針對數字正電子發射斷層攝影(pet)探測器改進的溫度穩定性的制作方法
【專利摘要】一種探測器(16)維持兩種不同運行模式之間的熱穩定性。所述探測器(16)包括至少一個控制器(36、38)，所述至少一個控制器將所述探測器(16)的探測靈敏度設定到禁用對伽馬光子的探測的水平。所述控制器(36、38)還控制熱生成器(36、38、86)將所述探測器(16)的溫度維持在預定溫度。所述預定溫度為當所述探測器(16)的所述探測靈敏度被設定到啟用對伽馬光子的探測的水平時所述探測器(16)的穩態溫度。還提供了一種用于維持探測器(16)在兩種不同運行模式之間的熱穩定性的方法(100)。
【專利說明】
針對數字正電子發射斷層攝影(PET)探測器改進的溫度穩定性
技術領域
[0001]本申請總體上涉及核成像。本申請尤其與數字正電子發射斷層攝影(PET)探測器的溫度穩定性聯合應用，并且將尤其參考該應用進行描述。然而，應當理解，本申請也應用于其他使用情境，并且不必限于前述應用。
【背景技術】
[0002]當數字PET掃描器被定位為接近計算機斷層攝影(CT)掃描器時，例如在混合式PET/CT系統中，PET掃描器可能接收到來自CT掃描器的康普頓散射的伽馬光子。由于伽馬光子被PET掃描器接收到，因此PET探測器的閃爍體閃爍并且數字PET探測器的單元格(cell)放電。針對每次閃爍事件，多個單元格被放電并且隨后接近同時被充電。該充電造成電流汲取的增加，通常為大幅增加，這可能使電源過載。

【發明內容】

[0003]本申請提供了克服了這些問題和其他問題的新的且改進的系統和方法。
[0004]根據一個方面，提供了一種具有熱穩定性的伽馬探測器。所述伽馬探測器包括至少一個控制器，所述至少一個控制器將所述探測器的探測靈敏度設定到禁用對伽馬光子的探測的水平。所述控制器還控制熱生成器將所述探測器的溫度維持在預定溫度，所述預定溫度為當所述探測器的探測靈敏度被設定到啟用對伽馬光子的所述探測的水平時所述探測器的穩態溫度。
[0005]根據另一方面，提供了一種用于維持伽馬探測器的熱穩定性的方法。做出關于所述探測器的探測靈敏度是否被設定到禁用對伽馬光子的探測的水平的確定。響應于確定所述探測器的探測靈敏度被設定到禁用對伽馬光子的所述探測的水平，生成熱以將所述探測器的當前溫度維持在預定溫度。所述預定溫度為當所述探測器的探測靈敏度被設定到啟用對伽馬光子的所述探測的水平時所述探測器的穩態溫度。
[0006]根據另一方面，提供了一種核成像系統。所述系統包括探測器，所述探測器包括安靜模式和數據收集模式。所述探測器包括至少一個控制器，所述至少一個控制器確定所述探測器是處于安靜模式還是處于數據收集模式。響應于確定所述探測器處于安靜模式，所述控制器生成熱以將所述探測器的當前溫度維持在所述探測器處于所述數據收集模式時的穩態溫度。
[0007]一個優點在于數字正電子發射斷層攝影(PET)探測器的改進的溫度穩定性。
[0008]另一優點在于改進的PET成像質量和量化。
[0009]本領域普通技術人員在閱讀和理解以下詳細描述時將認識到本發明的又另外的優點。
【附圖說明】
[0010]本發明可以采取各種部件和部件的布置，以及各個步驟和步驟的安排的形式。附圖僅是出于圖示優選實施例的目的，并且不應被解釋為對本發明的限制。
[0011]圖1圖示了根據本申請的各方面的采用第一核成像模態和第二成像模態的診斷成像系統。
[0012]圖2圖示了圖1的診斷成像系統的伽馬探測器的一個拼片(tile)。
[0013]圖3圖示了圖2的探測器的電子部件的方框圖。
[0014]圖4A圖示了實施圖1的第一成像模態的第一掃描器的控制器的層級樹結構的根。
[0015]圖4B圖示了圖4A的層級樹結構的子樹。
[0016]圖5圖示了在使探測器的偏壓返回到正常偏壓之后探測器的四個不同的溫度傳感器的溫度-時間圖。
[0017]圖6圖示了在校準掃描期間收集的四個不同拼片的溫度曲線。
[0018]圖7圖示了根據本公開內容的各方面的用于維持伽馬探測器的熱穩定性的方法。
[0019]圖8圖示了用于通過生成錯誤事件生成熱的方法。
【具體實施方式】
