用于使用单片检测器检测和成像辐射的方法和装置
阅读：81发布：2021-01-23
专利汇可以提供用于使用单片检测器检测和成像辐射的方法和装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且提供一种用于使用单片检测器(20)检测 辐射 的方法。该方法包括提供单片闪烁器(200)以与入射辐射相互作用，并且在相互作用的 位置 (704)产生许多 光子 ，光学地将多个光 传感器 (712、714、716)连接至单片闪烁器以检测在相互作用位置产生的光子，并且使各光传感器发送表示每个光传感器检测到的光量，表示光传感器相对于相互作用位置 覆盖 的立体 角 ，以及表示用于确定相互作用的三维位置的闪烁器光学传递特性的 信号 。，下面是用于使用单片检测器检测和成像辐射的方法和装置专利的具体信息内容。
1.一种辐射检测器(20)，该检测器用于通过发生在相互作用的 位置(704)的闪烁现象(700)检测入射辐射，所述检测器包括：
包括多个表面(706、708、710)的单片闪烁器(200)，所述闪 烁器产生用于各辐射相互作用的多个光子；和
多个光传感器(712、714、716)，各光传感器光学连接至所述用 于确定相互作用的三维位置的相应表面。
2.根据权利要求1所述的检测器，其特征在于，所述闪烁器包括 由闪烁器材料形成的主体，所述主体具有多个基本上平的表面。
3.根据权利要求1所述的检测器，其特征在于，所述闪烁器包括 单片闪烁器，以与入射辐射相互作用，所述闪烁器包括闪烁块几何尺 寸、形状，和确定的至少一个光学传递特性，以便于使用于检测相互 作用的三维位置的闪烁器最优化。
4.根据权利要求2所述的检测器，其特征在于，所述多个平表面 分别光学连接至相应的光传感器。
5.根据权利要求1所述的检测器，其特征在于，所述多个光传感 器为非位置敏感的。
6.根据权利要求1所述的检测器，其特征在于，所述多个光传感 器为位置敏感的。
7.根据权利要求1所述的检测器，其特征在于，所述许多光传感 器为非位置敏感雪崩光二极管(APD)。
8.根据权利要求1所述的检测器，其特征在于，所述许多光传感 器为位置敏感APD(PSAPD)。
9.根据权利要求1所述的检测器，其特征在于，所述两相邻表面 分别光学连接至相应的光传感器。
10.根据权利要求1所述的检测器，其特征在于三个所述表面， 四个所述表面，五个所述表面，和六个所述表面中的至少一个分别光 学连接至相应的光传感器。
技术领域
本发明一般涉及检测和成像系统，并且更具体涉及用于使用单片检 测器检测和成像辐射的方法和装置。
背景技术
在核医疗领域，在病人注射放射药物后，病人身体的内部结构或 功能的图像通过使用成像系统产生，以检测从体内发射的辐射。作为 典型的方式，成像系统使用一个或更多基于闪烁器的检测器以检测辐 射。计算机系统通常控制检测器以获得数据，并且随后处理获得的数 据以产生图像。核医疗成像技术包括单光子发射计算机断层扫描 [Single-Photon Emission Computed Tomography(SPECT)]和正电子发 射断层扫描[Positron Emission Tomography(PET)]。SPECT成像是 基于从身体发射的单伽马射线的检测，而PET成像是基于伽马射线对 的检测，该射线对由于电子-正电子湮灭在相反方向同时发射。因此， PET成像通常称为“同时”成像。至少一些已知核医疗成像系统使用 基于检测器的小数目例如两个的单片或连续闪烁器晶体。其它已知系 统使用由许多闪烁晶体的格网组成的检测器，有时称为“块检测器” 如许多专用的PET系统。
在核医疗成像系统中，能够对更高清晰度和更大范围图像质量起 作用一个因素是闪烁块的光学分割，特别是由于大体积闪烁器需要成 本效率高的制作过程。作为典型的方式，为了充分控制光学光子传播 模式，PET闪烁检测器使用一些象素或分割等级，从而获得2D位置分 辨率。已知带分割晶体的PET检测块在分辨率方面可以被自然地限制 为晶体的尺寸，作为典型的方式，其用于人体临床扫描器的该晶体为 4-8mm。为了获得3D分辨率，一些已知的PET检测器既在伽马射线 进入面又在该射线射出面检测伽马相互作用闪烁器的光；当这个技术 可以潜在地达到3D分辨时，这些检测器仍然利用分割的闪烁器晶体， 并且因此，它们的分辨率受到成本效率高地制造小闪烁器晶体块的能 力的限制。
