大面積閃爍體元件和輻射探測器以及使用其的輻射吸收事件定位系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]下文涉及輻射探測器技術(shù)、核成像技術(shù)以及相關(guān)技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]用于在正電子發(fā)射斷層攝影(PET)、單光子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層攝影(SPECT)以及其他核成像技術(shù)中的輻射探測器有時(shí)采用閃爍體晶體結(jié)合光探測器的組合，其中，閃爍體晶體將輻射粒子(在PET成像的情況下，例如為511keV伽馬射線)轉(zhuǎn)換為光的爆發(fā)(即閃爍光)，光探測器被布置為探測該閃爍光。在輻射探測器陣列中，光電倍增管(PMT)已經(jīng)習(xí)慣被用作光探測器。然而，諸如硅光電倍增器(SiPM)設(shè)備的固態(tài)光探測器具有性能和緊湊的優(yōu)點(diǎn)。SiPM采用硅雪崩光電二極管(APD)作為感測機(jī)構(gòu)，其中，對(duì)于PET和SPECT應(yīng)用以蓋革模式來操作APD。SiPM探測器能夠被制造為在硅晶片或芯片上的單片陣列，連同互連的跡線以及任選的信號(hào)處理電子器件。SiPM陣列能夠提供模擬輸出或數(shù)字輸出，并且時(shí)間戳電路能夠與單片陣列集成在一起。額外地或備選地，信號(hào)處理電路能夠與單片SiPM陣列一起被設(shè)置作為被安裝在共用或相鄰的印刷電路板上的單獨(dú)的集成電路(IC)芯片(例如作為PET探測器環(huán)的部分，或者在被用于SPECT成像中的伽馬相機(jī)的探測器頭中)。
[0003]在核成像中，輻射粒子吸收事件被定位到探測輻射探測器。為了改進(jìn)的空間分辨率，能夠應(yīng)用相互作用深度(DOI)算法以近似閃爍體內(nèi)的輻射粒子被吸收的深度。DOI技術(shù)能夠通過在輻射粒子路徑具有沿輻射探測器的面取向(即與之平行)的大的分量時(shí)校正視差效應(yīng)來改進(jìn)分辨率并減少噪聲。
[0004]本文中公開了各種改進(jìn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]根據(jù)一個(gè)方面，一種閃爍體元件包括:厚度為.的.個(gè)閃爍體塊，其被布置為形成厚度為?的陣列；以及透明或半透明材料，其被設(shè)置在所述陣列中的相鄰閃爍體塊之間。所述透明或半透明材料可以包括透明或半透明環(huán)氧樹脂或膠黏劑，其被設(shè)置在所述陣列中的相鄰閃爍體塊之間并將所述相鄰閃爍體塊粘附在一起。優(yōu)選地，沒有反射或不透明材料被設(shè)置在所述陣列中的相鄰閃爍體塊之間。在一些實(shí)施例中，所述陣列中的所述?個(gè)閃爍體塊能夠響應(yīng)于對(duì)輻射粒子的吸收而生成閃爍光并且具有針對(duì)所述閃爍光的為至少.= 1.8的折射率，并且被設(shè)置在所述陣列中的相鄰閃爍體塊之間的所述透明或半透明材料具有針對(duì)所述閃爍光的為至少.= 1.6的折射率。通過舉例的方式，所述.個(gè)閃爍體塊是.個(gè)LS0、BG0,GSO或LYSO的塊。反射層可以被設(shè)置在所述閃爍體元件的頂面上、在所述陣列中的全部?個(gè)閃爍體塊之上，并且光探測器的陣列(例如，被單片地形成在硅襯底上的硅光電倍增器探測器的陣列)可以被設(shè)置在所述閃爍體元件的底面上并且被布置為探測在所述閃爍體元件中生成的閃爍光。對(duì)于PET應(yīng)用，所述閃爍體元件和所述光探測器的陣列定義被配置為探測511keV輻射的輻射探測器。
