本發(fā)明涉及醫(yī)學成像技術領域，特別是在正電子發(fā)射斷層顯像設備中光傳感器的性能檢測方面得到應用，且將特別參考其加以描述。本發(fā)明還應用于利用了閃爍晶體的其他成像模態(tài)，例如單光子發(fā)射計算機斷層顯像設備(Single-Photon Emission Computed Tomography，SPECT)。

背景技術：

正電子發(fā)射斷層顯像(Positron Emission Tomography，PET)設備是根據(jù)注入體內(nèi)的放射性核素在衰變過程中產(chǎn)生的正電子湮滅輻射和符合探測原理構成的計算機斷層裝置。PET技術是核醫(yī)學發(fā)展的一項最新技術，它從分子水平變化來反映細胞代謝及其功能改變，具有極高的靈敏性和特殊性。

在正電子發(fā)射斷層顯像中，掃描器的一致性至關重要。在其他條件都相同時，技術人員希望看到使用相同設置獲得的同一對象的兩幅圖像看起來是相同的。保持掃描器穩(wěn)定性最大的難題之一就是保持光傳感器的穩(wěn)定性，如光電倍增管(Photomultiplier，PMT)的穩(wěn)定性。公知的是由于使用和溫度的原因，PMT的輸出隨著時間而漂移。PMT漂移可通過調(diào)節(jié)PMT的電子增益進行校準。通常，校準的PMT和未校準的PMT輸出是相同的，只是能量通道漂移了。電子增益調(diào)節(jié)能夠使漂移的PMT輸出回到通道對準，不過，通常PMT并不是均勻地漂移，因此必須要單獨校準每個PMT。

典型地，每個PMT所需的增益是通過在掃描器中放置放射性物質(zhì)并運行校準過程來決定的。放射性校準源產(chǎn)生特征能量的輻射。確定每個PMT的增益，使其將來自特征能量輻射的輸出信號置入相應的輸出能量通道。該增益被存儲在存儲器中并在后續(xù)的成像程序期間使用。該過程一直運行到系統(tǒng)的 所有PMT都被校準為止。

為了執(zhí)行這種例行維護，需要在設置好的維護日期或實際的漂移妨礙生成有用的醫(yī)學圖像時讓技術人員在掃描器上進行PMT校準，通常設置為每周進行一次PMT校準。但是，在預設維護周期內(nèi)，PMT發(fā)生異常漂移時，仍會對成像效果造成影響，因此，除在預設維護日期對PMT進行定期校準外，還需對PMT的漂移進行日常檢測。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種光傳感器的性能檢測方法，用于對光傳感器進行日常監(jiān)控。

