[发明专利]探测准直单元、探测装置及SPECT成像系统

说明书

本发明公开了一种探测准直单元、探测装置及SPECT成像系统，探测准直单元包括：闪烁晶体阵列，用于接收被检测物体内的放射源发射的伽马光子；若干个光电器件，用于接收伽马光子并将其转换为数字信号；闪烁晶体阵列包括若干个闪烁晶体，若干个闪烁晶体大体平行且间隔布置，每个闪烁晶体具有端面和可接收放射源发射射线的侧面；若干个光电器件耦合于若干个闪烁晶体的端面。本发明的探测准直单元可以用于取代SPECT成像时所需重金属准直器，减少伽马光子的损失，并避免伽马光子在探测准直单元内被电路板和光电器件的吸收，显著提高SPECT成像的空间分辨率和探测效率。同时还避免了在重金属准直器中加工多个小平行孔或者针孔的加工工艺难度，简化了加工工艺。

技术领域

本发明涉及核医学成像技术领域，具体而言，尤其涉及一种探测准直单元、含有探测准直单元的探测装置及SPECT成像系统。

背景技术

在核医学影像诊断的单光子发射断层成像的SPECT设备中，需要至少包含完成SPECT成像功能所必须的以下两种部件：一种是探测器部件，其逐一地接收从被检测物体内在不同时刻发出的多个伽马光子，将每个光子的时间信息、能量信息及作用在探测器上的位置信息转换为电信号并数字化输入到计算机中；另一种是准直器部件，其一般位于被检测物体和探测器部件之间，通过吸收被检测物体内从某些特定方向发射出来的光子，使得到达探测器部件的光子在来自于上述方向时无法被探测，或者使得到达探测器部件的光子来自于某些特定方向的概率与来自于其他方向的概率有显著差别，从而使得探测器部件所接收到的光子还包含了入射方向信息。探测器部件上的所有探测单元在一段成像时间内逐一地接收一定数量的伽马光子，并累加得到各个探测单元上的伽马光子数目，将各个探测单元上的伽马光子数目信息输入计算机内的图像重建算法部件中。在图像重建算法中，以通过几何模型公式计算或者事先进行离散化测量的系统传输矩阵形式，记录了成像空间内每一点发射的伽马光子被探测器部件中的每一个探测单元所接收到的概率。图像重建算法通过上述概率信息和输入的伽马光子信息，经过数学运算，求解出被检测物体内的放射源强度分布信息，并形成数字化图像在显示单元显示出来。

与透射式的CT成像系统(其射线源位于人体外，通常使用X光球管等X射线发生装置等作为射线源，因而穿过人体的射线本身具有方向性)不同，SPECT成像系统的放射源为通过注射、口服或吸入方式引入人体的放射性示踪剂，示踪剂以各向同性的方式发射伽马光子，因而SPECT系统探测到的伽马光子本身不带有方向性信息。因而，常规SPECT系统需要使用重金属制成的吸收准直器，只允许来自特定方向的伽马光子进入探测器而吸收来自其它方向的伽马光子，从而使探测器所接收到的伽马光子带有方向信息。然而，在SPECT系统中，准直器部件的设计面临两难的选择：一方面，准直器部件如果吸收来自于多数方向的光子，只允许来自少数方向的光子进入探测器，可以使得到达探测器的每一个光子携带更有效的方向信息，有利于提高成像系统的空间分辨率；但放射源在单位时间内发射出的光子数目服从泊松统计分布，造成探测单元上收集到的光子数目有相对涨落，且以标准差形式表示的相对涨落反比于收集到的光子数目的平方根值。因此，在设计准直器时也需要考虑使更多的光子进入探测器，即，提高成像系统的探测效率，以增加各个探测单元上接收到的伽马光子数，相应减少其相对统计涨落。但是这将意味着准直器需要允许来自更多方向的光子进入探测器，因而将使得探测器接收到的每个光子所携带的方向信息的有效性下降，即，使成像系统的空间分辨率降低。

为保证SPECT系统的空间分辨率，传统的重金属准直器尽量在沿伽马光子入射方向将开孔大小和间距减小，但这样往往会造成大量伽马光子被准直器衰减吸收而无法被探测器探测到，因而会造成大量光子损失，严重影响了SPECT设备的探测效率。

因此，重金属准直器部件的存在使得SPECT系统的空间分辨率和探测效率无法同时提高。

另一方面，重金属准直器部件中，为使伽马光子通过，需要在其上加工多个彼此平行的直孔，或者圆锥形的针孔。其孔的形状参数对SPECT系统性能影响很大，因此需要精密控制其加工尺寸，金属加工工艺难度高。

发明内容

(一)要解决的技术问题