CN105829915B - 针对数字正电子发射断层摄影(pet)探测器改进的温度稳定性 - Google Patents

Abstract

一种探测器(16)维持两种不同运行模式之间的热稳定性。所述探测器(16)包括至少一个控制器(36、38)，所述至少一个控制器将所述探测器(16)的探测灵敏度设定到禁用对伽马光子的探测的水平。所述控制器(36、38)还控制热生成器(36、38、86)将所述探测器(16)的温度维持在预定温度。所述预定温度为当所述探测器(16)的所述探测灵敏度被设定到启用对伽马光子的探测的水平时所述探测器(16)的稳态温度。还提供了一种用于维持探测器(16)在两种不同运行模式之间的热稳定性的方法(100)。

Description

针对数字正电子发射断层摄影(PET)探测器改进的温度稳 定性

技术领域

本申请总体上涉及核成像。本申请尤其与数字正电子发射断层摄影(PET)探测器的温度稳定性联合应用，并且将尤其参考该应用进行描述。然而，应当理解，本申请也应用于其他使用情境，并且不必限于前述应用。

US 2006/0076500 A1公开一种X射线探测器以及维持这样的X射线探测器的热稳定性的方法。该方法包括确定X射线探测器是否不处于运行中。在X射线探测器不处于运行中的情况下，由帕尔贴元件生成热以将X射线探测器维持在预定的温度范围内。从而，能够防止X射线探测器因冷凝的发生而被损坏。

背景技术

当数字PET扫描器被定位为接近计算机断层摄影(CT)扫描器时，例如在混合式PET/CT系统中，PET扫描器可能接收到来自CT扫描器的康普顿散射的X射线光子。由于X射线光子被PET扫描器接收到，因此PET探测器的闪烁体闪烁并且数字PET探测器的单元格(cell)放电。针对每次闪烁事件，多个单元格被放电并且随后接近同时被充电。该充电造成电流汲取的增加，通常为大幅增加，这可能使电源过载。

发明内容

本申请提供了克服了这些问题和其他问题的新的且改进的系统和方法。

根据一个方面，提供了一种具有热稳定性的伽马探测器。所述伽马探测器包括至少一个控制器，所述至少一个控制器将所述探测器的探测灵敏度设定到禁用对伽马光子的探测的水平。所述控制器还控制热生成器将所述探测器的温度维持在预定温度，所述预定温度为当所述探测器的探测灵敏度被设定到启用对伽马光子的所述探测的水平时所述探测器的稳态温度。

根据另一方面，提供了一种用于维持伽马探测器的热稳定性的方法。做出关于所述探测器的探测灵敏度是否被设定到禁用对伽马光子的探测的水平的确定。响应于确定所述探测器的探测灵敏度被设定到禁用对伽马光子的所述探测的水平，生成热以将所述探测器的当前温度维持在预定温度。所述预定温度为当所述探测器的探测灵敏度被设定到启用对伽马光子的所述探测的水平时所述探测器的稳态温度。

根据另一方面，提供了一种核成像系统。所述系统包括探测器，所述探测器包括安静模式和数据收集模式。所述探测器包括至少一个控制器，所述至少一个控制器确定所述探测器是处于安静模式还是处于数据收集模式。响应于确定所述探测器处于安静模式，所述控制器生成热以将所述探测器的当前温度维持在所述探测器处于所述数据收集模式时的稳态温度。

一个优点在于数字正电子发射断层摄影(PET)探测器的改进的温度稳定性。

另一优点在于改进的PET成像质量和量化。

本领域普通技术人员在阅读和理解以下详细描述时将认识到本发明的又另外的优点。

附图说明

本发明可以采取各种部件和部件的布置，以及各个步骤和步骤的安排的形式。附图仅是出于图示优选实施例的目的，并且不应被解释为对本发明的限制。

图1图示了根据本申请的各方面的采用第一核成像模态和第二成像模态的诊断成像系统。

图2图示了图1的诊断成像系统的伽马探测器的一个拼片(tile)。

图3图示了图2的探测器的电子部件的方框图。

图4A图示了实施图1的第一成像模态的第一扫描器的控制器的层级树结构的根。

图4B图示了图4A的层级树结构的子树。

图5图示了在使探测器的偏压返回到正常偏压之后探测器的四个不同的温度传感器的温度-时间图。

图6图示了在校准扫描期间收集的四个不同拼片的温度曲线。

图7图示了根据本公开内容的各方面的用于维持伽马探测器的热稳定性的方法。

图8图示了用于通过生成错误事件生成热的方法。

具体实施方式

为了避免来自计算机(CT)扫描器的伽马光子的影响，能够将正电子发射断层摄影(PET)探测器的偏压降低到适合于防止PET探测器的单元格在CT扫描期间触发的水平。当CT扫描完成时，能够使偏压返回到针对PET扫描器的适当校准水平。通过变化偏压来减轻对CT扫描器的影响的一个挑战在于，当处于低的偏置状态时背景事件也未被探测，从而造成温度下降。当偏压返回到正常偏压时，温度则上升。

