專利名稱：正電子ct裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及正電子CT裝置(Positron Emission Computed — Tomography:下面也稱作"PET裝置")，尤其涉及PET裝置中具有的
檢領(lǐng)h射線等的光子用的多個檢測器中的能量信息的校正(Energy Calibration:能量 校準(zhǔn))與和各檢測器檢測出光子的時間有關(guān)的信息輸 出定時的校正(Time Calibration:時間 校準(zhǔn))。
背景技術(shù)：
PET裝置中，首先，通過多個檢測器檢測出由施加了陽電子釋放核素 的被檢體產(chǎn)生的陽電子與附近的電子結(jié)合而沿180度方向釋放的511keV 對消光子。并且，在由2個檢測器在一定時間幅度之內(nèi)檢測出了光子的情 況下，將其作為1對對消光子來計(jì)數(shù)，并特定為對消產(chǎn)生地點(diǎn)在連結(jié)該檢 測出的檢測器對的直線上。存儲這種同時計(jì)數(shù)信息來進(jìn)行圖像重構(gòu)處理， 而生成陽電子釋放核素分布圖像(RI分布圖像)。
但是，在同時計(jì)數(shù)分散的對消光子的情況下(下面，也稱作"分散同 時計(jì)數(shù)")，由于真的對消發(fā)生地點(diǎn)不在連接所檢測出的檢測器對的線上， 所以該分散同時計(jì)數(shù)使重構(gòu)圖像的圖像質(zhì)量劣化。因此，使用所測出的光 子的能量信息來估計(jì)分散成分，在進(jìn)行重構(gòu)處理時，通過進(jìn)行相減來提高 圖像質(zhì)量(例如參考專利文獻(xiàn)1 3)。
專利文獻(xiàn)l:日本特開平7—113873號公報
專利文獻(xiàn)2:日本特開2001—356172號公報
專利文獻(xiàn)3:日本特開2000—28727號公報
但是，在具有這種結(jié)構(gòu)的現(xiàn)有例的情況下，有如下這種問題。
一般，由于PET裝置具有的光子檢測用的檢測器的檢測輸出根據(jù)周圍 的溫度和濕度變化，所以最好PET檢查室有大規(guī)模的空調(diào)管理，推薦在 PET裝置中進(jìn)行24小時的通電。進(jìn)一步，為了對應(yīng)于由噪聲變化和隨時間變化等引起的輸出變化，而每隔一定期間進(jìn)行能量 校準(zhǔn)和時間 校準(zhǔn) 用的測量。
這里，所謂能量，校準(zhǔn)是指調(diào)整光子檢測用的多個檢測器的增益和偏 移量而使其一致。各檢測器提供與所入射的光子的能量成正比的模擬 能
量輸出。從用于PET檢查的放射性核素釋放的光子能量是511keV。因此， 進(jìn)行同時計(jì)數(shù)的光子的多數(shù)能量為511keV。另一方面，在同時計(jì)數(shù)的光 子中，還計(jì)數(shù)了稱作分散同時計(jì)數(shù)的作為噪聲成分的光子。該作為噪聲成 分的光子的能量值比真正同時計(jì)數(shù)的光子的能量值低。因此，針對由各檢 測器同時計(jì)數(shù)的光子的能量輸出設(shè)置能量閾值，將具有超過該能量閾值的 能量輸出值作為真的同時計(jì)數(shù)，將沒有滿足能量閾值的值作為噪聲成分來 加以排除。但是，若各檢測器的增益和偏移量改變，則無故舍去了要作為 真的同時計(jì)數(shù)收集的數(shù)據(jù)，或要作為真的同時計(jì)數(shù)收集的數(shù)據(jù)中混入了噪 聲成分。因此，對各檢測器進(jìn)行能量 校準(zhǔn)的情形在得到良好的RI分布 圖像方面很重要。
現(xiàn)有裝置的能量 校準(zhǔn)如下這樣來進(jìn)行。使用能量 校準(zhǔn)用的模型 (phantom)，來收集校準(zhǔn)用的數(shù)據(jù)(同時計(jì)數(shù)數(shù)據(jù))。并且，每個檢測 器收集光子的能量*頻譜，并調(diào)整各檢測器的增益，使得各能量*頻譜中 的峰值為511keV。分別估計(jì)各檢測器的能量輸出中含有的噪聲成分，并 調(diào)整各檢測器的偏移量。
但是，若基于上述的現(xiàn)有裝置的能量，校準(zhǔn)，則由于在校準(zhǔn)中不能將 PET裝置用于本來的診斷，所以有裝置的工作效率降低的問題。
另一方面，所謂時間，校準(zhǔn)是指使檢測器檢測出光子時所輸出的時間 信息(脈沖信號)的輸出定時在檢測器間一致。由此，提高判斷為同時計(jì) 數(shù)的時間窗的精度而截除偶發(fā)同時事件。另外在TOF (time of flight)型 PET裝置中，測量同時計(jì)數(shù)的消滅光子的檢測時間差，而求出光子的放射 位置。在這種裝置中，使檢測器在檢測出光子時輸出的時間信息(脈沖信 號)的輸出定時在檢測器間一致，且若時間差測量的絕對精度不好，則光 子的放射位置的檢測精度變差，圖像質(zhì)量降低。因此，對各檢測器進(jìn)行時 間 校準(zhǔn)在得到良好的RI分布圖像方面很重要。
現(xiàn)有裝置的時間 校準(zhǔn)如下這樣來進(jìn)行。使用時間 校準(zhǔn)用的模型(phantom)，來收集校準(zhǔn)用的數(shù)據(jù)(同時計(jì)數(shù)數(shù)據(jù))。并且，每個檢測 器收集光子的時間，頻譜而彼此進(jìn)行對照，并調(diào)整各檢測器的時間信息(脈 沖信號)的輸出定時，使得頻譜中真的同時計(jì)數(shù)的峰值一致。
但是，若基于上述的現(xiàn)有裝置的時間，校準(zhǔn)，則由于在校準(zhǔn)中不能將 PET裝置用于本來的診斷，所以有裝置的工作效率降低的問題。另外，即 使通過時間，校準(zhǔn)，使檢測器間的時間信息(脈沖信號)的輸出定時一致， 也不能保證時間差測量的絕對精度，所以不能說是精度充分高的校正。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于這種情形而作出的，其目的是提供一種不會降低PET裝 置的工作效率，且可高精度進(jìn)行校準(zhǔn)的PET裝置。 本發(fā)明為了實(shí)現(xiàn)這種目的而采取如下結(jié)構(gòu)。
艮P，本發(fā)明的正電子CT裝置，其特征在于，包括(A)多個檢測 單元，檢測從施加給被檢體的放射性核素中釋放的光子；(B)模擬 數(shù) 字變換單元，其將作為各檢測單元的檢測輸出之一的模擬 能量輸出變換 為預(yù)定信道數(shù)的數(shù)字信息；(C)事件判斷單元，其被提供各檢測單元的 檢測輸出，判斷成為產(chǎn)生該檢測輸出的契機(jī)且作為對該檢測單元的光子入 射現(xiàn)象的事件是作為將消滅對的光子向一對檢測單元同時入射的現(xiàn)象的 雙次事件還是作為將單一光子入射到單一檢測單元的現(xiàn)象的單一事件；
(D)雙次事件 能量信息存儲單元，其在事件判斷單元判斷某個事件是 雙次事件時，取得這時的模擬，數(shù)字變換單元的輸出信息并加以存儲；(E) 單一事件 能量信息存儲單元，其在事件判斷單元判斷某個事件是單一事 件時，取得這時的模擬，數(shù)字變換單元的輸出信息，并按每個檢測單元來 存儲在能量，信道軸上表示了與單一事件有關(guān)的入射光子的計(jì)數(shù)值的分布 的能量 信道 頻譜；(F)能量 峰值檢測單元，其適時地讀出存儲在 單一事件 能量信息存儲單元中的各檢測單元的能量 信道 頻譜，并檢 測出相當(dāng)于背景的噪聲水平的能量基準(zhǔn)峰值與放射性核素固有的固有能 量 峰值；(G)能量變換系數(shù)算出單元，其根據(jù)與按每個檢測單元檢測 出的能量基準(zhǔn)峰值和固有能量 峰值的能量間隔相應(yīng)的信道數(shù)、和放射性 核素固有的能量值的關(guān)系，按每個檢測單元算出作為每個單位能量的信道
6數(shù)的能量變換系數(shù)；(H)偏移量 能量檢測單元，其根據(jù)各檢測單元的 能量基準(zhǔn)峰值的位置，來求出與各檢測器的偏移量 能量相應(yīng)的信道數(shù)；
(I)能量校正單元，其根據(jù)各檢測單元的能量變換系數(shù)與偏移量 能量， 來調(diào)整各檢測器的增益與偏移量、和/或模擬*數(shù)字變換單元的能量，信道
軸與偏移量。
本發(fā)明的正電子CT裝置涉及能量 校準(zhǔn)。本發(fā)明的能量 校準(zhǔn)的特
征在于在臨床中收集校準(zhǔn)用的數(shù)據(jù)與將現(xiàn)有裝置中廢棄的臨床中的單一 事件數(shù)據(jù)用作校準(zhǔn)用的數(shù)據(jù)方面。具體是，臨床中通過多個檢測單元來檢 測從施加給被檢體的放射性核素中釋放的光子。各檢測單元輸出與所入射 的光子的能量對應(yīng)的模擬 能量輸出。將這些模擬 能量輸出提供給模 擬 數(shù)字變換單元和事件判斷單元。模擬 數(shù)字變換單元將模擬 能量輸 出轉(zhuǎn)換為預(yù)定信道數(shù)的數(shù)字信息。另一方面，事件判斷單元判斷成為某個 檢測單元產(chǎn)生檢測輸出的契機(jī)且作為對該檢測單元的光子入射現(xiàn)象的事 件是將消滅成對光子同時入射到一對檢測單元的現(xiàn)象的雙次事件還是作 為將單一光子入射到單一檢測單元的現(xiàn)象的單一事件。在事件判斷單元將 某個事件判斷為雙次事件時，將這時的模擬 數(shù)字變換單元的輸出信息取 入到雙次事件 能量信息存儲單元中并加以存儲。將該數(shù)據(jù)作為發(fā)射數(shù)據(jù)
提供給RI分布圖像的重構(gòu)。
另一方面，在事件判斷單元判斷某個事件為單一事件時，將這時的模 擬 數(shù)字變換單元的輸出信息取入到單一事件 能量信息存儲單元中，并 收集 存儲在能量 信道軸上表示與單一事件有關(guān)的入射光子的計(jì)數(shù)值的 分布的能量*信道*頻譜。與單一事件有關(guān)的數(shù)據(jù)如下所說明的，用作校 準(zhǔn)數(shù)據(jù)。首先，能量 峰值檢測單元適時地讀出存儲在單一事件 能量信 息存儲單元中的各檢測單元的能量 信道 頻譜，并檢測與背景的噪聲等 級相應(yīng)的能量基準(zhǔn)峰值與放射性核素固有的固有能量*峰值。能量基準(zhǔn)峰 值對應(yīng)于入射的光子的能量為零的狀態(tài)。與從能量基準(zhǔn)峰值到固有能 量*峰值的間隔相應(yīng)的信道數(shù)對應(yīng)于放射性核素固有的能量(511keV)。 距能量基準(zhǔn)峰值的零M言道的偏移量相當(dāng)于偏移量(offset)。因此，能量 變換系數(shù)算出單元根據(jù)與按每個檢測單元檢測出的能量基準(zhǔn)峰值與固有 能量 峰值的能量間隔相應(yīng)的信道數(shù)和放射性核素固有的能量值的關(guān)系，按每個檢測單元算出作為每單位能量的信道數(shù)的能量變換系數(shù)。偏移 量 能量檢測單元根據(jù)各檢測單元的能量基準(zhǔn)峰值的位置，來求出與各檢 測器的偏移量 能量相應(yīng)的信道數(shù)。能量校正單元根據(jù)各檢測單元的能量 變換系數(shù)和偏移量*能量，來調(diào)整各檢測器的增益與偏移量、和/或模 擬 數(shù)字變換單元的能量 信道軸與偏移量。
