JPH10123254A

JPH10123254A - ガンマカメラにより出力されるパルスの処理方法及びこの方法を使用するガンマカメラ

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Publication number: JPH10123254A
Application number: JP9259419A
Authority: JP
Inventors: Michel Tararine; タラリーヌミシェル
Original assignee: SMV International
Current assignee: SMV International
Priority date: 1996-09-09
Filing date: 1997-09-09
Publication date: 1998-05-15
Also published as: FR2753279B1; DE19739534A1; FR2753279A1; US6057551A

Abstract

(57)【要約】【課題】放射線のある身体（２５）の両側にある２つ
の検出器（２３、２６、２８、２４、２７及び２９）を
含むガンマカメラが出力する信号を処理する方法を開示
する。【解決手段】前記検出器のそれぞれ（２３、２６、２
８、２４、２７及び２９）は前記検出器（２３及び２
４）の上にガンマ線光子（γ′及びγ″）の衝突に関係
したパルスからなるアナログ電気信号（ｘ⁺ ，ｘ^- ，ｙ
⁺ ，ｙ^- 及びｗ）を発生しており、衝突点の座標は圧縮
された信号から計算され、衝突の検出は一致により平行
に行われる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はガンマカメラにより
出力されるパルスの処理方法と、この方法を使用するガ
ンマカメラに関する。本発明はシンチレーションカメ
ラ、即ち例えば米国特許第３０１１０５７号のアンガー
（ＡＮＧＥＲ）タイプのガンマカメラに関する。該特許
には動作原理と実施の手段が記載されている。これらの
ガンマカメラは放射線のある身体により放射される光子
を検出し表示するためのものである。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】ガンマ
カメラは核医学において器官内で患者内に注入された放
射性同位体により特徴づけられた分子の分布を表示する
ため使用されている。ガンマカメラの使用により放射線
のある身体の全てを調査することに拡張できる。

【０００３】該ガンマカメラの動作原理は図１に示して
ある。放射線のある身体１はガンマ光子γを放射する。
これらの光子は場合によっては全ての方向に身体１の点
から放射される。シンチレータ２はこれらのガンマ光子
γを受け、受けたガンマ光子γのそれぞれを衝突時に光
源ｓに変換する。シンチレータ２に向かい合って配置さ
れた光電子増倍管のセット３はシンチレータ内で光源ｓ
により出力された光の放射を電気信号に変換する。それ
ぞれの光電子増倍管は受けた光の量の全てに左右される
電気信号を出力する。例えば、同じタイプのインピーダ
ンスからなる重み付けアレイ４（一般には５個）は種々
の光電子増倍管から来る信号を５個の信号ｘ⁺ ，ｘ^- ，
ｙ⁺ ，ｙ^- 及びｗに変換する。信号ｘ⁺ ，ｘ^- ，ｙ⁺ 及
びｙ^- は光電子増倍管３の入力面から構成されている検
出面の上に光の分布の重心のＸとＹの位置に関する情報
を含んでいる。該信号ｗは光電子増倍管のセット３の上
に回収される全エネルギーを表している。

【０００４】位置計算回路５は信号ｘ⁺ ，ｘ^- ，ｙ⁺ 及
びｙ^- を回収しシンチレーションの期間に等しい期間を
越えてそれらを集め、衝突のＸ及びＹの位置を決定す
る。この位置計算回路５はＸ及びＹの位置に比例した２
つの信号ｘ及びｙを出力する。衝突検出回路６は信号ｗ
を受け、該衝突が計算に入れるものか無視するものかを
示す確認信号ｖを管のセット３が受けるエネルギーを示
すこの信号ｗの関数として決定する。表示装置７は該信
号ｘ，ｙ及びｖを受け、適用できればＸ及びＹの位置の
衝突点を衝突点の蓄積から成る画像として表示又は記録
する。重み付けアレイの無い他の測定装置も考えられ
る。該装置の原理はそれぞれの光電子増倍管の出力で該
信号をデジタル化し、高速マイクロプロセッサを使用し
同等な計算を行うことである。同様に、該光電子増倍管
は半導体装置に置き換えることができる。

【０００５】実際には、該放射線のある身体１は毎秒当
たり放射されるカウント数として一般に知られている所
定の時間間隔内に一定の数のガンマ線光子γの数を放射
している。毎秒当たり放射されるカウント数は放射線の
ある身体１の放射能に左右される。更に、これらのカウ
ント数は放射線のある身体１のあらゆる点からランダム
な方法でしかもあらゆる方向に放射される。実際には、
イメージを得るため放射線のある身体１の表示を二次元
に投影することにより、例えばシンチレータ２に垂直で
一方向から来るガンマ線光子γにのみ関心がある。これ
を行うため、コリメータ８はシンチレータ２の上に放射
線のある身体１により放射されるガンマ線光子γを平行
にするため使用される。このコリメータは例えば該コリ
メータの表面に直角な方向に多数の穴が開けられた数セ
ンチメートルの案内プレートから例えば構成されてお
り、この表面に垂直なガンマ放射のみ通す。コリメータ
を加える効果は選別が行われることである。これは約１
万から１つをカウントすることを表している。

