单光子发射断层成像装置制造方法及图纸

本公开提供了一种单光子发射断层成像装置，包括：多个探测器层，所述多个探测器层包括沿光子运动方向排布的至少两个探测器层，所述至少两个探测器层包括沿光子运动方向第一探测器层和第二探测器层，所述第一探测器层和/或第二探测器层包括闪烁晶体和反光结构。

Single photon emission tomography

【技术实现步骤摘要】
单光子发射断层成像装置
本公开涉及核技术及其应用
，具体涉及一种单光子发射断层成像装置。
技术介绍
单光子发射断层成像(SinglePhotonEmissionComputedTomography，SPECT)技术，利用放射性核素标记的示踪药物在注入人体后产生伽玛光子，通过在人体外探测射线来获知药物在人体内的分布及变化信息，并用于疾病的诊断、治疗。SPECT成像是典型的分子影像手段，能够反映人体内的生理、代谢、功能、分子信息，是当前主流医学影像手段之一。由于放射性核素发射伽马光子的过程是各向同性的，如果直接在人体外放置探测器，其探测到的伽马光子无法确定其方向，亦即无法得知其可能来自人体内的哪一位置。因此在SPECT成像中，需要在人体和探测器之间放置准直器部件。准直部件通过阻挡一定比例的的光子，并且对来自不同方向的光子，其阻挡比例不同，使得探测器所接收到光子来自人体内不同位置的可能性有差别，并经图像重建算法计算获得人体内收到的放射性核素分布图像。现有准直器通常是采用钨、铅等重金属制成的吸收准直器，通过重金属对光子的强吸收作用，并制成特定的几何形状，如平行孔准直器、针孔准直器等，使得来自某些方向的光子完全通过或有较大概率通过准直器，而来自某些方向的光子被完全阻挡或者有较小概率通过准直器，从而得到了使来自不同方向的光子在通过准直器效率不同的效果。因此，当某个探测器单元上接收到每一个光子时，可以判断其来自人体内不同方向的概率。探测器接收大量光子后，将其统计信息输入图像重建算法，可重建得到人体内的放射性核素空间分布图像。但是，由于重金属吸收准直器所吸收的光子无法被探测器探测到，因而会造成大量光子损失，严重影响SPECT探测效率。此外，现有的单光子发射断层成像装置还存在尺寸大、准直器的准直效果差等缺陷。
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单光子发射断层成像装置，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，提供了一种单光子发射断层成像装置，包括：多个探测器层，所述多个探测器层包括沿光子运动方向排布的至少两个探测器层，所述至少两个探测器层包括沿光子运动方向第一探测器层和第二探测器层，所述第一探测器层和/或第二探测器层包括闪烁晶体和反光结构。根据本公开的实施例，所述闪烁晶体包括多个独立的闪烁晶体条或多个拼接的闪烁晶体条，所述反光结构包括多个反光元件，设置在所述多个闪烁晶体条之间。根据本公开的实施例，所述第一探测器层用于对向所述第二探测器层运动的部分光子进行吸收，从而在第一探测器层中被探测、同时允许向所述第二探测器层运动的另一部分光子穿透第一探测器层，从而使第一探测器层起到对第二探测器层的准直效果。根据本公开的实施例，所述光子在所述第一探测器层中的穿透比例大于0.5％。根据本公开的实施例，所述多个探测器层中沿光子运动方向的最后一探测器层中存在至少一闪烁晶体条，从成像区域不同位置发出的所述光子在到达所述至少一闪烁晶体条前，所经过的闪烁晶体条的数目、闪烁晶体条的长度、闪烁晶体材料、反光元件数目、反光元件厚度和反光元件材料至少其中之一不同。根据本公开的实施例，所述第一探测器层还包括光电器件，所述光电器件包括雪崩型光电二极管APD、硅光电倍增器件SiPM和光电倍增管PMT中至少之一。根据本公开的实施例，所述至少一闪烁晶体条之间可通过反光元件连接，反光元件包括光耦合剂层、光导以及反光膜中至少之一。根据本公开的实施例，所述在后探测器层的闪烁晶体包括一个或多个闪烁晶体条，所述第二探测器层的光电器件包括一个或多个硅光电倍增器件SiPM，其中，所述第一探测器层和或第二探测器层中的一个或多个闪烁晶体条选择性地与所述一个或多个硅光电倍增器件SiPM连接。(三)有益效果从上述技术方案可以看出，本公开一种单光子发射断层成像至少具有以下有益效果其中之一：(1)通过反光元件一方面实现了各种闪烁光传输路径设计，提高了探测器的空间分辨能力和光收集效率；另一方面可以对伽马光子进行一定程度的准直。