CN108042148B - Pet探测器谱漂的实时校正的方法及谱漂校正系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种PET探测器的实时谱漂校正的方法及谱漂校正系统，方法包括：依据PET探测器的能谱图，判断所述PET探测器是否发生谱漂；若发生谱漂，则判断所述PET探测器是位于外部辐射场内还是外部辐射场外；若所述PET探测器位于外部辐射场内，则以当前PET探测器所在环境的温度值为地址，查询温度/谱漂校正的映射关系，获取谱漂校正所需要的补偿增益；基于所述补偿增益，对所述PET探测器对应的补偿电路进行补偿；其中，所述温度/谱漂校正的映射关系为温度值和该温度值的补偿增益的映射关系。上述方法可实现全天候的对PET探测器的谱漂进行校正，且校正速度快，校正效果好。
Description
技术领域
本发明涉及核医学技术，具体涉及一种PET探测器谱漂的实时校正的方法及谱漂校正系统。
背景技术
PET(positron Emission Tomography，正电子发射断层成像)设备是核医学领域里最先进的医疗诊断设备，是可以在活体上显示生物分子代谢、受体及神经介质活动的新型影像技术。目前PET已被广泛用于病症的诊断(特别是早期肿瘤的诊断)、疗效主价、脏器功能研究和药物开发等方面。
通常，PET探测器包括：闪烁晶体阵列、光导、光电探测器、前置放大电路等部件，这些部件一起封装在一个相对独立环境的机械壳里，形成PET探测器。PET探测器不可能做到完全一致，像晶条的尺寸、光导切割误差、光电探测器的转换效率、前端放大器的噪声等等，所有的因素综合起来会导致探测器的增益不同。对PET探测器进行归一化校正后，主要受老化与温度变化的影响，探测器的增益会发生变化，探测器输出的能谱图会漂移(即谱漂)，导致探测器的成像发生畸变，最终使PET探测器的空间分辨下降。
目前处理谱漂的方式是：每隔一周(或者一月)用均匀分布的校准源对PET探测器进行校准。校准后，在其后的一个周(或者一月)时间内，在保持温度恒定的情况下，探测器的增益会变化不大，输出能谱漂移很小，成像畸变很小，PET探测器的空间分辨率性能保持稳定。但在具体实施过中，很难在长时间内使探测器保持温度恒定，一般有5℃左右波动。
对此，现有的一般方法是，采用复杂的冷却系统使PET探测器的温度稳定，但其成本高，同时受PET探测器所在的大环境温度变化的影响，探测器的温度还是有轻微变化，造成探测器发生谱漂，效果不是很好。还有的方法在扫描人体前采用各种方法进行谱漂校正，但在其后扫描人体的30分钟以上的时间内，难保证探测器的温度不发生变化，这也会使探测器发生谱漂，导致成像畸变。
针对上述问题，提供一种具有谱漂校正单元的PET系统，该PET系统由众多相同的探测器排列成环形，每一个探测器用一个单独的处理电路(比如单片机、DSP或FPGA)来实现谱漂校正，虽然这样闭环反馈快，但需要的硬件资源多，成本高。另外，现有技术中还出现将PET系统中所有的探测器的谱漂校正用一个处理电路来实现，比如在一个通用CPU上用软件方法来实现，虽然该方法实现简单且成本低，但闭环反馈时间长，校正时间长，校正的速度跟不上谱漂的变化，校正效果差。
发明内容
针对现有技术中的问题，本发明实施例提供一种PET探测器谱漂的实时校正的方法及谱漂校正系统，方法可以实现实时对PET探测器的谱漂进行校正，减少PET探测器的成像畸变，且校正速度快，校正效果好。
第一方面，本发明实施例提供一种PET探测器谱漂的实时校正的方法，包括：
依据PET探测器的能谱图，判断所述PET探测器是否发生谱漂；
若发生谱漂，则判断所述PET探测器是位于外部辐射场内还是外部辐射场外；
若所述PET探测器位于外部辐射场内，则以当前PET探测器所在环境的温度值为地址，查询温度-谱漂校正的映射关系，获取谱漂校正所需要的补偿增益；
基于所述补偿增益，采用所述PET探测器对应的补偿电路进行增益补偿；