【０００６】該カウントは非常に短時間の間だけ続き、
更に該カウントと共同する該衝突は時間についてのディ
ラック関数に例えられる。しかし、該シンチレータ２の
上への衝突は、該シンチレータ２、光電子増倍管のセッ
ト３、重み付けアレイ４、位置計算回路５と衝突検出回
路６との接続を通して、現象に縦続にトリガをかけ、最
後にかなり引き伸ばされたパルスを生ずる。該衝突の位
置を見つけるため、該計算回路５では該引き伸ばされた
パルスを表す期間にわたり該信号ｘ⁺ ，ｘ^- ，ｙ⁺ ，ｙ
^- を積分し、光電子増倍管のセット３が受けた光のスポ
ットの重心に対応した位置を計算する。しかし、２つの
カウントが互いに非常に近ければ、該引き伸ばされたパ
ルスは重なり合い該衝突の計算が誤る。

【０００７】該衝突検出回路６の目的は該衝突を考慮に
入れることを決定することである。検出が衝突位置計算
と同時に行われるので、エネルギーレベルに関連した位
置を確認する表示装置に情報が与えられる。以前は検出
は次の様に行われていた： −信号ｗが雑音閾値を越えるかの検出、 −この検出された閾値から信号ｗの積分、 −この信号ｗについての最大値の検出、 −雑音の閾値以下まで信号ｗの復帰を検出し信号ｗの積
分を終了する、 −信号が正規の最大値と最小値の間にあれば、又信号ｗ
が雑音の閾値以上にある時最大値のみが検出されたなら
ば、該信号ｗの積分結果の関数として確認信号を発生す
る。

【０００８】実際には、この様な検出は受け取ったエネ
ルギーの波形が一定の包絡線に対応しているかチェック
することになる。該包絡線は所定のエネルギー範囲内に
唯一の最大値を検出することにより１つのパルスのみが
あることをチェックすることに使用されている。それ
故、コンプトンガンマ線光子拡散によるエネルギーの低
いパルスも取り除かれる。

【０００９】デジタル技術に関する良好な制御によりシ
ステムが改善される。ＥＰ−Ａ−０４７０９０９号公報
には、該信号ｘ⁺ ，ｘ^- ，ｙ⁺ ，ｙ^- 及びｗをデジタル
化するシステムが記載されている。これには、デジタル
フィルタを使用し、光子の衝突を電気信号、即ち信号ｘ
⁺ ，ｘ^- ，ｙ⁺ ，ｙ^- 及びｗに変換する項目を逆伝達関
数にするため計算された伝達関数を用いて変換を行って
いる。該デジタルフィルタを通すことにより該信号のパ
ルス期間を大幅に少なくすることができる。フィルタの
前では、パルスの期間は１マイクロセカンドより若干大
きい。フィルタの後では、この期間は２５０ｎｓより小
さくなる（実際には、該期間は他の要素の中で、標本化
周波数とデジタルフィルタのパラメータにより左右され
る）。該パルスが短くなると、重なり合ったパルス数は
前より少なくなる。これらの条件のもとで、より多くの
カウントが単位時間当たりカウントされ、結局、該画像
をより早く得ることができる。検出はそれにも拘らず、
包絡線システムにより確実に行われる。

【００１０】デジタルフィルタを使用したコリメータを
有するシステムは毎秒２００、０００カウントまで数え
上げることができ、これは毎秒約２０億をカウントする
放射を表しており、約５０から６０ｍＣｉに対応してい
る。しかし、核医学では、患者に放射線として従来使用
していた同位体の放射線を使用することは該患者にある
種の危険を生ずる。一般には、コリメータシステムは多
くても毎秒数万カウントで処理するように患者に使用さ
れている。

【００１１】更に、同位体を放射する位置（即ち陽電
子）はガンマ線光子が反対方向に対になって放射される
所、例えば蛍石１８に存在することが知られている。位
置について言えば、ガンマ線光子を平行にする他の技術
は、２番目の検出器と一致検出回路とを有したガンマカ
メラを使用することからなる。該一致検出回路は他の方
向に放射された光子が到来する方向をチェックする。一
般に、該ガンマカメラは二つの同じ検出器を使用してい
る。該一致検出回路はガンマカメラの該二つの検出器に
接続されている。図２はこの種のシステムを示してい
る。

【００１２】図２に関し、放射線源１０は反対方向に対
になったガンマ線光子γ１とγ２とを放射する。シンチ
レータ１１と１２は放射線源１０のそれぞれの側に置か
れ、ガンマ線光子γ１とγ２のエネルギーを光エネルギ
ーに変換する。この種のシステムではコリメータを使用
していないことが判る。２つのシンチレータ１１及び１
２のそれぞれにより放射された光エネルギーは、それぞ
れ２つの光電子増倍管のセット１３と１４が受ける。光
電子増倍管のセット１３と１４はそれぞれ重み付けアレ
イ部品１５と１６に接続されている。該部品１５及び１
６はそれぞれ光電増倍管１３及び１４のセットから受け
たエネルギーを５つの信号に変換する。４つの信号は該
シンチレータ１１又は１２の上のガンマ線光子γ１又は
γ２の衝突の位置を知るため使用され、１つの信号はガ
ンマ線光子γ１又はγ２により放出された全エネルギー
を示している。位置計算回路１７及び１８のそれぞれは
該重み付けアレイ１５及び１６からの４つの信号を回収
する。該４つの信号は衝突の位置を表し、衝突点の座標
を計算し、表示及び蓄積装置１９に伝える。他の計算回
路は二つのガンマ放射線γ１及びγ２の起点の位置を突
き止める。別の種類のものが検出器のレベルで可能であ
る；該信号は該アレイを不必要にする光電子増倍管の出
力でデジタル化される；該増倍管も同等な装置に置き換
えることもできる。

