正电子发射断层摄影中在温度变化上的稳定光电传感器增益的制作方法

背景技术：

1、本实施例涉及正电子发射断层摄影（pet）。用于pet的固态检测器（诸如硅光电倍增器（sipm））具有温度依赖性。pet检测器需要在严格温度范围内操作以维持稳定的光电传感器增益，这会影响该系统的能量辨别。pet检测器的闪烁晶体（诸如原硅酸镥（lso）晶体）的光输出也可能对温度敏感。当伽马射线在较高温度处与较低等级的lso湮灭时，所述较低等级的lso会输出较少的光。提供了冷却和严格的温度调节，以便通过pet检测器进行稳定和准确的能量测量。可向在严格温度控制下的操作提供昂贵的液体冷却系统和温度补偿电路。冷却的费用可能不是太大的问题，因为sipm系统已经以高端pet系统为目标。对于低端pet系统中的任何sipm，冷却的费用呈现了问题。

2、已经存在对sipm检测器进行温度补偿的尝试，其中存在开环算法来调整sipm高电压，以在温度改变的小边界（诸如+/-3℃）内维持稳定的增益，而不影响图像质量。然而，一旦操作温度超过容差，这些方法倾向于偏离。在空气冷却式pet系统中，温度变化可能是12℃或更多，如果增益没有被正确地校正，则该变化可能会呈现图像质量问题。

技术实现思路

1、作为介绍，下面描述的优选实施例包括用于在尽管有温度变化的情况下的pet检测器增益稳定化的方法、系统和非暂时性计算机可读介质。基于温度的开环增益控制在尽管有可能的温度变化的情况下建立基线增益。然后，利用更灵敏的闭环（例如峰值跟踪）方法来调整基线增益，以用于应对温度。通过组合两种类型的增益控制来应对温度，提供了两者的优点，同时避免了任一个方法其自身的缺点。

2、在第一方面中，一种正电子发射断层摄影（pet）系统包括pet检测器，该pet检测器由邻近闪烁晶体的多个硅光电倍增器（sipm）形成。处理器被配置成基于pet检测器的温度来确定第一电压，利用峰值跟踪来确定偏移电压，以及输出pet检测器的第二电压。第二电压基于第一电压和偏移电压两者。

3、在一个实施例中，空气冷却系统连接以冷却pet检测器。在尽管有温度变化的情况下的增益控制稳定化可以与任何pet系统一起使用，诸如液体冷却式高端pet系统或空气冷却式低端pet系统。

4、在实施例中，处理器被配置成基于所述温度将第一电压确定为开环控制，并且处理器被配置成将偏移电压确定为利用峰值跟踪的闭环控制。

5、在另一实施例中，处理器被配置成在源处于pet检测器的视场中的情况下利用峰值跟踪来确定偏移电压。峰值跟踪基于源的能量峰值。在其他实施例中，处理器被配置成在被跟踪的能量峰值是闪烁晶体的背景辐射的能量峰值的情况下利用峰值跟踪来确定偏移电压。

6、在一些实施例中，处理器被配置成：在pet检测器的通电的几秒内（例如，在2-10秒内或在5秒内）输出第二电压。

7、在一个方法中，处理器被配置成确定第一电压，使得能量峰值在设定值的5%之内，并且处理器被配置成确定偏移电压，使得能量峰值被移位到辨别水平。

8、第一电压和偏移电压可以以各种方式来使用。例如，第二电压是第一电压和偏移电压的总和。在另一示例中，偏移电压是第一电压的调整，从而也实现总和。

9、在实施例中，处理器被配置成通过均衡化在设定电压的相对侧上的仓（bin）的组中的能量来确定偏移电压。

10、在另一实施例中，处理器被配置成确定在界限范围内的偏移电压，其中超出所述界限范围的来自峰值跟踪的任何偏移电压被限制到所述界限范围。

11、在第二方面中，提供了一种用于在正电子发射断层摄影（pet）检测器中建立增益的方法。确定基本增益作为开环温度补偿。确定增益调整作为闭环峰值跟踪。从基本增益和增益调整两者来建立pet检测器的增益。

12、在一个实施例中，基本增益是基于pet检测器的温度来确定的。在一些情形中，基本增益是在将pet检测器的高电压源通电之前确定的。

13、在另一实施例中，基本增益是通过设定高电压使得能量峰值在设置仓处或接近设置仓来确定的。增益调整是通过调整高电压使得能量峰值在所述设置仓处来确定的。能量峰值可以来自各种源，诸如在能量峰值是pet检测器的视场中的辐射源的峰值或者是pet检测器的晶体的背景辐射的峰值的情况下进行调整。

