[发明专利]针对小间距闪烁晶体阵列的像素识别

说明书

本发明涉及一种用于伽马射线探测器的校准方法。光探测器阵列允许记录所发射的闪烁光子的空间强度分布。基于多条入射伽马射线的所记录的空间强度分布，确定响应于入射伽马射线在单个闪烁体阵列元件，即一个特定的闪烁体阵列元件中所发射的闪烁光子的累积空间强度分布。该累积空间强度分布针对多个闪烁体阵列元件被确定。基于以上，确定光矩阵，其包括针对不同闪烁体阵列元件的预期的空间强度分布。本发明还涉及一种用于伽马射线探测器的校准模块，所述伽马射线探测器包括用于执行上述方法的功能的记录器、累积模块以及矩阵模块。另外，本发明涉及一种伽马射线探测器，以及包括该伽马射线探测器的医学成像设备。

技术领域

本发明涉及用于伽马射线探测器的校准方法和模块，涉及伽马射线探测器以及医学成像设备。

背景技术

伽马射线和X射线成像探测器在医学和其他应用中被用作成像设备，例如正电子发射断层摄影(PET)和单光子发射计算机断层摄影(SPECT)，的部分。这样的成像探测器通常包括闪烁探测器或闪烁体，例如闪烁体晶体或闪烁体晶体的阵列，所述闪烁探测器或闪烁体被耦合到光探测器，例如光敏元件阵列。闪烁体响应于入射(即撞击)粒子(诸如电子、阿尔法粒子、离子或高能光子)而进行闪烁，即发射闪光。所发射的光子由光探测器捕获，其继而由专用读出电子器件读出。基于闪烁光子在何处及何时被捕获(即电荷在光探测器上的强度分布或者空间强度分布，其也可以被称为电荷分布)，能够确定入射粒子在闪烁体中的时间和空间位置。由此，可以生成表示该置的图像。该图像包括关于各自的粒子在何处和何时被发射的信息，这能够通过引入发射粒子的物质或通过使得以其他方式在特定区处发射粒子，由医学或其它成像设备利用。如果，例如，患者被给予发射特定种类的粒子(可能响应于代谢反应)的放射性示踪物，则能够生成表示这些粒子在何处被发射的图像。备选地，伽马射线探测器还可以探测由伽马射线源发射并且在其去往所述探测器的路径上与对象(例如，患者)相互作用的伽马射线。

在这样的成像方法的背景下的一个重要的问题是所提供的图像分辨率。该分辨率取决于各种因子，诸如光探测器或闪烁体的设计(例如，在使用阵列的情况下，光探测器阵列或闪烁体阵列的尺寸或间距)，数据处理和所使用的算法、不同部件的校准、材料性质(尺寸、质量...)，外部状况或其他影响。被包括在探测器中的闪烁体可以例如包括单个(单片)块，其响应于要被采样和分析的入射粒子，实现所发射的闪烁光子的连续分布(光分布)。备选地，闪烁体可以包括小晶体针的阵列，这实现由这些针的间距给出的成像探测器的固有空间分辨率。单位面积更高数量的晶体针，即更小的针和/或更多针可以例如增加分辨率，其中，能够以更高的精度确定入射粒子的位置。

因此，改进这种成像探测器的固有空间分辨率可以通过减小在闪烁体阵列中的晶体元件的间距来实现。然而，使得晶体元件的间距更小导致必须正确被识别的更高数量的晶体元件。有针对对经历入射粒子的晶体的识别的两个主要策略：每个个体闪烁体晶体元件能够借助于专用光探测器元件个体地被读出，或光共享方法被使用。根据光共享方法，闪烁体阵列的间距通常比光探测器阵列的间距小，使得若干晶体元件被放置于单个光探测器阵列像素上。为了识别由入射粒子撞击的各自的晶体针，即闪烁体阵列元件，然后可以评估闪烁光如何在多个光探测器元件上分布。为了改进探测和晶体针的正确识别，光导，即光学均匀并且透明的固体材料，可以用于将闪烁光分布在若干光探测器阵列像素上。闪烁光子，即闪烁光或闪烁闪光在所述光探测器阵列的光敏元件上的分布然后可以被分析，以识别被撞击的闪烁体阵列元件。此外，能够确定入射粒子的能量。然而，如果使用光共享代替个体地读出每个闪烁体阵列元件，则正确参数(时间，能量和撞击的位置)的提取通常是更加困难的。另一方面，在光探测器中的所需光敏元件(光探测器像素)数量和数据采集系统的复杂性可以显著降低，这可以实现更低的设备成本。例如，现代临床PET扫描器具有10⁴到10⁵数量级的许多闪烁体晶体元件。阵列的间距通常为大约4mm，从而实现约4mm的固有空间分辨率。如果个体读出每个闪烁体晶体阵列元件，则将需要光探测器中的相同数量的光敏元件(光探测器像素)和电子通道。光共享方法的使用可以以一量级或幅度减少所需光探测器像素和电子通道的数量。