[0020]為了避免來自計算機(CT)掃描器的伽馬光子的影響，能夠將正電子發射斷層攝影(PET)探測器的偏壓降低到適合于防止PET探測器的單元格在CT掃描期間觸發的水平。當CT掃描完成時，能夠使偏壓返回到針對PET掃描器的適當校準水平。通過變化偏壓來減輕對CT掃描器的影響的一個挑戰在于，當處于低的偏置狀態時背景事件也未被探測，從而造成溫度下降。當偏壓返回到正常偏壓時，溫度則上升。
[0021]盡管因偏壓的改變而引起的溫度變化是可管理的，但是優選的是避免溫度變化。除其他以外，溫度的重復改變可能會減少PET探測器的故障前平均時間(MTBF)。另外，溫度的變化降低了 PET圖像的質量，這是因為閃爍體的行為(例如，轉換效率、能量重心、像素靈敏度等)基于溫度而變化。
[0022]為了避免溫度變化，PET探測器能夠在處于“安靜”模式時啟用熱生成器，以維持伽馬探測器當處于“數據收集”模式時通常的穩態溫度。安靜模式通常減小探測器的硅光電倍增管(SiPM)的偏壓，因此使可見光脈沖不被探測到。熱生成器能夠為探測器的控制器、電阻加熱器，或生成熱的任何其他設備。控制器能夠通過執行繁忙工作而生成熱。熱生成器能夠基于預定為達到要求量的熱的參數或基于來自溫度傳感器的反饋而被控制。
[0023]參考圖1，提供了采用第一成像模態和第二成像模態來對對象進行成像的診斷成像系統10。第一成像模態為使用從對象的靶體積接收到的用于成像的諸如伽馬光子的輻射的核成像模態。這樣的核成像模態的范例包括PET和單光子發射計算機斷層攝影(SPECT)。第二成像模態為計算機斷層攝影(CT)或生成由第一成像模態使用的類型的用于成像的輻射的任何其他成像模態。如所圖示的，該系統為混合型PET/CT診斷成像系統。
[0024]系統10的第一核掃描器12，被圖不為PET掃描器，生成第一核成像模態的原始掃描數據。掃描器12包括裝有被布置在掃描器12的膛18周圍的多個伽馬探測器16(例如，90個探測器)的固定機架14。膛18定義用于容納要被成像的對象的靶體積(例如，腦部、軀干等)的檢查體積20。探測器16通常被布置在沿檢查體積20的長度延伸的一個或多個固定的環中。然而，也預期可旋轉的頭。探測器16探測來自檢查體積20的伽馬光子并生成原始掃描數據。
[0025]參考圖2，探測器16中的每個包括被布置在網格中的一個或多個閃爍體22。閃爍體22響應于伽馬光子的能量沉積而閃爍并生成可見光脈沖。如所圖示的，伽馬光子24在閃爍體26中沉積，從而產生可見光脈沖28。可見光脈沖的幅度成比例于對應的能量沉積的幅度。閃爍體22的范例包括摻雜有鉈的碘化鈉(Na I (TI))、鈰摻雜的正硅酸镥釔(LYSO)以及鈰摻雜的氧正硅酸镥(LSO)。
[0026]除閃爍體22外，探測器16中的每個包括探測閃爍體22中的可見光脈沖的傳感器
30ο每個傳感器30包括被布置在與閃爍體22的網格相同大小的網格中的多個拼片31 ο通常，傳感器30包括四個拼片31，但僅圖示一個拼片31。拼片31的典型功率使用在空閑狀態(SP，來自閃爍體22的內部衰變的背景事件速率)為約1.0瓦特(W)，在典型的腫瘤學患者水平為約1.1W，并且在典型的銣(Rb)82心臟患者水平為約1.5W。拼片31包括被光學耦合到對應的閃爍體22的多個SiPM 32(即，像素)。在閃爍體22與SiPM 32之間通常存在一對一的對應性，如所圖示的，但也預期其他對應性。合適地，SiPM 32被配置為以蓋革模式運行，以產生一系列單位脈沖來以數字模式運行。備選地，SiPM 32能夠被配置為以模擬模式運行。SiPM 32中的每個都包括光電二極管陣列(例如，蓋革模式雪崩光電二極管陣列)，每個光電二極管對應于光電二極管陣列中的單元格。
[0027]拼片31的電路板34支撐對應的SiPM32，以及拼片31的其他電子部件。參考圖3，這些其他電子部件包括針對SiPM 32的多個分區中的每個的拼片控制器36(例如，現場可編程門陣列(FPGA))和沖模(die)控制器38(例如，非可編程互補金屬氧化物半導體(CMOS)控制器)，被圖示為N> = 1個沖模控制器38。分區對應于相等大小的SiPM的陣列(S卩，沖模)，其形成SiPM 32的網格。例如，拼片31能夠包括8x8網格的SiPM 32，如所圖示的，被劃分成SiPM32的4x4陣列。沖模控制器38通常位于電路板34上與SiPM 32相同的一側上(例如，接近由探測器16形成的環的內徑)，并且拼片控制器36通常位于電路板34上與SiPM 32相反的一側上(例如，接近由探測器16形成的環的外徑)。
