Lu-176 based time skew correction method for TOF-PET detectors.

چکیده اصلی

Objective.Time calibration is an important procedure for correcting time shifts inherently included in TOF-PET. In this work, we developed a time skew (TS) correction method that uses the intrinsic radioactivity originating from the natural decay of176Lu, a constituent element of the scintillator.Approach.The TOF-PET detector has a one-to-one optical coupling between the scintillators and photosensors, enabling independent readout of each channel. For electrical TS correction caused by the electronic circuitry, the electrical TS is estimated from the time-stamp difference between beta particles from176Lu, used as a trigger, and the simultaneously emitted prompt gamma rays. The correction is performed in two stages, first within each detector and then between detectors. Although crystal TS originating from the scintillator can also be corrected using176Lu, obtaining sufficient statistics requires a long acquisition time. Therefore, we focused on the linear correlation between the light output of each crystal and the crystal TS, and implemented a simple crystal TS correction based on a formulation derived from the existing timing correction method.Main results.When the proposed method was applied to coincidence measurements using a pair of TOF-PET detectors, a coincidence resolving time of 232 ps was achieved using only176Lu background data, which was comparable to the 230 ps obtained with the existing method using an external source.Significance.The developed method is expected not only to simplify timing correction but also to reduce downtime during detector replacement.

ترجمه فارسی چکیده

اصلاح زمانی برای تصحیح ناهمگونی‌های زمانی موجود در PET با زمان پرواز (TOF-PET) ضروری است. در این کار، روشی برای اصلاح ناهمگونی زمانی (TS) توسعه داده شد که از فعالیت رادیواکتیو درونی ناشی از فروپاشی طبیعی لوتسیوم-۱۷۶، یک عنصر سازنده شیشه‌ای شناورساز، استفاده می‌کند. آشکارساز TOF-PET دارای یک اتصال نوری یک‌به‌یک بین شیشه‌های شناورساز و فتواسلاک‌ها است که خواندن مستقل هر کانال را ممکن می‌سازد. ناهمگونی زمانی الکتریکی از طریق تفاوت برچسب زمانی ذرات بتا از لوتسیوم-۱۷۶ و گامای همزمان تصحیح می‌شود. اصلاح در دو مرحله انجام می‌شود: درون هر آشکارساز و بین آشکارسازها. ناهمگونی زمانی شیشه‌ای نیز با استفاده از لوتسیوم-۱۷۶ قابل اصلاح است، اما برای به دست آوردن آمار کافی زمان کالکشن طولانی مورد نیاز است. بنابراین، بر اساس رابطه خطی بین خروجی نوری هر شیشه و ناهمگونی زمانی شیشه‌ای، یک اصلاح ساده بر اساس فرمول‌بندی موجود پیاده‌سازی شد. نتایج نشان داد که با اعمال روش پیشنهادی در اندازه‌گیری‌های هم‌زمان، زمان حل هم‌زمان ۲۳۲ پیکوثانیک با استفاده از داده‌های پس‌زمینه لوتسیوم-۱۷۶ به دست آمد که با ۲۳۰ پیکوثانیک حاصل از روش موجود با منبع خارجی قابل مقایسه است. این روش انتظار می‌رود نه تنها اصلاح زمانی را ساده‌تر کند، بلکه زمان توقف (داون‌تایم) را هنگام تعویض آشکارساز کاهش دهد.

متن کامل اصلی