尽管因偏压的改变而引起的温度变化是可管理的，但是优选的是避免温度变化。除其他以外，温度的重复改变可能会减少PET探测器的故障前平均时间(MTBF)。另外，温度的变化降低了PET图像的质量，这是因为闪烁体的行为(例如，转换效率、能量重心、像素灵敏度等)基于温度而变化。

为了避免温度变化，PET探测器能够在处于“安静”模式时启用热生成器，以维持伽马探测器当处于“数据收集”模式时通常的稳态温度。安静模式通常减小探测器的硅光电倍增管(SiPM)的偏压，因此使可见光脉冲不被探测到。热生成器能够为探测器的控制器、电阻加热器，或生成热的任何其他设备。控制器能够通过执行繁忙工作而生成热。热生成器能够基于预定为达到要求量的热的参数或基于来自温度传感器的反馈而被控制。

参考图1，提供了采用第一成像模态和第二成像模态来对对象进行成像的诊断成像系统10。第一成像模态为使用从对象的靶体积接收到的用于成像的诸如伽马光子的辐射的核成像模态。这样的核成像模态的范例包括PET和单光子发射计算机断层摄影(SPECT)。第二成像模态为计算机断层摄影(CT)或生成由第一成像模态使用的类型的用于成像的辐射的任何其他成像模态。如所图示的，该系统为混合型PET/CT诊断成像系统。

系统10的第一核扫描器12，被图示为PET扫描器，生成第一核成像模态的原始扫描数据。扫描器12包括装有被布置在扫描器12的膛18周围的多个伽马探测器16(例如，90个探测器)的固定机架14。膛18定义用于容纳要被成像的对象的靶体积(例如，脑部、躯干等)的检查体积20。探测器16通常被布置在沿检查体积20的长度延伸的一个或多个固定的环中。然而，也预期可旋转的头。探测器16探测来自检查体积20的伽马光子并生成原始扫描数据。

参考图2，探测器16中的每个包括被布置在网格中的一个或多个闪烁体22。闪烁体22响应于伽马光子的能量沉积而闪烁并生成可见光脉冲。如所图示的，伽马光子24在闪烁体26中沉积，从而产生可见光脉冲28。可见光脉冲的幅度成比例于对应的能量沉积的幅度。闪烁体22的范例包括掺杂有铊的碘化钠(NaI(Tl))、铈掺杂的正硅酸镥钇(LYSO)以及铈掺杂的氧正硅酸镥(LSO)。

除闪烁体22外，探测器16中的每个包括探测闪烁体22中的可见光脉冲的传感器30。每个传感器30包括被布置在与闪烁体22的网格相同大小的网格中的多个拼片31。通常，传感器30包括四个拼片31，但仅图示一个拼片31。拼片31的典型功率使用在空闲状态(即，来自闪烁体22的内部衰变的背景事件速率)为约1.0瓦特(W)，在典型的肿瘤学患者水平为约1.1W，并且在典型的铷(Rb)82心脏患者水平为约1.5W。拼片31包括被光学耦合到对应的闪烁体22的多个SiPM 32(即，像素)。在闪烁体22与SiPM 32之间通常存在一对一的对应性，如所图示的，但也预期其他对应性。合适地，SiPM 32被配置为以盖革模式运行，以产生一系列单位脉冲来以数字模式运行。备选地，SiPM 32能够被配置为以模拟模式运行。SiPM 32中的每个都包括光电二极管阵列(例如，盖革模式雪崩光电二极管阵列)，每个光电二极管对应于光电二极管阵列中的单元格。

拼片31的电路板34支撑对应的SiPM 32，以及拼片31的其他电子部件。参考图3，这些其他电子部件包括针对SiPM 32的多个分区中的每个的拼片控制器36(例如，现场可编程门阵列(FPGA))和冲模(die)控制器38(例如，非可编程互补金属氧化物半导体(CMOS)控制器)，被图示为N>＝1个冲模控制器38。分区对应于相等大小的SiPM的阵列(即，冲模)，其形成SiPM 32的网格。例如，拼片31能够包括8x8网格的SiPM 32，如所图示的，被划分成SiPM32的4x4阵列。冲模控制器38通常位于电路板34上与SiPM 32相同的一侧上(例如，接近由探测器16形成的环的内径)，并且拼片控制器36通常位于电路板34上与SiPM 32相反的一侧上(例如，接近由探测器16形成的环的外径)。

冲模控制器38生成关于由对应的SiPM 32探测到的事件的事件数据(即，时间和能量)。如所图示的，每个冲模控制器38生成针对M>＝1个SiPM 32的事件数据。拼片控制器36聚集来自冲模控制器38的数据，并且然后将所聚集的数据发送到下游。通常，所聚集的事件数据以固定时间的帧被发送到下游，例如，327.68微秒(μsec)。在这一点，事件数据在固定的时间内被缓存在拼片31的存储器40中。当该固定时间到期时，所缓存的事件数据被与“帧结束”标记符一起发送到下游。如果没有存储事件数据，则仅发送“帧结束”标记符。“帧结束”标记符能够被用于跟踪拼片之间的时间戳对齐。拼片控制器36还能够在将事件数据发送到下游之前对事件数据执行基本处理，例如，饱和与倾斜校正。