[0028]沖模控制器38生成關于由對應的SiPM32探測到的事件的事件數據(S卩，時間和能量)。如所圖示的，每個沖模控制器38生成針對M> = 1個SiPM 32的事件數據。拼片控制器36聚集來自沖模控制器38的數據，并且然后將所聚集的數據發送到下游。通常，所聚集的事件數據以固定時間的幀被發送到下游，例如，327.68微秒(ysec)。在這一點，事件數據在固定的時間內被緩存在拼片31的存儲器40中。當該固定時間到期時，所緩存的事件數據被與“幀結束”標記符一起發送到下游。如果沒有存儲事件數據，則僅發送“幀結束”標記符。“幀結束”標記符能夠被用于跟蹤拼片之間的時間戳對齊。拼片控制器36還能夠在將事件數據發送到下游之前對事件數據執行基本處理，例如，飽和與傾斜校正。
[0029]參考圖4A和圖4B，第一核掃描器12包括被布置在樹結構中的多個聚集控制器36、42、44、46(例如，FPGA)。這些聚集控制器36、42、44、46包括拼片控制器36(被圖示為針對每個母控制器為L> = 1)和中央探測器單元(⑶U)控制器42 XDU控制器42表示樹結構的根，并且拼片控制器36表示樹結構的葉子。盡管非必須，但主控制器44(被圖示為N> = 1)和/或傳感器控制器46(被圖示為針對每個主控制器為M>= I)能夠被布置在拼片控制器36與⑶U控制器42中間，如所圖示的。傳感器控制器46中每個對應于例如不同的傳感器30。圖4A圖示了樹結構的根，并且圖4B圖示了引到主控制器44中的每個的子樹結構。
[0030]在樹結構內，聚集控制器36、42、44、46中的每個聚集事件數據。拼片控制器36聚集來自沖模控制器38的事件數據，并且其他聚集控制器42、44、46聚集來自子聚集控制器的事件數據。另外，控制器36、42、44、46中的每個，除了 CDU控制器42以外，都將所聚集的數據向前傳遞到母聚集控制器。例如，CDU控制器42能夠從多個主控制器44(例如，18個主控制器44)接收聚集的事件數據，所述多個主控制器44中的每個都從多個傳感器控制器46(例如，28個傳感器控制器46)接收聚集的事件數據，所述多個傳感器控制器46中的每個都從多個拼片控制器36(例如，四個拼片控制器36)接收聚集的事件數據，所述多個拼片控制器36中的每個從多個沖模控制器38(例如，16個沖模控制器38)接收事件數據。
[0031 ]返回參考圖1，在使用第一成像模態對對象的掃描期間，對象的靶體積被注入放射性藥物或放射性核素。所述放射性藥物或放射性核素發出伽馬光子，或者引起伽馬光子從靶體積的發射被發出。然后使用對應于第一掃描器12的對象支撐體48將靶體積定位在檢查體積20中。靶體積一旦被定位在檢查體積20內，則第一掃描器12被控制為執行對靶體積的掃描，并且采集事件數據，通常是從CDU控制器42。所采集的事件數據描述由探測器16探測到的每次閃爍事件的時間、定位和能量，并且被合適地存儲在第一數據緩存50中，所述第一數據緩存50被圖示為PET數據緩存。
[0032]繼采集之后，或與其并行地，事件驗證處理器52濾除所緩存的事件數據。濾除包括將每次閃爍事件的能量(以數字模式計數)與能量窗口進行比較，所述能量窗口定義針對閃爍事件的可接受能量范圍。落在能量窗口之外的那些閃爍事件被濾除掉。通常，能量窗口以要從檢查體積20接收到的伽馬光子的已知能量為中心(例如，511千電子伏(keV))，并且使用從校準體模生成的能量譜的半高全寬(FWHM)來確定。針對PET成像，事件驗證處理器52還能夠從經濾除的事件數據生成響應線(LOR)。
[0033]第一重建處理器54，被圖示為PET重建處理器，取決于成像模態將經濾除的事件數據或LOR重建成靶體積的核圖像。預期用于將LOR重建成PET圖像的任何數目的公知的算法。類似地，預期用于將經濾除的事件數據重建成SPECT圖像的任何數目的公知的算法。核圖像被合適地存儲在第一圖像存儲器56中，所述第一圖像存儲器56被圖示為PET圖像存儲器。
