光传感器增益检测装置及光传感器增益检测方法.docx

光传感器增益检测装置及光传感器增益检测方法光传感器增益检测装置及光传感器增益检测方法本发明提供一种改善PET系统内的光传感器增益校正的装置一种光传感器增益检测装置，具备：检测器，包括光传感器，该光传感器输出信号，该信号起因于响应放射线的到达而发生的第1事件；余脉冲/暗脉冲检测器设备，检测起因于从第1事件触发且在第1事件之后在光传感器内发生的第2事件的余脉冲或者暗脉冲，响应该检测出的余脉冲或者上述暗脉冲而输出指示信号；积分器，对由光传感器输出的信号进行积分并输出；直方图设备，与积分器以及上述余脉冲/暗脉冲检测器设备连接，根据积分后的信号以及上述指示信号，生成直方图；增益决定设备，根据所生成的直方图来决定光传感器的增益专利说明】光传感器增益检测装置及光传感器增益检测方法【技术领域：】[0001]在本说明书中说明的实施方式一般涉及改善PET系统内的光传感器增益校正的装置以及方法背景技术：】[0002]在PET(即正电子(阳电子)放射断层摄影)成像中，放射性药品通过注入、吸入、和/或摄取被投放给患者之后，由于该药品的物理性质以及生物体分子的性质，药品集中于人体内的特定的部位药品的实际的空间分布、蓄积点和/或蓄积区域的强度、以及从投放和捕获到最终排出的过程的动态均具有临床上的意义。

在该过程中，附着于放射性药品的阳电子放射体按照半衰期、分支比等同位素的物理性质放射阳电子各阳电子与被检体的电子相互作用，发生湮没，产生实质上180度离开而前进的511keV的2条Y射线(电子一阳电子湮灭事件)这2条Y射线接着在PET检测器的闪烁晶体发生闪烁事件(第I事件)，由此，闪烁晶体检测Y射线通过检测这2条Y射线，并在检测位置之间引出直线、即弓丨出“响应线”(lineofresponse，L0R)，从而求得本来应该发生湮灭的位置该过程只识别可能发生相互作用的I根线，但能够通过蓄积大量的这些线，执行断层重建过程，从而以有效的精度推定本来的分布[0003]各PET检测器除了闪烁晶体之外，还能够包含与闪烁体光学地耦合的光电倍增管(PMT)或者硅光电倍增管(SiPM)各PMT/SiPM具有被称为“光传感器增益”的性质在PMT的上下文中，事件的结果，该增益被定义为由PMT的正极(阳极)收集到的电子的总数[0004]为了使PET系统合适地进行动作，由于光传感器增益的变动性，必须始终对各PMT/SiPM的光传感器增益重新测量并进行处理该校正过程一般的情况是通过测量由与闪烁体不同的外部光源诱发的光电流来进行。

当PMT/SiPM作为检测器的一部分来组装时，特别是当不能执行光传感器增益的直接测量时，难以进行该过程发明内容】[0005]本实施方式涉及的光传感器增益检测装置，具备:检测器，包括光传感器，该光传感器输出信号，该信号起因于响应放射线的到达而发生的第I事件；余脉冲/暗脉冲检测器设备，检测起因于从上述第I事件触发且在上述第I事件之后在上述光传感器内发生的第2事件的余脉冲或者暗脉冲，响应检测出的该余脉冲或者上述暗脉冲而输出指示信号；积分器，对由上述光传感器输出的上述信号进行积分并输出；直方图设备，与上述积分器以及上述余脉冲/暗脉冲检测器设备连接，根据积分后的上述信号以及上述指示信号，生成直方图；增益决定设备，根据生成的上述直方图来决定上述光传感器的增益专利附图】【附图说明】[0006]图1是表示基于一实施方式的余脉冲的一个例子的图[0007]图2是表示示例的余脉冲检测器电路的图[0008]图3是表示基于一实施方式的系统结构的图[0009]图4是表示光传感器增益的位置的分布以及代表的图[0010]图5是基于一实施方式的过程的流程图[0011]图6是表示基于一实施方式的示例的计算机系统的图具体实施方式】[0012]本实施方式的光传感器增益检测装置、或者光传感器增益检测方法典型地被用于PET等所代表的核医学诊断装置。