其中，所述温度-谱漂校正的映射关系为温度值和该温度值的补偿增益之间的映射关系。
在第一种可能的实现方式中，所述以当前PET探测器所在环境的温度值为地址，查询温度-谱漂校正的映射关系，获取谱漂校正所需要的补偿增益的步骤之前，所述方法还包括：
判断上一次校正时的温度值和当前时间点的温度值的差值是否小于第一阈值，所述上一次为与当前时间点距离最近的一次，所述温度值均是所述PET探测器所在环境的温度值；
如果小于所述第一阈值，则不执行获取谱漂校正所需要的补偿增益的步骤；
否则，执行获取谱漂校正所需要的补偿增益的步骤。
在第二种可能的实现方式中，判断所述PET探测器是位于外部辐射场内还是外部辐射场外的步骤之后，所述方法还包括：
若所述PET探测器位于外部辐射场外，则判断是否需要进行谱漂校正；
若需要，则调整所述PET探测器对应的补偿电路，使所述PET探测器获得的总体增益与标定时的总体增益基本相同；以及
将所述PET探测器当前温度值和所述补偿电路的补偿增益记录在所述映射关系中；
所述总体增益包括：所述补偿电路的补偿增益和所述PET探测器自身的增益。
在第二种可能的实现方式的基础上，还包括：若不需要进行谱漂校正，则将所述PET探测器当前温度值和所述PET探测器当前的补偿增益记录在所述映射关系中。
和/或，
若不需要进行谱漂校正，则将所述PET探测器当前温度值和所述PET探测器当前的补偿增益、上一次的补偿增益进行低通滤波后，得到新的补偿增益，将当前温度值和新的补偿增益记录在所述映射关系中；
所述上一次的补偿增益为当前温度值相同的且时间点最近一次的属于PET探测器的补偿增益。
在第二种可能的实现方式的基础上，判断是否需要进行谱漂校正的步骤，包括：
对所述PET探测器自身晶体辐射产生的事件累积预设时间长度的能谱图，从该能谱图中获取晶体辐射特征峰的道址；
依据所述晶体辐射特征峰的道址，获取探测器的漂移道址；
判断所述漂移道址和所述PET探测器的标定道址的差值是否大于预设第二阈值；
如果大于，则需要进行谱漂校正，否则，不需要谱漂校正。
在第二种可能的实现方式的基础想，所述漂移道址＝晶体辐射特征峰的道址*校准源特征峰的能量÷晶体辐射特征峰的能量。
第二方面，本发明实施例还一种谱漂校正系统，包括：
多个PET探测器，两个以上的分布式校正电路和一个中心处理电路；
其中，每一PET探测器连接一个补偿电路，至少两个PET探测器的补偿电路共享一个分布式校正电路；
所有的分布式校正电路连接一个中心处理电路。
在第二方面的第一种可能的实现方式中，所述分布式校正电路包括：FPGA和存储映射关系的RAM；所述FPGA在对连接该分布式校正电路的每一个PET探测器进行判断和/或校正，在判断和/或校正过程中与所述RAM交互；
所述映射关系为温度值和该温度值的补偿增益的关系。
在第二方面的第二种可能的实现方式中，所述FPGA包括：
温度监控模块，用于分别监测连接所述FPGA的每一个PET探测器的温度；
事件计数模块，用于统计所述每一个PET探测器当前的计数率；
累计能谱图模块，用于在至少一个PET探测器位于外部放射源的辐射场外时，累计该辐射场外的PET探测器的能谱图；
嵌入式CPU；
所述事件计数模块、所述累计能谱图模块和所述嵌入式CPU依次连接；
所述嵌入式CPU包括：寻峰模块、谱漂监测模块、谱漂增益计算模块、训练温度-谱漂校正曲线模块、谱漂校正模块、温度-谱漂校正模块、增益补偿模块、系统控制模块和RAM控制器；
所述系统控制模块连接所述温度监控模块和事件计数模块，所述系统控制模块在需要对一个PET探测器进行谱漂校正时控制调度所述嵌入式CPU中的其他模块，在谱漂校正完成后，进行下一个探测器的谱漂校正；
其中，所述寻峰模块、谱漂监测模块、谱漂增益计算模块、训练温度-谱漂校正曲线模块和RAM控制器依次连接，所述RAM控制器通过温度-谱漂校正模块连接所述增益补偿模块；
且所述谱漂校正模块的输入端连接所述谱漂增益计算模块，所述谱漂校正模块的输出端连接增益补偿模块；
所述增益补偿模块提供访问外部PET探测器的补偿电路的接口。
在第二方面的第三种可能的实现方式中，所述FPGA中温度监控模块的数量和该FPGA连接的PET探测器的数量一致，且每一个温度监控模块监测一个PET探测器；
所述FPGA中事件计数模块的数量和该FPGA连接的PET探测器的数量一致，且每一个事件计数模块监测一个PET探测器；
所述FPGA中累计能谱图模块的数量和该FPGA连接的PET探测器的数量一致，且每一个累计能谱图模块监测一个PET探测器。
在第二方面的第四种可能的实现方式中，所述中心处理电路通过网线与各分布式校正电路呈星形连接。
本发明实施例具有的有益效果如下：
1)能全天候的对PET探测器的谱漂进行校正即实现谱漂的实时校正，在谱漂校正过程中区分外部辐射场内或场外，从而实现精准校正。外部辐射场内的校正可理解为在扫描人体过程中同时进行校正。
2)基于上述方法，PET探测器置于辐射场外时，可以不停的训练温度-谱漂校正曲线，获得温度值和该温度值的补偿增益的映射关系，随着时间变化持续校正映射关系，进而可精准补偿PET探测器老化带来的谱漂。
3)基于谱漂校正系统中的PET探测器，该PET探测器中的光电器件，可以是光电倍增管、硅光电倍增管、盖革式雪崩二级管等，实用性强。
4)谱漂校正系统由多个相同的基于FPGA的分布式校正电路和一个基于通用CPU的中心处理电路构成，上述系统的成本适中；分布式校正能够较快提高校正速度，基于上述方法校正效果好；通过中心处理电路集中管理，校正结果与故障有报警，整体处理性能得到提高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1A为本发明一实施例提供的PET探测器谱漂的实时校正的方法的实现过程示意图；
图1B和图2分别为本发明一实施例提供的PET探测器谱漂的实时校正的方法的部分流程示意图；
图3为本发明一实施例提供的谱漂校正系统的示意图；
图4为本发明一实施例提供的分布式校正电路的架构示意图。
具体实施方式
为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。
在以下的描述中，将描述本发明的多个不同的方面，然而，对于本领域内的普通技术人员而言，可以仅仅利用本发明的一些或者全部结构或者流程来实施本发明。为了解释的明确性而言，阐述了特定的数目、配置和顺序，但是很明显，在没有这些特定细节的情况下也可以实施本发明。在其它情况下，为了不混淆本发明，对于一些众所周知的特征将不再进行详细阐述。
结合图1A和图1B所示，本实施的方法包括下述步骤。
S1、依据PET探测器的能谱图，判断所述PET探测器是否发生谱漂；若是，执行步骤S2，否则，重复判断PET探测器是否发生谱漂的步骤。
S2、若发生谱漂，则判断当前PET探测器是位于外部辐射场内还是外部辐射场外。
若PET探测器位于外部辐射场内，则执行步骤S3，PET探测器位于辐射场外时可执行步骤S3a。
S3、若PET探测器位于外部辐射场内，则以当前PET探测器所在环境的温度值为地址，查询温度-谱漂校正的映射关系，获取谱漂校正所需要的补偿增益。
本实施例中温度-谱漂校正的映射关系可为通过训练温度-谱漂校正曲线得到的温度值和该温度值的补偿增益的映射关系。
在其他实施例中，该步骤S3中的映射关系可对应为温度-谱漂校正LUT表，以下可使用LUT表可表示该步骤的映射关系。
可理解的是，在实际应用中，在执行步骤S3时，还可预先判断是否需要进行谱漂校正，例如，可预先判断上一次校正时的温度值和当前时间点的温度值的差值是否小于第一阈值，如果小于所述第一阈值，则不进行谱漂校正，即无需获取谱漂校正所需要的补偿增益。
如果大于第一阈值，可进行谱漂校正，即执行上述获取谱漂校正所需要的补偿增益的步骤S3。
在本实施例中，可以不进行谱漂校正的判断，直接获取补偿增益，也可以预先判断，进而较好的提高校正效果。
上述的上一次可理解为当前时间点距离最近的一次，所述温度值均是所述PET探测器当前所在环境的温度值。
S4、基于所述补偿增益，采用所述PET探测器对应的补偿电路进行增益补偿。
S3a、若步骤S2中PET探测器位于外部辐射场外，则判断是否需要进行谱漂校正。
举例来说，对所述PET探测器自身晶体辐射产生的事件累积预设时间长度的能谱图，从该能谱图中获取晶体辐射特征峰的道址；依据所述晶体辐射特征峰的道址，获取探测器的漂移道址；
判断所述漂移道址和所述PET探测器的标定道址的差值是否大于预设第二阈值；如果大于，则需要进行谱漂校正，否则，不需要谱漂校正。
举例来说，所述漂移道址＝晶体辐射特征峰的道址*校准源特征峰的能量÷晶体辐射特征峰的能量。本实施例中*表示乘法符号。
S5、若需要，则调整所述PET探测器对应的补偿电路，使所述PET探测器获得的总体增益与标定时的总体增益基本相同；以及将所述PET探测器当前温度值和所述PET探测器的补偿电路的补偿增益记录在所述映射关系中。
本实施例的总体增益可包括：所述补偿电路的补偿增益和所述PET探测器自身的增益。
例如，总体增益＝探测器自身的增益(光电转换器件的增益+前置放大电路的增益)+补偿电路的增益。
补偿增益＝当前补偿电路的增益*标定道址÷漂移道址。
S6、若不需要进行谱漂校正，则将所述PET探测器当前温度值和所述PET探测器当前的补偿增益记录在所述映射关系中。
在另一可选的实现场景中，上述步骤S6还可为：若不需要进行谱漂校正，则将所述PET探测器当前温度值和所述PET探测器当前的补偿增益、上一次的补偿增益进行低通滤波后，得到新的补偿增益，将当前温度值和新的补偿增益记录在所述映射关系中；
所述上一次的补偿增益为当前温度值相同的且时间点最近的上一次的属于PET探测器的补偿增益。
本实施例的方法能够能全天候的对PET探测器的谱漂进行校正，用于区分外部辐射场外还是在外部辐射场内，可以实现精准的谱漂校正。
本实施例中的外部辐射场内校正可包括：在扫描人体过程中同时进行校正。
例如，PET探测器置于辐射场外时，不停的训练温度-谱漂校正曲线，校正曲线是随着时间在变化，可补偿探测器老化带来的谱漂。
如图2所示，图2示出了本发明一实施例提供的PET探测器谱漂的实时校正的方法的示意图，本实施的方法包括下述步骤。
201、用分布均匀的校准源校正PET后，立即从探测器的能谱图中通过寻峰算法得到校准源特征峰的道数(即标定道址)。
举例来说，校准源可以是22Na、57Co、68Ge，本实施例可优选68Ge作为校准源。校准源特征峰可优先正电子湮灭辐射产生的0.511MeV峰。0.511MeV峰标定道址记为CRatePeak511。
202、依据标定道址，判断所述PET探测器是否发生谱漂。
也就是说，当特征峰的道址发生了位移，即表明探测器发生了谱漂。若发生谱漂则执行下述步骤。
203、在接下来的PET探测器使用过程中，实时判断PET探测器是否置于外部放射源的辐射场内。
本实施例中，当PET探测器接收到事件的计数率高于探测器本身晶体辐射产生事件的计数率时，则判定PET探测器置于外部放射源的辐射场内，跳转到步骤208；否则，则判定PET探测器置于外部放射源的辐射场外，跳转到204。
由于探测器的晶体所含放射性元素的密度不同、晶体的体积不同，探测器本身晶体辐射产生事件的计数率，需要通过实际测量得到。测量时，PET探测器须置于任何放射源的辐射场外。例如，一个探测器本身晶体辐射的计数为15kcps左右。
204、PET探测器置于外部放射源的辐射场外时，对PET探测器本身晶体辐射产生出的事件累计一定时间长的能谱图，再从该能谱图寻找特征峰的峰位，得到晶体辐射特征峰所在能谱图上的道址，由于能谱图上能量与道址成线性关系，计算出探测器的漂移道址。
本实施例中，漂移后的道址＝晶体辐射特征峰的道址×校准源特征峰的能量÷晶体辐射特征峰的能量。
举例来说，可对探测器本身晶体辐射产生出的事件累计10s长的能谱图。
