CN114089409B - 一种探测器校正方法和系统 - Google Patents

Abstract

本说明书实施例提供一种探测器校正方法，该方法包括获取探测器的输出值，其中，输出值与探测器接收的辐射光子能量值相关；获取校正信息，其中，校正信息用于校正探测器的光电传感器的信号输出非线性；基于校正信息确定输出值的校正值；基于校正值，确定探测器能谱，其中，探测器能谱表示辐射光子的能量值与辐射光子的计数之间的关系。

Description

一种探测器校正方法和系统

技术领域

本说明书涉及医疗领域，特别涉及一种探测器校正方法和系统。

背景技术

发射型计算机断层扫描(Emission Computed Tomography，ECT)探测器是一种用于测量或检测辐射光子能量的探测装置，在核医学领域得到较为广泛的应用，正电子发射断层成像术(Positron Emission Tomography，PET)/单光子发射计算机断层成像术(Single-Photon Emission Computed Tomography，SPECT)等都使用了ECT探测器。以PET为例，其探测器通常由闪烁体辐射探测器构成，闪烁体探测器利用辐射光在闪烁晶体中能量沉积后产生荧光的特性，结合光电传感器以电信号的形式间接测量辐射光子的能量。在使用中，需要获取探测器的能谱，以得到被探测射线能量，由于探测器使用的光电传感器的信号输出非线性，需要对探测器整体进行校正，使测量得到能谱成正比分布，通常在探测器整体层面上对解析出的晶体进行直接能量刻度，从而得到能谱。这样得到的能谱由于对探测器各个组成部分的非线性关系考虑不全面，从而不够准确，而且降低了探测器的空间分辨及能量分辨能力。

因此，希望提供一种探测器校正方法和系统。

发明内容

本说明书实施例之一提供一种探测器校正方法，所述方法包括：获取所述探测器的输出值，所述输出值与所述探测器接收的辐射光子能量值相关；获取校正信息，所述校正信息用于校正所述探测器的光电传感器的信号输出非线性；基于所述校正信息确定所述输出值的校正值；基于所述校正值，确定探测器能谱，所述探测器能谱表示所述辐射光子的能量值与所述辐射光子的计数之间的关系。

本说明书实施例之一提供一种探测器校正系统，所述系统包括输出值获取模块、校正信息获取模块、校正值确定模块和能谱确定模块；所述输出值获取模块用于获取所述探测器的输出值，所述输出值与所述探测器接收的辐射光子能量值相关；所述校正信息获取模块用于获取校正信息，所述校正信息用于校正所述探测器的光电传感器的信号输出非线性；所述校正值确定模块用于基于所述校正信息确定所述输出值的校正值；所述能谱确定模块用于基于所述校正值，确定探测器能谱，所述探测器能谱表示所述辐射光子的能量值与所述辐射光子的计数之间的关系。

本说明书实施例之一提供一种探测器校正装置，包括处理器，所述处理器用于执行所述的探测器校正方法。

本说明书实施例之一提供一种计算机可读存储介质，所述存储介质存储计算机指令，当计算机读取存储介质中的计算机指令后，计算机执行所述的探测器校正方法。

附图说明

本说明书将以示例性实施例的方式进一步说明，这些示例性实施例将通过附图进行详细描述。这些实施例并非限制性的，在这些实施例中，相同的编号表示相同的结构，其中：

图1是根据本说明书一些实施例所示的探测器校正系统的应用场景示意图；

图2是根据本说明书一些实施例所示的探测器校正系统的示意图；

图3是根据本说明书一些实施例所示的探测器校正方法的示例性流程图；

图4是根据本说明书一些实施例所示的探测器校正方法的示意图；

图5是根据本说明书一些实施例所示的晶体阵列单元及其SiPM阵列单元示意图；

图6A、图6B是根据本说明书一些实施例所示的不同像素尺寸的SiPM的flood map示意图；

图7是根据本说明书一些实施例所示的SiPM的校正曲线示意图；

图8A、图8B是根据本说明书一些实施例所示的校正前后的SiPM的flood map示意图；

图9A、图9B是根据本说明书一些实施例所示的校正前后的SiPM的晶体能谱示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本说明书实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本说明书的一些示例或实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本说明书应用于其它类似情景。除非从语言环境中显而易见或另做说明，图中相同标号代表相同结构或操作。

应当理解，本文使用的“系统”、“装置”、“单元”和/或“模块”是用于区分不同级别的不同组件、元件、部件、部分或装配的一种方法。然而，如果其他词语可实现相同的目的，则可通过其他表达来替换所述词语。

如本说明书和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其它的步骤或元素。

本说明书中使用了流程图用来说明根据本说明书的实施例的系统所执行的操作。应当理解的是，前面或后面操作不一定按照顺序来精确地执行。相反，可以按照倒序或同时处理各个步骤。同时，也可以将其他操作添加到这些过程中，或从这些过程移除某一步或数步操作。

图1是根据本说明书一些实施例所示的探测器校正系统的应用场景示意图。

在一些应用场景中，探测器校正系统可以包括处理设备、医学影像设备，探测器校正系统可以通过处理设备等实施本说明书中披露的方法和/或过程来实现对医学影像设备中探测器的能谱校正，从而实现对探测器能量的精确测量，达到对患者的有效治疗，并降低对患者身体的不利影响。