【００１３】衝突検出回路２０及び２１はそれぞれアレ
イ部品１５及び１６から来る全エネルギーを表す信号を
回収する。これらの衝突検出回路２０及び２１は一方で
は該カウントが有効である、即ち包絡線に従っているこ
とをチェックし、他方では有効なカウントのそれぞれに
対し全体のパワーを計算する。該カウントが有効なら
ば、確認信号は表示装置１９と一致検出器２２に伝えら
れる。２つの有効な事象が同時に、即ち例えば約１０ナ
ノセカンドの間時間の窓の中に到着すると、該一致検出
器２２は二値信号を出し表示装置１９に本当に一致があ
ることを示す。該表示システム１９は光子の通路及びそ
の画像を再現する。

【００１４】患者に対し、ガンマ線光子の放射は全ての
方向に時々同時に行われる。臨床的な条件の下では、検
出可能な一致は一般にシンチレータ１１が受けたカウン
トの１％のみ示しており、受けたカウントの１２．９９
％はシングルである、即ち放出された二つの光子の一方
のみガンマカメラの検出器に到達する。実際には一致を
使用したガンマカメラは毎秒数十万のカウントを測定
し、この数は毎秒数千の一致を検出及び記録することに
なる。コリメータ装置についての利点は主に患者に使用
される放射能の線量を減少することにある。患者に注入
される線量は同等な収集時間に対する放射能の１００分
の１である。

【００１５】１９８９年のＶｏｌ．３４，ＮＯ．４、ペ
ージ４３７−４５６のＰｈｙｓ．Ｍｅｄ．Ｂｉｏｌに発
表されたＭａｎｋｏｆｆ，Ｍｕｅｈｌｌｅｈｎｅｒ及び
Ｋａｒｐによる文献であり表題が“Ｔｈｅｈｉｇｈ
ｃｏｕｎｔｒａｔｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆ
ａｔｗｏ−ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｌｙｐｏｓｉ
ｔｉｏｎ−ｓｅｎｓｉｔｉｖｅｄｅｔｅｃｔｏｒｆ
ｏｒｐｏｓｉｔｒｏｎｅｍｉｓｓｉｏｎｔｏｍｏ
ｇｒａｐｈｙ”には一致を使用した高速カウントが述べ
られている。この記事にはカウントが２５０ｎｓ未満で
処理されるデジタル処理を使用し毎秒２百万のカウント
が計数できることを述べている。しかし、毎秒放出され
る２百万のカウントでは放出された各カウントに対し一
致を作るため実験的に放出されるカウントの６２％だけ
回収できる。残りの３８％は使用されたガンマカメラに
より時間的に離れていないカウントに対応している。カ
ウントの放出率を増加させると、使用可能なカウントの
パーセンテイジは更に低くなる。

【００１６】患者に医学的に使用するため前述の記事で
述べた装置に置き替えると、受信されしかも一致に使用
できるカウントの数は１００で割る必要がある。

【００１７】いづれの場合でも、患者から放出されるカ
ウントの数が増加すると、受けたカウントが重なり合
い、それ故約２百万の放射されたカウントの一定数を越
えた有効なカウント数が減少する傾向にある。

【００１８】ガンマカメラを使用した検査は、カウント
の数が多いことが必要な（明確な画像を得るためには、
数百万のカウントが必要）画像の補足が必要なため比較
的長い。検査時に減少できるファクターはカウントの数
を増加させ毎秒当たりの考慮を行う必要がある。しか
し、現在の所、許容されるカウントの数は技術的に制限
される。

【００１９】要約すると、現在の技術の状態は次のとお
りである： −コリメータの線量を使用した図１のガンマカメラは、
技術的に毎秒当たり２００、０００のカウントが完全に
許容できても、患者に毎秒当たり数万を越えるカウント
を測定することはできない；更に、患者に高い放射能の
同位体を注入する必要がある、 −一致検出システムを使用した図２のガンマカメラは、
考慮に入れたカウントのの数を若干減少させることによ
り患者に吸収される放射性生産物の線量を大幅に減少す
ることができるが（カウントの全数に対し１００分の１
少ない線量）、前述の記事に示したように、約２百万の
カウントの高放射能では使用できるカウントの３０％を
越えるカウントが失われる；この種のシステムは２百万
の中から約１４、０００のカウントを取り出すことがで
き、更に空間解像は一般にコリメータシステムを用いた
場合より良い。

【００２０】本発明の目的は大きな技術的な変化の必要
が無く、即ち特に患者に注入される放射能の線量を増加
させること無く、一致検出ガンマカメラに対する許容カ
ウントの数を増加させることである。

