对输出信号幅度期望值的计 算过程将在下面进行详细说明。
[0045]S4,根据输出信号幅度期望值标定对应光电转换模块的增益。
[0046] 本发明实施例的标定方法中，伽马相机中的伽马探测器采用整块均匀闪烁晶体， 因此当入射的伽马光子在光电转换模块中心位置与闪烁晶体发生光电效应时，各光电转换 模块理论上接收到的可见光光子数期望值是相同的，输出信号幅度期望值在扣除等效基线 值后正比于各路光电转换模块（包含后续信号放大器）增益差异。
[0047] 另外，由于信号放大器本身的增益是可调，因此可以通过设置各路信号放大器一 致增益的手段，标定各路光电转换模块本身的增益差异。标定结果可以用于更新数字信号 处理器的相应参数文件，如图3中的参数设置流程，或更新信号放大器的增益补偿设置，从 而实现各路光电转换模块的增益一致性校正。
[0048] 概括地说，本发明实施例的标定方法，利用入射伽马光子能量恒定以及可见光在 整块均匀闪烁晶体中扩散传播的特性，对满足一定计数条件的单个光电转换模块输出信号 能谱进行数据拟合分析，从而计算出其增益系数。与已有方法相比，本方法无需预先知道单 个光电转换模块的增益系数的大致范围以及光电转换模块相对于闪烁晶体的精确位置。
[0049] 下面对提取光电转换模块的输出信号幅度期望值的过程进行详细说明。
[0050] 以均匀泛场源照射伽马相机，选定待标定的光电转换模块i，定义入射伽马光子能 量为^，对伽马光子转化为电信号输出的过程建立如下模型：
[0051]a)在一定能量范围内，闪烁晶体发出的可见光光子数目N正比于入射伽马光子沉 积能量E，比例系数定义为a，即N=aE。
[0052]b)光电转换模块接收到的可见光光子数目等于总可见光子数目乘以收集效率函 数f(r，0，z)，其中，（r，0，z)表示伽马光子与闪烁晶体作用位置在以光电转换模块中心 为原点的坐标系坐标，如图5所示，f(r，0，z)可以用带经验参数的立体角模型精确描述， 即，收集效率正比于光电转换模块有效光收集面（与闪烁晶体后表面平行）对伽马光子与 闪烁晶体作用位置张开的立体角。由于可见光子在闪烁晶体内传播的物理过程比较复杂， 因此需要调节经验参数以符合实验数据。对于临床通用大视野的伽马相机，光电转换模块 通常为圆型真空光电倍增管，考虑圆对称性，f(r，0，z)可忽略0维度，当闪烁晶体厚度较 小，如为9. 5mm情况时，收集效率对z不敏感，因此可假定所有光子均与闪烁晶体作用在同 一平面上。f(r，0，z)可简化为f(r)。此时引入如下经验参数：光电管有效收集面半径rQ 以及伽马光子与闪烁晶体平均作用平面到光电管有效收集面距离d。
[0053]根据参考文献（F.Paxton"Solidanglecalculationforacirculardisk",The reviewofscientificinstrument，圆盘对应立体角计算，科学仪器评论），收集效率的立 体角模型可做如下描述：
【主权项】
1. 一种标定伽马相机中光电转换模块增益的方法，其特征在于，所述伽马相机包括一 整块闪烁晶体（非阵列或切割）并耦合了光电转换模块阵列，所述方法包括： 所述闪烁晶体接收准泛场伽马光子放射源的照射产生可见光光子，所述光电转换模块 采集一定数目等效伽马光子所产生的所述可见光光子并输出电信号，后端电子学将所述输 出电信号转换为数字幅度值； 根据所述数字幅度值得到每一路光电转换模块的输出信号幅度谱； 对所述每一路光电转换模块的输出信号幅度谱进行分析和特征提取，以获得入射伽马 光子在所述光电转换模块中心位置发生光电效应时的输出信号幅度期望值；以及 根据所述输出信号幅度期望值标定对应所述光电转换模块的增益。
2. 如权利要求1所述的标定伽马相机中光电转换模块增益的方法，其特征在于，所述 伽马光子放射源及其摆放由泛场源优化为准泛场源，其中， 在所述伽马相机未安装准直器时，采用小体积的伽马光子放射源距离所述伽马相机中 伽马探测器距离大于1倍所述伽马探测器最大边长；或者， 在所述伽马相机安装准直器时，采用面源形式的伽马光子放射源接近所述伽马探测器 前表面，并且不要求面源严格均匀一致。
