大面积闪烁体元件和辐射探测器以及使用其的辐射吸收事件定位系统的制作方法
【技术领域】
[0001]下文涉及辐射探测器技术、核成像技术以及相关技术。
【背景技术】
[0002]用于在正电子发射断层摄影(PET)、单光子发射计算机断层摄影(SPECT)以及其他核成像技术中的辐射探测器有时采用闪烁体晶体结合光探测器的组合，其中，闪烁体晶体将辐射粒子(在PET成像的情况下，例如为511keV伽马射线)转换为光的爆发(即闪烁光)，光探测器被布置为探测该闪烁光。在辐射探测器阵列中，光电倍增管(PMT)已经习惯被用作光探测器。然而，诸如硅光电倍增器(SiPM)设备的固态光探测器具有性能和紧凑的优点。SiPM采用硅雪崩光电二极管(APD)作为感测机构，其中，对于PET和SPECT应用以盖革模式来操作APD。SiPM探测器能够被制造为在硅晶片或芯片上的单片阵列，连同互连的迹线以及任选的信号处理电子器件。SiPM阵列能够提供模拟输出或数字输出，并且时间戳电路能够与单片阵列集成在一起。额外地或备选地，信号处理电路能够与单片SiPM阵列一起被设置作为被安装在共用或相邻的印刷电路板上的单独的集成电路(IC)芯片(例如作为PET探测器环的部分，或者在被用于SPECT成像中的伽马相机的探测器头中)。
[0003]在核成像中，辐射粒子吸收事件被定位到探测辐射探测器。为了改进的空间分辨率，能够应用相互作用深度(DOI)算法以近似闪烁体内的辐射粒子被吸收的深度。DOI技术能够通过在辐射粒子路径具有沿辐射探测器的面取向(即与之平行)的大的分量时校正视差效应来改进分辨率并减少噪声。
[0004]本文中公开了各种改进。
【发明内容】
[0005]根据一个方面，一种闪烁体元件包括:厚度为.的.个闪烁体块，其被布置为形成厚度为?的阵列；以及透明或半透明材料，其被设置在所述阵列中的相邻闪烁体块之间。所述透明或半透明材料可以包括透明或半透明环氧树脂或胶黏剂，其被设置在所述阵列中的相邻闪烁体块之间并将所述相邻闪烁体块粘附在一起。优选地，没有反射或不透明材料被设置在所述阵列中的相邻闪烁体块之间。在一些实施例中，所述阵列中的所述?个闪烁体块能够响应于对辐射粒子的吸收而生成闪烁光并且具有针对所述闪烁光的为至少.= 1.8的折射率，并且被设置在所述阵列中的相邻闪烁体块之间的所述透明或半透明材料具有针对所述闪烁光的为至少.= 1.6的折射率。通过举例的方式，所述.个闪烁体块是.个LS0、BG0,GSO或LYSO的块。反射层可以被设置在所述闪烁体元件的顶面上、在所述阵列中的全部?个闪烁体块之上，并且光探测器的阵列(例如，被单片地形成在硅衬底上的硅光电倍增器探测器的阵列)可以被设置在所述闪烁体元件的底面上并且被布置为探测在所述闪烁体元件中生成的闪烁光。对于PET应用，所述闪烁体元件和所述光探测器的阵列定义被配置为探测511keV辐射的辐射探测器。
[0006]根据另一方面，一种成像系统包括辐射探测部件和图像重建处理器，所述图像重建处理器包括电子数据处理部件，所述电子数据处理部件被配置为根据由所述辐射探测部件采集到的辐射数据来重建图像。在该实施例中，所述闪烁体元件和所述光探测器的阵列定义所述成像系统的所述辐射探测部件中的至少一个辐射探测器。在一些实施例中，所述成像系统为PET成像系统或SPECT成像系统。所述成像系统可以包括相互作用深度(DOI)处理器，所述DOI处理器包括电子数据处理部件，所述电子数据处理部件被配置为基于由所述辐射探测器的阵列对由辐射吸收事件在所述闪烁体元件中生成的闪烁光的探测来估计在所述闪烁体元件的所述厚度?上的发生所述辐射吸收事件的深度。所述成像系统可以包括位置处理器，所述位置处理器包括电子数据处理部件，所述电子数据处理部件被配置为基于由所述辐射探测器的阵列对由辐射吸收事件在所述闪烁体元件中生成的闪烁光的探测来定位所述辐射吸收事件。通过举例的方式，所述位置处理器可以被配置为使用Anger逻辑来定位所述辐射吸收事件。