[0034]系統10的第二掃描器58，被圖示為CT掃描器，生成針對第二成像模態的原始掃描數據。第二掃描器58包括固定機架60、所述固定機架60的定義用于容納要被成像的對象的靶體積(例如，腦部、軀干等)的檢查體積64的膛62。如所圖示的，X射線探測器的陣列66被裝在旋轉機架68內，所述旋轉機架68被配置為從被設置在旋轉機架68上與探測器66相對的X射線源70(例如，X射線管)接收發射輻射。備選地，探測器的環被裝在固定機架60內在旋轉機架68周圍并且被配置為從被設置在旋轉機架68上的X射線源70(例如，X射線管)接收發射輻射。探測器66生成指示沿X射線源與探測器之間的對應射束的積分的X射線吸收的數據。
[0035]通常，第一掃描器12和第二掃描器58為彼此隔開的單獨的掃描器。然而，也預期第一掃描器12和第二掃描器58能夠被集成到公共的掃描器中。其中第一掃描器12和第二掃描器58為單獨的掃描器，掃描器12、58被定位為彼此鄰近，使得第一核掃描器12的伽馬探測器16能夠探測由第二掃描器58在掃描期間生成的福射。如所圖不的，第一掃描器12和第二掃描器58能夠共用共同的對象支撐體48，所述對象支撐體48沿在兩個檢查體積20、64之間延伸的患者支撐體軌道72平移。備選地，第一掃描器12和第二掃描器58能夠包括個體的對象支撐體。
[0036]在使用第二成像模態對對象的掃描期間，使用對應于第二掃描器58的對象支撐體48將對象的靶體積定位在檢查體積64中。其后，使用第二掃描器58采集靶體積的原始掃描數據。所采集的掃描數據被存儲在第二數據緩存74—一被圖示為CT數據緩存一一中，并且被第二重建處理器76處理一一被圖示為CT重建處理器一一成靶體積的圖像表示。該圖像表示被存儲在第二圖像存儲器78中，所述第二圖像存儲器78被圖示為CT圖像存儲器。
[0037]系統1還包括中央控制系統80，例如，計算機，所述中央控制系統80為系統1的用戶提供圖形用戶接口(GUI) AUI利用顯示設備82和用戶輸入設備84來允許用戶與控制系統80交互。通過GUI的方式，控制系統80能夠被用于控制掃描器12、58對對象進行成像。例如，用戶能夠協調CT圖像繼之以對象的靶體積的PET圖像。另外，通過GUI的方式，控制系統80能夠被用于觀看，并且任選地，操縱來自圖像存儲器56、78的圖像。例如，被存儲在第一掃描器12的圖像存儲器56中的圖像能夠被顯示在顯示設備82上。在一些實例中，數據緩存50、74，重建處理器54、76，圖像存儲器56、78，以及事件驗證處理器52中的一個或多個被與中央控制系統集成。例如，重建處理器54、76與事件驗證處理器52能夠共用中央控制系統80的公共處理器。
[0038]第一掃描器12被定位為接近第二掃描器58的挑戰在于，在利用第二掃描器58的掃描期間，第一掃描器12可能接收到來自第二掃描器58的輻射，例如，康普頓散射的伽馬光子。由于該輻射被接收到，因此拼片31的單元格被放電并且隨后被充電。在一些實例中，該充電能夠引起拼片31的電流汲取的大幅增加，而這可能使電源過載。另外，拼片31的沖模控制器36和拼片控制器40活動增加。增加的電流汲取和控制器活動提高了拼片31的溫度。這是有問題的，這是因為閃爍體22接近拼片31，從而拼片31的溫度的變化使閃爍體22的溫度變化。閃爍體22的溫度的變化繼而影響閃爍體22的行為(例如，轉換效率、能量重心、像素靈敏度等)，這影響圖像質量。另外，溫度的重復改變可能減少拼片31的MTBF。
[0039]為了減輕第二掃描器58對第一掃描器12的影響，第一掃描器12包括兩種運行模式:“數據收集”模式和“安靜”模式。當處于數據收集模式時，拼片31的探測靈敏度被設定到啟用對伽馬光子的探測的水平(即，用于成像的正常水平)并且第一掃描器12準備好使用拼片31來收集事件數據。當處于安靜模式時，拼片31的探測靈敏度被設定到禁用對伽馬光子的探測的水平。通常，兩種模式之間的差異為拼片31的SiPM 32的偏壓。在安靜模式中，該偏壓被降低到在其中光靈敏度為零的水平(即，到適合于防止拼片31的單元格響應于光脈沖而觸發的水平)。
[0040]第一掃描器12的模式由數據收集/安靜模式控制器85管理。當第二掃描器58正被使用時，數據收集/安靜模式控制器85將第一掃描器12置于安靜模式。否則，數據收集/安靜模式控制器85將第一掃描器12置于數據收集模式。數據收集/安靜模式控制器85能夠基于來自中央控制系統80的信號來控制第一掃描器12的模式，如所圖示的。備選地，數據收集/安靜模式控制器85能夠被與中央控制系統80集成。例如，數據收集/安靜模式控制器85能夠由中央控制系統80實施為軟件模塊。
