CN108008442A - 试验装置以及试验方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供能够提高闪烁体的试验的效率的试验装置以及试验方法。实施方式的试验装置具备遮光壳体、托盘、放射线源以及光检测器阵列。遮光壳体具有贯通孔。托盘保持试验对象物。放射线源对插入至遮光壳体内的试验对象物照射放射线。光检测器阵列配置于遮光壳体内部，对来自插入至遮光壳体内的、由托盘保持的试验对象物的光进行受光。托盘以能够滑动的方式连结遮光壳体的内外。

Description

试验装置以及试验方法
相关申请的参考：
本申请享受在2015年6月4日申请的美国专利申请号14/731,223以及在2015年11月27日申请的日本专利申请号2015－232160的优先权的利益，这些申请的全部内容在本申请中被引用。
技术领域
本发明的实施方式涉及试验装置以及试验方法。
背景技术
在典型的正电子发射断层摄影(Positron Emission Tomography：PET)成像中，放射性医药品通过注射、吸入、或者摄取而被导入至拍摄对象的被检体。在投放放射性医药品后，医药品由于其物理特性以及生物体分子特性而集中于人体的特定部位。医药品的实际的空间分布、医药品积蓄的区域的强度、以及从投放至其最终消失为止的过程中的动力学全部是具有临床上的重要性的因子。在该过程的期间，与放射性医药品结合的正电子放射体按照半衰期、分支比等同位素的物理特性而放射正电子。
放射性核素发射正电子，若被发射的正电子与电子冲突，则发生正电子和电子结合的对湮灭事件。在大多数情况下，由于对湮灭事件，产生大致分离180度而移动的(511keV的)两条对湮灭伽马线。
为了能够通过断层重构原理进行放射性同位素的时空间分布的重构，针对检测事件，分别对其能量(即，所产生的光的量)、位置、以及定时赋予特征。检测两条对湮灭伽马线，划出将它们的位置连结的线、即响应线(Line Of Response：LOR)，从而能够找出原对湮灭产生的概率较高的位置。该过程不过是用于确定可能发生相互作用的线，但若将这些线大量积蓄，则能够通过重构断层的过程而推定原分布。除了两个闪烁事件(scintillationevent)的位置之外，若能够利用准确的定时(数百皮秒以内)，则能够通过飞行时间(TimeOf Flight：TOF)的计算，追加与沿着上述响应线的、对湮灭产生的概率较高的位置相关的进一步的信息。通过扫描仪的定时分辨率的界限来决定沿着该线的定位精度。通过收集多个事件，可得到通过断层重构而推定被检体的图像所需的信息。
为了检测从被检体放射的对湮灭伽马线，PET成像系统使用在相互对置的位置上配置的检测器。典型地说，为了检测从各角度飞来的对湮灭伽马线而使用检测器环。从而，典型地说，PET扫描仪为了收集尽可能多的放射线而为大致圆筒形，当然，应是各向同性的。大多数最新PET扫描仪由几千个单独的闪烁体(即，闪烁体元件)构成，这些闪烁体为了测量各闪烁事件的光脉冲而配置为与光检测器一起被作为模块安装的二维闪烁体阵列。使用由光检测器测量的相对脉冲能量，确定闪烁事件的位置。典型地说，闪烁体元件的剖面大概为4mm×4mm。也可以是比其小或者大的尺寸且为非正方形的剖面。闪烁体的长度或者深度决定捕获对湮灭伽马线的概率，但典型地说，为10～30mm的范围。闪烁体的一例为LYSO(即，Lu1.8Y0.2SiO5︰Ce或者硅酸镥)。该闪烁体由于高的光输出、高速上升时间、高速衰减时间、高平均原子序数、以及高密度的理由而被选择。还能够使用其他闪烁体。
若使用安格(Anger)逻辑以及闪烁体解码，则能够将各闪烁事件的产生源确定为从特定的闪烁体产生的。通过闪烁事件，最初产生同位素地放射的光。该光的空间分布在被四个最接近的光检测器检测到之前，存在由于闪烁体表面和反射器的相互作用而改变的情况。根据由这四个光检测器分别测量到的相对脉冲能量，能够决定闪烁事件相对于四个光检测器的位置。用于导出光检测器的相对脉冲能量的位置信息的式子被命名为Hal Anger，被称为Anger算术。
使用Anger算术算出闪烁事件的x位置以及y位置的坐标，x位置以及y位置通过取相邻的传感器的响应间的比率而求得。基于传感器信号的线性组合的位置的推定与枕形失真等失真有关。在闪烁体阵列的情况下，一般来说，通过将利用Anger算术导出的x位置以及y位置与根据泛洪图(flood map)(也被称为泛直方图)生成的查找表进行比较，来进行从哪个闪烁体元件产生闪烁事件的决定。从使用Anger算术而得到的x位置以及y位置映射到单独的闪烁体元件的该过程被称为闪烁体解码。
现有技术文献：
非专利文献：
非专利文献1：H.Du、K.C.Burr著“PET検出器のための自動フラッドヒストグラムセグメンテーションのためのアルゴリズム(An Algorithm for Automatic Flood HistogramSegmentation for a PET Detector)”，IEEE NSS/MIC Conference Record，页p.3488(2012年)
发明内容
本发明要解决的课题是，提供能够提高闪烁体的试验的效率的试验装置以及试验方法。