如图1所示，在一些实施例中，系统100可以包括医学影像设备110、处理设备120、存储设备130、终端140、网络150。

医学影像设备110是指医学上利用不同的媒介，将人体内部的结构重现为影像的装置。在一些实施例中，医学影像设备110可以是任何包含探测器，通过放射性核素对患者的指定身体部位进行成像或治疗的医学设备，例如，SPECT、PET、PET-CT、SPECT-CT等。上面提供的医学影像设备110仅用于说明目的，而非对其范围的限制。医学影像设备110中的探测器可以接收辐射源的辐射，并对接收到的辐射进行计量。在一些实施例中，医学影像设备110可以将与探测器相关的数据和信息，例如，探测器接收的辐射光子能量值、探测器的输出值等，发送至处理设备120。在一些实施例中，医学影像设备110的至少部分参数可以被保存在存储设备130中，这些参数可以与探测器相关，例如，探测器的能谱、泛洪图(floodmap)等。医学影像设备110可以接收医生通过终端140发送的指令等，并根据指令进行相关操作，例如，照射成像等。在一些实施例中，医学影像设备110可以通过网络150与系统100中的其它组件(例如，处理设备120、存储设备130、终端140)进行数据和/或信息的交换。在一些实施例中，医学影像设备110可以直接与系统100中的其它组件连接。在一些实施例中，系统100中的一个或多个组件(例如，处理设备120、存储设备130)可以包括在医学影像设备110内。

处理设备120可以处理从其它设备或系统组成部分中获得的数据和/或信息，基于这些数据、信息和/或处理结果执行本说明书一些实施例中所示的探测器校正方法，以完成一个或多个本说明书一些实施例中描述的功能。例如，处理设备120可以基于医学影像设备110的探测器相关数据和信息获取探测器的真实能谱，以对探测器的非线性进行校正，获取探测器接收到的真实的能量值。又例如，处理设备120可以基于医学影像设备110的探测器采样数据生成光电传感器的校正公式，以用于对光电传感器的输入能量值进行校正。在一些实施例中，处理设备120可以将处理得到的数据，例如，探测器真实能谱、光电传感器的校正公式、探测器的flood map等，发送至存储设备130进行保存。在一些实施例中，处理设备120可以从存储设备130中获取预先存储的数据和/或信息，例如，光电传感器的校正公式、探测器的flood map等，以用于执行本说明书一些实施例所示的探测器校正方法，例如，获取探测器的真实能谱等。

在一些实施例中，处理设备120可以包含一个或多个子处理设备(例如，单核处理设备或多核多芯处理设备)。仅作为示例，处理设备120可以包括中央处理器(CPU)、专用集成电路(ASIC)、专用指令处理器(ASIP)、图形处理器(GPU)、物理处理器(PPU)、数字信号处理器(DSP)、现场可编程门阵列(FPGA)、可编辑逻辑电路(PLD)、控制器、微控制器单元、精简指令集电脑(RISC)、微处理器等或以上任意组合。

存储设备130可以存储其他设备产生的数据或信息。在一些实施例中，存储设备130可以存储医学影像设备110采集的数据和/或信息，例如，探测器接收的辐射光子能量值、探测器的输出值等。在一些实施例中，存储设备130可以存储处理设备120处理后的数据和/或信息，例如，探测器真实能谱、光电传感器的校正公式、探测器的flood map等。存储设备130可以包括一个或多个存储组件，每个存储组件可以是一个独立的设备，也可以是其它设备的一部分。存储设备可以是本地的，也可以通过云实现。

终端140可以对医学影像设备110的操作进行控制。医生可以通过终端140对医学影像设备110下达操作指令，以使医学影像设备110完成指定操作，例如，对患者指定身体部位照射成像。在一些实施例中，终端140可以通过指令使处理设备120执行如本说明书一些实施例所示的探测器校正方法。在一些实施例中，终端140可以从处理设备120接收经过校正的探测器输入能量值，医生从而可以准确判断患者受到的辐射剂量值，以对患者进行有效和针对性检查和/或治疗。在一些实施例中，终端140可以是移动设备140-1、平板计算机140-2、膝上型计算机140-3、台式计算机等其他具有输入和/或输出功能的设备中的一种或其任意组合。

网络150可以连接系统的各组成部分和/或连接系统与外部资源部分。网络150使得各组成部分之间，以及与系统之外其它部分之间可以进行通讯，促进数据和/或信息的交换。在一些实施例中，界面系统100中的一个或多个组件(例如，医学影像设备110、处理设备120、存储设备130、终端140)可通过网络150发送数据和/或信息给其它组件。在一些实施例中，网络150可以是有线网络或无线网络中的任意一种或多种。

应该注意的是，上述描述仅出于说明性目的而提供，并不旨在限制本说明书的范围。对于本领域普通技术人员而言，在本说明书内容的指导下，可做出多种变化和修改。可以以各种方式组合本说明书描述的示例性实施例的特征、结构、方法和其他特征，以获得另外的和/或替代的示例性实施例。例如，处理设备120可以是基于云计算平台的，例如公共云、私有云、社区和混合云等。然而，这些变化与修改不会背离本说明书的范围。