[0041]在用于使用第一掃描器12和第二掃描器58對對象的靶體積進行成像的典型工作流中，第一掃描器12被控制進入安靜模式。其后，使用第二掃描器58掃描對象的靶體積。一旦使用第二掃描器58的掃描得以執行，第一掃描器12被控制進入數據收集模式，并且使用第一掃描器12掃描革E體積。因此，革E體積通常使用第二掃描器58而被掃描并然后使用第一掃描器12而被掃描(S卩，首先使用第二掃描器58)。當兩個掃描器12、58共用共同的對象支撐體48時，靶體積通常在使用第二掃描器58執行掃描之前被注入放射性藥物或放射性核素。
[0042]如上文描述的使偏壓變化的挑戰在于，背景噪聲也不被探測到。這減少了因充電而引起的電流汲取。另外，拼片31的沖模控制器36和拼片控制器40活動降低。拼片31的減少的電流汲取和控制器活動降低了拼片31的溫度。如上文所指出的，拼片31的溫度的變化使閃爍體22的溫度變化，這影響閃爍體22的行為。盡管這是可管理的，但優選的是避免溫度變化。
[0043]參考圖5，通過探測器16的四個不同溫度傳感器的溫度-時間圖來圖示上文提及的溫度的上升。水平軸對應于以秒為單位的時間，并且垂直軸對應于以攝氏度為單位的溫度。在收集溫度測量結果之前，探測器16在一小時內處于低偏壓狀態。然后使探測器16返回到正常偏壓并且收集溫度測量結果。能夠看出，一旦使探測器16返回到正常偏壓，溫度就開始上升。
[0044]為了解決因不同模式而引起的閃爍體22的溫度的變化，安靜模式能夠啟用作為拼片31中的每個的部分而被包括的熱生成器。熱生成器直接或間接生成熱，以在處于安靜模式時維持拼片31處于數據收集模式時的穩態溫度。熱生成器能夠采用生成熱的任何器件。
[0045]返回參考圖3，拼片31的熱生成器合適地由拼片控制器36控制。拼片控制器36接收指示第一掃描器12的模式的模式信號(S卩，安靜模式或數據收集模式)。該信號直接或間接從安靜/數據收集模式控制器85合適地接收。拼片控制器36監測信號，并且當指示安靜模式時，控制熱生成器維持拼片31處于數據收集模式時的穩態溫度。
[0046]拼片31的熱生成器能夠例如為拼片31的拼片控制器36。在這樣的實例中，拼片控制器36執行“繁忙工作”以生成熱。熱生成器也能夠為例如拼片31的電阻加熱器86。拼片控制器36能夠例如根據使用來自拼片31的溫度傳感器88的反饋(例如，以1/16攝氏度分辨率)的前述方法來生成熱。在這樣的實例中，拼片控制器36能夠生成熱以將溫度傳感器88的當前值維持在溫度傳感器84處于數據收集模式時的穩態值。作為另一范例，拼片控制器36能夠根據使用被預定為達到需要維持拼片31處于數據收集模式時的穩態溫度所要求的加熱量的控制參數的前述方法來生成熱。例如，能夠預定需要對電阻加熱器86施加5安培的電流以達到要求的加熱。
[0047]拼片31中的每個的穩態溫度能夠通過利用第一掃描器12執行校準掃描來確定。在掃描期間，掃描器12被置于數據收集模式并且以預定速率(例如，每秒11.9209個樣本)在預定時間段(例如，15分鐘)內捕獲溫度測量結果。第一掃描器12被留空并且第二掃描器58不在使用中。然后將針對每個拼片31的穩態溫度確定為拼片31在預定時間段上的溫度測量結果的平均值。在一些實例中，初始“預熱”時期可以先于校準掃描。
[0048]參考圖6，針對校準掃描繪制四個不同拼片31的溫度曲線圖。垂直軸對應于以攝氏度為單位的溫度，并且水平軸對應于以秒為單位的時間。使用拼片31的溫度傳感器88采集溫度值。在掃描期間，偏壓被固定在數據收集水平并且保持200兆赫(MHz)參考時鐘以最初預熱超過2小時。拼片31以每秒3051.8個樣本的內部速率測量溫度。測量結果被下采樣到每秒11.9209個樣本，其被存儲為表示溫度曲線的輸出文件。能夠看出，拼片31呈現高度的溫度穩定性。