实施方式的试验装置具备遮光壳体、托盘、放射线源、光检测器阵列。遮光壳体具有贯通孔。托盘保持试验对象物。放射线源对插入至所述遮光壳体内的所述试验对象物照射放射线。光检测器阵列配置于所述遮光壳体内部，对来自插入至所述遮光壳体内的、被所述托盘保持的所述试验对象物的光进行受光。所述托盘以能够滑动的方式连结所述遮光壳体的内外。
附图说明
图1A表示为了表示阵列试验装置(Array Test Apparatus：ATA)内部的光PMT而侧壁设为透明的ATA的实施方式的立体图。
图1B是表示为了表示ATA内部的放射线源而侧壁以及底壁设为透明的ATA的实施方式的立体图。
图1C表示壁都不透明的ATA的实施方式的立体图。
图2表示ATA中的试验用的托盘保持型闪烁体阵列的实施方式的立体图。
图3A表示ATA的实施方式的侧视图。
图3B表示ATA的实施方式的侧视剖面图。
图4A表示可看见盖的ATA的实施方式的俯视图。
图4B表示可看见PMT阵列的ATA的实施方式的俯视图。
图4C表示可看见保持闪烁体阵列的托盘的ATA的实施方式的俯视图。
图4D表示可看见放射线源的ATA的实施方式的俯视图。
图4E表示可看见开关的ATA的实施方式的俯视图，开关利用信号通知对PMT的HV能够安全地成为接通(on)。
图5A表示一实施方式所涉及的放射线源的放射性小片(piece)、闪烁体阵列、以及PMT阵列的相对配置的俯视图。
图5B表示一实施方式所涉及的遮光箱、放射线源、以及闪烁体阵列的相对配置以及尺寸的端面图。
图5C表示一实施方式所涉及的放射线源的放射性小片以及闪烁体阵列的相对配置的俯视图。
图5D表示一实施方式所涉及的入射到闪烁体阵列的平面的对湮灭伽马线束密度的模拟。
图6表示一实施方式所涉及的16×8闪烁体阵列的泛洪图的一例。
图7表示对来自ATA的闪烁数据进行分析的方法的实施方式的流程图。
图8表示为了收集并处理来自ATA的闪烁数据而具备ATA以及处理电路机构的闪烁体阵列试验系统的实施方式。
标号说明
100 阵列试验装置(ATA)
110 托盘
120 遮光箱
130 PMT阵列
140 放射线源
200 闪烁体阵列
具体实施方式
以下，参照附图，详细说明试验装置以及试验方法的实施方式。另外，若与附图一并考察，通过参照以下的详细的说明，理解更深刻，易于更完全地掌握实施方式。
本说明书中记载的实施方式总的来说涉及对闪烁体阵列进行试验的试验装置以及方法，特别是涉及使用光电增倍管(PhotoMultiplier Tube：PMT)阵列来检测闪烁光子，不用手动地将对PMT阵列的高电压(High Voltage：HV)设为断开(off)就能够在点亮的室内进行动作的闪烁体阵列的试验装置。
在一实施方式中，本公开文本提供一种试验装置，其具备：(i)遮光壳体，具有从遮光壳体的第一面延伸至遮光壳体的第二面的贯通孔而构成；(ii)托盘，构成为保持试验对象物；(iii)放射线源，在遮光壳体内部配置在贯通孔之下；以及(iv)光检测器阵列，在遮光壳体内部配置在贯通孔之上，(1)托盘延伸越过遮光壳体的第一面的平面且延伸越过遮光壳体的第二面的平面地配置于遮光壳体的贯通孔，(2)托盘以能够滑动的方式与遮光壳体连结，(3)托盘以及遮光壳体构成为，在托盘处于第一试验位置时，将光向遮光壳体内的泄露抑制为最小限度。
例如，本实施方式所涉及的试验装置具备在两侧保持闪烁体阵列的托盘。在此，在闪烁体阵列之下具有放射线源且在闪烁体阵列之上具有光电增倍管(PhotoMultiplierTube：PMT)的遮光壳体内，以使得闪烁体阵列滑动的方式配置托盘。在具有介于放射线源和PMT之间的闪烁体阵列的试验位置上配置有托盘的情况下，防止了来自遮光壳体的外侧的周边光向壳内的泄露，高电压电力被供应给PMT。或为了防止PMT的损伤而将高电压设为断开。放射线源是密封有放射性元素的低放射能小片的排列，所以将用于放射线遮蔽的要件设为最小限度，将安全性风险设为最小限度。本方法根据闪烁数据/计数来计算泛洪图，按照规定的基准、例如峰对谷比进行分析，对示出较差品质的阵列设立标志。
较小的各个闪烁体的像素阵列通常被用作医用成像系统、例如PET系统中的检测器材料。例如，在PET中，闪烁体阵列的闪烁体元件能够由闪烁体LYSO(即，Lu1.8Y0.2SiO5︰Ce或者硅酸镥)制造。像素尺寸以及配置可根据制造者的要件而变化。例如，闪烁体元件在临床前器官特异性扫描仪的情况下剖面积小到1～4mm2，长度最大为10mm，在全身扫描仪的情况下剖面积大到16～36mm2，长度为10～30mm。像素能够在不同的表面具有多种多样程度的表面的粗糙度，像素配置成在像素间具有反射性材料(反射器)，能够对闪烁体元件间的光学的串扰进行降低和/或控制。闪烁体阵列将对湮灭伽马线变换为光信号，该光信号经由光导或者其他几个光耦合介质而与光检测器(例如，PMT)耦合，能够在光检测器间共享光。该光的共享用于Anger算术以及闪烁体解码过程。
阵列的性能各种各样，且/或可具有与特定的组件有关的缺陷。在检测器模块的最终组装之前没有探测到较弱的性能或者缺陷的情况下，缺陷部件的修复或者交换花费费用和时间。因此，在组装检测器模块前对阵列进行试验是重要的。此外，对闪烁体阵列进行试验的方法安全且迅速也是重要的。阵列试验在保证进行试验的人不被辐射大量的放射线的方面应是安全的，进而在减轻对试验设备(例如，PMT)的损伤风险的方面应是安全的。
