[發明專利]用于穩定正電子發射斷層造影探測系統的增益的方法

有效

• 申請號: 200810215377.3
• 申請日: 2008-09-11
• 公開（公告）號: CN101390755A
• 公開（公告）日: 2009-03-25
• 發明（設計）人: 齊亞德·伯巴;詹姆斯·科貝爾;格雷戈里·海曾;斯雷德哈爾·庫珀斯沃米;拉爾夫·拉德貝克;馬修·E·馬丁;馬賽厄斯·J·施曼德
• 申請（專利權）人: 西門子公司
• 主分類號: A61B6/03
• 分類號: A61B6/03;A61B5/055;A61B19/00
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所
• 代理人: 謝 強

技術領域

本發明涉及一種用于穩定PET探測系統的增益的方法以及一種用于正電子發射斷層造影的探測系統。?

背景技術

近年來在醫療診斷中除了磁共振斷層造影(MR)，越來越廣泛地應用正電子發射斷層造影(PET)。MRI是一種用來顯示身體內部的結構和剖面圖的成像方法，而PET則可以顯示和量化體內新陳代謝活動。?

PET利用了正電子射線和正電子湮滅的特別的特征，以便量化地確定器官或細胞區域的功能。在此，在檢查之前給予患者用放射性核素標記的放射性藥物。放射性核素在衰變的情況下放出正電子，該正電子在經過短距離后與電子發生相互作用，由此產生所謂的湮滅。在此，產生兩個伽馬量子，它們以相反方向(調轉180°)相互飛出。伽馬量子由兩個相對的PET探測模塊在確定的時間窗之內采集(相合測量)，由此在該兩個探測器模塊之間連線上的一個位置上確定湮滅位置。?

為了探測，在PET情況下探測模塊通常必須覆蓋機架弧長的大部分。該探測模塊按幾個毫米的邊長劃分為探測器元件。每個探測器元件在探測光子時產生一個事件標志，該事件標志說明時間以及探測位置、即相應的探測器元件。該信息被傳輸至快速邏輯并且被比較。如果兩個事件在一個時間上的最大間隔上同時發生，則在兩個相應的探測器元件之間的連線上發生伽馬衰變過程。用斷層造影算法、即所謂的反投影來進行PET圖像的重建。?

由US7218112B2公開了一種組合的PET-MR系統，在該系統中使用硅酸镥(Lutetiumoxyorthosilikat，LSO)作為閃爍晶體將伽馬量子轉換為光，并且使用雪崩光電二極管(Avalanche?Photodioden，APD)來探測該光。光電二極管與前置放大器相連。?

特別是在通常使用的半導體放大器和半導體探測器(雪崩光電二極管，?APD)中，增益取決于溫度。因為組件在運行時暴露于溫度波動中、尤其是變熱，因此要求冷卻。通過引入冷卻的空氣來全局地調節放大器和光電二極管的溫度。在使用具有恒定溫度的空氣情況下，從所產生的熱與通過在放大器表面上的空氣所放出的熱的平衡中得出放大器的溫度?？梢杂孟嗤姆绞綄μ綔y系統的其它部分進行冷卻。?

Spanoudaki等人在“Effect?of?Temperature?on?the?Stability?and?Performance?ofan?LSO-APD?PET?Scanner”，IEEE?Nuclear?Science?Symposium?Conference?Record，2005，3014-3017研究了PET系統的LSO-APD的溫度穩定性。在此，分析了PET系統的不同組件上的不同溫度源的影響。例如APD的增益取決于溫度，同樣各光峰(Photopeak)的位置也取決于溫度。例如在多個圖形中顯示溫度和光峰的位置在時間上的變化。分析了能量分解(Energieaufloesung)如何隨著溫度而變化以及如何建立關于所檢查的256個探測器模塊的統計學。在此，研究了溫度上升的原因，以及對光峰的移動和對隨溫度的上升的能量分解做出了預測。?

在US20040071259A1中公開了一種具有熱電冷卻單元的X射線探測器。在此，既使用有源的也使用無源的冷卻單元。通過借助溫度傳感器對X射線探測器的溫度的測定來調節熱電冷卻單元的功率，從而穩定額定溫度。?

公知的解決方案的缺陷是，在運行期間產熱變化情況下不能充分地調節溫度。例如產生的或從外部(例如在HF屏蔽中通過梯度而感應的渦流)進入的熱量增加，則盡管有冷卻還是會改變增益，因為上述的平衡移動了。此外，典型地存在不同的產熱源。該熱量的進入然后產生時間上的和空間上的溫度分布。由此依賴于溫度的組件如APD和前置放大器可能具有不同的溫度。因為典型地不能直接測量關鍵組件的溫度，并且多個組件經過其溫度依賴性影響總鏈的增益，所以必須從空間分布的溫度點推斷出各個溫度變化。作為替換，可以跳過該中間步驟并且直接測定與該增益的關系。?

發明內容

本發明要解決的技術問題是給出一種方法和一種探測系統，該方法和系統關于增益具有足夠的穩定性。?

根據本發明的實施方式用于穩定具有冷卻單元的PET探測系統的放大器的增益的方法包括以下步驟：?

-確定PET探測系統的至少一個組件的溫度，

-從所確定的溫度中計算出當前的增益，?

-將當前的增益與額定值比較，以及?

-控制冷卻單元，以便這樣地影響溫度，使當前的增益接近額定值，?