[发明专利]PET检测器模块、放射线检测器、PET扫描仪系统、信号处理方法、及放射线检测器模块的制造方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请主张2010年10月19日申请的美国专利申请号12/907,092及2011年9月27日申请的日本专利申请号2011-210687的优先权，并在本申请中引用上述日本专利申请的全部内容。

技术领域

本说明书所记载的实施方式整体涉及γ(gamma)射线检测及正电子(positron)发射断层摄影用等的放射线检测器的结构。

背景技术

目前，一般而言、γ射线检测器特别是正电子发射断层摄影(Positron Emission Computerized Tomography：PET)的使用在医用成像(imaging)领域正在增加。在PET成像中，通过注射、吸入、或经口摄取，放射性药剂进入到被摄像的被检体内。投予放射性药剂后，该药剂利用其物理性及生命体分子的特性集中于人体内的特定部位。药剂的实际的空间分布、药剂的积聚区域的浓度及从投予直到最终排出的过程(process)的动态全部是具有临床上重要性的因素。在该过程间，附着于放射性药剂的正电子放射体，根据半衰期、分支比等同位元素的物理性质来放射出正电子。

放射性原子核素放射正电子。并且，如果放射的正电子与电子碰撞，则发生抵消事件(event)，正电子及电子抵消。大多情况下，抵消事件产生大致在180度方向上放射出的511keV的2条γ射线。

检测2条γ射线，通过在那些检测位置间拉直线，即，应答线(Line Of Response：LOR)，可以分度出本来要抵消的位置。该过程只识别可以相互作用的线，但可以通过积聚多条那样的线，并执行断层 摄影重建过程来推定本来的分布。2个闪烁事件(scintillationevent)的位置之外，如果可以利用正确的定时(timing)(数百微(pico)秒以内的)，则还可以通过计算飞行时间(Time Of Flight：TOF)，来增加沿应答线的与事件的推定位置相关的信息。扫描仪(scanner)的定时的分辨率的界限决定沿该线的定位的精度。决定本来的闪烁事件的位置时的限界决定了扫描仪的终极的空间分辨率。另一方面，同位元素的固有的特性(例如，正电子的能量(energy))也对(根据2个γ射线的正电子范围及共直线性)特定的药剂的空间分辨率的决定有用。

上述的检测过程必须对多个抵消事件进行重复。为了解析每个成像案例，支援成像任务，必须决定需要几次计数(即，成对的事件)，但在现有的惯例中，在典型的、长度为100cm的氟代脱氧葡萄糖(Fluoro-Deoxyglucose：FDG)的研究中规定需要积聚数亿计数。积聚这些数量的计数所需的时间，根据药剂的注入量、扫描仪的灵敏度及计数(count)性能来决定。

PET成像系统为了检测从被检体放射出的γ射线，使用相互对置配设的检测器。典型地，为了检测从各角度飞来的γ射线，使用环状配置的检测器。从而，PET扫描仪为了能够尽可能多的捕获本质上应成为同向性的照射，典型地具有实质上的圆筒形状。如果知道了PET扫描仪的整体的形状，还存在另一个课题，即，在γ射线经路内尽可能多地配置的闪烁材料，尽可能使多的γ射线停止并转换为光。为了可以根据断层摄影重建的原理重建放射性同位元素的时间空间分布，需要赋予检测的各事件的能量(即，产生的光的量)、位置及定时特征。大多最新的PET扫描仪都由数千个个别的晶体构成。这些晶体模块(module)化地进行排列，用于确定闪烁事件的位置。典型的、晶体元件的断面大概为4mm×4mm。也存在是比其小的尺寸或大的尺寸，或正方形以外的断面的情况。晶体的长度或深度是决定捕捉γ射线的概率的要素，典型的范围为10-30mm。相关的检测器模块是扫描仪的主要的构成零件。

PET成像依靠于通过高速、明亮的闪烁晶体将γ射线转换为光 。决定闪烁器内的相互作用位置与使各个事件成对的时间之后，可以使抵消过程的位置再生。在这些处理中，需要极快速的构成零件(检测器或电子零件等)，并且，也需要良好的信噪比。信噪比使用高质量的电子零件，主要通过伴随检测过程的固有的泊松(Poisson)统计来决定。通过检测更多的光子来改善信噪比，进而提高空间及定时分辨率。即使改良了检测器结构及电子零件，但也不能补偿检测过程中的显著的光的损失。超过在被汇聚的光的总量中的闪烁器内生成的量的部分，是为了提高结构上的设计效率。也就是为了使汇聚的光量最大，使光传感器尽可能靠近闪烁晶体而配置，并回避反射等边缘(edge)效应。因此，需要晶体与传感器(sensor)之间的距离近的较大的阵列(array)检测器。