本实施例中，探测器晶体中的有些组成元素能衰变发射荧光，且该能被光电探测器探测到，比如LSO(镥硅酸)和LYSO(硅酸钇镥)等闪烁晶体的176Lu元素。176Lu的衰变周期为22亿年，产生容易识别的0.307MeV峰位。这里的晶体辐射特征峰优选0.511MeV峰位。那漂移后的道址可按如下公式计算，CDriftPeak511＝CPeak307×511÷307，其中CPeak307为探测器本身晶体辐射产生的0.307MeV峰的道址，CDriftPeak511为0.511MeV峰的漂移道址。
205、判断是否需要谱漂校正。
具体地，如果漂移道址与标定道址相差大于设定的阈值，则认为谱漂过大，需要进行谱漂校正，跳转到206；反之，则认为谱漂很小，即不需要校正，则跳转到207。
举例来说，如果0.511MeV峰的漂移道址与标定道址相差大于2道时，则认为谱漂过大，需要进行谱漂校正。
206、谱漂校正。
即，通过调整补偿电路的增益使探测器的总体增益与标定时的总体增益不变，从而校正谱漂。
具体地，当谱漂向高道址偏移时，说明探测器的总体增益偏大，需要减少补偿电路的增益，来使总体增益不变，反之，则增大补偿电路增益。
本实施例中，补偿增益的计算公式为：补偿增益＝当前补偿电路的增益×标定道址÷漂移道址。即，补偿增益GComp＝GCur×CRatePeak511÷CDriftPeak511，其中，GComp为补偿增益、CRatePeak511为标定道址、CDriftPeak511为0.511MeV峰的漂移道址、GCur为当前增益。
207、训练温度-谱漂校正曲线。
当探测器的谱漂小于某值时，则认为在当前温度TCur下探测器的补偿增益GComp是正确的，则把温度与补偿增益记录下来。
考虑到温度涨落与探测器探测效率落的影响，阶梯温度量化精度要合理(例如，可量化精度为0.5℃，但温度传感器的精度为±0.2℃)，对相同温度下的上次记录的补偿增益GComp和本次记录的补偿增益GComp进行低通滤波得到新的补偿增益GCompFilter(即滤波后的补偿增益)，然后以温度值为地址把该补偿增益存储在温度/谱漂校正LUT表，该过程称为训练温度/谱漂校正曲线。训练完后，回到203。
本实施例的低通滤波可用简单一阶低通滤波实现，比如GCompFilter＝1/32 GComp+31/32 GCur。然后以温度TCur值为地址把该补偿增益GCompFilter存储在温度/谱漂校正LUT表。
即，不断迭代，逼近谱漂量小于2道(预设阈值),则认为谱漂校正成功，同时训练出温度-谱漂校正曲线。
208、当PET探测器置于外部放射源的辐射场内时，判断上次校正时的温度与当前的温度TCur相差是否小于设定值(如上述举例的0.5℃)。
如果小于该值，则认为不需要进行温度/谱漂校正，则跳转到203；反之则需要进行温度-谱漂校正，跳转到209。
209、在TLast与TCur的差值大于等于设定值时，进行温度-谱漂校正。
以温度值TCur为地址，查询温度-谱漂校正LUT表，获得谱漂校正所需要的补偿增益GCompFilter，对补偿电路进行增益补偿，然后跳转到203。
本实施例中的PET探测器温度在小范围变化时，无论是置于在辐射场外还是在辐射场内(如在扫描人体时)，都能实时对探测器的谱漂进行较正，减少探测器成像畸变。
也就是说，在长时间内，探测器的老化会使能谱发生漂移；而在短时间内，主要受温度的影响，探测器的能谱发生漂移。结合图1A和图2所示，当探测器置于辐射场外时，实时监测谱漂的变化，并进行谱漂校正，同时训练温度/谱漂校正曲线；当探测器置于辐射场内时，实时监测温度的变化，再通过温度/谱漂校正；在短时间内，不论是在辐射场外还是在辐射场内，都能得到较正，同时在长时间内，通过不断训练温度/谱漂校正曲线,可以补偿探测器非线性的老化。
根据本发明实施例的另一方面，本发明实施例还提供一种谱漂校正系统，如图3所示，该系统包括：多个PET探测器，两个以上的分布式校正电路和一个中心处理电路；
