ES3054328B2

ES3054328B2 - Metodo de calibracion de detector de pet y dispositivo de calibracion

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Publication number: ES3054328B2
Application number: ES202430602A
Authority: ES
Inventors: Martinez Laura Moliner; Baviera José María Benlloch; Correcher Carlos Salvador; Pico Adrián Beltra; Peter Bruyndonckx
Original assignee: Bruker Espanola S A; Consejo Superior de Investigaciones Científicas; Universitat Politècnica de València
Current assignee: Bruker Espanola S A; Consejo Superior de Investigaciones Científicas; Universitat Politècnica de València
Priority date: 2024-07-15
Filing date: 2024-07-15
Publication date: 2026-07-23
Anticipated expiration: 2044-07-15
Also published as: EP4682590A1; ES3054328A1

Abstract

Método y dispositivo de calibración de un detector PET. Método y dispositivo de calibración para un aparato PET ensamblado que comprende un conjunto de detectores PET opuestos y emparejados, que consiste en: 1) disponer un conjunto móvil con un detector externo (3) de rayos gamma y una fuente radiactiva (2) cerca y alineada con un primer detector (1); 2) posicionar el detector de rayos gamma (3) cerca de un segundo detector PET en un eje (5) con la fuente radiactiva perpendicular al eje de calibración; 3) exponer el detector (1) y el detector externo (3) a la fuente radiactiva (2); 4) desplazar el conjunto móvil a lo largo del eje de calibración (5) en una serie de pasos discretos, para cada paso: 5) obtener datos de eventos de la fuente radiactiva (2). 6) reconocer y almacenar eventos de coincidencia. 7) vincular los datos de eventos a una región espacial en el cristal de centelleo. 8) mover el conjunto para que la fuente radiactiva se acerque a otro detector.

Description

[0001] DESCRIPCIÓN

[0003] MÉTODO DE CALIBRACIÓN DE UN DETECTOR PET

[0004] CAMPO DE LA INVENCIÓN

[0006] La presente invención se refiere al campo de los detectores para tomografía por emisión. Más específicamente, se refiere a un método y dispositivo para realizar una autocalibración de un detector basado en cristal monolítico o semi-monolítico para tomografía por emisión, más particularmente para aparatos PET.

[0008] ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

[0009] La imagen PET es una técnica médica no invasiva que proporciona información detallada sobre los procesos biológicos dentro del cuerpo. Esta modalidad de imagen se basa en la detección de radionúclidos emisores de positrones, que se inyectan en el cuerpo del paciente. Los radionúclidos inyectados sufren desintegración por positrones, resultando en un proceso de aniquilación positrón-electrón y, por lo tanto, emitiendo dos fotones gamma en direcciones opuestas con una energía de 511 keV cada uno. Un evento en PET consiste en la detección simultánea de estos dos fotones de aniquilación y, después del proceso de reconstrucción, se obtiene una imagen funcional que representa la distribución del radiotrazador dentro del cuerpo.

[0010] Los detectores suelen estar formados por un cristal centelleador que convierte la energía de los rayos gamma en luz visible, conectado a una matriz de fotosensores (como PMTs o SiPM) que convierten la luz en señales eléctricas. Estas señales eléctricas se digitalizan para obtener información sobre la distribución de la luz que luego se procesa para finalmente proporcionarnos la posición de impacto 3D y la energía depositada de los fotones gamma incidentes en los cristales centelleadores.

[0011] También existen detectores de un solo paso que utilizan tecnología de semiconductores para convertir directamente la energía de los fotones gamma incidentes en señales eléctricas, proporcionando información de posición y energía de estas interacciones. Para generar imágenes de alta calidad, la precisión de la posición de impacto del fotón y energía es crucial. El error en la ubicación de estos eventos resultará en un mal posicionamiento de la Línea de Respuesta (LOR), la línea teórica que une los dos fotones resultantes de la aniquilación, definida por los puntos de impacto en los detectores opuestos que proporciona la información básica utilizada para los algoritmos de reconstrucción que generan la imagen. Este mal posicionamiento resultará en una imagen más borrosa y menos precisa. Por otro lado, los fotones gamma que han sufrido dispersión no pueden estimarse correctamente si la energía depositada no se mide con la precisión requerida, afectando en última instancia a la cuantificación de la imagen reconstruida final.

