５２のスループットを増大させ、同時判定部５１の処理能力を高められる。
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。

検出器ユニットからのデータを直接、同時計数回路に入力する構成と異なり、本実施形態では、検出器ユニット１，１Ｂから１タイムフレーム間に出力されるデータパケットを、一方のバッファ（例えば、第１バッファ６５ａ）に格納している間、他方のバッファ（例えば、第２バッファ６５ｂ）に格納されたデータを利用して、後段の処理を行っている。このため、
（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。

（第２実施形態）
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。

図１１及び図２を参照し、散乱線処理の概要について説明すると、被検体Ｐ内から放射されたγ線などの放射線は、その一部が、被検体Ｐの周囲に配置された検出器ユニット１Ｂ内の検出器２４で捕捉され、検出される。１個のγ線は、最初に入射した１個の検出器２４において、その全エネルギーを電気エネルギーとして開放することが、検出を行う上で好都合である。

しかし、現実には、１個のγ線のエネルギーの一部がある検出器２４で解放され、残りのエネルギーが他の検出器２４で解放されることにより、同一のγ線が２つもしくは３つ以上の検出器２４で検出されることがある。従来は、このような散乱線の検出結果は、単に捨てられていた。そこで、本実施形態では、散乱線処理を行い、１個のγ線に起因する複数の検出データを統合してこのγ線のデータを再現し、後段の処理で利用できるようにした。これにより、核医学診断装置１００Ｂのγ線の検出感度を向上させ、撮像時間、すなわち検査時間を短縮できる。また、検出器２４の配置を細密化できるので、解像度の向上を図ることができる。

図１２に示すように、検出器ユニット１Ｂは、検出器ユニット１においてデータ統合ＩＣ２０の代わりにデータ統合ＩＣ２０Ｂを具備している。
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。

第１データソート部８０は、複数のデータ取得ＩＣ２１の出力を入力とするほかは、データ収集ユニット３内のデータソート部５０と同様の構成を有し、同様の原理で動作する。第１データソート部８０は、複数のデータ取得ＩＣ２１から入力した複数のデータパケットを、検出時刻データ順に並べて併合して第１散乱線処理部８１に出力する。

第１散乱線処理部８１は、後記するように、入力されたデータパケットについて散乱線処理を行い、一個のγ線に起因する複数のデータパケットをまとめる機能を有する。散乱線処理の一例は、特開２００３−２５５０４８号公報に記載されている。第１散乱線処理部８１の出力は、この検出器ユニット１Ｂ内の第２データソート部８２と、隣接する検出器ユニット１Ｂ内の第２データソート部８２とに入力される。一個のγ線に起因する複数の散乱γ線は、同一の検出器ユニット１内の検出器２４で検出されるとは限られず、隣接する検出器ユニット１Ｂ内の検出器２４でも検出される場合がある。このため、第１散乱線処理部８１で散乱線処理を行った後、データパケットを隣接する検出器ユニット１Ｂ内の第２データソート部８２へも転送するのである。

第１の検出器ユニット１Ｂの第１散乱線処理部８１は、第１の検出器ユニット１Ｂ内で第２の検出器ユニット１Ｂに近い領域に位置する一部の検出器（好ましくは、第１の検出器ユニット１Ｂ内の領域を周方向において二等分した一方の領域で、第２の検出器ユニット１Ｂに近い領域内に位置する全検出器（第１の検出器ユニット１Ｂ内の１／２の検出器））２４のγ線検出信号に起因した各データパケットを、第２の検出器ユニット１Ｂの第２データソート部８２に出力する。

第２データソート部８２は、データパケットの入力元が異なるほかは、第１データソート部８０と同様の構成を有し、同様の原理で動作する。第２の検出器ユニット１Ｂの第２データソート部８２は、第２の検出器ユニット１Ｂの第１散乱線処理部８１、及び周方向においてその検出器ユニット１Ｂと隣り合う第２の検出器ユニット１Ｂの第１散乱線処理部８１からそれぞれ入力した各データパケットを合わせた状態でそれらのデータパケットを検出時刻データ順に並べて第２散乱線処理部８３に出力する。

上記したように、各第２データソート部８２は、自身が属する検出器ユニット１Ｂと、これに隣接する検出器ユニット１Ｂから集められたデータパケットを、検出時刻データ（検出時間）順に出力する。ここで、第２データソート部８２へ入力される２本のデータパケット列は、すでに検出時間順に並んでいる。このため、データパケット列の先頭から検出時刻データの早いものを選び、１列に併合するだけで、それらのデータパケットを検出時間順に並べることができる。このため、回路規模を縮小し、かつ高速で処理することができる。

