[发明专利]检测器和具有该检测器的发射成像设备

说明书

本发明提供一种检测器和具有该检测器的发射成像设备。所述检测器包括闪烁晶体阵列，其包括多个闪烁晶体；光传感器阵列，其耦合至闪烁晶体阵列的端面，光传感器阵列包括多个光传感器，多个光传感器中的至少一个分别耦合有多个闪烁晶体，其中，多个闪烁晶体的未与光传感器阵列耦合的面均设置有光反射层，且所述面中与相邻的光传感器耦合的闪烁晶体相邻的面的光反射层中设置有透光窗口。该检测器具备DOI解码能力，DOI解码的过程中互不影响，解码准确。并且，在使用相同数量的光传感器阵列的情况下，闪烁晶体的解码能力明显提高，在使用相同数量的光传感器阵列的情况下，本发明的光传感器阵列大小和光传感器读出电路的通道数目可以降低3/4‑8/9。

技术领域

本发明涉及发射成像系统，具体地，涉及一种用于发射成像设备的检测器以及包括该检测器的发射成像设备。

背景技术

包括正电子发射成像设备的发射成像设备已经被用于医疗诊断。以正电子发射成像设备为例，其利用正电子同位素衰变产生出的正电子与人体内负电子发生泯灭效应的现象，通向人体内注射带有正电子同位素标记的化合物，采用复合探测的方法，利用检测器探测泯灭效应所产生的γ光子。

该检测器主要包括三部分，如图1所示，即由离散的闪烁晶体组成的晶体矩阵110、玻璃光导层120和光电倍增管(PMT)矩阵130。每个闪烁晶体除了面向PMT矩阵130的面(即底面)之外都包覆有光反射材料。泯灭效应产生的511keV的高能光子(即γ光子)在晶体矩阵110内部发生反应，被转换为可见光子群。由于除了底面外都包覆有光反射材料，可见光子群只能从闪烁晶体的底面射出并穿过玻璃光导层120进入PMT矩阵130。通过PMT矩阵130中，各PMT单元采集到的可见光信号的大小，用重心算法(Anger Logic)，可以计算出γ光子在晶体矩阵110中的哪一个闪烁晶体内部发生的反应。这一过程称为晶体解码。这样，可以得到人体内同位素的分布信息，由计算机进行重建组合运算，从而得到人体内标记化合物分布的三维断层图像。

如图2所示，由于γ光子具有一定的衰减长度，其到达闪烁晶体210后不会马上发生反应，而是按照一定的衰减函数发生反应，在某一定时间转化为可见光子群。当γ光子在非中心位置进入闪烁晶体210内，即以一定的角度进入闪烁晶体210时，γ光子在发生反应前进入了另一个闪烁晶体210内，此时计算出的反应位置模拟出的γ光子产生位置和实际产生位置存在偏差，称为反应深度(Depth Of Interaction，DOI)效应。图2A-2B分别为现有的平板式和环式正电子发射成像设备的截面图。其中实线代表γ光子的实际飞行路径，虚线代表发射成像设备根据探测的信号生成的响应直线段。由此可见，深度效应极大地影响了光传感器在解码过程中对γ光子产生位置和路径判断的准确性，造成发射成像设备的空间分辨率下降。

现有的降低DOI效应的方法主要分为两类，即硬件校正和软件校正。硬件矫正包括闪烁晶体分层和在闪烁晶体阵列两端耦合两个光电转换装置。闪烁晶体分层由于晶体不连续，不同晶体材料的交界导致光子损失严重，降低系统灵敏度。而耦合两个光电转换装置的不利之处在于检测器的通道数量增加，导致采集信号强度减弱。软件校正方法由于自身的局限性，发展受到限制。

因此，有必要提出一种用于发射成像设备的检测器、以及包括该检测器的发射成像设备，以获取闪烁晶体的反应深度信息，提高成像系统的空间分辨率。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供一种用于发射成像设备的检测器，包括：闪烁晶体阵列，其包括多个闪烁晶体；光传感器阵列，其耦合至所述闪烁晶体阵列的端面，所述光传感器阵列包括多个光传感器，所述多个光传感器中的至少一个分别耦合有多个所述闪烁晶体，其中，所述多个闪烁晶体的未与所述光传感器阵列耦合的面均设置有光反射层，且所述面中与相邻的光传感器耦合的闪烁晶体相邻的面的光反射层中设置有透光窗口。