具有光共享和相互作用深度估计的PET探测器闪烁体布置制造技术

一种光子探测器，包括：被设置在一平面中的光学传感器的传感器阵列，以及四个实质上相同的闪烁晶体棒。每个光学传感器被配置为感测发光。所述四个闪烁体晶体棒中的每个是具有四个侧面表面以及第一端部表面和第二端部表面的矩形棱镜，每个闪烁棒都具有两个侧面表面，所述两个侧面表面中的每个面对另一闪烁棒的侧面表面，并且每个闪烁晶体棒响应于与接收到的伽马光子进行相互作用而生成光闪烁。第一层(80)被设置在第一平面中，所述第一平面被设置在所述四个实质上相同的闪烁晶体棒的面对的侧面表面之间并且邻近所述面对的侧面表面，具有邻近所述第一端部表面的光共享部分(82)和邻近所述第二端部表面的反射性部分(84)。第二层(68)被设置在第二平面中，所述第二平面正交于所述第一平面并且被设置在所述四个实质上相同的闪烁晶体棒的面对的侧面表面之间并且邻近所述面对的侧面表面，具有邻近所述第二端部表面的光共享部分(88)和邻近所述第一端部表面的反射性部分(90)。

PET detector scintillator arrangement with depth estimation of optical sharing and interaction

A photon detector includes a sensor array of optical sensors disposed in a plane, and four substantially identical scintillating crystal rods. Each optical sensor is configured to sense light emission. Each of the four scintillator crystal rod is four side surface and the surface of the first end part and a second end surface of the rectangular prism, each side has two flashing rod surface, each of the two side surface of the face of another side surface flashing stick, gamma ray and each flashing crystal rod and received in response to the interaction produced by light flashes. The first layer (80) is arranged in a first plane, the first plane is arranged between the side surface of the side surface of the four substantially identical crystal rod face and adjacent to the face, is adjacent to the first end surface of the light (82) and sharing part adjacent to the the second ends of the reflective surface portion (84). The second layer (68) is set in a second plane, the second plane orthogonal to the first plane and is arranged between the side surface of the side surface of the four substantially identical crystal rod face and adjacent to the face, is adjacent to the second end surface of the optical part sharing (88) and adjacent the first end of the reflective surface portion (90).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
下文总体涉及核医学的医学成像。本专利技术具体与正电子发射断层摄影(PET)探测器以及对正电子湮灭事件的定位结合应用，并将具体参考其进行描述。然而，应当理解，本专利技术还应用于其他使用场景，而不必限于前述应用。
技术介绍
在PET成像中，利用针对代谢过程的放射性药剂来注射对象。所述放射性药剂在靶标组织中累积并随着放射性药剂的衰减而发射正电子。在湮灭事件中，正电子与电子相互作用，所述湮灭事件生成两个511keV能量的伽马光子，这两个伽马光子的方向彼此相反180°。在药剂衰减的时段期间，所述对象被放置在成像设备或扫描器中，所述成像设备或扫描器包括探测所生成的伽马光子的探测器。所述成像设备通常包括探测器环，所述探测器环围绕所述对象的长度。所述探测器在探测器位置或像素处利用时间和能量水平来探测每个伽马光子。时间窗口和能量窗口被应用于所探测到的光子，以确定伽马光子、即来自同一湮灭事件的两个光子的符合事件对。符合事件对定义响应线(LOR)，所述响应线被用于对湮灭事件进行定位。飞行时间(TOF)PET探测器使用探测到的计时的精确度来进一步沿着LOR定位湮灭事件。探测器通常包括三维矩形形状的闪烁晶体，所述闪烁晶体通过晶体的面对探测器环的中心的表面接收伽马光子。伽马光子与晶体内的分子相互作用，其转化所述伽马光子或闪烁以生成发光。所生成的发光或光由位于与面对中心的表面相反的晶体面上的光学传感器来感测。晶体的大小被设定为具有在面对中心的表面与面对传感器的表面之间的充足尺寸的大小，使得闪烁将在被定义为相互作用深度(DOI)的表面之间的某处发生。例如，晶体通常是长的、矩形棒，其中，在较小的端部，面对中心的表面接收伽马光子，并且其中，在相反的较小的端部，表面被耦合到一个或多个光学传感器，所述一个或多个光学传感器将感测到的发光转化为测量所接收到的伽马光子的能量值和时间值。闪烁或DOI是根据沿着面对中心的表面与面对所耦合的光学传感器的表面之间的深度或长度的分布而发生的，其随晶体而变化。系统通常针对LOR的每个端点使用闪烁晶体的面对中心的表面与面对所耦合的光学传感器表面之间的固定中心点，其向LOR中引入误差，诸如视差。
技术实现思路
一种用于估计DOI的方法，包括：侧面对侧面(sidebyside)晶体对布置，其具有在包括光共享的每个邻近晶体之间的表面的部分，以及不透明并且形状为等腰三角形的剩余部分，所述等腰三角形具有在共享面的传感器端部处的底以及朝向晶体的面对中心的表面延伸的顶点。在闪烁晶体闪烁时，根据探测到的事件的相互作用深度的成对的晶体共享光。每个晶体与测量光输出的光学传感器光学地耦合。DOI被估计为从闪烁晶体感测到的光的量与针对两个晶体的光的总量的比率。另一种方法使用较大的晶体阵列，诸如14×14，其中，邻近晶体之间的表面共享光，以在连续DOI测量中对所述晶体阵列进行侧面校准。然而，具有较宽光共享的较大阵列影响计时分辨率。计时分辨率基于在用于确定探测时间的半峰全宽(FWHM)测量中感测到的光输出峰。在光共享增加时，峰变宽并且计时分辨率变宽，即，降低了探测到的时间的精确度。此外，利用侧面测量的连续DOI涉及更为复杂的计算，其影响系统吞吐量，并且所述侧面测量在侧面对侧面设置的探测器环中是困难的，如果不是不可能的话。下文公开了一种具有光共享和相互作用深度的估计的新的、经改进的PET探测器闪烁体布置，其解决了上述问题和其他问题。根据一个方面，一种光子探测器，包括：被设置在一平面中的光学传感器的传感器阵列；以及四个实质上相同的闪烁晶体棒。每个光学传感器被配置为感测发光。四个闪烁体晶体棒中的每个是具有四个侧面表面以及第一端部表面和第二端部表面的矩形棱镜，每个闪烁棒具有这样的两个侧面表面：所述两个侧面表面中的每个面对另一闪烁棒的侧面表面，并且每个闪烁晶体棒响应于与接收到的伽马光子进行相互作用而生成光闪烁。第一层被设置在第一平面中，所述第一平面被设置在所述四个实质上相同的闪烁晶体棒的面对的侧面表面之间并且邻近所述面对的侧面表面，具有邻近所述第一端部表面的光共享部分和邻近所述第二端部表面的反射性部分。第二层被设置在第二平面中，所述第二平面正交于所述第一平面并且被设置在所述四个实质上相同的闪烁晶体棒的面对的侧面表面之间并且邻近所述面对的侧面表面，具有邻近所述第二端部表面的光共享部分和邻近所述第一端部表面的反射性部分。