本發(fā)明的正電子CT裝置，其特征在于，包括(J)多個檢測單元， 檢測從施加給被檢體的放射性核素釋放的光子；(K)時間 數(shù)字變換單 元，其將作為各檢測單元的檢測輸出之一的與檢測出光子的時間有關(guān)的信 息轉(zhuǎn)換為預(yù)定信道數(shù)的數(shù)字信息；(L)事件判斷單元，其被提供各檢測
單元的檢測輸出，并判斷成為產(chǎn)生該檢測輸出的契機(jī)且作為對該檢測單元 的光子入射現(xiàn)象的事件是作為將消滅成對光子同時入射到一對檢測單元 的現(xiàn)象的雙次事件還是作為將單一光子入射到單一檢測單元的現(xiàn)象的單
一事件；(M)雙次事件 時間信息存儲單元，其在事件判斷單元判斷為
某個事件是雙次事件時，取得這時的時間*數(shù)字變換單元的輸出信息并加
以存儲；(N)單一事件 時間信息存儲單元，其在事件判斷單元判斷為 某個事件是單一事件時，從時間，數(shù)字變換單元取得與檢測出光子的時間 有關(guān)的信息與將某個事件判斷為單一事件之前所需的時間有關(guān)的信息，并 按每個檢測單元來存儲在時間，信道軸上表示了與單一事件有關(guān)的入射光 子的計(jì)數(shù)值的分布的時間 信道 頻譜；(0)時間峰值檢測單元，其適 時地讀出單一事件 時間信息存儲單元中存儲的各檢測單元的時間 信 道*頻譜，并檢測與檢測出光子的時間相應(yīng)的時間基準(zhǔn)峰值和將某個事件 判斷為是單一事件之前所需的時間相應(yīng)的判斷時間峰值；(P)時間變換 系數(shù)算出單元，其根據(jù)與按每個檢測單元檢測出的時間基準(zhǔn)峰值和判斷時 間峰值的時間間隔相應(yīng)的信道數(shù)、與為了將某個事件判斷為是雙次事件還 是單一事件而作為預(yù)定的消滅對光子的最大入射時間差的基準(zhǔn)判斷時間
的關(guān)系，按每個檢測單元算出作為每單位時間的信道數(shù)的時間變換系數(shù)； (Q)偏移量*時間檢測單元，其根據(jù)各檢測單元的時間基準(zhǔn)峰值的位置， 來求出與各檢測器的偏移量 時間相應(yīng)的信道數(shù)；(R)時間校正單元，
其根據(jù)各檢測單元的時間變換系數(shù)和偏移量 時間，調(diào)整與各檢測器對應(yīng) 的時間 數(shù)字變換單元的時間軸和偏移量。本發(fā)明的正電子CT裝置涉及時間 校準(zhǔn)。本發(fā)明的時間 校準(zhǔn)的特 征在于與上述能量，校準(zhǔn)同樣，在臨床中收集校準(zhǔn)用的數(shù)據(jù)以及將現(xiàn)有裝 置中廢棄的臨床中的單一事件數(shù)據(jù)用作校準(zhǔn)用的數(shù)據(jù)的方面。具體上，通 過多個檢測單元來檢測臨床中從施加到被檢體的放射性核素釋放的光子。 各檢測單元作為檢測輸出之一，輸出與檢測出光子的時間有關(guān)的信息。將 與這些時間有關(guān)的信息提供給時間 數(shù)字變換單元和事件判斷單元。時 間，數(shù)字變換單元將與檢測出各檢測器的光子的時間有關(guān)的信息變換為預(yù) 定信道數(shù)的數(shù)字信息。另一方面，事件判斷單元判斷成為某個檢測單元產(chǎn) 生檢測輸出的契機(jī)且作為對該檢測單元的光子入射現(xiàn)象的事件是作為將 消滅對的光子同時入射到一對檢測單元的現(xiàn)象的雙次事件還是作為將單 一光子入射到單一檢測單元的現(xiàn)象的單一事件。事件判斷單元在判斷為某 個事件是雙次事件時，將這時的時間*數(shù)字變換單元的輸出信息取入到雙 次事件 時間信息存儲單元中并加以存儲。將該數(shù)據(jù)作為發(fā)射數(shù)據(jù)來提供 給RI分布圖像的重構(gòu)。
另一方面，在事件判斷單元判斷為某個事件為單一事件時，將與檢測 出光子的時間有關(guān)的信息、與將某個事件判斷為是單一事件之前所需的時 間有關(guān)的信息從時間 數(shù)字變換單元取入到單一事件 時間信息存儲單元 中，并按每個檢測單元來存儲在時間，信道軸上表示了與單一事件有關(guān)的 入射光子的計(jì)數(shù)值的分布的時間 信道 頻譜。如下所說明的，與單一事 件有關(guān)的數(shù)據(jù)用作校準(zhǔn)數(shù)據(jù)。首先，時間峰值檢測單元適時讀出在單一事 件 時間信息存儲單元中存儲的各檢測單元的時間 信道 頻譜，并檢測 出與檢測出光子的時間相應(yīng)的時間基準(zhǔn)峰值、與將某個事件判斷為是單一 事件之前所需的時間相應(yīng)的判斷時間峰值。時間基準(zhǔn)峰值對應(yīng)于檢測單元 檢測出光子的時間。與從時間基準(zhǔn)峰值到判斷時間峰值的間隔相應(yīng)的信道 數(shù)對應(yīng)于為了將某個事件判斷為是雙次事件還是單一事件而作為預(yù)定的 消滅對光子的最大入射時間差的基準(zhǔn)判斷時間。距時間基準(zhǔn)峰值的零，信 道的偏移量相當(dāng)于偏移量。因此，時間變換系數(shù)算出單元根據(jù)每個檢測單 元檢測出的與時間基準(zhǔn)峰值和判斷時間峰值的時間間隔相應(yīng)的信道數(shù)、和 為將某個事件判斷為是雙次事件還是單一事件而作為預(yù)定的消滅成對光 子的最大入射時間差的基準(zhǔn)判斷時間的關(guān)系，按每個檢測單元算出作為每單位時間的信道數(shù)的時間變換系數(shù)。偏移量 時間檢測單元根據(jù)各檢測單 元的時間基準(zhǔn)峰值的位置，求出與各檢測器的偏移量，時間相應(yīng)的信道數(shù)。 并且，時間校正單元根據(jù)各檢測單元的時間變換系數(shù)與偏移量，時間，來 調(diào)整與各檢測器對應(yīng)的時間 數(shù)字變換單元的時間軸與偏移量。