[0049]作為對生成熱的前述方法的備選方案，熱生成器能夠為沖模控制器38。在這樣的實例中，拼片控制器36能夠如所圖示的利用沖模控制器90控制同步線的沖模控制器38，以創建錯誤事件。已知從沖模控制器38接收到的事件數據是“無用”的，拼片控制器36簡單地丟棄接收到的事件數據。備選地，該數據能夠被向上丟棄到圖4A和圖4B的層級。如上文，拼片控制器36能夠例如根據使用來自溫度傳感器88的反饋的該方法來生成熱。在這方面，拼片控制器36能夠以要將溫度傳感器88的當前值維持在溫度傳感器84處于數據收集模式時的穩態值所需要的速率來生成人為事件。作為另一范例，拼片控制器36能夠以預定為維持拼片31處于數據收集模式時的穩態溫度的速率來生成人為事件。作為另一范例，拼片控制器36能夠以拼片31處于數據收集模式時的穩態速率來生成人為事件。穩態速率為利用其探測背景事件的速率。
[0050]沖模控制器38中的每個的穩態事件速率通常為每個幀周期例如327.68ySeC，并且能夠通過利用第一掃描器12執行校準掃描來確定。重要的是，校準掃描是利用掃描器12以用于對對象進行成像時將會是的相同狀態來執行的。在掃描期間，掃描器12被置于數據收集模式并且以預定速率(例如，每秒11.9209個樣本)在預定時間段(例如，15分鐘)內測量事件速率。第一掃描器12被留空并且第二掃描器58未被使用。然后將針對每個沖模控制器38的穩態速率確定為沖模控制器38在預定時間段上的穩態速率的平均值。在一些實例中，初始“預熱”時期可以先于校準掃描。
[0051]作為用拼片控制器36控制沖模控制器38生成熱的備選方案，沖模控制器38能夠獨立于來自拼片控制器36的控制而生成熱。在這樣的實例中，沖模控制器38接收通常是來自拼片控制器36(如針對沖模控制器92所圖示的)或來自更高水平的控制器(如針對沖模控制器94所圖示的)的對第一掃描器12的模式的指示。當處于安靜模式時，沖模控制器38中的每個能夠然后以沖模控制器38處于數據收集模式時的穩態速率生成人工無用事件。備選地，沖模控制器38能夠以預定為產生足夠的熱的速率執行“繁忙工作”。
[0052]參考圖7，用于維持第一掃描器12的伽馬探測器16的熱穩定性的方法100總結了以上討論。方法100包括確定102探測器16的探測靈敏度是否被設定到禁用對伽馬光子的探測的水平。如上文所描述的，探測器16的探測靈敏度能夠通過調節SiPM 32的偏壓而被設定。例如，探測器16的探測靈敏度能夠在CT掃描之前被設定到偏置狀態，以便防止探測器16的電源被過載。
[0053]通常，關于探測器16的探測靈敏度是否被設定到禁用對伽馬光子的探測的水平的確定102基于指示第一掃描器12的模式(S卩，安靜模式或數據收集模式)的信號。安靜模式對應于禁用對伽馬光子的探測的探測靈敏度水平，并且數據收集模式對應于啟用對伽馬光子的探測的探測靈敏度水平。啟用對伽馬光子的探測的探測靈敏度水平通常是在對探測器16的校準期間確定的。模式信號是直接或間接從協調成像的中央控制系統80合適地接收的。
[0054]響應于確定探測器16的探測靈敏度被設定到禁用對伽馬光子的探測的水平(SP，探測器16處于安靜模式)，生成104熱以將探測器16的當前溫度維持在當探測器16的探測靈敏度被設定到啟用對伽馬光子的探測(即，探測器16處于數據收集模式)時探測器16的穩態溫度。因此，通過加熱的方式，探測器16的溫度在兩種模式之間保持穩定。加熱能夠基于來自例如溫度傳感器88的反饋來控制，或者基于預定為達到要求的加熱量的發熱參數來控制。例如，生成的熱的量能夠基于探測器16的測得的溫度而被動態生成。
[0055]熱能夠以任何方式來生成，包括由電阻加熱器86或探測器16的控制器36、38。例如，拼片控制器36能夠通過以要達到要求的加熱所需要的速率使同步線的沖模控制器38脈動并且通過濾除掉描述從沖模控制器38接收到的錯誤事件的事件數據來生成錯誤事件。作為另一范例，沖模控制器38能夠以要達到要求的加熱所需要的速率生成錯誤事件，并且拼片控制器36能夠濾除掉描述從沖模控制器38接收到的錯誤事件的事件數據。針對沖模控制器38的速率通常對應于由對應的SiPM 32的事件探測的穩態速率(S卩，背景速率)。
[0056]參考圖8，圖示了用于通過生成錯誤事件來生成熱的方法150。方法150由處于安靜模式時的拼片控制器36來合適地執行。根據方法150，以使用一個或多個沖模控制器38的速率生成152錯誤事件，拼片控制器36接收針對所述錯誤事件的事件數據。能夠基于來自例如溫度傳感器88的反饋來預定或動態調節該速率。錯誤事件能夠例如通過在同步線的沖模控制器38上生成脈沖來生成。接收152并隨后丟棄156描述錯誤事件的事件數據。當速率為預定時，從生成152開始重復前述動作。然而，當動態調節速率時采取額外的動作。