参考图4A和图4B，第一核扫描器12包括被布置在树结构中的多个聚集控制器36、42、44、46(例如，FPGA)。这些聚集控制器36、42、44、46包括拼片控制器36(被图示为针对每个母控制器为L>＝1)和中央探测器单元(CDU)控制器42。CDU控制器42表示树结构的根，并且拼片控制器36表示树结构的叶子。尽管非必须，但主控制器44(被图示为N>＝1)和/或传感器控制器46(被图示为针对每个主控制器为M>＝1)能够被布置在拼片控制器36与CDU控制器42中间，如所图示的。传感器控制器46中每个对应于例如不同的传感器30。图4A图示了树结构的根，并且图4B图示了引到主控制器44中的每个的子树结构。

在树结构内，聚集控制器36、42、44、46中的每个聚集事件数据。拼片控制器36聚集来自冲模控制器38的事件数据，并且其他聚集控制器42、44、46聚集来自子聚集控制器的事件数据。另外，控制器36、42、44、46中的每个，除了CDU控制器42以外，都将所聚集的数据向前传递到母聚集控制器。例如，CDU控制器42能够从多个主控制器44(例如，18个主控制器44)接收聚集的事件数据，所述多个主控制器44中的每个都从多个传感器控制器46(例如，28个传感器控制器46)接收聚集的事件数据，所述多个传感器控制器46中的每个都从多个拼片控制器36(例如，四个拼片控制器36)接收聚集的事件数据，所述多个拼片控制器36中的每个从多个冲模控制器38(例如，16个冲模控制器38)接收事件数据。

返回参考图1，在使用第一成像模态对对象的扫描期间，对象的靶体积被注入放射性药物或放射性核素。所述放射性药物或放射性核素发出伽马光子，或者引起伽马光子从靶体积的发射被发出。然后使用对应于第一扫描器12的对象支撑体48将靶体积定位在检查体积20中。靶体积一旦被定位在检查体积20内，则第一扫描器12被控制为执行对靶体积的扫描，并且采集事件数据，通常是从CDU控制器42。所采集的事件数据描述由探测器16探测到的每次闪烁事件的时间、定位和能量，并且被合适地存储在第一数据缓存50中，所述第一数据缓存50被图示为PET数据缓存。

继采集之后，或与其并行地，事件验证处理器52滤除所缓存的事件数据。滤除包括将每次闪烁事件的能量(以数字模式计数)与能量窗口进行比较，所述能量窗口定义针对闪烁事件的可接受能量范围。落在能量窗口之外的那些闪烁事件被滤除掉。通常，能量窗口以要从检查体积20接收到的伽马光子的已知能量为中心(例如，511千电子伏(keV))，并且使用从校准体模生成的能量谱的半高全宽(FWHM)来确定。针对PET成像，事件验证处理器52还能够从经滤除的事件数据生成响应线(LOR)。

第一重建处理器54，被图示为PET重建处理器，取决于成像模态将经滤除的事件数据或LOR重建成靶体积的核图像。预期用于将LOR重建成PET图像的任何数目的公知的算法。类似地，预期用于将经滤除的事件数据重建成SPECT图像的任何数目的公知的算法。核图像被合适地存储在第一图像存储器56中，所述第一图像存储器56被图示为PET图像存储器。

系统10的第二扫描器58，被图示为CT扫描器，生成针对第二成像模态的原始扫描数据。第二扫描器58包括固定机架60、所述固定机架60的定义用于容纳要被成像的对象的靶体积(例如，脑部、躯干等)的检查体积64的膛62。如所图示的，X射线探测器的阵列66被装在旋转机架68内，所述旋转机架68被配置为从被设置在旋转机架68上与探测器66相对的X射线源70(例如，X射线管)接收发射辐射。备选地，探测器的环被装在固定机架60内在旋转机架68周围并且被配置为从被设置在旋转机架68上的X射线源70(例如，X射线管)接收发射辐射。探测器66生成指示沿X射线源与探测器之间的对应射束的积分的X射线吸收的数据。

通常，第一扫描器12和第二扫描器58为彼此隔开的单独的扫描器。然而，也预期第一扫描器12和第二扫描器58能够被集成到公共的扫描器中。其中第一扫描器12和第二扫描器58为单独的扫描器，扫描器12、58被定位为彼此邻近，使得第一核扫描器12的伽马探测器16能够探测由第二扫描器58在扫描期间生成的辐射。如所图示的，第一扫描器12和第二扫描器58能够共用共同的对象支撑体48，所述对象支撑体48沿在两个检查体积20、64之间延伸的患者支撑体轨道72平移。备选地，第一扫描器12和第二扫描器58能够包括个体的对象支撑体。