[0012] Muchos aparatos PET utilizan detectores pixelados, donde el problema de determinar en qué píxel se detuvo el rayo gamma se simplifica. Incluso en estos casos, se necesita alguna calibración de los detectores individuales, ya que los cristales generalmente no están acoplados uno a uno a los fotosensores, por lo que la luz generada en los cristales se distribuye entre varios fotosensores. Además, los datos deben digitalizarse, introduciendo ruido y requiriendo alguna calibración de posicionamiento para asegurar que se identifique el cristal real después del procesamiento. Estos detectores pixelados son muy eficientes en la localización de la posición, pero no permiten determinar la profundidad de interacción en el cristal. Aparatos más avanzados como la tecnología phoswich (dos capas de píxeles), o aparatos de lectura dual (fotodetectores en ambos lados de los cristales) permiten al menos una información parcial de la profundidad de interacción, aunque aumentan la complejidad y el costo. En estos casos, también se necesita una calibración específica para recuperar la posición de impacto 3D completa. La determinación de la posición es más compleja cuando se utilizan detectores monolíticos o semi-monolíticos, donde la distribución de luz generada por la detección del rayo gamma se expande en el cristal generándose depósitos de luz en varios fotosensores. En este caso, esta distribución de luz necesita ser caracterizada para recuperar la posición 3D. Se han publicado muchos algoritmos para tratar los datos de distribución de luz, desde variaciones de la ubicación del centro de gravedad (métodos de Centro de Gravedad (CoG) o Rise to The Power (RTP)) hasta métodos de aprendizaje automático como el tree-boosting, Maximum Likelihood Expectation Maximization (MLEM) o redes neuronales.

[0013] En todos los casos, independientemente del método a utilizar, se necesita realizar algún procedimiento de calibración, generalmente tomando determinados datos de referencia y usándolos para generar look-up-tables, modelos de probabilidad o modelos de redes neuronales. El procedimiento de adquisición de datos de calibración es crucial para obtener datos de referencia de buena calidad que proporcionen un modelo preciso que se utilizará en el algoritmo de posicionamiento y estimación de energía.

[0014] Existen varios métodos en el estado del arte utilizados para obtener datos de calibración, siendo el más común es el uso de fuentes colimadas. Este procedimiento expone el detector a una fuente colimada, de la que se conocen la posición y la dirección de los rayos gamma incidentes. Las señales eléctricas generadas pueden caracterizarse y mapearse (dependiendo del algoritmo de posicionamiento) a la posición de impacto real. La fuente realiza barridos, esto es, se mueve a varias posiciones de referencia (puede estar en las tres dimensiones del sensor) y los datos de referencia adquiridos se utilizan para generar el modelo completo del detector. Este procedimiento es lento y requiere medios mecánicos de alta precisión (por ejemplo, un brazo robótico) para automatizar el proceso.

[0015] Este procedimiento puede simplificarse utilizando una máscara 2D donde la fuente colimada proporciona haces paralelos a diferentes posiciones del detector, reduciendo el tiempo de calibración, pero aumentando el peso del colimador y por tanto la complejidad de posicionamiento del conjunto de calibración.

[0016] Una variación de la fuente colimada es el uso de haces colimados, donde cada haz puede desplazarse a través de un plano del detector (por ejemplo, un abanico en el plano xz, otro en el plano yz y, posiblemente, un tercero en el plano xy). De este modo se proporciona información de una línea de detector completa, no solo de un punto como la fuente colimada. Utilizar haces reduce el tiempo del procedimiento, pero aumenta la complejidad de los algoritmos para generar el modelo completo del detector.

[0017] Estos métodos presentan varios inconvenientes:

[0018] - Los detectores necesitan ser calibrados individualmente antes de ser montados en el conjunto final ya que no hay suficiente espacio cuando se ensambla la disposición completa del detector (especialmente en aparatos de animales pequeños). Es especialmente complicado calibrar el eje z (profundidad de interacción) cuando el aparato está completamente montado.

[0019] - Se necesitan fuentes de alta actividad, o las fuentes líquidas necesitan ser rellenadas en múltiples ocasiones debido al uso de los colimadores para tener suficiente información en el proceso de calibración.

[0020] - Los colimadores generan dispersión siendo una fuente de ruido inevitable difícil de identificar y corregir, incrementando la resolución de energía y los errores de posicionamiento.