在核医疗成像系统中，能够对更高清晰度和更大范围图像质量起 作用一个因素是闪烁块的光学分割，特别是由于大体积闪烁器需要成 本效率高的制作过程。作为典型的方式，为了充分控制光学光子传播 模式，PET闪烁检测器使用一些象素或分割等级，从而获得2D位置分 辨率。已知带分割晶体的PET检测块在分辨率方面可以被自然地限制 为晶体的尺寸，作为典型的方式，其用于人体临床扫描器的该晶体为 4-8mm。为了获得3D分辨率，一些已知的PET检测器既在伽马射线 进入面又在该射线射出面检测伽马相互作用闪烁器的光；当这个技术 可以潜在地达到3D分辨时，这些检测器仍然利用分割的闪烁器晶体， 并且因此，它们的分辨率受到成本效率高地制造小闪烁器晶体块的能 力的限制。
发明内容
在一个方面，提供一种使用单片检测器检测和成像辐射的方法。 该方法包括提供单片闪烁器以与入射辐射相互作用，并且在相互作用 的位置产生许多光子，光学地将许多光传感器连接至单片闪烁器以检 测在相互作用位置产生的光子，并且配置每个光传感器，从而传送表 示每个光传感器检测到的光量，表示光传感器相对于相互作用位置覆 盖的立体角，以及表示用于确定相互作用的三维位置的闪烁器光学传 递特性的信号。
在另一方面，提供通过在相互作用位置发生的闪烁现象(event) 来检测和成像入射辐射的辐射检测器。该检测器包括具有许多表面的 单片闪烁器和许多光传感器，其中闪烁器产生许多用于各辐射作用的 光子，各光传感器分别光学连接至所述用于确定相互作用的三维位置 的表面。
附图说明
图1是示范性的正电子发射断层扫描系统的透视图。
图2是示范性的检测器的部分分解图，该检测器可用于示于图1 的系统。
图3示出了示范性的检测器，该检测器包括光学连接至单个光传 感器的单个单片闪烁器晶体。
图4示出检测器的另一示范性实施例，该检测器包括光学连接至 两相对的光传感器的单个的单片闪烁器晶体。
图5示出检测器的示范性实施例，该检测器包括光学连接至两相 对的光传感器和至第三光传感器的单个单片闪烁器晶体，各光传感器 光学连接至在两相对的光传感器间延伸的晶体表面。
图6示出检测器的示范性可替换实施例，该检测器包括光学连接 至三个彼此相邻的光传感器的单个单片闪烁器晶体。
图7是示于图6的检测器中的示范性闪烁现象图。
在另一方面，提供通过在相互作用位置发生的闪烁现象(event) 来检测和成像入射辐射的辐射检测器。该检测器包括具有许多表面的 单片闪烁器和许多光传感器，其中闪烁器产生许多用于各辐射作用的 光子，各光传感器分别光学连接至所述用于确定相互作用的三维位置 的表面。
附图说明
图1是示范性的正电子发射断层扫描系统的透视图。
图2是示范性的检测器的部分分解图，该检测器可用于示于图1 的系统。
图3示出了示范性的检测器，该检测器包括光学连接至单个光传 感器的单个单片闪烁器晶体。
图4示出检测器的另一示范性实施例，该检测器包括光学连接至 两相对的光传感器的单个的单片闪烁器晶体。
图5示出检测器的示范性实施例，该检测器包括光学连接至两相 对的光传感器和至第三光传感器的单个单片闪烁器晶体，各光传感器 光学连接至在两相对的光传感器间延伸的晶体表面。
图6示出检测器的示范性可替换实施例，该检测器包括光学连接 至三个彼此相邻的光传感器的单个单片闪烁器晶体。
图7是示于图6的检测器中的示范性闪烁现象图。
具体实施方式
正电子是贝塔(β+)粒子，该正电子在某些可使用回旋加速器或 其它装置制备的放射性核素的衰变中放射。最经常用于诊断成像的放 射性核素为氟-18(18F)、碳-11(11C)、氮-13(13N)、和氧-15(15O) 放射性核素通过将其与例如氯脱氧葡萄糖(FDG)或二氧化碳等物质 结合，作为称作“放射药物”的放射性示踪剂使用。对于放射药物的 一个平常的使用是在医学成像领域。
在成像过程中，放射药物可以注射入病人体内，在体内该放射药 物在待成像的器官、脉管或其它感兴趣的身体部分中积聚。已知特定 放射药物在某些器官中变得集中或，在脉管的情况中，该特定放射药 物将不会由脉管壁吸收。积聚过程通常包括如葡萄糖代谢、脂肪酸代 谢和蛋白质合成等过程。在下文中，为了简化这个解释，包括脉管的 待成像器官通常称为“感兴趣器官”，并且本发明将相对假定的感兴 趣器官进行描述。
在放射药物在感兴趣器官中变得集中后，并且当放射性核素衰变， 该放射性核素发射正电子。在正电子遭遇电子前，该正电子行进非常 短的距离，并且，当正电子遭遇电子时，该正电子湮灭并转变为两个 光子，或伽马射线(gamma rays)。湮灭现象通过有关医学成像，并 且特别是有关使用光子发射断层扫描[photon emission tomography (PET)]的医学成像的两个特性显示其特征。第一，每个伽马射线在 湮灭上具有约511keV的能量。第二，两条伽马射线指向基本上相反 的方向。
在PET成像中，如果湮灭的位置能够在三维确定，那么在感兴趣 器官中的放射药物集中的三维图像能够为观察而重建。为了检测湮灭 位置，使用PET相机。典型的PET相机包括许多检测器和处理器，该 处理器包括重合检测电路。
重合电路主要确定对应于检测器的同时脉冲对，该检测器主要在 成像区的对边上。该同时脉冲对显示湮灭发生在相关的一对检测器间 的直线上。在几分钟的收集期间记录了数百万的湮灭，每个湮灭与唯 一的检测器对相关。在收集期间后，记录的湮灭数据可以用于重建感 兴趣器官的三维图像。
作为这里使用的在前没有数词限定的元件或步骤应当理解为不排 除单数或复数的元件或步骤，除非明确地表达出这种排除。此外，提 及的本发明的“一个实施例”不意味排除也结合所述技术特征的其它
实施例的存在。
另外作为在这里使用的短语“重建图像”不意味排除代表图像的 数据产生的实施例，也不排除可视图像。因此，作为在此使用的术语 “图像”广义地既表示可视图像，代表可视图像的数据，又表示可以 用于以不能转变为可视图像形式的关于放射性核素分布的推断的数 据。然而，许多实施例产生(或设置成产生)至少一个可视图像。
图1是示范性的正电子发射断层扫描系统10的透视图。该系统10 包括台架12，该台架连接至基座16支撑的U形固定架14。为诊断成 像操作的许多检测器20位于环22上的圆柱形阵列中，该检测器20 的面设定用于接收病人身体25的预定部分的圆柱形开口24。从检测 器20的信号输出传输到用于分析和显示的监测站26。该站26包括计 算机，该计算机用于处理传输的信号，以在多个检测器20的观察区 内产生病人的断层扫描图像。系统10包括病床28，该病床包括滑座 30，用于将病人25的选定身体部分移入和移出开口24。在扫描期间， 病人25可以定位在检测器20的圆柱形阵列的中心轴29上。这种几 何安置使那些从病人25内部的正电子辐射可以撞击多个用于产生PET 扫描数据的检测器20。
图2是检测器20的部分分解图，该检测器可用于系统10(示于 图1)。在典型的实施例中，检测器20包括单片闪烁器晶体200。在 此使用的单片是指闪烁器检测器没有被物理分割，并且由贯穿晶体的 基本上单个闪烁器检测器构成。在一个实施例中，光学传递特性通过 晶体体积变化，从而第一部分与各部分间没有物理分界面的晶体的第 二部分相比具有不同的光学传递特性。在另一个实施例中，光学传递 特性可以通过晶体200连续地变化。同样地，自然地形成光发散作用， 开最优化闪烁器光学传递和不需要物理分割闪烁器的表面特性的闪烁 器制作技术，可以用于单片闪烁器200中，以方便检测由辐射相互作 用产生的光和定位在三维中相互作用的位置。第一光传感器204光学 连接至闪烁器200的第一表面。第二光传感器206光学连接至闪烁器 200的第二表面。一般地，连接至闪烁器200的光传感器可以是位置 敏感型和/或非位置敏感型。