[发明专利]用于探测伽玛辐射的系统如伽玛摄像机和方法

说明书

本发明涉及用于探测伽玛辐射的系统，如伽玛摄像机，所述系统包括伽玛射线源；至少一块快速闪烁体板P1，所述闪烁体上升到光峰的时间小于1纳秒，所述板包括扩散进入表面和抛光退出表面、具有的厚度不小于10毫米、被提供有光电探测器和专用读取微电子设备，其特征在于微电子设备是ASIC类型，在于探测器被分段，并在于，在所述板P1上，所述探测器的每个分段能够测量第一触发T1，从而时间分辨率小于100皮秒；所述探测器能够在大于100皮秒但不大于到闪烁体的光峰的上升时间的时间上测量所述探测器上的事件发射的第一相邻光子的空间和时间分布。本发明进一步涉及在所述系统中实现的图像重构方法以及所述系统的实现和用途。本发明附加地涉及图像重构方法和用于提高安装在系统中的探测器的能量分辨率的方法以及所述系统的实现。

技术领域

本发明涉及伽玛射线源成像，更具体地，本发明涉及基于伽玛摄像机探测伽玛辐射的系统和在此系统中实施的图像重构方法。本发明进一步涉及具体在天文学领域和医学领域中探测系统的应用，以及所述系统应用到PET或SPECT类型成像系统。

目前，出于医学诊断目的，伽玛射线(大于30000电子伏，即大于30KeV)源成像基本上基于两项技术执行：PET和SPECT。

SPECT(single photon emission computed tomography，单光子发射计算机化断层显像)技术使用发射成像原理。在这种情况下，它试图追踪发射单能伽玛光子的放射性示踪剂在待分析的对象内的分布。光子发射是各向同性的，准直器放置在摄像机前面以选择光子的入射方向。接着，在10至20毫米(mm)厚的闪烁晶体板(如NaI:TI)中，伽玛射线被转换为紫外光子(UV光子)。UV光子被各向同性地发射且随后通过反射到晶体板界面上而被引导。出于这个原因，光强度分布为斑点，其中，强度降低1/R。愤怒逻辑(anger logic)包括通过光电探测器(具体是光电倍增管类型的光电探测器)确定光斑的几何中心。这推断探测的伽玛辐射的位置。在这种技术中，光电探测器分段低于50mm也不提供空间分辨率。

PET(positron electron tomography，正电子电子断层扫描)技术要求正电子源。反符合(anticoincidence)发射的两个511KeV的伽玛射线通过布置在检测到的源(BGO、LSO、LaBr3)周围的环中的密集闪烁晶体阵列探测。探测系统包括单晶阵列(典型地4*4*25mm)，其由多通道光电探测器(光电倍增管或Si-PMT)读取，通道尺寸适于晶体尺寸。这之后经常在离散电子设备中进行信号放大和处理阶段。

背景技术

在当前PET技术中，由于康普顿(Compton)散射，真实噪声相互作用通过以下特征分辨：被激发的两个像素在环的对极；相互作用能量等于511KeV；此外，两个光子基本上同时触动探测器。此技术仅适于闪烁体，其中，到光峰的上升时间是迅速的，如LSO、LaBr3或BGO。

这个技术的一个缺点是，将晶体分段到像素中是昂贵的，尤其是吸湿性晶体。此外，这种分段降低能量分辨率。最后，这种技术仅适合与非常密集晶体连用以防止康普顿效应(BGO＝锗酸铋；LSO或LYSO＝硅酸镥)。这包括稀有且昂贵的原始材料(锗、镥等)的使用。

在SPECT技术中，探测单光子，其中，能量通过闪烁晶体板(NaI、CsI、LaBr3)根据所用放射性同位素(从100KeV到1000KeV)而变化，并被大的光电探测器(PMT)读取。为获取光子入射方向的指示，有必要将准直器放置在晶体前面，其中所述准直器是大型笨重的且其阻止大部分的辐射发射。此外，由于定位相互作用的精度低，SPECT的空间分辨率小于PET的空间分辨率。

针对SPECT，两个进一步问题有待解决：

SPECT仅在闪烁体板连续时运行。因此，不可能附接两个小板来构成较大的板。出于这个原因，使用新一代的闪烁体，LaBr3，其中，对于SPECT，晶体相对较小(最大直径100mm)在当前是受限的：