[发明专利]放射线检测系统、生成方法以及生成装置

说明书

技术领域

本发明的实施方式涉及放射线检测系统、生成方法以及生成装置。

背景技术

在正电子（positron）放射断层摄影（PET：Positron Emission Tomography)成像（imaging）中，通过注射、吸入、和/或摄取来对患者投放放射性药剂。投放后，该药剂会由于该药剂的物理性质以及生物体分子性质而集中在人体内的特定部位。药剂的实际空间分布、积聚点或者积聚区域的强度、以及从投放、捕获到最终排出的过程（process）的动态均具有重要的临床意义。在该过程中，附着在放射性药剂上的正电子放射体根据半衰期、分支比等同位素的物理性质而放射正电子（阳电子）。各正电子与被检体的电子发生相互作用并发生湮灭，在511keV下生成2条γ（gamma）射线。这两条γ射线大致分开180度而前进。并且，这两条γ射线在PET检测器的闪烁（scintillation）晶体上诱发闪烁事件（scintillation event），由此，PET检测器检测γ射线。通过检测这两条γ射线，并引出连结检测位置彼此的线，即引出同时计数线（Line-Of-Response：LOR），来以高概率确定本来的湮灭位置。该过程只识别一根可能发生相互作用的线，但是通过积蓄很多这样的线，并使用重建断层的过程，从而能够以实用的精度来推定本来的分布。除了两个闪烁事件的位置之外，如果能够利用数百皮（pico）秒以内的准确定时（timing），则通过计算飞行时间（Time-Of-Flight：TOF），在识别出的线上，还可以追加与发生湮灭事件（annihilation event）的可能性高的位置相关的信息。根据扫描仪（scanner）所具有的定时分辨率的界限，来决定沿着该线的位置判定的精度。另外，根据确定原来的闪烁事件的部位时的界限，来确定扫描仪的最终的空间分辨率。同位体的特定特性（例如，正电子的能量（energy））（经由正电子的飞行路程以及两条γ射线的共直线性）是决定对于特定的放射性药剂的空间分辨率的重要因素。

上述过程对于大量的湮灭事件重复进行。为了判定成为用于进行所希望的成像作业的支持而需要多少闪烁事件，虽然必须解析所有的事例，但在典型的长度为100cm的扫描中的FDG（Fluoro-Deoxyglucose：氟代脱氧葡萄糖）的研究中，目前蓄积大约1亿的计数（count）或者事件。积蓄这些计数所需的时间由药剂的注入量、和扫描仪的灵敏度以及计数能力来决定。

PET成像依存于由高速且高亮度的闪烁晶体将γ射线转换成光，发生上述的闪烁事件的情况。TOF-PET还需要亚纳（sub-nano）秒的定时分辨率，还假定数百皮秒的分辨率。同步调节由发出闪烁光的晶体、光电子倍增管（Photomultiplier Tube：PMT）等光传感器(photo sensor)、以及电子装置构成的2个通道（channel）相当复杂，如果使晶体的阵列（array）以及传感器（sensor）的阵列大规模化，则会着实地增大该复杂性。

近年来的PET系统与500～600ps的定时分辨率对应。

由于存在发生各个光子的离散（discrete）要素（element）的重叠是PMT输出信号这样的制约，因此，一直以来难以以高精度确定PMT输出信号的到达时间。并且，当将作为模拟（analog）信号的PMT输出信号转换成数字（digital）信号时，在当前的ADC（Analog-Digital Converter）的采样频率（sample rate）技术中，在PMT输出信号的前沿，将只进入少数的采样（sample）。因此，时间标记（time stamp）的确定精度会变低。

此外，为了尝试从较少地被采样（sampling）的波形中提取出定时信息，使用了某种方法。例如，使用了原型函数的平均函数、以及理论上导出的加权函数或者滤波（filter）函数。平均函数是对于原型函数的严格的类推，但在平均函数中，存在由于平均化过程，在包含最重要的定时信息的脉冲（pulse）的前沿本身中，一定会增加模糊等严重问题。另外，在优化滤波方法中使用的滤波系数是根据由协方差矩阵导出加权函数的数学定式。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：美国专利申请公开第2012/0268105号说明书

专利文献2：美国专利申请公开第2012/0268303号说明书

发明内容

本发明要解决的问题在于提供一种即使采样频率不充分，也能够提高时间分辨率的放射线检测系统、生成方法以及生成装置。