[0017]根据本发明的另一方面，当第一像素单元触发速率超过第一阈值速率并且在稍后的时间点处确定的第二像素单元触发速率超过第二阈值速率时，所述时间戳触发单使所述计时单元生成时间戳。这样的系统通过基于更准确地确定的光学脉冲的型线来生成时间戳的决定来允许甚至进一步改进的信号鉴别。具体地，这允许对来自闪烁光脉冲的具有不充分的能量来指示有效闪烁事件的电脉冲的抑制。
[0018]根据本发明的另一方面，提供了第二计时单元，并且所述时间戳触发单元还被配置为使所述第二计时单元生成时间戳，所述时间戳指示由在所述光学探测器像素阵列内的像素单元对一个或多个光子的探测的时间。指示对所述一个或多个光子的探测的时间的计时信息能够用于通过允许基于更准确地确定的光脉冲型线的鉴别来进一步改进来自所述光学探测器像素阵列的信号起因于有效信号的置信度。这样的信息能够由例如PET成像系统使用以排除明显时间上符合的量子，借助于其光脉冲型线所述明显时间上符合的量子实际上是散射的结果。
[0019]根据本发明的另一方面，提供了第二计时单元，并且所述时间戳触发单元被配置为使所述第二计时单元生成时间戳，所述时间戳指示所述像素单元触发速率满足预定触发速率条件的时间。例如，所述触发速率条件可以是所述像素单元触发速率超过预定速率、小于预定速率、在预定速率的预定范围内或等于预定速率。由所述第二计时单元提供的触发速率信息能够用于进一步改进来自光学探测器阵列的信号被确定为指示诸如对辐射量子的接收的有效事件的置信度。
[0020]根据本发明的另一方面，公开了一种PET成像系统。所述PET成像系统包括多个根据前面的方面所述的辐射探测设备，并且每个辐射探测设备还包括与所述光学探测器像素阵列光学通信的闪烁体元件。经改进的辐射探测设备有利地改进了 PET成像系统中的图像质量。
[0021]根据本发明的另一方面，公开了一种PET成像系统。所述PET成像系统包括多个根据本发明的各方面所述的具有至少第二计时单元的辐射探测设备。每个辐射探测设备还包括与所述光学探测器像素阵列光学通信的闪烁体元件。所述PET成像系统还包括相互作用深度计算单元；其中，所述相互作用深度计算单元被配置为基于在由第一时间戳单元生成的第一时间戳与由第二时间戳单元生成的第二时间戳之间的时间差来计算在所述闪烁体元件中的辐射量子的相互作用深度。可以根据将时间差与相互作用深度相关的查找表或统计函数的查找表或统计函数来确定相互作用深度。可以基于所述闪烁体元件的几何结构根据启发式或模拟时间差信息来生成这样的查找表或统计函数。可以通过处理器来执行这样的计算。这样的信息能够由例如PET成像系统使用以排除明显时间上符合的量子，凭借其轨迹所述明显时间上符合的量子实际上是散射的结果。
[0022]根据本发明的另一方面，公开了一种PET成像系统。所述PET成像系统包括多个根据本发明的方面所述的具有至少第二计时单元的辐射探测设备。每个辐射探测设备还包括与所述光学探测器像素阵列光学通信的闪烁体元件。所述PET成像系统还包括时间戳校正单元；其中，所述时间戳校正单元被配置为基于对由第一计时单元生成的第一时间戳和由第二计时单元生成的第二时间戳的加权平均来计算经校正的时间戳。所述加权平均可以根据与各时间戳之间的时间差有关的查找表或统计函数来确定并且基于两个输入时间戳来提供更准确的时间戳。可以基于所述闪烁体元件的几何结构根据启发式或模拟时间戳来生成这样的查找表或统计函数。可以通过处理器来执行这样的计算。这样的信息能够由例如PET成像系统使用以减少计时抖动。
[0023]根据本发明的另一方面，提供了一种计时方法。所述计时方法可以在例如PET成像或切伦科夫成像中使用。所述计时方法包括以下步骤:i)接收来自光学探测器像素阵列的信号，所述信号指示对在所述光学探测器像素阵列内的一个或多个像素单元的触发，?)确定针对在所述光学探测器像素阵列内的所述一个或多个像素单元的至少第一像素单元触发速率，并且iii)基于针对在所述光学探测器像素阵列内的所述一个或多个像素单元的所述至少第一像素单元触发速率来生成第一时间戳，所述第一时间戳指示对辐射量子的探测。所述计时方法可以任选地包括根据本发明的其他方面公开的额外的方法步骤。
