具有视差补偿的伽马辐射探测器制造技术

本发明专利技术涉及一种伽马辐射探测器，其提供视差效应的补偿。所述伽马辐射探测器(100)包括多个闪烁体元件(101)、平面光学探测器阵列(102)和包括针孔孔口(104)的针孔准直器(103)。每个闪烁体元件具有伽马辐射接收面(101’)和相对的闪烁光输出面(101”)。每个闪烁体元件的伽马辐射接收面面向针孔孔口，以用于响应于从针孔孔口接收的伽马辐射而生成闪烁光。闪烁体元件被布置到组(105)中。每个组具有组轴(106)，其与针孔孔口(104)对齐并且垂直于该组中的每个闪烁体的辐射接收面。所述闪烁体元件中的每个的所述闪烁光输出面与所述平面光学探测器阵列(102)光学连通。

Gamma Radiation Detector with Parallax Compensation

The invention relates to a gamma radiation detector, which provides disparity compensation. The gamma radiation detector (100) comprises a plurality of scintillator elements (101), a planar optical detector array (102) and a pinhole collimator (103) including a pinhole orifice (104). Each scintillator element has a gamma radiation receiving surface (101') and a relative scintillation output surface (101'). The gamma radiation receiving surface of each scintillator element faces the pinhole orifice for generating scintillation in response to gamma radiation received from the pinhole orifice. Scintillator elements are arranged in group (105). Each group has a set axis (106) aligned with the pinhole orifice (104) and perpendicular to the radiation receiving surface of each scintillator in the group. Each of the scintillator elements is optically connected with the planar optical detector array (102).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有视差补偿的伽马辐射探测器
本专利技术涉及闪烁型伽马探测器。更具体而言，所述伽马探测器提供对视差效应的补偿。所述伽马探测器适用于一般的伽马探测器。然而，它特别适用于伽马成像系统，例如单光子发射计算机断层摄影，即SPECT，核医学领域中的成像系统，并将参考其进行描述。
技术介绍
在核医学领域，通过测量放射性示踪剂在体内的分布来研究各种器官的功能。放射性示踪剂通常是由医师注射到患者体内的伽马发射体。放射性示踪剂与各种生物分子和过程具有亲和力，这导致放射性示踪剂在体内的特定感兴趣区域中被选择性地吸收。在预定的摄取时间之后，使用一个或多个伽马探测器来对这些感兴趣的区域进行监测或成像，所述伽马探测器探测放射性示踪剂在其放射性衰变期间发射的伽马量子。伽马探测器的一个子类是闪烁型探测器。在这些中，闪烁体元件响应于每个接收的伽马量子而生成光脉冲。取决于闪烁体材料和要被探测的伽马量子的能量，闪烁体元件的长度可以是3至30mm。光学探测器随后探测在闪烁体元件内生成的光脉冲，并且从而指示已经接收到伽马量子。为了控制每个伽马探测器的方向灵敏度，准直器通常被设置在闪烁体的辐射接收侧。用于伽马探测器的准直器通常采取在例如铅或钨的致密金属板中形成的一个或多个孔的形式。孔或隔板通过衰减源自视场外部的伽马量子来限制伽马探测器的视场。隔板的长度可以为大约10-40mm，这取决于伽马量子的能量。包括准直器的这种伽马探测器可以被布置为监视，即确定来自感兴趣区域(例如体内器官)的总发射，或者实际上是对其进行成像，以确定如上所述的放射性示踪剂分布。在伽马探测器中应用的准直器的子类是针孔准直器。在其最简单的形式中，针孔准直器由伽马衰减板中的小孔限定。可以设置孔的尺寸和形状，特别是纵横比，以及孔与探测器之间的距离，以便在空间分辨率和灵敏度之间进行折衷。伽马接收角，即相对于伽马衰减板上的法线入射的角度，受到孔本身的纵横比的限制，并且由沿着辐射接收方向的孔的宽度与长度的比率决定。另外，伽马接收角可以由隔板限制，所述隔板被布置为将通过特定针孔接收伽马辐射的探测器的部分彼此分开。孔的高的纵横比、每个针孔下方的宽探测器区域或针孔与探测器之间的短距离都提供了宽的接收角，其提供高灵敏度但引入了视差问题。这种伽马探测器配置中的视差源于闪烁体元件中伽马量子的吸收的统计特性。虽然大多数伽马量子在吸收深度处被吸收(所述吸收深度是特定闪烁体元件材料的特征)，但是一些伽马量子在更短的深度处被吸收而一些在更长的深度处被吸收。当受益于来自针孔准直器的宽接收角时，量子被吸收的深度范围导致在伽马量子被吸收的点处相对于针孔的横向分布。这导致闪烁体中在确定闪烁光脉冲的来源中的横向变化，并因此导致接收伽马量子的方向的不确定性。这种不确定性被称为视差效应，或相互作用深度，即DOI效应。特别是在伽马成像系统中，这种视差效应会降低空间分辨率。文献WO2007089962A1通过将至少一个辐射探测头设置在视场附近以探测来自视场的辐射来解决上述视差效应问题。所述辐射探测头包括具有开口的准直器，从视场发出的辐射光线可以通过所述开口，并且形成弧形表面的探测系统聚焦在准直器开口上，用于探测辐射，使得通过准直器开口接收的辐射射线基本上垂直于辐射撞击的弧形表面的渐增区域而撞击所述弧形表面。文献US7692156B1描述了一种具有光束定向闪烁体的辐射探测设备。一种辐射探测设备，包括设置在基板上的光束定向的像素化闪烁体，所述闪烁体具有第一像素和第二像素，所述第一像素具有第一像素轴，所述第二像素具有第二像素轴，其中，所述第一轴和所述第二轴相对于彼此成一角度，并且其中，每个轴基本上平行于用于照射相应的像素的预定光束方向。FaresAlhassen等人的题为“Depth-of-InteractionCompensationUsinGaFocused-CutScintillatorforaPinholeGammaCamera”，IEEETransactionsonnuclearScience，第58卷第3期(2011年6月1日)的文献描述了临床前SPECT系统。公开了一种像素化的聚焦切割(FC)闪烁体，其像素被激光切割以使它们与入射光线共线，以补偿由SPECT系统的针孔准直器引入的视差误差。
技术实现思路
本专利技术旨在减少伽马探测器中的视差效应。所描述专利技术的其他优点对于技术人员也是显而易见的。此外，提供了伽马辐射探测器、SPECT成像系统、伽马成像相机、图像重建方法和计算机程序产品。所述伽马辐射探测器包括多个闪烁体元件、平面光学探测器阵列和包括针孔孔口的针孔准直器。每个闪烁体元件包括伽马辐射接收面和相对的闪烁光输出面。每个闪烁体元件的伽马辐射接收面被布置为面向针孔孔口，以便响应于从针孔孔口接收的伽马辐射而生成闪烁光。所述多个闪烁体元件被布置成多个组；每个组包括一个或多个闪烁体元件，并且每个组具有组轴，所述组轴与针孔孔口对齐，并且垂直于每个组中的所述一个或多个闪烁体中的每个的辐射接收面。此外，所述多个闪烁体元件中的每个的所述闪烁光输出面与所述平面光学探测器阵列光学连通。由于每个组轴与所述针孔孔口对齐，因此其被布置为在不同组内吸收的伽马量子沿着它们各自的组轴被吸收。与例如使闪烁体元件的组轴彼此平行定向相比，这通过减小每组的伽马量子接收角来减小视差效应。通过将每个组的所述辐射接收面布置为垂直于(即在与精确垂直的+/-5度内)它们各自的组轴，实现了闪烁体元件内更均匀的闪烁光分布图案。有利地，因为每个闪烁体元件的闪烁光输出面与平面光学探测器阵列光学连通，所以可以使用平坦的光学探测器阵列。这简化了光学探测器阵列的制造和组装。根据本专利技术的一个方面，所述多个组包括第一组和第二组。此外，所述第二组的所述组轴相对于所述第一组的所述组轴倾斜一倾斜角。所述第二组中的所述一个或多个闪烁体元件中的每个的所述闪烁光输出面也相对于其对应的伽马辐射接收面以所述倾斜角倾斜，使得所述第二组中的所述一个或多个闪烁体元件中的每个的所述闪烁光输出面平行于(即，在精确平行的+/-5度内)所述第一组中的所述一个或多个闪烁体元件中的每个的所述闪烁光输出面。有利地，所述闪烁光输出面的平行布置提供了将闪烁体元件耦合到平面光学探测器阵列的鲁棒手段。此外，利用所述阵列可以实现高的光耦合效率。根据本专利技术的另一方面，所述多个组包括第一组和第二组。所述第二组的所述组轴相对于所述第一组的所述组轴倾斜一倾斜角。此外，所述第二组中的每个闪烁体元件的闪烁光输出面平行于其对应的伽马辐射接收面。此外，所述第二组包括设置在第二组中的每个闪烁体元件与所述平面光学探测器阵列之间的一个或多个楔形光导。每个楔形光导具有第一面和第二面。所述第二面以相对于所述第一面的倾斜角布置，以便经由所述第一面和所述第二面来在对应的闪烁体元件的闪烁光输出面与平面光学探测器阵列之间对闪烁光进行耦合。有利地，每个闪烁体元件的伽马辐射接收面相对于其闪烁光输出面的平行布置结合楔形光导提供了与所述阵列的高的光耦合效率。此外，其允许使用更简单的制造方法来制造闪烁体元件。这种闪烁体形状在组装期间对于处理更加鲁棒。根据本专利技术的另一方面，一种SPECT成像系统包括本专利技术的伽马辐射探测器。