根据另一方面，一种探测光子的方法，包括：根据闪烁体阵列中四个实质上相同的闪烁晶体棒中的一个中的一深度处探测到的事件来闪烁光子。四个闪烁体晶体棒中的每个是具有四个侧面表面以及第一端部表面和第二端部表面的矩形棱镜。每个闪烁棒具有这样的两个侧面表面：所述两个侧面表面中的每个面对另一闪烁棒的侧面表面。每个闪烁晶体棒响应于与接收到的伽马光子相互作用而生成光闪烁。所述闪烁体阵列包括：第一层，其被设置在第一平面中，所述第一平面被设置在所述四个实质上相同的闪烁晶体棒的面对的侧面表面之间并且邻近所述面对的侧面表面，具有邻近所述第一端部表面的光共享部分和邻近所述第二端部表面的反射性部分；以及第二层，其被设置在第二平面中，所述第二平面正交于所述第一平面并且被设置在所述四个实质上相同的闪烁晶体棒的面对的侧面表面之间并且邻近所述面对的侧面表面，具有邻近所述第二端部表面的光共享部分和邻近所述第一端部表面的反射性部分。由被设置在一平面中的光学传感器的传感器阵列，基于所述四个实质上相同的闪烁晶体棒中彼此成对角线并且面对四个实质上相同的闪烁晶体棒中的一个的两个实质上相同的闪烁晶体棒的感测到的发光的比率，来估计在所述四个实质上相同的闪烁晶体棒的所述一个中的伽马光子闪烁的深度。每个光学传感器被配置为感测发光。根据另一方面，一种伽马光子探测系统，包括：伽马光子探测器，其被设置在成像区域附近，所述成像区域被配置为接收要被成像的对象；以及一个或多个处理器。每个探测器包括四个闪烁晶体，所述四个闪烁晶体中的每个与两个邻近闪烁晶体部分地光学耦合。每个闪烁晶体与所述两个邻近的闪烁晶体中的一个光学地耦合以使邻近的光优先通过入口端并且与所述两个邻近的闪烁晶体中的另一个耦合，从而使邻近的光优先通过光学传感器端部，所述闪烁晶体响应于与伽马光子进行相互作用而闪烁光，并且光学传感器与所述闪烁晶体的光学传感器端部光学地耦合。所述一个或多个处理器与所述光学传感器连接，所述光学传感器被配置为根据来自所述光学传感器的输出信号的比率来确定所述闪烁晶体中的一深度，在所述深度处发生与所述伽马光子的相互作用，所述光学传感器与所述两个闪烁晶体光学地耦合，所述两个闪烁晶体被部分地光学耦合到所述闪烁晶体。一个优点在于用于在探测器环中使用的具有DOI估计的探测器晶体布置。另一优点在于具有优良的计时分辨率的探测器晶体布置。另一优点在于优良的空间分辨率。另一优点在于对DOI的简化的计算。本领域技术人员在阅读和理解下文的详细说明之后将意识到进一步的优点。附图说明本专利技术可以采取各种部件和部件布置以及各个步骤和步骤安排的形式。附图仅是出于图示优选实施例的目的，而不应当被解释为限制本专利技术。图1示意性图示了具有光共享和相互作用深度估计系统的光子探测器闪烁体布置的实施例。图2A和2B示意性图示了具有光共享和侧面校准的光子探测器闪烁体布本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光子探测器，包括：被设置在一平面中的光学传感器的传感器阵列，每个光学传感器被配置为感测发光；四个实质上相同的闪烁晶体棒，四个闪烁体晶体棒中的每个是具有四个侧面表面以及第一端部表面和第二端部表面的矩形棱镜，每个闪烁棒具有这样的两个侧面表面：所述两个侧面表面中的每个面对另一闪烁棒的侧面表面，每个闪烁晶体棒响应于与接收到的伽马光子进行相互作用而生成光闪烁；第一层，其被设置在第一平面中，所述第一平面被设置在所述四个实质上相同的闪烁晶体棒的面对的侧面表面之间并且邻近所述面对的侧面表面，具有邻近所述第一端部表面的光共享部分和邻近所述第二端部表面的反射性部分；以及第二层，其被设置在第二平面中，所述第二平面正交于所述第一平面并且被设置在所述四个实质上相同的闪烁晶体棒的面对的侧面表面之间并且邻近所述面对的侧面表面，具有邻近所述第二端部表面的光共享部分和邻近所述第一端部表面的反射性部分。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.10.17 US 62/065,1641.