[0024]根据本发明的另一方面，公开了一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括用于执行根据本发明的计时方法方面的方法步骤的计算机可执行指令。所述计算机程序产品可以是诸如软盘、磁性硬盘驱动器、USB驱动器、光盘、ROM或RAM的计算机可读存储介质，并且另外，所述计算机可执行指令可以是能够下载的。
[0025]根据本发明的另一方面，在所述辐射探测设备中，所述计时单元是时间数字转换器。时间数字转换器通常提供超过模拟时间转换器的改进的时间准确度，从而改进了对辐射量子的探测进行计时的准确度。
[0026]根据本发明的另一方面，在所述辐射探测设备中，在所述光学探测器像素阵列内的像素单元是硅光电倍增管(SiPM)像素单元。这样的像素单元具有快速响应并且当在对辐射量子的探测中使用时提供良好的计时准确度。
[0027]根据本发明的另一方面，在所述辐射探测设备中，针对在所述光学探测器像素阵列内的所述一个或多个像素单元的像素单元触发速率被确定在0.0Olns到200ns的范围内的时间间隔内。这样的时间间隔使得能够在暗计数噪声与起因于辐射量子的闪烁脉冲之间进行快速鉴别。
[0028]根据本发明的另一方面，在所述辐射探测设备中，在由在所述光学探测器像素阵列内的像素单元对一个或多个光子的探测之后，针对在所述光学探测器阵列内的所述一个或多个像素单元的像素单元触发速率被确定在0.0Olns到200ns的范围内的时间间隔内。在确定所述速率之前对特定数量的光子的探测允许从在光脉冲的型线中的预定点触发，由此提供可重复的计时性能。
[0029]根据本发明的另一方面，辐射探测设备还包括验证逻辑单元。所述验证单元被配置为接收来自所述光学探测器像素阵列的信号，并且还被配置为确定在所述光学探测器像素阵列的至少部分内的触发的像素单元的数量。所述验证逻辑单元被配置为基于在所述光学探测器像素阵列的部分内的触发的像素单元的数量来生成指示有效时间戳的验证信号。例如，可以通过将在所述像素单元阵列中的所述像素单元的数字状态连串地移动到并行加法器来确定触发的像素单元的数量。通过提供的验证，这样的配置有利地改进了在闪烁光脉冲与暗计数噪声之间的鉴别。
【附图说明】
[0030]图1图示了根据本发明的某些方面的多个伽玛光子探测器。
[0031]图2图示了根据本发明的某些方面的示范性PET成像系统。
[0032]图3图示了在飞利浦数字光子计数(TOPC)PET成像系统中使用的现有技术计时方案。
[0033]图4图示了根据本发明的某些方面的计时单元和时间戳触发单元的第一实施例。
[0034]图5图示了根据本发明的某些方面的计时单元和时间戳触发单元的第二实施例。
【具体实施方式】
[0035]为了改进在高能粒子物理应用中对探测到的辐射量子创建时间戳中的噪声抑制，提供了包括一种辐射探测设备的本发明。还提供了一种系统、一种方法和一种计算机程序产品。所述辐射探测设备包括光学探测器像素阵列、时间戳触发单元和计时单元，并且参考在PET成像系统中的伽玛光子探测进行描述。具体参考实施方式，在所述实施方式中，所述计时单元是时间数字转换器(TDC)，但是应当认识到可以备选地采用诸如模拟计时单元的其他形式的计时单元。还应当认识到，本发明也应用于高能粒子物理的更广泛的领域中，包括例如对切伦科夫辐射的直接探测。
[0036]在PET成像中，通过多个伽玛光子探测器来执行对伽玛光子的探测。这样的伽玛光子探测器通常围绕PET成像区域被设置，以便接收来自PET成像区域的伽玛光子。在操作时，包括与光学探测器光学通信的闪烁体元件的每个伽玛光子探测器通过在闪烁体元件中创建闪烁光脉冲来响应对伽玛光子的接收。光学探测器通过生成电信号来响应对光子的探测，所述光学探测器可以是包括能够由光子触发的一个或多个像素单元的光学探测器像素阵列。对伽玛光子的接收进行计时的过程对于PET成像是基本的，在PET成像中，伽玛光子的原始位置通过符合来确定。该计时过程通常由一个或多个时间戳单元执行，其中，时间戳单元将时间戳分配给接收到的伽玛光子。本发明的所述计时单元和所述时间戳触发单元应用在PET成像系统的时间戳单元内，在所述时间戳单元中，它们协作以生成对应于对每个伽玛光子的探测的时间的时间戳。在本发明中，所述时间戳触发单元被配置为接收来自所述光学探测器像素阵列的电信号，并且还被配置为确定针对在所述光学探测器像素阵列内的所述一个或多个像素单元的至少第一像素单元触发速率。另外，所述时间戳触发单元被配置为基于针对所述光学探测器像素阵列内的所述一个或多个像素单元的所述至少第一像素单元触发速率来使所述计时单元生成时间戳。因此，基于所述第一像素单元触发速率，由此基于光子探测速率来生成时间戳。
[0037]图1图示了根据本发明的某些方面的多个伽玛光子探测器。在图1中，示出了多个伽玛光子探测器1，其中，每个伽玛光子探测器包括与对应的光学探测器像素阵列3a、3b、3c或3d光学通信的闪烁体元件2a、2b、2c或2d。为了便于图示，在图1中仅仅示出了四个伽玛光子探测器1，并且应当认识到，可以重复该构造以便接收来自扩大的接收面积的伽玛光子。例如，多个伽玛光子探测器I可以围绕PET成像系统的成像区域被设置。为了便于图示，在图1中的闪烁体元件2a、2b、2c、2d被图示为与其对应的光学探测器像素阵列3a、3b、3c、3d分开；然而实际上示范性闪烁体元件2a的面5和其对应的光学探测器像素阵列3a的面6可以是密切接触的，或者任选地借助于光学索引匹配层进行光学耦合以便促进在两者之间的光学通信。另外，在图1中，借助于反射和光屏蔽层7、8由2a、2b、2c、2d例不的单个闪烁体元件任选地与彼此光学隔离，以便防止在相邻闪烁体元件之间的闪烁光的耦合。这样的反射和光屏蔽层7、8也可以被使用在闪烁体元件2a、2b、2c、2d的除了与图1中示出的光学探测器像素阵列的光学接口以外的所有表面上。用这种方式，在闪烁体元件内生成的闪烁光被保留在该闪烁元件内，直到所述闪烁光通过其对应的光学探测器像素阵列被探测到。在操作时，由闪烁体元件2a例示并且在图1中将其对应的光学探测器像素阵列3a示为阴影的伽玛光子探测器响应于对诸如伽玛光子10的辐射量子的接收。伽玛光子10可以是由于放射性衰减之后的煙没事件而形成的一对反向伽玛光子对10、13中的一个，其中，放射性衰减产生正电子14并且由电子15煙没。放射性衰减源可以例如是放射性示踪剂。通过闪烁体元件2a对伽玛光子10的接收导致对闪烁光11的生成，闪烁光11通过全内反射和反射层7、8的组合被保留在闪烁体元件2a内，直到通过光学探测器像素阵列3a对其的探测，从而在阵列电输出12a处得到电信号。光学探测器像素阵列3a包括一个或多个光学探测器像素6，其在图1中被示为暗阴影，其中，每个光学探测器像素6包括一个或多个像素单元9。因此，最小的光学探测器元件是像素单元9，例如其可以是连接在盖革模式下的硅光电倍增管(SiPM)。
[0038]图2图示了根据本发明的某些方面的示范性PET成像系统。图1的示范性伽玛光子探测器可以例如在图2中图示的系统中使用。在图2中，PET成像系统20包括多个伽玛光子探测器模块，或者更具体地围绕成像区域21被设置的伽玛光子探测器模块24、25。每个伽玛光子探测器模块24、25可以包括一个或多个伽玛光子探测器，例如由图1中的项2a和3a的组合形成的伽玛光子探测器。在伽玛光子探测器模块24、25内的每个伽玛光子探测器产生指示对伽玛