為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種光傳感器的性能檢測方法，包括以下步驟：

利用表現(xiàn)出至少一個特征輻射的固有放射性的閃爍元件產(chǎn)生本底輻射，所述閃爍元件響應于所述本底輻射產(chǎn)生閃爍光；

利用光傳感器產(chǎn)生與所述閃爍光的光量相應的脈沖狀電信號；

根據(jù)來自所述光傳感器的電信號生成單事件數(shù)據(jù)，累積獲取所述光傳感器上的單事件計數(shù)；

將所述光傳感器上的單事件計數(shù)與預設閾值比較，確定所述光傳感器的性能是否符合要求。

優(yōu)選地，所述光傳感器為光電倍增管、硅光電倍增管或雪崩二極管中的一種。

優(yōu)選地，所述閃爍元件包括含镥化合物。

優(yōu)選地，所述光傳感器上的單事件計數(shù)包括：單事件計數(shù)率或光子能譜中的一種。

優(yōu)選地，將所述光傳感器上的單事件計數(shù)與預設閾值比較，確定所述光傳感器的性能是否符合要求包括：

判斷所述光傳感器上的單事件計數(shù)率是否在預設閾值范圍內(nèi)；

若是，判定所述光傳感器的性能符合要求；

若否，判定所述光傳感器的性能不符合要求。

優(yōu)選地，將所述光傳感器上的單事件計數(shù)與預設閾值比較，確定所述光傳感器的性能是否符合要求包括：

從所述光子能譜中提取特征能量峰的位置；

判斷所述特征能量峰的位置是否在預設閾值范圍內(nèi)；

若是，判定所述光傳感器的性能符合要求；

若否，判定所述光傳感器的性能不符合要求。

優(yōu)選地，若所述光傳感器的性能不符合要求，則記錄該光傳感器的位置。

優(yōu)選地，若所述光傳感器的性能不符合要求，則對所述光傳感器進行校準。

優(yōu)選地，過語音播放或界面顯示的方式，將所述光傳感器的性能檢測結果通知給用戶。

本發(fā)明還提供了一種醫(yī)學成像設備，包括：

表現(xiàn)出至少一個特征輻射的固有放射性的閃爍元件，所述閃爍元件產(chǎn)生本底輻射，并響應于所述本底輻射產(chǎn)生閃爍光；

與所述閃爍元件連接的光傳感器，所述光傳感器產(chǎn)生與所述閃爍光的光量相應的脈沖狀電信號；

信號處理部，用于根據(jù)來自所述光傳感器的電信號生成單事件數(shù)據(jù)，并累積獲取所述光傳感器上的單事件計數(shù)；

性能檢測部，用于將所述光傳感器上的單事件計數(shù)與預設閾值比較，確定所述光傳感器的性能是否符合要求。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明使用無源性能檢測方法來檢測正電子發(fā)射斷層顯像設備中光傳感器的工作狀態(tài)?？梢宰屷t(yī)院技師在不接觸放射源的情況下，確定設備是否可以用于掃描病人，并且方法簡單、易操作。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一實施例中的PET設備的結構示意圖；

圖2為配置在圖1的機架上的探測器環(huán)的示意性的橫斷面圖；

圖3為本發(fā)明一實施例的光傳感器的性能檢測方法的流程圖；

圖4為本發(fā)明一實施例中的單光子能譜；

圖5為本發(fā)明一實施例中的符合能譜。

具體實施方式

為讓本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，以下結合附圖對本發(fā)明的具體實施方式作詳細說明。

在下面的描述中闡述了很多具體細節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是本發(fā)明還可以采用其它不同于在此描述的其它方式來實施，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實施例的限制。

本發(fā)明的光傳感器性能檢測方法特別是在正電子發(fā)射斷層顯像設備中光傳感器的性能檢測方面得到應用。本發(fā)明還應用于利用了閃爍晶體的其他成像模態(tài)，例如單光子發(fā)射計算機斷層顯像設備(Single-Photon Emission Computed Tomography，SPECT)。下文以對正電子發(fā)射斷層顯像設備中光傳感器的性能檢測為例，對本發(fā)明的光傳感器性能檢測方法進行詳細說明。

在本發(fā)明實施例中，通過PET掃描獲取對傳感器進行性能分析所需的數(shù)據(jù)。為便于充分理解本實施例的光傳感器性能檢測方法，首先對PET設備的結構進行簡要說明。

如圖1所示，PET裝置1以控制部10為中樞，具有機架20、信號處理部30、同時計數(shù)部40、存儲部50、重建部60、顯示部70以及操作部80。

圖2為配置在機架20上的探測器環(huán)100的示意性橫斷面圖。機架20具有沿圓周的中心軸Z排列的多個探測器環(huán)100。探測器環(huán)100具有排列在中心軸Z周圍的圓周上的多個探測器200。探測器環(huán)100的開口部上形成有掃描視野(Field Of View，F(xiàn)OV)。將載有被檢體P的床板500插入探測器環(huán)100的開口部，以使得被檢體P的攝像部位進入FOV。被檢體P以使體軸與中心軸Z一致的方式被載置在床板500上。在被檢體P內(nèi)，為了PET攝影而注入利用放射性同位素標識的藥劑。探測器200檢測從被檢體P內(nèi)部放出的成對湮沒γ射線，生成與檢測出的成對湮沒γ射線的光量相應的脈沖狀電信號。

具體情況是，探測器200具有多個閃爍元件300與多個光傳感器400。閃爍元件300接收來自被檢體P內(nèi)的放射性同位素的成對湮沒γ射線，產(chǎn)生閃爍光。各閃爍元件被配置為各閃爍元件的長軸方向與探測器環(huán)100的徑向大致一致。光傳感器400被設置在與正交于中心軸Z的徑向有關的、閃爍元件300的一端部上。典型情況是，探測器環(huán)100中所包含的多個閃爍元件300與多個光傳感器400被排列成同心圓筒狀。在閃爍元件300中所產(chǎn)生的閃爍光在閃爍元件300內(nèi)傳播，并朝向光傳感器400。光傳感器400產(chǎn)生與閃爍光的光量相應的脈沖狀電信號。所產(chǎn)生的電信號，如圖1所示，被供給信號處理部30。

