RU2017116980A

RU2017116980A - Конструкция из сцинтилляторов рет-детектора со светоделением и оценочной глубиной взаимодействия

Info

Publication number: RU2017116980A
Application number: RU2017116980A
Authority: RU
Inventors: Дэвид САУАРДС-ЭММЕРД; Адриенне ЛЕНЕРТ; Уилльям ХАНТЕР; Роберт МИЙАОКА; Линсюн ШАО; Томас Лерой ЛОРЕНС
Original assignee: Конинклейке Филипс Н.В.; Юниверсити Оф Вашингтон
Priority date: 2014-10-17
Filing date: 2015-10-14
Publication date: 2018-11-21
Also published as: WO2016059557A1; RU2017116980A3; EP3207406B1; JP6670305B2; CN107076859B; RU2691126C2; EP3207406A1; US20170234990A1; US10379228B2; JP2017537310A; CN107076859A

Claims

1. Детектор фотонов, содержащий:

массив датчиков из расположенных в плоскости оптических датчиков, причем каждый оптический датчик выполнен с возможностью восприятия люминесценции;

четыре практически идентичных сцинтилляционных кристаллических стержня, причем каждый из упомянутых четырех сцинтилляционных кристаллических стержней является прямоугольной призмой с четырьмя боковыми поверхностями и первой и второй торцевыми поверхностями, каждый сцинтилляционный стержень имеет две боковые поверхности, каждая из которых обращена к боковой поверхности другого сцинтилляционного стержня, причем каждый сцинтилляционный кристаллический стержень генерирует световую сцинтилляцию в ответ на взаимодействие с принятым гамма-фотоном;

первый слой, расположенный в первой плоскости, расположенной между и смежно с обращенными друг к другу боковыми поверхностями упомянутых четырех практически идентичных сцинтилляционных кристаллических стержней, со светоделительным участком, смежным с первой торцевой поверхностью, и отражающим участком, смежным со второй торцевой поверхностью; и

второй слой, расположенный во второй плоскости, перпендикулярной первой плоскости и расположенной между и смежно с обращенными друг к другу боковыми поверхностями упомянутых четырех практически идентичных сцинтилляционных кристаллических стержней, со светоделительным участком, смежным со второй торцевой поверхностью, и отражающим участком, смежным с первой торцевой поверхностью; и

блок обработки сигналов, соединенный с массивом датчиков, выполненный с возможностью оценивать оценочную глубину взаимодействия одного из упомянутых четырех практически идентичных сцинтилляционных кристаллических стержней по детектированному событию на основании соотношения воспринимаемой люминесценции двух из упомянутых четырех практически идентичных сцинтилляционных кристаллических стержней, расположенных диагонально друг к другу и обращенных к упомянутому одному из четырех практически идентичных сцинтилляционных кристаллических стержней.

2. Детектор фотонов по п. 1, дополнительно включающий в себя:

третий слой, который является отражающим и расположен смежно с и покрывающим те боковые поверхности упомянутых четырех практически идентичных сцинтилляционных кристаллических стержней, которые не обращены к поверхности одного из других практически идентичных сцинтилляционных кристаллических стержней.

3. Детектор фотонов по п. 1, причем отражающий участок первого слоя и отражающий участок второго слоя включает в себя отражающую пленку, а светоделительный участок первого слоя и светоделительный участок второго слоя оптически связывает между собой смежные и обращенные друг к другу поверхности.

4. Детектор фотонов по п. 1, дополнительно включающий в себя:

таблицы преобразования (LUT), предназначенные для хранения значений для упомянутых четырех практически идентичных сцинтилляционных кристаллических стержней, которые связывают соотношения воспринимаемой люминесценции с соответствующими дискретными значениями глубины взаимодействия; и

причем блок обработки сигналов оценивает глубину взаимодействия с использованием хранимых значений.

5. Детектор фотонов по п. 1, причем блок обработки сигналов выполнен с возможностью по меньшей мере одного из:

приема сигналов, указывающих на люминесценцию, воспринимаемую массивом датчиков, и определения суммарного значения энергии детектированного события на основании воспринимаемой люминесценции от упомянутых четырех практически идентичных сцинтилляционных кристаллических стержней; и

генерации суммарного значения энергии, значения времени и индикатора местоположения для каждого детектированного события, и индикатор местоположения включает в себя оценочную глубину взаимодействия и местоположение упомянутого одного из упомянутых четырех практически идентичных сцинтилляционных кристаллических стержней.