在使用第二成像模态对对象的扫描期间，使用对应于第二扫描器58的对象支撑体48将对象的靶体积定位在检查体积64中。其后，使用第二扫描器58采集靶体积的原始扫描数据。所采集的扫描数据被存储在第二数据缓存74——被图示为CT数据缓存——中，并且被第二重建处理器76处理——被图示为CT重建处理器——成靶体积的图像表示。该图像表示被存储在第二图像存储器78中，所述第二图像存储器78被图示为CT图像存储器。

系统10还包括中央控制系统80，例如，计算机，所述中央控制系统80为系统10的用户提供图形用户接口(GUI)。GUI利用显示设备82和用户输入设备84来允许用户与控制系统80交互。通过GUI的方式，控制系统80能够被用于控制扫描器12、58对对象进行成像。例如，用户能够协调CT图像继之以对象的靶体积的PET图像。另外，通过GUI的方式，控制系统80能够被用于观看，并且任选地，操纵来自图像存储器56、78的图像。例如，被存储在第一扫描器12的图像存储器56中的图像能够被显示在显示设备82上。在一些实例中，数据缓存50、74，重建处理器54、76，图像存储器56、78，以及事件验证处理器52中的一个或多个被与中央控制系统集成。例如，重建处理器54、76与事件验证处理器52能够共用中央控制系统80的公共处理器。

第一扫描器12被定位为接近第二扫描器58的挑战在于，在利用第二扫描器58的扫描期间，第一扫描器12可能接收到来自第二扫描器58的辐射，例如，康普顿散射的X射线光子。由于该辐射被接收到，因此拼片31的单元格被放电并且随后被充电。在一些实例中，该充电能够引起拼片31的电流汲取的大幅增加，而这可能使电源过载。另外，拼片31的冲模控制器38和拼片控制器36活动增加。增加的电流汲取和控制器活动提高了拼片31的温度。这是有问题的，这是因为闪烁体22接近拼片31，从而拼片31的温度的变化使闪烁体22的温度变化。闪烁体22的温度的变化继而影响闪烁体22的行为(例如，转换效率、能量重心、像素灵敏度等)，这影响图像质量。另外，温度的重复改变可能减少拼片31的MTBF。

为了减轻第二扫描器58对第一扫描器12的影响，第一扫描器12包括两种运行模式：“数据收集”模式和“安静”模式。当处于数据收集模式时，拼片31的探测灵敏度被设定到启用对伽马光子的探测的水平(即，用于成像的正常水平)并且第一扫描器12准备好使用拼片31来收集事件数据。当处于安静模式时，拼片31的探测灵敏度被设定到禁用对伽马光子的探测的水平。通常，两种模式之间的差异为拼片31的SiPM 32的偏压。在安静模式中，该偏压被降低到在其中光灵敏度为零的水平(即，到适合于防止拼片31的单元格响应于光脉冲而触发的水平)。

第一扫描器12的模式由数据收集/安静模式控制器85管理。当第二扫描器58正被使用时，数据收集/安静模式控制器85将第一扫描器12置于安静模式。否则，数据收集/安静模式控制器85将第一扫描器12置于数据收集模式。数据收集/安静模式控制器85能够基于来自中央控制系统80的信号来控制第一扫描器12的模式，如所图示的。备选地，数据收集/安静模式控制器85能够被与中央控制系统80集成。例如，数据收集/安静模式控制器85能够由中央控制系统80实施为软件模块。

在用于使用第一扫描器12和第二扫描器58对对象的靶体积进行成像的典型工作流中，第一扫描器12被控制进入安静模式。其后，使用第二扫描器58扫描对象的靶体积。一旦使用第二扫描器58的扫描得以执行，第一扫描器12被控制进入数据收集模式，并且使用第一扫描器12扫描靶体积。因此，靶体积通常使用第二扫描器58而被扫描并然后使用第一扫描器12而被扫描(即，首先使用第二扫描器58)。当两个扫描器12、58共用共同的对象支撑体48时，靶体积通常在使用第二扫描器58执行扫描之前被注入放射性药物或放射性核素。

如上文描述的使偏压变化的挑战在于，背景噪声也不被探测到。这减少了因充电而引起的电流汲取。另外，拼片31的冲模控制器38和拼片控制器36活动降低。拼片31的减少的电流汲取和控制器活动降低了拼片31的温度。如上文所指出的，拼片31的温度的变化使闪烁体22的温度变化，这影响闪烁体22的行为。尽管这是可管理的，但优选的是避免温度变化。

参考图5，通过探测器16的四个不同温度传感器的温度-时间图来图示上文提及的温度的上升。水平轴对应于以秒为单位的时间，并且垂直轴对应于以摄氏度为单位的温度。在收集温度测量结果之前，探测器16在一小时内处于低偏压状态。然后使探测器16返回到正常偏压并且收集温度测量结果。能够看出，一旦使探测器16返回到正常偏压，温度就开始上升。

为了解决因不同模式而引起的闪烁体22的温度的变化，安静模式能够启用作为拼片31中的每个的部分而被包括的热生成器。热生成器直接或间接生成热，以在处于安静模式时维持拼片31处于数据收集模式时的稳态温度。热生成器能够采用生成热的任何器件。