第２散乱線処理部８３は、第１散乱線処理部８１と同様の構成を有し、同様の原理で動作する。第２散乱線処理部８３は、入力されたデータパケットを用いて散乱線処理を行い、一個のγ線に起因する複数のデータパケットのうち最初にγ線が入射された検出器２４のγ線検出信号に基づいたデータパケットを把握する機能を有する。第２散乱線処理部８３の出力は、この検出器ユニット１Ｂ内の散乱線データ処理部８４と、隣接する検出器ユニット１Ｂ内の散乱線データ処理部８４とに入力される。すなわち、第２散乱線処理部８３は、散乱線処理後のデータパケットが自身の属する検出器ユニット（例えば、第２の検出器ユニット）１Ｂのものであればそのデータパケットを自身の属する検出器ユニット（例えば、第２の検出器ユニット）１Ｂ内の散乱線データ処理部８４に、それが隣接する検出器ユニット（例えば、第１の検出器ユニット）１Ｂのデータパケットであればそのデータパケットを隣接する検出器ユニット（例えば、第１の検出器ユニット）１Ｂ内の散乱線データ処理部８４にそれぞれ出力する。

散乱線データ処理部８４は、第１データソート部８０と同様の構成及び機能を有する。散乱線データ処理部８４は、自身が属する検出器ユニット（例えば、第１の検出器ユニット）１Ｂ内の第２散乱線処理部８３からの各データパケットと、隣接する検出器ユニット（例えば、第２の検出器ユニット）１Ｂからの各データパケットと入力された各データパケットの、それぞれの第２散乱線処理部８３での処理結果に基づいて、散乱線処理を行い、一個のγ線に起因する複数のデータパケットのうち最初にγ線が入射された検出器２４のγ線検出信号に基づいたデータパケットを、補助データ収集ユニット２へ出力する。散乱線データ処理部８４は、補助データ収集ユニット２に出力する各データパケットを検出時刻データ順に並べる。

図１３に示すように、第１散乱線処理部８１は、ペア確認部８５及びペア生成部８６を具備している。第１散乱線処理部８１の構成及び動作は、第１実施形態で説明した同時判定部５１に準じるものであり、ペア確認部８５は、ペア確認部５２に相当し、ペア生成部８６は、ペア生成部５３に相当する。ペア確認部８５は、レジスタ９０ａ〜９０ｅを含む比較データレジスタ９０、比較器９５ａ〜９５ｄを含む比較器９５、及び散乱線判定回路９６を具備している。ペア生成部８６は、レジスタ９２ａ〜９２ｅを含むペアデータレジスタ９２、セレクタ９７ａ〜９７ｄを含むデータセレクタ９７、及びペアデータ生成回路９８を具備している。

第１データソート部８０からのデータパケットは、比較データレジスタ９０のレジスタ９０ａに入力される。比較データレジスタ９０は、レジスタ９０ａ〜９０ｅを直列に接続したシフトレジスタであり、クロックに同期して、１タイムスロットごとに、データパケットを順方向へ（レジスタ９０ｅに向かって）シフトさせる。

比較器９５は、比較器９５ａ〜９５ｄを含んでいる。比較器９５ａは、レジスタ９０ａ，９０ｅに接続されている。同様に、比較器９５ｂはレジスタ９０ｂ，９０ｅに接続され、比較器９５ｃはレジスタ９０ｃ，９７０ｅに接続され、比較器９５ｄはレジスタ９０ｄ，９０ｅに接続されている。散乱線判定回路９６は、入力端が比較器９５ａ〜９５ｄに、出力端がレジスタ９０ａ〜９０ｅにそれぞれ接続されている。

比較器９５ａ〜９５ｄのそれぞれは、レジスタ９０ａ〜９０ｄのうち対応する１つのレジスタ、及びレジスタ９０ｅに格納されている各データパケットを入力し、これらのデータパケットが１個のγ線に起因するものであるか否かを判定する。具体的には、比較器９５ａ〜９５ｄのそれぞれは、上記の対応するレジスタ及びレジスタ９０ｅ内のそれぞれのデータパケットから、各検出器２４の識別子（放射線の検出位置を意味する）及び各検出時刻データを読み取り、２個のデータパケットが所定の時間窓内のものであり、散乱γ線としてあり得る検出位置関係にあるか否かを判定する。さらに、比較器９５ａ〜９５ｄは、比較対象の２個のデータパケットに含まれる２つのエネルギーの和が、被検体Ｐから放出されたγ線のエネルギーと等しいか否かを判定する。そのγ線のエネルギーは、核医学診断装置１００ＢがＰＥＴ装置であるため、陽電子−電子対の対消滅によって生じる消滅γ線のエネルギーである５１１ｋｅＶである。核医学診断装置１００ＢがＳＰＥＣＴ装置である場合は、ＳＰＥＣＴ用薬剤を標識している放射性同位元素が放出するγ線のエネルギー（例えば、１４０ｋｅＶ）である。

