一种伽马辐射成像装置及成像方法制造方法及图纸

本公开提供了一种伽马射线成像装置及成像方法，其中，所述成像装置包括多个分离的探测器。所述多个分离的探测器通过设定合适的空间位置、排布方式、探测器材料，使得从成像区域不同位置发出的射线，在到达所述多个分离的探测器中的至少一个探测器时，所经过的探测器厚度、探测器材料、探测器数目中至少有一个不同，从而达到判定射线方向的效果。本公开可以减少光子在准直器上的吸收损失，提升光子方向的判断效果和成像质量。

A gamma radiation imaging device and method

【技术实现步骤摘要】
一种伽马辐射成像装置及成像方法
本公开涉及核技术及应用
，具体涉及一种伽马辐射成像的装置及成像方法。
技术介绍
伽马辐射成像在医学诊断、核泄露及核辐射热点监测、核废料管理、工农业放射源管理监控方面都有广泛应用。伽马辐射成像装置用于对发射gamma光子的核素进行探测，并形成其在空间分布的图像，可以独立作为工业用伽马相机使用，或作为医疗诊断用伽马相机使用，也可以作为单光子发射断层成像(SPECT)或正电子发射断层成像(PET)的关键功能部件使用。伽马辐射成像装置一般包含探测器和准直器两部分。其中，探测器部分采用位置灵敏伽马探测器获取光子入射至探测器上的位置信息、能量信息和时间信息，其可以为闪烁晶体+光电倍增管组成的闪烁探测器，也可以为半导体探测器，或其他可以用于伽马辐射测量的探测器。准直器放置于探测器与被探测物体之间，其只允许某个特定方向的光子入射至探测器上而吸收其他方向的光子。结合探测器上探测到的光子位置及准直器所允许的光子入射方向，可以获得光子自人体内发射出来的路径信息，形成平面伽马辐射源分布图像。也可以将探测器和准直器绕被成像物体旋转，在多个方向上测量多幅平面伽马图像，并利用断层重建算法求解获得三维伽马辐射源分布图像。伽马辐射成像装置的准直器采用吸收准直原理。即，利用铅、钨等重金属制成准直器，在准直器上开有孔、缝、槽等空隙部分，射入空隙部分的光子透过准直器被探测器探测到，其余光子被准直器阻挡而被吸收。典型有平行孔准直器，扇形束准直器，针孔准直器等。采用这种方式制成的准直器阻挡了绝大部分光子，仅允许很小一部分光子被透过，从而使得探测器单元上所接收到的光子事件只可能来自于被成像物体空间中的较小一部分区域，通过图像重建算法可以获得较高空间分辨率的图像。但是因为大量光子被吸收，其探测效率很低，严重影响了成像性能。基于编码孔径准直器的伽马辐射成像装置，将准直器上的开孔率大大提高，由不同方向的放射源入射的大量光子，在探测器上形成不同的投影平面分布，并利用图像重建算法求解放射源方向。这种准直器尽管探测效率大大提高，但是探测器单元上所接收到的光子事件可能来自于被成像物体空间中的多个区域或较大面积的区域，从单个光子所能获得的方向信息显著下降，仅适用于特定分布如点状或稀疏放射源的成像。在核医学成像等场景中，由于放射性药物在人体内广泛连续分布，其成像效果反而差于基于平行孔准直器等低探测效率的伽马相机。综上，传统伽马辐射成像装置，由于采用吸收准直原理的准直器吸收大量光子，造成成像装置探测效率很低，使得采集时间长，或者在有限采集时间内的图像质量差；采用高开孔率的编码孔径准直器提高了探测效率，但降低了接收到的光子事件所携带的方向性信息，其图像质量也未得到相应的提高。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题鉴于上述问题，本公开的主要目的在于提供一种既具有高的光子探测效率，又具有高的光子事件信息的伽马辐射成像装置及成像方法，以便解决上述问题的至少之一。(二)技术方案为了达到上述目的，作为本公开的一个方面，提供了一种分离探测器的伽马辐射成像装置及成像方法。通过将探测器在空间上分离为多个单元，并使不同探测器单元沿光子运动方向前后放置，使沿光子运动方向在前的探测器单元可以起到对在后的探测器单元的光子阻挡准直作用；并且通过使用对光子衰减比例不同的探测器材料制成不同的探测器单元，使沿光子运动方向在前的不同探测器单元可以起到对在后的探测器单元的不同光子阻挡准直作用，从而实现对光子方向的判断效果。作为本公开的另一个方面，上述装置中全部探测器单元(包含对其他探测器有准直作用的探测器单元)所测量到的光子事件都可被输入至任何一种成像方法中，从而即提高了探测效率，又增加了光子事件所携带的方向性信息，从而得到更高质量的图像。一种伽马射线成像装置，包括：多个分离的探测器，所述多个分离的探测器中至少存在一个探测器，从成像区域不同位置发出的射线，在到达该一个探测器前，所经过的其他探测器的厚度、探测器材料、探测器数目中至少有一个不同。进一步的，所述多个分离的探测器中的至少一个探测器所接收的从不同方向入射的射线，由于所经过的其他探测器的厚度、探测器材料、探测器数目中至少有一个不同，从而具有不同的衰减比例，由此判断射线方向。进一步的，所述多个分离的探测器的多个相邻两探测器的厚度不同。进一步的，所述多个分离的探测器包括沿光子运动方向排布的至少两个探测器，所述至少两个探测器包括沿光子运动方向在前的探测器和在后的探测器，所述在前的探测器用于对向所述在后的探测器运动的光子进行阻挡和准直。进一步的，所述多个分离的探测器沿光子运动方向及垂直于光子运动方向的方向呈阵列排布，每个探测器和与其相邻的探测器对所述光子的衰减比例不同。进一步的，所述多个分离的探测器沿光子运动方向形成多个探测器层，在相邻的两探测器层中，位于外侧的探测器层比位于内侧探测器层的面积小。进一步的，相邻两探测器层具有一间隔。进一步的，所述多个分离的探测器层的多个相邻两探测器层的间隔不同。进一步的，相邻两探测器具有一间隔。进一步的，所述多个分离的探测器的多个相邻两探测器的间隔不同。进一步的，通过改变多个探测器间的距离，使得从不同方向入射至一探测器上的光子具有不同的衰减比例。进一步的，所述多个分离的探测器包括多个第一类型探测器和多个第二类型探测器，多个第一类型探测器和多个第二类型探测器交替排布，相邻的两个探测器的类型不同。进一步的，所述第一类型探测器和第二类型探测器均为NaI、CsI、BGO、LSO、LYSO、GSO、YSO、CZT、YAP、GAGG中的任意一种。进一步的，所述多个探测器层分别为第1探测器层至第N探测器层，N≥2，所述第1探测器层至第N探测器层沿光子运动方向排布；所述成像装置还包括在所述第1探测器层和被检测物体间的吸收准直器。一种成像装置，包括：多个分离的探测器，所述多个分离的探测器形成多个探测器层，在被检测物体外呈多层排布，相邻两探测器层之间具有一间隔。一种成像装置，包括：多个分离的探测器，该多个分离的探测器包括至少两种类型的探测器，所述多个分离的探测器形成多个探测器层，在被检测物体外呈多层排布，所述成像装置还包括准直器，位于被检测物体与沿光子运动方向的最内层探测器层之间。(三)有益效果从上述技术方案可以看出，本公开一种分离探测的伽马辐射成像装置及成像方法至少具有以下有益效果其中之一：(1)用于探测光子的探测器单元，可以同时作为其他探测器单元的准直器使用，使得来自不同方向入射某一探测器单元的射线，因为在其路径上穿过不同数目的其他探测器单元，或者不同厚度的其他探测器单元，或者不同材料的其他探测器单元，而具有不同的衰减比例，从而可以减少光子在准直器上的吸收损失和提升光子方向的判断效果和成像质量，由此既具有高的光子探测效率，又具有高的光子事件信息。(2)探测器在空间中可以分为多层，增加探测器单元空间排布的变化和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种伽马射线成像装置，包括：多个分离的探测器，所述多个分离的探测器中至少存在一个探测器，从成像区域不同位置发出的射线，在到达该一个探测器前，所经过的其他探测器的厚度、探测器材料、探测器数目中至少有一个不同。/n