在示范性的实施例中，光传感器204为 位置敏感雪崩光电二极管(PSAPD)。同样地，光传感器204基于从 相互作用接受的光子能够确定相互作用的位置的x-y坐标。结合连接 至晶体200不同表面的许多光传感器204的输出，可以确定z坐标， 或相互作用的位置的晶体200中的深度。在可替换的实施例中，光传 感器204为非位置敏感雪崩光电二极管。通过比较来自每个非位置敏 感APD 204的输出信号的相对强度，可以确定相互作用的位置的三维 定位。在另一个可替换实施例中，光传感器204为非位置敏感光电二 极管。在其它可替换实施例中，光传感器204可以既包括位置敏感也 包括非位置敏感光传感器类型。在另外可替换的实施例中，光传感器 204可以光学连接至闪烁器200的任何数量的面中的一个面，从而如 果该光子没有由闪烁器材料或在闪烁器表面吸收，那么来自各辐射相 互作用的光子可以由至少一个光传感器204检测。
图3-6是单片闪烁器检测器20的许多典型实施例的示意图，该 检测器可以用于系统10(图1中示出)。图3示出检测器20，在一 个实施例中该检测器包括单个的单片闪烁器晶体200，单片闪烁器晶 体200光学连接至单个的光传感器204。图4示出检测器20的另一典 型实施例，该检测器包括光学连接至两相对的光传感器204的单个的 单片闪烁器晶体200。在可替换实施例中，光传感器204光学连接至 晶体200的邻近表面。图5示出检测器20的典型实施例，该检测器 包括光学连接至两相对的光传感器204的单个的单片闪烁器晶体200， 和光学连接至晶体200的表面的第三光传感器204，该晶体在两相对 的光传感器204间延伸。图6示出检测器20的可替换的典型实施例， 该检测器包括光学连接至彼此相邻的三个光传感器204的单个的单片 闪烁器晶体200。在其它可替换实施例中，晶体200的另外的表面光 学连接至光传感器，例如，但不限于四、五、六、或更多表面。另外， 晶体200仅仅通过例子的方式表示为基本上呈立方体形，应当知道该 晶体200可以包括任何数量的表面，其中，任何数量的表面可以连接 至光传感器。
图7是检测器200中典型的闪烁作用700的图。入射的伽马射线 702通过晶体200的许多表面中的一个进入该晶体200。伽马射线702 可以源自PET成像系统中的正电子-电子湮灭，可以源自CT成像系统 中的X射线(x-ray)源，可以源自在伽马射线摄影机系统中的放射 药物，或可以是从其它源放射性衰变的结果。伽马射线702与产生一 个或更多光子的闪烁器材料相互作用，该光子从相互作用的位置704 发射。然后各光子通过闪烁器材料传播，在该材料中光子可以分散或 完全吸收。到达外表面，如晶体200的表面706、表面708、和/或表 面710的各光子可以撞击光学连接至表面706、708、和710的许多光 传感器中的一个，例如分别为光传感器712、714、和716。在典型的 实施例中，各光传感器为位置敏感APD 204。在可替换实施例中，各 光传感器为非位置敏感光传感器。撞击光传感器712、714、和716的 光子在各光传感器712、714、和716中产生信号，该信号与撞击光子 的强度成比例，并且由各自的峰718、720、和722代表。撞击各检测 器的光子通量强度表现为各响应峰718、720、和722下的相关区域， 并且与产生它的相互作用的位置的定位，和闪烁器材料的体积和表面 光学传递特性相关。
伽马射线相互作用的三维点由分别连接至表面706、708、和710 的光传感器712、714、和716上的相关信号确定。来自相互作用现象 的光子到达光传感器712、714、和716的概率由两个基础现象决定， 即：在各晶体体积中光的衰减(吸收和散射)，或和晶体200的端或 侧面相互作用中光的透射或吸收。由各光传感器712、714、和716收 集的光的数量决定由那些光传感器产生的电信号的大小，并且对通过 相对于相互作用的位置704的那些光传感器覆盖的立体角和闪烁器材 料的光学传递特性敏感。