在被完全组装后的PET检测器模块中，有时在闪烁体阵列和光检测器之间使用光导。为了将闪烁光从闪烁体可靠地传递给PMT，阵列使用光透过性粘着剂或者室温硫化(Room Temperature Vulcanization：RTV)而与光导或者PMT接合。在用于确认阵列满足性能要件且没有缺陷的以往的闪烁体阵列试验中，能够使用硅类光学滑脂或者其他液状结合剂。这些液状结合剂代替在被完全组装后的PET检测器模块中使用的硬化弹性体或者RTV而使用。但是，在涂抹了该滑脂之后很难去除。在滑脂没有被完全去除的情况下，阵列的污染表面会在最终组装中形成与弹性体或者RTV的不适当的结合。从而，具有被污染的阵列而组装的检测器中，阵列和光导光学地分离的可能性高。
此外，由于在检测器环中使用多个闪烁体，为了制作一个检测器环而进行几十次试验。在此，如上所述，在使用了滑脂的以往的闪烁体阵列试验中，要对试验对象的闪烁体阵列的每一个慎重地涂抹滑脂以便不包含气泡，这样很花费工夫。
此外，以往的阵列的台式试验使用遮光箱(遮光壳体)而进行。在每次打开箱来变更设定(例如，去除且/或插入闪烁体阵列)时，PMT被周边光辐射。在使用者打开箱之前没有将对PMT的HV设为断开的情况下，PMT会受到永久的损伤。当前，不存在如下装置，该装置没有基于光学滑脂或者其他液状光耦合剂的污染风险而高效地在封闭系统内对多个闪烁体阵列进行试验。
伴随上述那样的以往的台式阵列试验系统的问题能够使用本说明书中记载的ATA来改善。本实施方式所涉及的ATA构成为安全地对多个闪烁体阵列进行试验而PMT不会被周边光辐射。这通过在封闭型构造体的内部容纳PMT而变得可能，该封闭型构造体构成为，在封闭型构造体配置为试验构成时实质地防止光进入箱。因此，该构造体是在典型的屋内照明条件下，将向箱内的光透过率限制到不损伤动作的PMT的程度的遮光箱。
具体而言，本实施方式所涉及的ATA具备：遮光壳体，具有贯通孔；托盘，保持试验对象物；放射线源，对插入至遮光壳体内的试验对象物照射放射线；以及光检测器阵列，配置于遮光壳体内部，对来自插入至遮光壳体内的、由托盘保持的试验对象物的光进行受光。并且，托盘以能够滑动的方式连结遮光壳体的内外。更具体而言，托盘以能够滑动的方式连结遮光壳体的贯通孔内，以一个端部位于第一面的外侧的方式进行滑动，以另一个端部位于第二面的外侧的方式进行滑动。在此，遮光壳体以及托盘构成为防止光向遮光壳体内泄露。例如，在供托盘插入遮光壳体的插入口上，具有防止光向遮光壳体内泄露的光密封件。
进而，ATA不使用可能污染表面而在之后妨碍检测器的最终组装中的永久结合剂的适当粘结或者硬化的液状光耦合剂(例如，光学滑脂或者未硬化RTV)。可以说，ATA使用空气作为闪烁体阵列和PMT的结合剂。为了补偿使用空气来代替液体结合剂引起的反射损失，与被用于临床用途时相比，在试验中使用对湮灭伽马线能量更大的放射线源。例如，与产生具有511keV的能量的对湮灭伽马线的临床放射线源进行对照，在ATA中使用产生具有662keV的能量的对湮灭伽马线的铯同位素137(Cs－137)。
进而，通过ATA，能够在搭载了闪烁体阵列的某个批组的情况下，同时对闪烁体阵列的其他批组进行试验。ATA使用用于滑动到与托盘的左半部分以及右半部分对应的两个试验位置的托盘。托盘在遮光箱内向前后滑动。在闪烁体阵列的一个批组被试验时，托盘110的另一方处于遮光箱(遮光壳体)120的外侧，使用者能够进行存取。因此，能够在托盘110的一半中移除闪烁体阵列并插入至托盘110内，另一方面，另一半在遮光箱120内被试验。进而，托盘110以及遮光箱120构成为在托盘处于试验位置的某个时将周边光向箱内的泄露抑制为最小限度。在托盘没有处于任一试验位置的情况下，对PMT的HV被设为断开。由此，不需要手动将对PMT的HV设为断开。
从而，本说明书中公开的ATA改善伴随着以往的台式阵列试验系统的上述问题。
在此参照附图，将多个附图中相同或者对应的部分以同一参照序号表示，图1A、1B、1C、2、3A、3B、4A、4B、4C、4D以及4E表示阵列试验装置100的不同的图。图1A以及1B表示为了观看遮光箱内的内部构造而使遮光箱120的侧面以及底面透明的ATA 100的透视图。图1C表示遮光箱120的侧面以及底面不透明的ATA 100的立体图(类似于图1B)。
遮光箱120具备上部128、底部124、盖部分126、以及在从遮光箱120的单侧贯通至遮光箱120的另一侧的贯通孔周围形成的光密封件122。托盘110构成为在贯通孔内前后滑动。托盘110包含右侧(A)以及左侧(B)。例如，在右侧(A)为了容纳闪烁体阵列200的批组而设置一系列的凹陷116(A)(如图2所示)。一般来说，闪烁体阵列200包含两个以上的闪烁体阵列，闪烁体阵列200内的阵列能够具有不同数目的闪烁体元件以及不同数目的行以及列的元件。挡板112(A)以及可调节偏置件114(A)进而被设置在托盘110的右侧(A)。通过可调节偏置件114(A)实现能够对第一试验位置进行调节的控制。通过该调整能力，能够将闪烁体阵列200和PMT阵列130适当地对位。另外，PMT阵列130中，为了消除从各PMT输出的信号强度的不均，各PMT中的增益被调整。由此，能够去除PMT对于泛洪图的影响，能够取得仅依赖于闪烁体阵列200的结果。
在此，闪烁体阵列200和PMT阵列130的适当的对位因两个理由而重要。第一，通过适当的对位，泛洪图变得更对称且均匀。第二，通过适当的对位，有助于保证在托盘110配置至防止光的泄露的位置上之前对PMT阵列130的HV的切换不会成为接通。在托盘被移动的期间，有时光密封件122没有位于充分防止光向遮光箱120内泄露的位置。
在托盘110向单侧滑动到里侧的情况下，托盘110处于第一试验位置，可调节偏置件114(A)与光密封件122的外侧接触。在托盘110处于第一试验位置时，开关150(如图4E所示)感知托盘110的凹处118(A)(如图2所示)。在开关150(如图4E所示)感知到凹处118(A)的情况下，来自开关的信号表示托盘处于试验用的位置，HV成为接通，PMT阵列130正在动作的情况。在开关150(图4E所示的)没有感知到凹处118(A)的情况下，HV为断开，PMT阵列130不能动作。因此，在托盘110处于试验位置之间时，对PMT阵列130的HV成为断开，从而防止对PMT阵列130的损伤，潜在的可能是更大量的周边光进入遮光箱120。
与托盘110的右侧(A)相同，托盘110的左侧(B)也具备容纳闪烁体阵列200的批组的一系列的凹陷116(B)、挡板112(B)、可调节偏置件114(B)、以及在可调节偏置件114(B)与遮光箱120接触时表示托盘处于第二试验位置的凹处118(B)。在第二试验位置中，开关150感知到凹处118(B)，示出对PMT阵列130的HV成为接通是安全的。
因此，ATA 100构成为安全且迅速地对多个闪烁体阵列进行试验而不使周边光辐射PMT阵列130。这通过将PMT阵列130容纳于遮光箱120的内部，在托盘110没有处于两个试验位置的某个时将HV设为断开而成为可能。在托盘110处于两个试验位置的某个的情况下，通过遮光箱120和托盘110的组合而将向PMT阵列130内泄露的周边光的量抑制为最小限度，所以光的泄露维持为小于PMT的损伤阈值。因此，该构造体是在典型的屋内照明条件下防止对PMT阵列130的数据的遮光箱。
进而，ATA 100不使用存在污染表面而可能妨碍在之后检测器的最终组装中的永久结合剂的适当粘结或者硬化的液状光耦合剂(例如，光学滑脂或者未硬化RTV)。具体而言，ATA 100在闪烁体阵列和PMT阵列130之间具有间隙。即，ATA 100使用空气作为试验对象的闪烁体阵列和PMT阵列130的结合剂。另外，也可以是在真空状态下使用ATA 100的情况，在该情况下，不使用空气作为结合剂。
在此，在ATA 100中，为了补偿使用空气来代替液体结合剂而引起的衰减，与临床的用途相比，在试验中使用对湮灭伽马线能量更大的放射线源。例如，放射线源140能够使用多个Cs－137的小片，其产生具有662keV的能量的对湮灭伽马线。这些Cs－137的小片可配置为在托盘110的平面产生大致均匀的线束密度(光的扩展)的对湮灭伽马线。由Cs－137产生的具有662keV的能量的对湮灭伽马线比由临床放射线源产生的511keV的对湮灭伽马线大。另外，能够代替多个小片，使用大致均匀地被分配的放射线源(例如，一般来说能够使用作为“泛源(flood source)”而已知的放射线源、液体的放射线源等)。多个点状放射线源由于能够作为由多个制造源制造的标准品加以利用，所以在多数情况下，优选使用它们。
放射线源140使用半衰期长且对湮灭伽马线能量比较高(例如，具有约30年的半衰期的Cs－137)的多个低放射能放射线源。作为放射线源140的密封放射性元素的其他可能的选项，列举锗同位素68(具有0.74年的半衰期以及511keV的对湮灭伽马线能量的Ge－68)、钠同位素22(具有2.6年的半衰期以及511keV以及1.275MeV的对湮灭伽马线能量的Na－22)、以及钴同位素60(具有5.3年的半衰期以及1.17MeV以及1.33MeV的对湮灭伽马线能量的Co－60)。放射线源140的对湮灭伽马线能量越高，在闪烁中产生更多的光学光子，该更多的光学光子束部分地补偿由于空气结合而降低的光学的光耦合效率。例如，在PET中，临床对湮灭伽马线能量为511keV，但使用Cs－137的放射线源140产生662keV的对湮灭伽马线能量，所以ATA 100中的总光收集量是与在使用了永久结合剂的情况下的最终的检测器组件中得到的总光收集量大致相同的水准。
若准确地配置Cs－137的多个小片，则即使放射线源140配置在闪烁体阵列200附近也能够得到对湮灭伽马线束的良好均匀性。在放射线源140配置在闪烁体阵列200的平面附近的情况下，能够一边同时得到能够在适合的时间(例如，十几秒～几分钟)进行试验的线束密度，一边使用低放射能放射线源。此外，在使用低放射能放射线源的情况下，放射线遮蔽要件被抑制为最小限度，所以成本以及对使用者的风险降低。
利用托盘110的凹陷116(A)以及116(B)，将闪烁体阵列200相对于PMT阵列130维持为规定的空间关系，能够可靠地进行可再现的试验，此外，闪烁体阵列200被可靠地保持在适当的位置而实现良好的闪烁体解码。在一实施方式中，托盘110由只与对湮灭伽马线最小限度地相互作用的非发光物质制造。
ATA 100构成为，容纳具有各种厚度(例如，10mm～30mm)的闪烁体阵列200，另一方面，保证闪烁体输出面和PMT阵列130之间的距离为规定距离。例如，托盘110为了容纳不同的尺寸的闪烁体阵列200，能够由凹陷116(A)以及116(B)内的各种各样的适配器或者垫片来调节。