图2是根据本说明书一些实施例所示的探测器校正系统的示意图。

如图2所示，在一些实施例中，探测器校正系统200可以包括输出值获取模块210、校正信息获取模块220、校正值确定模块230和能谱确定模块240。

在一些实施例中，输出值获取模块210可以用于获取探测器的输出值，该输出值与探测器接收的辐射光子能量值相关，探测器接收的辐射光子能量值可以用于表示探测器接收到的辐射能量值，即探测器输入能量值。

在一些实施例中，校正信息获取模块220、可以用于获取校正信息，该校正信息可以用于校正探测器的光电传感器的信号输出非线性，从而将探测器的输入能量值与输出值转化为线性关系。

在一些实施例中，校正信息可以表示为校正公式，即公式1

ADC＝h(g(N_ph(E))) (1)

其中ADC表示探测器输出值；N_ph(E)表示探测器接收到的辐射光子的能量值E与探测器的晶体基于辐射光子产生的发光光子数量之间的关系；g(N_ph)表示光电传感器基于发光光子产生的电信号与发光光子数量之间的非线性关系；h(g)表示电信号与输出值之间的关系。

在一些实施例中，校正信息获取模块220可以包括采样单元221和拟合单元222。采样单元221可以用于获取探测器的多组采样值，每组采样值可以包括探测器的输入能量采样值和与输入能量采样值对应的探测器的输出采样值；拟合单元222用于对多组采样值进行拟合，确定校正信息。在一些实施例中，采样单元221可以在预设测量条件下，针对每个光电传感器，获取多组输入能量值及与输入能量值对应的探测器输出值。在一些实施例中，校正信息可以是校正公式，拟合单元222可以使用包括插值、回归等各种数据拟合方法对多组采样值进行拟合，以确定校正公式中的系数，从而确定校正公式。

在一些实施例中，校正值确定模块230可以用于基于校正信息确定探测器输出值的校正值。校正值确定模块230可以基于校正公式将探测器的输出值反推得到输出值的校正值。

在一些实施例中，能谱确定模块240可以包括校正系数确定单元241和能谱确定单元242。校正系数确定单元241用于基于探测器输出值的校正值确定探测器的晶体校正系数；能谱确定单元242用于基于晶体校正系数，确定探测器能谱。

在一些实施例中，探测器可以包括多个晶体，校正系数确定单元241可以对每个晶体确定其晶体校正系数，晶体校正系数可以用于对晶体的能谱进行校正，以获取晶体的真实能谱。在一些实施例中，对于每个晶体，校正系数确定单元241可以基于校正值确定第一晶体能谱，第一晶体能谱表示晶体接收的辐射光子的计数与对应的校正值之间的关系；然后获取第一晶体能谱上能峰对应的能量值及对应的校正值；基于能峰对应的能量值和对应的校正值确定晶体校正系数。

在一些实施例中，校正系数确定单元241可以基于校正值使用获取目标图谱，目标图谱用于确定接收辐射光子的晶体的位置；基于目标图谱，确定每个晶体的第一晶体能谱。在一些实施例中，目标图谱可以是探测器的flood map。

在一些实施例中，对于每个晶体，能谱确定单元242可以基于晶体校正系数和第一晶体能谱确定第二晶体能谱，第二晶体能谱表示晶体接收的辐射光子的能量值与对应的辐射光子的计数之间的关系；然后基于探测器所有晶体的第二晶体能谱确定探测器能谱。

图3是根据本说明书一些实施例所示的探测器校正方法的示例性流程图。

如图3所示，流程300包括下述步骤。在一些实施例中，流程300可以由处理设备120执行。

步骤S310，获取探测器的输出值。在一些实施例中，步骤S310可以由输出值获取模块210执行。

输出值与探测器接收到的辐射能量相关，例如，探测器的模数转换器(Analog toDigital Converter，ADC)的输出数值。在一些实施例中，探测器的输出值可以与探测器接收的辐射光子能量值相关。探测器中的晶体可以接收放射源发出的辐射光子，然后放出发光光子，发光光子被探测器中的光电传感器接收后，转化为电信号，该电信号经过探测器中的模数转换器转换为相应的ADC值，并进行输出。

在一些实施例中，辐射光子的能量值可以为放射源伽马射线能量值。在一些实施例中，输出值获取模块210可以获取探测器输出的ADC值作为探测器的输出值。

步骤S320，获取校正信息。在一些实施例中，步骤S320可以由校正信息获取模块220执行。

校正信息是用于对探测器的输出值进行校正的信息，例如，校正信息可以包括校正公式、校正系数、偏移值等。探测器的光电传感器的输入(例如，发光光子)和输出(例如，基于发光光子的电信号)存在非线性关系。在一些实施例中，校正信息用于校正探测器的光电传感器的信号输出非线性，通过校正的光电传感器的输入和输出可以表示为线性关系。

