[发明专利]基于LYSO闪烁体PET系统的能量自刻度方法

说明书

本发明公开了一种基于LYSO闪烁体PET系统的能量自刻度方法，无需外部放射源，利用PET系统内在放射性，解决基于含镥元素闪烁晶体的PET系统的能量刻度问题，不设置测量视野（FOV）范围，符合测量方式采集数据，定位202、307keV能峰，两点拟合，采用第二个触发信号的能谱，202、307keV两个能峰更易于识别，实现同一个晶体阵列中部分探测器的本底谱只存在307keV能峰的条件下的能量刻度，含镥元素闪烁晶体的PET系统的内在放射性长期存在，活度稳定，为能量刻度的自动化操作及探测系统的日常检测提供保障。

技术领域

本发明涉及医疗技术领域，更具体涉及基于LYSO闪烁体PET系统的能量自刻度方法。

背景技术

目前常用于正电子发射断层成像系统（PET）的探测器主要有碘化钠（NaI）、锗酸铋（BGO）、硅酸镥（LSO）、硅酸钇镥（LYSO）等闪烁探测器，镥系闪烁晶体探测器具有较佳的能量分辨率、更短的衰减时间，更高的光产额，成为PET系统的首选探测器，当γ光子或X射线打在闪烁晶体后，通过康普顿散射或光电作用沉积能量到闪烁晶体材料中，并激发出与所沉积的能量成比例的可见光光子，这些光子通过光电倍增管（PMT）或硅光电倍增器（SiPM）转换为相应的电信号，再通过后续电路进行增益、成形、数字化后，电信号强度、获得时间及相应探测器编号等信息保存到存储系统，光子能量与探测器的输出信号强度呈正相关关系，即为能量响应曲线，通过已知能量的射线对探测系统进行能量刻度，即可得到相应能量范围的电信号强度响应曲线，通过这条曲线可算出已知强度的电信号所表达的光子能量。

由于探测系统的能量响应曲线会受当时的温湿度、电磁环境影响，需经常更新，保证测量结果的准确、可靠，通常对PET系统做能量刻度时，需引入已知发射能量的外部放射源，常用的放射源有Na-22、F-18、Ga-86等，这些放射源都发射511keV能量的γ光子，可以进行511keV的单点能量刻度，但是这些放射源都有一定的使用寿命，而且需要专门的存储装置或空间，增加PET的使用成本。

镥系闪烁晶体含有天然放射性核素Lu-176，其β-衰变时伴随发射能量202、307keV的γ光子，通过PET系统测量自身放射性的本底谱，如图1所示，获取这两个光子的能峰道址，当探测系统的能量响应满足已知函数关系（一般呈线性）时，通过这两个峰位可以实现探测器的能量自刻度。

PET系统的探测器阵列由许多块晶体模块组成，每块晶体模块按所需像素大小被分成更小的晶柱，由于晶体生长特性及加工工艺的差别，相邻的晶柱对射线的物理作用、发光性能表现不一，而且与之配套的光电转换器（如光电倍增管）都会有不同的表现。由此造成探测器对低能的响应不一致，导致低能触发信号的漏记，无法呈现能谱的低能峰。在镥系闪烁晶体探测器采集本底谱时，只记录了307keV能峰而无法记录202keV的触发信号，从而影响了相应探测器的能量刻度，由于Lu-176的超长半衰期（3.7E+10 y），基于镥系闪烁晶体的PET系统的本底放射性活度稳定，可以随时采集数据，完成PET系统的探测器能量刻度，及日常的探测器阵列检测。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种不必引入外部放射源，实现LYSO晶体探测器的能量自刻度的方法。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：基于LYSO闪烁体PET系统的能量自刻度方法，包括以下步骤：

（1）触发能量自刻度任务；

（2）当PET系统未做临床测量时，开机稳定电子学系统后，初始化设置本底谱采集环境；

（3）使用符合采集数据的方式，不设能窗，不设FOV范围，设置合理的符合时间窗，设置采集系统所有采集的符合事件数，通常需要prompt事件达到2E+9个计数以上，保证探测器阵列的每个探测器都有足够的统计计数；