[发明专利]一种伽马辐射成像装置及成像方法

说明书

本公开提供了一种伽马射线成像装置及成像方法，其中，所述成像装置包括多个分离的探测器。所述多个分离的探测器通过设定合适的空间位置、排布方式、探测器材料，使得从成像区域不同位置发出的射线，在到达所述多个分离的探测器中的至少一个探测器时，所经过的探测器厚度、探测器材料、探测器数目中至少有一个不同，从而达到判定射线方向的效果。本公开可以减少光子在准直器上的吸收损失，提升光子方向的判断效果和成像质量。

技术领域

本公开涉及核技术及应用技术领域，具体涉及一种伽马辐射成像的装置及成像方法。

背景技术

伽马辐射成像在医学诊断、核泄露及核辐射热点监测、核废料管理、工农业放射源管理监控方面都有广泛应用。伽马辐射成像装置用于对发射gamma光子的核素进行探测，并形成其在空间分布的图像，可以独立作为工业用伽马相机使用，或作为医疗诊断用伽马相机使用，也可以作为单光子发射断层成像(SPECT)或正电子发射断层成像(PET)的关键功能部件使用。

伽马辐射成像装置一般包含探测器和准直器两部分。其中，探测器部分采用位置灵敏伽马探测器获取光子入射至探测器上的位置信息、能量信息和时间信息，其可以为闪烁晶体+光电倍增管组成的闪烁探测器，也可以为半导体探测器，或其他可以用于伽马辐射测量的探测器。准直器放置于探测器与被探测物体之间，其只允许某个特定方向的光子入射至探测器上而吸收其他方向的光子。结合探测器上探测到的光子位置及准直器所允许的光子入射方向，可以获得光子自人体内发射出来的路径信息，形成平面伽马辐射源分布图像。也可以将探测器和准直器绕被成像物体旋转，在多个方向上测量多幅平面伽马图像，并利用断层重建算法求解获得三维伽马辐射源分布图像。

伽马辐射成像装置的准直器采用吸收准直原理。即，利用铅、钨等重金属制成准直器，在准直器上开有孔、缝、槽等空隙部分，射入空隙部分的光子透过准直器被探测器探测到，其余光子被准直器阻挡而被吸收。典型有平行孔准直器，扇形束准直器，针孔准直器等。采用这种方式制成的准直器阻挡了绝大部分光子，仅允许很小一部分光子被透过，从而使得探测器单元上所接收到的光子事件只可能来自于被成像物体空间中的较小一部分区域，通过图像重建算法可以获得较高空间分辨率的图像。但是因为大量光子被吸收，其探测效率很低，严重影响了成像性能。

基于编码孔径准直器的伽马辐射成像装置，将准直器上的开孔率大大提高，由不同方向的放射源入射的大量光子，在探测器上形成不同的投影平面分布，并利用图像重建算法求解放射源方向。这种准直器尽管探测效率大大提高，但是探测器单元上所接收到的光子事件可能来自于被成像物体空间中的多个区域或较大面积的区域，从单个光子所能获得的方向信息显著下降，仅适用于特定分布如点状或稀疏放射源的成像。在核医学成像等场景中，由于放射性药物在人体内广泛连续分布，其成像效果反而差于基于平行孔准直器等低探测效率的伽马相机。

综上，传统伽马辐射成像装置，由于采用吸收准直原理的准直器吸收大量光子，造成成像装置探测效率很低，使得采集时间长，或者在有限采集时间内的图像质量差；采用高开孔率的编码孔径准直器提高了探测效率，但降低了接收到的光子事件所携带的方向性信息，其图像质量也未得到相应的提高。

发明内容

(一)要解决的技术问题

鉴于上述问题，本公开的主要目的在于提供一种既具有高的光子探测效率，又具有高的光子事件信息的伽马辐射成像装置及成像方法，以便解决上述问题的至少之一。

(二)技术方案

为了达到上述目的，作为本公开的一个方面，提供了一种分离探测器的伽马辐射成像装置及成像方法。通过将探测器在空间上分离为多个单元，并使不同探测器单元沿光子运动方向前后放置，使沿光子运动方向在前的探测器单元可以起到对在后的探测器单元的光子阻挡准直作用；并且通过使用对光子衰减比例不同的探测器材料制成不同的探测器单元，使沿光子运动方向在前的不同探测器单元可以起到对在后的探测器单元的不同光子阻挡准直作用，从而实现对光子方向的判断效果。