[發明專利]用于檢測器輸出調整的系統和方法

在審

• 申請號: 201810109029.1
• 申請日: 2018-02-02
• 公開（公告）號: CN108387922A
• 公開（公告）日: 2018-08-10
• 發明（設計）人: 付賡;錢華;賴皓;郭建軍;A.伊凡;B.亞諾夫
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: G01T1/202
• 分類號: G01T1/202
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 鄭浩;張金金

基于硅光電倍增管(SiPM)的檢測系統包括多個閃爍體、SiPM、前端電路、調整電路、以及能量和位置處理單元。SiPM具有對與輻射檢測相對應的能量沉積的非線性響應。調整電路被配置成接收來自SiPM的模擬信號，并提供經調整的模擬信號，該經調整的模擬信號被配置成模擬對應于線性響應的信號。能量和位置處理單元利用經調整的信號來提供檢在測器塊中檢測到的事件的能量和位置信息。

技術領域

本說明書公開的主題主要涉及檢測系統和技術，并且更具體地涉及來自輻射檢測器的輸出信號的調整(例如，以校正非線性響應特性)。

發明背景

在諸如正電子發射斷層攝影(PET)掃描儀的某些類型的成像設備中，使用檢測器元件陣列來檢測從注入到患者體內的放射性示蹤劑發射的輻射(511keV湮沒光子)。當從放射性藥物發射的正電子與電子碰撞時產生湮沒光子，引起湮沒事件。閃爍晶體接收湮沒光子并響應于湮沒光子而產生可見光子，其中可見光子被發射到光檢測器，該光子檢測器被配置成將來自可見光子的光能轉換為電能。

諸如硅光電倍增管(SiPM)的固態光電倍增管可以用作PET中的光電檢測器。固態光電倍增管通常提供高的光子檢測效率(PDE)，低的工作電壓(例如30-100伏)和對磁場的低靈敏度。然而，當SiPM被設計和操作用于高過壓和因此高PDE時，SiPM本質上是非線性的(關于不同數量的光子下的響應)。

在PET掃描儀中，由閃爍晶體中的511keV湮沒光子產生的數千個可見光子可以在與SiPM設備的恢復時間相當的短時間內被SiPM設備檢測到。當閃爍晶體直接耦合到SiPM設備時，可見光子的高檢測效率需要大的動態范圍。否則，SiPM設備的非線性可能會妨礙基于總計能量的晶體間事件的識別，因為由單晶中的單個光電事件產生的讀數不等于多晶體事件(例如，康普頓散射或K X射線逃逸)的總計讀數。

發明內容

根據各種實施例，提供了一種基于SiPM的檢測系統，該系統包括配置成檢測輻射事件(例如，伽馬射線光子或X射線光子)的閃爍晶體、光電檢測器(例如SiPM)、前端電路、模擬信號調整電路、能量和位置處理單元、以及數據采集單元。SiPM具有非線性響應，該非線性響應被配置成提供響應于由檢測到的湮沒光子引起的能量沉積的信號(例如，電流信號)。調整電路聯接到相應的SiPM的緩沖放大器，并且被配置成從SiPM接收模擬信號并且調整該模擬信號以提供對應于線性響應的經調整的模擬信號。能量和位置處理單元和數據處理單元聯接到調整電路，并且被配置成基于經調整的模擬信號來提供能量和位置信息。

根據各種實施例，提供了一種方法，該方法包括利用具有非線性響應的基于SiPM的檢測器檢測輻射事件(例如，511-keV湮沒光子)。該方法還包括將SiPM設備的模擬信號提供到調整電路。此外，該方法包括調整模擬信號以利用調整電路模擬對應于模擬域中的線性響應的信號。另外，該方法包括在模擬調整之后處理能量和位置信號。

本發明公開了一種基于硅光電倍增管(SiPM)的檢測系統，包括：多個閃爍晶體，其被配置成檢測輻射事件，并響應于沉積的能量產生可見光子；具有非線性響應的多個SiPM，其相對于所述多個閃爍晶體中的一個或多個定位以形成閃爍塊，并且被配置成響應于所接收的可見光子提供模擬信號；包括多個緩沖放大器的前端電路，每個緩沖放大器聯接到至少一個相應的SiPM，并被配置成轉送來自所述至少一個相應的SiPM的信號；聯接到對應的緩沖放大器和SiPM的多個調整電路，每個調整電路被配置成經由所述前端電路從對應的SiPM接收所述模擬信號，并且調整所接收的模擬信號以提供經調整的模擬信號，所述經調整的模擬信號被配置成模擬對應于線性響應的、來自對應的SiPM的信號；和能量和位置處理單元，其聯接到所述多個調整電路并且被配置成使用所述經調整的模擬信號來提供能量和位置信號。

優選地，其中，檢測系統還包括數據采集單元，所述數據采集單元聯接到所述能量和位置處理單元，并且被配置成接收所述能量和位置信號、并且使用所述能量和位置信號來確定能量和位置信息。