[0006]根據(jù)另一方面，一種成像系統(tǒng)包括輻射探測部件和圖像重建處理器，所述圖像重建處理器包括電子數(shù)據(jù)處理部件，所述電子數(shù)據(jù)處理部件被配置為根據(jù)由所述輻射探測部件采集到的輻射數(shù)據(jù)來重建圖像。在該實(shí)施例中，所述閃爍體元件和所述光探測器的陣列定義所述成像系統(tǒng)的所述輻射探測部件中的至少一個(gè)輻射探測器。在一些實(shí)施例中，所述成像系統(tǒng)為PET成像系統(tǒng)或SPECT成像系統(tǒng)。所述成像系統(tǒng)可以包括相互作用深度(DOI)處理器，所述DOI處理器包括電子數(shù)據(jù)處理部件，所述電子數(shù)據(jù)處理部件被配置為基于由所述輻射探測器的陣列對(duì)由輻射吸收事件在所述閃爍體元件中生成的閃爍光的探測來估計(jì)在所述閃爍體元件的所述厚度?上的發(fā)生所述輻射吸收事件的深度。所述成像系統(tǒng)可以包括位置處理器，所述位置處理器包括電子數(shù)據(jù)處理部件，所述電子數(shù)據(jù)處理部件被配置為基于由所述輻射探測器的陣列對(duì)由輻射吸收事件在所述閃爍體元件中生成的閃爍光的探測來定位所述輻射吸收事件。通過舉例的方式，所述位置處理器可以被配置為使用Anger邏輯來定位所述輻射吸收事件。
[0007]根據(jù)另一方面，通過包括以下的操作來構(gòu)建一種閃爍體元件:對(duì)閃爍體晶片或冰球(puck)進(jìn)行切塊以生成厚度為.的閃爍體塊；對(duì).個(gè)厚度為.的所述閃爍體塊進(jìn)行組裝以形成厚度為.的陣列；以及將透明或半透明材料設(shè)置在所述陣列中的相鄰閃爍體塊之間。所述透明或半透明材料可以是接合材料，并且所述設(shè)置可以包括使用所述透明或半透明接合材料將所述陣列中的相鄰閃爍體塊接合在一起。在另一方法中，所述組裝可以包括將所述.個(gè)閃爍體塊接合到共用襯底，例如SiPM光探測器的單片陣列。在一些實(shí)施例中，所述切塊操作生成至少2.個(gè)閃爍體塊，并且所述組裝和設(shè)置操作被重復(fù)?次以構(gòu)建?個(gè)閃爍體元件，其中.大于或等于二。
[0008]根據(jù)另一方面，一種方法包括:響應(yīng)于發(fā)生在光學(xué)上連續(xù)的閃爍體元件中的輻射吸收事件而在包括被接合在一起以形成所述光學(xué)上連續(xù)的閃爍體元件的?個(gè)閃爍體塊的閃爍體中生成閃爍光；使用光探測器的陣列來探測所述閃爍光；以及基于探測到的閃爍光來定位所述光學(xué)上連續(xù)的閃爍體元件中的所述輻射吸收事件，其中，所述定位采用將所述光學(xué)上連續(xù)的閃爍體元件處置為光學(xué)上連續(xù)的光傳輸介質(zhì)的算法。所述定位可以包括應(yīng)用相互作用深度(DOI)算法以在所述光學(xué)上連續(xù)的閃爍體元件的厚度?上定位所述輻射吸收事件。
[0009]根據(jù)另一方面，一種光學(xué)上連續(xù)的閃爍體元件包括被接合在一起以形成光學(xué)上連續(xù)的光傳輸介質(zhì)的.個(gè)閃爍體塊。優(yōu)選地，沒有反射或不透明材料被設(shè)置在相鄰閃爍體塊之間。在一些實(shí)施例中，所述.個(gè)閃爍體塊是使用接合材料被接合在一起以形成所述光學(xué)上連續(xù)的光傳輸介質(zhì)的?個(gè)LS0、LYS0、BG0或GSO閃爍體塊，所述接合材料具有針對(duì)由在所述光學(xué)上連續(xù)的閃爍體元件中對(duì)輻射的吸收生成的閃爍光的為至少1.6的折射率。在一些實(shí)施例中，所述.個(gè)閃爍體塊具有針對(duì)由在所述光學(xué)上連續(xù)的閃爍體元件中對(duì)輻射的吸收生成的閃爍光的為至少1.8的折射率，并且所述.個(gè)閃爍體塊使用接合材料被接合在一起以形成所述光學(xué)上連續(xù)的光傳輸介質(zhì)，所述接合材料具有針對(duì)所述閃爍光的為至少1.6的折射率。
