晶体阵列探测器和发射成像设备制造技术

本实用新型专利技术提供一种晶体阵列探测器和发射成像设备。该晶体阵列探测器包括晶体阵列、阵列反光层和光传感器层。晶体阵列包括复合晶体层，复合晶体层包括在横向平面内密贴排列的第一类型的多个第一闪烁晶体和第二类型的多个第二闪烁晶体，多个第一闪烁晶体分散在多个第二闪烁晶体中，多个第一闪烁晶体中的每个具有第一闪烁光衰减时间，多个第二闪烁晶体中的每个具有不同于第一闪烁光衰减时间的第二闪烁光衰减时间。由于在使用具有不同闪烁光衰减时间的多个第一闪烁晶体和多个第二闪烁晶体，可以在光传感器层中检测到的能量沉积事件中筛选出在两种类型的闪烁晶体内都发生过能量沉积的ICS事件。通过剔除或矫正ICS事件可以极大提升重建图像的信噪比。大提升重建图像的信噪比。大提升重建图像的信噪比。

【技术实现步骤摘要】
晶体阵列探测器和发射成像设备


[0001]本技术涉及发射成像系统，具体地，涉及一种晶体阵列探测器以及具有该晶体阵列探测器的发射成像设备。

技术介绍

[0002]发射型计算机断层成像(Emission Computed Tomography，ECT)是一种能显示放射性核素在生物体内各层面的分布及立体分布影像的显像技术，该技术利用放射性核素的示踪原理，通过检测放射性核素衰变发射的射线，经过数据处理形成图像。ECT目前分为两大类，一类用于探测能够发射γ射线的放射性核素在生物体内的分布，称为单光子发射型计算机断层成像(Single Photon Emission Computed Tomography，SPECT)；另一类用于探测能够发射正电子的放射性核素的湮灭辐射，称为正电子发射型计算机断层成像(Positron Emission Computed Tomography，PET)。其中，PET成像已在医学影像学相关领域得到广泛应用。
[0003]PET成像探测正电子湮灭时发射的两个方向相反的γ光子，并通过计算机重建正电子示踪剂在生物体内的三维分布。但是，在探测过程中，γ光子撞击闪烁晶体时很可能会发生晶体间散射事件(Inter Crystal Scatter，ICS)，ICS事件的存在会严重降低重建算法的信噪比。
[0004]典型地，在生物医学研究中，临床前疾病模型的大部分以小鼠作为动物模型，来模拟人类健康与疾病状态，专用于小动物成像的临床前PET成像技术是分子生物学向临床转化的重要工具。因为小动物的体积和质量比人类小很多，所以为了获取等效于人体PET成像所能得到的图像细节，用于小动物的PET成像需要更高的系统灵敏度和空间分辨率。
[0005]小动物PET成像的高分辨率是基于较小的闪烁晶体尺寸实现的，而对于较小尺寸的闪烁晶体，晶体间散射事件(Inter Crystal Scatter，ICS)会向重建图像中引入较大的噪声，降低重建图像的信噪比，影响研究者基于图像作出判断。因此，在PET成像中识别一定数量的ICS事件，并将他们从事件总数中剔除或矫正，可以有效提升重建图像的信噪比，使成像结果更加准确。
[0006]现有技术为了从总事件中筛查出ICS事件，往往采用非常规探测器结构设计，并基于采集到的光电信号判断事件类型，进而将ICS事件从总事件中剔除或矫正。现有技术公开了一种用于减少ICS事件的探测器结构，该探测器由闪烁晶体条组成阵列，并以探测器阵列的侧面面向视野中心。通过这样的布置，探测器具有读出单个ICS事件的能力。但是，这样的探测器结构中每片晶体阵列片都需要对该片的光电信号进行单独读出，各个晶体阵列片之间均需要插入光电探测器和读出电路，因此整体探测器的造价非常高。而且所插入的多套光电探测器和读出电路导致探测器的有效探测体积大大减少，导致整体探测器灵敏度非常低。