在一些实施例中，校正信息可以包括校正公式，该校正公式可以表示探测器的能量输入值和探测器的输出ADC值之间的关系。

在一些实施例中，校正公式中可以包含多个参量，这些参量可以基于探测器的输入和输出来确定。

在一些实施例中，校正信息可以表示为ADC＝h(g(N_ph(E)))，其中ADC表示探测器输出值；N_ph(E)表示探测器接收到的辐射光子的能量值E与探测器的晶体基于辐射光子产生的发光光子数量之间的关系；g(N_ph)表示光电传感器基于发光光子产生的电信号与发光光子数量之间的非线性关系；h(g)表示电信号与输出值之间的关系。

在一些实施例中，校正信息获取模块220可以通过将校正信息中的N_ph(E)、h(g)中的至少一个假设为线性关系，来确定校正公式中的多个参量，进而确定能量值E与ADC值的关系式。仅作为示例，该关系式可以表示为ADC＝α(1-e^-βE)，其中，α和β为待确定的参量，e为自然对数。

在一些实施例中，在获取探测器输出值后，校正信息获取模块220可以通过各种方式获取校正信息，例如，对探测器数据采样、基于历史统计数据、使用机器学习模型等。在一些实施例中，校正信息获取模块220可以在探测器工作前预先获取校正信息，然后存储在存储设备中。关于如何获取校正信息的更多细节可以参见图4的相关描述，在此不再赘述。

步骤S330，基于校正信息确定输出值的校正值。在一些实施例中，步骤S330可以由校正值确定模块230执行。

在一些实施例中，校正值确定模块230可以基于校正信息，例如，校正公式等，对探测器的输出值进行校正，确定输出值的校正值。在一些实施例中，可以将校正值作为探测器的真实输入能量值。由于真实的能量输入值与真实的ADC值在理论上为线性关系，可以将探测器的真实输入能量值，即校正值，等效作为真实的ADC值，即探测器线性输出的ADC值。在一些实施例中，可以将探测器的真实输入能量值，即该校正值，作为探测器实际输出值的校正值。

在一些实施例中，校正值确定模块230可以通过校正公式反推得到输出值的计算公式，将探测器的输出值代入该计算公式中，得到的输出值作为校正值。

步骤S340，基于所述校正值，确定探测器能谱。在一些实施例中，步骤S340可以由能谱确定模块240执行。

在一些实施例中，能谱可以表示与辐射光子的能量相关的信息和辐射光子计数之间的对应关系。例如，能谱可以表示与ADC输出相关的数值和辐射光子计数之间的对应关系。如图9A所示的能谱900-1，横坐标可以为ADC值，纵坐标为接收到的辐射光子计数。又例如，能谱可以表示辐射光子的能量值与具有相应能量值的辐射光子计数之间的对应关系。如图9B所示的能谱900-2，横坐标可以为辐射光子的能量值，纵坐标为辐射光子计数。

在一些实施例中，探测器能谱可以表示探测器接收到的辐射光子的能量值与具有相应的能量值的辐射光子的计数之间的关系。在一些实施例中，探测器能谱可以包括探测器中每个晶体对应的能谱。

在一些实施例中，能谱确定模块240可以基于校正值确定探测器的晶体校正系数，基于晶体校正系数，确定探测器能谱。关于如何基于校正值确定探测器能谱的更多细节，可以参见图4的相关描述，在此不再赘述。

本说明书一些实施例通过对探测器光电传感器和晶体分别进行校正，来获取探测器能谱，且专门针对光电传感器信号输出的非线性进行校正，改善了由于光电传感器非线性造成的晶体解析度低的问题，使得对探测器非线性的校正更加准确和全面，提高了探测器能谱的准确性，从而在一定程度提高了探测器的空间分辨及能量分辨能力。

图4是根据本说明书一些实施例所示的探测器校正方法的示意图。

如图4所示的流程400中，可以由校正信息获取模块220获取校正信息，即校正公式410，校正信息可以用于校正探测器的光电传感器的信号输出非线性。

仅作为示例，在一些探测器中，使用SiPM作为核心光电传感器件，SiPM是一种由微米尺寸大小且工作在雪崩模式下的APD(光电二极管)像素阵列组成的固态光电传感器。SiPM存在饱和效应，对于感光面积大小一致，APD像素尺寸不同的SiPM，像素尺寸越大的饱和效应越严重，对探测器的flood map质量，空间分辨及能量分辨也就越不利。

以像素尺寸分别为30um(微米)和75um的两种SiPM为例，75um的饱和效应较为严重，且空间分辨率及能量分辨率较低。图5是根据本说明书一些实施例所示的晶体阵列单元及其SiPM阵列单元示意图，其中，以3*3的晶体阵列耦合2*2的SiPM阵列作为探测器单元，A0为其中一个晶体单元，B0、B1、B2、B3为SiPM单元。图6A和图6B是根据本说明书一些实施例所示的不同像素尺寸的SiPM的flood map示意图，如图6A、图6B所示，利用上述两种SiPM可以分别得到其用于解析晶体位置的flood map。可以看出图6A中30um SiPM计算得到的floodmap中的9个团簇点都各自更加集中，晶体解析位置比较精准，而图6B中75um SiPM得到的map中9个团簇点则分别都比较松散且团簇间的干涉较为严重，不利位置解析。因此，以下用75um像素尺寸的SiPM构成的探测器模块作为校正实例。