返回参考图3，拼片31的热生成器合适地由拼片控制器36控制。拼片控制器36接收指示第一扫描器12的模式的模式信号(即，安静模式或数据收集模式)。该信号直接或间接从安静/数据收集模式控制器85合适地接收。拼片控制器36监测信号，并且当指示安静模式时，控制热生成器维持拼片31处于数据收集模式时的稳态温度。

拼片31的热生成器能够例如为拼片31的拼片控制器36。在这样的实例中，拼片控制器36执行“繁忙工作”以生成热。热生成器也能够为例如拼片31的电阻加热器86。拼片控制器36能够例如根据使用来自拼片31的温度传感器88的反馈(例如，以1/16摄氏度分辨率)的前述方法来生成热。在这样的实例中，拼片控制器36能够生成热以将温度传感器88的当前值维持在温度传感器84处于数据收集模式时的稳态值。作为另一范例，拼片控制器36能够根据使用被预定为达到需要维持拼片31处于数据收集模式时的稳态温度所要求的加热量的控制参数的前述方法来生成热。例如，能够预定需要对电阻加热器86施加5安培的电流以达到要求的加热。

拼片31中的每个的稳态温度能够通过利用第一扫描器12执行校准扫描来确定。在扫描期间，扫描器12被置于数据收集模式并且以预定速率(例如，每秒11.9209个样本)在预定时间段(例如，15分钟)内捕获温度测量结果。第一扫描器12被留空并且第二扫描器58不在使用中。然后将针对每个拼片31的稳态温度确定为拼片31在预定时间段上的温度测量结果的平均值。在一些实例中，初始“预热”时期可以先于校准扫描。

参考图6，针对校准扫描绘制四个不同拼片31的温度曲线图。垂直轴对应于以摄氏度为单位的温度，并且水平轴对应于以秒为单位的时间。使用拼片31的温度传感器88采集温度值。在扫描期间，偏压被固定在数据收集水平并且保持200兆赫(MHz)参考时钟以最初预热超过2小时。拼片31以每秒3051.8个样本的内部速率测量温度。测量结果被下采样到每秒11.9209个样本，其被存储为表示温度曲线的输出文件。能够看出，拼片31呈现高度的温度稳定性。

作为对生成热的前述方法的备选方案，热生成器能够为冲模控制器38。在这样的实例中，拼片控制器36能够如所图示的利用冲模控制器90控制同步线的冲模控制器38，以创建错误事件。已知从冲模控制器38接收到的事件数据是“无用”的，拼片控制器36简单地丢弃接收到的事件数据。备选地，该数据能够被向上丢弃到图4A和图4B的层级。如上文，拼片控制器36能够例如根据使用来自温度传感器88的反馈的该方法来生成热。在这方面，拼片控制器36能够以要将温度传感器88的当前值维持在温度传感器84处于数据收集模式时的稳态值所需要的速率来生成人为事件。作为另一范例，拼片控制器36能够以预定为维持拼片31处于数据收集模式时的稳态温度的速率来生成人为事件。作为另一范例，拼片控制器36能够以拼片31处于数据收集模式时的稳态速率来生成人为事件。稳态速率为利用其探测背景事件的速率。

冲模控制器38中的每个的稳态事件速率通常为每个帧周期例如327.68μsec，并且能够通过利用第一扫描器12执行校准扫描来确定。重要的是，校准扫描是利用扫描器12以用于对对象进行成像时将会是的相同状态来执行的。在扫描期间，扫描器12被置于数据收集模式并且以预定速率(例如，每秒11.9209个样本)在预定时间段(例如，15分钟)内测量事件速率。第一扫描器12被留空并且第二扫描器58未被使用。然后将针对每个冲模控制器38的稳态速率确定为冲模控制器38在预定时间段上的稳态速率的平均值。在一些实例中，初始“预热”时期可以先于校准扫描。

作为用拼片控制器36控制冲模控制器38生成热的备选方案，冲模控制器38能够独立于来自拼片控制器36的控制而生成热。在这样的实例中，冲模控制器38接收通常是来自拼片控制器36(如针对冲模控制器92所图示的)或来自更高水平的控制器(如针对冲模控制器94所图示的)的对第一扫描器12的模式的指示。当处于安静模式时，冲模控制器38中的每个能够然后以冲模控制器38处于数据收集模式时的稳态速率生成人工无用事件。备选地，冲模控制器38能够以预定为产生足够的热的速率执行“繁忙工作”。

参考图7，用于维持第一扫描器12的伽马探测器16的热稳定性的方法100总结了以上讨论。方法100包括确定102探测器16的探测灵敏度是否被设定到禁用对伽马光子的探测的水平。如上文所描述的，探测器16的探测灵敏度能够通过调节SiPM 32的偏压而被设定。例如，探测器16的探测灵敏度能够在CT扫描之前被设定到偏置状态，以便防止探测器16的电源被过载。