【００２１】

【課題を解決するための手段】本発明は一致による検出
と受信した信号の圧縮を例えば非重畳（ｄｅｃｏｎｖｏ
ｌｕｔｉｏｎ）により組み合わせ、検出器の上のガンマ
線光子の衝突に対応したパルスの期間を短くすることで
あり、該一致検出は包絡線を使用して該カウントの有効
性をチェックすること無く非重畳の前の信号に行われ
る。最小のエネルギー閾値により部分的に補償される試
験の失敗によりある程度のエラーが生ずる。しかし、該
カウントはやがては間隔を空けることが改善されるとい
うことにより、簡単な検出の同時性により満足が得られ
る。

【００２２】このように、本発明は放射線のある身体の
両側に置かれた二つの検出器を含むガンマカメラにより
出力された信号を処理する方法を提案しており、前記検
出器のそれぞれは前記検出器の上のガンマ線光子に関係
したパルスからなるアナログ電気信号を発生し、各検出
器に対し： −少なくとも一つの圧縮信号を発生し、それぞれの圧縮
信号が電気信号の一つの代表であり、該圧縮信号につい
て該パルスの期間が短くされており； −該圧縮信号から衝突点の座標を計算し；更に並列に； −それぞれの検出器の少なくとも一つのアナログ電気信
号についてパルスを検出し； −１つのパルスが同時性に関連した時間の窓の中で二つ
の検出器によりそれぞれ出力される少なくとも二つのア
ナログ電気信号について検出されるならば一致信号を発
生する、ことを特徴としている。

【００２３】この種の方法は、ある場合には現在まで調
べられたデータに逆らう欠陥のあるデータ（パルスの偶
然な一致と重なり）を使用している。本発明では、この
方法により断層写真術に十分受け入れられている誤り速
度の低いデータを回復することが発見されている。完全
に誤ったデータは勿論次のように考慮されている：これ
により回復された画像の上に余分な雑音即ちぼやけが生
ずる。偶然の一致に対応した雑音は身体内の放射能の増
加と共に直線的に増加する。使用可能な一致の率を減少
すること無く患者の放射能を増加することができる；雑
音の増加は画像の上に予想される。

【００２４】本発明の目的は更に、前記検出器の上のガ
ンマ線光子の衝突に関連したアナログ電気信号をそれぞ
れ発生する２つの検出器を含むガンマカメラであり、前
記ガンマカメラが：アナログ電気信号の上に該パルスを
圧縮し圧縮された信号を出力する圧縮手段と、２つの検
出器とそれぞれ共同する少なくとも二つのアナログ電気
信号に関するパルスの存在を検出する手段と、少なくと
も二つのアナログ電気信号のパルスが規定された時間の
窓の中に発生するか検出するための一致手段と、を含む
ことを特徴としている。

【００２５】該方法及びガンマカメラに対しては、改善
が可能である。

【００２６】好適には、ガンマカメラの設計を簡単にす
るためデジタルデータを使用している。検出器の一つの
逆伝達関数に対応した伝達関数を有したデジタルフィル
タを使用している。

【００２７】更に、受信したカウントが有効と考えられ
る時、位置の計算及び信号の積分を行うよりも、幾つか
の動作を同時に行うが一致の検出に無関係に１クロック
サイクルだけオフセットしている各クロックサイクルで
動作を行うアーキテクチャが望ましい。

【００２８】本発明は以下のしかも添付の図面に関連し
て記載された内容で、これに限定されない内容を読むこ
とにより容易に理解でき、利点が明らかになる。

【００２９】

【発明の実施の形態】図３は本発明のこれに限定されな
い設計を示している。この図には放射線のある身体２
５、即ち位置エミッターであり、反対方向に放射され対
になったガンマ線光子γ′及びγ″を放射する該エミッ
ターの両側に置かれた２つのシンチレータ２３と２４が
ある。実際には、該対の１％が２つのシンチレータに到
達する２つの光子を有している。更に、光子γ′及び
γ″は該放射線のある身体の放射能密度に左右される法
則に基づく場所、方向及び周波数にランダムに放射され
る。光子γ′又はγ″がシンチレータ２３又は２４と接
触すると、該シンチレータは光子のエネルギーを全ての
方向に到達する光エネルギーに変換する。シンチレータ
２３又は２４により放射された光エネルギーは光電子増
倍管のセット２６又は２７により回収される。各シンチ
レータ２３又は２４はそれと共同する光電子増倍管のセ
ット２６又は２７を有している。各セット２６又は２７
の光電子増倍管のそれぞれは該シンチレータから受ける
光の量に比例した電気信号を出す。該光の量はシンチレ
ータ２３又は２４の上で光子γ′又はγ″の衝突に関し
て考察される該管の位置に左右される。

【００３０】好適な設計では、２つの重み付けアレイ部
品２８又は２９が使用されており、該部品はそれぞれ光
電子増倍管のセット２６又は２７に接続されている例え
ば抵抗器からなる。各重み付けアレイ部品２８又は２９
はアレイ部品２８又は２９と共同する光電子増倍管のセ
ット２６又は２７のそれぞれの光電子増倍管が出力する
信号に別々に重みを付ける５つのアレイから構成されて
いる。アレイ部品２８又は２９のそれぞれにより行われ
た重み付けはシンチレータ２３又は２４により放出され
た光の瞬間の量に直接左右される５つの信号ｘ⁺ ，ｘ
^- ，ｙ⁺ ，ｙ^- 及びｗを出力する。信号ｘ⁺ ，ｘ^- 及び
ｙ^- は対象とするシンチレータ２３又は２４のＸ及びＹ
軸に沿って該シンチレータ２３又は２４の上に光子γ′
又はγ″の衝突により生ずる光のスポットの分布を表し
ている。信号ｗは光子γ′又はγ″の衝突の後シンチレ
ータ２３又は２４により放出される全光エネルギーを表
している。

