CN105487099A - 一种放射性光电探测器及其探测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种放射性光电探测器，用于检测脏器内的放射物质生成放射性物质分布图像，所述放射性光电探测器包括信号采集器，若干个光电倍增管、求和电路、甄别装置和成像装置，所述信号采集器靠近脏器；若干个光电倍增管设置于所述信号采集器远离脏器的一侧；所述求和电路的输入端直接电连接所述光电倍增管，所述求和电路的输出端电连接所述成像装置；所述甄别装置的输入端电连接所述求和电路的输出端，所述甄别装置的输出端电连接所述成像装置。与现有技术相比，本发明提供的放射性光电探测器，甄别装置对求和后的电信号进行去噪，在有效去除弱信号的同时提高输出信号总和的强度，从而提高光子收集效率，提高图像质量。

Description

一种放射性光电探测器及其探测方法

技术领域

本发明涉及一种放射性物质测量装置，尤其涉及一种用于核医学影像的探测装置及其探测方法。

背景技术

将半衰期为几小时甚至几分钟的放射性同位素引入活体内，并追踪在脏器内的放射性同位素，根据追踪到的放射性同位素的分布情况和动态变化生成影像，以此作为疾病的诊断、治疗及研究的基础，是目前核医学的重要临床应用。较常使用的核医学检测设备包括γ照相机、单光子发射计算机断层照相(SPECT)、正电子发射计算机断层扫描(PET)等。

核医学检测设备的检测方式为：脏器中的放射性同位素发出γ射线，γ射线照射到NaI(T1)晶体发生光电效应，产生荧光；数十只按一定形状排列分布的光电倍增管(PMT)吸收微弱的荧光，输出电信号和反应入射γ射线位置的XY位置信号；通过甄别电路分别对电信号甄别去噪，随后将去噪后的多个电信号求和；将反应入射γ射线位置的XY信号和求和后的电信号经ADC转换为数字信号，于计算机中形成γ射线分布图。

目前，影像核医学存在采集的信息量低、空间分辨率较差的问题，需要提高灵敏度和分辨率，以尽量少的放射性示踪原子得到尽量高质量的图像，从而减少病人所受放射性计量基础上提高图像质量。

发明内容

本发明的目的是提供一种放射性光电探测器，其通过改善信号收集方法，增加信号的强度来提高光子的收集效率，从而提高图像质量。

本发明的另一目的是提供一种放射性光电探测器的探测方法，其通过改善信号收集方法，增加信号的强度来提高光子的收集效率，从而提高图像质量。

为实现上述目的，本发明提供了一种放射性光电探测器，用于检测脏器内的放射物质生成放射性物质分布图像，所述放射性光电探测器包括信号采集器，若干个光电倍增管、求和电路、甄别装置和成像装置，所述信号采集器靠近脏器；若干个光电倍增管设置于所述信号采集器远离脏器的一侧；所述求和电路的输入端直接电连接所述光电倍增管，所述求和电路的输出端电连接所述成像装置；所述甄别装置的输入端电连接所述求和电路的输出端，所述甄别装置的输出端电连接所述成像装置。

本发明提供的放射性光电探测器，光电倍增管的输出端直接连接于求和电路；求和电路的输出端连接于甄别装置，甄别装置将求和电路输出的总电信号进行甄别去噪，并将去噪后的总电信号发送至成像装置。与现有技术相比，本发明提供的放射性光电探测器，甄别装置对求和后的总电信号进行去噪，在有效去除弱信号的同时提高输出信号的强度，从而提高光子收集效率，提高图像质量。

较佳的，若干个所述光电倍增管靠近所述信号采集器的一端排列成一排列平面，所述排列面平行于所述信号采集器，且所述排列平面正对所述信号采集器。

具体地，若干个所述光电倍增管呈蜂窝式矩阵排列。

为实现上述目的，本发明还提供一种放射性光电探测器的探测方法，包括以下步骤：S1、吸收放射物质发出的射线，产生荧光信号；S2、于若干位置分别采集荧光信号，经光电效应产生电信号，并将若干电信号求和生成总电信号；S3、甄别总电信号；S4、根据甄别后的总电信号和采集荧光信号的位置信号生成放射性物质分布图像。