散乱線判定回路９６は、比較器９５ａ〜９５ｄのそれぞれの判定結果を入力し、上記の３つの判定条件を満足したデータパケットのペアが１組であるか否かを判定する。散乱線判定回路９６は、データパケットのペアが１組である場合に、レジスタ９０ａ〜９０ｄのうちで該当する１つのレジスタ、及びレジスタ９０ｅに格納されている各データパケットに散乱線フラグを立て（値を'有効'にし）、また、そのペアが複数組ある場合（複数イベントが検出された場合）は、散乱線フラグを'無効'にする（無効フラグを立てる）。これらの処理は第１実施形態における同時計数と同様である。

また、散乱線判定回路９６は、検出時刻が所定窓内であり、検出位置関係が散乱線である旨の条件を満たしているデータパケットについて、エネルギーの総和を求め、５１１ｋｅＶであれば、該当する複数のデータパケットを、１個のγ線に起因する散乱線のデータパケットであると判定する。なぜなら、前記したように、１個のγ線が、３つ以上の検出器２４で検出されることがあり得るからである。このような判定がなされた場合、該当するデータパケットの各々に散乱線フラグを立てる。

散乱線処理を行う場合、複数の組み合わせにおいて、前記した散乱線の条件を満たす場合がある。散乱線処理では、これらの組み合わせに係るデータパケットを無効とせず、組み合わせの条件を比較し、検出位置間の距離及び検出時間間隔を勘案し、３個以上のデータパケットを組み合わせる。比較器９５は、距離条件及び検出時刻条件により優先順位を定めてフラグ付加し、散乱線判定回路９６は、最も優先度の高い組み合わせのデータパケットを選択し、その他の組み合わせに係るデータパケットは、無視する。

ペア確認部８５からのデータパケットは、ペア生成部８６のペアデータレジスタ９２のレジスタ９２ａに入力される。ペアデータレジスタ９２は、レジスタ９２ａ〜９２ｅを直列に接続したシフトレジスタであり、クロックに同期して、１タイムスロットごとに、データパケットを順方向へ（レジスタ９２ｅに向かって）シフトさせる。データセレクタ９７は、セレクタ９７ａ〜９７ｄを含んでいる。セレクタ９７ａはレジスタ９２ａに、セレクタ９７ｂはレジスタ９２ｂに、セレクタ９７ｃはレジスタ９２ｃに、及びセレクタ９７ｄはレジスタ９２ｄに、それぞれ接続されている。セレクタ９７ａ〜９７ｄは、それぞれレジスタ９２ａ〜９２ｄに接続されているとともに、セレクタ９７ａ〜９７ｄは、ペアデータ生成回路９８に接続されている。

ペアデータ生成回路９８は、レジスタ９２ｅ入力されたデータパケットの散乱線フラグを読み取る。そして、ペアデータ生成回路９８は、そのデータパケットに散乱線フラグが立っていれば、データセレクタ９７（セレクタ９７ａ〜９７ｄ）を制御し、ペアとなるデータパケットをレジスタ７０ａ〜７０ｄから探し出す。ペアデータ生成回路９８は、ペアとなるパケットデータが存在する場合には、これらのペアとなるデータパケットのうち最初にγ線が入射された検出器２４のγ線検出信号に基づいたデータパケットを、一個のγ線に起因するデータパケットとして出力する。この際、出力されるそのデータパケットは、エネルギー情報としてペアとなるデータパケットに係るエネルギーの合計値を、検出位置及び検出時刻の各情報として代表データパケット（レジスタ９２ｅに格納されているデータパケット）のそれらの情報を含んでいる。

前記したように、第２散乱線処理部８３は、入力元及び出力先が異なるほかは、第１散乱線処理部８１と同様の構成を有し、同様の散乱線処理を行う。このため、第１散乱線処理部８１を例にあげて、図１４を参照し、散乱線判定回路９６で実行される散乱線判定処理の手順について説明する。