【００３１】検出器の好適な設計は現在最も良く知ら
れ、それ故当業者に最も容易に理解できるように選択さ
れている。勿論、本発明が適用できる他のシステムが存
在し、該システムは開発の状態に多かれ少なかれ事実上
依っている。例えばアレイの無いシステムが存在し、信
号のデジタル化はそれぞれの光電子増倍管の出力で直接
行われ、該発明には該アナログ信号を回収するため１以
上の光電子増倍管から出力の分岐が必要である。更に、
光電子増倍管が同等な半導体装置で置き換えられるシス
テムも存在する。

【００３２】この明細書のこの後では、検出器即ち検出
器ヘッドと呼ばれ、該装置は例えばシンチレータ２３
（又は２４）、光電子増倍管のセット２６（又は２７）
及び重み付けアレイ部品２８（又は２９）から構成され
ている。

【００３３】２つの位置計算回路３０及び３１はそれぞ
れ２つの重み付けアレイ部品２８及び２９に接続されて
いる。位置計算回路３０又は３１のそれぞれは信号ｘ
⁺ ，ｘ^- ，ｙ⁺ 及びｙ^- を受ける。これらの位置計算回
路３０及び３１の目的は受信した４つの信号から光子の
衝突の位置を決定することである。このタイプの回路の
多くの設計が知られており、いずれもがアナログ及び数
値的であり、本発明に使用できる。しかし、デジタル処
理回路が好ましい。後程図４の回路について記載する
が、この回路は位置計算回路３０及び３１の１つに対す
る可能な設計の一例である。計算回路３０及び３１のそ
れぞれは２つの部分の情報Ｘ及びＹを出す。例えば、情
報Ｘ及びＹは２つの１６ビットバスによりサポートされ
ている；この情報はしかし他のビット数により符号化さ
れ又はアナログ化にされる。

【００３４】該信号が各光電子増倍管の出力で直接デジ
タル化されるならば、光電子増倍管を適合させることが
勿論可能である該計算回路と情報を伝達するには１つの
バスで十分である。更に、受けたカウントのエネルギー
もこれらの同じ計算回路で計算される。

【００３５】２つのアナログ／デジタル変換器３２と３
３はそれぞれ重み付けアレイ部品２８及び２９に接続さ
れ、該信号ｗをこの例では１６ビットにより符号化され
るエネルギーデジタル情報に変換する。２つの非重畳回
路（デコンボリューション回路、ｄｅｃｏｎｖｏｌｕｔ
ｉｏｎｃｉｒｃｕｉｔ）３４及び３５はそれぞれアナ
ログ／デジタル変換器３２及び３３に接続されている。
これらの非重畳回路３４及び３５は実際には従来の構造
のデジタルフィルタであり、その伝達関数はシンチレー
タ２３（又は２４）の上で光子γ（又はγ″）の衝突を
電気信号ｗ（この明細書のこの後では初期伝達関数と呼
ぶ）に変換する要素の逆伝達関数である。この伝達関数
は例えばフーリエ変換の逆である逆フーリエ変換を計算
することにより得られる。このため、初期伝達関数のフ
ーリエ変換は光子γ′（又はγ″）の衝突に対応したパ
ルスのフーリエ変換に等しいことを考慮することが必要
である。より多くの情報は、ＥＰ−Ａ−０４７０９０９
号公報に、更に詳細には第７欄第１１行〜第８欄第３行
に記載されており、これはこのＥＰ−Ａ−０４７０９０
９号公報の図３と図４の場合と同じく、この公報に参考
として含められている。

【００３６】２つの積分器３６及び３７はそれぞれ非重
畳回路３４及び３５のそれぞれの出力バスに接続されて
いる。これらの積分器３６及び３７は非重畳回路３４及
び３５が出力した幾つかの連続した情報の値を加算する
構造を有している。更に、これらの積分器３６と３７は
各クロックサイクルで、クロックサイクルの一定数に対
するリーマン法に基づき制限される積分を開始し終了さ
せる。これら２つの積分器３６と３７はそれぞれの出力
で、例えば１６ビットにより符号化されたデータを出力
する。このデータは有限の周期の間光電子増倍管のセッ
ト２６又は２７により受信された全てのパワーを示して
いる：このデータはある場合には検出器が受けた衝突の
エネルギーを表す。

【００３７】２つのパルス検出回路３８と３９もそれぞ
れ重み付けアレイ部品２８及び２９に接続され、アナロ
グ電気信号ｗを受ける。これらのパルス検出回路３８と
３９のそれぞれは一番目の状態又は二番目の状態での位
置決めによりアナログ電気信号ｗの上にパルスが存在す
ることを表す二値信号を出力する。