[0021] - El peso de los colimadores aumenta los requisitos de los medios mecánicos para mover el conjunto de calibración a diferentes ubicaciones, haciendo imposible el uso de brazos robóticos de bajo costo que solo pueden soportar 1-2 kg de peso. Por otro lado, también existen procedimientos que pueden hacer uso de fuentes no colimadas (US10393895) donde el detector está expuesto a la radiación de una fuente no colimada, como una fuente puntual, y recopilando numerosos conjuntos de datos sin un objetivo específico. Estos conjuntos pueden ser someteidos a un procesamiento adicional utilizando un método de autoorganización como el mapa autoorganizado de Kohonen (SOM) [Kohonen, T. Self-organized formation of topologically correct feature maps. Biol. Cybern.43, 59–69 (1982). https://doi.org/10.1007/BF00337288].

[0022] Este enfoque presenta la ventaja de usar una mecánica mucho más simple (únicamente la fuente puntual dentro del aparato, ya ensamblado), pero requiere un procedimiento mucho más complejo. Requiere simulaciones de Monte Carlo para predecir los eventos de centelleo, necesita un conjunto de datos de calibración muy extenso (quizás solo una fuente no es suficiente) y el error de posicionamiento de la fuente es una fuente importante de errores en la calibración. Este método no se ha utilizado para calibrar eltime-walken el detector, lo que agregará nueva complejidad a los cálculos.

[0023] La presente invención proporciona un método de calibración que evita el uso de colimadores pesados y algoritmos de procesamiento complejos. La invención también proporciona un dispositivo de calibración que incluye un detector adicional (con respecto a los detectores a calibrar), muy estrecho en la dirección de calibración, que seleccionará solo los eventos adecuados para la calibración mediante colimación electrónica.

[0024] La información proporcionada es similar a las fuentes de calibración de haz de abanico sin los efectos de dispersión no deseados y con la ventaja de usar un sistema de calibración muy ligero que podría usarse fácilmente en los sitios de instalación de los escáneres (incluso para aparatos de animales pequeños). Esta invención permite la calibración en sistema, es decir, cuando el sistema final o aparato ya está ensamblado.

[0026] Descripción de la invención

[0028] La presente invención se refiere a un método de calibración PET para un aparato PET ensamblado, que comprende un conjunto de detectores enfrentados, que comprende: 1) - disponer de un conjunto móvil que comprende una fuente radiactiva que emite positrones y un detector de rayos gamma externo al sistema a calibrar, donde la fuente radiactiva está ubicada cerca de, y alineada con, un primer detector del aparato PET a calibrar,

[0029] 2) - posicionamiento remoto del detector de rayos gamma externo cerca de un segundo detector del aparato PET opuesto al primer detector, estando el detector de rayos gamma externo alineado con la fuente radiactiva en un eje perpendicular al eje de calibración,

[0030] 3) - exponer el detector a calibrar y el detector de rayos gamma externo a la radiación de la fuente radiactiva,

[0031] 4) - desplazar el conjunto móvil mediante un primer medio mecánico, permitiendo el movimiento de la fuente radiactiva y el detector externo como una unidad, a lo largo del eje de calibración, en una serie de pasos discretos, y, en cada paso:

[0032] 5) - obtener datos de eventos de la fuente radiactiva a partir del detector a calibrar y y obtener datos de eventos de la fuente radiactiva a partir del detector externo, a partir del detector externo,

[0033] 6) - reconocer y almacenar eventos de coincidencia entre el detector a calibrar y el detector externo,

[0034] 7) - vincular datos de eventos a una región espacial en el cristal de centelleo del detector a calibrar, y

[0035] 8 – mover el conjunto móvil mecánico en el aparato PET como una unidad de manera que la fuente radiactiva se acerque a otro detector a calibrar, repitiendo los pasos 4-7 para cada detector a calibrar en el aparato PET.

[0037] El método de la invención puede además comprender:

[0038] 9. En caso de necesitar calibrar otro eje del detector, rotar la fuente radiactiva y el detector externo como una unidad, alineándolos con una segunda dirección de calibración, y repetir los pasos 4-7 para calibrar el conjunto completo de detectores en su geometría final para su uso.

[0040] El método de invención puede además comprender:

[0041] 10. En caso de necesidad de calibración de profundidad de interacción, rotar la fuente radiactiva y el detector externo como una unidad, alineándolos en una dirección no perpendicular a la superficie del detector a calibrar. Repetir los pasos 4-7 para calibrar todos los detectores en la geometría final para su uso.

[0043] El paso opcional 9 y 10 se pueden llevar a cabo después del paso 8 del método, de forma independiente entre sí, o se pueden llevar a cabo ambos secuencialmente.

[0044] El método de la presente invención necesita una fuente radiactiva, ya que se basa en la detección exclusiva de coincidencias con el detector externo. Esta es la base de la calibración electrónica, sin blindaje.

[0046] Un medio mecánico permite el movimiento del conjunto móvil linealmente en los tres ejes espaciales y también su rotación en el eje axial y/o el otro eje (para, por ejemplo, adquirir datos a 45 grados para la calibración DOI).

[0048] Según las realizaciones preferentes, la calibración se lleva a cabo para los tres ejes, como se puede ver en las figuras adjuntas. Para cada eje de calibración, el conjunto móvil rota en el eje axial para calibrar todos los detectores PET y se mueve en el eje de calibración (axial o transaxial).

[0050] Según realizaciones adicionales, se utilizan uno o más dispositivos de calibración adicionales, de tal manera que cada uno tiene un conjunto mecánico que comprende una fuente radiactiva y un detector externo en la orientación apropiada para calibrar un eje específico y el conjunto mecánico solo tiene que moverse axialmente y rotar transaxialmente.

[0052] La invención también se refiere a un dispositivo de calibración en sistema para llevar a cabo el método descrito anteriormente, para un grupo de detectores gamma dispuestos en la geometría final para su uso, el dispositivo comprende:

[0053] - Una fuente radiactiva de positrones, con un espesor en el eje de la calibración menor que la precisión de calibración requerida, un detector de rayos gamma externo que forma un conjunto con la fuente radiactiva,

[0054] - un primer medio mecánico con capacidad para mover el conjunto móvil, permitiendo el desplazamiento y las rotaciones axiales del conjunto,

[0055] - un procesador de coincidencias para detectar y almacenar coincidencias entre el detector a calibrar y el detector externo y

[0056] - un procesador de datos para tener en cuenta los datos adquiridos en cada paso de calibración y que genere la información de la posición de calibración para el detector calibrado.

[0058] La fuente radiactiva emite positrones, y está ubicada cerca del detector a calibrar.

[0059] La fuente de positrones puede ser un punto, una fuente lineal o una fuente líquida que emite positrones o rayos gamma, ubicada cerca del detector a calibrar.

[0060] El ancho del detector externo de rayos gamma (espesor en la dirección de calibración) determinará la precisión de la calibración, generalmente será de 1-2 mm.

[0061] El detector externo forma un conjunto con la fuente radiactiva y está perfectamente alineado con la fuente radiactiva y ubicado en el lado opuesto del detector a calibrar, lo más lejos posible de la fuente radiactiva.

[0063] El grupo de detectores gamma puede comprender detectores de dos pasos o un detector de un paso (semiconductores).

[0065] Los detectores están dispuestos en la geometría final para su aplicación. Esta geometría puede ser, por ejemplo:

[0066]  Geometría de anillo.

[0067]  Paletas opuestas

[0068]  Geometrías abiertas

[0069] El primer medio mecánico permite el movimiento de la fuente radiactiva y el detector externo linealmente y en los tres ejes espaciales.

[0071] Según realizaciones particulares, el segundo medio mecánico también permite la rotación del conjunto móvil alrededor del eje axial para ubicarlo cerca del detector que se va a calibrar en la disposición final del detector. También puede permitir la rotación alrededor del eje transaxial (por ejemplo, para adquirir datos a 45 grados para la calibración de la DOI).

[0073] Gracias al medio mecánico que permite el movimiento de la fuente radiactiva y el detector externo, cada posición adquirida por la fuente será un punto para la calibración, los pasos de calibración serán tan pequeños como la precisión requerida para la calibración.

[0074] El procesador de datos utilizará los datos adquiridos en cada paso de calibración y generará información de calibración de posición para el detector calibrado basado en una de las siguientes técnicas conocidas:

[0075]  Centro de gravedad.

[0076]  Tablas de consulta (Look-up tables).

[0077]  Redes neuronales (o métodos de inteligencia artificial).

[0078]  Algoritmos estadísticos.

[0079]  Funciones de ajuste (monomial, funciones no lineales, etc..).

[0081] Un cristal de centelleo monolítico significa un bloque indiviso o continuo de material centelleador leído por una matriz de dispositivos sensores fotosensibles. Los fotones de centelleo generados en el cristal de centelleo monolítico pueden viajar completamente libres dentro de un bloque centelleador y la luz se dispersa por toda la matriz de dispositivos sensores fotosensibles.

[0082] Cristales de centelleo pixelados o segmentados comprenden una pluralidad de pequeños tubos de cristal de centelleo separados entre sí con material reflectante. La luz de centelleo generada en un cristal de centelleo segmentado o pixelado se transmite y enfoca en un área pequeña de la matriz de dispositivos sensores fotosensibles.

[0084] Según realizaciones particulares adicionales, el dispositivo comprende cristal LYSO y fotosensores SiPM.

[0086] Según realizaciones particulares adicionales, el dispositivo comprende un sistema de adquisición que adquiere toda la información de eventos individuales tanto para la electrónica de lecturacomo para el aparato PET utilizando un reloj de referencia común.

[0088] Según realizaciones particulares adicionales, el primer medio mecánico es un brazo robótico articulado.

[0090] Según realizaciones particulares adicionales, el procesador de datos es capaz de usar los datos adquiridos para calcular los eventos de coincidencia PET y puede determinar eltime skewde un detector después de un escaneo de la superficie del detector.

[0092] Según realizaciones particulares adicionales, el procesador de datos es capaz de usar los datos adquiridos para calcular los eventos de coincidencia PET y puede determinar la resolución de energía de un detector después de un escaneo de la superficie del detector.

[0094] Según realizaciones particulares adicionales, el procesador de datos es capaz de usar los datos adquiridos para calcular los eventos de coincidencia PET y puede determinar los parámetros de la red neuronal de un modelo de red neuronal que proporciona la posición planar de los impactos de un detector después de un escaneo de la superficie del detector.

[0096] Según realizaciones particulares adicionales, el procesador de datos es capaz de usar los datos adquiridos para calcular los eventos de coincidencia PET y puede determinar los parámetros de la red neuronal de un modelo de red neuronal que proporciona la DOI de los impactos de un detector después de un escaneo de la superficie del detector, habiendo rotado el detector externo en uno de los ejes transaxiales.

[0098] Según realizaciones particulares adicionales, el dispositivo de calibración calcula modelos de posicionamiento alternativos como el centro de gravedad, algoritmos de aprendizaje automático, tablas de consulta (look-up tables), algoritmos estadísticos o funciones específicas.

[0100] El dispositivo de calibración puede ser muy ligero ya que los soportes mecánicos necesitan fabricarse con materiales de baja atenuación, como plásticos, y la fuente radiactiva y el detector externo tendrán un peso de solo unos cientos de gramos. Esto proporciona una gran flexibilidad para seleccionar un sistema automatizado (como un brazo robótico o un conjunto de actuadores lineales) para proporcionar una alta precisión de posicionamiento del dispositivo (y también con una mecánica de bajo costo).

[0101] Si se utiliza un detector de dos pasos, el cristal de centelleo utilizado para el detector externo puede ser el mismo cristal de centelleo que el utilizado en el conjunto de detectores a calibrar u otro, que puede, por ejemplo, tener mayor densidad (mayor probabilidad de interacción) o mucho mejor resolución temporal (como LaBr3 o BaF2) ya que solo será necesario detectar el tiempo del evento de coincidencia sin importar la posición real en el detector externo.

[0102] En la generación actual de electrónica de tiempo de vuelo, los sistemas generalmente digitalizan toda la información individual de todos los detectores y el procesamiento de coincidencias se realiza consoftwareofirmware. En este esquema es muy fácil añadir un nuevo detector externo en el flujo de trabajo para ser procesado como uno de los detectores integrados en el sistema.

[0103] Breve descripción de las figuras

[0104] FIG.1muestra un diagrama con la interacción de los diferentes componentes para la adquisición y el procesamiento de datos.

[0105] FIG.2muestra un diagrama de flujo del método de la presente invención.

[0106] FIG.3muestra un ejemplo de dispositivo de calibración según una realización de la presente invención. El detector a calibrar (1) es un detector semi-monolítico. La fuente radiactiva (2) está ubicada cerca de él presentando un grosor muy fino en el eje de calibración (el lado monolítico del detector a calibrar). El detector externo (3) está conectado con una parte rígida a la fuente radiactiva (2) a través de (5). El soporte mecánico rígido (4) conectará el conjunto móvil con los medios mecánicos para su desplazamiento y rotación. El punto de rotación (6) (un segundo medio mecánico) proporciona la capacidad para que el conjunto móvil modifique su orientación con respecto al detector (1) a calibrar.

[0107] FIG 4.muestra un esquema de la colimación electrónica que ocurre cuando las emisiones de la fuente radiactiva (2) son colimadas con el detector externo (3) e impactan en una región específica en el detector a calibrar (1).

[0108] FIG. 5muestra un ejemplo de dispositivo de calibración según una realización de la presente invención, incluyendo medios mecánicos (el brazo articulado) para desplazar axialmente (dirección marcada por la flecha sólida recta) y rotar axialmente (orientación marcada por la flecha sólida rotacional) del conjunto móvil formado por los mismos componentes descritos previamente.

[0109] FIG 6. muestra el mismo dispositivo de calibración con una orientación diferente del conjunto móvil dentro de una posible realización de la pluralidad de detectores a calibrar, mostrando la capacidad del dispositivo para adquirir datos en un eje monolítico secundario para su calibración.

[0110] FIG 7.muestra el mismo dispositivo de calibración con otra orientación del conjunto móvil, en este caso no perpendicular al detector a calibrar (1), mostrando la capacidad del dispositivo para adquirir datos en diferentes profundidades para su calibración.

[0112] Referencias en las figuras:

[0113] 1. Detector a calibrar

[0114] 2. Fuente radiactiva (muy Delgada a lo largo del eje a calibrar)

[0115] 3. Detector externo del dispositivo de calibración que debe estar conectado a la electrónica de adquisición (al menos la señal de reloj) del sistema completo a calibrar.

[0116] 4. Conexión mecánica rígida del conjunto móvil con el primer medio mecánico, permitiendo el movimiento del conjunto completo como una unidad a lo largo de las direcciones espaciales marcadas con las flechas sólidas (ejes de traslación Z y X) y rotación alrededor del eje Z.

[0117] 5. Conexión mecánica rígida para la fuente radiactiva (2) y para el detector externo (3) para formar el conjunto móvil. Los elementos 2 y 3 deben estar perfectamente alineados y asociados entre sí.

[0118] 6. Segundo medio mecánico para alinear la fuente radiactiva (2) y el detector externo (3) como una unidad con los diferentes ejes de calibración del detector a calibrar (1).

[0120] EJEMPLO

[0121] Un ejemplo de un dispositivo de calibración según la invención es un dispositivo que comprende un brazo robótico que puede moverse alrededor de 6 ejes, que sostiene el conjunto móvil que comprende la fuente radiactiva y el detector externo, como se muestra en la Figura 3.

[0122] La fuente radiactiva es una fuente capilar rellenable de F18, con un diámetro interno de 0.3 mm en la dirección de calibración y una longitud en la dirección perpendicular de calibración suficiente para cubrir el área perpendicular del detector a calibrar.

[0123] El detector externo es un centelleador delgado (1 mm en la dirección de calibración), con una longitud en la dirección perpendicular de calibración suficiente para cubrir el área perpendicular del detector a calibrar.

[0124] La pluralidad de detectores a calibrar (aparato PET) consiste en 8 detectores en forma de anillo basados en cristales centelleadores monolíticos (por lo tanto, con dos ejes monolíticos) y SiPM como fotosensores y una electrónica de adquisición PET, teniendo un lado monolítico de los detectores orientado en el eje axial del escáner.

[0125] El detector externo está conectado a la electrónica de adquisición como otro detector.

[0127] El robot tiene la capacidad de mover el conjunto móvil compuesto por una fuente radiactiva delgada (2) y el detector externo (3) que están conectados con partes rígidas (5) en la dirección axial para cubrir el área completa del detector a calibrar (1). También puede proporcionar rotación a lo largo del eje axial para calibrar otros detectores que podrían estar en el aparato completo a calibrar.

[0129] El procedimiento de calibración se describe como:

[0130] 1. La fuente radiactiva se coloca lo más cerca posible del detector a calibrar.

[0131] 2. El detector externo se coloca lo más lejos posible de la fuente radiactiva.

[0133] Obtención de datos para un eje de un detector:

[0135] 3. Localizando el conjunto de la fuente radiactiva y el detector externo en el borde del primer detector a calibrar, con las dimensiones más delgadas de ambos perpendiculares a la dirección axial (como en la Figura 3), usando el robot. 4. obteniendo datos de eventos para una pluralidad de eventos de centelleo.

[0136] 5. seleccionando sólo los eventos apropiados para la calibración mediante la colimación electrónica.

[0137] 6. detectando y almacenando coincidencias entre el detector a calibrar y el detector externo para esta posición específica y detector.

[0139] Obtención de datos para la primera dirección monolítica:

[0141] 7. Mover el conjunto móvil en el eje axial en pasos discretos de 0.5 mm, repitiendo los pasos 4-6 para cada paso, usando el robot.

[0142] 8. Repetir el paso 3 y rotar el conjunto móvil en el eje axial hasta que esté alineado con el borde de otro detector a calibrar (pasos de 45 grados ya que hay 8 detectores). Repetir los pasos 4-7 para obtener datos de todos los detectores, usando el robot.

[0144] Obtención de datos para la Segunda dirección monolítica a ser calibrada:

[0146] 9. Repetir el paso 3 y rotar la orientación de la fuente radiactiva y el detector externo con respecto al detector a calibrar para alinearlo con el segundo eje monolítico a calibrar (como en la Figura 6, usando (6)).

[0147] 10. Repetir los pasos 4-7 para obtener datos de todo el eje para todos los detectores a calibrar.

[0149] Obteniendo datos para la profundidad de interacción para todos los detectores: 11. Repetir el paso 3 y rotar la orientación de la fuente radiactiva y el detector externo con respecto al detector a calibrar para obtener un ángulo de 45º entre la superficie del detector a calibrar y el conjunto (como en la Figura 7, usando (6)).

[0150] 12. Repetir los pasos 4-8 para obtener datos de todo el eje para todos los detectores a calibrar.

[0152] Procesado de datos:

[0153] 13. Procesado de datos obtenidos para cada detector

[0154] a. Utilizar los datos obtenidos con la fuente radiactiva y el detector externo alineado con uno de los ejes monolíticos de los detectores a calibrar, vinculando los datos de una pluralidad de eventos de centelleo con una región espacial donde ocurrieron dichos eventos de centelleo usando un perceptrón multicapa (red neuronal).

[0155] b. Utilizar los datos obtenidos con el conjunto móvil alineado con el otro de los ejes monolíticos de los detectores a calibrar, vinculando los datos de una pluralidad de eventos de centelleo con una región espacial donde ocurrieron dichos eventos de centelleo usando un perceptrón multicapa (red neuronal).

[0156] c. Utilizar los datos obtenidos con el conjunto móvil rotado 45º desde el eje axial, vinculando los datos de una pluralidad de eventos de centelleo con una pluralidad de regiones de profundidad de interacción (DOI) usando un perceptrón multicapa (red neuronal).

[0158] Las redes neuronales generadas podrán calibrar cualquier dato adquirido a una posición en los ejes monolíticos (x-y) y una profundidad de interacción (z).

Claims

1. REIVINDICACIONES

1. Un método de calibración para un aparato PET ensamblado, que comprende un conjunto de detectores PET opuestos emparejados, comprendiendo el método:

1) - disponer de un conjunto móvil comprendido por una fuente radiactiva que emite positrones y un detector gamma externo, donde la fuente radiactiva se sitúa cercana y alineada con un primer detector del aparato PET a ser calibrado,

2) – posicionar en remoto el detector de rayos gamma externo cerca de un segundo detector del aparato PET, opuesto al primer detector, estando el detector de rayos gamma externo alineado con la fuente radiactiva en un eje perpendicular al eje de calibración,

3) – exponer el detector a calibrar y el detector de rayos gamma externo a la radiación de la fuente radiactiva,

4) - desplazar el conjunto móvil mediante un primer medio mecánico, permitiendo el movimiento de la fuente radiactiva y el detector externo como una unidad, a lo largo del eje de calibración, en una serie de pasos discretos, y, en cada paso:

5) - obtener datos de eventos de la fuente radiactiva, a partirdel detector a calibrar y obtener datos de eventos de la fuente radiactiva a partir del detector externo,

6) - reconocer y almacenar eventos de coincidencia entre el detector a calibrar y el detector externo,

7) - vincular datos de eventos a una región espacial en el cristal de centelleo del detector a calibrar, y

8) – mover el conjunto móvil mecánico en el aparato PET como una unidad de manera que la fuente radiactiva se acerque a otro detector a calibrar, repitiendo los pasos 4-7 para cada detector a calibrar en el aparato PET.

2. El método según la reivindicación 1, que comprende además el paso 9) para calibrar otro eje de detector, el paso 9) comprende girar el conjunto móvil como una unidad, alinearlos con una segunda dirección de calibración y repetir los pasos 4-8 para calibrar el conjunto completo de detectores en su geometría final para su uso.