在一些实施例中，采样单元221可以获取探测器的多组采样值，每组采样值包括探测器的输入能量采样值和与输入能量采样值对应的探测器的输出采样值。

在一些实施例中，采样单元221可以在预设测量参数下，针对每个光电传感器，采集与不同输入能量值对应的多组能谱采样及对应的输出采样值，根据多组能谱采样中的每一个的能峰确定每组采样值。

预设测量参数可以是预设的与测量值相关的探测器及其组件的参数，可以是性质参数、工作参数，例如，晶体尺寸、晶体截面积、光电传感器工作电压等。在一些实施例中，预设测量参数可以是测量所用晶体与探测器晶体截面积尺寸一致，且光电传感器电压固定，通常为光电传感器的工作电压。在一些实施例中，可以直接在需要校正的探测器上采样来获取采样值。

如图4所示，在一些实施例中，可以在以截面积与探测器晶体尺寸一致作为校正晶体(探测器晶体单元)，耦合于某一固定电压下的光电传感器上，分别采集数个具有不同能量伽马射线的放射源的伽马能谱，得到[E₀,ADC₀],[E₁,ADC1]...[E_n-1,ADC_n-1]等n组能量与其在能谱中能峰对应的ADC值，将其作为采样值。

在一些实施例中，在获取多组采样值后，拟合单元222可以对这些采样值进行拟合，确定校正信息，拟合方法可以包括插值、回归等各种数据拟合方法中的任一种或其组合。

在一些实施例中，校正信息可以为校正公式，可以基于最优拟合结果确定校正公式中包括的参量，即公式中的系数。

如图4所示，在一些实施例中，可以使用伽马能量与输出ADC之间的理论非线性关系式ADC＝f(E)_a,b,c...拟合上述测量得到的n组数据，在最佳拟合优度下得到关系式中的多个参量a₀,b₀,c₀...。

在一些实施例中，对于性能一致的多个光电传感器，可以使用相同参量；对于性能不相同的多个光电传感器，可以针对每一个光电传感器确定一组参量。

在一些实施例中，若所有光电传感器的性能一致，则每个光电传感器即可使用上述拟合得到的非线性关系式ADC＝f(E)_a0,b0,c0...；若各有差异，则针对每个光电传感器(设探测器模块共为m个光电传感器)进行采集和拟合，分别得到a₀,b₀,c₀...,a₁,b₁,c₁...,a₂,b₂,c₂...,a_m-1,b_m-1,c_m-1...，即m组拟合参量。

如图4所示，在确定关系式中的参量后，可以将该关系式作为校正公式410。在一些实施例中，上述得到的所有光电传感器的m组拟合参量可以分别作为后续校正公式的系数。

仅作为示例，在前述的SiPM探测器模块的基础上，利用上述单个晶体随机耦合的某个SiPM(假设所有SiPM的特性一致),使用多个放射源如57Co、133Ba、22Na、137Cs,其特征伽马射线能峰分别为122keV、302和356keV、511和1275keV、662keV。设N_ph(E)与h(g)都是线性输出，基于公式1并结合SiPM的饱和效应后，可得到校正公式，即如下所示的公式2：

ADC＝α(1-e^-βE) (2)，

其中，α和β为需要根据采样值确定的拟合参量，e为自然对数。基于公式2，可以得到如图7所示的SiPM校正曲线700，该曲线可以为公式2的函数图像，其中，横坐标为E值，纵坐标为ADC值。

在一些实施例中，上述得到的所有光电传感器的m组拟合参量分别作为后续校正公式系数。

在一些实施例中，如图4所示，在探测器开始工作后，输出值获取模块210可以获取光电传感器输出值420，即ADC值，校正值确定模块230可以基于校正公式获取输出值的校正值430。在一些实施例中，获取校正公式可以预先进行，也可以在获取光电传感器输出值之后进行。

在一些实施例中，由上述光电传感器阵列及晶体阵列耦合构成的探测器模块，在探测辐射事件时，分别对有信号输出的光电传感器进行校正，即，将输出的ADC值输入对应的校正公式反推得到的值作为ADC值的校正值ADC′。假设探测器接收辐射光子，输出m个输出值(ADC值)ADC₀，ADC₁，ADC₂...ADC_m-1，将所述m个输出值输入对应的校正公式反推得到对应的校正值ADC′₀，ADC′₁，ADC′₂...ADC′_m-1。

仅作为示例，在前述的SiPM探测器模块的基础上，可以将公式2反推，得出E的计算公式，即如下所示的公式3：

根据如图7所示的SiPM校正曲线700，对耦合后晶体阵列的探测器模块中所有SiPM进行在线或离线ADC校正，即将ADC值代入公式3中得到校正值ADC′。

在一些实施例中，获取到校正值后，能谱确定模块240可以基于校正值确定探测器能谱，探测器能谱可以表示探测器接收到的辐射光子的能量值与具有相应能量值的辐射光子的计数之间的关系。