一种光子探测器，包括：被设置在一平面中的光学传感器的传感器阵列，每个光学传感器被配置为感测发光；四个实质上相同的闪烁晶体棒，四个闪烁体晶体棒中的每个是具有四个侧面表面以及第一端部表面和第二端部表面的矩形棱镜，每个闪烁棒具有这样的两个侧面表面：所述两个侧面表面中的每个面对另一闪烁棒的侧面表面，每个闪烁晶体棒响应于与接收到的伽马光子进行相互作用而生成光闪烁；第一层，其被设置在第一平面中，所述第一平面被设置在所述四个实质上相同的闪烁晶体棒的面对的侧面表面之间并且邻近所述面对的侧面表面，具有邻近所述第一端部表面的光共享部分和邻近所述第二端部表面的反射性部分；以及第二层，其被设置在第二平面中，所述第二平面正交于所述第一平面并且被设置在所述四个实质上相同的闪烁晶体棒的面对的侧面表面之间并且邻近所述面对的侧面表面，具有邻近所述第二端部表面的光共享部分和邻近所述第一端部表面的反射性部分。2.根据权利要求1所述的光子探测器，还包括：信号处理单元，其被连接到所述传感器阵列，所述传感器阵列被配置为：基于所述四个实质上相同的闪烁晶体棒中的彼此成对角线并且面对四个实质上相同的闪烁晶体棒中的一个的两个实质上相同的闪烁晶体棒的感测到的发光的比率，根据探测到的事件来估计所述四个实质上相同的闪烁晶体棒中的所述一个的相互作用深度的估计。3.根据权利要求1所述的光子探测器，还包括：第三层，其是反射性的并且被设置为邻近于并覆盖所述四个实质上相同的闪烁晶体棒的不面对其他的所述实质上相同的闪烁晶体棒中的一个的表面的侧面表面。4.根据权利要求1所述的光子探测器，其中，所述第一层的所述反射性部分和所述第二层的所述反射性部分包括反射性膜，并且所述第一层的所述光共享部分和所述第二层的所述光共享部分将邻近的面对侧面的表面光学地耦合到彼此。5.根据权利要求2所述的光子探测器，还包括：查找表(LUTS)，其被配置为存储针对所述四个实质上相同的闪烁晶体棒的值，所述值将感测到的发光的比率关联到所述相互作用深度的对应离散值；并且其中，所述信号处理单元使用所存储的值来估计所述相互作用深度。6.根据权利要求2所述的光子探测器，其中，所述信号处理单元被配置为：接收指示由所述传感器阵列感测到的发光的信号，并且基于来自所述四个实质上相同的闪烁晶体棒的所述感测到的发光来确定所述探测到的事件的总能量值。7.根据权利要求2所述的光子探测器，其中，所述信号处理单元还被配置为生成针对每个探测到的事件的总能量值、时间值、以及位置指示符，并且所述位置指示符包括所述相互作用深度的估计以及所述四个实质上相同的闪烁晶体棒中的所述一个的位置。8.根据权利要求2所述的光子探测器，还包括：查找表(LUTS)，其被配置为针对所述四个实质上相同的闪烁晶体棒中的每个存储来自所述四个实质上相同的闪烁晶体棒中彼此成对角线并且面对四个实质上相同的闪烁晶体棒中的一个的另外两个实质上相同的闪烁晶体棒的感测到的发光的校准的比率以及对应的相互作用深度的估计的值，并且其中，所述信号处理单元被配置为：通过将感测到的发光的所述比率与感测到的发光的所述校准的比率进行比较并且使用被存储在所述LUTS中的所述对应的相互作用深度的估计中的一个作为所确定的相互作用深度的估计，来确定所述相互作用深度的估计。9.根据权利要求8所述的光子探测器，其中，感测到的发光的所述校准的比率和所述对应的相互作用深度的估计基于使用指向多个晶体深度的电子准直的辐射射束的侧面校准。10.根据权利要求8所述的光子探测器，其中，感测到的发光的所述校准的比率和所述对应的相互作用深度的估计基于根据单调地变化的比率的入口表面校准和深度分离。11.一种核成像系统，包括：多个根据权利要求1所述的光子探测器；一个或多个处理器，其被配置为：接收来自所述光学传感器的输出，确定闪烁的符合对，所述闪烁的符合对定义响应线(LOR)，识别对每条LOR的端部进行识别的所述光子探测器、针对识别每条LOR的端部的所述光子探测器的每个闪烁的时间值、以及针对识别每条LOR的端部的每个光子探测器的相互作用深度，基于DOI来调节每条LOR的端部位置，并且使用所述LOR来执行飞行时间重建以生成图像表示；以及显示设备，其被配置为显示所生成的图像表示。12.一种探测光子的方法，包括：根据在闪烁体阵列中的四个实质上相同的闪烁晶体棒的一个中的一深度处探测到的事件来闪烁光子，四个闪烁体晶体棒中的每个...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·索厄德斯埃梅德，A·莱纳茨，W·亨特，R·米亚奥卡，L·邵，T·L·劳伦斯，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，华盛顿大学，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL