CN105182402B - 一种闪烁晶体探测器增益的校正方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种闪烁晶体探测器增益的校正方法和装置，校正过程采用的放射源能够放射出至少两种不同能量的放射线，该放射源的本底能谱具有至少两个能区，该方法包括：采集闪烁晶体探测器后端的电信号；分别统计来自固定位置晶体下的所述至少两个能区的电信号的实际计数率；根据所述至少两个能区的电信号的实际计数率，调整闪烁晶体探测器的增益。本发明提供的校正方法只需统计至少两个能区的电信号的实际计数率，该算法简单易行。
Description
技术领域
本发明涉及仪器校正领域，尤其涉及一种闪烁晶体探测器增益的校正方法和装置。
背景技术
用于观察和记录粒子的探测器可分为闪烁晶体探测器、半导体探测器以及其它的探测器。其中闪烁晶体探测器应用较为广泛。
闪烁晶体探测器由闪烁晶体、光电转换器件如光电倍增管和相应的电子仪器三部分组成。其工作过程为：核辐射与闪烁晶体的相互作用会使闪烁晶体电离、激发而发射荧光。利用光导和反射器组成的光收集器将光子投射到和闪烁晶体相连的光电转换器件如光电倍增管的光阴极上，击出光电子，光电子在光电转换器件如光电倍增管内被倍增、加速，在阳极上形成电流脉冲输出，电流脉冲的高度与射线的能量成正比，电流脉冲的个数即计数率与辐射源入射晶体的光子数目成正比，即与辐射的活度成正比。
在闪烁晶体探测器后端获取电流脉冲信号的准确性受到光电转换器件转换效率的影响。由于光电转换器件及晶体的一致性不可能完全一致，因此，晶体接收固定能量的射线时，不同光电转换器后端不可能得到相同能量的电流脉冲信号。所以，需要对闪烁晶体探测器进行增益的校正。
现有的闪烁晶体探测器增益的校正方法，其算法复杂，导致探测器增益的校正工作较为复杂。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种算法简单易行的闪烁晶体探测器增益的校正方法和装置。
为了达到上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：
一种闪烁晶体探测器增益的校正方法，校正过程采用的放射源能够放射出至少两种不同能量的放射线，该放射源的本底能谱具有至少两个能区，所述方法包括：
采集闪烁晶体探测器后端的电信号；
分别统计来自固定位置晶体的所述至少两个能区的电信号的实际计数率；
根据所述至少两个能区的电信号的实际计数率，调整闪烁晶体探测器的增益。
一种闪烁晶体探测器增益的校正装置，校正过程采用的放射源能够放射出至少两种不同能量的放射线，该放射源的本底能谱具有至少两个能区，所述装置包括：
采集单元，用于采集闪烁晶体探测器后端的电信号；
统计单元，用于分别统计来自固定位置晶体的所述至少两个能区的电信号的实际计数率；
调整单元，用于根据所述至少两个能区的电信号的实际计数率，调整闪烁晶体探测器的增益。
相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：
通过以上技术方案可知，本发明提供的闪烁晶体探测器增益的校正方法，采用至少两个能区的电信号的计数率对闪烁晶体探测器的增益进行校正。该校正方法只需统计所述至少两个能区的电信号的实际计数率，因此该校正方法的算法简单易行。
进一步地，本发明实施例提供的闪烁晶体探测器增益的校正方法容易实现上位机可控自动校正或者手动校正功能。
附图说明
为了清楚地理解本发明的技术方案，下面将描述本发明的具体实施方式时用到的附图作一简要说明。显而易见地，这些附图仅是本发明的部分实施例，本领域技术人员在不付出创造性劳动的前提下，还可以获得其它附图。
图1是闪烁晶体闪烁晶体探测器的结构示意图；
图2(1)是176Lu元素的衰变纲图；
图2(2)是176Lu元素的衰变各能级所对应的能量示意图；
图3是实际测量的LYSO晶体的176Lu的本底能谱示意图；
图4是LYSO晶体的能区与单道区间的示意图；
图5是本发明实施例一提供的闪烁晶体探测器增益的校正方法流程示意图；
图6是图5中步骤S504的具体实现方式流程示意图；
图7是基于重心法设计的闪烁晶体探测器的结构示意图；
图8是泛源辐射的晶体阵列的二维位置散点图；
图9是本发明实施例二提供的闪烁晶体探测器增益的校正方法流程示意图；
图10是图9中步骤S904的具体实现方式流程示意图；
图11是本发明实施例二提供的多重单道比值示意图；
图12是本发明实施例提供的用于执行闪烁晶体探测器增益的校正方法的控制设备结构示意图；
图13是本发明实施例三提供的闪烁晶体探测器增益的校正装置结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和效果更加清楚、完整，下面结合附图对本发明的具体实施方式进行描述。