本发明提供的放射性光电探测器的探测方法，将采集的若干荧光信号经光电效应产生电信号，并将电信号求和后的总电信号进行甄别去噪，根据将去噪后的总电信号和采集荧光信号的位置信号生成放射性物质分布图像。与现有技术相比，本发明提供的放射性光电探测器的探测方法，先行将若干电信号求和生成总电信号，其后将总电信号甄别去噪，有效的去除电信号中的弱信号，同时提高输出信号的总强度，提高信号有效率，从而提高生成的放射性物质分布图像的图像质量。

较佳的，采集荧光信号的若干位置位于同一排列平面内，且所述排列平面平行于所述荧光信号的产生平面。

附图说明

图1为现有放射性光电探测器的结构示意图。

图2为本发明放射性光电探测器的结构示意图。

图3为本发明放射性光电探测器的探测方法的流程图。

图4为现有放射性光电探测器的光电倍增管的示意图。

图5为本发明放射性光电探测器的光电倍增管的示意图。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。

图1所示为现有放射性光电探测器。图2所述为本发明放射性光电探测器。本发明放射性光电探测器包括信号采集器100’、光电倍增管(PMT)200’、求和电路300’、甄别装置400’及成像装置500’。与图1所示的现有放射性光电探测器相同的：信号采集器100’设置于靠近脏器处；若干个光电倍增管200’设置于信号采集器100’远离脏器的一侧，且光电倍增管200’靠近信号采集器100’；与现有放射性光电探测器不同的：现有技术的若干个光电倍增管200的输出端分别电连接一甄别装置400的输入端，若干个甄别装置400的输出端分别电连接求和电路300；本发明放射性光电探测器的若干个光电倍增管200’的输出端直接电连接于求和电路300’，求和电路300’的输出端电连接一甄别装置400’。甄别电路400’的输出端电连接成像装置500’。

更具体地，信号采集器100’和若干个光电倍增管200’为可移动的，且信号采集器100’和若干个光电倍增管200’的相对位置固定。初始时，信号采集器100’和若干个光电倍增管200’位于初始位置；待检测体移动至目标位置并固定后，信号采集器100’和若干个光电倍增管200’移动至信号采集器100’靠近待检测体的脏器，信号采集器100’的两侧分别为待检测体的脏器和光电倍增管200’。

信号采集器100’为一平板状的NaI(T1)晶体，其吸收脏器内的放射性物质发出的γ射线，产生微弱的光信号；若干个光电倍增管200’呈蜂窝式矩阵排列，且若干个光电倍增管200’靠近信号采集器100’的一端排列成一排列平面，排列平面平行于信号采集器100’，且排列平面正对信号采集器100’。若干个光电倍增管200’分别采集不同位置的不同强度的荧光信号，经光电效应转变成若干个不同强度的电信号，并将多个电信号发送至求和电路300’。

若干个光电倍增管200’、求和电路300’、甄别装置400’和成像装置500’依次电连接。若干个光电倍增管200’采集的若干个电信号经求和电路300’，将若干个电信号于X方向或Y方向求和，将求和后的总电信号输出到甄别装置400’，甄别装置400’将总电信号甄别去噪，随后，将去噪后的总电信号与光电倍增管200’的位置信号发送至成像装置500’。进一步的，成像装置500’包括数模转换模块(图中未示)，数模转换模块将去噪后的总电信号与光电倍增管200’的位置信号转换为模拟信号。

现有放射性光电探测器，甄别装置400设置于求和电路300之前，即将光电倍增管200输出的若干个电信号一一去噪，将去噪后的若干个电信号发送至求和电路30’求和计算。现有放射性光电探测器虽然能够去除信噪比较差的弱信号，但同时也会将部分有用的信号去除，降低了输出信号，影像成像质量。对此，本发明提供的放射性光电探测器，甄别装置400’设置于求和电路300’之后，即将光电倍增管200’输出的若干个电信号经求和电路300’求和计算后输出至甄别装置400’，甄别装置400’对总电信号甄别去噪，在有效去除弱信号的同时，增强输出信号，提高成像质量。

如图5所示为光电倍增管200的示意图。以放射性物质闪光点位于光电倍增管200的排列平面的中心为例：若干个光电倍增管200正对信号采集器100，由于各个光电倍增管200与信号采集器100产生的荧光信号距离不同，使得各个光电倍增管200产生的电信号强度不同。图示中每一光电倍增管200中标示的数字为光电倍增管200根据光信号强度不同，产生的不同强度的电信号。在现有的放射性光电探测器中，若干个光电倍增管200分别连接一甄别装置400，甄别装置400设置一电信号甄别阀值。在本实施例中，甄别阀值设置为200，则仅位于区域A中的光电倍增管200采集的电信号有效，其他电信号均被去除。

