[發明專利]用于輻射檢測器晶體的光學干涉圖案形成

有效

• 申請號: 201080056301.6
• 申請日: 2010-10-27
• 公開（公告）號: CN102655813A
• 公開（公告）日: 2012-09-05
• 發明（設計）人: T·K·勒維爾恩;W·C·J·亨特;R·S·米瑤卡;L·麥克多納德
• 申請（專利權）人: 華盛頓大學商業中心
• 主分類號: A61B6/12
• 分類號: A61B6/12;G01T1/24
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 蔣世迅

交叉參考相關申請

本申請要求2009年10月27日提交的美國臨時申請No.61/255,047的權益，本文全文引用該申請，供參考。

政府特許權利聲明

本發明是按照National?Institutes?of?Health，National?Institutes?of?Biomedical?Imaging?and?Bioengineering給予的EB002117以政府支持完成的。政府在本發明中有一定權利。

背景技術

閃爍晶體輻射檢測系統依賴于諸如伽馬射線的高能光子，與閃爍材料在Compton散射或光電交互作用中的交互作用。閃爍事件產生大量低能光子，該低能光子更容易用光電探測器，諸如光電倍增管、硅光電倍增器之類檢測。

示例性閃爍晶體包含NaI（TI）（摻鉈碘化鈉）、BGO（鍺酸鉍）、LSO（氧化原硅酸镥）、GSO（原硅酸釓）、LYSO（摻鈰原硅酸镥釔）、LuAP（镥鋁鈣鈦礦）、LGSO（Lu0.4Gd1.6SiO5：22.0mol%Ce）、LaBr3（溴化鑭）之類。例如，當BGO與高能輻射，諸如伽馬射線或x射線交互作用時，它發射有480nm的峰值波長的綠色熒光。BGO在高能物理、核物理、空間物理、核醫學、地質勘測和其他工業中有廣泛范圍的應用。LYSO晶體有高光輸出和密度、快速衰減時間、優良的能量分辨率和適度價格的優點。這些性質使LYSO成為核物理和核醫學中檢測應用的范圍的良好候選，這些應用要求改進的定時和能量分辨率。

在用于正電子發射斷層攝影法（PET）的典型的閃爍晶體中，例如，有標稱能量511keV的入射伽馬光子在閃爍晶體中交互作用，以便在非常短閃光或閃爍事件中產生數萬低能（如，可見波長）光子（~1eV）。晶體中產生的閃爍光子的數量，與由該光子存儲的能量成比例。

低能閃爍光子然后被用光電探測器檢測，該光電探測器通常在閃爍晶體的一側，或者相對的兩側被放置成陣列。典型的光電探測器包含光電倍增管（PMT）、雪崩光電二極管（APD）、Si-PIN光電二極管、硅漂移光電二極管和硅光電倍增器（SiPM）。該輻射檢測器被配置成通過檢測閃爍事件中產生的低能光子以識別高能光子交互作用，并確定閃爍事件在閃爍晶體中的位置（最好是，在三空間維度中）、閃爍事件的時間、以及該事件的總能量。

正電子發射斷層攝影法（PET）

雖然按照本發明的輻射檢測器預期在諸多不同領域中有應用，范圍從宇宙成像到放射性材料的檢測，但在醫療成像領域中的特殊應用將被相當詳細描述，以幫助讀者理解本發明在下面的描述。

正電子發射斷層攝影法（PET）是醫療成像模態，它利用放射性衰減的優點測量生物組織內部的新陳代謝活動。PET成像系統包括如在圖1示意所示的三種主要部件，施予被掃描的受治療者的放射性示蹤劑、可操作地檢測放射性示蹤劑位置的掃描器（非直接地，如下面的討論）、以及X線斷層像處理系統。

第一步是產生和施予放射性示蹤劑90，該示蹤劑包括放射性同位素和新陳代謝活性分子。該示蹤劑90被注射進待掃描的身體91。在示蹤劑90集中在某些組織中的容許時間之后，身體91被適當定位在掃描器92內。用于PET檢查的示蹤劑的放射性衰減事件，是正電子發射。被發射的正電子在身體組織中飛行短的距離，直到它與電子交互作用。該正電子-電子交互作用是產生兩個511KeV反平行光子的湮滅事件。掃描器92適合從該湮滅事件同時地檢測該對光子。

掃描器92，即PET系統的第二部件，包含檢測該511KeV光子的傳感器環和處理該傳感器產生的信號的前端電子裝置。如在上面的討論的，閃爍器93把該511KeV高能光子轉換為許多低能光子，通常是可見光光子。光電探測器（如，PMT、SiMP或ADP）94檢測這些可見光光子并產生對應的電脈沖。該脈沖被前端電子裝置處理，以確定脈沖的參數或特征（如，能量、定時）。前端電子裝置例如可以包含一個或多個低通濾波器96、模數轉換器97和現場可編程門陣列98。傳感器通常包括閃爍器93和光電探測器94。

數據被從前端電子裝置發送到主計算機95，該主計算機95執行X線斷層像重構，以便把數據轉變為3-D像。