[发明专利]可变延迟装置、装置调整方法及正电子放射断层摄影系统

说明书

本申请主张2010年10月29日申请的美国专利申请号12/916,071、2011年9月27日申请的日本专利申请号2011-211451以及2011年10月17日申请的日本专利申请号2011-228245的优先权，并在本申请中引用上述日本专利申请的全部内容。

技术领域

本发明所述的实施方式一般涉及将PET(Positron Emission Computerized Tomography)传感器(sensor)的模拟(analog)信号间的相对的延迟进行调整的可变延迟装置以及校准该装置的方法。

背景技术

目前，在PET成像(Imaging)，即正电子(positron)放射断层摄影中，放射性药品经由注入、吸入以及食物摄取的全部或任一方式给与被检体。之后，药剂的物理及生物体分子的特性集中于人体内的特定部位。实际的空间分布、蓄积的位置及区域的双方或一方的浓度以及从给与及摄入到最终排出的过程(process)的动态全都在临床上具有重要性。在该过程中，附着于放射性药品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。各正电子与对象物的电子相互作用，产生湮灭而生成511keV的两条γ射线，它们实质上分开180度而进行飞翔。两条γ(gamma)射线在PET检测器的闪烁(scintillation)晶体中发生闪烁事件(scintillation event)，由此该检测器检测γ射线。通过检测这两条γ射线，并在它们的位置之间画线，即通过“应答线”，来决定实际的湮灭的推定位置。虽然该过程仅仅是识别能够相互作用的1条直线，但将多条这些线蓄积并通过断层摄影重建过程而有效且准确地推定实际的分布。除两个闪烁事件的位置之外，如果可以利用二、三百微微(pico)秒以内的准确的定时(timing)，则也可以执行飞行时间(time-of-flight)的计算，进一步增加与沿该直线的湮灭事件的推定位置相关的信息。扫描仪(scanner)的定时分辨率的界限决定沿该线的定位的精度。实际的闪烁事件的定位的界限决定扫描仪的最终空间分辨率。同位素的固有特性(例如，正电子的能量(energy))与(根据两个γ射线的正电子范围及共线性)特定的放射性药品的空间分辨率的决定相关。

对多个湮灭事件重复上述过程。由于为了支援所要的成像任务(Imaging task)而决定需要几次闪烁事件，因此需要解析每个事例，但目前，在典型的长度为100cm的氟脱氧葡萄糖(Fluoro-Deoxyglucose：FDG)的研究中，大约蓄积1亿计数(count)即事件。蓄积该数量的计数所需的时间，根据注入量及扫描仪的灵敏度以及计数性能来决定。

PET成像依存于借助产生上述闪烁事件的高速且明亮的闪烁晶体的γ射线向光的转换。飞行时间PET需要亚纳秒(subnanosecond)的定时分辨率，还考虑二、三百微微秒的分辨率。调整及调节闪烁晶体、光电倍增管(Photomultiplier Tube：PMT)以及电子仪器的两个信道(channel)是十分复杂的，但在晶体及传感器的较大的阵列(array)中变得更复杂。

现代的PET系统(system)与500～600ps的定时分辨率相对应。在该水平(level)中，甚至构成元件较小的定时变动也非常重要，移行时间在该方程式中是最重要的变量。移行时间是光子撞击PMT的光电阴极时、和在PMT的阳极测量出对应的电流脉冲(pulse)时之间的平均时间。通过该量从一方的PMT向另一方的PMT的变动，使得信号在不同的时间到达解析电路。

检测链(chain)的正确的移行时间的必要性大多情况是在到达晶体位置的传感器的最短与最长的光路径间，因内部或固有的飞行差而相互抵消。其为应该执行的复杂的理论性的推定，但测量值25～40ps示出了对光路径的固有的定时变动。从而，在取得了检测器的全部信道的移行时间的均衡的状态下，25～40ps的精度是恰当的目标。也可以更准确，但对于系统性能产生的影响不可忽视。

目前，存在若干控制或追加对γ射线检测器内的PMT脉冲的时间延迟的方法。大部分的方法都包括使信号的频率成分降低，以无需全部信号同步的精度为目标的有源的构成元件。其他现有的系统由于未补偿不同的PMT组件(assembly)间的时间变动的移行，因此存在定时分辨率的劣化。另外，在目前的系统中有源(active)的电路方法增加费用，电路变得复杂，更重要的是降低了信号的质量与完整性。

专利文献1：日本特开2007-41007号公报

发明内容