6. Детектор фотонов по п. 1, дополнительно включающий в себя:

таблицы преобразования (LUT), предназначенные для хранения для каждого из упомянутых четырех практически идентичных сцинтилляционных кристаллических стержней значений калиброванных соотношений воспринимаемой люминесценции от двух других из упомянутых четырех практически идентичных сцинтилляционных кристаллических стержней, расположенных диагонально друг к другу и обращенных к упомянутому одному из четырех практически идентичных сцинтилляционных кристаллических стержней, и соответствующих оценочных глубин взаимодействия; и

причем блок обработки сигналов выполнен с возможностью определения оценочной глубины взаимодействия посредством сравнения соотношения воспринимаемой люминесценции с калиброванными соотношениями воспринимаемой люминесценции и использования в качестве определенной оценочной глубины взаимодействия одной из соответствующих оценочных глубин взаимодействия, хранимых в LUT.

7. Детектор фотонов по п. 6, в котором по меньшей мере одно из:

калиброванные соотношения воспринимаемой люминесценции и соответствующая оценочная глубина взаимодействия основаны на боковой калибровке с использованием электронно-коллимируемого пучка излучения, направленного на множество глубин кристаллов; и

калиброванные соотношения воспринимаемой люминесценции и соответствующая оценочная глубина взаимодействия основаны на калибровке со стороны входной поверхности и разделении по глубине на основании монотонно изменяющегося соотношения.

8. Система ядерной визуализации, включающая в себя:

множество детекторов фотонов по п. 1;

один или более процессоров, выполненных с возможностью:

приема выходных сигналов от оптических датчиков,

определения совпадающих пар сцинтилляций, которые определяют линии ответа (LOR),

идентификации детекторов фотонов, которые идентифицируют концы каждой LOR, значения времени для каждой сцинтилляции детекторов фотонов, которые идентифицируют концы каждой LOR, и глубины взаимодействия для каждого из детекторов фотонов, которые идентифицируют концы каждой LOR,

настройки местоположений концов каждой LOR на основании DOI, и

выполнения времяпролетной реконструкции с использованием LOR для генерации представления изображения; и

устройство отображения, выполненное с возможностью отображения сгенерированного представления изображения.

9. Способ детектирования фотонов, содержащий:

сцинтилляцию фотона из-за детектированного события на некоторой глубине в одном из четырех практически идентичных сцинтилляционных кристаллических стержней в массиве сцинтилляторов, причем каждый из упомянутых четырех сцинтилляционных кристаллических стержней является прямоугольной призмой с четырьмя боковыми поверхностями и первой и второй торцевыми поверхностями, причем каждый сцинтилляционный стержень имеет две боковые поверхности, каждая из которых обращена к боковой поверхности другого сцинтилляционного стержня, причем каждый сцинтилляционный кристаллический стержень генерирует световую сцинтилляцию в ответ на взаимодействие с принятым гамма-фотоном, и массив сцинтилляторов включает в себя первый слой, расположенный в первой плоскости, расположенной между и смежно с обращенными друг к другу боковыми поверхностями упомянутых четырех практически идентичных сцинтилляционных кристаллических стержней, со светоделительным участком, смежным с первой торцевой поверхностью, и отражающим участком, смежным со второй торцевой поверхностью, и второй слой, расположенный во второй плоскости, перпендикулярной первой плоскости и расположенной между и смежно с обращенными друг к другу боковыми поверхностями упомянутых четырех практически идентичных сцинтилляционных кристаллических стержней, со светоделительным участком, смежным со второй торцевой поверхностью, и отражающим участком, смежным с первой торцевой поверхностью;

оценку глубины сцинтилляции фотона в упомянутом одном из упомянутых четырех практически идентичных сцинтилляционных кристаллических стержней на основании соотношения воспринятой люминесценции двух из упомянутых четырех практически идентичных сцинтилляционных кристаллических стержней, расположенных диагонально друг к другу и обращенных к упомянутому одному из четырех практически идентичных сцинтилляционных кристаллических стержней, посредством массива датчиков из оптических датчиков, расположенных в плоскости, причем каждый оптический датчик выполнен с возможностью восприятия люминесценции.