[0057]如所圖示的，速率被動態調節。從例如溫度傳感器88接收158溫度測量結果。然后將測得的溫度與拼片的穩態溫度進行比較160。基于該比較，做出關于溫度之間是否存在差異的確定162。如果存在差異，則增大或減小164速率以分別將拼片的溫度升高或降低到穩態溫度。否則，從生成152開始重復前述動作。
[0058]如在本文中所使用的，存儲器包括存儲數據的任何設備或系統，例如，隨機存取存儲器(RAM)或只讀存儲器(ROM)。另外，如在本文中所使用的，處理器包括處理輸入設備以產生輸出數據的任何設備或系統，例如，微處理器、微控制器、圖形處理單元(GPU)、專用集成電路(ASIC)、FPGA等;控制器包括控制另一設備或系統的任何設備或系統，并且通常包括至少一個處理器;用戶輸入設備包括允許用戶輸入設備的用戶向另一設備或系統提供輸入的任何設備，例如，鼠標或鍵盤;并且顯示設備包括用于顯示數據的任何設備，例如，液晶顯示器(IXD)或發光二極管(LED)顯示器。
[0059]已經參考優選實施例描述了本發明。他人在閱讀和理解前面的具體描述的情況下可以想到修改和替代。本文旨在將本發明解釋為包括所有這樣的修改和替代，只要它們落入權利要求書及其等價方案的范圍內。
【主權項】
1.一種具有熱穩定性的伽馬探測器(16)，所述伽馬探測器(16)包括: 至少一個控制器(36、38)，其進行以下動作: 將所述探測器(16)的探測靈敏度設定到禁用對伽馬光子的探測的水平;并且控制熱生成器(36、38、86)將所述探測器(16)的溫度維持在預定溫度，所述預定溫度為當所述探測器(16)的所述探測靈敏度被設定到啟用對伽馬光子的所述探測的水平時所述探測器(16)的穩態溫度。2.根據權利要求1所述的探測器(16)，其中，所述控制器(36、38)還通過以下來確定所述探測器(16)的所述探測靈敏度是否被設定到禁用對伽馬光子的所述探測的水平: 監測指示所述伽馬探測器(16)是處于安靜模式還是數據收集模式的信號，所述安靜模式對應于禁用對伽馬光子的所述探測的探測靈敏度水平，并且所述數據收集模式對應于啟用對伽馬光子的所述探測的探測靈敏度水平。3.根據權利要求1和2中的任一項所述的探測器(16)，還包括: 溫度傳感器(88)，其測量所述探測(16)的當前溫度，其中，所述至少一個控制器(36、38)進行以下動作: 接收對所述探測器(16)的所述當前溫度的測量結果;并且 控制所述熱生成器(36、38、86)以將所接收的對所述探測器(16)的所述當前溫度的測量結果維持在所述預定溫度。4.根據權利要求1-3中的任一項所述的探測器(16)，其中，所述至少一個控制器(36、38)控制所述探測器(16)生成錯誤事件，以將所述探測器(16)的所述當前溫度維持在所述預定溫度。5.根據權利要求1-4中的任一項所述的探測器(16)，還包括: 多個沖模控制器(38); 拼片控制器(36)，其從所述沖模控制器(38)接收描述所生成的錯誤事件的事件數據； 閃爍體(22);以及 硅光電倍增管(SiPM)的陣列(32)，其對應于所述多個沖模控制器(38)并且被光學耦合到所述閃爍體(22); 其中，所述至少一個控制器(36、38)以穩態速率生成所述錯誤事件，所述SiPM(32)以啟用對伽馬光子的所述探測的探測靈敏度水平探測由所述閃爍體(22)生成的光脈沖。6.根據權利要求5所述的探測器(16)，其中，所述拼片控制器(36)生成所述錯誤事件。7.根據權利要求1-6中的任一項所述的探測器(16)，其中，所述熱生成器(36、38、86)包括: 電阻加熱器(86)。8.根據權利要求1-7中的任一項所述的探測器(16)，其中，所述熱生成器(36、38、86)包括: 控制器(36、38)，其通過運行生成熱。9.一種醫學成像系統(10)，包括: 第一核掃描器(12)，其包括被布置在第一掃描器(12)的膛(18)周圍的多個探測器(16)，根據權利要求1-8中的任一項所述的探測器(16)中的每個，其中，所述第一掃描器(12)進行以下動作: 接收對所述探測器(16)從數據收集模式到安靜模式的轉變的請求;并且 響應于所述請求，將所述探測器(16)的探測靈敏度設定到禁用對伽馬光子的探測的水平。