提高γ射线检测中的定时分辨率的装置和相关方法制造方法及图纸

提高γ射线检测中的定时分辨率的装置和相关方法。闪烁晶体阵列中的交互晶体响应于与γ射线的交互而发出闪烁光。闪烁光被一个或多个光电倍增管检测到。每个检测到闪烁光的光电倍增管在不同时间检测到闪烁光。本装置确定γ射线交互的位置，并使用交互的位置为每个由光电倍增管生成的波形生成校正时间。使用校正定时对各波形进行校正并且合并，以提取γ射线的估计到达时间。还使用噪声阈值设定来选择具有低噪声的波形进行合并，以提取估计到达时间。

【技术实现步骤摘要】

本公开一般涉及用于提高Y射线检测中的定时分辨率(时间分辨率)的装置和 相关方法。更具体地，本公开通过生成关于识别的交互位置的定时校正，来提高Y射线检 测系统，例如正电子发射断层成像系统中的定时分辨率。
技术介绍
商用Y射线检测器包括与透明光导耦合的闪烁晶体阵列，该闪烁晶体阵列在排 列在透明光导上的光电倍增管(PMTs)阵列上分布闪烁光。一般通过扩展与分组到一个邻 域内的若干光电倍增管(PMTs)上的γ射线相对应光学信号，来编码闪烁晶体阵列内的Y 射线交互的位置。通过对来自所述邻域内的每一个光电倍增管的相对信号强度进行测量， 并应用统计方法或进行质心计算，对Y射线的位置进行解码。来自与邻域相对应的光电倍增管的信号一般相加于模拟域，然后根据上述相加后 的信号的前缘来测量定时。多个效果可能导致邻域内的光电倍增管信号之间的相对迟延。 对于表面充分抛光的闪烁晶体，以相对于晶体阵列表面的较大角度出射的光子在晶体内的 行进距离要远远大于以较小角度出射的光子。这些路径长度差大约是晶体长度的四倍， 而对于高折射率的晶体(接近或超过η = 2)，路径长度差可以给IOmm长的闪烁晶体带来 200ps-300ps的迟延。在20mm长的晶体内，所述迟延可能达到400ps-600ps，甚至更大。一旦闪烁光子到达晶体的输出表面，光子行进至不同光电倍增管的路径长度可能 会有很大差别。例如，折射率为1.5的光导可能产生^mm或更大的路径长度差，导致对于 朝向两个或更多不同光电倍增管行进的光子，在光导本身内出现约140ps的光子间相对迟 延。因此，在上述效果的共同作用下，取决于光子朝向若干不同光电倍增管行进的具 体几何结构，会产生350ps-750ps甚至更大的相对迟延。这些迟延严重降低了商用正电子 发射断层成像(PET)系统的定时分辨率，而该系统的理想定时分辨率为400ps或更大。而 且，这些相对迟延取决于晶体与Y射线交互的位置，使得每个光电倍增管根据与Y射线交 互的晶体相对于光电倍增管的位置而领先或落后于相邻的其它光电倍增管。在大多数传统的Y射线检测系统中，定时信号不是通过数字采样或多阈值采样 获得，而是通过对来自若干光电倍增管的信号进行模拟相加，生成一个复合定时信号。然后 再将前缘或恒定系数鉴别器应用于该复合信号。其信号被相加的光电倍增器通常被称为 “触发区”，这些触发区可能重叠也可能保持分离。与触发区重叠的量无关，传统的Y射线 检测系统都具有硬布线在系统电路板上的固定触发区。在这些传统的系统中，定时分辨率 随着计数速率升高而降低，其原因是触发区内的一部分光电倍增器上的先前信号的尾部对 后续Y射线和晶体交互的定时检测产生干扰。这种干扰随着交互之间的平均时间的减少， 即计数速率的增加而增加。使用数字波形采样或多阈值采样的Y射线检测系统已为人熟知，但这些系统在 获得定时信息时一般只考虑单个的光电传感器。以下著作均对使用采样来获得定时信息的传统Y射线检测系统进行了讨论(1) J. -D. Leroux, J. -P. Martin，D. Rouleau，C. Μ. Pepin, J. Cadorette，R. Fontaine 禾口 R. Lecomte，“Time Determination ofBGO-APD Detectors by Digital Signal Processing for PositionEmission Tomography”，IEEE 核科学研讨会会议记录，2003，波ΛΑ --，(2)R. I. Wiener, S. Surti, C. C. Μ. Kyba，F. Μ. Newcomer, R. Van Berg 禾口 J. S. Karp, “An Investigation of Waveform Samplingfor Improved Signal Processing in TOF PET", IEEE医学成像大会会议记录，2008，德国德雷斯顿；(2)H. Kim, C. M. Kao, Q. Xie, C. T. Chen, L. Zhou, F. Tang, H. Frisch, W. W. Moses, W. S. Choong,"A multi-threshold samplingmethod for TOF-PET signal processing，，,核 设备与方法A 0009)。为简便起见，此处不再对
技术介绍
进行深入讨论。上述文件的内容将通过引用纳 入到本文中。
技术实现思路
本专利技术的典型实施方式提供一种通过采样来自排列在至少一个晶体元件上方的 多个光电传感器的波形，提高Y射线检测器中的定时分辨率的方法，其中所述波形是光电 传感器根据由至少一个晶体元件响应于Y射线的到达而发射的闪烁光生成的。本方法还 包括对至少一个晶体元件内的闪烁事件的位置进行识别，并根据闪烁事件的位置来确定每 个波形的校正时间。然后，使用校正时间对每个波形进行校正，并且根据校正后的波形对Y 射线到达至少一个晶体元件的时间进行估计。在本专利技术的另一个典型实施方式中，Y射线检测器包括多个采样器，对来自排列 在至少一个晶体元件上方的多个光电传感器的波形进行采样，其中所述波形是根据至少一 个晶体元件响应于Y射线的到达而发射的闪烁光生成的。Y射线检测器还包括对采样后 的波形进行存储的电子存储器，以及与多个采样器相连接的数据处理器，该数据处理器对 至少一个晶体元件内的闪烁事件的位置进行识别。数据处理器还根据闪烁事件的位置来确 定每个波形的校正时间，并使用所述校正时间对每个波形进行校正。然后，数据处理器对Y 射线到达至少一个晶体的时间进行估计。在本专利技术的又一个典型实施方式中，提供了一种存储计算机可读指令的计算机可 读介质。计算机可读指令在被计算机执行时，使计算机执行一种方法，该方法包括采样来自 排列在至少一个晶体元件上方的光电传感器的波形。所述波形是光电传感器根据由至少一 个晶体元件响应于Y射线的到达而发射的闪烁光生成的。本方法还对至少一个晶体元件 内的闪烁事件的位置进行识别，并根据该位置来确定每个波形的校正时间。本方法还使用 所述校正时间对每个波形进行校正，并根据校正后的波形对Y射线到达至少一个晶体元 件的时间进行估计。附图说明结合在这里并构成说明书的一部分的附图描述本专利技术当前优选的实施方式，并且 与上述的概要说明以及下面的对优选实施方式的详细描述一同用来说明本专利技术的原理图1为根据本专利技术的典型实施方式的Y射线检测的示意图；图2为根据本专利技术的典型实施方式的排列在闪烁晶体阵列上方的光电倍增管的 示意图；图3为根据本专利技术的典型实施方式的Y射线检测系统的示意图；图4为根据本专利技术的典型实施方式的Y射线检测器系统中的中央处理单元的方 框图；图5A-5F为根据本专利技术的典型实施方式，由光电倍增管生成的波形；图6为根据本专利技术的典型实施方式的Y射线检测的算法流程图；图7为根据本专利技术的典型实施方式的噪声阈值设定的图；图8为根据本专利技术的典型实施方式的波形中的噪声检测的图；图9为根据本专利技术的典型实施方式的波形中的噪声检测的另一图；图10为根据本专利技术的典型实施方式的光电倍增管波形选择的算法流程图。具体实施例方式在附图中，相同的或类似的技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种提高γ射线检测器中的定时分辨率的方法，包括：使用多个采样器对来自排列在至少一个晶体元件上方的多个光电传感器的波形进行采样，所述波形是光电传感器根据响应于γ射线的到达而从所述至少一个晶体元件内的闪烁事件发出的闪烁光生成的；识别所述至少一个晶体元件内的闪烁事件的位置；根据识别的闪烁事件的位置来确定每个波形的校正时间；使用相应的校正时间对每个波形进行校正；以及根据校正后的波形来估计γ射线到达所述至少一个晶体元件的时间。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·C·布尔，D·加尼翁，
申请(专利权)人：株式会社东芝，东芝医疗系统株式会社，
类型：发明
国别省市：JP