[实用新型]一种双读出PET探测器正电子成像系统

说明书

一种双读出PET探测器正电子成像系统，该系统包括：在晶体条的两端放置光电器件进行耦合；使用光电器件获取晶体中的光信号数据进行闪烁脉冲数据耦合；记录光电器件中测得的脉冲的幅值高度和脉冲的到达时间；计算脉冲到达时间的差值和脉冲的幅值高度，估计伽玛光子在晶体中沉积能量的位置。该方法包括：通过模拟数字转换器由光电探测器获取的闪烁脉冲耦合信号进行数字化处理；根据探测器两端信号振幅的比值计算光子转换相互作用深度的位置；根据获得信号的能量，时间，位置信息，进行交互作用深度信息重建。本实用新型精确定位光子在晶体中的作用深度并获取作用深度信息，进行视差错误校正，有效降低相互作用深度效应，提高PET成像效果。

技术领域

本发明涉及辐射探测以及数字成像领域，尤其涉及一种双读出PET探测器正电子成像系统。

背景技术

在正电子发射断层成像(positron emission tomography，以下简称PET)、计算机断层成像(Computed Tomography，以下简称 CT)、单光子发射断层成像(Single PhotoEmission Computed Tomography，以下简称SPECT)和核磁共振成像(Magnetic ResonanceImaging，以下简称MRI)等医学影像领域，探测器的工作方式主要分两种：一种是通过闪烁体将高能光子转化为能量较低的可见光光子或紫外光光子，再将可见光光子或紫外光光子通过光电器件转化为电信号；另一种是将高能光子通过碲锌镉(以下简称CZT)等半导体材料直接转化为电信号。以上两种工作方式下的探测器输出均为电信号。

PET被认为是最敏感的体内分子成像模态之一，尽管与诸如 CT和MRI相比，其空间分辨率要差很多。提高PET探测器技术是一个活跃的研究领域，并且工作集中于解决PET中实现的空间分辨率和灵敏度的限制上。

有几种类型的光电探测器可用：第一种类型的光电探测器覆盖真空管，具有几个平方厘米的相当大的探测器区域的光电倍增管(Photo Multiplier Tube，以下简称PMT)和提供几个毫米的位置信息以允许在毫米范围中的像素化的多阳极PMT。

PMT是一种常用于包括医疗成像的众多应用中的闪烁体读出的光探测器类型。目前PET探测器通常倾向于选择衰减时间常数较小的闪烁晶体和上升时间较快的PMT来获取优异的时间性能和计数率性能。PMT的基本部件是由光电阴极、阳极以及多个倍增电极构成的真空管。

第二种类型的光电探测器是基于硅的，并包含雪崩光电二极管(AvalanchePhoton Diode，以下简称APD)、模拟或数字的硅光电倍增管(Silicon photomultiplier，以下简称SiPM)。所有的硅光电倍增器都允许设计具有毫米范围中的小像素化的PET探测器。

SiPM是一种由多个工作在计数模式下的雪崩二极管组成的阵列。该器件中组成阵列的微元是雪崩二极管，能够快速地响应作用光子。由于作用光子的数目在绝大多数应用中都大于1，因而有必要将雪崩二极管做成阵列，以响应不同数目的光子。在一个较短的时间周期内，响应光子的微元数目与射入光子数目的期望具有单调的对应关系。根据这种对应关系，测量微元数目能够间接地反映射入光子束的流强。

SiPM在闪烁光探测、微弱光探测、量子物理和高能物理实验中的应用中，需要标记光子束的开始时间和一段时间内的激活微元数目。PET探测器中引入SiPM来解决PMT的缺点，以实现更小的像素化。半导体光探测器领域中的新技术进步近来得到发展，该进步涉及在SiPM敏感区域之内集成基本处理电子器件，从而减少对外部处理电子器件的需求。