So funktioniert Digital Photon Counting

 

Der Digital Photon Counter (DPC; digitaler Photonenzähler) wandelt Szintillationslicht direkt in ein digitales Signal um.

Chip-Animation
Die DPC Detektormatrix besteht aus einer Anordnung von 64 Pixeln. Jedes Pixel ist direkt an einen einzelnen Szintillationskristall gekoppelt.
*GEMINI TF 16
Exploratorium-Animation
Jedes Pixel enthält Tausende von Mikrozellen, die die Erkennung einzelner Photonen ermöglichen. Jedes Photon wird direkt in ein rein binäres Ausgangssignal umgewandelt.

Vorteile des digitalen Nachweises

Bei klassischen, analogen PET-Scans sind Phozomultiplier, die zum Nachweis der Leuchtdichte des Szintillators verwendet werden, in ihrer Zählfunktion aufgrund von Größe und Verarbeitungsfähigkeit begrenzt. Zum Zählen von Photonenereignissen wird vom Szintillator ausgesendetes Licht auf mehrere Photomultiplier verteilt. Dieses Verteilen von Informationen beschränkt die Fähigkeit des PET-Detektors, Impulsrateninformationen und den Ursprung des Photons akkurat zu verarbeiten.

 

Der Unterschied bei Philips ist die digitale Verarbeitung. Im Gegensatz zu analogen PET/CT-Scannern, die Photomultiplier einsetzen, um Licht nachzuweisen, nutzt der Vereos PET/CT-Scanner die proprietäre Technologie Digital Photon Counting (DPC; digitale Photonenzählung). Sie erkennt von radioaktiven Markern emittierte Photonen einzeln, indem sie das Szintillationslicht, das sie erfasst, direkt in ein digitales Signal umwandelt. Diese 1:1-Kopplung von Kristallen mit Lichtsensoren ermöglicht eine schnellere Time-of-Flight als mit analogen Systemen* und eine ungefähr doppelt so hohe Sensitivität, volumetrische Auflösung und quantitative Genauigkeit.

Analoger Photonenzähler im Vergleich zum digitalen Photonenzähler
Jeder Szintillationslichtkristall wird in ein einzelnes, digitales Pixel mit ungefähr der doppelten Sensitivität, volumetrischen Auflösung und quantitativen Genauigkeit des analogen Systems umgewandelt.*
*GEMINI TF 16

Digitalität, die wirklich digital ist

Analoger SiPM

Analoger SiPM

● Eingeschränkte Integration
● Zu digitalisierende Analogsignale
● A/D-Umwandlung erforderlich
Volldigitale Photonenzählung, digitale SiPMs

Digitale Photonenzählung, digitale SiPMs

●●● Vollständig integriert
●●● Vollständig digitale Signale
●●● Keine A/D-Umwandlung

Philips Digital Photon Counting

Neudefinieren von Lichtdetektoren mit digitalen SiPMs

 

Digitale SiPMs stellen durch die Integration von Sensor und Datenverarbeitung in einem einzigen Siliziumchip eine neue Klasse von Lichtdetektoren für extrem geringe Lichtstärken, bis zu einzelnen Photonen, dar.

Photomultiplier-Röhre

Avalanche-Fotodiode

Analoger SiPM

Digitale Photonenzählung, digitale SiPMs

TOF-Funktion*
●● Analog, Time-of-Flight
● Nicht zutreffend
●● Analog, Time-of-Flight
●●● Digital, Time-of-Flight
Betriebsstabilität
●● Mäßig
● Niedrig
●● Mäßig
●●● Hoch
Signalverstärkung
●● 106
● 102 bis 3
●● 106
●●● Nicht erforderlich
Integrationsebene
● Niedrig
●● Mäßig
●● Mäßig
●●● Hoch
Auslesen des Signals
● Analog
● Analog
● Analog
●●● Digital

Leistungsdaten*

Anzahl der Detektoren
23.040
Räumliche Auflösung des Systems
4,1 mm
Effektive Systemempfindlichkeit
> 23,4 kcps/MBq
Effektive max. NECR
> 687 kcps bei 50 kBq/ml
Max. Trues
> 800 kcps
Zeitliche Auflösung des Systems
310 ps
Quantitative Genauigkeit
+/-5%
* Änderungen der vorläufigen Leistung vorbehalten