如果相互作用的位置704靠近传感器712发 生，那么由光传感器712产生的信号将增强，并且光传感器714和716 上的信号将减弱。在其它实施例中，利用覆盖闪烁器200的3-6个侧 面的非位置灵敏传感器，通过以没有任何晶体分割的光传感器的响应 为基础的成三角的相互作用位置，来开发该立体角灵敏度。在其它实 施例中，位置灵敏光传感器在检测器20中实现。由位置灵敏光传感 器提供的另外的信息用于便于改善撞击重建清晰度，和/或便于减少 光学连接至光传感器的闪烁器200的侧面的数量。在其它实施例中， 表面和体闪烁器的光学传递特性随立体角灵敏度一起开发，以便于改 善和/或最优化相互作用定位，和/或便于减少光学连接至光传感器的 闪烁器200的侧面的数量。
虽然讨论了关于PET成像系统的上述单片检测器，但是该检测器 可以用于除PET外的需要闪烁块的领域，例如，但不限于，核医疗学、 手持成像探测器、CT检测器、骨密度检测计，和其它领域。
当提供更简单的不需要将单独的晶体切成方块和磨光的块体设计 (block design)时，上述单片检测器是成本效率高的和高可靠元件， 该元件用于使用单片检测器检测和成像辐射。更具体地，这里描述的 方法和装置便于使闪烁块保持非分割，以节省成本并实现更高清晰度 的检测器。另外，上述方法和装置便于采用新颖的闪烁器制作技术， 该技术自然地形成光传播功能，以及闪烁器光学传递特性和表面特性 最优化而不需要物理分割闪烁器，并且能够使用当前认为不符合PET 产品性能需求的闪烁器。结果，这里描述的方法和装置便于以成本效 率高和可靠的方式降低核成像系统的制造和材料成本。
虽然依据各个特定实施例描述了本发明，但本领域普通技术人员 将知道本发明能够实现在权利要求书的精神和范围内的修改。
在成像过程中，放射药物可以注射入病人体内，在体内该放射药 物在待成像的器官、脉管或其它感兴趣的身体部分中积聚。已知特定 放射药物在某些器官中变得集中或，在脉管的情况中，该特定放射药 物将不会由脉管壁吸收。积聚过程通常包括如葡萄糖代谢、脂肪酸代 谢和蛋白质合成等过程。在下文中，为了简化这个解释，包括脉管的 待成像器官通常称为“感兴趣器官”，并且本发明将相对假定的感兴 趣器官进行描述。
在放射药物在感兴趣器官中变得集中后，并且当放射性核素衰变， 该放射性核素发射正电子。在正电子遭遇电子前，该正电子行进非常 短的距离，并且，当正电子遭遇电子时，该正电子湮灭并转变为两个 光子，或伽马射线(gamma rays)。湮灭现象通过有关医学成像，并 且特别是有关使用光子发射断层扫描[photon emission tomography (PET)]的医学成像的两个特性显示其特征。第一，每个伽马射线在 湮灭上具有约511keV的能量。第二，两条伽马射线指向基本上相反 的方向。
在PET成像中，如果湮灭的位置能够在三维确定，那么在感兴趣 器官中的放射药物集中的三维图像能够为观察而重建。为了检测湮灭 位置，使用PET相机。典型的PET相机包括许多检测器和处理器，该 处理器包括重合检测电路。
重合电路主要确定对应于检测器的同时脉冲对，该检测器主要在 成像区的对边上。该同时脉冲对显示湮灭发生在相关的一对检测器间 的直线上。在几分钟的收集期间记录了数百万的湮灭，每个湮灭与唯 一的检测器对相关。在收集期间后，记录的湮灭数据可以用于重建感 兴趣器官的三维图像。
作为这里使用的在前没有数词限定的元件或步骤应当理解为不排 除单数或复数的元件或步骤，除非明确地表达出这种排除。此外，提 及的本发明的“一个实施例”不意味排除也结合所述技术特征的其它
实施例的存在。
另外作为在这里使用的短语“重建图像”不意味排除代表图像的 数据产生的实施例，也不排除可视图像。因此，作为在此使用的术语 “图像”广义地既表示可视图像，代表可视图像的数据，又表示可以 用于以不能转变为可视图像形式的关于放射性核素分布的推断的数 据。然而，许多实施例产生(或设置成产生)至少一个可视图像。
