[发明专利]晶体阵列探测器和发射成像设备

说明书

本发明提供一种晶体阵列探测器和发射成像设备。该晶体阵列探测器包括晶体阵列、阵列反光层和光传感器层。晶体阵列包括复合晶体层，复合晶体层包括在横向平面内密贴排列的第一类型的多个第一闪烁晶体和第二类型的多个第二闪烁晶体，多个第一闪烁晶体分散在多个第二闪烁晶体中，多个第一闪烁晶体中的每个具有第一闪烁光衰减时间，多个第二闪烁晶体中的每个具有不同于第一闪烁光衰减时间的第二闪烁光衰减时间。由于在使用具有不同闪烁光衰减时间的多个第一闪烁晶体和多个第二闪烁晶体，可以在光传感器层中检测到的能量沉积事件中筛选出在两种类型的闪烁晶体内都发生过能量沉积的ICS事件。通过剔除或矫正ICS事件可以极大提升重建图像的信噪比。

技术领域

本发明涉及发射成像系统，具体地，涉及一种晶体阵列探测器以及具有该晶体阵列探测器的发射成像设备。

背景技术

发射型计算机断层成像(Emission Computed Tomography，ECT)是一种能显示放射性核素在生物体内各层面的分布及立体分布影像的显像技术，该技术利用放射性核素的示踪原理，通过检测放射性核素衰变发射的射线，经过数据处理形成图像。ECT目前分为两大类，一类用于探测能够发射γ射线的放射性核素在生物体内的分布，称为单光子发射型计算机断层成像(Single Photon Emission Computed Tomography，SPECT)；另一类用于探测能够发射正电子的放射性核素的湮灭辐射，称为正电子发射型计算机断层成像(Positron Emission Computed Tomography，PET)。其中，PET成像已在医学影像学相关领域得到广泛应用。

PET成像探测正电子湮灭时发射的两个方向相反的γ光子，并通过计算机重建正电子示踪剂在生物体内的三维分布。但是，在探测过程中，γ光子撞击闪烁晶体时很可能会发生晶体间散射事件(Inter Crystal Scatter，ICS)，ICS事件的存在会严重降低重建算法的信噪比。

典型地，在生物医学研究中，临床前疾病模型的大部分以小鼠作为动物模型，来模拟人类健康与疾病状态，专用于小动物成像的临床前PET成像技术是分子生物学向临床转化的重要工具。因为小动物的体积和质量比人类小很多，所以为了获取等效于人体PET成像所能得到的图像细节，用于小动物的PET成像需要更高的系统灵敏度和空间分辨率。

小动物PET成像的高分辨率是基于较小的闪烁晶体尺寸实现的，而对于较小尺寸的闪烁晶体，晶体间散射事件(Inter Crystal Scatter，ICS)会向重建图像中引入较大的噪声，降低重建图像的信噪比，影响研究者基于图像作出判断。因此，在PET成像中识别一定数量的ICS事件，并将他们从事件总数中剔除或矫正，可以有效提升重建图像的信噪比，使成像结果更加准确。

现有技术为了从总事件中筛查出ICS事件，往往采用非常规探测器结构设计，并基于采集到的光电信号判断事件类型，进而将ICS事件从总事件中剔除或矫正。现有技术公开了一种用于减少ICS事件的探测器结构，该探测器由闪烁晶体条组成阵列，并以探测器阵列的侧面面向视野中心。通过这样的布置，探测器具有读出单个ICS事件的能力。但是，这样的探测器结构中每片晶体阵列片都需要对该片的光电信号进行单独读出，各个晶体阵列片之间均需要插入光电探测器和读出电路，因此整体探测器的造价非常高。而且所插入的多套光电探测器和读出电路导致探测器的有效探测体积大大减少，导致整体探测器灵敏度非常低。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供一种晶体阵列探测器，包括：

晶体阵列，晶体阵列包括复合晶体层，复合晶体层包括在横向平面内密贴排列的第一类型的多个第一闪烁晶体和第二类型的多个第二闪烁晶体，多个第一闪烁晶体分散在多个第二闪烁晶体中，多个第一闪烁晶体中的每个具有第一闪烁光衰减时间，多个第二闪烁晶体中的每个具有不同于第一闪烁光衰减时间的第二闪烁光衰减时间，多个第一闪烁晶体和多个第二闪烁晶体中的每个的侧面都覆盖有朝向对应的闪烁晶体的内部反光的层内反光层，沿垂直于横向平面的纵向方向，晶体阵列具有相对的入射面和出射面；