在托盘110没有处于两个试验位置的任一个，且开关150没有处于凹处118(A)以及118(B)的任一个的情况下，为了防止托盘110移动中的光的泄露所导致的损伤，开关150断开对PMT阵列130的HV输出。
图2表示在托盘110的凹陷116(A)中放入闪烁体阵列200的批组，在托盘110的凹陷116(B)中没有放入闪烁体阵列200的、托盘110的立体图。
图3A表示ATA 100的侧视图，图3B表示为了观看ATA 100的内部构造而分割为一半的ATA 100的侧视图。
图4A～4E表示为了观看ATA 100的内部构造而去除了各种层的ATA 100的俯视图。图4A表示可看到盖126的ATA 100。图4A表示为了可看到PMT阵列130而没有盖126的ATA100。在图4C中，去除盖126以及PMT阵列130这双方，可看到托盘110以及凹陷116(A)。在图4D中，还去除托盘110，可看到放射线源140。最后，图4E表示沿着遮光箱120的内壁配置的、在托盘110处于两个试验位置的某个的情况下检测托盘110的凹处118(A)以及118(B)的开关150。
本说明书中记载的实施例表示托盘具有两个试验位置的情况。本领域技术人员可以理解还能够是具有一个试验位置或者三个以上的试验位置的托盘。
如图4D所例示，放射线源140能够包含例如对称地配置且在托盘110上保持的闪烁体阵列200的平面中提供对湮灭伽马线的均匀线束密度的Cs－137等的15小片的放射性元素。各放射性小片的放射性元素的位置以及量能够以满足规定的均匀性基准的方式来选择。
在一实施方式中，均匀性基准决定为，放射性小片的数目被保持为一定，此外每个放射性小片的放射性材料的量均匀，但放射性小片的位置能够优化，以便提供均匀的线束密度。在另一实施方式中，放射性小片的数目被保持为一定，但除了调节放射性小片的位置以便优化线束密度的均匀性之外，还可以调节每个放射性小片的放射性材料的量的各个间隔。在第三实施方式中，放射性小片的数目被保持为一定，但除了调节放射性小片的位置以便优化线束密度的均匀性之外，还可以连续地调节每个放射性小片的放射性材料的量。在第四实施方式中，放射性小片的数目被设为可变，选择放射性小片的最小数目以便满足均匀性基准。进而，为了制作线束密度的均匀性的其他基准的组，可以组合或者省略上述均匀性基准的任意的适合置换物。
图5A以及5B表示放射线源140、闪烁体阵列200、以及PMT阵列130的相对配置的一实施方式。在图5A中，放射性小片的位置由正的记号示出。闪烁体阵列200的位置由灰矩形示出。PMT阵列的位置由二维阵列的圆示出。
图5C表示放射线源140以及闪烁体阵列200的相对配置，图5D表示放射线源140和闪烁体阵列200之间的距离“D1”为18毫米的情况下的对湮灭伽马线的线束密度的模拟结果。灰度等级表示与右侧的彩条相应的线束密度。在该模拟中，闪烁体阵列200的宽度“W”为66mm，长度“L”为218mm。
在此，在本实施方式中，能够将几个均匀性尺度之中的一个用于均匀性基准，例如用于ATA 100的目标线束被选择(即，规定的闪烁体阵列面积“ASA”整体的平均线束密度“＜Φ＞ASA”被选择)。例如，表示闪烁体阵列中的各闪烁体间的均匀性的偏差的均匀性尺度“U”能够定义为由以下的式(1)得到的、面积“ASA”整体的平均减法线束密度的归一化p－范数。即，入射至闪烁体阵列的放射线的强度根据位置而不同，因此如式(1)所示那样，根据各闪烁体中的线束密度“Φ”、面积“ASA”整体的平均线束密度“＜Φ＞ASA”的各自的偏差而算出均匀性尺度“U”。
此外，通过无限范数得到面积“ASA”整体的最大值，通过0范数得到面积“ASA”整体的平均减法线束密度的绝对值的几何平均。通过图5B以及图5C所示的规定的值而得到放射线源140以及闪烁体阵列200的尺寸以及相对位置。
因此，作为均匀性基准，能够包含针对与放射性小片的数目、各放射性小片的放射性材料的量、均匀性尺度“U”的选择以及前述的各因子的阈值/范围相关的要件的各种置换物。例如，均匀性基准决定为，放射线源140按照以下的制约被优化。(i)放射线源140包含15个以下的放射性小片，(ii)放射性小片能够在遮光箱120内的规定的区域中移动到从闪烁体阵列200向下距离D2的平面中的任意位置，(iii)各放射性小片只要具有所有放射性小片的集合小于规定的阈值的放射能即可，能够包含任意的量的放射性材料，以及(iv)均匀性尺度U2被优化。
若放射线源140的构成作为附带条件的优化问题而被定式化，则能够使用任意的适合的以往的优化方法来得到放射线源的满足要求的构成。例如，能够使用梯度下降法，来优化放射性小片的放射性材料的配置以及量。
图5B进而表示放射线源140和遮光箱120的底部124的壁之间的距离为规定距离“D2”。由以下的式(2)得到与放射线源140之间的以厘米为单位的距离S处的以每小时毫伦(mRem/时)为单位的剂量率“D”。另外，式(2)中的“A”为放射线源的以毫居(mCi)为单位的放射能。此外，式(2)是Cs－137特有的。