本發(fā)明的正電子CT裝置為了校準(zhǔn)數(shù)據(jù)，不需要使用了模型(phantom) 等的特別的數(shù)據(jù)收集操作，而在臨床中收集校準(zhǔn)數(shù)據(jù)。因此，可以縮短為 迸行校準(zhǔn)而使PET裝置停止的期間，可以提高裝置的工作效率。另外，由 于可以每次臨床中收集校準(zhǔn)數(shù)據(jù)來頻繁校正PET裝置，所以可以將PET 裝置維持在高精度。進(jìn)一步，由于并行收集用于臨床的與雙次事件有關(guān)的 數(shù)據(jù)(發(fā)射數(shù)據(jù))與臨床中不使用而一般上加以廢棄的與單一事件有關(guān)的 數(shù)據(jù)，使用數(shù)據(jù)量比較多的與單一事件有關(guān)的數(shù)據(jù)來進(jìn)行校準(zhǔn)，所以可以 高效進(jìn)行裝置的校正。尤其，根據(jù)與能量*校準(zhǔn)有關(guān)的前者的發(fā)明，可以 高精度進(jìn)行各檢測器的能量信息的校正。另外，根據(jù)與時間，校準(zhǔn)有關(guān)的 后者的發(fā)明，可以高精度進(jìn)行各檢測器的時間信息的校正。


圖1是表示本發(fā)明的一實(shí)施例的PET裝置的示意結(jié)構(gòu)的框圖； 圖2是表示了實(shí)施例裝置中的數(shù)據(jù)收集處理的流程的流程圖； 圖3是表示了能量 校準(zhǔn)處理的流程的流程圖； 圖4是在能量 校準(zhǔn)處理的過程中收集的ADC頻譜的圖； 圖5是在能量 校準(zhǔn)處理中得到的能量 頻譜的圖； 圖6是表示了時間 校準(zhǔn)處理的流程的流程圖； 圖7是在時間 校準(zhǔn)處理的過程中收集的TDC頻譜的圖； 圖8是通過雙次(double)事件收集的TDC頻譜的圖； 圖9是在時間 校準(zhǔn)處理中得到的時間 頻譜的圖； 圖10是表示了檢測器的異常檢測處理的流程的流程圖。 圖中4一檢測器，5 —放大器，6 —模擬'數(shù)字變換器(ADC) ， 8 一時間*數(shù)字變換器(TDC) ， 9一事件判斷部，IO —位置運(yùn)算電路，11 —數(shù)據(jù)處理部，12 —雙次事件 能量信息存儲部，13—雙次事件*時間信 息存儲部，14一位置信息存儲部，15 —單一事件 能量信息存儲部，16 —單一事件 時間信息存儲部，17 —變換系數(shù)存儲部。
具體實(shí)施例方式
下面，參考附圖來說明本發(fā)明的實(shí)施例。
圖1是表示了實(shí)施例的PET裝置的主要部分結(jié)構(gòu)的框圖。
本實(shí)施例的PET裝置大致來分由臺架1、數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)2和數(shù)據(jù)處理 系統(tǒng)3構(gòu)成。臺架1具有檢測從施加給被檢體的放射性核素釋放的光子的 多個檢測器4。檢測器4由將光子轉(zhuǎn)換為可見光的閃爍器(未圖示)、將 可見光轉(zhuǎn)換為電信號的光電子倍增管(未圖示)等構(gòu)成。這種檢測器4的 多個在插入被檢體的臺架1的開口周圍按環(huán)狀來排列配置。但是，圖1中， 為了作圖方便，僅表示了2個檢測器4。
數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)2是收集由檢測器4檢測出的光子的能量信息、與檢測 出光子的時間有關(guān)的信息和與光子的入射位置有關(guān)的信息的系統(tǒng)。具體 上，作為各檢測器4的檢測輸出之一的模擬 能量輸出經(jīng)放大器5提供給 模擬 數(shù)字變換器(ADC) 6。 ADC6將所輸入的模擬 能量信號轉(zhuǎn)換為 預(yù)定信道數(shù)(本實(shí)施例中是128個信道)的數(shù)字信息。
將作為各檢測器4的檢測輸出之一的與檢測出光子的時間有關(guān)的信息 (由光子入射產(chǎn)生的脈沖信號)提供給時間，數(shù)字變換器(TDC) 8。 TDC8 將與檢測出了光子的時間有關(guān)的信息轉(zhuǎn)換為預(yù)定信道數(shù)(本實(shí)施例中是 128個信道)的數(shù)字信息(數(shù)字*時間輸出)。
另外，將起始信號公共提供給每個檢測器4的TDC8。將停止信號從 后述的事件判斷部9提供給TDC8。起始信號可以是來自檢測器4的信號，
也可以是與綜合控制整體的主時鐘同步的信號。
進(jìn)一步，將從各檢測器4輸出的與檢測出光子的時間有關(guān)的信息提供 給事件判斷部9。事件判斷部9判斷作為成為各檢測器4產(chǎn)生檢測輸出的 契機(jī)的對該檢測器4的光子入射現(xiàn)象的事件是作為將消滅的成對光子同時 入射到一對檢測器4的現(xiàn)象的雙次事件還是作為將單一光子入射到單一檢 測器4的現(xiàn)象的單一事件。