10.根據權利要求9所述的醫學成像系統(10)，還包括: 第二X射線掃描器(58)，其被定位為接近所述第一掃描器(12);以及 控制系統(80 )，其進行以下動作: 使用所述第一掃描器(12)和第二掃描器(58)來協調成像;并且 響應于使用所述第二掃描器(58)進行成像，向所述第一掃描器(12)提供所述請求。11.一種用于維持伽馬探測器(16)的熱穩定性的方法(100)，所述方法(100)包括: 確定(102)探測器(16)的探測靈敏度是否被設定到禁用對伽馬光子的探測的水平;并且 響應于確定所述探測器(16)的所述探測靈敏度被設定到禁用對伽馬光子的所述探測的水平，生成(104)熱以將所述探測器(16)的當前溫度維持在預定溫度，所述預定溫度為當所述探測器(16)的所述探測靈敏度被設定到啟用對伽馬光子的所述探測的水平時所述探測器(16)的穩態溫度。12.根據權利要求11所述的方法(100)，其中，所述確定(102)包括: 接收指示所述伽馬探測器(16)是處于安靜模式還是處于數據收集模式的信號，所述安靜模式對應于禁用對伽馬光子的所述探測的探測靈敏度水平，并且所述數據收集模式對應于啟用對伽馬光子的所述探測的探測靈敏度水平。13.根據權利要求11和12中的任一項所述的方法(100)，還包括: 測量所述探測器(16)的所述當前溫度； 生成(104)以將所測量的溫度維持在所述預定溫度。14.根據權利要求11-13中的任一項所述的方法(100)，其中，所述探測器(16)包括多個沖模控制器(38)以及拼片控制器(36)，并且其中，熱的生成(104)包括: 生成錯誤事件以將所述探測器(16)的所述當前溫度維持在所述預定溫度;并且 由所述拼片控制器(36)進行以下動作: 從所述沖模控制器(38)接收描述所生成的錯誤事件的事件數據;并且 丟棄所接收的事件數據。15.根據權利要求14所述的方法(100)，其中，所述探測器(16)包括硅光電倍增管(SiPM)的陣列(32)，所述硅光電倍增管(SiPM)的陣列對應于所述多個沖模控制器(38)并且被光學耦合到閃爍體(22)，并且其中，所述熱的生成(104)還包括: 以穩態速率生成所述錯誤事件，所述SiPM(32)以啟用對伽馬光子的所述探測的探測靈敏度水平探測由所述閃爍體(22)生成的光脈沖。16.根據權利要求14和15中的任一項所述的方法(100)，其中，所述熱的生成(104)還包括: 由所述拼片控制器(36)生成所述錯誤事件。17.根據權利要求11-16中的任一項所述的方法(100)，還包括: 通過啟用電阻加熱器(86)生成(104)熱以將所述探測器(16)的所述當前溫度維持在所述預定溫度。18.根據權利要求11-17中的任一項所述的方法(100)，還包括: 通過所述探測器(16)的控制器的運轉生成(104)熱以將所述探測器(16)的所述當前溫度維持在所述預定溫度。19.根據權利要求11-18中的任一項所述的方法(100)，還包括: 在所述探測器(16)的所述探測靈敏度被設定到禁用對伽馬光子的所述探測的所述水平的同時，執行對對象的計算機斷層攝影(CT)掃描;并且 在所述探測器(16)的所述探測靈敏度被設定到啟用對伽馬光子的所述探測的所述水平的同時，執行對所述對象的正電子發射斷層攝影(PET)掃描或單光子發射計算機斷層攝影(SPECT)掃描。20.一種核成像系統(10)，包括: 探測器(16)，其包括安靜模式和數據收集模式，所述探測器(16)包括至少一個控制器(36、38)，所述至少一個控制器進行以下動作: 確定所述探測器(16)是處于安靜模式還是處于數據收集模式;并且 響應于確定所述探測器(16)處于安靜模式，生成熱以將所述探測器(16)的當前溫度維持在所述探測器(16)處于所述數據收集模式時的穩態溫度。
【文檔編號】G01T1/29GK105829915SQ201480069675
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2014年12月11日
【發明人】J·J·格里斯默, T·L·勞倫斯, S·X·王
【申請人】皇家飛利浦有限公司