例如，在30cm的距离处，合计放射能为0.15mCi的放射线源140成为0.53mRem/时的剂量率，这充分低于与周40小时的劳动相当的2.5(mRem/时)，以及职业安全保健法(Occupational Safety and Health Act：OSHA)的限制1.25rem/qtr。因此，在离0.15mCi的放射线源空开距离进行作业的情况下不需要放射线遮蔽。但是，遮光箱120的壁能够提供放射线遮蔽。例如，包围Cs－137放射线源的钢的半吸收厚度为2.9cm。因此，具有由6mm厚的钢制作的壁的遮光箱120使原来的剂量率衰减13.5％对湮灭伽马线。若是进一步加厚的材料则提供进一步的遮蔽。
开始ATA 100中的闪烁体阵列200的试验，在等待规定时间之后，收集足以能够分析闪烁体阵列200的品质的闪烁数据。分析结果之一是闪烁体阵列200的各阵列(例如，图2表示闪烁体阵列200的五个阵列)的泛洪图。进而，找到与各个闪烁体元件对应的区域间的边界而通过划定来分割泛洪图。
图6表示用于16×8阵列的闪烁体元件的泛洪图的一实施方式。水平轴以及垂直轴对应于Anger算术的x轴以及y轴，白等级表示对应右侧的彩条的计数密度。划定与各个闪烁体元件对应的区域间的边界的线在图6的泛洪图上重合。
图7表示为了决定阵列品质以及闪烁体阵列中的缺陷存在而用于对闪烁数据进行处理并分析的例示的方法。
在试验对象物(例如，闪烁体阵列)配置于托盘110的凹陷116，托盘110相对于遮光箱120滑动至试验位置的步骤710中，开始阵列试验方法700。
在方法700的步骤720中，将PMT HV设为接通，在经过了规定的时间之后收集充分的闪烁数据。在此，还能够使用放射能等级更高的放射线源140来降低时间，但若放射线源140的放射能增加，则为了维持可允许的剂量率而产生与放射线遮蔽之间的折衷。闪烁数据被储存至计算机可读存储器中，且/或在步骤730～760中的闪烁数据的分析之前，闪烁数据被进行预处理。
在方法700的步骤730中，使用Anger算术生成泛洪图(例如，图6所示的泛洪图)。另外，该过程是公知的，在本说明书中省略详细的记载。
在方法700的步骤740中，将泛洪图分割为与各阵列的各个元件对应的区域。例如，闪烁体阵列构成为闪烁体元件的二维阵列，若对湮灭伽马线相撞则从各元件产生光学的闪烁光子的脉冲。各闪烁体元件的剖面积例如为4mm×4mm。进而，闪烁体元件具有它们之间不同的表面处理或者反射性材料，能够对闪烁体元件间的光学的串扰进行降低和/或控制。
如图6的泛洪图所示，闪烁计数的大部分是，闪烁体元件的中心附近设为最大，边缘附近变少。因此，泛洪图示出峰和谷的图案。通过定位峰之间的谷，能够在与各闪烁体元件对应的泛洪图的区域间决定边界。例如，能够使用泛洪图以及其整体作为参考而被组入本说明书的非专利文献1所述的分割方法来进行步骤730以及740。
在方法700的步骤750中，进行包含针对各闪烁体元件的能量分辨率、相对发光率、以及峰对谷比在内的、闪烁数据以及泛洪图的各种分析。
在方法700的步骤760中，将步骤720～740的分析结果与规定的基准进行比较，若满足基准，则发出信号，成为闪烁体阵列品质良好。阵列品质例如可按照各个元件的材料的品质以及各个元件对阵列内的组件品质而分类。若不满足基准，则发出信号，为了对闪烁体阵列进行进一步的检查。
在某组的基准中，将各闪烁体的光输出以及能量分辨率与针对光输出以及能量分辨率的规定的阈值进行比较。在另一组的基准中，使用两个基准，确定闪烁体元件的组件或者闪烁体元件间的反射性材料中的错误。第一基准判断分割区域内的泛洪图峰值和分割区域的边界周边的泛洪图累计值之比是否小于规定的值。若比小于规定的值，则对闪烁体阵列建立针对潜在的缺陷的标志。第二基准询问分割区域的数目是否与闪烁体阵列内的元件的指定的数目符合。在分割区域的数目比元件的指定的数目少(或者不相等)的情况下，对闪烁体阵列建立针对潜在的缺陷的标志。若闪烁体阵列不满足两个基准，而建立了针对潜在的缺陷的标志，则阵列接受进一步的检查。在另一实施方式中，使用上述的基准的任意的置换物来评价闪烁体阵列元件，能够判断是否需要所提供的闪烁体阵列的进一步的检查。
在方法700的步骤770中，显示分析结果，且/或储存至计算机可读存储器中。例如，显示与针对各闪烁体元件的能量分辨率、相对发光率、以及峰对谷比相关的分析结果，并储存至计算机可读存储器中。即，将基于上述的第一基准、第二基准以及第三基准的分析结果进行显示，或进行储存。另外，作为分析结果，也可以是显示或储存泛洪图的情况。
图8表示具备ATA 100、以及对闪烁数据以及分析结果进行收集、储存、处理、且进行分配的电路机构以及硬件在内的闪烁体阵列试验系统800。电路机构以及硬件具备处理部870、网络控制部874、存储器878、以及数据收集系统876。闪烁体阵列试验系统800还具备进行从PMT阵列130向数据收集系统876、处理部870、存储器878以及网络控制部874的闪烁数据的路径指定的数据信道。数据收集系统876对来自检测器阵列130的闪烁数据的收集、数字化以及路径指定进行控制。数据收集系统876例如还具备对光电增倍管的电压进行控制的控制电路机构。数据收集系统876能够是集中型的系统，或能够是分散型系统或者被网络化的系统。例如，数据收集系统876的一部分的控制电路机构能够配置于ATA 100内，其他控制电路机构能够在远程配置，此外，数据收集系统876的该分散的控制电路机构能够使用网络通信来进行通信。
