[發明專利]信號處理設備與信號處理方法

無效

• 申請號: 201410465791.5
• 申請日: 2014-09-12
• 公開（公告）號: CN104434161A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發明（設計）人: 舟木英之;木村俊介;河田剛;板倉哲朗;古田雅則
• 申請（專利權）人: 株式會社東芝
• 主分類號: A61B6/03
• 分類號: A61B6/03;G05B19/042
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 宋靜嫻

相關申請的交叉引用

本申請基于2013年9月24日提交的日本專利申請No.2013-197355并要求其優先權的權益；該申請的全部內容通過引用結合于此。

領域

此處描述的實施例大體上涉及信號處理設備和信號處理方法。

背景

如今，已知其中使用實現光子計數技術的檢測器的光子計數計算機斷層照相(CT)設備。與積分型檢測器不同，實現光子計數技術的檢測器輸出能實現對于穿過測試對象的X射線光子進行獨立計數的信號。因此，在光子計數CT設備中，得以能重建具有高信噪比(SN比)的X射線CT圖像。

此外，由實現光子計數技術的檢測器輸出的信號可被用于測量(區分)X射線光子的能量。因此，在光子計數CT設備中，可通過將投影數據(通過一種類型的X射線管電壓的X射線的轟擊而收集)分為多個能量分量來完成成像。

作為實現光子計數技術的檢測器，已知“間接轉換型檢測器”，其中使用閃爍體臨時將入射的X射線光子轉換為可見光(閃爍體光)，且然后使用諸如光電倍增管之類的光傳感器將該閃爍體光轉換為電信號(電荷)。此處，光傳感器獨立地檢測通過由閃爍體進行的輻射轉換所獲得的每一個閃爍體光子，且然后檢測落在該閃爍體上的輻射并測量該輻射的能量。

近年來，積極從事了基于硅的光電倍增管的研發。另外，已經存在關于弱光檢測系統的研發，弱光檢測系統諸如使用閃爍體和光電倍增管實現光子計數技術的檢測器。在這個方面，正在以增強性能為目的進行進一步的研發。

在常規的弱光檢測系統中，從光電倍增管輸出的電荷由積分電路積分達預定時間周期且電荷被轉換為電壓。然后，電壓依序經受采樣/保持以及AD轉換(模擬到數字轉換)。隨后，相對于所獲得數字信號執行數字信號處理，且創建直方圖。

在這樣的常規弱光檢測系統中，由于AD轉換時間的原因，電荷的計數率(即，閃爍光子的計數率)是有限的。為了實現較高的計數率，期望的是實現高速AD轉換方法，諸如閃光法。然而，由于諸如閃光法之類的高速AD轉換方法要求大量比較器，這導致電路面積和功耗的增加。因此，在當前環境下，難以實現高速AD轉換方法。

特定地，在光子計數CT設備中，對于落在閃爍體上的X射線的計數率估計為，例如，約108cps(每秒108個計數)。為此理由，存在對于能以同時的方式在數百個通道中以高分辨率測量高速和高能數據的讀取電路的研發要求。然而，如上文所述，諸如閃光法之類的高速AD轉換方法要求大量比較器，藉此導致電路面積和功耗的增加。因此，難以實現高速AD轉換方法。因此，使用當前可用的讀取電路，難以在數百個通道中以同時的方式執行測量。

發明內容

各實施例的目的在于提供能以高計數率和高分辨率來實現信號處理的信號處理設備。

根據一實施例，信號處理設備包括積分器、第一模擬數字轉換器、和直方圖創建器。積分器配置為對與電磁波對應的電荷進行積分。第一模擬數字轉換器配置為，與由積分器執行的積分操作并行地，執行模擬數字轉換操作，該轉換操作使用來自積分器的積分輸出來生成電荷的數字數據。直方圖創建器配置為根據由第一模擬數字轉換器生成的數字數據來創建表示電磁波的能量分布的直方圖。

根據上述信號處理設備，能夠以高計數率和高分辨率提供信號處理。

附圖說明

圖1是示出根據第一實施例的光子計數計算機斷層照相(CT)設備的配置的圖；

圖2是部署在根據第一實施例的光子計數CT設備中的檢測器的平面圖；

圖3是部署在根據第一實施例的光子計數CT設備中的檢測器中的模擬前端的框圖；

圖4是根據第一實施例的光子計數CT設備的模擬前端中的每一個核心的積分器和第一模擬數字轉換器(ADC)的周圍部分的詳細框圖；

圖5是用于說明在根據第一實施例的每一個核心中圍繞積分器和第一ADC的構成元件的操作的時序圖；

圖6是部署在根據第一實施例的光子計數CT設備的模擬前端的每一個核心中的第二ADC的框圖；

圖7是用于給出有關作為具有在兩級中的AD轉換器的結果而增強的分辨率的說明的圖；

圖8是示出由部署在根據第一實施例的光子計數CT設備中的每一個核心中的計數器生成的示例性直方圖的圖；

圖9是根據第二實施例的光子計數CT設備的模擬前端中的每一個核心的積分器和第一ADC的周圍部分的詳細框圖；

圖10是用于說明在根據第二實施例的每一個核心中圍繞積分器和第一ADC的構成元件的操作的時序圖；