事件判斷部9為了判斷某個事件是雙次事件還是單一事件，而設(shè)置作 為預(yù)定的消滅成對光子的最大入射時間差的基準(zhǔn)判斷時間。本實(shí)施例中，作為基準(zhǔn)判斷時間設(shè)置了 10nsec。因此，在將與檢測出光子的時間有關(guān)的信息(光子入射時間信息)最先輸入到事件判斷部9后，若在10nsec以內(nèi)輸入了下一光子入射時間信息，則將該事件判斷為雙次事件(真的同時計(jì)數(shù))。相反，若在10nsec之內(nèi)沒有輸入光子入射時間信息，則將最初的光子入射時間信息判斷為單一事件。將這種判斷結(jié)果提供給ADC6、 TDC8和后述的位置運(yùn)算電路10等。尤其將上述的停止信號提供給TDC8。
將各檢測器4的檢測輸出提供給位置運(yùn)算電路10。位置運(yùn)算電路10在判斷為光子的入射現(xiàn)象為雙次事件時，從各檢測器4的檢測輸出比值中算出光子的入射位置。
說明數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)3。數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)3具有由計(jì)算機(jī)構(gòu)成的數(shù)據(jù)處理部11。數(shù)據(jù)處理部11根據(jù)所存儲的發(fā)射(emission)數(shù)據(jù)(通過雙次事件收集的數(shù)據(jù))來重構(gòu)RI分布圖像，或執(zhí)行作為本實(shí)施例裝置的特征的校準(zhǔn)處理。數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)3作為為進(jìn)行圖像重構(gòu)而存儲通過雙次事件產(chǎn)生的數(shù)據(jù)用的要素，進(jìn)一步具有雙次事件 能量信息存儲部12、雙次事件 時間信息存儲部13和位置信息存儲部14。數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)3作為為進(jìn)行校準(zhǔn)而存儲通過單一事件產(chǎn)生的數(shù)據(jù)用的要素，包括單一事件 能量信息存儲部15、單一事件 時間信息存儲部16與變換系數(shù)存儲部17。
雙次事件 能量信息存儲部12在事件判斷部9將光子的入射現(xiàn)象判斷為是雙次事件時，存儲作為這時的ADC6的輸出的數(shù)字'能量信息。雙次事件，時間信息存儲部13存儲作為雙次事件時的TDC8的輸出的數(shù)字 時間信息。位置信息存儲部14存儲作為雙次事件時的位置運(yùn)算電路10的輸出的光子的入射位置信息。
單一事件 能量信息存儲部15在事件判斷部9將光子的入射現(xiàn)象判斷為是單一事件時，取得這時的ADC6的輸出信息，并按每個檢測器4來存儲在能量 信道軸上表示與單一事件有關(guān)的入射光子的計(jì)數(shù)值分布的能量 信道 頻譜(參考圖4)。單一事件 時間信息存儲部16在事件判斷部9將光子的入射現(xiàn)象判斷為是單一事件時，從TDC8取得與檢測出光子的時間有關(guān)的信息、在將某個事件判斷為是單一事件之前所需的時間(本實(shí)施例中是10nsec)有關(guān)的信息，并按每個檢測器4來存儲時間，信道軸上表示與單一事件有關(guān)的入射光子的計(jì)數(shù)值的分布的時間*信道，頻譜(參考圖7)。變換系數(shù)存儲部17隨時存儲能量，校準(zhǔn)處理的過程中得到的能量變換系數(shù)與時間 校準(zhǔn)處理的過程中得到的時間變換系數(shù)。
除此之外，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)11具有顯示重構(gòu)的RI分布圖像與在校準(zhǔn)處理中收集的數(shù)據(jù)等用的圖像表示器18和未圖示的操作輸入部等。下面，說明實(shí)施例裝置的動作?！磾?shù)據(jù)收集處理〉
參考圖2的流程圖。將臨床時施加了放射性核素的被檢體插入到臺架1的開口中。臺架1的各檢測器4檢測從被檢體內(nèi)的放射性核素釋放的光子。這時，事件判斷部9判斷對檢測器4的光子入射現(xiàn)象是雙次事件還是單一事件(步驟S1)。在判斷為是雙次事件時，將這時的ADC6、 TDC8和位置運(yùn)算電路10的各數(shù)據(jù)作為發(fā)射數(shù)據(jù)，分別存儲在雙次事件 能量信息存儲部12、雙次事件，時間信息存儲部13和位置信息存儲部14中(步驟S2)。將所存儲的發(fā)射數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)處理部11供給圖像重構(gòu)處理(步驟S3)。另一方面，在事件判斷部9判斷為光子入射現(xiàn)象是單一事件時，將這時的ADC6和TDC8的各數(shù)據(jù)作為校準(zhǔn)用數(shù)據(jù)存儲到單一事件"能量信息存儲部15和單一事件 時間信息存儲部16中(步驟S4)。將所存儲的校準(zhǔn)用數(shù)據(jù)提供給在數(shù)據(jù)處理部11中適時執(zhí)行的校準(zhǔn)處理(步驟S5)。下面，說明作為本實(shí)施例裝置的特征部分的校準(zhǔn)處理?！茨芰?校準(zhǔn)處理〉
如上所述，單一事件 能量信息存儲部16在事件判斷部9判斷光子的入射現(xiàn)象為單一事件時，取得這時的ADC6的輸出信息，并按每個檢測器4來存儲在能量，信道軸上表示了與單一事件有關(guān)的入射光子的計(jì)數(shù)值分布的能量 信道 頻譜。圖4表示所收集的能量 信道 頻譜的一例。圖4中，橫軸是作為ADC6的輸出單位的信道軸(能量'信道軸)，縱軸是單一事件(光子的入射)頻率。頻譜中的峰值EP,是對應(yīng)于放射性核素固有的能量值(511keV)的固有能量'峰值。另外，峰值EP2是與背景的噪聲等級相應(yīng)的能量基準(zhǔn)峰值。