[0007]根据另一方面，通过包括以下的操作来构建一种闪烁体元件:对闪烁体晶片或冰球(puck)进行切块以生成厚度为.的闪烁体块；对.个厚度为.的所述闪烁体块进行组装以形成厚度为.的阵列；以及将透明或半透明材料设置在所述阵列中的相邻闪烁体块之间。所述透明或半透明材料可以是接合材料，并且所述设置可以包括使用所述透明或半透明接合材料将所述阵列中的相邻闪烁体块接合在一起。在另一方法中，所述组装可以包括将所述.个闪烁体块接合到共用衬底，例如SiPM光探测器的单片阵列。在一些实施例中，所述切块操作生成至少2.个闪烁体块，并且所述组装和设置操作被重复?次以构建?个闪烁体元件，其中.大于或等于二。
[0008]根据另一方面，一种方法包括:响应于发生在光学上连续的闪烁体元件中的辐射吸收事件而在包括被接合在一起以形成所述光学上连续的闪烁体元件的?个闪烁体块的闪烁体中生成闪烁光；使用光探测器的阵列来探测所述闪烁光；以及基于探测到的闪烁光来定位所述光学上连续的闪烁体元件中的所述辐射吸收事件，其中，所述定位采用将所述光学上连续的闪烁体元件处置为光学上连续的光传输介质的算法。所述定位可以包括应用相互作用深度(DOI)算法以在所述光学上连续的闪烁体元件的厚度?上定位所述辐射吸收事件。
[0009]根据另一方面，一种光学上连续的闪烁体元件包括被接合在一起以形成光学上连续的光传输介质的.个闪烁体块。优选地，没有反射或不透明材料被设置在相邻闪烁体块之间。在一些实施例中，所述.个闪烁体块是使用接合材料被接合在一起以形成所述光学上连续的光传输介质的?个LS0、LYS0、BG0或GSO闪烁体块，所述接合材料具有针对由在所述光学上连续的闪烁体元件中对辐射的吸收生成的闪烁光的为至少1.6的折射率。在一些实施例中，所述.个闪烁体块具有针对由在所述光学上连续的闪烁体元件中对辐射的吸收生成的闪烁光的为至少1.8的折射率，并且所述.个闪烁体块使用接合材料被接合在一起以形成所述光学上连续的光传输介质，所述接合材料具有针对所述闪烁光的为至少1.6的折射率。
[0010]一个优点在于提供了在大面积闪烁体晶体生产中的增加的产量。
[0011]另一优点在于提供较高质量的大面积闪烁体。
[0012]另一优点在于减少了大面闪烁体生产成本。
[0013]另一优点在于提供了具有改进的分辨率的辐射探测器。
[0014]另一优点在于提供了用于具有较大有效面积的辐射探测器的闪烁体阵列。
[0015]在阅读下文详细描述后，许多额外的优点和益处将对于本领域普通技术人员而言变得显而易见。
【附图说明】
[0016]本发明可以采取各种部件和部件的布置，以及各种处理操作和处理操作的安排的形式。附图仅出于图示优选实施例的目的，并且不应被解释为对本发明的限制。
[0017]图1以图解方式示出核成像系统，其包括采用光学上连续的闪烁体元件的辐射探测器，每个光学上连续的闪烁体元件包括被接合在一起以形成光学上连续的光传输介质的闪烁体块。
[0018]图2以图解方式示出根据本文中公开的闪烁体元件制造方法的具有与大面积闪烁体元件相对应的内切面积以及与从闪烁体冰球切块的闪烁体块相对应的较小面积的闪烁体晶片或冰球。
[0019]图3以图解方式示出本文中公开的闪烁体元件制造方法的概览。
[0020]图4-6以图解方式示出本文中公开的闪烁体元件制造方法的说明性实施例。
【具体实施方式】
[0021]参考图1，描绘了说明性的正电子发射断层摄影(PET)扫描器10作为核成像系统的范例。作为另一范例，成像系统能够为在SPECT成像中使用的伽马相机(未示出)。此夕卜，预见到所公开的辐射探测器被用于另一应用，例如针对天文观测用于对高能粒子的探测。说明性的PET扫描器10包括对象卧榻或台12，人类对象或其他对象(例如狗、猫，或者其他兽医对象，或者木乃伊或其他已故人类学对象，或者鼠、豚鼠或其他临床前测试对象)被装载于在所述对象卧榻或台上并且通过适当的自动机构或者通过将台面手动滑动到PET扫描器10的膛14中而被移动到PET扫描器10的膛14中。膛14为PET扫描器10的壳体16中的开口，并且PET探测器环18环绕膛14。PET探测器环18通常被设置在壳体1