技术实现思路

[0007]根据本技术的一个方面，提供一种晶体阵列探测器，包括：
[0008]晶体阵列，晶体阵列包括复合晶体层，复合晶体层包括在横向平面内密贴排列的第一类型的多个第一闪烁晶体和第二类型的多个第二闪烁晶体，多个第一闪烁晶体分散在多个第二闪烁晶体中，多个第一闪烁晶体中的每个具有第一闪烁光衰减时间，多个第二闪烁晶体中的每个具有不同于第一闪烁光衰减时间的第二闪烁光衰减时间，多个第一闪烁晶体和多个第二闪烁晶体中的每个的侧面都覆盖有朝向对应的闪烁晶体的内部反光的层内反光层，沿垂直于横向平面的纵向方向，晶体阵列具有相对的入射面和出射面；
[0009]阵列反光层，阵列反光层覆盖在入射面上且朝向晶体阵列的内部反光；以及
[0010]光传感器层，光传感器层光耦合至出射面。
[0011]在本技术提供的晶体阵列探测器中，由于在多个第一闪烁晶体中分散有不同类型的多个第二闪烁晶体，通过使第一闪烁晶体和第二闪烁晶体具有不同的闪烁光衰减时间，可以在光传感器层中检测到的能量沉积事件中筛选出在两种类型的闪烁晶体内都发生过能量沉积的ICS事件。因此，通过有效地检测并剔除或矫正这些ICS事件，剩余散射事件占总事件数的比例大幅下降，这会极大提升重建图像的信噪比。晶体阵列中闪烁晶体的横截面越小，所识别的ICS事件占总事件的份额越大，本技术提供的晶体阵列探测器对ICS事件的识别能力对于采用小尺寸闪烁晶体的晶体阵列来说，数据准确度的提升更大。此外，晶体阵列探测器可以采用常规探测器结构设计，整体装置的造价为普通水平，因此也更加实用。
[0012]示例性地，沿着横向平面内的第一横向方向，多个第一闪烁晶体和多个第二闪烁晶体中的至少一部分交替排列。具有这样布置的晶体阵列探测器，识别ICS事件的能力更强，整体装置的灵敏度和空间分辨率更高。
[0013]示例性地，沿着所述第一横向方向，所述多个第一闪烁晶体和所述多个第二闪烁晶体完全交替排列。
[0014]示例性地，沿着横向平面内的第二横向方向，多个第一闪烁晶体和多个第二闪烁晶体中的至少一部分交替排列，其中第二横向方向与第一横向方向之间具有夹角。具有这样布置的晶体阵列探测器，识别ICS事件的灵敏度和分辨率都更好。
[0015]示例性地，夹角为90度。这样的晶体阵列探测器，已经能够在探测过程中识别出更大部分的ICS事件。因此，采用该实施例提供的晶体阵列探测器成像时，可以极大地提升重建图像的信噪比，进而提高成像系统的灵敏度和空间分辨率。
[0016]示例性地，多个第一闪烁晶体和多个第二闪烁晶体沿着第一横向方向和第二横向方向均完全交替排列。
[0017]示例性地，晶体阵列包括多个复合晶体层，其中，相邻的复合晶体层中的第一闪烁晶体错开设置；和/或相邻的复合晶体层中的第二闪烁晶体错开设置。具有这样布置的晶体阵列探测器可以降低γ光子在闪烁晶体内作用深度对空间分辨率的影响，提高了晶体阵列探测器的空间分辨率。闪烁晶体不仅可以在复合晶体层内交错排列，在复合晶体层之间也可以交错排列，这样晶体阵列探测器识别ICS事件的能力更强，特别地，这样晶体阵列探测器还可以识别层间晶体间散射事件(Cross Layer Crystal Scatter，CLCS)，CLCS事件是ICS事件的一种。因此提高了整体装置的灵敏度和空间分辨率。
[0018]示例性地，复合晶体层中还包括第三类型的多个第三闪烁晶体，多个第三闪烁晶体分散在多个第一闪烁晶体和多个第二闪烁晶体中且与相邻的闪烁晶体密贴，多个第三闪烁晶体中的每个都具有不同于第一闪烁光衰减时间和第二闪烁光衰减时间的第三闪烁光衰减时间。这样可以识别出更大量的ICS事件，因此具有这种晶体阵列的晶体阵列探测器识别ICS事件的能力也会更强。
[0019]示例性地，在复合晶体层中，每种类型的闪烁晶体的顶角都邻接不同类型的闪烁晶体。这样设计的晶体阵列探测器识别的ICS事件更加完整全面，减少了探测中对于ICS事件的疏漏，进而减少了剔除或矫正ICS事件时的遗漏，因此提高了重建算法的信噪比，整体装置具有更好的灵敏度和空间分辨率。
[002本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种晶体阵列探测器，其特征在于，包括：晶体阵列，所述晶体阵列包括复合晶体层，所述复合晶体层包括在横向平面内密贴排列的第一类型的多个第一闪烁晶体和第二类型的多个第二闪烁晶体，所述多个第一闪烁晶体分散在所述多个第二闪烁晶体中，所述多个第一闪烁晶体中的每个具有第一闪烁光衰减时间，所述多个第二闪烁晶体中的每个具有不同于所述第一闪烁光衰减时间的第二闪烁光衰减时间，所述多个第一闪烁晶体和所述多个第二闪烁晶体中的每个的侧面都覆盖有朝向对应的闪烁晶体的内部反光的层内反光层，沿垂直于所述横向平面的纵向方向，所述晶体阵列具有相对的入射面和出射面；阵列反光层，所述阵列反光层覆盖在所述入射面上且朝向所述晶体阵列的内部反光；以及光传感器层，所述光传感器层光耦合至所述出射面。2.如权利要求1所述的晶体阵列探测器，其特征在于，沿着所述横向平面内的第一横向方向，所述多个第一闪烁晶体和所述多个第二闪烁晶体中的至少一部分交替排列。3.如权利要求2所述的晶体阵列探测器，其特征在于，沿着所述第一横向方向，所述多个第一闪烁晶体和所述多个第二闪烁晶体完全交替排列。4.如权利要求2所述的晶体阵列探测器，其特征在于，沿着所述横向平面内的第二横向方向，所述多个第一闪烁晶体和所述多个第二闪烁晶体中的至少一部分交替排列，其中所述第二横向方向与所述第一横向方向之间具有夹角。5.如权利要求4所述的晶体阵列探测器，其特征在于，所述夹角为90度。6.如权利要求4所述的晶体阵列探测器，其特征在于，所述多个第一闪烁晶体和所述多个第二闪烁晶体沿着所述第一横向方向和所述第二横向方向均完全交替排列。7.如权利要求1所述的晶体阵列探测器，其特征在于，所述晶体阵列包括多个所述复合晶体层，其中，相邻的复合晶体层中的第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾峥，赵鑫，何文，赵阳洋，黄文杰，张志在，
申请(专利权)人：深圳湾实验室，
类型：新型
国别省市：