[发明专利]检测器和具有该检测器的发射成像设备

说明书

本发明提供一种检测器及具有该检测器的发射成像设备。检测器包括多层闪烁晶体以及多排光传感器阵列。多层闪烁晶体上下堆叠在一起构成多层连续晶体阵列，多层连续晶体阵列具有六个面，且尺寸为mⅹnⅹAh,尺寸nⅹAh、mⅹAh对应的四个面为侧面，尺寸mⅹn对应的两个面分别为上底面、下底面，m为闪烁晶体的长，n为闪烁晶体的宽，h为闪烁晶体的高，A为闪烁晶体的层数；每排光传感器阵列包括多个光传感器，多排光传感器阵列耦合至多层连续晶体阵列的侧面，且，一排光传感器阵列耦合于多层闪烁晶体中的至少一层闪烁晶体的侧面上。本发明检测器具备高性能的时间测量潜力。

技术领域

本发明涉及发射成像系统，具体地，涉及一种用于发射成像设备的检测器以及包括该检测器的发射成像设备。

背景技术

传统正电子发射成像系统中的探测器模块通常为上下层结构。第一层是由离散闪烁晶体组成的晶体矩阵，晶体之间用反光材料粘合在一起。晶体矩阵除底面以外的五个面都用反光材料包裹在一起。第二层为光电传感器阵列，光电传感器阵列与晶体阵列上端面耦合。正电子湮灭产生的511keV的γ光子，在第一层的晶体矩阵中的某一晶体条内发生反应，被转换为可见光子群。由于晶体条除底面外的五面都被反光片覆盖，可见光子群仅能从晶体条的底面射出，进入传感器矩阵。通过传感器矩阵中各传感器采集到的可见光信号的大小，用重心算法(Anger Logic)，可以计算出高能光子在晶体矩阵中的哪一个晶体条内发生的反应，这一过程称为晶体解码。这种情况下，只能计算γ光子的反应位置，但是具体在晶体中的反应深度无法计算。

深度效应是影响光电探测器在解码过程中对γ光子位置和路径判断的准确性。如图1A及图1B所示，由于γ光子具有一定的衰减长度，其到达闪烁晶体210后不会马上发生反应，而是按照一定的衰减函数发生反应，在某一定时间转化为可见光子群。当γ光子在非中心位置进入闪烁晶体210内，即以一定的角度进入闪烁晶体210时，γ光子在发生反应前进入了另一个闪烁晶体210内，此时计算出的反应位置模拟出的γ光子产生位置和实际产生位置存在偏差，称为反应深度(Depth Of Interaction，DOI)效应。图1A-1B分别为现有的平板式和环式正电子发射成像设备的截面图。其中实线代表γ光子的实际飞行路径，虚线代表发射成像设备根据探测的信号生成的响应直线段。由此可见，深度效应极大地影响了光传感器在解码过程中对γ光子产生位置和路径判断的准确性，造成发射成像设备的空间分辨率下降。

现有的降低DOI效应的方法主要分为两类，即硬件校正和软件校正。硬件矫正包括在闪烁晶体阵列两端耦合两个光电转换装置。耦合两个光电转换装置的不利之处在于检测器的通道数量增加，导致采集信号强度减弱。软件校正方法由于自身的局限性，发展受到限制。

因此，有必要提出一种用于发射成像设备的检测器、以及包括该检测器的发射成像设备，以获取闪烁晶体的反应深度信息，提高成像系统的空间分辨率。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供一种用于发射成像设备的检测器，包括多层闪烁晶体以及多排光传感器阵列。所述多层闪烁晶体上下堆叠在一起构成多层连续晶体阵列，所述多层连续晶体阵列具有六个面，且尺寸为mⅹnⅹAh,尺寸nⅹAh、mⅹAh对应的四个面为侧面，尺寸mⅹn对应的两个面分别为上底面、下底面，m为所述闪烁晶体的长，n为所述闪烁晶体的宽，h为所述闪烁晶体的高，A为所述闪烁晶体的层数。每排所述光传感器阵列包括多个光传感器，所述多排光传感器阵列耦合至所述多层连续晶体阵列的所述侧面，且，一排所述光传感器阵列耦合于所述多层闪烁晶体中的至少一层闪烁晶体的侧面上。

优选地，所述光传感器活性区域尺寸为pⅹq，所述尺寸p＝Nⅹh,其中N为自然数，当N＝1时，一排所述光传感器阵列耦合一层所述闪烁晶体，且每层所述闪烁晶体的至少一个侧面上耦合有一排所述光传感器阵列；当N≧2时，一排所述光传感器阵列耦合N层所述闪烁晶体，且所述多层连续晶体阵列的至少两对相邻侧面上耦合的光传感器阵列错位排列。