[发明专利]用于X射线或伽马射线探测器的探测器组件

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于探测X射线或伽马射线的探测器组件和探测器，具体但不排除地，本发明涉及一种提供闪烁晶体像素内部相互作用点的更精确定位的、用于探测X射线或伽马射线的闪烁探测器组件。

背景技术

正电子放射断层造影术(PET)是在核医学中经常使用的成像技术。在PET中，生理机能相关的化合物以正电子发射同位素进行标记。在某一时间点，放射性同位素发射正电子，并且该正电子具有数百keV的动能。正电子在人体组织中的范围通常小于1mm。在停止移动之后，正电子湮没成两个几乎背靠背的511keV的伽马射线。511keV的伽马射线在人体中的平均自由路径为约10cm。在许多情况下，上述两个伽马射线将在不经历散射的情况下离开身体，即，它们的原始方向不改变。

PET扫描仪基本上是环绕患者以探测例如511keV的伽马射线的探测器。如果同时探测到两个511keV伽马射线，则这些伽马射线很可能来自同一湮没事件。因此，可以认为湮没和含有放射性同位素的分子位于连接两个探测点的线上的某处。此线称为“响应线”(LOR)。通过以这种方式观察大量的正电子湮没，能够获得湮没事件的、与经标记的分子体内的三维分布相同的三维分布。

商用PET扫描仪通常使用闪烁晶体和光电探测器来探测伽马射线。当伽马射线在闪烁晶体中相互作用时，产生短暂且微弱的光信号。光发射可处于光谱的可见光范围中、处于紫外线或红外线中。PET中常用的闪烁体材料为BGO(Bi₄Ge₃O₁₂)、LSO(Lu₂SiO₅:Ce)；LYSO(Lu2-2xY_2xSiO₅:Ce)；GSO(Gd₂SiO₅:Ce)和NaI:Tl。PET扫描仪中所使用的闪烁体的最重要的性质是其必须具有短的衰减时间、具有对X射线和伽马射线的大的阻止能力和良好能量分辨率。短衰减时间是重要的，因为其允许良好的时间分辨率，并且其确保所探测到的两个伽马射线真正来自同一湮没事件，而不是来自两个无关的湮没事件。阻止能力是重要的，因为其确保较高的探测效率，并因此确保观察到大部分的湮没事件。良好的能量分辨率允许拒绝这些伽马射线之一在被探测到之前经历康普顿散射的事件。

虽然市售的PET扫描仪能够提供人体内过程的三维图像，但它们并不总是提供如期望的精确图像。

发明内容

本发明人已认识到，需要一种用于对闪烁晶体像素内部的相互作用点进行更精确定位的改进的探测器组件和探测器。

因此，根据本发明的一方面，提供一种用于X射线或伽马射线探测器的探测器组件，该探测器组件包括：具有多个闪烁晶体像素的闪烁晶体，其中每个闪烁晶体像素的一个维度比其它两个维度更大，并且其中每个闪烁晶体像素具有一个或多个光出射面；以及与每个闪烁晶体像素的光出射面中的至少一个相关联的光电探测器，其中第一闪烁晶体像素和第二闪烁晶体像素彼此相邻地布置，其中第一闪烁晶体像素的X射线或伽马射线的相互作用引起至少一个光子的产生，并且所产生的至少一个光子的光学串扰发生在第一闪烁晶体像素与第二闪烁晶体像素之间，使得在使用中在与第二闪烁晶体像素的光出射面相关联的光电探测器处探测到第一闪烁晶体像素内的X射线或伽马射线的相互作用。

闪烁晶体划分成两个或更多个闪烁晶体像素，每个闪烁晶体像素具有一个或多个光出射面。光出射面或光出射侧是闪烁晶体像素的、在X射线或伽马射线撞击闪烁晶体时产生的光学光子(或二次产生光子)通过其出射的面。

在一些示例中，每个闪烁晶体像素可具有一个光出射面，或者每个闪烁晶体像素可具有两个光出射面。闪烁晶体像素的一个维度比其它两个维度更大。在一些优选示例中，一个或多个光出射面可以定位在闪烁晶体像素的具有较大尺寸的端部处。例如，在闪烁晶体像素为具有尺寸a、b和c(其中a>b并且a>c)的长方体的示例中，一个或多个光出射面可定位在面b x c处。