【技术特征摘要】
1.一种伽马射线成像装置，包括：多个分离的探测器，所述多个分离的探测器中至少存在一个探测器，从成像区域不同位置发出的射线，在到达该一个探测器前，所经过的其他探测器的厚度、探测器材料、探测器数目中至少有一个不同。


2.根据权利要求1所述的成像装置，其中，所述多个分离的探测器中的至少一个探测器所接收的从不同方向入射的射线，由于所经过的其他探测器的厚度、探测器材料、探测器数目中至少有一个不同，从而具有不同的衰减比例，由此判断射线方向。


3.根据权利要求1所述的成像装置，其中，所述多个分离的探测器的多个相邻两探测器的厚度不同。


4.根据权利要求1所述的成像装置，其中，所述多个分离的探测器包括沿光子运动方向排布的至少两个探测器，所述至少两个探测器包括沿光子运动方向在前的探测器和在后的探测器，所述在前的探测器用于对向所述在后的探测器运动的光子进行阻挡和准直。


5.根据权利要求1所述的成像装置，其中，所述多个分离的探测器沿光子运动方向及垂直于光子运动方向的方向呈阵列排布，每个探测器和与其相邻的探测器对所述光子的衰减比例不同。


6.根据权利要求1所述的成像装置，其中，所述多个分离的探测器沿光子运动方向形成多个探测器层，在相邻的两探测器层中，位于外侧的探测器层比位于内侧探测器层的面积小。


7.根据权利要求5所述的成像装置，其中，相邻两探测器层具有一间隔。


8.根据权利要求6所述的成像装置，其中，所述多个分离的探测器层的多个相邻两探测器层的间隔不同。
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【专利技术属性】
技术研发人员：马天予，刘亚强，王学武，王忠，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11