如图4所示，在一些实施例中，校正系数确定单元241可以基于校正值确定探测器的晶体校正系数。

在一些实施例中，探测器可以包括多个晶体，每个晶体的晶体校正系数可以不相同，因此对于每个晶体都确定各自的晶体校正系数。对于每个晶体，校正系数确定单元241可以基于校正值确定第一晶体能谱，第一晶体能谱表示晶体接收的辐射光子的计数与对应的校正值之间的关系。

如图4所示，在一些实施例中，校正系数确定单元241可以基于校正值430获取目标图谱440，目标图谱440用于确定接收辐射光子的晶体的位置；基于目标图谱440，确定每个晶体的第一晶体能谱450。

在一些实施例中，目标图谱可以包括flood map，校正系数确定单元241可以基于原始图谱确定校正值与晶体的对应关系。

在一些实施例中，原始图谱可以是预先生成的flood map，原始图谱可以表示晶体的位置范围。可以基于原始flood map中的晶体位置范围来确定辐射光子与晶体的对应关系，具体来说，可以基于校正值与对应的辐射光子计数，使用算法(例如，Anger算法等)来得到辐射光子的坐标，判断辐射光子的坐标位于原始flood map中的哪个晶体位置范围，当辐射光子的坐标位于某个晶体位置范围内，则将其作为与辐射光子对应的晶体，也就是说，将探测器接收到的辐射光子与晶体对应起来。在一些实施例中，可以使用当前的辐射光子的坐标信息来更新原始flood map，得到更新后的flood map，将更新后的flood map作为目标图谱。目标图谱可以表示晶体位置与对应的辐射光子计数之间的关系。例如，如图6A和图6B所示，横纵坐标表示晶体位置范围，图谱600-1和600-2中区域颜色的深浅表示相应位置的辐射光子计数的多少，在黑色背景下，颜色越深表示计数越少，颜色越浅表示计数越多。

在一些实施例中，可以基于原始图谱生成查找表(Look-Up-Table，LUT)，其中记录了晶体的位置范围，可以根据辐射光子的坐标搜索LUT，来确定与之对应的晶体。

在一些实施例中，可以基于光电传感器输出值420(ADC值)和辐射光子计数使用各种方法(例如，Anger算法等)来生成原始图谱。辐射光子计数是指对探测器晶体接收到的辐射光子的计数。

在一些实施例中，可以基于校正值430(ADC′值)和辐射光子计数使用各种方法(例如，Anger算法等)来生成目标图谱。

图8是根据本说明书一些实施例所示的校正前后的SiPM的目标图谱示意图。在一些实施例中，如图8所示，原始图谱可以为SiPM校正前flood map，即图谱800-1，目标图谱可以为SiPM校正后flood map，即图谱800-2，可以看到，校正后的flood map中的晶体位置范围较为清晰准确。

在一些实施例中，可以基于校正值ADC′₀，ADC′₁，ADC′₂...ADC′_m-1，使用Anger算法等方法计算得到目标图谱，继而得到探测器模块每个晶体的能谱，即以ADC′为横坐标，以单个晶体接收的辐射光子计数为纵坐标的曲线图。

能峰可以指能谱上某一范围内的坐标极值点，能谱中可以包括一个或多个能峰。

如图4所示，在一些实施例中，在获取到第一晶体能谱450后，校正系数确定单元241可以获取第一晶体能谱450上能峰对应的能量值及对应的校正值；基于该能峰对应的能量值和对应的校正值确定晶体校正系数460。

在一些实施例中，晶体校正系数k可以用以下公式4来表示：

k＝E/ADC′ (4)

其中，E为能峰对应的能量值，ADC′为E对应的校正值。

在一些实施例中，可以在第一晶体能谱上选取多个能峰，得到多个k值，将这些k值通过算术平均或加权平均等方式得到最终的晶体校正系数k。例如，以22Na为辐射源，已知22Na的特征伽马射线能峰对应的能量值为511keV和1275keV。可以在第一晶体能谱上选取能峰，理论上，计数最大的能峰对应的能量值应该为511keV，计数次之的能峰对应的能量值应该为1275keV，将这两个能量值作为这两个能峰对应的能量值E₁、E₂，然后在第一晶体能谱上选取这两个能峰对应的校正值ADC'₁、ADC'₂，得到2个晶体校正系数k₁、k₂，将k₁、k₂通过算术平均或加权平均等方式得到最终的晶体校正系数k。

在一些实施例中，在确定晶体校正系数后，能谱确定单元242可以基于晶体校正系数确定探测器能谱。

如图4所示，在一些实施例中，对于探测器中每个晶体，能谱确定单元242可以基于晶体校正系数460和第一晶体能谱450确定第二晶体能谱470，第二晶体能谱可以表示晶体接收的辐射光子的能量值与对应的辐射光子的计数之间的关系。

在一些实施例中，能谱确定单元242可以基于晶体校正系数使用各种方式(例如，线性校正等)对每一个晶体进行校正，即对第一晶体能谱进行校正，从而获取第二晶体能谱。

在一些实施例中，校正可以基于线性校正，例如，将校正值(第一晶体能谱的横坐标)乘以对应的晶体校正系数得到的乘积，即k*ADC'作为该晶体接收的辐射光子的能量值(第二晶体能谱的横坐标)；又例如，将上述乘积加上一个偏移量，即将k*ADC'+offset作为该晶体接收的辐射光子的能量值。在一些实施例中，所述偏移量可以为经验值。在一些实施例中，可以在第一晶体能谱上选取两个或以上能峰，获取每个能峰对应的能量值和校正值，根据每个能峰对应的能量值和校正值确定k值和偏移量。例如，以22Na为辐射源，已知22Na的特征伽马射线能峰对应的能量值为511keV和1275keV。可以在第一晶体能谱上选取能峰，计数最大的能峰对应的能量值为511keV，计数次之的能峰对应的能量值为1275keV，然后在第一晶体能谱上选取对应的校正值，根据每个能峰对应的能量值和校正值确定k值和偏移量。在一些实施例中，可以基于多个能峰对应的能量值和校正值，通过线性拟合的方法确定k值和偏移量。

在一些实施例中，可以基于每个晶体的“真实”能谱(例如，第一晶体能谱)对晶体进行线性校正。即获取“真实”能谱中某能峰E对应的峰位ADC',计算得到每个晶体对应的校正系数k＝E/ADC',分别对每个晶体进行线性校正即乘相对应的校正系数，便得到以keV为单位的最终能谱(例如，第二晶体能谱)。

如图9A和图9B所示，在一些实施例中，图9A中能谱900-1为校正前晶体能谱，即横坐标为ADC值的能谱，可以基于校正前能谱经过第一次校正生成第一晶体能谱，即横坐标为校正值ADC'的能谱，然后基于第一晶体能谱经过第二次校正生成校正后晶体能谱，即第二晶体能谱，其横坐标为辐射光子的能量值，图9B中能谱900-2为校正后晶体能谱。

在一些实施例中，在获取探测器每个晶体的第二晶体能谱后，能谱确定单元242可以基于第二晶体能谱确定探测器能谱。在一些实施例中，可以将探测器所有晶体的能谱集合作为探测器的能谱。

在本说明书一些实施例中，基于探测器采集数据来确定光电传感器校正公式，获取ADC校正值，将探测器的复杂非线性关系转化为光电传感器的非线性关系，大大降低了计算复杂度，并且具有足够的精确度，能够满足探测器能量计算的精度要求；通过校正公式得到相对精确的辐射光子能量与探测器输出值的对应关系，从而克服了光电传感器的非线性带来的精度不足的问题；基于校正值来对探测器中的晶体进行进一步校正，改善了floodmap的质量，提高了其解析度，并且可以基于已有的光电传感器校正结果，相对简单易行，无需单独针对晶体采样校正，减少了工作量，降低了复杂度；对光电传感器和晶体分别进行校正以获取探测器能谱，使得对影响能谱精度的各种因素的考虑更加全面，提高了探测器能谱的准确性，提高了探测器的空间分辨率及能量分辨率，从而使得对患者的检查和治疗更加精确和有效；通过本说明书一些实施例所示的探测器校正方法对能谱进行校正后，后续可进行散射恢复、基于能窗信息确定符合事件和TOF信息等工作。

应当注意的是，上述有关流程300、400的描述仅仅是为了示例和说明，而不限定本说明书的适用范围。对于本领域技术人员来说，在本说明书的指导下可以对流程300、400进行各种修正和改变。然而，这些修正和改变仍在本说明书的范围之内。例如，步骤S310和步骤S320可以交换顺序。

上文已对基本概念做了描述，显然，对于本领域技术人员来说，上述详细披露仅仅作为示例，而并不构成对本说明书的限定。虽然此处并没有明确说明，本领域技术人员可能会对本说明书进行各种修改、改进和修正。该类修改、改进和修正在本说明书中被建议，所以该类修改、改进、修正仍属于本说明书示范实施例的精神和范围。

同时，本说明书使用了特定词语来描述本说明书的实施例。如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本说明书至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一个替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本说明书的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。

此外，除非权利要求中明确说明，本说明书所述处理元素和序列的顺序、数字字母的使用、或其他名称的使用，并非用于限定本说明书流程和方法的顺序。尽管上述披露中通过各种示例讨论了一些目前认为有用的发明实施例，但应当理解的是，该类细节仅起到说明的目的，附加的权利要求并不仅限于披露的实施例，相反，权利要求旨在覆盖所有符合本说明书实施例实质和范围的修正和等价组合。例如，虽然以上所描述的系统组件可以通过硬件设备实现，但是也可以只通过软件的解决方案得以实现，如在现有的服务器或移动设备上安装所描述的系统。

同理，应当注意的是，为了简化本说明书披露的表述，从而帮助对一个或多个发明实施例的理解，前文对本说明书实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。但是，这种披露方法并不意味着本说明书对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。实际上，实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。

一些实施例中使用了描述成分、属性数量的数字，应当理解的是，此类用于实施例描述的数字，在一些示例中使用了修饰词“大约”、“近似”或“大体上”来修饰。除非另外说明，“大约”、“近似”或“大体上”表明所述数字允许有±20％的变化。相应地，在一些实施例中，说明书和权利要求中使用的数值参数均为近似值，该近似值根据个别实施例所需特点可以发生改变。在一些实施例中，数值参数应考虑规定的有效数位并采用一般位数保留的方法。尽管本说明书一些实施例中用于确认其范围广度的数值域和参数为近似值，在具体实施例中，此类数值的设定在可行范围内尽可能精确。

针对本说明书引用的每个专利、专利申请、专利申请公开物和其他材料，如文章、书籍、说明书、出版物、文档等，特此将其全部内容并入本说明书作为参考。与本说明书内容不一致或产生冲突的申请历史文件除外，对本说明书权利要求最广范围有限制的文件(当前或之后附加于本说明书中的)也除外。需要说明的是，如果本说明书附属材料中的描述、定义、和/或术语的使用与本说明书所述内容有不一致或冲突的地方，以本说明书的描述、定义和/或术语的使用为准。

最后，应当理解的是，本说明书中所述实施例仅用以说明本说明书实施例的原则。其他的变形也可能属于本说明书的范围。因此，作为示例而非限制，本说明书实施例的替代配置可视为与本说明书的教导一致。相应地，本说明书的实施例不仅限于本说明书明确介绍和描述的实施例。

Claims (8)

1.一种探测器校正方法，包括：

获取所述探测器的输出值，所述输出值与所述探测器接收的辐射光子能量值相关；

获取校正信息，所述校正信息用于校正所述探测器的光电传感器的信号输出非线性，所述校正信息表示所述探测器的能量输入值和所述探测器的输出值之间的关系；

基于所述校正信息确定所述输出值的校正值；

基于所述校正值，确定探测器能谱，包括：

基于所述校正值确定所述探测器的晶体校正系数；

基于所述晶体校正系数，确定所述探测器能谱，所述探测器能谱表示所述辐射光子的能量值与所述辐射光子的计数之间的关系。

2.如权利要求1所述的方法，所述获取校正信息包括：

获取所述探测器的多组采样值，每组采样值包括输入能量采样值和与所述输入能量采样值对应的输出采样值；

对所述多组采样值进行拟合，确定所述校正信息。

3.如权利要求1所述的方法，所述探测器包括多个晶体；

所述基于所述校正值确定所述探测器的晶体校正系数包括：

对于每个所述晶体，

基于所述校正值确定第一晶体能谱，所述第一晶体能谱表示所述晶体接收的所述辐射光子的计数与对应的所述校正值之间的关系；

获取所述第一晶体能谱上能峰对应的所述能量值及对应的所述校正值；

基于所述能峰对应的所述能量值和对应的所述校正值确定所述晶体校正系数。

4.如权利要求3所述的方法，所述基于所述晶体校正系数，确定探测器能谱包括：

对于每个所述晶体，基于所述晶体校正系数和所述第一晶体能谱确定第二晶体能谱，所述第二晶体能谱表示所述晶体接收的所述辐射光子的能量值与对应的所述辐射光子的计数之间的关系；

基于所述第二晶体能谱确定所述探测器能谱。

5.一种探测器校正系统，包括输出值获取模块、校正信息获取模块、校正值确定模块和能谱确定模块；

所述输出值获取模块用于获取所述探测器的输出值，所述输出值与所述探测器接收的辐射光子能量值相关；

所述校正信息获取模块用于获取校正信息，所述校正信息用于校正所述探测器的光电传感器的信号输出非线性，所述校正信息表示所述探测器的能量输入值和所述探测器的输出值之间的关系；

所述校正值确定模块用于基于所述校正信息确定所述输出值的校正值；

所述能谱确定模块用于基于所述校正值，确定探测器能谱，所述能谱确定模块包括校正系数确定单元和能谱确定单元；

所述校正系数确定单元用于基于所述校正值确定所述探测器的晶体校正系数；

所述能谱确定单元用于基于所述晶体校正系数，确定所述探测器能谱，所述探测器能谱表示所述辐射光子的能量值与所述辐射光子的计数之间的关系。

6.如权利要求5所述的系统，所述校正信息获取模块包括采样单元和拟合单元；

所述采样单元用于获取所述探测器的多组采样值，每组采样值包括输入能量采样值和与所述输入能量采样值对应的输出采样值；

所述拟合单元用于对所述多组采样值进行拟合，确定所述校正信息。

7.如权利要求5所述的系统，所述探测器包括多个晶体；

所述基于所述校正值确定所述探测器的晶体校正系数包括：

对于每个所述晶体，

基于所述校正值确定第一晶体能谱，所述第一晶体能谱表示所述晶体接收的所述辐射光子的计数与对应的所述校正值之间的关系；

获取所述第一晶体能谱上能峰对应的所述能量值及对应的所述校正值；

基于所述能峰对应的所述能量值和对应的所述校正值确定所述晶体校正系数。

8.如权利要求7所述的系统，所述基于所述晶体校正系数，确定探测器能谱包括：

对于每个所述晶体，基于所述晶体校正系数和所述第一晶体能谱确定第二晶体能谱，所述第二晶体能谱表示所述晶体接收的所述辐射光子的能量值与对应的所述辐射光子的计数之间的关系；

基于所述第二晶体能谱确定所述探测器能谱。