【００３８】信号が一つの光電子増倍管（好ましくは使
用される検出器の中央に位置している）から来るなら
ば、同じパルスの列を回収するが、その大きさは光子の
衝突点と光電子増倍管の位置との間の距離に従い小さく
なり変化する。該パルス検出器は感度をより良くする必
要がある。

【００３９】一致回路４０は二つのパルス検出回路３８
及び３９により出力される二つの二値信号を取り出す。
この一致回路４０は一致があるならば一番目の状態に、
一致が無ければ二番目の状態に二値信号を設定する。言
い換えれば、２つのパルス検出回路３８と３９が所定の
時間の窓の中に同時にパルスを示すならば、一致回路４
０は一致を示し、選択された状態に適合した２つの入力
を有する簡単な論理ゲートで十分である。論理ゲート出
力信号は例えば単安定回路により決定される。

【００４０】蓄積回路４１は位置計算回路３０及び３１
からそれぞれのクロック周期で各シンチレータの上の衝
突点の座標と、これらの点のそれぞれに関連したエネル
ギーとを受ける。しかし、受信された殆ど全ての点は誤
っている。該座標を示す二値信号は該点が蓄積されるか
否か決定する。しかし、種々の回路３０、３１、３６、
３７及び４０から来る情報の同期に注意を払う必要があ
る。実際に、該同期は標本化周波数と、デジタル素子の
速度と、非重畳回路の正確性と、種々の信号が積分され
るサイクル数とに左右される。

【００４１】蓄積回路４１は更に最小エネルギー閾値を
使用して有効な衝突を敏速に分類し、高い散乱による誤
りを除去する。

【００４２】該蓄積回路４１では、エネルギーが関連し
ている有効な点はそれ故蓄積され、可能ならば表示又は
処理される。明瞭な画像を得るため必要不可欠な画像処
理は検出器のそれぞれの上の衝突の点に基づく接続経路
（例えば球面座標により定められる）を再建することか
らなる。該経路から、種々の画像は該通路の方向に直角
な平面にまっすぐに投影し、試験下の身体の中央の点を
通過することにより構成される。更に、得られた画像に
例えば、雑音の除去、三次元内でのコントラストの追加
又は再構成のような種々の処理、又は本発明の範囲内で
説明の必要の無い他の種々及び色々異なる画像処理を行
うことが可能である。

【００４３】図４は位置計算回路３０及び３１の好適な
設計を示している。この様に、該位置計算回路３０は信
号ｘ⁺ ，ｘ^- ，ｙ⁺ 及びｙ^- に対し４つの入力を有して
いる。変換器３２及び３３と同じタイプのアナログ／デ
ジタル変換器４２から４５は該入力のそれぞれに接続さ
れている。変換器の４２から４５のそれぞれはバスを通
り非重畳回路４６から４９の１つの入力に接続されてい
る。これらの非重畳回路４６から４９のそれぞれは非重
畳回路３４と３５に同じである。これらの非重畳回路４
６から４９の出力で、情報は取り出され積分器５０から
５３の中に入れられる。該積分器５０から５３は積分器
３６及び３７と同じタイプである。Ｘ位置計算回路５４
は２つの積分器５０及び５１の出力に接続され、該積分
器は信号ｘ⁺ とｘ^- に接続されている。この計算回路５
４はその出力で例えばΣｘ⁺ とΣｘ^- が信号ｘ⁺ とｘ^-
に対応した積分器５０と５１の出力データである時、Ｘ
＝（Σｘ⁺ −Σｘ^- ）／（Σｘ⁺ ＋Σｘ^- ）に等しい情
報を出力する。Ｙ位置計算回路５５は二つの積分器５２
と５３の出力に接続され、該積分器は該信号ｙ⁺ とｙ^-
に接続されている。この計算回路５５はその出力で、Σ
ｙ⁺ とΣｙ^- が信号ｙ⁺ とｙ^- に対応した積分器５２と
５３の出力データである時、Ｙ＝（Σｙ⁺ −ｙ^- ）／
（Σｙ⁺ ＋Σｙ^- ）に等しい情報を出力する。

【００４４】他の計算の可能性も該検出器の上の衝突の
座標の計算用として考えられる。同様に、計算回路５４
と５５に対する種々の設計の可能性がある。好適には、
一般にＤＳＰ（デジタル信号プロセッサを意味する）の
名の下に知られているマイクロプログラム回路が使用さ
れている。

【００４５】図５は積分器３６、３７、５０から５３に
対する好適な設計を示している。該積分器３６は積分の
計算を考慮に入れた標本化の周期の数に等しい一定数の
レジスタ６５から６８により構成されている；実際に
は、周期は８から１０であり、それ故レジスタも８から
１０個である。レジスタ６５と６８の間には、並列加算
器６９から７１が置かれ、加算器６９から７１はレジス
タ６５から６８より少ない。該加算器６９から７１のそ
れぞれは前のレジスタ６５から６７の出力からのデータ
と積分器３６の入力からのデータとを受け、次のレジス
タ６６から６８の入力にその結果を出力する。連鎖して
いる一番目のレジスタ６５は積分器３６の入力に接続さ
れた入力を有しており、連鎖の最後のレジスタ６８は積
分器３６の出力に接続されている出力を有している。こ
の様なセットアップの利点は計算が有効か無効かを知る
必要なく各クロックサイクルで開始できることである。
１６ビットのフォ−マットで継続するため、該加算器６
９から７１の出力にあるＬＳＢは次のレジスタ６６から
６８内では取り出されない。非常に有効なＤＳＰが使用
できるならば、前述の積分器を実現できる。

