[实用新型]一种数字PET探测器的增益校正装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及医疗器械领域中的一种信号校正装置，更具体地涉及一种数字PET探测器的增益校正装置。

背景技术

正电子发射计算机断层成像(Positron Emission Tomography，简称PET)系统中通常采用大量的探测器，每个探测器包括相互耦合的闪烁晶体和光电器件，闪烁晶体用以将伽马光子转换为可见光，光电器件用以将该可见光转换为电信号，通过相应的电子学设计处理该电信号后可以获取到伽马光子所对应的信息，比如到达时间，到达位置以及伽马光子的能量等。

光电器件作为将可见光转换为电信号的部件在探测器中尤为重要，目前，应用于PET系统中的光电器件主要有光电倍增管、硅光电倍增管(silicon photomultiplier，简称SiPM)、多像素光子计数器(multi-pixel photon counter，简称MPPC)以及盖革模式雪崩二极管(Geiger-mode avalanche photodiode，简称G-APD)等。上述光电器件普遍存在增益动态范围变化较大的问题，即使同一型号的光电器件的增益也并不能很好的保持一致，甚至有时差异过大。若不采取任何措施而在同一运行条件下将上述光电器件组合成为探测器或者应用于PET系统中，光电器件增益不均匀的问题将会造成成像质量的恶化。因此，实际使用中需要对光电器件的增益进行校正。

目前，对光电器件的增益进行校正的方法主要有以下几种。第一种，由于光电器件的增益受到多种因素的影响，比如供电电压和工作温度，因此，可以根据供电电压、工作温度或者光电器件的增益与相应的响应曲线的关系更改工作电压以进行增益校正，从而确保光电器件的增益的一致性。第二种，使用发光二极管网络完成光电器件的增益校正(参考文献Hongdi Li,Yaqiang Liu et al.An Instantaneous Photomultiplier Gain Calibration Method for PET or Gamma Camera Detectors Using an LED Network)，其采用一个发光二极管置于光电器件的缝隙中，通过该缝隙发出的光进入晶体然后分散于光电器件上，最后结合相关算法完成增益调整。第三种，选择一批光电器件，将其中的某一个作为标样，将剩余的光电器件同标样进行增益比对，然后通过调节光电器件各自电压的方式以确保增益的一致性，从而保证增益的整体均一性。第四种，采用比较器对多路光电器件的增益进行大致判断，然后使用不同阈值以确保增益的整体均一性(参考文献M.Streun,U.Chavan,et al.Treating the Gain Non-Uniformity of Multi Channel PMTs byTrigger Levels)。

然而，第一种方法和第三种方法适用于单个光电器件组成的系统，若光电器件增多，则需要控制或者校正的单元也相应增多，由于每个光电器件所需校正的工作电压不尽相同，采用单一供电电压并不能满足所有的增益一致性需求，同时在搭建系统时光电器件的供电也将变得十分复杂，对于采用光电倍增管的系统还需要500～1000V的高压，其可拓展性低。

对于第二种方法，由于现有的探测器多采用位置敏感型光电倍增管、SiPM或者MPPC阵列，其光电器件的缝隙较窄，有时甚至窄到不足以放置发光二极管，即使将发光二极管勉强放置于其中，最终的效果也不尽如人意。

对于第四种方法，当其应用到PET探测器或者PET系统的时候，效果并不十分理想。若每一路光电器件均可根据其增益改变工作电压，为了保持稳定性，对于数量繁多的光电转换器件，需要提供大量相应的可变电压的电源，整个PET系统将会变得十分复杂庞大，不易后期维护。同时，该方法中的每一个光电器件均需要一个阈值，其后端电路处理繁冗复杂并且不易拓展。

因为光电器件在一定的增益范围内都能具有良好的性能，那么综上，为PET探测器寻找一种简便有效并且拓展性高的方法十分必须。本实用新型提出了一种在探测器上针对于同一工作参数下对多个同一种类光电器件进行增益自适应的装置，以使得其所有信号的增益保持在一个大致的范围区间，增加探测器的稳定性，均一性以及强适配性。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种数字PET探测器的增益校正装置，从而解决现有技术中PET探测器的光电器件的增益校正效果不理想、设计复杂且拓展性不佳的问题。