[发明专利]伽马辐射探测设备

说明书

本发明涉及伽马辐射探测设备(1)。所述伽马辐射探测设备(1)包括闪烁体元件(2)以及与所述闪烁体元件(2)光学连通的光学探测器(3)。多个颗粒或空隙(5)被散布在所述闪烁体元件(2)中，所述多个颗粒或空隙(5)散射所述闪烁光(7)，通过多重反射来减少对闪烁光(7)的俘获。

技术领域

本发明涉及一种伽马辐射探测设备。本发明一般应用于医学成像领域。更具体而言，本发明应用于PET和SPECT成像领域，并且特别参考其来描述。

背景技术

在PET和SPECT成像领域中，放射性示踪剂被施予给患者，该放射性示踪剂优选地被身体的特定区域摄取。放射性示踪剂引起伽马光子的发射，伽马光子被医学成像系统探测到并被用于生成放射性示踪剂的空间分布的图像。这样的图像可以随后被医师解读以调查生物过程的机能。这些图像的质量，尤其是它们的信噪比，合乎期望地被改进以辅助临床诊断并且部分地取决于伽马光子被探测的灵敏度。

对伽马光子的探测是由SPECT成像系统中的伽马相机执行的。伽马相机包括一个或多个探测头，其被定位为接收来自成像区域的伽马光子。每个头包括一个或多个伽马光子探测器。与SPECT相对照，在PET成像系统中，伽马光子是由被关于成像区域径向设置的伽马光子探测器的模块成对探测的。伽马光子探测器因此是SPECT和PET成像系统两者中的共同特征，并且在本文中被定义为包括与光学探测器光学连通的闪烁体元件。光学探测器在本文中被定义为包括光学传感器，其接收光学辐射并响应于所述光学辐射而生成电信号。

在伽马光子探测器中，闪烁体元件在被伽马光子撞击时创建闪烁光的脉冲。相关联的光学探测器随后将闪烁光转换成电信号。在寻求最大化它们的图像质量时，成像系统合乎期望地使用灵敏的伽马光子探测器，灵敏的伽马光子探测器有效地将接收到的伽马光子的能量转换成电脉冲。最大化该效率因此要求光学探测器捕获尽可能多的由闪烁体元件产生的原始闪烁光。

通过改善相邻伽马光子探测器之间的光学隔离，在PET和SPECT成像系统中实现了进一步的改进。这样的成像系统通常具有伽马光子探测器的密堆积布置，在其中闪烁体元件之间的光泄漏具有错误解读其来源的风险，由此劣化它们的空间分辨率。

用于改进由辐射探测器中的光学探测器对闪烁光的捕获的已知方法包括，在例如PTFE带中对闪烁体元件进行翘曲。PTFE带与高折射率闪烁体元件的表面之间的小的气隙起到使用全内反射将以斜的入射角入射到闪烁体元件的表面的闪烁光保持在闪烁体元件内的作用。PTFE带操作为将闪烁光中的一些(它们在接近法向的入射角的入射意味着其否则不会被全内反射保持)返回到闪烁体元件。

在专利申请US5091650A中公开的另一种方法涉及对闪烁体元件中除与光学探测器光学连通的之外的表面应用向内反射层。这些改善了由光学探测器对闪烁光的捕获效率以及相邻闪烁体元件之间的光学隔离两者。

在文献Simulating Scintillator Light Collection using Measured OpticalReflectance SCH-TNS-00249-2009.R1中Janecek等人讨论了在预测从闪烁晶体的光收集中对被应用到闪烁体元件的反射层的光学性质进行准确建模的需要，并且还公开了针对反射层的模型，例如ESR膜、以及TiO涂料。

专利申请WO2012/153223公开了通过对多个预先形成的抛光闪烁体晶体的至少一侧进行粗化以减轻闪烁体晶体中的光捕获，并且进一步对被布置在阵列中的粗化的晶体应用镜面反射材料。

美国专利US6369390B1公开了在朝向光传感器延伸的晶体中具有多个光散射孔并且与晶体的至少一个表面连通的闪烁相机晶体。该晶体由第一材料和孔形成，并且包括不同于第一材料的第二材料，该第二材料用于响应于入射伽马射线偏转由闪烁晶体生成的光并且减少所生成的光的展开。