[发明专利]探测器、ECT系统及确定闪烁事例发生位置的方法

说明书

本发明提供了一种探测器、应用该探测器的ECT系统及确定闪烁事例发生位置的方法。该探测器包括：若干个晶体单元，沿第一维度及第二维度排布，且晶体单元具有第一端及相对的第二端；多个传感器单元，与若干个晶体单元光耦合，且传感器单元与第一端的距离小于传感器单元与第二端的距离；第一光隔离器、第二光隔离器及第三光隔离器组合；沿第一维度，包括若干个并列设置的晶体单元对，相邻的晶体单元对之间设置第一光隔离器，每个晶体单元对中的两个晶体单元之间设置第二光隔离器，且在第一端至第二端的方向上第一光隔离器的长度大于或等于第二光隔离器的长度；沿第二维度，相邻的晶体单元之间设置第三光隔离器组合中的一个光隔离器。

技术领域

本发明主要涉及辐射断层成像(Emission computed tomography，ECT)，尤其涉及一种辐射断层成像的探测器、ECT系统及应用探测器确定闪烁事例发生位置的方法。

背景技术

ECT是一种采用计算机断层成像技术对注入到人体内的放射性核素衰变产生的γ射线进行成像，以获得人体脏器和组织的三维图像的医学成像技术。ECT主要包括单光子发射计算机断层扫描(Single-photon emission computed tomography，SPECT)和正电子发射计算机断层扫描(Positron emission tomography，PET)两类。

众所周知，ECT探测器的作用深度(Depth of interaction，DOI)不确定会影响图像的空间分辨率，从而使得图像产生畸变伪影。在PET成像中远离横截面中心或大的轴向偏置时畸变伪影尤为严重。图1a是径向的探测器作用深度不确定对空间分辨率的影响的示意图，图1b是轴向的探测器作用深度不确定对空间分辨率的影响的示意图。参考图1a所示，在横截面中心的两个探测器10-1和10-2在作用深度不确定时，探测器的响应线(Line ofresponse，LOR)具有较小的不确定性或偏差Δr，在远离横截面中心的两个探测器10-3和10-4在作用深度不确定时，则响应线的偏差Δr变大。参考图1b所示，没有轴向偏置的两个探测器10-1和10-2在作用深度不确定时，具有较小的响应线偏差Δr，在具有大的轴向偏置的两个探测器10-2和10-5在作用深度不确定时，具有较大的响应线偏差Δr。其中，图1a、图1b中的虚线代表响应线可能的出现范围外边界。随着探测器尺寸越来越小，图像分辨率越来越高，这种探测器的作用深度不确定性越来越不可忽视。

为解决ECT探测器的作用深度不确定对空间分辨率的影响，现有技术上有三种确定闪烁事例发生位置的方法。

一种是在ECT探测器上采用顶端和底端双端信号读出设计，如图2所示，其根据顶部传感器A及底部传感器B所感测得到的信号幅度的相对比例来确定闪烁事例的发生位置，其中，顶部传感器A及底部传感器B所感测的能量相加即为闪烁事例/事件的总能量。但是，该方法增加了一倍的读出电路，增加了系统的成本、功耗和复杂度；顶部传感器A及底部传感器B两端电路的相配合实现在一定程度上给系统的模块化设计带来了难度；同时，A端与B端之间的通过线缆的信号交互降低了信号的带宽从而影响了系统的时间飞行TOF性能。

另一种是ECT探测器采用单片晶体耦合到信号读出传感器阵列，如图3a所示，其根据信号在传感器阵列上的分布情况，反推出闪烁事例发生的空间位置，假如在传感器阵列上信号分散的越广则发生的闪烁事例离传感器阵列的表面越远。但是，当闪烁事例发生在边界时，由于多次的反射会使得位置深度计算算法不精准，此时只能采用经验的校正表来查表找到对应的空间位置。而另一方面，生成校正表需要花很长的时间，还需要硬件资源来储存校正表，软件来实现采集校正表的功能，这些都会增加系统的复杂度。特别是当传感器的放大倍数不一致时，不同探测器模块的校正表是不同的，这会大大增加系统的校正时间。

再一种是采用两种性能相异的晶体、或者空间位置相错位而构成上下两层探测器，如图3b，根据采集到信号的特征来判断闪烁事件发生在哪一层探测器内，从而增加了事件的深度位置的探测能力。但是这会增加产品的生产工艺复杂性及生产成本。

基于此，有必要对现有技术的ECT探测器结构进行改进。