【００４６】図６はパルス検出回路３８と３９に対する
好適な設計を示している。該検出回路３８の入力は一方
では、遅延回路７２の入力に接続され、他方では反転減
衰器７３の入力に接続されている。該遅延回路７２は例
えば遅延線から構成されており、該遅延線は入力と出力
の間で数ナノセカンドだけ該信号を遅らす。反転減衰器
７３は入力と出力を有した線形増幅器に対応しており、
該増幅器はＫが０と−１の間である時係数Ｋだけ入力信
号を増幅する。２つの入力と１つの出力のあるアナログ
加算器７４は該遅延回路７２の出力に接続された一番目
の入力と、反転減衰器７３の出力に接続された二番目の
入力を有している。２つの入力と１つの出力のある比較
器７５は０Ｖに接続された一番目の入力とアナログ加算
器７４の出力に接続された二番目の入力を有している。
要素７２から７５は一定の部分弁別器に等しい回路を形
成している。該比較器７５の出力はパルスが無ければ一
番目の状態にあり、次に信号が絶対値で遅延回路７２に
より生ずる遅延だけ離れた前の電圧のＫ倍大きい傾斜を
有した正の変化を受けると二番目の状態に変わる。該比
較器７５の出力は、該傾斜が低くなれば、又は反転すれ
ば、或は該傾斜が遅延回路７２により生ずる遅延を越え
て保持されるならば一番目の状態に戻る。この様に、実
際に全てのパルスは検出される。１つの入力と１つの出
力のある単安定回路７６は比較器７５の出力に接続され
た入力を有しており、その出力は検出回路３８の出力と
組み合わされる。単安定回路７６は比較器７５の出力信
号を二値タイプの論理信号に変換する。回路３８の入力
信号に関するパルスのそれぞれの検出により規定の期
間、例えば約１０ナノセカンドの間単安定７６の出力で
二値信号の状態に変わる。該単安定回路７６は規定の期
間、時間の窓を開ける。

【００４７】例えば、ゼロ期間が続く分岐回路から構成
され、全体が単安定回路により状態が定められる例えば
最大検出器を使用することにより変更することが考えら
れる。

【００４８】この好適な設計は多くのトレードオフの結
果得られた。本発明の範囲を外れることなく、多くの異
なる設計、例えば異なる数のサイクルで動作を行う回路
を使用し、又は同じ論理レベルを使用することなく、異
なるビット数により該情報を処理すること、前に述べた
打ち切りを行わないこと、を行うことができる。

【００４９】更に、本発明の目的からそれることなく、
好適な設計から少し離れることができる。好適な設計に
必須で無いある選択を行うことができる。実際には、非
重畳フィルタの計算がより複雑になる完全にアナログの
装置を使用することができる。

【００５０】好適な設計では、４つの位置信号とエネル
ギーに関連した１つの信号を使用している。本発明から
外れることなく、異なる数の信号を使用することが全く
可能である。例えば、全体で４から６の信号が考えられ
る（この場合、各検出器の上のアレイの数は変更する必
要がある）。更に、エネルギーを表す信号のパルスの正
の状態のエッジの部分での検出を選択している。しか
し、位置信号の１つに対する、又は光電子増倍管又は同
等なものにより直接出力される信号に対するパルスを検
出することができる。更に、各検出ヘッドにより出力さ
れる幾つかの信号に関するパルスを検出することにより
冗長な検出を行うこともできる。

【００５１】検出ヘッドにアレイ部品を使用することは
各光電子増倍管の出力で標本化動作とデジタル変換を行
う同等な装置と置き換えることができる。高速マイクロ
プロセッサを位置及びエネルギー計算に使用することが
できる。

【００５２】更に、非重畳を行うことが目的であるデジ
タルフィルタは、パルスを圧縮することによりパルスの
時間の分離を行うあらゆる他の信号処理アルゴリズム即
ちフィルタと置き換えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の技術の状態に基づくコリメータガンマカ
メラの概略図である。