(2)相较于重金属吸收准直器，本公开所述第一探测器层的穿透比例大于0.5％，利用高穿透比例的所述在前的准直器，减少造成的光子损失。(3)本公开多个探测器层中沿光子运动方向的最后一探测器层中存在至少一闪烁晶体条，从成像区域不同位置发出的所述光子在到达所述至少一闪烁晶体条前，所经过的闪烁晶体条的数目、闪烁晶体条的长度、闪烁晶体材料、反光元件数目、反光元件厚度和反光元件材料至少其中之一不同。此外，进一步利用APD、SiPM等光电器件对光子的吸收效果，通过排布不同的光电器件方案进一步增加来自不同方向的光子被在前的闪烁晶体和光电器件共同吸收后的强度差别，从而进一步增强第一探测器层上的光子准直效果，提高系统的探测效率。(4)采用小体积半导体光电器件，如雪崩型光电二极管APD、硅光电倍增器件SiPM替代PMT作为多个探测器层的光电器件，减小了单光子发射断层成像装置的尺寸。附图说明图1为本公开实施例1单光子发射断层成像装置结构示意图。图2为本公开实施例2单光子发射断层成像装置结构示意图。图3为本公开实施例3单光子发射断层成像装置结构示意图。图4为本公开实施例4单光子发射断层成像装置结构示意图。<符号说明>1-第一探测器层，2-第二探测器层，11、12、13、21-闪烁晶体条，15光电器件(APD或SiPM光电器件)，18、19、25-反光元件，22-光电器件(任意类型光电器件)，3-人体，P1、P2、P3、P4-伽马光子射线穿过探测器的概率。具体实施方式为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开作根据本公开的实施例详细说明。本公开提供了一种单光子发射断层成像装置，包括：多个探测器层，所述多个探测器层包括沿光子运动方向排布的至少两个探测器层，所述至少两个探测器层包括沿光子运动方向第一探测器层和第二探测器层，所述第一探测器层和/或第二探测器层包括闪烁晶体和反光结构。本公开通过反光元件一方面实现了各种闪烁光传输路径设计，提高了探测器的空间分辨能力和光收集效率；另一方面可以对伽马光子进行一定程度的准直。根据本公开的实施例，所述闪烁晶体包括多个独立的闪烁晶体条或多个拼接的闪烁晶体条，所述反光结构包括多个反光元件，设置在所述多个闪烁晶体条之间。下面结合附图1-4详细介绍本公开实施例。实施例1在本实施例中，如图1所示，被检测物体(人体3)内的放射性核素衰变产生伽马光子，成像装置包括两个探测器层，在所述人体外部沿伽马光子运动方向呈前后两层分布，其中，沿光子运动方向在前的探测器层为第一探测器层1，沿光子运动方向在后的探测器层为第二探测器层2，在前的探测器层(第一探测器层)较在后的探测器层(第二探测器层)更靠近人体。第一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种单光子发射断层成像装置，其特征在于，包括：/n多个探测器层，所述多个探测器层包括沿光子运动方向排布的至少两个探测器层，所述至少两个探测器层包括沿光子运动方向第一探测器层和第二探测器层，所述第一探测器层和/或第二探测器层包括闪烁晶体和反光结构。/n

【技术特征摘要】
1.一种单光子发射断层成像装置，其特征在于，包括：
多个探测器层，所述多个探测器层包括沿光子运动方向排布的至少两个探测器层，所述至少两个探测器层包括沿光子运动方向第一探测器层和第二探测器层，所述第一探测器层和/或第二探测器层包括闪烁晶体和反光结构。


2.根据权利要求1所述的单光子发射断层成像装置，其特征在于，
所述闪烁晶体包括：
多个独立的闪烁晶体条或多个拼接的闪烁晶体条，
所述反光结构包括：
多个反光元件，设置在所述多个闪烁晶体条之间。


3.根据权利要求1所述的单光子发射断层成像装置，其特征在于，所述第一探测器层用于对向所述第二探测器层运动的部分光子进行吸收，从而在第一探测器层中被探测、同时允许向所述第二探测器层运动的另一部分光子穿透第一探测器层，从而使第一探测器层起到对第二探测器层的准直效果。


4.根据权利要求1所述的单光子发射断层成像装置，其特征在于，所述光子在所述第一探测器层中的穿透比例大于0.5％。


5.根据权利要求2所述的单光子发射断层成像装置，其特征在于，所述多个探测...

【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