图1为闪烁晶体探测器的结构示意图。其包括：闪烁晶体、光电转换器件如光电倍增管和相应的电子仪器。其中，闪烁晶体是探测器的最关键的部件，也是决定探测器质量档次的最主要因素。闪烁晶体的材料、体积、形状等对探测器的影响性能很大，对于某一种材料的闪烁晶体总有一种最佳的体积或形状使得探测器的空间分辨率达到最优。
本发明提供了一种算法简单易行的闪烁晶体探测器增益的校正方法。该校正方法采用来自至少两个能区的电信号的计数率进行校正。所以，本发明的校正方法采用的放射源能够放射出至少两种不同能量的放射线，该放射源的本底能谱具有至少两个能区。
需要说明的是，该放射源可以为外置放射源。此外，当闪烁晶体探测器内的闪烁晶体为特定闪烁晶体，该特定闪烁晶体具有长寿命本底放射性，其能够放射出至少两种不同能量的放射线，在该特定闪烁晶体的本底能谱上具有至少两个能区时，本发明实施例提供的校正方法采用的放射源还可以为该特定闪烁晶体。
在本发明实施例中，所述长寿命是指在闪烁晶体探测器的可使用时间内，特定闪烁晶体具有稳定的本底放射性。
由于该特定闪烁晶体的本底放射性，所以闪烁晶体探测器增益的校正工作可以直接采用该特定闪烁晶体作为放射源，用于代替校正通常采用的外置放射源。而且，由于采用闪烁晶体探测器自身结构的特定闪烁晶体进行校正，所以，闪烁晶体探测器无需对校正需求而做特殊设计。此外，利用闪烁晶体探测器自身结构中的特定闪烁晶体，还可以节省模体系统。
当采用闪烁晶体探测器内部的特定闪烁晶体作为放射源时，本发明实施例提供的闪烁晶体探测器增益的校正方法应该基于尺寸均匀的特定闪烁晶体，即使特定闪烁晶体的形状不规则，但是其体积应该已知且固定。
此外，本发明实施例提供的闪烁晶体探测器增益的校正方法不受闪烁晶体探测器的光电转换器件种类的限制，该校正方法可以适用于PMT，还可以适用于SiPM。
作为本发明的一个具体实施例，该特定闪烁晶体可以为硅酸钇镥闪烁晶体即LYSO晶体。硅酸钇镥闪烁晶体具有高光输出、快发光衰减、有效原子序数多、密度大等优点，并且物化性质稳定、不潮解、对γ射线探测效率高，被认为是综合性能最好的无机闪烁晶体材料，是代替NaI(Tl)、BGO的SPECT和PET用理想闪烁晶体。
LYSO晶体存在天然放射性本底，在晶体生长过程中，作为合成元素的176Lu元素的放射性无法剔除，故不可避免地引进本底的影响，但是该本底活度能量等性能稳定，半衰期约为3.8*1010年，相对于产品周期而言可视为固定不变参数，相关衰变能量及活度稳定性优秀。
176Lu元素存在自身天然本底放射性，其放射性表现为β衰变并伴有相应的γ衰变，其衰变纲图如图2(1)所示，176Lu元素其衰变各能级锁对应的能量示意图如图2(2)所示。从图2(2)中可以看出，其发生β衰变的能量为420keV，伴随发生γ衰变的能量分辨为307keV、202keV、88keV。实际测量的LYSO晶体的176Lu的本底能谱如图3所示。从图3中可以看出，176Lu元素本底衰变的四个能量峰位阶梯式分布，存在一定的递增关系，且比例恒定，因此，可以利用此规律进行闪烁晶体探测器的校正工作。而且，由于在闪烁晶体探测器校正过程中的电信号携带有放射能量信息，为了克服176Lu元素本底能量分辨率差的缺陷，可以采用176Lu元素本底能量对应不同能区的计数率进行校正。本发明实施例就是基于176Lu元素本底能量对应不同能区的电信号的计数率进行闪烁晶体探测器的校正工作的。
另外，如果将LYSO晶体的本底能谱拆分后，可以得到四个不同的能区，如图4所示。这四个不同的能区分别为A、B、C和D。从图4中也可以看出，LYSO本底能谱中的四个能区A、B、C和D分别对应着176Lu元素自身放射衰变的β和三个γ衰变。由于176Lu元素的半衰期很长，所以此衰变过程中总计数率较为稳定，且四种射线的电信号计数率比例始终固定不变，因而可以利用来自能区的电信号的计数率和不同能区的电信号之间的计数率比例进行闪烁晶体探测器增益的校正工作。
从图4中可以看出，各个能区为不同的道址构成的能量区间。在本发明实施例提供的校正方法中，除了可以采用整个能区的计数率进行校正外，为了简化计数率的统计，本发明实施例还可以选择能区中的较小的单道区间上的计数率进行校正。需要说明的是，本发明实施例所述的每个能区对应的单道区间可以为整个能区中的一个区间段，即单道区间包括多个连续道址构成的区间，并且单道区间的道址数小于其所在能区的道址数。例如，当能区为200-300道构成的能量区间时，单道区间为第230道至第240道。此外，本发明实施例所述的每个能区对应的单道区间还可以为一个能区中的一个道址，即单道区间为单个道址，如第300道。总起来说，本发明实施例所述的单道区间至少包括一个道址。