3. 如权利要求1所述的标定伽马相机中光电转换模块增益的方法，其特征在于，对每 一路光电转化模块输出信号幅度谱进行分析和特征提取，得到入射伽马光子在光电转换模 块中心位置发生光电效应时输出信号幅度期望值，具体包括： 对所述输出信号幅度谱进行差分计算；以及 从最大幅度值开始向低幅度方向搜寻以获得第一个显著区域的差分最小值，并将所述 差分最小值对应的信号幅度值作为入射伽马光子在对应光电转换模块中心位置发生光电 效应时，光电转换模块输出的信号幅度期望值。
4. 如权利要求1所述的标定伽马相机中光电转换模块增益的方法，其特征在于，根据 所述输出信号幅度期望值标定对应所述光电转换模块的增益，具体包括： 所述输出信号幅度期望值在扣除等效基线值后正比于所述各路光电转换模块增益差 异，通过设置各路信号放大器增益，以标定对应所述光电转换模块本身的增益差异。
5. -种采用如权利要求1所述方法的系统，其特征在于，包括： 伽马光子放射源，所述伽马光子放射源及其摆放由泛场源优化为准泛场源； 伽马相机，所述伽马相机包括伽马探测器、后端电子学和数字信号处理器，其中， 所述伽马探测器包括一整块闪烁晶体（非阵列或切割）和光电转换模块，所述闪烁晶 体接收准泛场伽马光子放射源的照射产生可见光光子，所述光电转换模块采集一定数目等 效伽马光子所产生的所述可见光光子并输出电信号； 所述后端电子学，用于将所述输出电信号转换为数字幅度值； 所述数字信号处理器，以标定采集模式采集所述数字幅度值； 数据处理装置，所述数据处理装置根据所述数字幅度值得到每一路光电转换模块的输 出信号幅度谱，并对所述每一路光电转换模块的输出信号幅度谱进行分析和特征提取，以 获得入射伽马光子在所述光电转换模块中心位置发生光电效应时的输出信号幅度期望值， 以及根据所述输出信号幅度期望值标定对应所述光电转换模块的增益。
6. 如权利要求5所述的系统，其特征在于，其中， 在所述伽马相机未安装准直器时，采用小体积的伽马光子放射源距离所述伽马相机中 伽马探测器距离大于1倍所述伽马探测器最大边长；或者， 在所述伽马相机安装准直器时，采用面源形式的伽马光子放射源接近所述伽马探测器 前表面，并且不要求面源严格均匀一致。
7. 如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述数据处理装置还用于对所述输出信号 幅度谱求差分，从最大幅度值开始向低幅度方向搜寻以获得第一个显著区域的差分最小 值，以将所述差分最小值对应的信号幅度值作为入射伽马光子在对应光电转换模块中心位 置发生光电效应时，光电转换模块输出的信号幅度期望值。
8. 如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述输出信号幅度期望值在扣除等效基线 值后正比于所述各路光电转换模块增益差异，所述数据处理装置还用于设置各路信号放 大器增益，以标定对应所述光电转换模块本身的增益差异。
【专利摘要】本发明提出一种标定伽马相机中光电转换模块增益的方法，此方法针对采用如下技术的伽马相机：一整块闪烁晶体(非阵列或切割)耦合光电转换模块阵列。该标定方法包括：闪烁晶体接收准泛场入射的伽马光子转化为可见光光子，光电转换模块接收可见光光子并转换为电信号，由后续电子学处理转换为数字幅度值，对每一路光电转化模块输出信号幅度谱进行分析和特征提取，得到入射伽马光子在光电转换模块中心位置发生光电效应时输出信号幅度期望值；根据输出信号幅度期望值标定每一路光电转换模块的增益。本发明的标定方法不受是否安装准直器限制，不受原有增益设置与实际增益之间误差的影响。本发明还提出一种应用上述标定方法的系统。
【IPC分类】G01T7-00
【公开号】CN104614757
【申请号】CN201510005061
【发明人】陈思, 高丽蕾, 马天予, 刘亚强, 王石, 刘迈
【申请人】北京永新医疗设备有限公司
【公开日】2015年5月13日
【申请日】2015年1月6日