信號處理部30根據(jù)來自光傳感器400的電信號生成單事件數(shù)據(jù)(Single Event Data)。具體情況是，信號處理部30實施檢測時刻測量處理、位置計算處理以及能量計算處理。在檢測時刻測量處理中，信號處理部30測量探測器200的γ射線的檢測時刻。具體情況是，信號處理部30監(jiān)視來自光電倍增管400的電信號的峰值。然后，信號處理部30測量電信號的峰值超過預先設定的閾值的時刻作為檢測時刻。即，信號處理部30通過檢出電信號的強度超過閾值這一情況，從而電檢測湮沒γ射線。在位置計算處理中，信號處理部30根據(jù)來自光傳感器400的電信號，計 算湮沒γ射線的入射位置。湮沒γ射線的入射位置與湮沒γ射線入射到的閃爍元件300的位置坐標對應。在能量計算處理中，信號處理部30根據(jù)來自光傳感器400的電信號，計算入射至閃爍元件300的湮沒γ射線的能量值。所生成的單事件數(shù)據(jù)被供給至同時計數(shù)部40。

同時計數(shù)部40對與多個單事件有關的單事件數(shù)據(jù)實施同時計數(shù)處理。具體情況是，同時計數(shù)部40從重復供給的單事件數(shù)據(jù)中重復確定容納在與預先設定的時間范圍內(nèi)的2個單事件有關的事件數(shù)據(jù)。時間范圍被設定為例如6ns～18ns左右。該成對的單事件被推測為由來于從同一成對湮沒點產(chǎn)生的成對湮沒γ射線。成對的單事件概括地被稱為符合事件。連結檢測出該成對湮沒γ射線的成對的探測器200(更詳細說是閃爍元件300)的線被稱為響應線(Line Of Response，LOR)。這樣，同時計數(shù)部40針對每一LOR計數(shù)符合事件。與構成LOR的成對的事件有關的事件數(shù)據(jù)(以下，稱為符合事件數(shù)據(jù))被存儲至存儲部50。

重建部60根據(jù)與多個符合事件有關的符合事件數(shù)據(jù)，重建表現(xiàn)被檢體內(nèi)的放射性同位素的濃度的空間分布的圖像數(shù)據(jù)。

本實施例基于閃爍元件產(chǎn)生的本底輻射提供了一種光傳感器性能檢測方法。下面結合附圖3至5進行詳細的說明。

圖3示出了本實施例的光傳感器性能檢測方法的流程圖。請參考圖3，首先執(zhí)行步驟S101，利用表現(xiàn)出至少一個特征輻射的固有放射性的閃爍元件產(chǎn)生本底輻射，所述閃爍元件響應于所述本底輻射產(chǎn)生閃爍光。

閃爍元件300通常采用閃爍晶體。此處以原硅酸镥(LSO)、原硅酸釔镥(LYSO)、原硅鍺镥(LGSO)等含镥閃爍晶體為例進行說明。天然镥中含有2.6％的¹⁷⁶Lu同位素，具有天然本底輻射。¹⁷⁶Lu在其衰變時發(fā)射307kev、202kev和88kev的三束γ射線，尤其是202kev和307kev的γ射線離開閃爍晶體并擊中另一個閃爍晶體引起閃爍，產(chǎn)生閃爍光。包含镥的LSO、LYSO、LGSO為形成閃爍晶體的化合物示例，其他包含镥的晶體變型 也適合。

繼續(xù)執(zhí)行步驟S102，利用光傳感器產(chǎn)生與所述閃爍光的光量相應的脈沖狀電信號。

本底輻射在閃爍元件300中所產(chǎn)生的閃爍光在閃爍元件300內(nèi)傳播，并朝向光傳感器400。光傳感器400用于產(chǎn)生與閃爍光的光量相應的脈沖狀電信號?，F(xiàn)有的可實現(xiàn)光電信號轉換的光傳感器均適用于本發(fā)明，如光電倍增管(PMT)、硅光電倍增管(SiPM)或雪崩二極管(APD)等。

光傳感器400產(chǎn)生與所接收閃爍光的光量相應的脈沖狀電信號，并供給信號處理部30。

繼續(xù)執(zhí)行步驟S103，根據(jù)來自所述光傳感器的電信號生成單事件數(shù)據(jù)，累積獲取所述光傳感器上的單事件計數(shù)。

信號處理部30根據(jù)來自光傳感器400的電信號生成單事件數(shù)據(jù)(Single Event Data)。根據(jù)每個光傳感器上的單事件數(shù)據(jù)，累積獲取所述光傳感器上的單事件計數(shù)。