まず、散乱線判定回路９６は、比較データレジスタ９０においてレジスタ９０ｅに新たなパケットデータがシフトされるまで待つ（ステップ３０１）。散乱線判定回路９６は、レジスタ９０ｅに新たなパケットデータが格納された後、ステップ３０３〜３１０の各処理（散乱線判定処理）を実行する。レジスタ９０ｅに新たなパケットデータが格納されたとき、散乱線判定回路９６は、まず、比較器９５ａ〜９５ｄからの出力情報に基づいて、基準となるデータパケット（レジスタ９０ｅに格納されているデータパケット）と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３０３）。「Ｙｅｓ」の場合、散乱線判定処理を終了し、ステップ３０１に戻って、それ以降の各処理を繰り返す。その判定が「Ｎｏ」の場合には、比較器９５ａ〜９５ｄからの出力情報が、その一致と判断されたデータパケットが１個以上であるかを判定する（ステップ３０３）。「Ｎｏ」の場合、基準となるデータパケットと、一致と判断されたすべてのデータパケットとについて、エネルギーの総和を求め（ステップ３０７）該当するすべてのデータパケットに係るエネルギーの総和が、所定のエネルギー窓内であるかを判定する（ステップ３０８）。この判定が、「Ｎｏ」であるときにステップ３０１の処理に戻り、「Ｙｅｓ」であるときにステップ３０９の処理が行われる。
る。

ステップ３０４の判定が「Ｙｅｓ」であるとき、基準となるデータパケットと、一致と判断されたデータパケットとについて、エネルギーの総和を求める（ステップ３０５）。該当するすべてのデータパケットに係るエネルギーの総和が、所定のエネルギー窓内であるかを判定する（ステップ３０６）。この判定が「Ｎｏ」であればステップ３０１の処理に戻る。ステップ３０６の判定が、「Ｙｅｓ」であれば、基準となるデータパケットに基準散乱線フラグを立てる。ただし、散乱線フラグがすでに立っている場合は、無効フラグを立てる（散乱線フラグを'無効'にする）（ステップ３０９）。そして、基準となるデータパケットとペアとなるデータパケットに散乱線フラグを立てる。ただし、散乱線フラグがすでに立っている場合には、無効フラグを立てる（散乱線フラグを'無効'にし）（ステップ３１０）。ステップ３１０の処理が終了後に、ステップ３０１の処理が実行される。

図１５を参照し、ペア生成部８６のペアデータ生成回路９８で実行されるペアデータ生成処理について説明する。第２散乱線処理部８３も同様なペアデータ生成処理を行う。まず、ペアデータ生成回路９８は、ペアデータレジスタ９２においてレジスタ９２ｅに新たなパケットデータがシフトされるまで待つ（ステップ４０１）。次に、基準となるデータパケット（レジスタ９２ｅに格納されているデータパケット）の散乱線フラグが'有効'であるかを判定する（ステップ４０３）。この判定が「Ｎｏ」であるときにはステップ４０１の処理を行う。その判定が「Ｙｅｓ」のとき、ペアの相手側のデータパケットの散乱線フラグが'前方一致'であるかを判定する（ステップ４０４）。この判定が「Ｎｏ」であるときにはステップ４０１の処理を行う。その判定が「Ｙｅｓ」のとき、基準になるデータパケットと、相手側のデータパケット（レジスタ９２ｅ以外のレジスタに格納されているデータパケット）とをまとめ、基準になるデータパケットを一個のγ線に起因する１個のデータパケットとして出力する（ステップ４０５）。その後は、ステップ４０１〜４０５の各処理が繰り返される。出力されるそのデータパケットは、前述したように、エネルギー情報としてペアとなるデータパケットに係るエネルギーの合計値を含んでいる。

なお、散乱線判定処理（図１３参照）及びペアデータ生成処理（図１４参照）は、複数のデータパケットについて、１クロックの間に並行して実行される。

本実施形態の核医学診断装置１００Ｂによれば、第１実施形態で得られる（ａ）、（ｂ）の効果が得られる。更に、本実施形態は、以下の（ｅ）、（ｆ）の効果を得ることができる。
（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。

本発明の第１実施形態に係る核医学診断装置を示す構成図である。 検出器ユニットを詳細に示す構成ブロック図である。 データ収集ユニットを詳細に示す構成ブロック図である。 データソート部を詳細に示す構成ブロック図である。 同時判定部を詳細に示す構成ブロック図である。 同時計数判定回路を詳細に示すブロック図である。 同時計数判定処理を示すフローチャート（第１面）である。 同時計数判定処理を示すフローチャート（第２面）である。 同時計数処理におけるペアデータ生成処理を示すフローチャートである。 同時判定部におけるデータパケットの処理例を示すダイアグラムである。 本発明の第２実施形態に係る核医学診断装置を示す構成図である。 検出器ユニットを詳細に示す構成ブロック図である。 第１散乱線処理部を詳細に示す構成ブロック図である。 散乱線判定処理を示すフローチャートである。 散乱線処理におけるペアデータ生成処理を示すフローチャートである。

符号の説明

１，１Ｂ 検出器ユニット
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)

1. 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。
2. 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。
3. 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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