图1是示范性的正电子发射断层扫描系统10的透视图。该系统10 包括台架12，该台架连接至基座16支撑的U形固定架14。为诊断成 像操作的许多检测器20位于环22上的圆柱形阵列中，该检测器20 的面设定用于接收病人身体25的预定部分的圆柱形开口24。从检测 器20的信号输出传输到用于分析和显示的监测站26。该站26包括计 算机，该计算机用于处理传输的信号，以在多个检测器20的观察区 内产生病人的断层扫描图像。系统10包括病床28，该病床包括滑座 30，用于将病人25的选定身体部分移入和移出开口24。在扫描期间， 病人25可以定位在检测器20的圆柱形阵列的中心轴29上。这种几 何安置使那些从病人25内部的正电子辐射可以撞击多个用于产生PET 扫描数据的检测器20。
图2是检测器20的部分分解图，该检测器可用于系统10(示于 图1)。在典型的实施例中，检测器20包括单片闪烁器晶体200。在 此使用的单片是指闪烁器检测器没有被物理分割，并且由贯穿晶体的 基本上单个闪烁器检测器构成。在一个实施例中，光学传递特性通过 晶体体积变化，从而第一部分与各部分间没有物理分界面的晶体的第 二部分相比具有不同的光学传递特性。在另一个实施例中，光学传递 特性可以通过晶体200连续地变化。同样地，自然地形成光发散作用， 开最优化闪烁器光学传递和不需要物理分割闪烁器的表面特性的闪烁 器制作技术，可以用于单片闪烁器200中，以方便检测由辐射相互作 用产生的光和定位在三维中相互作用的位置。第一光传感器204光学 连接至闪烁器200的第一表面。第二光传感器206光学连接至闪烁器 200的第二表面。一般地，连接至闪烁器200的光传感器可以是位置 敏感型和/或非位置敏感型。在示范性的实施例中，光传感器204为 位置敏感雪崩光电二极管(PSAPD)。同样地，光传感器204基于从 相互作用接受的光子能够确定相互作用的位置的x-y坐标。结合连接 至晶体200不同表面的许多光传感器204的输出，可以确定z坐标， 或相互作用的位置的晶体200中的深度。在可替换的实施例中，光传 感器204为非位置敏感雪崩光电二极管。通过比较来自每个非位置敏 感APD 204的输出信号的相对强度，可以确定相互作用的位置的三维 定位。在另一个可替换实施例中，光传感器204为非位置敏感光电二 极管。在其它可替换实施例中，光传感器204可以既包括位置敏感也 包括非位置敏感光传感器类型。在另外可替换的实施例中，光传感器 204可以光学连接至闪烁器200的任何数量的面中的一个面，从而如 果该光子没有由闪烁器材料或在闪烁器表面吸收，那么来自各辐射相 互作用的光子可以由至少一个光传感器204检测。
图3-6是单片闪烁器检测器20的许多典型实施例的示意图，该 检测器可以用于系统10(图1中示出)。图3示出检测器20，在一 个实施例中该检测器包括单个的单片闪烁器晶体200，单片闪烁器晶 体200光学连接至单个的光传感器204。图4示出检测器20的另一典 型实施例，该检测器包括光学连接至两相对的光传感器204的单个的 单片闪烁器晶体200。在可替换实施例中，光传感器204光学连接至 晶体200的邻近表面。图5示出检测器20的典型实施例，该检测器 包括光学连接至两相对的光传感器204的单个的单片闪烁器晶体200， 和光学连接至晶体200的表面的第三光传感器204，该晶体在两相对 的光传感器204间延伸。图6示出检测器20的可替换的典型实施例， 该检测器包括光学连接至彼此相邻的三个光传感器204的单个的单片 闪烁器晶体200。在其它可替换实施例中，晶体200的另外的表面光 学连接至光传感器，例如，但不限于四、五、六、或更多表面。另外， 晶体200仅仅通过例子的方式表示为基本上呈立方体形，应当知道该 晶体200可以包括任何数量的表面，其中，任何数量的表面可以连接 至光传感器。