10. Способ детектирования фотонов по п. 9, дополнительно включающий в себя:

определение суммарной энергии сцинтилляции фотона на основании суммы воспринимаемой люминесценции от упомянутых четырех практически идентичных сцинтилляционных кристаллических стержней; и

определение времени сцинтилляции фотона на основании воспринимаемой люминесценции от массива сцинтилляторов,

причем каждый оптический датчик массива оптических датчиков включает в себя массив фотодиодов, выдержанных по размеру для соединения с торцевой поверхностью датчиков одного из упомянутых четырех практически идентичных сцинтилляционных кристаллических стержней, и каждый оптический датчик соединен с одним преобразователем время-код (TDC), и каждый из упомянутых четырех практически идентичных сцинтилляционных кристаллических стержней соединен с четырьмя оптическими датчиками массива датчиков.

11. Способ детектирования фотонов по п. 9, причем оценка глубины сцинтилляции фотона использует сохраненные значения, соответствующие упомянутому одному из упомянутых четырех практически идентичных сцинтилляционных кристаллических стержней, и связывающее соотношение воспринимаемой люминесценции с дискретными значениями оценочной глубины сцинтилляции фотона.

12. Способ детектирования фотонов по п. 9, дополнительно включающий в себя:

генерацию суммарного значения энергии, значения времени и индикатора местоположения для каждого детектированного события, и индикатор местоположения включает в себя оценку глубины сцинтилляции фотона и местоположение упомянутого одного из упомянутых четырех практически идентичных сцинтилляционных кристаллических стержней; и

хранение генерируемого суммарного значения энергии, значения времени и индикатора местоположения в невременной компьютерной памяти списочных режимов.

13. Способ детектирования фотонов по п. 9, дополнительно включающий в себя:

хранение в таблице преобразования для каждого из упомянутых четырех практически идентичных сцинтилляционных кристаллических стержней значений калиброванных соотношений воспринимаемой люминесценции от упомянутых двух из упомянутых четырех практически идентичных сцинтилляционных кристаллических стержней, расположенных диагонально друг к другу и обращенных к упомянутому одному из четырех практически идентичных сцинтилляционных кристаллических стержней, и соответствующих оценочных глубин взаимодействия; и

причем при оценивании глубины сцинтилляции фотона сравнивают соотношение воспринимаемой люминесценции с калиброванными соотношениями воспринимаемой люминесценции и используют для оцененной глубины сцинтилляции фотона одну из соответствующей оценочной глубины взаимодействия из таблицы преобразования.

14. Способ детектирования фотонов по п. 13, дополнительно включающий в себя:

калибровку соотношений воспринимаемой люминесценции и соответствующей оценочной глубины взаимодействия на основании боковой калибровки с использованием электронно-коллимируемого пучка излучения, направленного на множество глубин кристаллов, центрированных вдоль по меньшей мере одной из третьей боковой поверхности, противоположной первой боковой поверхности, и четвертой боковой поверхности, противоположной второй боковой поверхности; и

проверку достоверности калиброванных соотношений воспринимаемой люминесценции и соответствующей оценочной глубины сцинтилляций фотонов на основании фронтальной калибровки с использованием излучения, направленного в центр первой боковой поверхности, для генерации распределения глубин сцинтилляций фотонов и соответствующих проверочных соотношений воспринимаемой люминесценции.

15. Система детектирования гамма-фотонов, содержащая:

множество детекторов гамма-фотонов, расположенных вокруг области визуализации, выполненной с возможностью приема субъекта, подлежащего визуализации, причем каждый детектор включает в себя:

четыре сцинтилляционных кристалла, каждый из которых частично оптически связан с двумя смежными сцинтилляционными кристаллами, причем каждый сцинтилляционный кристалл оптически связан с одним из упомянутых двух смежных сцинтилляционных кристаллов для предпочтительного прохождения света смежно входному торцу и соединен с другим из упомянутых двух смежных сцинтилляционных кристаллов для предпочтительного прохождения света смежно торцу оптического датчика, причем сцинтилляционные кристаллы осуществляют световые сцинтилляции в ответ на взаимодействие с гамма-фотоном, и

оптические датчики, оптически связанные с торцами оптических датчиков сцинтилляционных кристаллов; и

один или более процессоров, соединенных с оптическими датчиками, выполненных с возможностью определения глубины, на которой происходит взаимодействие с гамма-фотоном в сцинтилляционном кристалле, по соотношению выходных сигналов от оптических датчиков, которые оптически связаны с упомянутыми двумя сцинтилляционными кристаллами, которые частично оптически связаны со сцинтиллирующим кристаллом.