接着，参照附图，相同的参照编号在所有的附图中指定同一部分或者对应的部分，图1表不来自光传感器的模拟输出信号光传感器可以是光电倍增管(PMT)，也可以是硅光电倍增管(SiPM)与特定的光传感器的增益相关的信息能够根据图1所示的余脉冲10等余脉冲进行判断[0013]余脉冲是I种噪音，大多数情况下由光传感器来观察余脉冲是由之前的事件(第I事件)触发的、光传感器内的事件后事件(第2事件)另外，由该事件后事件生成的信号不需要追加外部光源，是自然发生的如图1所示，这些脉冲10在经过了某一定的延迟期间之后，在主信号脉冲15之后出现发生余脉冲的I个机构从PMT之后的阶段放射返回到光传感器这些类型的余脉冲在主脉冲15的紧接之后继续另外，这些类型的余脉冲除了具有尖锐的前端之外，还具有带来积分后的小的值的高振幅[0014]该积分后的小的值提供一种特征(signature),该特征使得能够通过由滤波除去其他的信号来分离余脉冲[0015]另一类型的余脉冲是暗脉冲(darkpulse)暗脉冲有时通过PMT的不完全性、或者SiPM中的反作用发生例如，关于PMT，少量的残留气体能够通过电子通过PMT从而离子化所形成的阳离子向反方向移动，一部分返回光检测器。

由于阳离子比较低速，因此，暗脉冲有时经常在余脉冲之后出现另外，来自LYSO(Li^8Ya2SiO5(Ce))晶体的镥(Lu)本底(background)的P-衰变还能够从PMT来触发余脉冲[0016]这2个类型的脉冲(余脉冲以及暗脉冲)从光传感器内部生成，为了测量光传感器增益，因此能够用于使校正过程简单化与这2个类型的脉冲对应的信号与光传感器的增益本身成比例，与耦合材料或者闪烁体不相关，因此，如果累计前的信号处理电子零件适当地发挥作用，则测量这些信号的振幅的操作与测量光传感器增益相等[0017]图2表示余脉冲检测器的一个例子各个光传感器为了能够对光传感器进行评价，与余脉冲检测器连接另外，该检测器能够用于检测暗脉冲[0018]该检测器用于检测余脉冲的存在、以及用于当检测到余脉冲时输出指示另外，该检测器使与余脉冲或者暗脉冲是否具有比规定的阈值高或者低的增益相关的判断变得容易该判断表示进行光传感器是否适当地发挥作用、是否能够恢复、或者是否不能修复的至少某一个[0019]在代替实施方式中，余脉冲检测器通过基于其它的事件检测器的湮灭事件的检测来触发，上述其它的事件检测器被设计成检测在余脉冲之前进行的事件。

作为这样的触发的结果，余脉冲检测器能够避免作为主事件的结果产生的信号的处理接着，余脉冲检测器能够在检测余脉冲之后关闭[0020]在追加的代替实施方式中，余脉冲检测器通过软件和硬件的组合来实施具体而言，余脉冲检测器通过对从光传感器输出的信号进行采样的模拟数字(A/D)转换器得到数字信号接着，为了判断余脉冲是否存在于信号而使用积分以及滤波来处理被采样的数字信号余脉冲检测器的数字安装方式还经常监视各信号的定时，以使得关于定时差能够对信号进行比较[0021]图2所示的余脉冲检测器设备20包含接收输入信号而生成时间区域积分值的积分器21如果与利用电离放射线而从主事件生成的主信号相比较，则余脉冲信号具有小的时间区域积分值从而，来自积分器21的输出被输入比较器22，比较器22通过滤波除去具有比值Vref223大或者与其相等的积分值的事件例如，Vref223能够设定为比与IOOkeV(与余脉冲建立了关联的规定的阈值)等价的积分后的信号高的值要注意Vref223的值为了提高与检测余脉冲的特定的光传感器的一致度而能够进行校正[0022]检测器除了通过滤波除去具有比余脉冲大的积分轨迹(footprint)的信号之外，还通过滤波除去具有没有超过某一定的阈值的振幅的所有的信号。

