【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及輻射探測
，特別涉及一種基于伽馬相機的放射性物質探測方法及其裝置和系統。
技術介紹
放射性物質的定位、輻射劑量測量、核素種類識別以及活度測量在核工業、核安全、環境保護、工業及醫用放射源管理、公共安全等領域具有廣泛的應用。傳統的應用于探測放射性物質的手段主要包括:放射性劑量儀、伽馬能譜儀和伽馬相機。其中，伽馬相機是通過探測經過準直器準直的伽馬光子實現對放射性物質的二維平面分布成像。并且，伽馬相機還具有測量相機所在位置的伽馬輻射劑量率或粒子注量率，并實現初步的伽馬光子能譜測量的功能。伽馬相機的準直器包括針孔準直器和編碼板準直器。相對于單針孔準直器，編碼板準直器有更高的探測效率，尤其是在探測弱放射性物質及低輻射劑量率條件下，其獲得的伽馬輻射成像具有更高的靈敏度。但是，現有的配備編碼板準直器的伽馬相機技術所普遍采用的解碼算法在低輻射劑量(或低計數)的條件下的重建的伽馬輻射圖像的信噪比較差，并且無法重建具有定量信息的伽馬輻射圖像。另外，伽馬輻射圖像本身只能反映放射性物質的二維分布信息，要實現放射性物質的定位，還需要與可見光圖像精確配準與融合，從而利用可見光圖像獲得放射性物質的位置信息。但是在現有技術中，當伽馬相機與可見光相機不同光路時，對于其與設備的距離未知的放射性物質，無法實現該放射性物質的可見光圖像與伽馬輻射圖像的精確配準與融合；當伽馬相機與可見光相機為同一光路時，無法同時進行伽馬輻射成像和可見光成像。因此，需要一種能夠實現對放射性物質的定量輻射劑量測量、二維甚至三維空間定位、核素種類識別、以及放射性物質`的活度測量的放射性物質的探測方法及...
【技術保護點】
一種基于伽馬相機的放射性物質探測方法，包括以下步驟：伽馬相機接收從放射性物質定義的目標角平面(α,β)的各個方向入射的伽馬光子；生成所述放射性物質的伽馬光子能譜及投影數據p,所述投影數據p為由所述伽馬相機的每個探測器像素j探測到的伽馬光子數目pj所組成的向量,J為所述伽馬相機的探測器像素數,j=1,…,J;將所述目標角平面(α,β)離散化為I個角平面像素，fi為自離散化后的(αi,βi)方向入射到伽馬相機的伽馬光子數，則由fi所組成的向量f表示離散化的所述目標角平面(α,β)上的放射性物質分布f(α,β)，i=1,…I,根據對所述投影數據p進行重建以得到具有定量信息的伽馬輻射圖像其中，M為系統傳輸矩陣，M的第j行、i列的元素Mj,i表示從所述目標角平面的(αi,βi)方向入射的伽馬光子在所述伽馬相機的探測器像素j上被探測到的概率。FDA00002895486100011.jpg,FDA00002895486100012.jpg
【技術特征摘要】
1.一種基于伽馬相機的放射性物質探測方法，包括以下步驟: 伽馬相機接收從放射性物質定義的目標角平面(a, ￠)的各個方向入射的伽馬光子； 生成所述放射性物質的伽馬光子能譜及投影數據P， 所述投影數據P為由所述伽馬相機的每個探測器像素j探測到的伽馬光子數目Pj所組成的向量，J為所述伽馬相機的探測器像素數，j=l,…，J; 將所述目標角平面(a，￠)離散化為I個角平面像素，&為自離散化后的Ui, ^i)方向入射到伽馬相機的伽馬光子數，則由A所組成的向量f表示離散化的所述目標角平面(a，￠)上的放射性物質分布f (a，￠), i=l，…I，根據2.如權利要求1所述的探測方法，其中，生成所述系統傳輸矩陣M包括以下步驟: 通過蒙特卡洛模擬仿真，模擬計算從所述目標角平面的(a” ^i)方向入射的伽馬光子在所述伽馬相機的探測器像素j上被探測到的概率以生成第一系統傳輸矩陣；和 通過放射點源實驗標定，對所述第一系統傳輸矩陣進行修正以生成所述系統傳輸矩陣M03.