其中，每一PET探测器连接一个补偿电路；至少两个PET探测器的补偿电路共享一个分布式校正电路，所有的分布式校正电路连接一个中心处理电路。本实施例的中心处理电路和与上位机通信。
在一种可选的实现场景中，分布式校正电路可包括：FPGA和存储映射关系的RAM；所述FPGA在对连接该分布式校正电路的每一个PET探测器进行判断和/或校正，在判断和/或校正过程中与所述RAM交互；
所述映射关系为温度值和该温度值的补偿增益的关系即上述的温度-谱漂校正LUT表。
本实施例中将PET探测器的相邻位置几个探测器分一区，同一分区的探测器共享一个分布式校正电路，上述的中心处理电路可监控所有探测器的校正过程。
另外，本实施例中几个相邻的探测器共享的分布式校正电路采用FPGA来实现。即，各分布式校正单元的FPGA内部采用并行的校正模块同时对多个探测器进行校正；中心处理电路主要监控各分布式校正电路的校正过程，对校正结果进行分析处理并预警。
为更好的理解本实施例的分布式校正过程，以下对FPGA进行详细说明：
如图4所示，在FPGA内部，有事件计数模块41、温度监控模块42和累计能谱图模块43，及在FPGA的嵌入式CPU里实现的寻峰模块44、谱漂监测模块45、谱漂增益计算模块46、训练温度-谱漂校正曲线模块47、谱漂校正模块48、温度-谱漂校正模块49、增益补偿模块50、系统控制模块51和RAM控制器52；
在FPGA外部的RAM用来存储温度/谱漂校正LUT表(即前述的映射关系)。其中，温度监控模块41、事件计数模块42和累计能谱图模块43与多个探测器一一对应，用逻辑资源实现，可并行运算处理；寻峰模块44、谱漂增益计算模块46、增益补偿模块50、谱漂校正模块48等在FPGA的嵌入式CPU里用软件串行轮流实现。
事件计数模块42实时统计当前的计数率，如果计数率高于某个阈值，则认为当前PET探测器置于外部放射源的辐射场里；否则，则认为当前PET探测器置于外部放射源的辐射场外。
如果PET探测器置于外部放射源的辐射场外，则启动累计能谱图模块43，把一定数量的事件累计能谱图。累计能谱图完成后，通知FPGA的嵌入式CPU，嵌入式CPU再调用寻峰模块44，寻峰出特征峰的道址，再计算出漂移道址。谱漂监测模块45可监测谱漂是否超限。
寻峰模块44的算法很多，一般是对能谱曲线滤波后，通过拟合特征峰，找出其最高点所在的位置，即为特征峰的峰位。
谱漂监测模块45用于在寻峰模块得到新的谱漂道址与记录的标定地址相差得到谱漂量后，监测谱漂量是否超过预设2道。如果超过2道，则需要校正；反之，则认为校正成功，接着训练训练温度-谱漂校正曲线。
谱漂增益计算模块46，通过谱漂道址、标定地址及当前增益来计算出补偿增益。
补偿增益通过下面的关系计算得到，GComp＝GCur×CRatePeak÷CDriftPeak，其中，GComp为补偿增益，GCur为当前增益，GDriftPeak为谱漂道址，GRatePeak为标定道址。
谱漂校正模块48把计算好谱漂校正的补偿增益值转换后传递给增益补偿模块。
训练温度-谱漂校正曲线模块47，当判定校正成功时，记录当前的温度与增益值并存放在位于外部RAM的温度与谱漂校正LUT表。由于探测器的探测效率落的影响，当前计算出的增益在存入LUT表前需要进行滤波处理，可把当前计算出的增益值与已存放LUT表的增益值进行低通滤波。
温度-谱漂校正模块49当监测到当前的温度与上次校正时的温度的差大于一定范围时，查询位于外部RAM的温度与校正增益LUT表，获得该温度下的校正增益值进行校正。
寻峰模块44、谱漂监测模块45、谱漂增益计算模块46、训练温度-谱漂校正曲线模块47、谱漂校正模块48、温度-谱漂校正模块49、增益补偿模块50等都在系统控制模块51的控制调度下完成校正，且需要对一个探测器的谱漂校正完后，再进行下一个探测器的谱漂校正。
本实施例的中心处理电路由工控机或者普通PC机上的通用CPU来实现。中心处理电路通过网线或者特殊的通信链路与各分布式校正电路呈星形连接通信。中心处理电路主要完成如下任务：
初始化各分布式校正电路的参数，接收上位机的命令通知各分布式校正电路运行或暂停校正处理，接收并分析各分布式校正电路的校正处理结果，判断是否需要向上位机报告报警信息，记录相关日志。
举例来说，本实施例中，谱漂校正系统可由96个探测器组成，如图3所示，相邻4个PET探测器共享一个分布式校正处理电路，则有24个这样的分布式校正电路，分布式校正电路核心采用FPGA来实现，在FPGA内部可并行处理相同的功能。
特别地，图3中示出的温度监控模块41、事件计数模块42和累计能谱图模块43与4个探测器一一对应，各有4个，用并行的逻辑资源实现，同时完成功能4个探测器的对应功能。
即FPGA中温度监控模块的数量和该FPGA连接的PET探测器的数量一致，且每一个温度监控模块监测一个PET探测器；
FPGA中事件计数模块的数量和该FPGA连接的PET探测器的数量一致，且每一个事件计数模块监测一个PET探测器；
FPGA中累计能谱图模块的数量和该FPGA连接的PET探测器的数量一致，且每一个累计能谱图模块监测一个PET探测器。
每个探测器本身晶体辐射产生事件的计数率，经过实际测量得到15kcps。件计数模块实时统计当前的计数率，如果其高于15kcps，则认为当前PET探测器置于外部放射源的辐射场内；否则，则认为当前PET探测器置于外部放射源的辐射场外。
如果置于外部放射源的辐射场外，则启动累计能谱谱模块，一定数量的事件累计能谱图。累计能谱的最短时间，满足寻峰模块能准确地找到峰位，经过测试10s累计时间就够了。
中心处理电路来监控所有探测器的校正过程，对校正结果进行分析处理并预警。
本实施例中，PET探测器中的光电器件，可以是光电倍增管、硅光电倍增管、盖革式雪崩二级管等，实用性强。
上述的谱漂校正系统由多个相同的基于FPGA的分布式校正电路和一个基于通用CPU的中心处理电路构成，上述系统的成本适中；分布式校正能够较快提高校正速度，基于上述方法校正效果好；通过中心处理电路集中管理，校正结果与故障有报警，整体处理性能得到提高。
还需要说明的是，本发明中提及的示例性实施例，基于一系列的步骤或者装置描述一些方法或系统。但是，本发明不局限于上述步骤的顺序，也就是说，可以按照实施例中提及的顺序执行步骤，也可以不同于实施例中的顺序，或者若干步骤同时执行。
最后应说明的是：以上所述的各实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (7)
1.一种PET探测器谱漂的实时校正的方法，其特征在于，包括：
依据PET探测器的能谱图，判断所述PET探测器是否发生谱漂；
若发生谱漂，则判断所述PET探测器是位于外部辐射场内还是外部辐射场外；
若所述PET探测器位于外部辐射场内，则以当前PET探测器所在环境的温度值为地址，查询温度-谱漂校正的映射关系，获取谱漂校正所需要的补偿增益；所述温度-谱漂校正的映射关系为温度值和该温度值的补偿增益之间的映射关系；
基于所述补偿增益，采用所述PET探测器对应的补偿电路进行增益补偿；
若所述PET探测器位于外部辐射场外，则判断是否需要进行谱漂校正；
若需要，则调整所述PET探测器对应的补偿电路，使所述PET探测器获得的总体增益与标定时的总体增益基本相同；以及
将所述PET探测器当前温度值和所述补偿电路的补偿增益记录在所述映射关系中；
所述总体增益包括：所述补偿电路的补偿增益和所述PET探测器自身的增益；
其中，判断是否需要进行谱漂校正的步骤，包括：
对所述PET探测器自身晶体辐射产生的事件累积预设时间长度的能谱图，从该能谱图中获取晶体辐射特征峰的道址；
依据所述晶体辐射特征峰的道址，获取探测器的漂移道址；
判断所述漂移道址和所述PET探测器的标定道址的差值是否大于预设第二阈值；
如果大于，则需要进行谱漂校正，否则，不需要谱漂校正。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述以当前PET探测器所在环境的温度值为地址，查询温度-谱漂校正的映射关系，获取谱漂校正所需要的补偿增益的步骤之前，所述方法还包括：
判断上一次校正时的温度值和当前时间点的温度值的差值是否小于第一阈值，所述上一次为与当前时间点距离最近的一次，所述温度值均是所述PET探测器所在环境的温度值；
如果小于所述第一阈值，则不执行获取谱漂校正所需要的补偿增益的步骤；
否则，执行获取谱漂校正所需要的补偿增益的步骤。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
若不需要进行谱漂校正，则将所述PET探测器当前温度值和所述PET探测器当前的补偿增益记录在所述映射关系中；
和/或，
若不需要进行谱漂校正，则将所述PET探测器当前温度值和所述PET探测器当前的补偿增益、上一次的补偿增益进行低通滤波后，得到新的补偿增益，将当前温度值和新的补偿增益记录在所述映射关系中；
所述上一次的补偿增益为当前温度值相同的且时间点最近一次的属于PET探测器的补偿增益。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述漂移道址＝晶体辐射特征峰的道址*校准源特征峰的能量÷晶体辐射特征峰的能量。
5.一种谱漂校正系统，其特征在于，包括：
多个PET探测器，两个以上的分布式校正电路和一个中心处理电路；
其中，每一PET探测器连接一个补偿电路，至少两个PET探测器的补偿电路共享一个分布式校正电路；
所有的分布式校正电路连接一个中心处理电路；
所述分布式校正电路包括：FPGA和存储映射关系的RAM；所述FPGA在对连接该分布式校正电路的每一个PET探测器进行判断和/或校正，在判断和/或校正过程中与所述RAM交互；
所述映射关系为温度值和该温度值的补偿增益的关系；
所述FPGA包括：
温度监控模块，用于分别监测连接所述FPGA的每一个PET探测器的温度；
事件计数模块，用于统计所述每一个PET探测器当前的计数率；
累计能谱图模块，用于在至少一个PET探测器位于外部放射源的辐射场外时，累计该辐射场外的PET探测器的能谱图；
嵌入式CPU；
所述事件计数模块、所述累计能谱图模块和所述嵌入式CPU依次连接；
所述嵌入式CPU包括：寻峰模块、谱漂监测模块、谱漂增益计算模块、训练温度-谱漂校正曲线模块、谱漂校正模块、温度-谱漂校正模块、增益补偿模块、系统控制模块和RAM控制器；
所述系统控制模块连接所述温度监控模块和事件计数模块，所述系统控制模块在需要对一个PET探测器进行谱漂校正时控制调度所述嵌入式CPU中的其他模块，在谱漂校正完成后，进行下一个探测器的谱漂校正；
其中，所述寻峰模块、谱漂监测模块、谱漂增益计算模块、训练温度-谱漂校正曲线模块和RAM控制器依次连接，所述RAM控制器通过温度-谱漂校正模块连接所述增益补偿模块；
且所述谱漂校正模块的输入端连接所述谱漂增益计算模块，所述谱漂校正模块的输出端连接增益补偿模块；
所述增益补偿模块提供访问外部PET探测器的补偿电路的接口。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述FPGA中温度监控模块的数量和该FPGA连接的PET探测器的数量一致，且每一个温度监控模块监测一个PET探测器；
所述FPGA中事件计数模块的数量和该FPGA连接的PET探测器的数量一致，且每一个事件计数模块监测一个PET探测器；
所述FPGA中累计能谱图模块的数量和该FPGA连接的PET探测器的数量一致，且每一个累计能谱图模块监测一个PET探测器。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述中心处理电路通过网线与各分布式校正电路呈星形连接。
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