[发明专利]一种新型的高空间分辨率PET探测器模块

说明书

技术领域

本发明涉及PET探测器领域，具体为一种新型的高空间分辨率PET探测器模块。

背景技术

正电子发射计算机断层成像(Positron Emission Tomography)，简称PET，是核医学领域先进的临床检查影像技术。PET探测器最基本的结构是一个探测单元，即硬件上能分辨的最小单位，通常指闪烁体晶体切割的最小尺寸，现有PET探测器技术中使用的闪烁体，都是由晶体切割而成，再将闪烁体晶体按最小尺寸一个个切割呈多个小块状再应用。多个探测器单元组成一个PET探测器模块，简称Block。Block的尺寸通常由光电探测器的尺寸决定。如图1所示，多个Block组成环状PET探测器，有的PET探测器是单环结构，有的PET探测器是多环结构。

PET成像的空间分辨率为SR，可以用以下公式来计算：

其中k_r为图像重建系数，由重建算法决定；d为闪烁体晶体的切割宽度，一般在2-3mm；s为正电子射程，一般为0.3-3mm；R为PET探测器的半径，一般在400mm左右；b为闪烁体晶体位置解码误差(decoding error)，通过算法改进可以消除；E_DOI为作用深度DOI(depth of interaction)不确定引起的误差，一般情况下，在3mm左右。

闪烁体晶体切割宽度一般情况下受工艺和成本所限，不能无限的减小，正电子射程由示踪药剂决定，是一个常数，PET探测器构成的环半径可以缩小来改善PET探测器的空间分辨率，很多厂家也有相关的产品，然而为了保证PET探测器的可用性，临床的PET探测器的环一般不能太小，直径最低的也就做到了300mm，但是E_DOI可以通过准确测定晶体中γ光子击中深度而降低，所以减小E_DOI是减小SR的主要途径。

我们知道，现在通用PET探测器的Block只提供平面二维位置信息，并不提供γ光子在闪烁体中的深度信息，所以造成如图2所示的情况。由于没有γ光子在闪烁体中的深度信息，而Block又有一定的大小，所以我们就不能准确确定γ光子在Block中的投影路线，从而带来了E_DOI，解决这个问题的关键，是将Block中的γ光子入射的深度信息提取出来，从而消除E_DOI，改善通用PET的空间分辨率SR。

发明内容

为消除E_DOI，本发明所采用的技术方案是：一种新型的高空间分辨率PET探测器模块，包括多个两表面附着有光导层的闪烁体，其多个闪烁体相互叠加在一起呈层状结构，其高度不小于30mm,且每个闪烁体为薄片状、无需再分割且厚度不超过5mm；

还包括多个X轴光纤层、多个Y轴光纤层、多个线阵列SiPM和多个读出电路；

每个闪烁体的两表面一一对应附着有一个X轴光纤层和一个Y轴光纤层，每个X轴光纤层的两端中至少一端耦合一个线阵列SiPM，每个Y轴光纤层的两端中至少一端耦合一个线阵列SiPM，每个线阵列SiPM连接一个读出电路；

对应每个闪烁体的多个读出电路，读出对应闪烁体的闪烁事件在X轴和Y轴的位置信息和幅度信息；

γ光子在层状结构闪烁体中发生闪烁的深度，是通过层状结构中所有闪烁体的闪烁事件在X轴信号总和与Y轴信号总和的幅度比值来计算。

进一步的，所述的γ光子在层状结构闪烁体中发生闪烁的深度，其计算方法为：

设层状结构闪烁体的总厚度为L，所有Y轴光纤层的光纤读出的信号幅度和为A₁，所有X轴光纤层的光纤读出的信号幅度和为A₂，那么γ光子在层状结构闪烁体中发生闪烁的深度Z为，

进一步的，所述的闪烁体为切割好的硅酸钇镥(LYSO)或者硅酸镥(LSO)或者锗酸铋(BGO)等晶体。

进一步的，所述每个闪烁体的厚度为5mm,层状结构为6层闪烁体叠加，总厚度L为30mm。

进一步的，所述每个闪烁体的厚度为5mm,层状结构为8层闪烁体叠加，总厚度L为40mm。

根据权利要求3所述的一种新型的高空间分辨率PET探测器模块，其特征在于：所述每个闪烁体的厚度为5mm,层状结构为10层闪烁体叠加，总厚度L为50mm。