如图4所示的光电倍增管200’，在本发明放射性光电探测器中，若干个光电倍增管200’经求和电路300’求和，求和后的总电信号进入甄别装置400’甄别去噪。进一步的，求和电路300’将X方向或Y方向的电信号相加求和后，经甄别装置400’甄别去噪。在本实施例中，甄别阀值可以设置较高的值，以甄别阀值设置为400为例，此时，位于区域B中的光电倍增管200’采集的电信号均为有效信号。

结合图2、图3及图5所示，对本发明放射性光电探测器的探测方法做一详细说明：

待检测体摄取放射性同位素入脏器后进入放射性光电探测器的探测区域；将信号采集器100’和若干个光电倍增管200’自初始位置移动至目标位置，此时，信号采集器100’靠近待检测体的脏器，若干个光电倍增管200’位于信号采集器100’背离待检测体脏器的一侧；

S1、吸收放射物质发出的射线，产生荧光信号；具体地，信号采集器100’吸收放射性同位素发出的γ射线，产生荧光信号；

S2、于若干位置分别采集荧光信号，经光电效应产生电信号，并将若干电信号求和生成总电信号；具体地，若干个光电倍增管200’呈蜂窝式矩阵排列，每一光电倍增管200’分别采集一荧光信号并对应生成该光电倍增管200’所处的位置信号，经光电效应将采集的荧光信号转变为电信号；将若干个电信号于Y方向求和，生成多个总电信号；

S3、甄别总电信号；具体地，甄别电路400’设置一预设甄别阀值，在本实施例中，以400为例，则图5中于B区域内采集的电信号为有效信号，其他信号为无效信号，甄别电路400’将无效的总电信号屏蔽归零，并将有效的总电信号和位置信号发送至成像装置500’。

S4、根据甄别后的总电信号和采集荧光信号的位置信号生成放射性物质分布图像。具体地，成像装置500’获取有效的总电信号和对应的位置信号，并据此生成放射性物质分布图像。

对比图4所示的现有技术放射性光电探测器的光电倍增管200的示意图，甄别装置400的甄别阀值为200时，图示中仅A区域电信号为有效信号，图示中有效信号总值为7300；图5所示的本发明放射性光电探测器的光电倍增管200’的示意图，甄别装置400’的甄别阀值可设置较高值，当甄别阀值为400时，各光电倍增管200’的电信号于Y方向求和获得总电信号，将总电信号减去甄别阀值400后，B区域内的电信号为有效信号，图示中有效信号总之为8300。本发明放射性光电探测器相比现有技术，信号强度增加13.6％，提高信号有效率，从而提高生成的放射性物质分布图像的图像质量。

以上所揭露的仅为本发明的优选实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (5)

1.一种放射性光电探测器，用于检测脏器内的放射物质生成放射性物质分布图像，所述放射性光电探测器包括信号采集器，若干个光电倍增管、求和电路和成像装置，所述信号采集器靠近脏器；若干个光电倍增管设置于所述信号采集器远离脏器的一侧；其特征在于，所述求和电路的输入端直接电连接所述光电倍增管，所述求和电路的输出端电连接所述成像装置；所述放射性光电探测器还包括甄别装置，所述甄别装置的输入端电连接所述求和电路的输出端，所述甄别装置的输出端电连接所述成像装置。

2.如权利要求1所述的放射性光电探测器，其特征在于，若干个所述光电倍增管靠近所述信号采集器的一端排列成一排列平面，所述排列面平行于所述信号采集器，且所述排列平面正对所述信号采集器。

3.如权利要求2所述的放射性光电探测器，其特征在于，若干个所述光电倍增管呈蜂窝式矩阵排列。

4.一种放射性光电探测器的探测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、吸收放射物质发出的射线，产生荧光信号；

S2、于若干位置分别采集荧光信号，经光电效应产生电信号，并将若干电信号求和生成总电信号；

S3、甄别总电信号；

S4、根据甄别后的总电信号和采集荧光信号的位置信号生成放射性物质分布图像。

5.如权利要求4所述的放射性光电探测器的探测方法，其特征在于，采集荧光信号的若干位置位于同一排列平面内，且所述排列平面平行于所述荧光信号的产生平面。