在一实施方式中，数据收集系统876与处理部870一体化。处理部870执行各种计算功能，包含闪烁数据的Anger逻辑、闪烁数据的分析、能量分辨率的计算、对泛洪图的元件区域的分割、统计的分析、以及分析结果与预想/校正值以及表示可允许的最低性能的阈值之间的比较。
处理部870能够具备面向特定用途的集成电路(Application SpecificIntegrated Circuit：ASIC)、现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array：FPGA)、或者作为其他复杂可编程逻辑设备(Complex Programmable Logic Device：CPLD)的能够安装的中央运算处理装置(Central Processing Unit：CPU)，作为离散逻辑门。作为FPGA或者CPLD的实施方式也可以通过超高速集成电路设计用硬件记述语言(VHSIC(VeryHigh Speed Integrated Circuit)Hardware Description Language：VHDL)、Verilog、或者其他任意硬件记述语言来编程，其程序代码也可以直接被存储至FPGA或者CPLD内部的电子存储器中，也可以被存储至其他电子存储器中。进而，存储器也可以如ROM(只读存储器，Read Only Memory)、EPROM(可擦除可编程只读存储器，Erasable Programmable ReadOnly Memory)、EEPROM(电可擦除可编程只读存储器，Electrically ErasableProgrammable Read Only Memory)、闪速存储器等那样是非易失性的。存储器还能够如静态RAM(随机存取存储器，Random Access Memory)、动态RAM等那样设为易失性的，在这个情况下，不仅设置电子存储器，也可以设置对FPGA或者CPLD和存储器之间的联合进行管理的微控制器、微处理器等处理部。
作为替代，处理部870的CPU执行包含实施本说明书中记载的方法700的、计算机可读的命令的集合在内的计算机程序，该程序被存储至上述的非暂时的电子存储器和/或硬盘驱动器、CD(紧凑盘，Compact Disc)、DVD(数字通用盘，Digital Versatile Disc)、闪存驱动器、或者其他任意的已知存储介质中。进而，这些计算机可读的命令作为实用应用(utility application)、后台维护进程(background daemon)、操作系统的一部分、或者它们的组合而被提供，与美国Intel公司的Xenon处理器或者美国AMD公司的Opteron处理器等处理器、以及Microsoft VISTA、UNIX(注册商标)、Solaris、LINUX(注册商标)、Apple MAC－OS、以及本领域技术人员已知的其他操作系统等操作系统联合执行。进而，CPU还能够安装成为了执行命令而并行协调动作的多个处理器。
在一实施方式中，闪烁分析结果能够显示在显示器中。显示器也可以是LCD(液晶显示器，Liquid Crystal Display)、CRT(阴极放射线管，Cathode-Ray Tube)显示器、等离子显示器，OLED(有机发光二级管，Organic Light Emitting Diode)、LED(发光二级管，Light Emitting Diode)、或者本领域技术人员已知的其他任意的显示器。
存储器878也可以是硬盘驱动器、CD－ROM(紧凑盘只读存储器，Compact DiscRead Only Memory)驱动器、DVD驱动器、闪存驱动器、RAM、ROM、或者本领域技术人员已知的其他任意的电子存储装置。
通过美国Intel公司的网络接口卡即Intel Ethernet(注册商标)PRO等网络控制部874，能够取得CT扫描仪的各部间的交互。此外，通过网络控制部874，能够取得与外部网络的交互。当然，外部网络也可以是互联网等公共网络、LAN或者WAN等专用网络、或者它们的组合，也可以包含PSTN或者ISDN的子网。此外，外部网络也可以如以太网(注册商标)(Ethernet)网络那样是有线的，也可以如包含EDGE(增强型数据速率GSM演进，EnhancedData rates for Global Evolution)、3G、以及4G等的无线便携电话通信系统的便携电话通信网络那样是无线的。进而，无线网络也可以是WiFi、Bluetooth(注册商标)、或者已知的其他任意的无线通信方式。
以上，如所说明那样，根据本实施方式，能够提高闪烁体的试验的效率。
说明了本发明的几个实施方式，但这些实施方式是作为例子而提示的，没有意图限定发明的范围。这些实施方式能够通过其他各种方式来实施，在不脱离发明的主旨的范围内，能够进行各种省略、置换、变更。这些实施方式其变形被包含于发明的范围、主旨中，且被包含于权利要求书中记载的发明及其均等的范围。

Claims (19)

1.一种试验装置，其中，具备：
遮光壳体，具有贯通孔；
托盘，保持试验对象物；
放射线源，对插入至所述遮光壳体内的所述试验对象物照射放射线；以及
光检测器阵列，配置于所述遮光壳体内部，对来自插入至所述遮光壳体内的、由所述托盘保持的所述试验对象物的光进行受光，
所述托盘以能够滑动的方式连结所述遮光壳体的内外。