獲取的單事件計數(shù)至少包括單事件計數(shù)率或光子能譜的一種。單事件計數(shù)率定義為每個光傳感器400上的生成的單事件數(shù)據(jù)與所有光傳感器400上的單事件數(shù)據(jù)之和的比值。光子能譜定義為由累積獲取的單事件數(shù)據(jù)生成的包含特征能量峰的光子能譜。

以圖4和圖5為例，對上述光子能譜進行說明。在本實施例中，本底輻射來自于¹⁷⁶Lu，¹⁷⁶Lu在其衰變時發(fā)射307kev、202kev和88kev的三束γ射線，尤其是202kev和307kev的γ射線離開閃爍晶體并擊中另一個閃爍晶體引起閃爍，產(chǎn)生閃爍光。圖4所示為單光子模式下202kev特征能量峰的能譜。圖5所示為，202kev和307kev特征能量峰的符合能譜。在本發(fā)明的其他實施例中，還可以獲取單光子模式下307kev峰的能譜。

累積獲取單事件計數(shù)的一種實施方式為：預設PET掃描時間，例如設置掃描時間為1分鐘、6分鐘或60分鐘；另一種實施方式為：當信號處理部 30生成的單事件數(shù)據(jù)量累積到一定數(shù)值時，例如，數(shù)據(jù)量達到10G時，停止PET掃描。

繼續(xù)執(zhí)行步驟S104，將所述光傳感器上的單事件計數(shù)與預設閾值比較，確定所述光傳感器的性能是否符合要求。

獲取的光傳感器上的單事件計數(shù)至少包括每個光傳感器上的單事件計數(shù)率或光子能譜的一種。

在本發(fā)明一實施例中，根據(jù)單事件計數(shù)率確定每個光傳感器400的性能是否符合要求，具體為：

判斷所述光傳感器上的單事件計數(shù)率是否在預設閾值范圍內(nèi)；

若是，判定所述光傳感器的性能符合要求；

若否，判定所述光傳感器的性能不符合要求。

執(zhí)行上述判斷步驟時，依次對每一個光傳感器的單事件計數(shù)率是否在預設閾值范圍內(nèi)進行判斷。預設閾值范圍的一種方式是：為所有光傳感器預設為同一閾值范圍。由于不同的光傳感器之間存在差異，預設閾值范圍的另一種方式是：為每一個光傳感器分別預設閾值范圍。

在本發(fā)明一實施例中，根據(jù)光子能譜確定每個光傳感器400的性能是否符合要求，具體為：

從所述光子能譜中提取特征能量峰的位置；

判斷所述特征能量峰的位置是否在預設閾值范圍內(nèi)；

若是，判定所述光傳感器的性能符合要求；

若否，判定所述光傳感器的性能不符合要求。

所獲取的光子能譜中，表現(xiàn)出至少一個所接收信號的特征能量峰，根據(jù)特征能量峰的位置確定光傳感器是否發(fā)生漂移。請參考圖4，將單光子能譜中所接收信號的峰001與理想的202kev峰比較，若峰的位置相對于理想的峰位置發(fā)生漂移，且該漂移超出預設閾值范圍，則認為該光傳感器的性能不符合要求；反之，若漂移未超出預設閾值范圍，則認為該傳感器 的性能符合要求。請參考圖5，在本發(fā)明的其他實施例中，獲取符合能譜中，將所接收信號的峰002的位置與理想的202kev和307kev符合峰的位置進行比較，若所接收信號的峰002的位置的漂移超出預設閾值范圍，則認為該光傳感器的性能不符合要求；反之，若漂移未超出預設閾值范圍，則認為該傳感器的性能符合要求。

執(zhí)行上述步驟S101至S104后，進一步向用戶輸出檢測結果，其輸出方式可以為語音播放，也可以為用戶界面顯示。

上述性能檢測操作可以通過手動模式啟動，也可以設置為自動啟動模式，具體根據(jù)用戶需要設置。若設置為自動啟動模式，一種具體的實現(xiàn)方式為，預設在每天開始第一例病人掃描前，自動執(zhí)行對光傳感器400的性能檢測操作。

在執(zhí)行上述步驟S101至S104后，若檢測出光傳感器的性能不符合要求，需要進一步對光傳感器進行校準，使其性能恢復到正常工作狀態(tài)。本發(fā)明對光傳感器的校準方法不作限制，現(xiàn)有的光傳感器的校正方法均適用于本發(fā)明。對光傳感器進行校準的操作可以手動操作，也可以通過預設計算機程序自動執(zhí)行。若PET設備中預設了光傳感器的校準程序，在執(zhí)行本發(fā)明光傳感器的性能檢測操作后，若檢測出光傳感器的性能不符合要求，則自動啟動光傳感器校準程序。

需要說明的是，通過以上的實施例的描述，本領域的技術人員可以清楚地了解到本申請的部分或全部可借助軟件并結合必需的通用硬件平臺來實現(xiàn)?；谶@樣的理解，本申請的技術方案本質(zhì)上或者說對現(xiàn)有技術做出貢獻的部分可以以軟件產(chǎn)品的形式體現(xiàn)出來，該計算機軟件產(chǎn)品可包括其上存儲有機器可執(zhí)行指令的一個或多個機器可讀介質(zhì)，這些指令在由諸如計算機、計算機網(wǎng)絡或其他電子設備等一個或多個機器執(zhí)行時可使得該一個或多個機器根據(jù)本發(fā)明的實施例來執(zhí)行操作。機器可讀介質(zhì)可包括，但不限于，軟盤、光盤、CD-ROM(緊致盤-只讀存儲器)、磁光盤、ROM (只讀存儲器)、RAM(隨機存取存儲器)、EPROM(可擦除可編程只讀存儲器)、EEPROM(電可擦除可編程只讀存儲器)、磁卡或光卡、閃存、或適于存儲機器可執(zhí)行指令的其他類型的介質(zhì)/機器可讀介質(zhì)。

本申請可用于眾多通用或專用的計算系統(tǒng)環(huán)境或配置中。例如：個人計算機、服務器計算機、手持設備或便攜式設備、平板型設備、多處理器系統(tǒng)、基于微處理器的系統(tǒng)、置頂盒、可編程的消費電子設備、網(wǎng)絡PC、小型計算機、大型計算機、包括以上任何系統(tǒng)或設備的分布式計算環(huán)境等。

本申請可以在由計算機執(zhí)行的計算機可執(zhí)行指令的一般上下文中描述，例如程序模塊。一般地，程序模塊包括執(zhí)行特定任務或實現(xiàn)特定抽象數(shù)據(jù)類型的例程、程序、對象、組件、數(shù)據(jù)結構等等。也可以在分布式計算環(huán)境中實踐本申請，在這些分布式計算環(huán)境中，由通過通信網(wǎng)絡而被連接的遠程處理設備來執(zhí)行任務。在分布式計算環(huán)境中，程序模塊可以位于包括存儲設備在內(nèi)的本地和遠程計算機存儲介質(zhì)中。

本發(fā)明還提供了一種醫(yī)學成像設備，包括：

表現(xiàn)出至少一個特征輻射的固有放射性的閃爍元件陣列，所述閃爍元件產(chǎn)生本底輻射，并響應于所述本底輻射產(chǎn)生光子發(fā)射；

與所述至少一個閃爍元件連接的光傳感器陣列，所述光傳感器陣列產(chǎn)生對所述光子發(fā)射的響應；

性能檢測裝置，獲取所述光傳感器的單事件計數(shù)，并將所述光傳感器上的單事件計數(shù)與預設閾值比較，確定所述光傳感器的性能是符合要求。

需要說明的是，本領域技術人員可以理解，上述部分組件可以是諸如：可編程陣列邏輯(Programmable Array Logic，PAL)、通用陣列邏輯(Generic Array Logic，GAL)、現(xiàn)場可編程門陣列(Field-Programmable Gate Array，F(xiàn)PGA)、復雜可編程邏輯器件(Complex Programmable Logic Device)，CPLD)等可編程邏輯器件中的一種或多種，但是本發(fā)明對此不做具體限制。

需要說明的是，本領域技術人員可以理解，本發(fā)明還可應用于利用了閃 爍晶體的其他成像模態(tài)，例如單光子發(fā)射計算機斷層顯像設備，以及其他組合式醫(yī)學成像系統(tǒng)，比如：組合式正電子發(fā)射斷層掃描和磁共振成像系統(tǒng)(Positron Emission Tomography-Magnetic Resonance Imaging，PET-MR)、組合式(Positron Emission Tomography-Computed Tomography，PET-CT)等。

雖然本發(fā)明已參照當前的具體實施例來描述，但是本技術領域中的普通技術人員應當認識到，以上的實施例僅是用來說明本發(fā)明，在沒有脫離本發(fā)明精神的情況下還可作出各種等效的變化或替換，因此，只要在本發(fā)明的實質(zhì)精神范圍內(nèi)對上述實施例的變化、變型都將落在本申請的權利要求書的范圍內(nèi)。