[发明专利]用于对伽马辐射事件的评估的装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及在核成像中使用的，尤其是与PET和SPECT相机一起使用的评估装置、校准装置、核成像设备以及对应的方法。

背景技术

用于核成像的利用伽马相机的伽马射线探测是多阶段过程。首先，将入射的伽玛光子转化为闪烁闪光(即闪烁光子)。接着，利用光探测器捕捉来自该闪光的可见光光子中的每个(有时可能生成紫外光子或其他光子)，并获得空间信号分布，之后使用所述空间信号分布来评估入射伽马光子的能量以及伽马射线光转换的二维或三维位置。该所确定的位置接着形成对响应线(LOR)进行估计以及根据核衰变过程进行图像重建的基础。

尽管伽马光子的能量与探测到的可见光光子的数量成比例，但是可以从可见光光子的空间分布提取光转换位置(即伽马射线与闪烁器相互作用并创建闪光的位置)。一种可能性是将闪烁器的每个元件耦合到单个光探测器元件。由该单个光探测器元件收集所有光，并通过所述光探测器的位置来给出伽马射线冲击的位置。一般将这种类型的读取称为一对一耦合。

由于一对一耦合通常要求大量的数字化通道，因此经常采用光共享，所述光共享是指在闪烁器与光探测器之间插入光导。这样，使来自光转换的闪烁光分布于若干光探测器元件上，并显著降低了所要求的数字化通道的数量。在对电荷图样的数字化之后，即基于空间信号分布，根据所述值来计算能量和位置。最广泛使用的方法是形心(centroid)计算(又称为anger法或重心(COG)法)。备选地，能够使用最大似然(MLE)估计(Lerche,C.W.等人的Maximumlikelihoodbasedpositioningandenergycorrectionforpixelatedsolid-statePETdetectors；NuclearScienceSymposiumandMedicalImagingConference(NSS/MIC),2011IEEE)。这种方法基于在光探测器处针对给定的观察到的电荷图样对闪烁器中的光转换位置的可能性的计算。选择具有最高可能性的位置。

COG定位和MLE定位两者都很好地起效，并得到合理的位置估计，只要观察到的伽马辐射事件全部由单个伽马射线碰撞造成。然而，如果伽马辐射事件由多个伽马射线同时的碰撞造成，即在数字光探测器的一个抽样间隔内或者在模拟电荷转换器的积分时间内的碰撞(堆叠事件)或者由晶间康普顿散射(晶间康普顿散射事件)造成，那么探测到的位置可能是错误的。

此外，在正常的数据采集期间难以识别由堆叠事件或者来自晶间康普顿散射事件造成的伽马辐射事件。一种方法是分析探测到的空间信号分布的形心的空间位置，即时域电荷脉冲(脉冲形状鉴别)或事件能量的上升沿。

在US5293044(A)中公开了一种用于使用最大似然估计器来对伽马相机中的闪烁事件进行快速定位的方法。所述方法被应用到用于对具有形成相机表面的多个光电倍增管的伽马相机中的闪烁事件定位的过程中。每个光电倍增管响应于闪烁事件而生成输出信号。根据所公开的方法，根据与已知位置的各自的闪烁事件相对应的光电倍增管的输出信号来生成多个比较信号集合。接着，基于对未知位置的闪烁事件的光电倍增管的输出与所述比较信号集合的比较来形成位置相关的概率函数，并将未知位置的闪烁事件的位置定义为与概率函数的最大值相对应的位置。此外，通过最初定义总的伽马相机表面上未知起源的闪烁事件的位置所位于的概率高的部分并将对未知位置的闪烁事件的位置的研究限制到相机表面该部分，来提高完成定位的速度，同时还提高了精确度。

发明内容

本发明的目的是使得能够根据对所获得的空间信号分布的分析来可靠地识别有效伽马辐射事件，具体为不是由堆叠事件或晶间康普顿散射造成的伽马辐射事件。此外，目标是使识别更可靠并且对故障的光探测器更有鲁棒性，并获得具有经改进的空间分辨率的重建图像。

本发明的目的还是使得能够分别在具有阵列中光敏元件的增益值的差异的核成像系统中，对伽马相机中的光探测器阵列进行原位(in-situ)校准。