作为本发明的一个具体实施例，如图4所示，可以从LYSO晶体的四个不同能区A、B、C和D中分别选出10个道址的单道区间a、b、c、d作为本发明实施例采用的单道区间。如图4所示。能区A、B、C和D对应的道址区间分别为[200-600]、[600-1000]、[1000-1100]和[1100-1380]，作为示例，单道区间a、b、c和d对应的道址区间分别为[300-310]、[850-860]、[1050-1060]和[1250-1260]。
需要说明的是，图4所示的单道区间a、b、c、d仅是示例，本发明实施例采用的单道区间不限于图4所示的示例，其还可以为其它道址和道址数构成的单道区间。
如上所述，由于LYSO中的176Lu元素的半衰期很长，故可以认为176Lu元素衰变过程中的不同射线的计数率较为稳定，且不同射线计数率比例也会始终保持固定不变。因此，可以利用上述规律对闪烁晶体探测器增益进行校正。作为本发明的示例，图4所示的单道区间a、b、c、d的标准计数率Ca标准、Cb标准、Cc标准和Cd标准分别为50cps、100cps、150cps、160cps，其中，cps为计数率的单位，表示每秒有多少个计数。并且该四个单道区间a、b、c、d的标准计数率的标准比值为：Ca标准:Cb标准:Cc标准:Cd标准＝1:2:3:3.2。本发明实施例就是基于上述的标准计数率以及标准计数率比值进行对闪烁晶体探测器增益的校正工作的。
特定闪烁晶体除了可以为硅酸钇镥闪烁晶体，本发明实施例还可以采用其它具有本底放射性的闪烁晶体，如氟化钡。
下面以特定闪烁晶体为硅酸钇镥闪烁晶体即LYSO晶体作为示例，描述本发明提供的闪烁晶体探测器增益的校正方法的具体实施方式。
实施例一
实施例一所述的闪烁晶体探测器增益的校正方法采用两个单道区间的计数率进行校正。假设该两个单道区间分别为单道区间a和b。需要说明的是，当闪烁晶体探测器增益的校正方法采用多个能区中的两个单道区间的计数率进行校正时，该两个单道区间可以为任意两个能区中的任意两个单道区间，而不限于实施例一所述的单道区间a和b。但是，对于结构固定的探测器来说，在同一次校正过程中，所述单道区间应该为固定的单道区间，其在校正过程中不可改变。
图5是本发明实施例一提供的闪烁晶体探测器增益的校正方法流程示意图。如图5所示，该校正方法包括以下步骤：
S501、采集闪烁晶体探测器后端的电信号：
当光子入射到闪烁晶体上时，记为一个校正事件。校正事件经过闪烁晶体探测器内部结构的光电转换器件的转换，在闪烁晶体探测器的后端能够得到与校正事件对应的电信号。需要说明的是，采集的电信号为电脉冲信号。
采集到的电信号信息包括入射光子的能量信息以及电信号对应的晶体位置信息。
需要说明的是，在校正过程中，每次的采集时间应该相同且能够保证总计数充足。
S502、确定每个电信号对应的晶体位置：
需要说明的是，当闪烁晶体探测器采用一个光电转换器件对应一个闪烁晶体的形式时，可以省略该步骤。此时，每个光电转换器件自身位置就代表了晶体的位置，此时，电信号来源于一个光电转换器件对应的一个晶体或多个晶体的平均。
然而，通常情况下，为了节约光电转换器件，闪烁晶体探测器通常采用少数光电转换器件匹配数十倍数量的晶体，通过光导分光作用，后端电信号再采用重心法还原原始信息的位置信息或其它信息。即当闪烁晶体探测器采用少数光电转换器件匹配数十倍数量的晶体时，需要确定每个电信号对应的晶体位置信息。
下面介绍如何确定电信号对应的晶体位置信息。图7为基于重心法设计的闪烁晶体探测器的结构示意图。即4个PMT管与一个内刻有很多深浅不一槽的晶体块组成。其中，4个PMT管分别记为A、B、C和D。若γ光子入射到晶体块激发出可见光，由于槽的作用使得可见光按照一定的比例关系到达4个PMT管，并被倍增、转换成电信号。4个PMT管的电信号记为：IA、IB、IC和ID，则根据重心法可获得γ光子入射到晶体块中的位置坐标X、Y，即可判定γ光子是从哪个晶体条入射的。图8是泛源辐射的晶体阵列的二维位置散点图。通过所述散点图可以确定电信号对应的晶体位置信息。
其中，位置坐标X、Y可以使用以下公式计算得到：
E＝IA+IB+IC+ID (1)
S503、分别统计来自固定位置晶体的单道区间a和单道区间b的电信号的实际计数率：
具体地，本步骤可以分别统计来自固定位置晶体的单道区间a的电信号的实际计数率Ca实际以及单道区间b的电信号的实际计数率Cb实际。
由于根据电信号能够获知其对应的入射射线能量，也就能够获知其对应的单道区间，所以，当电信号对应某一单道区间时，就在该单道区间上的计数率计1个数。如此，分别统计来自固定位置晶体的单道区间a、b的电信号的实际计数率。
S504、根据单道区间a的电信号的实际计数率Ca实际与单道区间b的电信号的实际计数率Cb实际调整闪烁晶体探测器的增益：
作为本发明的一个具体实施方式，所述步骤S504具体的具体实现方式图6所示，其包括以下步骤：
S5041、判断单道区间a的电信号的实际计数率Ca实际与单道区间b的电信号的实际计数率Cb实际之和是否在单道区间a和b的电信号的标准计数率之和的阈值范围内，如果否，执行步骤S5042。
需要说明的是，单道区间a和b的电信号的标准计数率之和的阈值范围由单道区间a和b的电信号的标准计数率Ca标准和Cb标准决定。一般情况下，单道区间a和b的电信号的标准计数率之和的阈值范围为单道区间a和b的电信号的标准计数率Ca标准和Cb标准之和上下浮动一定幅度得到的范围。在本发明实施例中，该浮动幅度例如可以为5％。此时，单道区间a和b的电信号的标准计数率之和的阈值范围为(1±5％)(Ca标准+Cb标准)。
S5042、调整闪烁晶体探测器的增益，以使单道区间a和b的电信号的实际计数率之和在单道区间a和b的电信号的标准计数率之和的阈值范围内：
步骤S5042具体为：当单道区间a的电信号的实际计数率Ca实际与单道区间b的电信号的实际计数率Cb实际之和小于单道区间a和b的电信号的计数率的最小阈值时，即(Ca实际+Cb实际)<(1-5％)(Ca标准+Cb标准)时，按照PET探测其增益对照表增加增益，直至单道区间a和b的电信号的实际计数率之和在单道区间a和b的电信号的标准计数率之和的阈值范围内；当单道区间a的电信号的实际计数率Ca实际与单道区间b的电信号的实际计数率Cb实际之和大于单道区间a和b的电信号的计数率的最大阈值时，即(Ca实际+Cb实际)＞(1+5％)(Ca标准+Cb标准)时，按照PET探测其增益对照表减小增益，直至单道区间a和b的电信号的实际计数率之和在单道区间a和b的电信号的标准计数率之和的阈值范围内。
当单道区间a的电信号的实际计数率Ca实际与单道区间b的电信号的实际计数率Cb实际之和在单道区间a和b的电信号的标准计数率之和的阈值范围内时，即(1-5％)(Ca标准-Cb标准)≤(Ca实际+Cb实际)≤(1+5％)(Ca标准+Cb标准)时，此时，电信号的计数率在可接受范围内，不调整闪烁晶体探测器的增益。
需要说明的是，步骤S5041和S5042可以实现探测器的粗调整，为了使得校正后的探测器的增益更加准确，本发明实施例提供的探测器校正方法还可以进一步在上述调整结果的基础上对探测器进行进一步细调整，此时，所述步骤S504包括：
S5043、待单道区间a和b的电信号的实际计数率之和在单道区间a和b的电信号的标准计数率之和的阈值范围内后，判断单道区间a的电信号的实际计数率Ca实际与单道区间b的电信号的实际计数率Cb实际的实际比值是否与单道区间a和b的电信号的计数率的标准比例一致，如果否，执行步骤是5044。
S5044、对闪烁晶体探测器的增益进行细调整，直至单道区间a和b的电信号的实际计数率的实际比值与单道区间a和b的电信号的计数率的标准比例一致：
当Ca实际/Cb实际<Ca标准/Cb标准时，增加闪烁晶体探测器的增益，直至单道区间a和b的电信号的实际计数率的实际比值与单道区间a和b的电信号的计数率的标准比例一致；
当Ca实际/Cb实际>Ca标准/Cb标准时，减小闪烁晶体探测器的增益，直至单道区间a和b的电信号的实际计数率的实际比值与单道区间a和b的电信号的计数率的标准比例一致；
当Ca实际/Cb实际＝Ca标准/Cb标准时，无需对闪烁晶体探测器的增益进行调整。
以上即为本发明实施例一提供的闪烁晶体探测器增益的校正方法的具体实施方式。
需要说明的是，实施例一所述的校正方法是采用两个单道区间的计数率对比进行的。实际上，作为本发明实施例的扩展，该校正方法还可以采用两个能区的计数率进行，如采用能区A和能区B的计数率进行。采用两个能区的计数率进行校正与采用两个单道区间的计数率进行校正的方法类似，其可以将上述两个单道区间相应地替换为两个能区。
此外，本发明实施例提供的校正方法不限于上述所述的单道区间a和b或者能区A和B，实际上，可以从LYSO晶体的四个能区中任选两个能区，或者从四个能区中任选两个能区中的两个单道区间均可实现闪烁晶体探测器增益校正的目的。
本发明提供的校正方法具有以下有益效果：
本发明提供的闪烁晶体探测器增益的校正方法，采用至少两个能区的电信号的计数率对闪烁晶体探测器的增益进行校正。该校正方法只需计算计数率之和以及至少两个能区的计数率的比值，因此该校正方法的算法简单易行。
该实施方式利用LYSO晶体中的176Lu元素的本底放射性，并且利用该本底能谱中的两个单道区间a和b的计数率完成校正。在该校正方法中，LYSO晶体可以作为校正的放射源，因此，可以节省外置放射源和模体系统。此外，该校正方法中，闪烁晶体探测器也无需做任何特殊设计。
进一步地，本发明实施例提供的闪烁晶体探测器增益的校正方法容易实现上位机可控自动校正或者手动校正功能。
需要说明的是，本发明实施例所述的闪烁晶体探测器可以为医学图像处理领域中的PET探测器。当闪烁晶体探测器为PET探测器，上述所述的校正方法可用于PET图像处理，有利于提高PET图像质量。
需要说明的是，上述实施例是以两个单道区间的计数率进行校正的。实际上，本发明实施例提供的闪烁晶体探测器的校正方法还可以采用三个或三个以上的单道区间的的计数率进行校正。具体参见实施例二。
实施例二
实施例二是某应用场景下以三个单道区间的计数率进行校正的。且这三个单道区间分别为单道区间a、b、c。图9是本发明实施例二提供的闪烁晶体探测器增益的校正方法流程示意图。如图9所示，该校正方法包括以下步骤：
S901、采集闪烁晶体探测器后端的电信号：
该步骤与实施例一中的步骤S501相同，为了简要起见，在此不再详细描述。
S902、确定每个电信号对应的晶体位置：
该步骤与实施例一中的步骤S502相同，为了简要起见，在此不再详细描述。
S903、分别统计来自固定位置晶体的单道区间a、单道区间b和单道区间c的电信号的实际计数率：
具体地，本步骤分别统计来自固定位置晶体的单道区间a上的电信号的实际计数率Ca实际、单道区间b上的电信号的实际计数率Cb实际和单道区间c上的电信号的实际计数率Cc实际。
S904、根据单道区间a的电信号的实际计数率Ca实际、单道区间b的电信号的实际计数率Cb实际、单道区间c的电信号的实际计数率Cc实际调整闪烁晶体探测器的增益：
作为本发明实施例的一个具体实施方式，所述步骤S904的具体实现方式如图10所示，其包括以下步骤：
S9041、判断单道区间a的电信号的实际计数率Ca实际、单道区间b的电信号的实际计数率Cb实际、单道区间c的电信号的实际计数率Cc实际之和是否在单道区间a、b和c的电信号的标准计数率之和的阈值范围内，如果否，执行步骤S9042。
需要说明的是，单道区间a、b、c的电信号的标准计数率之和的阈值范围是由单道区间a、b、c的电信号的标准计数率Ca标准、Cb标准和Cc标准决定的。一般情况下，单道区间a、b、c的电信号的标准计数率之和的阈值范围为单道区间a、b、c的电信号的标准计数率Ca标准、Cb标准、Cc标准之和上下浮动一定幅度得到的范围。在本发明实施例中，该浮动幅度例如可以为5％。此时，单道区间a、b和c的电信号的标准计数率之和的阈值范围为(1±5％)(Ca标准+Cb标准+Cc标准)。
如上所述，在本发明实施例中，Ca标准、Cb标准、Cc标准分别为50cps、100cps、150cps，所以，Ca标准+Cb标准+Cc标准＝50+100+150＝300，此时，单道区间a、b和c的电信号的标准计数率之和的阈值范围为300±15。
S9042、调整闪烁晶体探测器的增益，以使单道区间a、b和c的电信号的实际计数率之和在单道区间a、b和c的电信号的标准计数率之和的阈值范围内：
步骤S9042具体为：当单道区间a的电信号的实际计数率Ca实际、单道区间b的电信号的实际计数率Cb实际、单道区间c的电信号的实际计数率Cc实际之和小于单道区间a、b、c的电信号的计数率的最小阈值时，即(Ca实际+Cb实际+Cc实际)<(1-5％)(Ca标准+Cb标准+Cc标准)时，按照PET探测其增益对照表增加增益，直至单道区间a、b、c的电信号的实际计数率之和在单道区间a、b、c的电信号的的标准计数率之和的阈值范围内；当单道区间a的电信号的实际计数率Ca实际、单道区间b的电信号的实际计数率Cb实际、单道区间c的电信号的实际计数率Cc实际之和大于单道区间a、b、c的电信号的计数率的最大阈值时，即(Ca实际+Cb实际+Cc实际)＞(1+5％)(Ca标准+Cb标准+Cc标准)时，按照PET探测其增益对照表减小增益，直至单道区间a、b、c的电信号的实际计数率之和在单道区间a、b、c电信号的的标准计数率之和的阈值范围内。
当单道区间a的电信号的实际计数率Ca实际、单道区间b的电信号的实际计数率Cb实际、单道区间c的电信号的实际计数率Cc实际之和在单道区间a、b、c的电信号的标准计数率之和的阈值范围内时，即(1-5％)(Ca标准+Cb标准+Cc标准)≤(Ca实际+Cb实际+Cc实际)≤(1+5％)(Ca标准+Cb标准+Cc标准)时，此时，电信号的计数率在可接受范围内，不调整闪烁晶体探测器的增益。
需要说明的是，闪烁晶体探测器增益对照表是由实验得出的，针对不同类型的闪烁晶体探测器，其增益经验调整表不同。作为本发明实施例的一个示例，闪烁晶体探测器增益计数率对照表如表1所示。
表1.增益计数率对照表
需要说明的是，表1所示的标准计数率以及增益调整值是闪烁晶体探测器增益归一后的实验值。该标准计数率和增益调整值与闪烁晶体探测器的晶体尺寸、耦合方案、光电转换器件等有关。所以，不同型号的闪烁晶体探测器对应的增益计数率对照表不同。但是如果闪烁晶体探测器的结构固定了，其对应的增益计数率对照表就固定不变了，而且，表1中的增益调整值需要进行试验测定，得到该实验值后，可以依据该实验值为标准，用于对同一型号的闪烁晶体探测器进行增益校正。
需要说明的是，步骤S9041和S9042可以实现探测器的粗调整，为了使得校正后的探测器的增益更加准确，本发明实施例提供的探测器校正方法还可以进一步在上述调整结果的基础上对探测器进行进一步细调整，此时，所述步骤S904包括：
S9043、判断单道区间a的电信号的实际计数率Ca实际、单道区间b的电信号的实际计数率Cb实际、单道区间c的电信号的实际计数率Cb实际的实际比值是否与单道区间a、b、c的电信号的计数率的标准比例一致，如果否，执行步骤S907。
S9044、对闪烁晶体探测器的增益进行细调整，直至单道区间a、b、c的电信号的实际计数率的实际比值与单道区间a、b、c的电信号的计数率的标准比例一致：
当Ca实际:Cb实际:Cc实际<Ca标准:Cb标准:Cc标准时，说明闪烁晶体探测器的增益过小，此时需要按照增益计数率比例对照表增加闪烁晶体探测器的增益，直至Ca实际:Cb实际:Cc实际＝Ca标准:Cb标准:Cc标准；
当Ca实际:Cb实际:Cc实际>Ca标准:Cb标准:Cc标准时，说明闪烁晶体探测器的增益过大，此时需要按照增益计数率比例对照表减小闪烁晶体探测器的增益，直至Ca实际:Cb实际:Cc实际<Ca标准:Cb标准:Cc标准；
当Ca实际:Cb实际:Cc实际＝Ca标准:Cb标准:Cc标准时，说明闪烁晶体探测器的增益合适，此时需要无需对闪烁晶体探测器的增益进行调整。
图11示出了闪烁晶体探测器增益过小、增益过大和增益合适三种情形的示意图。
一般情况下，可以对单道区间a、b、c的计数率的标准比例进行归一化处理，得到如下比例关系：Ca标准:Cb标准:Cc标准＝1：x：y。在本发明实施例中，Ca标准:Cb标准:Cc标准＝1：2：3。
如果将单道区间a、b、c的实际计数率的实际比例也进行归一化处理，得到如下关系：Ca实际:Cb实际:Cc实际＝1：x’：y’。令z＝x:y＝0.67，z’＝x’:y’。则此时，只需比较z’与z的大小关系。
当z’<z时，按照增益计数率比例对照表增加闪烁晶体探测器的增益，直至z’＝z；
当z’>z时，按照增益计数率比例对照表减小闪烁晶体探测器的增益，直至z’＝z；
当z’＝z时，无需校正闪烁晶体探测器增益。
作为本发明实施例的一个示例，表2为增益计数率比例对照表。
表2.增益计数率比例对照表
| z’-z | … | -0.03 | -0.02 | -0.01 | 0 | 0.01 | 0.02 | … |
| 增益调整值 | … | -0.05 | -0.03 | -0.01 | 0 | 0.01 | 0.03 | … |
需要说明的是，表2所示的计数率比值以及增益调整值是闪烁晶体探测器增益归一后的实验值。该计数率比值和增益调整值与闪烁晶体探测器的晶体尺寸、耦合方案、光电转换器件等有关。所以，不同型号的闪烁晶体探测器对应的增益计数率对照表不同。但是如果闪烁晶体探测器的结构固定了，其对应的增益计数率比例对照表就固定不变了，而且，表1中的增益调整值需要进行试验测定，得到该实验值后，可以依据该实验值为标准，用于对同一型号的闪烁晶体探测器进行增益校正。
以上为本发明实施例二提供的闪烁晶体探测器增益的校正方法的具体实施方式。在该具体实施方式中，采用了三个单道区间的计数率。实际上，针对LYSO晶体来说，当采用三个单道区间的计数率时，这三个单道区间可以为任意三个能区的单道区域，而不限定上述所述的三个能区A、B、C中的单道区间。
此外，作为本发明实施例的扩展，本发明实施例提供的闪烁晶体探测器增益的校正方法还可以采用LYSO晶体的所有能区即四个能区对应的单道区间的计数率。当采用四个能区对应的单道区间的计数率进行闪烁晶体探测器增益的校正时，与采用两个单道区间或三个单道区间的计数率进行闪烁晶体探测器增益的校正方法基本类似，本领域技术人员在采用两个单道区间或三个单道区间的计数率进行增益校正的基础上，很容易想到采用四个单道区间的计数率进行闪烁晶体探测器增益的校正。所以，为了简要起见，在此不再详细描述。
综上，本发明实施例提供的闪烁晶体探测器增益的校正方法不仅可以采用两个单道区间或能区的计数率，也可以采用三个单道区间或能区的计数率，此外，还可以采用四个单道区间或能区的计数率。由于在校正过程中，需要计算不同单道区间或能区的计数率的比值，所以，本发明实施例提供的闪烁晶体探测器增益的校正方法可以采用至少两个单道区间或能区的计数率进行。
需要说明的是，上述实施例一和实施例二均是以探测器内部的特定闪烁晶体作为放射源进行校正的。实际上，本发明实施例提供的校正方法也可以采用外置放射源进行校正。不管采用探测器内部的特定晶体作为放射源，还是采用外置放射源，该放射源均需要具有以下特性：其能够放射出至少两种不同能量的放射线，该放射源的本底能谱具有至少两个能区。
上述实施例所述的闪烁晶体探测器增益的校正方法可以由图12所示的控制设备执行。图12所示的控制设备包括处理器(processor)1210，通信接口(CommunicationsInterface)1220，存储器(memory)1230，总线1240。处理器1210，通信接口1220，存储器1230通过总线1240完成相互间的通信。
其中，存储器1230中可以存储有闪烁晶体探测器增益校正的逻辑指令，该存储器例如可以是非易失性存储器(non-volatile memory)。处理器1210可以调用执行存储器1230中的闪烁晶体探测器增益校正的逻辑指令，以执行上述的闪烁晶体探测器增益的校正方法。作为实施例，该闪烁晶体探测器增益校正的逻辑指令可以为控制软件对应的程序，在处理器执行该指令时，控制设备可以对应地在显示界面上显示该指令对应的功能界面。
闪烁晶体探测器增益校正的逻辑指令的功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本公开的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
上述的闪烁晶体探测器增益校正的逻辑指令，可以称为“闪烁晶体探测器增益的校正装置”，该装置可以划分成各个功能模块。具体参见实施例三。
实施例三
实施例三所述的校正装置采用的放射源具有以下特性：其能够放射出至少两种不同能量的放射线，该放射源的本底能谱具有至少两个能区。
图13是本发明实施例三提供的闪烁晶体探测器增益的校正装置结构示意图。如图13所示，该校正装置包括以下单元：
采集单元131，用于采集闪烁晶体探测器后端的电信号；
统计单元132，用于分别统计来自固定位置晶体的所述至少两个能区的电信号的实际计数率；
调整单元133，用于根据所述至少两个能区的电信号的实际计数率，调整闪烁晶体探测器的增益。
以上为本发明实施例提供闪烁晶体探测器增益的校正装置，该校正装置采用至少两个能区的电信号的计数率对闪烁晶体探测器的增益进行校正。该校正装置只需计算计数率之和以及至少两个能区的计数率的比值，因此该校正装置的算法简单易行。
此外，为了能够确定电信号来自哪一个晶体，上述所述的装置还可以包括：
晶体位置确定单元134，用于在所述采集闪烁晶体探测器后端的电信号后，在所述分别统计来自固定位置晶体的所述至少两个能区的电信号的实际计数率之前，确定每个电信号对应的晶体位置：
需要说明的是，当闪烁晶体探测器采用一个光电转换器件对应一个闪烁晶体的形式时，本发明提供的校正装置可以不设置有晶体位置确定单元134，此时，每个光电转换器件自身位置就代表了晶体的位置，此时，电信号来源于一个光电转换器件对应的一个晶体或多个晶体的平均。
然而，通常情况下，为了节约光电转换器件，闪烁晶体探测器通常采用少数光电转换器件匹配数十倍数量的晶体，通过光导分光作用，后端电信号再采用重心法还原原始信息的位置信息或其它信息。即当闪烁晶体探测器采用少数光电转换器件匹配数十倍数量的晶体时，需要确定每个电信号对应的晶体位置信息。此时，本发明提供的校正装置需要包括晶体位置确定单元134。
作为本发明的一个具体实施例，上述所述的调整单元133具体包括：
第一判断子单元1331，用于判断所述至少两个能区的实际计数率之和是否在所述至少两个能区的标准计数率之和的阈值范围内，如果否，调整闪烁晶体探测器的增益，以使所述至少两个能区的实际计数率之和在标准计数率之和的阈值范围内；
为了使得校正后的增益更加准确，上述所述的调整单元133还可以进一步包括：
第二判断子单元1332，用于待所述至少两个能区的实际计数率之和在所述至少两个能区的标准计数率之和的阈值范围内后，判断所述至少两个能区的实际计数率的比值是否与所述至少两个能区的计数率的标准比例一致，如果否，对闪烁晶体探测器的增益进行细调整，直至所述至少两个能区的实际计数率的比值与所述至少两个能区的计数率的标准比例一致。
可选地，所述闪烁晶体探测器可以包括特定闪烁晶体，所述特定闪烁晶体具有长寿命本底放射性，其能够放射出至少两种不同能量的放射线，所述特定闪烁晶体的本底能谱具有至少两个能区；所述放射源为所述特定闪烁晶体。当采用闪烁晶体探测器自身的具有本底放射性的特定闪烁晶体作为能量放射源时，校正系统无需采用外置放射源和模体系统。所以，本发明提供的校正装置能够节约外置放射源和模体系统。
可选地，每个能区包括至少一个单道区间，所述单道区间至少包括一个道址，所述统计单元112包括：
统计子单元1121，用于分别统计来自固定位置晶体的所述至少两个单道区间的电信号的实际计数率；所述至少两个单道区间中的各个单道区间分别属于不同的能区。
可选地，所述特定闪烁晶体为硅酸钇镥闪烁晶体即LYSO晶体。
可选地，所述LYSO晶体的本底能谱具有四个不同的能区，所述至少两个能区至少包括道址较低的两个能区。
可选地，所述LYSO晶体的本底能谱具有四个不同的能区，所述至少两个能区包括所述四个不同能区。
以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
Claims (10)
1.一种闪烁晶体探测器增益的校正方法，其特征在于，校正过程采用的放射源能够放射出至少两种不同能量的放射线，该放射源的本底能谱具有至少两个能区，所述方法包括：
采集闪烁晶体探测器后端的电信号；
分别统计来自固定位置晶体的所述至少两个能区的电信号的实际计数率；
根据所述至少两个能区的电信号的实际计数率，调整闪烁晶体探测器的增益；
所述根据所述至少两个能区的电信号的实际计数率，调整闪烁晶体探测器的增益，具体包括：
判断所述至少两个能区的实际计数率之和是否在所述至少两个能区的标准计数率之和的阈值范围内，如果否，调整闪烁晶体探测器的增益，以使所述至少两个能区的实际计数率之和在所述至少两个能区的标准计数率之和的阈值范围内。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据至少两个能区的电信号的实际计数率，调整闪烁晶体探测器的增益，还包括：
待所述至少两个能区的实际计数率之和在所述至少两个能区的标准计数率之和的阈值范围内后，判断所述至少两个能区的实际计数率的比值是否与所述至少两个能区的计数率的标准比例一致，如果否，对闪烁晶体探测器的增益进行细调整，直至所述至少两个能区的实际计数率的比值与所述至少两个能区的计数率的标准比例一致。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述闪烁晶体探测器包括特定闪烁晶体，所述特定闪烁晶体具有长寿命本底放射性，其能够放射出至少两种不同能量的放射线，其本底能谱具有至少两个能区；所述放射源为所述特定闪烁晶体。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述采集闪烁晶体探测器后端的电信号后，所述分别统计来自固定位置晶体的所述至少两个能区的电信号的实际计数率之前，还包括：
确定每个电信号对应的晶体位置。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，每个能区包括至少一个单道区间，所述单道区间至少包括一个道址，所述分别统计来自固定位置晶体的所述至少两个能区的电信号的实际计数率，具体为：
分别统计来自固定位置晶体的至少两个单道区间的电信号的实际计数率；所述至少两个单道区间中的各个单道区间分别属于不同的能区。
6.一种闪烁晶体探测器增益的校正装置，其特征在于，校正过程采用的放射源能够放射出至少两种不同能量的放射线，该放射源的本底能谱具有至少两个能区，所述装置包括：
采集单元，用于采集闪烁晶体探测器后端的电信号；
统计单元，用于分别统计来自固定位置晶体的所述至少两个能区的电信号的实际计数率；
调整单元，用于根据所述至少两个能区的电信号的实际计数率，调整闪烁晶体探测器的增益；
所述调整单元包括：
第一子判断单元，用于判断所述至少两个能区的实际计数率之和是否在所述至少两个能区的标准计数率之和的阈值范围内，如果否，调整闪烁晶体探测器的增益，以使所述至少两个能区的实际计数率之和在所述至少两个能区的标准计数率之和的阈值范围内。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述调整单元还包括：
第二子判断单元，用于待所述至少两个能区的实际计数率之和在所述至少两个能区的标准计数率之和的阈值范围内后，判断所述至少两个能区的实际计数率的比值是否与所述至少两个能区的计数率的标准比例一致，如果否，对闪烁晶体探测器的增益进行细调整，直至所述至少两个能区的实际计数率的比值与所述至少两个能区的计数率的标准比例一致。
8.根据权利要求6或7所述的装置，其特征在于，所述闪烁晶体探测器包括特定闪烁晶体，所述特定闪烁晶体具有长寿命本底放射性，其能够放射出至少两种不同能量的放射线，所述特定闪烁晶体的本底能谱具有至少两个能区；所述放射源为所述特定闪烁晶体。
9.根据权利要求6或7所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
晶体位置确定单元，用于在所述采集闪烁晶体探测器后端的电信号后，在所述分别统计来自固定位置晶体的所述至少两个能区的电信号的实际计数率之前，确定每个电信号对应的晶体位置。
10.根据权利要求6或7所述的装置，其特征在于，每个能区包括至少一个单道区间，所述单道区间至少包括一个道址，所述统计单元包括：
统计子单元，用于分别统计来自固定位置晶体的至少两个单道区间的电信号的实际计数率；所述至少两个单道区间中的各个单道区间分别属于不同的能区。
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