有利地，所述SPECT成像系统由于包括本专利技术的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种伽马辐射探测器(100、200、300、400、500、600、700)，包括：多个闪烁体元件(1011..n、2011..n、3011..n)；平面光学探测器阵列(102、202、302)；针孔准直器(103、203、303)，其包括针孔孔口(104、204、304)；其中，每个闪烁体元件包括伽马辐射接收面((101’1..n、201’1..n、301’1..n)和相对的闪烁光输出面(101”1..n、201”1..n、301”1..n)，每个闪烁体元件的所述伽马辐射接收面被布置为面对所述针孔孔口以用于响应于从所述针孔孔口接收的伽马辐射而生成闪烁光；其中，所述多个闪烁体元件被布置成多个组(105a..z、205a..z、305a..z)；每个组包括一个或多个闪烁体元件，并且每个组具有组轴(106a..z、206a..z、306a..z)，所述组轴与所述针孔孔口对齐并且垂直于所述每个组中的所述一个或多个闪烁体中的每个闪烁体的所述辐射接收面；并且其中，所述多个闪烁体元件中的每个闪烁体元件的所述闪烁光输出面(101”1..n、201”1..n、301”1..n)与所述平面光学探测器阵列(102、202、302)光学连通。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.10.28 EP 16196204.81.一种伽马辐射探测器(100、200、300、400、500、600、700)，包括：多个闪烁体元件(1011..n、2011..n、3011..n)；平面光学探测器阵列(102、202、302)；针孔准直器(103、203、303)，其包括针孔孔口(104、204、304)；其中，每个闪烁体元件包括伽马辐射接收面((101’1..n、201’1..n、301’1..n)和相对的闪烁光输出面(101”1..n、201”1..n、301”1..n)，每个闪烁体元件的所述伽马辐射接收面被布置为面对所述针孔孔口以用于响应于从所述针孔孔口接收的伽马辐射而生成闪烁光；其中，所述多个闪烁体元件被布置成多个组(105a..z、205a..z、305a..z)；每个组包括一个或多个闪烁体元件，并且每个组具有组轴(106a..z、206a..z、306a..z)，所述组轴与所述针孔孔口对齐并且垂直于所述每个组中的所述一个或多个闪烁体中的每个闪烁体的所述辐射接收面；并且其中，所述多个闪烁体元件中的每个闪烁体元件的所述闪烁光输出面(101”1..n、201”1..n、301”1..n)与所述平面光学探测器阵列(102、202、302)光学连通。2.根据权利要求1所述的伽马辐射探测器(200)，其中，所述多个组包括第一组(205a)和第二组(205b)；其中，所述第二组(205b)的组轴(206b)以一倾斜角(θt)相对于所述第一组(205a)的组轴(206a)倾斜；其中，所述第二组(205b)中的所述一个或多个闪烁体元件中的每个闪烁体元件的闪烁光输出面(201”2)也以所述倾斜角(θt)相对于其对应的伽马辐射接收面(201’2)倾斜，使得所述第二组(205b)中的所述一个或多个闪烁体元件中的每个闪烁体元件的闪烁光输出面平行于所述第一组(205a)中的所述一个或多个闪烁体元件中的每个闪烁体元件的所述闪烁光输出面(201”1)。3.根据权利要求1或权利要求2所述的伽马辐射探测器，还包括晶体效率归一化单元；其中，所述晶体效率归一化单元被配置为从所述平面光学探测器阵列的多个离散部分接收数据，其中，每个离散部分与单独的闪烁体元件光学连通，并且其中，所述数据对应于由闪烁体元件响应于接收的伽马量子而生成的光脉冲中的闪烁光子的数量；并且其中，所述晶体效率归一化单元被配置为将闪烁体元件归一化因子应用于从所述平面光学探测器阵列的每个离散部分接收的所述数据，并且其中，所述闪烁体元件归一化因子基于对应的闪烁体元件的所述辐射接收面与所述闪烁光输出面之间的距离。4.根据权利要求1所述的伽马辐射探测器(300)，其中，所述多个组包括第一组(305a)和第二组(305b)；其中，所述第二组(305b)的组轴(306b)以一倾斜角(θt)相对于所述第一组(305a)的组轴(306a)倾斜；其中，所述第二组(305b)中的所述一个或多个闪烁体元件中的每个闪烁体元件的所述闪烁光输出面(301”2)平行于其对应的伽马辐射接收面(301’2)；并且其中，所述第二组(305b)包括设置在所述第二组(305b)的每个闪烁体元件(3012)与所述平面光学探测器阵列(302)之间的一个或多个楔形光导(307b)，每个楔形光导(307b)具有第一面(307’b)和第二面(307”b)，...

【专利技术属性】
技术研发人员：H·K·维乔雷克，T·佐尔夫，T·弗拉奇，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL