一种带电发射衰变（Charged Particles Emitting Decay）的探测方法，其包括步骤：获得带电微粒发射切伦科夫效应光子的脉冲数据集（时间、位置、波长、脉冲形状中的一种或者几种）；获得衰变发出的其他粒子的脉冲数据集（时间、位置、波长、脉冲形状的一种或者几种）；计算每个时间段样本的联合似然概率函数；通过计算该时间段的联合多属性似然函数判断当前接收到的数据片段否是来自于一个带电微粒发射事件。一种带电发射衰变的探测装置，包括切伦科夫探测器模块、其他粒子数据探测模块、联合似然概率计算模块、衰变事件属性甄选模块。通过采用本发明专利技术的带电发射衰变事件的探测方法与装置，能有效提高探测的带电发射衰变事件的装置空间分辨率、能量分辨率、时间分辨率、装置灵敏度和成像信噪比，特别适合于示踪剂在高能物理和医学成像上的应用。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及数字信号处理、光电信号处理和辐射探测领域，尤其涉及一种带电发射衰变的探测方法与装置。
技术介绍
带电发射衰变（ChargedParticlesEmittingDecay）是伴随带电微粒发射的衰变事件。由于速度大于介质中相速度的带电粒子将辐射出可见光光子、近红外光光子和软紫外光光子，这种效应被称为切伦科夫效应，发射的光子被称为切伦科夫光子。带有切伦科夫辐射的放射性同位素可作为在体成像的探针，通过参与生物体的各种生理和生化的过程，可构成一种新型的成像方法，在光学成像和多模医学成像中有广泛的应用价值。2010年美国AlessandroRuggiero等(J.Nucl.Med.2010,51:1123-1130)证实采用单视角透镜观测带有α或者β衰变的放射性同位素发射的高速带电粒子在介质中可发射切伦科夫辐射，并且辐射的光子具有一定的穿透组织的能力。光学成像装置可以对这些放射性同位素进行在体医学成像。这意味着除了单光子发射断层成像、正电子发射断层成像以外，切伦科夫辐射探测也可发展为一种典型的分子影像成像方式。基于单视角装置的切伦科夫成像装置定量表征的是核素发光的平面分布图，不能描述核素发光在生物体内的深度信息。为此，AntonelloESpinelli等(phys.Med.Sci.,2010,55:483-495)采用多光谱技术估计光源的深度信息，但其本质仍然是单视角成像。仅仅是从多个2D影像重构3D影像，而没有在根源上读出带电发射衰变事件的多维信息。虽然能够在一定程度上获取切伦科夫辐射的深度信息，却不能反映核素发光的角度信息和时间信息。ChangqingLi(opt.lett.,2010,35:1109-1111)对切伦科夫辐射的光子传输进行了建模，并提出了断层成像的概念，实现了均匀介质模型下的3D断层重建。但其根源仍然是没有充分发掘切伦科夫辐射单事件丰富的角度、时间、位置、能量信息。因此，针对上述技术问题，有必要针对能够获取的单光子时间信息，提供一种新的带电发射衰变的探测方法与装置，以克服上述缺陷。全面捕获单个带电发射衰变事件的角度（2-D）、时间(1-D)、位置(3-D)、能量(1-D)共7维信息。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种带电发射衰变的探测方法与装置，该方法与装置能有效地读出带电发射衰变的原始信息，通过多维信息处理，剔除不感兴趣的背景事件，重构出带电发射衰变的发生时间和位置，避免目标以外的其他种类事件的干扰。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种带电发射衰变的探测方法，其包括步骤：S1：获得带电微粒发射切伦科夫效应光子的脉冲数据集（时间、位置、波长、脉冲形状中的一种或者几种）；S2:获得衰变发出的其他粒子的脉冲数据集（时间、位置、波长、脉冲形状的一种或者几种）；S3：计算每个时间段样本的联合似然概率函数；S4：通过计算该时间段的联合多属性似然函数判断当前接收到的数据片段否是来自于一个带电微粒发射事件。优选地，在上述的带电发射衰变的探测方法中，所述带电发射衰变事件是指单个放射性同位素原子核发射带电粒子在介质中发生切伦科夫效应辐射，并辐射出其他粒子的事件。优选地，在上述的带电发射衰变的探测方法中，所述时间符合是指多个单粒子（不少于8个）事件在很短的时间内（例如1ms）发生，即认为这多个单粒子事件属于同一次切伦科夫单事件。优选地，在上述的带电发射衰变的探测方法中，所述带电发射衰变事件发生的位置是指核素发射带电粒子时核素在生物体中的位置，不同位置射入探测器的感光单元的相对位置不同。一种带电发射衰变的探测装置，包括切伦科夫探测器模块、其他粒子数据探测模块、联合似然概率计算模块、衰变事件属性甄选模块，其中，切伦科夫探测器模块，用于以多视角的方式实现对切伦科夫光子的探测。探测器模块的设计采用孔状的探测几何和单光子响应时间较快的光电器件，用以获取带电发射衰变事件的角度（2-D）、时间(1-D)、位置(3-D)、能量(1-D)共7维信息；其他粒子数据探测模块，用于判断多光子事件是否属于一次带电发射衰变事件，判断的标准是在较短的时间窗（例如1ms）内有多个单光子事件（不少于8个）；联合似然概率计算模块，用于将符合的单光子信息重建成带电发射衰变事件的属性；衰变事件属性甄选模块，用于将带有属性的带电发射衰变事件集合重建成某一时刻的放射性活度分布。从上述技术方案可以看出，通过采用本专利技术的带电发射衰变的探测方法与装置，能实现对带电发射衰变事件的有效侦测，在生物医学中有广泛的应用。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：（1）无透镜设计，接收到的切伦科夫光子数多，进而可以获得较高的图像信噪比；（2）多视角全3D的探测器设计，一次扫描即可同时获取无数视角的切伦科夫光子信息；（3）抵御背景光和生物体自发光的时间符合设计，有利于降低成像的背景噪声；（4）全事件读出设计可以全面的读出带电发射衰变事件丰富的多维信息：角度（2-D）、时间(1-D)、位置(3-D)、能量(1-D)。具体为以事件的形式记录光电器件的电信号。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的有关本专利技术的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术带电发射衰变的探测方法的流程图。图2为本专利技术带电发射衰变的探测装置的装置结构图。图3为本专利技术的带电发射衰变的通道甄选机制。图4为本专利技术带电发射衰变的探测装置及其活度曲线。图5为本专利技术典型的用于探测切伦科夫光子的光电倍增管示意图。图6为本专利技术典型的带电发射衰变的探测装置的空间分辨率。图7为本专利技术典型的测试假体。图8为本专利技术中采用其它粒子数据的重建结果。图9为本专利技术中采用切伦科夫数据的重建结果。图10为本专利技术中同时综合两种数据并采用极大似然方法的重建结果。具体实施方式本专利技术公开了一种单光子时间分辨的带电发射衰变的探测方法与装置，该方法与装置能有效地实现事件到达时间的标记，提升模块及装置的时间分辨率。下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行详细地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。如图1所示，本专利技术公开的单光子时间分辨的带电发射衰变的探测方法与装置通过以事件的数据形式采集单光子信号，再利用时间符合和估计理论甄别出带电发射衰变事件的位置，具体的方法步骤为：S1：获得带电微粒发射切伦科夫效应光子的脉冲数据集（时间、位置、波长、脉冲形状中的一种或者几种）；S2:获得衰变发出的其他粒子的脉冲数据集（时间、位置、波长、脉冲形状的一种或者几种）；S3：计算每个时间段样本的联合似然概率函数；S4：通过计算该时间段的联合多属性似然函数判断当前接收到的数据片段否是来自于一个带电微粒发射事件。以上单光子时间分辨的带电发射衰变的探测装置中，所述切伦科夫单事件是指单个放射性同位素原子核发射带电粒子在介质中发生切伦科夫效应。。以上单光子时间分辨的带电发射衰变的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种带电发射衰变的探测方法，其特征在于：包括步骤：S1：获得带电微粒发射切伦科夫效应光子的脉冲数据集（时间、位置、波长、脉冲形状中的一种或者几种）；S2: 获得衰变发出的其他粒子的脉冲数据集（时间、位置、波长、脉冲形状的一种或者几种）；S3：计算每个时间段样本的联合似然概率函数；S4：通过计算该时间段的联合多属性似然函数判断当前接收到的数据片段否是来自于一个带电微粒发射事件。
【技术特征摘要】
1.一种带电发射衰变的探测方法，其特征在于：包括步骤：S1：获得带电微粒发射切伦科夫效应光子的脉冲数据集（时间、位置、波长、脉冲形状中的一种或者几种）；S2:获得衰变发出的其他粒子的脉冲数据集（时间、位置、波长、脉冲形状的一种或者几种）；S3：计算每个时间段样本的联合似然概率函数；S4：通过计算该时间段的联合多属性似然函数判断当前接收到的数据片段否是来自于一个带电微粒发射事件。2.根据权利要求1所述的一种带电发射衰变的探测方法，其特征在于：同时获得每个事件的切伦科夫效应光子数据集和其他粒子数据集。3.根据权利要求1所述的一种带电发射衰变的探测方法，其特征在于：每个事件的切伦科夫效应数据集包括时间、位置、波长、脉冲形状等多维信息中的一种或者几种。4.根据权利要求1所述的带电发射衰变的探测方法，其特征在于：每个事件的其他粒子数据集包括时间、位置、波长、脉冲形状中的一种...
【专利技术属性】
技术研发人员：谢庆国，邓贞宙，
申请(专利权)人：南京瑞派宁信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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