下面，參考圖3的流程圖來加以說明。通過數(shù)據(jù)處理部11從單一事件 能量信息存儲部15中適時讀出能量 信道 頻譜來進(jìn)行能量 校準(zhǔn)(步驟Sll)。本實(shí)施例中，由于在臨床中收集了校準(zhǔn)數(shù)據(jù)，所以可以最
13頻繁地在每個臨床中進(jìn)行校準(zhǔn)，但是也可以是1天1次的程度。
數(shù)據(jù)處理部11從所讀出的各檢測器4的能量 信道 頻譜中檢測出
固有能量 峰值和能量基準(zhǔn)峰值(步驟S12)。具有這種峰值檢測功能的
數(shù)據(jù)處理部11相當(dāng)于本發(fā)明的能量 峰值檢測單元。
數(shù)據(jù)處理部11從相當(dāng)于每個檢測器4檢測出的能量基準(zhǔn)峰值與固有
能量，峰值的能量間隔的信道數(shù)和放射性核素固有的能量值關(guān)系中，按每
個檢測器4算出作為每單位能量的信道數(shù)的能量變換系數(shù)(步驟S13)。
具有這種能量變換系數(shù)算出功能的數(shù)據(jù)處理部11相當(dāng)于本發(fā)明的能量變換系數(shù)算出單元。具體上，通過下式來算出能量變換系數(shù)。
能量變換系數(shù)[ch/keV]=(固有能量，峰值[ch] —能量基準(zhǔn)峰值[ch] ) /511 [keV]
如可從圖4來理解的，由于相當(dāng)于固有能量 峰值c^和能量基準(zhǔn)峰
值dl2的間隔的信道數(shù)(Ch, — dl2)相當(dāng)于放射性核素的固有能量值
(511keV)，所以若通過用511keV來除以兩峰值間隔'(ch廣ch2)，則可以得到作為每個能量的信道數(shù)的能量變換系數(shù)。
進(jìn)一步，數(shù)據(jù)處理部11根據(jù)各檢測器4的能量基準(zhǔn)峰值EP2的位置，來求出相當(dāng)于各檢測器4的偏移量，能量的信道數(shù)(步驟S14)。具有這種功能的數(shù)據(jù)處理部11相當(dāng)于本發(fā)明的偏移量 能量檢測單元。具體是，圖4中，從0ch求出與到能量基準(zhǔn)峰值ch2為止的間隔相當(dāng)?shù)男诺罃?shù)，該間隔是基于所謂的背景噪聲的偏移量。
使用這樣得到的能量變換系數(shù)和偏移量 能量，數(shù)據(jù)處理部11進(jìn)行各檢測器4的能量 校準(zhǔn)(步驟S15)。能量 校準(zhǔn)通過調(diào)整各檢測器4
(具體上是圖l所示的放大器5)的增益與偏移量、和/或各ADC6的能量*信道軸與偏移量來進(jìn)行。本實(shí)施例用軟件進(jìn)行后者的校準(zhǔn)處理。下面，說明該處理。
本實(shí)施例中，使用步驟S13和S14中求出的能量變換系數(shù)[ch/keV]與偏移量 能量[ch]，將ADC6的數(shù)字 能量輸出從信道單位(ch)恢復(fù)到能量單位[keV]，從而校正能量輸出。具體是，從ADC6的數(shù)字 能量輸出[ch]中減去偏移量'能量[ch]，并通過用能量變換系數(shù)[ch/keV]除以該相減值，從而校正能量輸出[keV]。若用式子表示，則如下這樣。
能量[keV] = (ADC [ch] —能量基準(zhǔn)峰值[ch] ) /能量變換系數(shù)[ch/keV]
圖5表示如上這樣校正后的能量 頻譜。如從圖5可理解的，通過從ADC6的數(shù)字 能量輸出[ch]減去偏移量 能量[ch]，變?yōu)樵诮Y(jié)果上校正了各檢測器4的偏移量，校正后的背景的噪聲等級與基準(zhǔn)值(0keV)一致。另外，通過用能量變換系數(shù)[ch/keV]除以從ADC6的數(shù)字 能量輸出[ch]減去偏移量 能量[ch]后的相減值，結(jié)果校正了各檢測器4的增益，而使校正后的放射性核素的固有的能量值與511keV—致?！磿r間*校準(zhǔn)處理〉
如上所述，單一事件 時間信息存儲部16在事件判斷部9將光子的入射現(xiàn)象判斷為是單一事件時，從TDC8取得與檢測出光子的時間有關(guān)的信息與將某個事件判斷為是單一事件所需的時間(本實(shí)施例中是10nsec)有關(guān)的信息，并按每個檢測器4來存儲在時間，信道軸上表示了與單一事件有關(guān)的入射光子的計(jì)數(shù)值分布的時間 信道 頻譜。圖7表示所收集的時間*信道，頻譜的一例。橫軸是作為TDC8的輸出單位的信道軸(時間—言道軸)，縱軸是單一事件(光子的入射)頻率。頻譜中的峰值TP,是與將某個事件判斷為單一事件之前所需的時間(本實(shí)施例中是10nsec)相當(dāng)?shù)呐袛鄷r間峰值。峰值TP2是與檢測出光子的時間相當(dāng)?shù)臅r間基準(zhǔn)峰值。
下面，參考圖6的流程圖來加以說明。時間*校準(zhǔn)通過數(shù)據(jù)處理部11從單一事件 時間信息存儲部16中適時讀出時間 信道 頻譜來加以進(jìn)行(步驟Tll)。
數(shù)據(jù)處理部11從所讀出的各檢測器4的時間 信道 頻譜中檢測出時間基準(zhǔn)峰值和判斷時間峰值(步驟T12)。具有這種峰值檢測功能的數(shù)據(jù)處理部11相當(dāng)于本發(fā)明的時間峰值檢測單元。
數(shù)據(jù)處理部11根據(jù)相當(dāng)于每個檢測器4檢測出的時間基準(zhǔn)峰值和判斷時間峰值的時間間隔的信道數(shù)、與為了判斷某個事件是雙次事件還是單一事件而作為預(yù)定消滅對光子的最大入射時間差的基準(zhǔn)判斷時間(10nsec)的關(guān)系，按每個檢測器4算出作為每單位時間的信道數(shù)的時間變換系數(shù)(步驟T14)。具有這種時間變換系數(shù)算出功能的數(shù)據(jù)處理部11相當(dāng)于本發(fā)明的時間變換系數(shù)算出單元。具體上，通過下式來算出時間變換系數(shù)。
時間變換系數(shù)[ch/nsec]=(判斷時間峰值[ch] —時間基準(zhǔn)峰值[ch] ) / 10 [nsec]
判斷為在將上述的起始信號提供給TDC8的定時內(nèi)檢測出光子。另外，在將上述停止信號提供給TDC8的定時內(nèi)，判斷某個事件為單一事件。在起始信號是來自檢測器4的信號的情況下，從檢測出光子的檢測器4輸出起始信號來作為觸發(fā)器，并公共提供給每個檢測器4的TDC8。在起始信號是與主時鐘同步的信號的情況下，在檢測出光子后，輸出與主時鐘同步的起始信號，并公共提供給每個檢測器4的TDC8。若將某個事件判斷為是單一事件，則輸出上述的停止信號并提供給TDC8。因此，判斷時間峰值[ch] —時間基準(zhǔn)峰值[ch]為起始信號和停止信號的輸出差。
如從圖7可理解的，由于與判斷時間峰值TP!和時間基準(zhǔn)峰值TP2的間隔相當(dāng)?shù)男诺罃?shù)(ch, —ch2)相當(dāng)于基準(zhǔn)判斷時間(10nsec)，所以若用基準(zhǔn)判斷時間(10nsec)除以兩峰值間隔(ch, — di2)，則可得到作為每單位時間[nsec]的信道數(shù)的時間變換系數(shù)。
進(jìn)一步，數(shù)據(jù)處理部11根據(jù)各檢測器4的時間基準(zhǔn)峰值的位置，求出與各檢測器4的偏移量*時間相應(yīng)的信道數(shù)(步驟S14)。具有這種功能的數(shù)據(jù)處理部11相當(dāng)于本發(fā)明的偏移量*時間檢測單元。具體是，圖7中，從0ch求出與到時間基準(zhǔn)峰值TP為止的間隔相應(yīng)的信道數(shù)。
使用這樣得到的時間變換系數(shù)與偏移量 時間，數(shù)據(jù)處理部11進(jìn)行各檢測器4的時間 校準(zhǔn)(步驟T15)。通過調(diào)整TDC8的時間 信道軸與偏移量來進(jìn)行時間 校準(zhǔn)。下面，說明該處理。
本實(shí)施例中，通過使用步驟T13和T14中求出的時間變換系數(shù)[ch/nsec]與偏移量 時間[ch]，而將TDC8的數(shù)字 時間輸出從信道單位[ch]恢復(fù)到時間單位[nsec]，從而校正各檢測器4的時間信息。
具體上，通過從TDC8的數(shù)字，時間輸出[ch]減去偏移量，時間[ch]，并用時間變換系數(shù)[ch/nsec]除以其相減值，從而來校正時間信息[nsec]。若用式子來表示，則如下這樣。
時間信息[nsec] = (TDC [ch] —時間基準(zhǔn)峰值[ch] ) /時間變換系數(shù)[ch / nsec]圖8是在判斷為雙次事件時得到的時間信息(TDC8的數(shù)字 時間輸
出)的頻譜。圖8中，中央的峰值A(chǔ)是真的同時計(jì)數(shù)，邊緣區(qū)域B是分散同時計(jì)數(shù)。與這種各檢測器4對應(yīng)的TDC8的信道 頻譜通過實(shí)施上述時間 校準(zhǔn)處理，而變?yōu)槿鐖D9所示的這種時間 頻譜。即，圖8的峰值A(chǔ)的信道值通過偏移量，時間的調(diào)整而進(jìn)入到"O"nsec，另夕卜，通過時間變換系數(shù)的除法，而使與各檢測器4對應(yīng)的時間，頻譜在時間軸上的刻度(scale) —致。
這樣，求出時間變換系數(shù)，并通過時間變換系數(shù)的相除來得到時間信息的情形在適用于上述的TOF (time of flight)型PET裝置的情況下尤其有用。即，通過時間變換系數(shù)的相除，從而使時間，頻譜在時間軸的刻度一致，保證了時間差測量的絕對精度，所以可以高將度測量進(jìn)行同時計(jì)數(shù)的消滅光子的檢測時間差。
如上所述，根據(jù)本實(shí)施例裝置，在臨床中收集與雙次事件有關(guān)的數(shù)據(jù)(發(fā)射數(shù)據(jù))，同時并行收集在臨床中不使用一般廢棄的與單一事件有關(guān)的數(shù)據(jù)，并使用與該單一事件有關(guān)的數(shù)據(jù)來進(jìn)行校準(zhǔn)，所以可以校正裝置，而不降低裝置的工作效率。
〈檢測器的異常檢測處理〉
可以使用在上述校準(zhǔn)處理的過程中算出的能量變換系數(shù)與時間變換系數(shù)來進(jìn)行PET裝置的檢測器的異常檢測。下面，參考圖10的流程圖來加以說明。
步驟U1中，若算出能量變換系數(shù)和時間變換系數(shù)，則在下面的步驟U2中判斷這些變換系數(shù)是否正常。具體上，將前次的校準(zhǔn)處理中算出的變換系數(shù)作為基準(zhǔn)值，在這次的校準(zhǔn)處理中算出的變換系數(shù)相對基準(zhǔn)值在預(yù)定值以上變化的情況下，判斷為裝置異常。若變換系數(shù)正常，則將該變換系數(shù)寫入存儲到變換系數(shù)存儲部17的參數(shù)文件中。(步驟U3)。另一方面，若變換系數(shù)異常，則檢測器判斷為產(chǎn)生了異常而加以通知(步驟U4)。由于按每個檢測器算出變換系數(shù)，所以通過監(jiān)視變換系數(shù)的變化，可容易發(fā)現(xiàn)多個檢測器的異常。
