组合成像探测器和成像系统技术方案

本发明专利技术涉及一种用于探测伽马量子和X射线量子的组合成像探测器(10、20)，包括集成X射线探测器(11)，所述集成X射线探测器包括：第一闪烁体层(12)和光电探测器阵列(13)；以及第二结构化闪烁体层(14)，任选地作为具有第二光电探测器阵列的第二伽马探测器的部分。所述组合成像探测器可用于X射线和SPECT探测，并且利用现有平面X射线探测器的原理。使用了不同的分辨率：X射线成像的高空间分辨率和SPECT成像的低空间分辨率。空间分辨率。空间分辨率。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】组合成像探测器和成像系统


[0001]本专利技术涉及用于探测伽马量子和X射线量子的组合成像探测器以及相应的成像系统。

技术介绍

[0002]肿瘤干预的最新技术是在C型臂上使用X射线成像，有时与小型伽马探头查组合。在选择性内放射治疗(SIRT)中，血液从肝脏流出进入肺部和胃肠道，必须在治疗前通过血管线圈放置来停止。这些可能的分流通过平面伽马成像进行控制，需要将患者从介入实验室运送到SPECT室。太高的分流可能需要附加线圈放置，即重复更换房间。通过介入实验室C型臂上的X射线/伽马相机组合，可以大大改进此工作流程。为此，过去已经基于X射线探测器和安杰相机(Anger camera)的组合提出了各种概念。
[0003]其中一个概念在US 2019/090827 A1中有所描述，其公开了一种用于探测X射线和伽马量子的组合成像探测器。组合成像探测器适用于同时探测伽马量子和X射线量子。组合成像探测器包括X射线防散射栅、X射线闪烁体元件层、第一光电探测器阵列、伽马闪烁体元件层和第二光电探测器阵列，它们沿辐射
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接收方向以堆叠配置排列。X射线防散射栅格包括多个隔板，这些隔板定义了多个孔径，这些孔径被配置为准直从辐射接收方向接收到的X射线量子和伽马量子，使得接收到的伽马量子仅通过X射线防散射网格。使用X射线防散射栅格作为接收伽马量子的准直器会导致显著更轻的组合成像探测器，但准直可能不充分。
[0004]这种组合探测器概念的主要问题是安杰相机及其铅屏蔽的重量很重，对于40x54 cm的有源SPECT探测器区域，通常为100
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150kg，加上准直器的重量，至少30kg(低能量通用，LEGP)。假设一个特殊的小尺寸，30x40厘米，类似于X射线探测器，相应的重量对于相机至少为80kg，对于小型准直器至少为17kg。当前的C型臂系统无法处理此重量。其他几何形状，如第二个C型臂上的安杰相机或从地面或天花板上的机器人手臂限制了患者的接触，并且需要附加努力来进行系统控制和图像配准。
[0005]US 5376795 A公开了通过针对沿计算的路径长度和通过计算的基础材料的衰减校正发射
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传输数据来改进放射性核素发射成像。X射线传输数据用于开发通过对象的衰减图，然后用于基于发射数据重建图像，提供辐射探测电路，其在探测穿过X射线和发射光子时具有不同的操作模式目的。迭代过程用于使用放射性核素投影数据和基于被成像对象的物理特性的衰减图来重建放射性核素分布。
[0006]US 2019/310384 A1公开了一种组合探测器，其包括伽马辐射探测器和X射线辐射探测器。伽马辐射探测器包括伽马闪烁体阵列、光调制器和用于探测伽马闪烁体阵列产生的第一闪烁光的第一光电探测器阵列。