如權利要求1所述的探測方法，其中，所述公式(I)通過期望最大化的統計迭代算法求解，即:4.如權利要求1所述的探測方法，進一步包括: 通過分析所述伽馬光子能譜中的光電峰的特征能量值，識別所述放射性物質的核素類別；以及 根據所述伽馬光子能譜與所述伽馬輻射圖像，計算來自所述目標角平面的不同方向的所述伽馬光子對所述伽馬相機所在位置的輻射劑量信息。5.如權利要求1所述的探測方法，進一步包括: 在獲得所述伽馬輻射圖像的同時，利用環繞伽馬相機布置的多臺可見光照相機從不同角度獲取多幅可見光圖像，并通過所述多幅可見光圖像生成一幅與所述伽馬輻射圖像無視差的可見光圖像；以及 在所述放射性物質與所述多臺可見光照相機之間無可見光遮擋物的條件下，根據所述無視差的可見光圖像獲得所述放射性物質到所述伽馬相機的距離。6.如權利要求1所述的探測方法，進一步包括: 利用多臺所述伽馬相機從不同角度對同一區域進行探測以得到多個二維伽馬輻射圖像，并根據所述多個二維伽馬輻射圖像計算出所述區域內的所述放射性物質的實時三維空間分布。7.如權利要求6所述的探測方法，其中，當所述區域內的所述放射性物質為一個或多個近似點源時，利用數據擬合誤差最小化算法對所述多個伽馬輻射圖像進行求解以得到所述放射性物質的實時三維空間分布。8.如權利要求6所述的探測方法，其中，當所述區域內的所述放射性物質為一個或多個連續的空間分布時，利用三維統計迭代的圖像重建方法根據多臺所述馬伽相機所獲得的所述投影數據P計算出所述放射性物質的實時三維空間分布。9.如權利要求1所述的探測方法，進一步包括: 利用一臺所述伽馬相機從不同角度對同一區域進行探測以得到多個伽馬輻射圖像，并根據所述多個伽馬輻射圖像計算出所述區域內的所述放射性物質的靜態三維空間分布。10.如權利要求9所述的探測方法，其中，當所述區域內的所述放射性物質為一個或多個近似點源時，利用數據擬合誤差最小化算法對所述多個伽馬輻射圖像進行求解以得到所述放射性物質的靜態三維空間分布。11.如權利要求9所述的探測方法，其中，當所述區域內的所述放射性物質為一個或多個連續的空間分布時，利用三維統計迭代的圖像重建方法根據所述伽馬相機在所有角度獲取的所述投影數據P計算出所述放射性物質的靜態三維空間分布。12.如權利要求6-11任一項所述的探測方法，進一步包括:根據所述區域內的所述放射性物質的動態或靜態三維空間分布，計算所述區域內任一放射性物質到各個所述伽馬相機的距離。13.如權利要求12所述的探測方法，進一步包括:根據所述區域內的所述放射性物質的動態或靜態三維空間分布、所述核素類別、所述輻射劑量信息以及所述區域到各個所述伽馬相機的距離，計算所述放射性物`質的放射性活度。14.一種放射性物質探測裝置，包括: 接收模塊，用于接收數字信號，所述數字信號由至少一臺伽馬相機探測到的從由放射性物質定義的目標角平面(《，￠)的各個方向入射的伽馬光子信號轉化而成；以及計算模塊，用于: 根據所述數字信號生成所述放射性物質的伽馬光子能譜及投影數據P， 所述投影數據P為由所述伽馬相機的每個探測器像素j探測到的伽馬光子數目Pj所組成的向量，J為所述伽馬相機的探測器像素數，j=l,…，J; 將所述目標角平面(a，￠)離散化為I個角平面像素，&為自離散化后的Ui, ^i)方向入射到伽馬相機的伽馬光子數，則由A所組成的向量f表示離散化的所述目標角平面(a，￠)上的放射性物質分布f (a，￠), i=l，…I，根據./' = arg max(^ J (p, ...
【專利技術屬性】
技術研發人員：陳思，劉亞強，王石，馬天予，龔光華，何峰，孫劍，江年銘，劉邁，
申請(專利權)人：北京辛耕普華醫療科技有限公司，清華大學，
類型：發明
國別省市：
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