另外，判斷變換系數(shù)的正常，異常用的基準(zhǔn)值最好隨時參考記錄變換系數(shù)的變換系數(shù)存儲部17的參數(shù)文件，而從短期比較(例如每次檢查)、中期比較(例如以一天為單位)、長期比較(例如以周為單位)生成。另夕卜，也可在圖像表示器18中顯示各校準(zhǔn)處理中得到的ADC頻譜(圖4)
和TDC頻譜(圖7)，而在視覺上評價各校正是否妥當(dāng)。
權(quán)利要求
1、一種正電子CT裝置，所述裝置包括(A)多個檢測單元，檢測從施加給被檢體的放射性核素中釋放的光子；(B)模擬·數(shù)字變換單元，其將作為各檢測單元的檢測輸出之一的模擬·能量輸出變換為預(yù)定信道數(shù)的數(shù)字信息；(C)事件判斷單元，其被提供各檢測單元的檢測輸出，判斷成為產(chǎn)生該檢測輸出的契機(jī)且作為光子向該檢測單元入射的現(xiàn)象的事件是作為將消滅對光子向一對檢測單元同時入射的現(xiàn)象的雙次事件還是作為單一光子向單一的檢測單元入射的現(xiàn)象的單一事件；(D)雙次事件·能量信息存儲單元，其在事件判斷單元判斷某個事件是雙次事件時，取得此時的模擬·數(shù)字變換單元的輸出信息并加以存儲；(E)單一事件·能量信息存儲單元，其在事件判斷單元判斷某個事件是單一事件時，取得此時的模擬·數(shù)字變換單元的輸出信息，并按每個檢測單元來存儲在能量·信道軸上表示了與單一事件有關(guān)的入射光子的計(jì)數(shù)值的分布的能量·信道·頻譜；(F)能量·峰值檢測單元，其適時地讀出存儲在單一事件·能量信息存儲單元中的各檢測單元的能量·信道·頻譜，并檢測相當(dāng)于背景的噪聲等級的能量基準(zhǔn)峰值與放射性核素固有的固有能量·峰值；(G)能量變換系數(shù)算出單元，其根據(jù)與按每個檢測單元檢測出的能量基準(zhǔn)峰值和固有能量·峰值的能量間隔相應(yīng)的信道數(shù)、和放射性核素固有的能量值的關(guān)系，按每個檢測單元算出作為每個單位能量的信道數(shù)的能量變換系數(shù)；(H)偏移量·能量檢測單元，其根據(jù)各檢測單元的能量基準(zhǔn)峰值的位置，求出與各檢測器的偏移量·能量相應(yīng)的信道數(shù)；和(I)能量校正單元，其根據(jù)各檢測單元的能量變換系數(shù)與偏移量·能量，調(diào)整各檢測器的增益與偏移量、和/或模擬·數(shù)字變換單元的能量·信道軸與偏移量。
2、 一種正電子CT裝置，所述裝置包括(J)多個檢測單元，檢測從施加給被檢體的放射性核素釋放的光子; (K)時間，數(shù)字變換單元，其將作為各檢測單元的檢測輸出之一的與檢測出光子的時間有關(guān)的信息轉(zhuǎn)換為預(yù)定信道數(shù)的數(shù)字信息；(L)事件判斷單元，其被提供了各檢測單元的檢測輸出，并判斷成為產(chǎn)生該檢測輸出的契機(jī)且作為光子向該檢測單元入射的現(xiàn)象的事件是作為將消滅對的光子同時入射到一對檢測單元的現(xiàn)象的雙次事件還是作為將單一光子入射到單一檢測單元的現(xiàn)象的單一事件；(M)雙次事件 時間信息存儲單元，其在事件判斷單元判斷某個事件是雙次事件時，取得此時的時間*數(shù)字變換單元的輸出信息并加以存儲； (N)單一事件 時間信息存儲單元，其在事件判斷單元判斷某個事件是單一事件時，從時間，數(shù)字變換單元取得與檢測出光子的時間有關(guān)的信息、與將某個事件判斷為單一事件之前所需的時間有關(guān)的信息，并按每 個檢測單元來存儲在時間，信道軸上表示了與單一事件有關(guān)的入射光子的 計(jì)數(shù)值分布的時間 信道 頻譜；(0)時間峰值檢測單元，其適時地讀出單一事件 時間信息存儲單 元中存儲的各檢測單元的時間'信道'頻譜，并檢測與檢測出光子的時間 相應(yīng)的時間基準(zhǔn)峰值、和將某個事件判斷為單一事件之前所需的時間相應(yīng) 的判斷時間峰值；(P)時間變換系數(shù)算出單元，其根據(jù)與按每個檢測單元檢測出的時 間基準(zhǔn)峰值和判斷時間峰值的時間間隔相應(yīng)的信道數(shù)、和為了將某個事件 判斷為是雙次事件還是單一事件而作為預(yù)定的消滅成對光子的最大入射 時間差的基準(zhǔn)判斷時間的關(guān)系，按每個檢測單元算出作為每單位時間的信 道數(shù)的時間變換系數(shù)；(Q)偏移量 時間檢測單元，其根據(jù)各檢測單元的時間基準(zhǔn)峰值的 位置，求出與各檢測器的偏移量 時間相應(yīng)的信道數(shù)；和(R)時間校正單元，根據(jù)各檢測單元的時間變換系數(shù)和偏移量 時 間，調(diào)整與各檢測器對應(yīng)的時間 數(shù)字變換單元的時間軸和偏移量。
全文摘要
本發(fā)明提供一種正電子CT裝置，判斷對檢測器的光子入射現(xiàn)象是雙次事件還是單一事件(步驟S1)，在是雙次事件時，收集發(fā)射數(shù)據(jù)(S2)，而供給圖像重構(gòu)處理(S3)。另一方面，在是單一事件時，作為校準(zhǔn)用數(shù)據(jù)加以收集(S4)并提供給校準(zhǔn)處理(S5)。由于在臨床中收集校準(zhǔn)用數(shù)據(jù)，所以可以頻繁進(jìn)行裝置的校正，而不會使PET裝置的工作效率降低。
文檔編號G01T1/161GK101479626SQ20078002435
公開日2009年7月8日 申請日期2007年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月8日
發(fā)明者大谷篤 申請人:株式會社島津制作所