[0010]一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于提供了在大面積閃爍體晶體生產(chǎn)中的增加的產(chǎn)量。
[0011]另一優(yōu)點(diǎn)在于提供較高質(zhì)量的大面積閃爍體。
[0012]另一優(yōu)點(diǎn)在于減少了大面閃爍體生產(chǎn)成本。
[0013]另一優(yōu)點(diǎn)在于提供了具有改進(jìn)的分辨率的輻射探測器。
[0014]另一優(yōu)點(diǎn)在于提供了用于具有較大有效面積的輻射探測器的閃爍體陣列。
[0015]在閱讀下文詳細(xì)描述后，許多額外的優(yōu)點(diǎn)和益處將對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言變得顯而易見。
【附圖說明】
[0016]本發(fā)明可以采取各種部件和部件的布置，以及各種處理操作和處理操作的安排的形式。附圖僅出于圖示優(yōu)選實(shí)施例的目的，并且不應(yīng)被解釋為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0017]圖1以圖解方式示出核成像系統(tǒng)，其包括采用光學(xué)上連續(xù)的閃爍體元件的輻射探測器，每個(gè)光學(xué)上連續(xù)的閃爍體元件包括被接合在一起以形成光學(xué)上連續(xù)的光傳輸介質(zhì)的閃爍體塊。
[0018]圖2以圖解方式示出根據(jù)本文中公開的閃爍體元件制造方法的具有與大面積閃爍體元件相對(duì)應(yīng)的內(nèi)切面積以及與從閃爍體冰球切塊的閃爍體塊相對(duì)應(yīng)的較小面積的閃爍體晶片或冰球。
[0019]圖3以圖解方式示出本文中公開的閃爍體元件制造方法的概覽。
[0020]圖4-6以圖解方式示出本文中公開的閃爍體元件制造方法的說明性實(shí)施例。
【具體實(shí)施方式】
[0021]參考圖1，描繪了說明性的正電子發(fā)射斷層攝影(PET)掃描器10作為核成像系統(tǒng)的范例。作為另一范例，成像系統(tǒng)能夠?yàn)樵赟PECT成像中使用的伽馬相機(jī)(未示出)。此夕卜，預(yù)見到所公開的輻射探測器被用于另一應(yīng)用，例如針對(duì)天文觀測用于對(duì)高能粒子的探測。說明性的PET掃描器10包括對(duì)象臥榻或臺(tái)12，人類對(duì)象或其他對(duì)象(例如狗、貓，或者其他獸醫(yī)對(duì)象，或者木乃伊或其他已故人類學(xué)對(duì)象，或者鼠、豚鼠或其他臨床前測試對(duì)象)被裝載于在所述對(duì)象臥榻或臺(tái)上并且通過適當(dāng)?shù)淖詣?dòng)機(jī)構(gòu)或者通過將臺(tái)面手動(dòng)滑動(dòng)到PET掃描器10的膛14中而被移動(dòng)到PET掃描器10的膛14中。膛14為PET掃描器10的殼體16中的開口，并且PET探測器環(huán)18環(huán)繞膛14。PET探測器環(huán)18通常被設(shè)置在殼體1