图7是检测器200中典型的闪烁作用700的图。入射的伽马射线 702通过晶体200的许多表面中的一个进入该晶体200。伽马射线702 可以源自PET成像系统中的正电子-电子湮灭，可以源自CT成像系统 中的X射线(x-ray)源，可以源自在伽马射线摄影机系统中的放射 药物，或可以是从其它源放射性衰变的结果。伽马射线702与产生一 个或更多光子的闪烁器材料相互作用，该光子从相互作用的位置704 发射。然后各光子通过闪烁器材料传播，在该材料中光子可以分散或 完全吸收。到达外表面，如晶体200的表面706、表面708、和/或表 面710的各光子可以撞击光学连接至表面706、708、和710的许多光 传感器中的一个，例如分别为光传感器712、714、和716。在典型的 实施例中，各光传感器为位置敏感APD 204。在可替换实施例中，各 光传感器为非位置敏感光传感器。撞击光传感器712、714、和716的 光子在各光传感器712、714、和716中产生信号，该信号与撞击光子 的强度成比例，并且由各自的峰718、720、和722代表。撞击各检测 器的光子通量强度表现为各响应峰718、720、和722下的相关区域， 并且与产生它的相互作用的位置的定位，和闪烁器材料的体积和表面 光学传递特性相关。
伽马射线相互作用的三维点由分别连接至表面706、708、和710 的光传感器712、714、和716上的相关信号确定。来自相互作用现象 的光子到达光传感器712、714、和716的概率由两个基础现象决定， 即：在各晶体体积中光的衰减(吸收和散射)，或和晶体200的端或 侧面相互作用中光的透射或吸收。由各光传感器712、714、和716收 集的光的数量决定由那些光传感器产生的电信号的大小，并且对通过 相对于相互作用的位置704的那些光传感器覆盖的立体角和闪烁器材 料的光学传递特性敏感。如果相互作用的位置704靠近传感器712发 生，那么由光传感器712产生的信号将增强，并且光传感器714和716 上的信号将减弱。在其它实施例中，利用覆盖闪烁器200的3-6个侧 面的非位置灵敏传感器，通过以没有任何晶体分割的光传感器的响应 为基础的成三角的相互作用位置，来开发该立体角灵敏度。在其它实 施例中，位置灵敏光传感器在检测器20中实现。由位置灵敏光传感 器提供的另外的信息用于便于改善撞击重建清晰度，和/或便于减少 光学连接至光传感器的闪烁器200的侧面的数量。在其它实施例中， 表面和体闪烁器的光学传递特性随立体角灵敏度一起开发，以便于改 善和/或最优化相互作用定位，和/或便于减少光学连接至光传感器的 闪烁器200的侧面的数量。
虽然讨论了关于PET成像系统的上述单片检测器，但是该检测器 可以用于除PET外的需要闪烁块的领域，例如，但不限于，核医疗学、 手持成像探测器、CT检测器、骨密度检测计，和其它领域。
当提供更简单的不需要将单独的晶体切成方块和磨光的块体设计 (block design)时，上述单片检测器是成本效率高的和高可靠元件， 该元件用于使用单片检测器检测和成像辐射。更具体地，这里描述的 方法和装置便于使闪烁块保持非分割，以节省成本并实现更高清晰度 的检测器。另外，上述方法和装置便于采用新颖的闪烁器制作技术， 该技术自然地形成光传播功能，以及闪烁器光学传递特性和表面特性 最优化而不需要物理分割闪烁器，并且能够使用当前认为不符合PET 产品性能需求的闪烁器。结果，这里描述的方法和装置便于以成本效 率高和可靠的方式降低核成像系统的制造和材料成本。
虽然依据各个特定实施例描述了本发明，但本领域普通技术人员 将知道本发明能够实现在权利要求书的精神和范围内的修改。
| 标题 | 发布/更新时间 | 阅读量 |
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| 基于雪崩二极管的物体检测装置 | 2020-05-12 | 685 |
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单光子雪崩二极管热门专利
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9 一种光电探测器
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