通常，关于探测器16的探测灵敏度是否被设定到禁用对伽马光子的探测的水平的确定102基于指示第一扫描器12的模式(即，安静模式或数据收集模式)的信号。安静模式对应于禁用对伽马光子的探测的探测灵敏度水平，并且数据收集模式对应于启用对伽马光子的探测的探测灵敏度水平。启用对伽马光子的探测的探测灵敏度水平通常是在对探测器16的校准期间确定的。模式信号是直接或间接从协调成像的中央控制系统80合适地接收的。

响应于确定探测器16的探测灵敏度被设定到禁用对伽马光子的探测的水平(即，探测器16处于安静模式)，生成104热以将探测器16的当前温度维持在当探测器16的探测灵敏度被设定到启用对伽马光子的探测(即，探测器16处于数据收集模式)时探测器16的稳态温度。因此，通过加热的方式，探测器16的温度在两种模式之间保持稳定。加热能够基于来自例如温度传感器88的反馈来控制，或者基于预定为达到要求的加热量的发热参数来控制。例如，生成的热的量能够基于探测器16的测得的温度而被动态生成。

热能够以任何方式来生成，包括由电阻加热器86或探测器16的控制器36、38。例如，拼片控制器36能够通过以要达到要求的加热所需要的速率使同步线的冲模控制器38脉动并且通过滤除掉描述从冲模控制器38接收到的错误事件的事件数据来生成错误事件。作为另一范例，冲模控制器38能够以要达到要求的加热所需要的速率生成错误事件，并且拼片控制器36能够滤除掉描述从冲模控制器38接收到的错误事件的事件数据。针对冲模控制器38的速率通常对应于由对应的SiPM 32的事件探测的稳态速率(即，背景速率)。

参考图8，图示了用于通过生成错误事件来生成热的方法150。方法150由处于安静模式时的拼片控制器36来合适地执行。根据方法150，以使用一个或多个冲模控制器38的速率生成152错误事件，拼片控制器36接收针对所述错误事件的事件数据。能够基于来自例如温度传感器88的反馈来预定或动态调节该速率。错误事件能够例如通过在同步线的冲模控制器38上生成脉冲来生成。接收154并随后丢弃156描述错误事件的事件数据。当速率为预定时，从生成152开始重复前述动作。然而，当动态调节速率时采取额外的动作。

如所图示的，速率被动态调节。从例如温度传感器88接收158温度测量结果。然后将测得的温度与拼片的稳态温度进行比较160。基于该比较，做出关于温度之间是否存在差异的确定162。如果存在差异，则增大或减小164速率以分别将拼片的温度升高或降低到稳态温度。否则，从生成152开始重复前述动作。

如在本文中所使用的，存储器包括存储数据的任何设备或系统，例如，随机存取存储器(RAM)或只读存储器(ROM)。另外，如在本文中所使用的，处理器包括处理输入设备以产生输出数据的任何设备或系统，例如，微处理器、微控制器、图形处理单元(GPU)、专用集成电路(ASIC)、FPGA等；控制器包括控制另一设备或系统的任何设备或系统，并且通常包括至少一个处理器；用户输入设备包括允许用户输入设备的用户向另一设备或系统提供输入的任何设备，例如，鼠标或键盘；并且显示设备包括用于显示数据的任何设备，例如，液晶显示器(LCD)或发光二极管(LED)显示器。

已经参考优选实施例描述了本发明。他人在阅读和理解前面的具体描述的情况下可以想到修改和替代。本文旨在将本发明解释为包括所有这样的修改和替代，只要它们落入权利要求书及其等价方案的范围内。

根据本申请，也提供以下实施例作为范例，为了更容易引用而对这些实施例进行编号：

实施例1：具有热稳定性的伽马探测器16，所述伽马探测器(16)包括：

至少一个控制器36、38，其被配置为：

将所述探测器16的探测灵敏度设定到禁用对伽马光子的探测的水平；

控制热生成器36、38、86将探测器16的温度维持在预定温度，所述预定温度为当探测器16的探测灵敏度被设定到启用对伽马光子的探测的水平时探测器16的稳态温度；并且

控制探测器16生成错误事件，以将探测器16的当前温度维持在预定温度。

实施例2：根据实施例1所述的探测器16，其中，控制器36、38还被配置为通过以下来确定探测器16的探测灵敏度是否被设定到禁用对伽马光子的探测的水平：

监测指示伽马探测器16是处于安静模式还是处于数据收集模式的信号，所述安静模式对应于禁用对伽马光子的探测的探测灵敏度水平，并且所述数据收集模式对应于启用对伽马光子的探测的探测灵敏度水平。