技术实现思路

[0007]本专利技术的一个目的是提供一种改进的组合成像探测器和相应的成像系统，其具有降低的重量和成本，同时允许足够的患者接近并且避免需要在X射线与SPECT成像之间重新
定位患者。
[0008]在本专利技术的第一方面中，提出了一种组合成像探测器，其包括：
[0009]集成X射线探测器，其包括：X射线闪烁体元件的第一闪烁体层，其被配置为响应于探测到的X射线量子而生成X射线闪烁光信号，并且响应于探测到的伽马量子而生成第一伽马闪烁光信号；以及
[0010]伽马闪烁体元件的第二结构化闪烁体层，其配置为响应于探测到的伽马量子而生成第二伽马闪烁光信号；
[0011]其中，所述集成X射线探测器还包括光电探测器阵列，所述光电探测器阵列被布置在所述第一闪烁体层与所述第二闪烁体层之间并且被配置为交替地或相继地将所述X射线闪烁光信号转换为X射线信号以及将所述第一伽马闪烁光信号和第二伽马闪烁光信号转换为第一伽马信号和第二伽马信号，并且
[0012]其中，所述第一闪烁体层、所述光电探测器层和所述第二闪烁体层沿辐射接收方向以堆叠配置布置。
[0013]在本专利技术的第二方面中，提出了另一种组合成像探测器，其包括：
[0014]集成X射线探测器，其包括：
[0015]X射线闪烁体元件的第一闪烁体层，其被配置为响应于探测到的X射线量子生成X射线闪烁光信号，以及
[0016]第一光电探测器阵列，其被配置为将所述X射线闪烁光信号转换为X射线信号；以及
[0017]集成伽马探测器，其包括：
[0018]伽马闪烁体元件的第二结构化闪烁体层，其被配置为响应于探测到的伽马量子而生成伽马闪烁光信号，以及
[0019]第二光电探测器阵列，其被配置为将所述伽马闪烁光信号转换为伽马信号，
[0020]其中，所述第一闪烁体层、所述第一光电探测器阵列、所述第二闪烁体层以及所述第二光电探测器阵列沿辐射接收方向以堆叠配置布置。
[0021]在本专利技术的另一方面中，提出了一种成像系统，其包括用于发射脉冲X射线辐射的X射线源和用于探测如本文所公开的伽马量子和X射线量子的组合成像探测器。
[0022]在从属权利要求中限定了本专利技术的优选实施例。应当理解，要求保护的系统具有与要求保护的成像探测器(特别是如从属权利要求中限定的)类似和/或同样的优选实施例。
[0023]本专利技术基于这样的想法，即利用集成X射线探测器不仅用于X射线探测，而且以类似的方式用于伽马探测。特别地，平面动态X射线探测器，其包括光电探测器阵列，例如基于非晶硅(a
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Si:H)的光电探测器面板，在正面具有柱状CsI:Tl晶体薄层，不仅用于高分辨率X射线成像，但也适用于低分辨率伽马成像。第二结构化闪烁体层，例如，像素化闪烁体阵列，要么光学耦合到X射线探测器的背面，要么在箔上与第二光电探测器阵列(例如玻璃板上的基于a
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Si:H的探测器)或探测器组合。第二闪烁体层被添加用于更好地吸收伽马辐射并且具有与第一闪烁体层显著不同的空间分辨率，即它被优化用于吸收具有显著高于X射线辐射的能量的伽马辐射。
[0024]利用这种组合成像探测器，锥形束CT(CBCT)可以通过C型臂>180
°
角度的快速旋转
以通常的方式测量，优选地，没有准直器。SPECT以缓慢的旋转(例如在5
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30分钟的时间范围内)被测量，并且优选地在探测器前面具有准直器，可能使用有限数量的X射线投影用于SPECT现CBCT的回顾性关联。
[0025]在实施中，30x40x1 cm CsI层的额外重量为5.4kg，顶部3mm层Pb屏蔽层的额外重量为4.1kg，而30x40 cm准直器约为17kg，总共不到30kg。该重量可由介入系统的标准C型臂处理。
[0026]在根据第一方面的组合成像探测器的实施例中，布置在光电探测器阵列与第二闪烁体层之间的电触点和/或衬底层对于伽马闪烁光信号是透明的。这确保了光电探测器阵列可以基于由第二闪烁体层发射的伽马闪烁光信号来安全地探测伽马辐射。因此，完整的伽马信号可以在光电探测器的输出端获得。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于探测伽马量子和X射线量子的组合成像探测器(10)，所述组合成像探测器包括：集成X射线探测器(11)，其包括：X射线闪烁体元件的第一闪烁体层(2)，其被配置为：响应于探测到的X射线量子而生成X射线闪烁光信号，并且响应于探测到的伽马量子而生成第一伽马闪烁光信号；以及伽马闪烁体元件的第二结构化闪烁体层(14)，其被配置为响应于探测到的伽马量子而生成第二伽马闪烁光信号；其中，所述集成X射线探测器(11)还包括光电探测器阵列(13)，所述光电探测器阵列被布置在所述第一闪烁体层(12)与所述第二闪烁体层(14)之间并且被配置为交替地或相继地将所述X射线闪烁光信号转换为X射线信号以及将所述第一伽马闪烁光信号和所述第二伽马闪烁光信号转换为第一伽马信号和第二伽马信号，并且其中，所述第一闪烁体层(12)、所述光电探测器层(13)和所述第二闪烁体层(14)沿辐射接收方向(15)以堆叠配置布置。2.根据权利要求1所述的组合成像探测器，其中，布置在所述光电探测器阵列(13)与所述第二闪烁体层(14)之间的电触点和/或衬底层(16)对于伽马闪烁光信号是透明的。3.根据权利要求1或2所述的组合成像探测器，其中，所述光电探测器阵列(13)被配置为通过将在多个相邻探测器像素处探测到的多个第一伽马信号相加为组合的第一伽马信号来生成所述第一伽马信号。4.根据前述权利要求中的任一项所述的组合成像探测器，其中，所述第二闪烁体层(14)包括在光学上分离的CsI:Tl晶体、结构化CsI:Tl晶体、或多晶或陶瓷层的阵列。5.一种用于探测伽马量子和X射线量子的组合成像探测器(20)，所述组合成像探测器包括：集成X射线探测器(11)，其包括：X射线闪烁体元件的第一闪烁体层(12)，其被配置为响应于探测到的X射线量子而生成X射线闪烁光信号，以及第一光电探测器阵列(13)，其被配置为将所述X射线闪烁光信号转换为X射线信号；以及集成伽马探测器(21)，其包括：伽马闪烁体元件的第二结构化闪烁体层(22)，其被配置为响应于探测到的伽马量子而生成伽马闪烁光信号，以及第二光电探测器阵列(23)，其被配置为将所述伽马闪烁光信号转换为伽马信号，其中，所述第一闪烁体层(12)、所述第一光电探测器阵列(13)、所述第二闪烁体层(14)以及所述第二光电探测器阵列(23)沿辐射接收方向(15)以堆叠配置布置。6.根据权利要求5所述的组合成像探测器，其中，所述第一光电探测器阵列(13)被配置为吸收低能量散射伽马辐射。7.根据权利要求5或6所述的组合成像探测器，其中，所述第二闪烁体层(22)包括以下中的一项...

【专利技术属性】
技术研发人员：H，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：发明
国别省市：