例如，比较器24设定为将输入信号与Vrefl25进行比较,该Vrefl25被设定为超过噪声基底(noisefloor)但比余脉冲的平均振幅低[0023]比较器22以及24的输出向AND门26输入当双方的信号高时，输出表示检测到余脉冲的信号[0024]图3是表示光传感器增益评价电路的示例的构造图2所示的余脉冲/暗脉冲检测器20与直方图电路31连接，直方图电路31还与积分器电路32连接[0025]或者，余脉冲/暗脉冲检测器20、直方图电路31、以及积分器电路32的各个能够通过软件和硬件的组合来实施另外，积分器电路32能够使用与积分器21共用的电路来实施其功能[0026]直方图电路31输入来自积分器32的多个事件、和表示事件是否是余脉冲或者暗脉冲的来自余脉冲/暗脉冲检测器20的对应的指示直方图电路31生成表示值的分布的直方图该分布的一个例子在图4中示出分布的中心的信号的值与光传感器增益成比例具体而言，直方图的值是代表由光传感器生成的电流的值，该电流与光传感器增益成比例[0027]从而，在比较电路33中，为了判断光传感器信号的最大振幅是否大于表示光传感器的恢复可能性的某些规定的阈值，而使用分布。

[0028]如图4所示，(通过慎重地设定Vrefl以及Vref2)从余脉冲/暗脉冲检测器触发的光传感器信号的直方图化后的积分值的中心充分地表示光传感器增益在图4中，y轴表示频率/计数，X轴表示“电荷/伏特秒”等累计区域的任意的单位[0029]如以上说明的那样，该检测器能够判断余脉冲或者暗脉冲是否具有大于规定的阈值的增益该判断表示光传感器适当地发挥作用、能够恢复、或者不能修复PMT等光传感器在该增益降低到其本来的值的一半时，不能恢复从而，比较电路33例如能够判断光传感器增益是否大于所存储的值的一半[0030]光传感器增益存储机构34连续地存储对于特定的光传感器判断的光传感器增益或者，光传感器增益存储机构34能够只存储对于特定的光传感器的归一化的光传感器增益的最大值(本来的值)为了判断光传感器的状态而由比较电路33使用该信息[0031]判断光传感器是否适当地发挥作用、是否能够恢复、或者是否不能修复的方法至少存在2个例如，能够使用在上述中说明的业界标准例如，当光传感器增益降低到光传感器的本来的增益一半时，该光传感器被看作发生了动作不良或者，当光传感器的绝对增益低于特定的值(例如，只生成低于阈值下限的值)时，该光传感器被看作发生了动作不良。

算法或者电路被用来监视由余脉冲/暗脉冲滤波的值，并判断光传感器是否只生成低于阈值下限的值[0032]另外，光传感器增益能够用于判断是否存在与闪烁体和光传感器的光学耦合相关的问题例如，当检测到光输出的降低时，能够在最初判断光传感器的增益是否降低当光传感器的增益没有降低时，问题集中于光学耦合，还有时与检测器整体的替换相关联[0033]图5是表示检测余脉冲，将该触发与由光传感器生成的信号的直方图化后的积分值相比较的过程的流程图[0034]在步骤SlOO中，通过光传感器捕获余脉冲或者暗脉冲在检测到主事件紧接之后检测余脉冲在余脉冲之后检测暗脉冲[0035]在步骤SlOl中，从光传感器向光传感器增益评价电路发送信号，因此，信号被分害I]，向余脉冲/暗脉冲检测器和积分器32发送[0036]在步骤S102中，余脉冲/暗脉冲检测器判断是否检测到余脉冲或者暗脉冲[0037]在步骤S103中，接受检测到余脉冲/暗脉冲的情况，将检测信号向直方图电路输出，直方图电路应用检测信号作为检测时刻，并且应用从积分器32接收到的积分后的信号，生成表示在信号中产生的事件的直方图系统使用该生成的直方图，推定重心，达到与光传感器增益信号相关的值(例如，想要参照图4)。

[0038]在步骤S104中，所得到的光传感器增益信号被记录于存储机构[0039]在步骤S105中，所存储的光传感器增益信号与规定数量的以前所存储的光传感器增益信号一起，用于决定本来的光传感器增益或者，该步骤也可以在检测处理之前作为预步骤进行[0040]在步骤S106中，为了判断现在的光传感器增益是否过低，或者为了修正现在的光传感器增益分布而。