实施例3：根据实施例1和2中的任一项所述的探测器16，还包括：

温度传感器88，其用于测量探测器16的当前温度，其中，至少一个控制器36、38还被配置为：

接收对探测器16的当前温度的测量结果；并且

控制热生成器36、38、86以将所接收的对探测器16的当前温度的测量结果维持在预定温度。

实施例4：根据实施例1-3中的任一项所述的探测器16，还包括：

多个冲模控制器38；

拼片控制器36，其用于从冲模控制器38接收描述所生成的错误事件的事件数据；

闪烁体22；以及

硅光电倍增管SiPM的阵列32，其对应于多个冲模控制器38并且被光学耦合到闪烁体22；

其中，至少一个控制器36、38还被配置为以稳态速率生成所述错误事件，SiPM32以启用对伽马光子的探测的探测灵敏度水平探测由所述闪烁体22生成的光脉冲。

实施例5：根据实施例4所述的探测器16，其中，拼片控制器36还被配置为生成错误事件。

实施例6：一种医学成像系统10，包括：

第一核扫描器12，其包括被布置在第一扫描器12的膛18周围的多个探测器16，根据实施例1-5中的任一项所述的探测器16中的每个，其中，第一扫描器12被配置为：

接收对探测器16从数据收集模式到安静模式的转变的请求；并且

响应于该请求，将探测器16的探测灵敏度设定到禁用对伽马光子的探测的水平。

实施例7：根据实施例6所述的医学成像系统10，还包括：

第二X射线扫描器58，其被定位为接近第一扫描器12；以及

控制系统80，其被配置为：

使用第一扫描器12和第二扫描器58来协调成像；并且

响应于使用第二扫描器58来进行成像，向第一扫描器12提供该请求。

实施例8：一种用于维持伽马探测器16的热稳定性的方法100，所述方法100包括：

确定102探测器16的探测灵敏度是否被设定到禁用对伽马光子的探测的水平；并且

响应于确定探测器16的探测灵敏度被设定到禁用对伽马光子的探测的水平，生成104热以将探测器16的当前温度维持在预定温度，所述预定温度为当探测器16的探测灵敏度被设定到启用对伽马光子的探测的水平时探测器16的稳态温度，

其中，热是由至少一个控制器36、38生成的，所述至少一个控制器36、38控制探测器生成错误事件以将探测器16的当前温度维持在预定温度。

实施例9：一种用于维持伽马探测器16的热稳定性的方法100，其中，所述确定102包括：

接收指示伽马探测器16是处于安静模式还是处于数据收集模式的信号，所述安静模式对应于禁用对伽马光子的探测的探测灵敏度水平，并且所述数据收集模式对应于启用对伽马光子的探测的探测灵敏度水平。

实施例10：根据实施例8和9中的任一项所述的方法100，还包括：

测量探测器16的当前温度；

生成热104以将所测量的温度维持在预定温度。

实施例11：根据实施例8-10中的任一项所述的方法100，其中，探测器16包括多个冲模控制器38以及拼片控制器36，并且其中，热的生成104包括：

生成错误事件以将探测器16的当前温度维持在预定温度；并且

由拼片控制器36进行以下动作：

从冲模控制器38接收描述所生成的错误事件的事件数据；并且丢弃所接收的事件数据。

实施例12：根据实施例11所述的方法100，其中，探测器16包括硅光电倍增管(SiPM)的阵列32，所述硅光电倍增管(SiPM)的阵列32对应于多个冲模控制器38并且被光学耦合到闪烁体22，并且其中，热的生成104还包括：

以稳态速率生成错误事件，SiPM 32以启用对伽马光子的探测的探测灵敏度水平探测由闪烁体22生成的光脉冲。

实施例13：根据实施例11和12中的任一项所述的方法100，其中，热的生成104还包括：

由拼片控制器36生成错误事件。

实施例14：根据实施例8-13中的任一项所述的方法100，还包括：

通过启用电阻加热器86来生成104热以将探测器16的当前温度维持在预定温度。

实施例15：根据实施例8-14中的任一项所述的方法100，还包括：

在探测器16的探测灵敏度被设定到禁用对伽马光子的探测的水平的同时，执行对对象的计算机断层摄影(CT)扫描；并且

在探测器16的探测灵敏度被设定到启用对伽马光子的探测的水平的同时，执行对对象的正电子发射断层摄影(PET)扫描或单光子发射计算机断层摄影(SPECT)扫描。

Claims (15)

1.一种具有热稳定性的伽马探测器(16)，所述伽马探测器(16)包括：

至少一个控制器(36、38)，其被配置为：

将所述伽马探测器(16)的探测灵敏度设定到禁用对伽马光子的探测的水平；

控制热生成器(36、38、86)将所述伽马探测器(16)的温度维持在预定温度，所述预定温度为当所述伽马探测器(16)的所述探测灵敏度被设定到启用对伽马光子的所述探测的水平时所述伽马探测器(16)的稳态温度；并且

控制所述伽马探测器(16)生成错误事件，以将所述伽马探测器(16)的当前温度维持在所述预定温度。

2.根据权利要求1所述的伽马探测器(16)，其中，所述控制器(36、38)还被配置为通过以下操作来确定所述伽马探测器(16)的所述探测灵敏度是否被设定到禁用对伽马光子的所述探测的水平：

监测指示所述伽马探测器(16)是处于安静模式还是数据收集模式的信号，所述安静模式对应于禁用对伽马光子的所述探测的探测灵敏度水平，并且所述数据收集模式对应于启用对伽马光子的所述探测的探测灵敏度水平。

