[發(fā)明專利]大面積閃爍體元件和輻射探測器以及使用其的輻射吸收事件定位系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201480026491.5
• 申請日: 2014-05-04
• 公開（公告）號: CN105190358B
• 公開（公告）日: 2019-08-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: T·L·勞倫斯
• 申請（專利權(quán)）人: 皇家飛利浦有限公司
• 主分類號: G01T1/164
• 分類號: G01T1/164
• 代理公司: 永新專利商標(biāo)代理有限公司 72002
• 代理人: 李光穎;王英

技術(shù)領(lǐng)域

下文涉及輻射探測器技術(shù)、核成像技術(shù)以及相關(guān)技術(shù)。

背景技術(shù)

用于在正電子發(fā)射斷層攝影(PET)、單光子發(fā)射計算機斷層攝影(SPECT)以及其他核成像技術(shù)中的輻射探測器有時采用閃爍體晶體結(jié)合光探測器的組合，其中，閃爍體晶體將輻射粒子(在PET成像的情況下，例如為511keV伽馬射線)轉(zhuǎn)換為光的爆發(fā)(即閃爍光)，光探測器被布置為探測該閃爍光。在輻射探測器陣列中，光電倍增管(PMT)已經(jīng)習(xí)慣被用作光探測器。然而，諸如硅光電倍增器(SiPM)設(shè)備的固態(tài)光探測器具有性能和緊湊的優(yōu)點。SiPM采用硅雪崩光電二極管(APD)作為感測機構(gòu)，其中，對于PET和SPECT應(yīng)用以蓋革模式來操作APD。SiPM探測器能夠被制造為在硅晶片或芯片上的單片陣列，連同互連的跡線以及任選的信號處理電子器件。SiPM陣列能夠提供模擬輸出或數(shù)字輸出，并且時間戳電路能夠與單片陣列集成在一起。額外地或備選地，信號處理電路能夠與單片SiPM陣列一起被設(shè)置作為被安裝在共用或相鄰的印刷電路板上的單獨的集成電路(IC)芯片(例如作為PET探測器環(huán)的部分，或者在被用于SPECT成像中的伽馬相機的探測器頭中)。

在核成像中，輻射粒子吸收事件被定位到探測輻射探測器。為了改進的空間分辨率，能夠應(yīng)用相互作用深度(DOI)算法以近似閃爍體內(nèi)的輻射粒子被吸收的深度。DOI技術(shù)能夠通過在輻射粒子路徑具有沿輻射探測器的面取向(即與之平行)的大的分量時校正視差效應(yīng)來改進分辨率并減少噪聲。

本文中公開了各種改進。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)一個方面，一種閃爍體元件包括：厚度為·的·個閃爍體塊，其被布置為形成厚度為·的陣列；以及透明或半透明材料，其被設(shè)置在所述陣列中的相鄰閃爍體塊之間。所述透明或半透明材料可以包括透明或半透明環(huán)氧樹脂或膠黏劑，其被設(shè)置在所述陣列中的相鄰閃爍體塊之間并將所述相鄰閃爍體塊粘附在一起。優(yōu)選地，沒有反射或不透明材料被設(shè)置在所述陣列中的相鄰閃爍體塊之間。在一些實施例中，所述陣列中的所述·個閃爍體塊能夠響應(yīng)于對輻射粒子的吸收而生成閃爍光并且具有針對所述閃爍光的為至少·＝1.8的折射率，并且被設(shè)置在所述陣列中的相鄰閃爍體塊之間的所述透明或半透明材料具有針對所述閃爍光的為至少·＝1.6的折射率。通過舉例的方式，所述·個閃爍體塊是·個LSO、BGO、GSO或LYSO的塊。反射層可以被設(shè)置在所述閃爍體元件的頂面上、在所述陣列中的全部·個閃爍體塊之上，并且光探測器的陣列(例如，被單片地形成在硅襯底上的硅光電倍增器探測器的陣列)可以被設(shè)置在所述閃爍體元件的底面上并且被布置為探測在所述閃爍體元件中生成的閃爍光。對于PET應(yīng)用，所述閃爍體元件和所述光探測器的陣列定義被配置為探測511keV輻射的輻射探測器。

根據(jù)另一方面，一種成像系統(tǒng)包括輻射探測部件和圖像重建處理器，所述圖像重建處理器包括電子數(shù)據(jù)處理部件，所述電子數(shù)據(jù)處理部件被配置為根據(jù)由所述輻射探測部件采集到的輻射數(shù)據(jù)來重建圖像。在該實施例中，所述閃爍體元件和所述光探測器的陣列定義所述成像系統(tǒng)的所述輻射探測部件中的至少一個輻射探測器。在一些實施例中，所述成像系統(tǒng)為PET成像系統(tǒng)或SPECT成像系統(tǒng)。所述成像系統(tǒng)可以包括相互作用深度(DOI)處理器，所述DOI處理器包括電子數(shù)據(jù)處理部件，所述電子數(shù)據(jù)處理部件被配置為基于由所述輻射探測器的陣列對由輻射吸收事件在所述閃爍體元件中生成的閃爍光的探測來估計在所述閃爍體元件的所述厚度·上的發(fā)生所述輻射吸收事件的深度。所述成像系統(tǒng)可以包括位置處理器，所述位置處理器包括電子數(shù)據(jù)處理部件，所述電子數(shù)據(jù)處理部件被配置為基于由所述輻射探測器的陣列對由輻射吸收事件在所述閃爍體元件中生成的閃爍光的探測來定位所述輻射吸收事件。通過舉例的方式，所述位置處理器可以被配置為使用Anger邏輯來定位所述輻射吸收事件。

根據(jù)另一方面，通過包括以下的操作來構(gòu)建一種閃爍體元件：對閃爍體晶片或冰球(puck)進行切塊以生成厚度為·的閃爍體塊；對·個厚度為·的所述閃爍體塊進行組裝以形成厚度為·的陣列；以及將透明或半透明材料設(shè)置在所述陣列中的相鄰閃爍體塊之間。所述透明或半透明材料可以是接合材料，并且所述設(shè)置可以包括使用所述透明或半透明接合材料將所述陣列中的相鄰閃爍體塊接合在一起。在另一方法中，所述組裝可以包括將所述·個閃爍體塊接合到共用襯底，例如SiPM光探測器的單片陣列。在一些實施例中，所述切塊操作生成至少2·個閃爍體塊，并且所述組裝和設(shè)置操作被重復(fù)·次以構(gòu)建·個閃爍體元件，其中·大于或等于二。