3. El método según la reivindicación 1 ó 2 comprende además el paso 10) para calibrar la profundidad de interacción, el paso 10) comprende girar el conjunto móvil como una

unidad, alinearlos en una dirección no perpendicular a la superficie del detector a calibrar, y repetir los pasos 4 a 7 para calibrar todos los detectores en la geometría final para su uso.

4. El método según la reivindicación 2, comprende realizar una calibración para los tres ejes, incluyendo para cada eje de calibración, girar el conjunto móvil en el eje axial para calibrar todos los detectores PET y moverlo en el eje de calibración.

5. El método según la reivindicación 1, en el que se utilizan uno o más dispositivos de calibración adicionales, de manera que cada uno tiene un medio mecánico que comprende una fuente radiactiva y un detector externo en la orientación adecuada para calibrar un eje específico y el medio mecánico correspondiente solo se mueve axialmente y gira transaxialmente.

6. Dispositivo de calibración para llevar a cabo el método definido en la reivindicación 1, para un grupo de detectores gamma dispuestos en la geometría final para su utilización, comprendiendo el dispositivo:

- una fuente radiactiva de positrones, con un grosor en el eje a calibrar más pequeño que el requerido en la precisión de calibración, un detector de rayos gamma externo que forma un conjunto móvil con la fuente radiactiva,

- un primer medio mecánico con capacidad de mover el conjunto móvil, permitiendo desplazamiento axial y rotaciones axiales del conjunto,

- un procesador de coincidencias para detectar y almacenar coincidencias entre el detector a ser calibrado y el detector externo.

- un procesador de datos para tener en cuenta los datos adquiridos en cada paso de calibración y que genere la información de la posición de calibración para el detector calibrado,

- un segundo medio mecánico con capacidad de cambiar la orientación del conjunto móvil con respecto a un primer detector a calibrar,

y

- un sistema de adquisición capaz de adquirir toda la información de eventos individuales tanto para la electrónica de lectura como para el aparato PET, utilizando un reloj de referencia común.

7. Dispositivo de calibración según la reivindicación 6, en el que la fuente radiactiva se selecciona entre una fuente puntual, una fuente lineal y una fuente líquida, que emite positrones o rayos gamma.

8. Dispositivo de calibración según la reivindicación 6, en el que el procesador de datos se basa en una de las siguientes técnicas:

 Centro de gravedad,

Look-up tables(tablas de consulta).

 Redes neuronales o métodos IA

 Algoritmos estadísticos

 Ajustes a funciones.

9. Dispositivo de calibración según cualquiera de las reivindicaciones 6 a 8, en el que el primer medio mecánico es un brazo robótico articulado.

10. Dispositivo de calibración según cualquiera de las reivindicaciones 6 a 9, en el que el procesador de datos es capaz de utilizar los datos adquiridos para calcular los eventos de coincidencia PET y determinar el desfase temporal de un detector después de un escaneo de la superficie del detector.

11. Dispositivo de calibración según cualquiera de las reivindicaciones 6 a 10, en el que el procesador de datos es capaz de utilizar los datos adquiridos para calcular los eventos de coincidencia PET y determinar la resolución energética de un detector después de un escaneo de la superficie del detector.

12. Dispositivo de calibración según cualquiera de las reivindicaciones 6 a 11, en el que el procesador de datos es capaz de utilizar los datos adquiridos para calcular los eventos de coincidencia PET y determinar los parámetros de red neuronal de un modelo de red neuronal que proporciona la posición bidimensional superficial de los impactos de un detector después de un escaneo de la superficie del detector.

13. Dispositivo de calibración según cualquiera de las reivindicaciones 6 a 12, en el que el procesador de datos es capaz de utilizar los datos adquiridos para calcular los eventos de coincidencia PET y determinar los parámetros de red neuronal de un modelo de red neuronal que proporciona el DOI (profundidad de interacción) de los impactos de un detector después de un escaneo de la superficie del detector, teniendo el detector externo rotado en uno de los ejes transaxiales.

14. Dispositivo de calibración según cualquiera de las reivindicaciones 6 a 13, en el que el dispositivo de calibración comprende medios para calcular modelos de posicionamiento alternativos, preferiblemente seleccionados entre centro de gravedad, algoritmos de aprendizaje automático, look-up tables (tablas de consulta), algoritmos estadísticos o funciones específicas.