3.根据权利要求1所述的伽马探测器(16)，还包括：

温度传感器(88)，其用于测量所述伽马探测器(16)的所述当前温度，其中，所述至少一个控制器(36、38)还被配置为：

接收对所述伽马探测器(16)的所述当前温度的测量结果；并且

控制所述热生成器(36、38、86)以将所接收的对所述伽马探测器(16)的所述当前温度的测量结果维持在所述预定温度。

4.根据权利要求1-3中的任一项所述的伽马探测器(16)，还包括：

多个冲模控制器(38)；

拼片控制器(36)，其用于从所述冲模控制器(38)接收描述所生成的错误事件的事件数据；

闪烁体(22)；以及

硅光电倍增管(SiPM)的阵列(32)，其对应于所述多个冲模控制器(38)并且被光学耦合到所述闪烁体(22)；

其中，所述至少一个控制器(36、38)还被配置为以稳态速率生成所述错误事件，所述SiPM(32)利用所述错误事件以启用对伽马光子的所述探测的探测灵敏度水平探测由所述闪烁体(22)生成的光脉冲。

5.根据权利要求4所述的伽马探测器(16)，其中，所述拼片控制器(36)还被配置为生成所述错误事件。

6.一种医学成像系统(10)，包括：

第一核扫描器(12)，其包括被布置在第一核扫描器(12)的膛(18)周围的多个根据权利要求1-5中的任一项所述的伽马探测器(16)，其中，所述第一核扫描器(12)被配置为：

接收对所述伽马探测器(16)从数据收集模式到安静模式的转变的请求；并且

响应于所述请求，将所述伽马探测器(16)的探测灵敏度设定到禁用对伽马光子的探测的水平。

7.根据权利要求6所述的医学成像系统(10)，还包括：

第二X射线扫描器(58)，其被定位为接近所述第一核扫描器(12)；以及

控制系统(80)，其被配置为：

使用所述第一核扫描器(12)和第二X射线扫描器(58)来协调成像；并且

响应于使用所述第二X射线扫描器(58)进行成像，向所述第一核扫描器(12)提供所述请求。

8.一种用于维持伽马探测器(16)的热稳定性的方法(100)，所述方法(100)包括：

确定(102)伽马探测器(16)的探测灵敏度是否被设定到禁用对伽马光子的探测的水平；并且

响应于确定所述伽马探测器(16)的所述探测灵敏度被设定到禁用对伽马光子的所述探测的水平，生成(104)热以将所述伽马探测器(16)的当前温度维持在预定温度，所述预定温度为当所述伽马探测器(16)的所述探测灵敏度被设定到启用对伽马光子的所述探测的水平时所述伽马探测器(16)的稳态温度，

其中，所述热是由至少一个控制器(36、38)生成的，所述至少一个控制器控制所述伽马探测器(16)生成错误事件以将所述伽马探测器(16)的所述当前温度维持在所述预定温度。

9.根据权利要求8所述的方法(100)，其中，所述确定(102)包括：

接收指示所述伽马探测器(16)是处于安静模式还是处于数据收集模式的信号，所述安静模式对应于禁用对伽马光子的所述探测的探测灵敏度水平，并且所述数据收集模式对应于启用对伽马光子的所述探测的探测灵敏度水平。

10.根据权利要求8所述的方法(100)，还包括：

测量所述伽马探测器(16)的所述当前温度；

生成(104)热以将所测量的温度维持在所述预定温度。

11.根据权利要求8-10中的任一项所述的方法(100)，其中，所述伽马探测器(16)包括多个冲模控制器(38)以及拼片控制器(36)，并且其中，热的生成(104)包括：

生成错误事件以将所述伽马探测器(16)的所述当前温度维持在所述预定温度；并且

由所述拼片控制器(36)进行以下动作：

从所述冲模控制器(38)接收描述所生成的错误事件的事件数据；并且

丢弃所接收的事件数据。

12.根据权利要求11所述的方法(100)，其中，所述伽马探测器(16)包括硅光电倍增管(SiPM)的阵列(32)，所述硅光电倍增管(SiPM)的阵列对应于所述多个冲模控制器(38)并且被光学耦合到闪烁体(22)，并且其中，所述热的生成(104)还包括：

以稳态速率生成所述错误事件，所述SiPM(32)以启用对伽马光子的所述探测的探测灵敏度水平探测由所述闪烁体(22)生成的光脉冲。

13.根据权利要求11所述的方法(100)，其中，所述热的生成(104)还包括：

由所述拼片控制器(36)生成所述错误事件。

14.根据权利要求8-10中的任一项所述的方法(100)，还包括：

通过启用电阻加热器(86)生成(104)热以将所述伽马探测器(16)的所述当前温度维持在所述预定温度。

15.根据权利要求8-10中的任一项所述的方法(100)，还包括：

在所述伽马探测器(16)的所述探测灵敏度被设定到禁用对伽马光子的所述探测的所述水平的同时，执行对对象的计算机断层摄影(CT)扫描；并且

在所述伽马探测器(16)的所述探测灵敏度被设定到启用对伽马光子的所述探测的所述水平的同时，执行对所述对象的正电子发射断层摄影(PET)扫描或单光子发射计算机断层摄影(SPECT)扫描。