2.如权利要求1所述的试验装置，其中，
所述遮光壳体以及所述托盘构成为防止光向所述遮光壳体内泄露。
3.如权利要求2所述的试验装置，其中，
在供所述托盘插入到所述遮光壳体的插入口上，还具有防止光向所述遮光壳体内泄露的光密封件。
4.如权利要求1至3的任一项所述的试验装置，其中，
所述试验对象物为闪烁体阵列，
所述试验装置还具备处理电路，
所述处理电路收集表示由所述光检测器阵列检测的光的闪烁数据，
所述处理电路使用安格逻辑根据所述闪烁数据而生成泛洪图，
所述处理电路将所述泛洪图分割为与所述闪烁体阵列的各元件对应的区域，
所述处理电路执行使用了所述泛洪图的分析。
5.如权利要求1所述的试验装置，其中，
在所述托盘处于第一试验位置的情况下，在由所述托盘保持的所述试验对象物与所述光检测器阵列之间具有间隙。
6.如权利要求3所述的试验装置，其中，还具备：
在所述遮光壳体的第一面的所述贯通孔的开口部周围配置的第一光密封件、以及在所述遮光壳体的第二面的所述贯通孔的开口部周围配置的第二光密封件，
所述第一光密封件以及所述第二光密封件构成为，在所述托盘处于第一试验位置时，防止光向所述遮光壳体内泄露。
7.如权利要求1至3的任一项所述的试验装置，其中，
还具备开关，在所述托盘处于第一试验位置的情况下，所述开关发送表示电力被供应给所述光检测器阵列的信号。
8.如权利要求1至3的任一项所述的试验装置，其中，
还具备开关，在所述托盘处于第一试验位置或者第二试验位置的情况下，所述开关发送表示能够将电力供应给所述光检测器阵列的信号，
所述托盘还具有第一部分以及第二部分而构成，各部分分别保持所述试验对象物，
所述托盘以及所述遮光壳体构成为，在所述托盘处于所述第二试验位置的情况下，防止光向所述遮光壳体内泄露，
在所述托盘处于所述第一试验位置的情况下，所述第二部分位于所述遮光壳体的外部，所述第一部分位于所述遮光壳体内部且处于所述光检测器阵列的检测范围内，
在所述托盘处于所述第二试验位置的情况下，所述第一部分位于所述遮光壳体的外部，所述第二部分位于所述遮光壳体内部且处于所述光检测器阵列的检测范围内。
9.如权利要求1至3的任一项所述的试验装置，其中，
所述试验对象物为闪烁体元件的阵列，
所述托盘容纳具有超过9毫米且小于31毫米的高度的闪烁体元件的阵列。
10.如权利要求1至3的任一项所述的试验装置，其中，
所述遮光壳体使由所述放射线源放射的放射线衰减，以使得在离所述遮光壳体的外面达30厘米的距离处来自所述放射线源的剂量率成为小于2mRem/时。
11.如权利要求1至3的任一项所述的试验装置，其中，
所述光检测器阵列具备配置为二维阵列的光电增倍管PMT。
12.如权利要求1至3的任一项所述的试验装置，其中，
所述放射线源包含放射性元素的小片，该放射性元素的小片配置为在由所述托盘保持的所述试验对象物的平面上提供对湮灭伽马线的线束密度，所述线束密度满足规定的均匀性基准。
13.如权利要求12所述的试验装置，其中，
所述放射性元素的小片是铯同位素137的小片。
14.如权利要求12所述的试验装置，其中，
所述规定的均匀性基准包括：多个所述放射性元素的小片小于规定的数目、以及所述托盘的平面上的平均减法线束密度的变动尺度小于规定的阈值，
所述变动尺度包含0范数、1范数、2范数以及无限范数之中的一个的计算。
15.如权利要求1至3的任一项所述的试验装置，其中，
所述放射线源的各个放射线源供应具有比511keV大的能量的对湮灭伽马线束，
所述放射线源是具有小于0.55mCi的放射能等级的低放射能放射线源。
16.如权利要求1至3的任一项所述的试验装置，其中，
所述放射线源配置于所述遮光壳体内部的与所述贯通孔相比更下的位置，
所述光检测器阵列配置于所述遮光壳体的与所述贯通孔相比更上的位置。
17.如权利要求4所述的试验装置，其中，
所述处理电路在表示沿着分割区域间的边界的所述泛洪图的累计的第一分析结果超过第一阈值的情况下发送信号，
所述处理电路在表示所述泛洪图的分割区域的数目的第二分析结果小于规定的整数的情况下发送信号。
18.如权利要求4所述的试验装置，其中，
所述处理电路在表示所述泛洪图的分割区域各自的峰对谷比的第一多个分析结果的某个没有超过第一阈值的情况下发送信号，
所述处理电路在表示所述泛洪图的分割区域各自的能量分辨率的第二多个分析结果的某个超过第二阈值的情况下发送信号，
所述处理电路在表示所述泛洪图的分割区域各自的相对发光率的第三多个分析结果的某个没有超过第三阈值的情况下发送信号。
19.一种试验方法，其中，包含：
在阵列试验装置ATA的托盘上配置闪烁体阵列的步骤；
使所述托盘移动至所述阵列试验装置ATA的试验位置的步骤；
使用所述阵列试验装置ATA，收集表示由所述光检测器阵列检测的光的闪烁数据的步骤；以及
使用电路机构，根据所述闪烁数据使用安格逻辑而生成泛洪图的步骤，
所述阵列试验装置ATA具备：
遮光壳体，具有贯通孔；
所述托盘，保持所述闪烁体阵列，以能够滑动的方式连结所述遮光壳体的内外；
放射线源，对插入至所述遮光壳体内的所述闪烁体阵列照射放射线；以及
所述光检测器阵列，配置于所述遮光壳体内部，对来自插入所述遮光壳体内的、由所述托盘保持的所述闪烁体阵列的光进行受光。
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