14、在又一实施例中，增益调整是在增益调整被限制成在正极限和负极限处或在正极限和负极限内的情况下确定的。

15、在实施例中，增益被建立为基本增益和增益调整的总和。

16、在第三方面中，一种正电子发射断层摄影（pet）检测器系统包括：pet检测器以及与pet检测器连接的电压轨。来自电压轨的电压设定pet检测器的pet检测器增益。处理器被配置成使用温度补偿以基于操作温度来设定基线增益，并且然后基于将能量峰值定位在稳定点处来将基线增益调整到pet检测器增益。

17、在一个实施例中，处理器被配置成在完成向pet检测器供应电压的电压轨（voltage rail）的通电之前使用温度补偿，并且被配置成然后在完成向pet检测器供应电压的电压轨的通电之后进行调整。

18、在另一实施例中，处理器被配置成对基线增益的调整进行限界（bound）。

19、本发明由以下权利要求限定，并且本部分中的任何内容都不应被视为是对那些权利要求的限制。本发明的另外方面和优点结合优选实施例来在下面进行讨论，并且以后可以独立地或组合地被要求保护。

技术特征：

1.一种正电子发射断层摄影（pet）系统，包括：

2.根据权利要求1所述的pet系统，进一步包括被连接以冷却所述pet检测器的空气冷却系统。

3.根据权利要求1所述的pet系统，其中所述处理器被配置成：基于所述温度将所述第一电压确定为开环控制，并且所述处理器被配置成将所述偏移电压确定为利用峰值跟踪的闭环控制。

4.根据权利要求1所述的pet系统，其中所述处理器被配置成：在源处于所述pet检测器的视场中的情况下利用峰值跟踪来确定所述偏移电压，所述峰值跟踪基于所述源的能量峰值。

5.根据权利要求1所述的pet系统，其中所述处理器被配置成：在被跟踪的能量峰值是所述闪烁晶体的背景辐射的能量峰值的情况下利用峰值跟踪来确定所述偏移电压。

6.根据权利要求1所述的pet系统，其中所述处理器被配置成：在所述pet检测器的通电的五秒内确定所述第二电压。

7.根据权利要求1所述的pet系统，其中所述处理器被配置成确定所述第一电压，使得能量峰值在设定值的5%之内，并且其中所述处理器被配置成确定所述偏移电压，使得能量峰值被移位到辨别水平。

8.根据权利要求1所述的pet系统，其中所述处理器被配置成将所述第二电压确定为所述第一电压和所述偏移电压的总和。

9.根据权利要求1所述的pet系统，其中所述处理器被配置成通过均衡化在设定电压的相对侧上的仓的组中的能量来确定所述偏移电压。

10.根据权利要求1所述的pet系统，其中所述处理器被配置成确定在界限范围内的所述偏移电压，其中超出所述界限范围的来自峰值跟踪的任何偏移电压被限制到所述界限范围。

11.一种用于在正电子发射断层摄影（pet）检测器中建立增益的方法，所述方法包括：

12.根据权利要求11所述的方法，其中确定所述基本增益包括基于所述pet检测器的温度来进行确定。

13.根据权利要求11所述的方法，其中确定所述基本增益包括在将所述pet检测器的高电压源通电之前进行确定。

14.根据权利要求11所述的方法，其中确定所述基本增益包括设定高电压，使得能量峰值在设置仓处或接近设置仓，并且其中确定所述增益调整包括调整所述高电压，使得能量峰值在所述设置仓处。

15.根据权利要求14所述的方法，其中调整包括：在能量峰值是所述pet检测器的视场中的辐射源的峰值或者是所述pet检测器的晶体的背景辐射的峰值的情况下进行调整。

16.根据权利要求11所述的方法，其中确定所述增益调整包括：在所述增益调整被限制成在正极限和负极限处或正极限和负极限内的情况下确定所述增益调整。

17.根据权利要求11所述的方法，其中建立所述增益包括作为所述基本增益和所述增益调整的总和来进行建立。

18.一种正电子发射断层摄影（pet）检测器系统，包括：

19.根据权利要求18所述的pet检测器系统，其中所述处理器被配置成在完成向所述pet检测器供应电压的电压轨的通电之前使用所述温度补偿，并且被配置成然后在完成向所述pet检测器供应电压的电压轨的通电之后进行调整。

20.根据权利要求18所述的pet检测器系统，其中所述处理器被配置成对所述基线增益的调整进行限界。

技术总结
对于尽管温度变化但增益稳定的正电子发射断层摄影（PET）检测器，基于温度的开环增益控制尽管可能的温度变化但建立基线增益。然后，使用更灵敏的闭环（诸如峰值跟踪）方法来调整基线增益，以应对温度。通过结合两种类型的增益控制来应对温度，提供了两者的优势，同时避免了任一种方法其自身的缺点。

技术研发人员：M·穆辛科,Z·伯巴
受保护的技术使用者：美国西门子医疗系统股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13