一种为临床 PET 应用提供本征 DOI 编码与亚 200 ps CRT 飞行时间能力的半单片探测器
仪器与探测器
2022-11-17 v3 医学物理
摘要
当前临床 PET 系统采用的探测器中，闪烁体通常包含宽 3–6 mm、高约 20 mm 的单晶体元。虽然提供了良好的 TOF 性能，该设计限制了空间分辨率并因 DOI 未知而引起径向像散。我们提出一种替代方案，旨在将当前探测器的优势与单片概念所展示的 DOI 能力结合，基于半单片闪烁体（平板）。由 8 块尺寸为 3.9 x 32 x 19 mm3 的单片 LYSO 平板组成的阵列由含数字 SiPM 的 64 通道光传感器读出。探测器单片方向与 DOI 方向的位置估计基于扇形束准直器校准与机器学习技术梯度树提升（GTB）。在 300–700 keV 宽能窗下，我们得到 DOI 的平均绝对误差（MAE）分别为 1.44 mm 与 2.12 mm。能量分辨率测定为 11.3%。我们建立了分析性与基于机器学习的定时校准方法，并应用于首光子触发。分析性定时校准修正了电子与光学时间偏斜，使一对平板探测器达到 240 ps 符合分辨时间（CRT）。通过在分析校准基础上利用 GTB 基于特定训练数据预测时间差，CRT 显著改善。宽能窗下我们达到 209 ps，光峰附近窄选通（411–561 keV）下达到 198 ps。为保持探测器灵敏度，处理过程中未对数据施加滤波。总体而言，半单片探测器提供了引人注目的性能特征。特别是，在引入 DOI 能力的同时可实现良好 CRT，使该概念适用于临床 PET 扫描仪。
引用
@article{arxiv.2203.02535,
title = {A Semi-Monolithic Detector providing intrinsic DOI-encoding and sub-200 ps CRT TOF-Capabilities for Clinical PET Applications},
author = {Florian Mueller and Stephan Naunheim and Yannick Kuhl and David Schug and Torsten Solf and Volkmar Schulz},
journal= {arXiv preprint arXiv:2203.02535},
year = {2022}
}
备注
Accepted by Medical Physics, bibliographic information to follow