[發明專利]探測器、深度測量探測器單元及其作用深度計算方法

在審

• 申請號: 201711249638.9
• 申請日: 2017-12-01
• 公開（公告）號: CN108113696A
• 公開（公告）日: 2018-06-05
• 發明（設計）人: 鄺忠華;楊永峰;王曉輝;付鑫;任寧;胡戰利;桑子儒;吳三;趙斌清;梁棟;劉新;鄭海榮
• 申請（專利權）人: 深圳先進技術研究院
• 主分類號: A61B6/03
• 分類號: A61B6/03
• 代理公司: 深圳青年人專利商標代理有限公司 44350
• 代理人: 傅俏梅

本發明適用于醫療設備領域，公開了深度測量探測器單元、深度測量探測器單元的作用深度計算方法以及探測器，其中，深度測量探測器單元包括兩個間隔并排設置的閃爍晶體和兩個分別設于兩閃爍晶體一端的光電探測器，兩個閃爍晶體之間的空隙包括靠近光電探測器的第一分層空間、遠離光電探測器的第二分層空間和位于第一、二分層空間之間的第三分層空間，第一分層空間內填充有第一反射膜，第二分層空間內填充有光學耦合體，第三分層空間內填充有空氣。本發明在不需要對閃爍晶體進行復雜處理的情形下，通過單端光電探測器讀出，實現了連續的相互作用深度的測量，降低了探測器作用深度測量的實現難度和成本，且其深度分辨率高、時間分辨率高、一致性好。

技術領域

本發明涉及醫療設備領域，尤其涉及深度測量探測器單元、該深度測量探測器單元的作用深度計算方法以及具有該深度測量探測器單元的探測器。

背景技術

PET(Positron Emission Tomography，正電子發射斷層成像)是一種先進的核醫學成像儀器。探測器是PET系統的核心組件，用于探測伽馬射線發生的位置，主要由閃爍晶體和光電探測器組成。硅光電倍增管(SiPM)陣列是一種常用于PET系統的光電探測器。PET探測器的閃爍晶體通常由許多截面小的長晶體組成，由于伽馬射線在閃爍晶體中發生作用深度(depth of interaction，DOI)的不確定性，PET系統分辨率在偏離視野中心處會變壞；同樣的效應存在于探測器的軸向，對于斜的響應線，探測器的軸向越長，PET空間分辨率的受影響程度會越嚴重。在臨床全景PET掃描儀中，探測器環的直徑大、軸向視野長，軸向分辨率受相互作用深度的不確定效應的影響非常嚴重，使用傳統非深度測量探測器的PET系統無法實現高分辨率。而且相互作用深度的不確定性也會造成PET分辨率的不均勻性。

近年來，隨著閃爍晶體工藝和硅光電倍增管技術的發展和造價的降低，為研發價格適中的全景PET儀器(軸向視野約200cm的臨床PET)創造了有利條件。由于傳統的臨床PET探測器不具備相互作用深度測量能力，故，技術人員只能通過探測器得到伽馬射線發生在哪個晶體中，而無法知道發生在該晶體中的哪一個深度，因此很難實現得到全視野高分辨率的臨床全景PET系統。

為解決上述傳統技術的問題，現有技術提出一種具有深度測量能力的PET探測器，其實施方式為：采用激光對閃爍晶體條預設深度進行網狀切割處理，使閃爍晶體條出現多個不同的層，再將兩個閃爍晶體的頂層通過光學膠進行耦合組成探測器單元，其余部分采用增強型光反射膜(ESR)隔離，通過兩個光電探測器分別采集每個閃爍晶體的輸出能量，通過能量比計算得到不同層的信息，從而得到相互作用深度信息。該實施方式需要對閃爍晶體條采用激光亞表面切割技術進行處理，使得晶體截面產生網狀分層，而又不切斷，其缺點是閃爍晶體切割技術難度大，成本高，耗時長，均勻性難以掌控，且相互作用深度信息不連續。

發明內容

本發明的第一個目的在于提供一種深度測量探測器單元，其旨在解決現有深度測量探測器中存在閃爍晶體切割技術難度大、成本高、耗時長、均勻性難以掌控、相互作用深度信息不連續的技術問題。

為達到上述目的，本發明提供的方案是：深度測量探測器單元，包括兩個間隔并排設置的閃爍晶體和兩個并排間隔設置且分別設于兩所述閃爍晶體一端的光電探測器，兩個所述閃爍晶體之間的空隙包括靠近所述光電探測器的第一分層空間、遠離所述光電探測器的第二分層空間和位于所述第一分層空間與所述第二分層空間之間的第三分層空間，所述第一分層空間內填充有第一反射膜，所述第二分層空間內填充有光學耦合體，所述第三分層空間內填充有空氣。

可選地，所述第三分層空間全部填充空氣。

或者，所述第三分層空間內填充有空氣和第二反射膜。

可選地，所述第二反射膜呈三角狀從所述第一反射膜延伸至所述光學耦合體；且/或，

所述第一反射膜和所述第二反射膜采用相同的材質制成。