【図２】従来の技術の状態に基づく一致ガンマカメラの
概略図である。

【図３】本発明に基づくガンマカメラの好適な設計の概
略図である。

【図４】図３のガンマカメラの好適な設計で使用される
回路の好適な設計の概略図である。

【図５】図３のガンマカメラの好適な設計で使用される
回路の好適な設計の概略図である。

【図６】図３のガンマカメラの好適な設計で使用される
回路の好適な設計の概略図である。

【符号の説明】

１、２５放射線のある身体２、１１、１２、２３、２４シンチレータ３、１３、１４、２６、２７光電子増倍管１０放射線源１７、１８、３０、３１位置計算回路１９表示装置及び蓄積装置２２一致検出器３６、３７、５０、５１、５２、５３積分器３８、３９パルス検出回路４６、４７、４８、４９非重畳回路５４Ｘ位置計算回路５５Ｙ位置計算回路６５、６６、６７、６８レジスタ６９、７０、７１並列加算回路７２遅延回路７３反転減衰器７４アナログ加算器７５比較器７６単安定回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】２つの検出器（２３、２６、２８、２
４、２７及び２９）のそれぞれが、前記検出器（２３及
び２４）の上にガンマ線光子（γ′及びγ″）の衝突に
関係したパルスからなるアナログの電気信号（ｘ⁺ ，ｘ
^- ，ｙ⁺ ，ｙ^-及びｗ）を発生する該２つの検出器（２
３、２６、２８、２４、２７及び２９）を放射線のある
身体（２５）の両側に含んでいるガンマカメラにより出
力される信号を処理する方法であって、各検出器（２
３、２６、２８、２４、２７及び２９）に対し、 −少なくとも１つの圧縮信号を発生し、それぞれの圧縮
信号がアナログ電気信号（ｘ⁺ ，ｘ^- ，ｙ⁺ ，ｙ^- 及び
ｗ）の１つの代表であり、該圧縮信号について該パルス
の期間が短くされており； −該圧縮信号から衝突点の座標を計算し、更に並列に； −それぞれの検出器の少なくとも１つのアナログ電気信
号についてパルスを検出し； −１つのパルスが、同時性に関連した時間の窓の中で２
つの検出器（ｗ）によりそれぞれ出力される該アナログ
電気信号の少なくとも２つのパルスについて検出される
ならば一致信号を発生し、該一致信号により該衝突の確
実な位置（Ｘ，Ｙ）が確認される；ことを特徴とするガンマカメラにより出力される信号の
処理方法。
【請求項２】検出器（２３、２６、２８、２４、２７
及び２９）により出力された電気信号（ｘ⁺ ，ｘ^- ，ｙ
⁺ ，ｙ^- 及びｗ）が、それぞれ前記検出器（２３、２
６、２８、２４、２７及び２９）のそれぞれと共同する
重み付けアレイ部品（２８及び２９）により重みが付け
られ、該電気信号（ｘ⁺ ，ｘ^- ，ｙ⁺ ，ｙ^- 及びｗ）が
この様に該検出器の上のガンマ線（γ′及びγ″）の衝
突の位置とエネルギーとにより表されることを特徴とす
る請求項１に記載の方法。
【請求項３】該圧縮信号が該検出器（２３、２６、２
８、２４、２７及び２８）のそれぞれによりガンマ線
（γ′又はγ″）を電気信号（ｘ⁺ ，ｘ^- ，ｙ⁺ ，ｙ^-
及びｗ）に変換することに対応した伝達関数、幾分かは
逆伝達関数に基づきフィルタをかけることにより得られ
ることを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の
方法。
【請求項４】パルスの存在が検出されるアナログ電気
信号が、該エネルギーを表すアナログ電気信号に対応し
ていることを特徴とする請求項２又は３のいずれかに記
載の方法。
【請求項５】それぞれのクロックの周期において； −所定数の周期の間信号（ｘ⁺ ，ｘ^- ，ｙ⁺ ，ｙ^- 及び
ｗ）の積分を開始し； −前記の数の周期の間積分された衝突の位置（ｘ⁺ ，ｘ
^- ，ｙ⁺ 及びｙ^- ）に関連し、該圧縮された信号から該
検出器（２３、２６、２８、２４、２７及び２９）の上
でガンマ線（λ′及びλ″）の衝突の位置（Ｘ及びＹ）
を計算すること；を特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】該一致信号が計算された一定の衝突の位
置（Ｘ，Ｙ）を確認することを特徴とする請求項５に記
載の方法。
【請求項７】２つの検出器（２３、２６、２８、２
４、２７及び２９）を含み、それぞれの検出器がガンマ
線光子（γ′及びγ″）の衝突に関係した電気信号（ｘ
⁺ ，ｘ^- ，ｙ⁺ ，ｙ^- 及びｗ）を前記検出器（２３及び
２４）の上に発生するガンマカメラであって、前記ガン
マカメラが： −該電気信号（ｘ⁺ ，ｘ^- ，ｙ⁺ ，ｙ^- 及びｗ）に関す
るパルスを圧縮し更に圧縮された信号を供給するための
圧縮手段（３４、３５、４６から４９）と、 −該２つの検出器（ｗ）とそれぞれ共同する少なくとも
２つの電気信号に関するパルス（３８及び３９）の存在
を検出するための手段と、 −少なくとも２つの電気信号のパルスが規定された時間
の窓の中に形成されているか検出するための一致手段
（４０）と、を含んでいることを特徴とするガンマカメラ。
【請求項８】該電気信号（ｘ⁺ ，ｘ^- ，ｙ⁺ ，ｙ^- 及
びｗ）をデジタル情報に変換するためのアナログ／デジ
タル変換器（３２、３３、４２から４５）を含み、更に
該変換器内で該圧縮手段（３４、３５、４６から４９）
がデジタルフィルタから構成されていることを特徴とす
る請求項７に記載のガンマカメラ。
【請求項９】該検出器（２３及び２４）のそれぞれの
上に該衝突の位置を与えるための計算回路（３０から３
１）を含み、更にこれらの計算回路（３０及び３１）が
前記計算回路（３０及び３１）の同期を取るクロックの
各周期で計算を開始することと計算を終了することを行
うアーキテクチャを有していることを特徴とする請求項
８に記載のガンマカメラ。