[go: up one dir, main page]

RU2676798C2 - Протравленные лазером сцинтиллирующие кристаллы для повышенной эффективности - Google Patents

Протравленные лазером сцинтиллирующие кристаллы для повышенной эффективности Download PDF

Info

Publication number
RU2676798C2
RU2676798C2 RU2016114519A RU2016114519A RU2676798C2 RU 2676798 C2 RU2676798 C2 RU 2676798C2 RU 2016114519 A RU2016114519 A RU 2016114519A RU 2016114519 A RU2016114519 A RU 2016114519A RU 2676798 C2 RU2676798 C2 RU 2676798C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
crystal
scintillating
pattern
crystals
etched
Prior art date
Application number
RU2016114519A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2016114519A (ru
RU2016114519A3 (ru
Inventor
Стивен И. КУК
Джозеф Ли МОЛИНЕ
Original Assignee
Конинклейке Филипс Н.В.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Конинклейке Филипс Н.В. filed Critical Конинклейке Филипс Н.В.
Publication of RU2016114519A publication Critical patent/RU2016114519A/ru
Publication of RU2016114519A3 publication Critical patent/RU2016114519A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2676798C2 publication Critical patent/RU2676798C2/ru

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01TMEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T1/00Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
    • G01T1/16Measuring radiation intensity
    • G01T1/20Measuring radiation intensity with scintillation detectors
    • G01T1/2002Optical details, e.g. reflecting or diffusing layers
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01TMEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T1/00Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
    • G01T1/16Measuring radiation intensity
    • G01T1/20Measuring radiation intensity with scintillation detectors
    • G01T1/2018Scintillation-photodiode combinations
    • G01T1/20183Arrangements for preventing or correcting crosstalk, e.g. optical or electrical arrangements for correcting crosstalk
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01TMEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T1/00Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
    • G01T1/16Measuring radiation intensity
    • G01T1/20Measuring radiation intensity with scintillation detectors
    • G01T1/2018Scintillation-photodiode combinations
    • G01T1/20185Coupling means between the photodiode and the scintillator, e.g. optical couplings using adhesives with wavelength-shifting fibres
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01TMEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T1/00Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
    • G01T1/16Measuring radiation intensity
    • G01T1/20Measuring radiation intensity with scintillation detectors
    • G01T1/2018Scintillation-photodiode combinations
    • G01T1/20187Position of the scintillator with respect to the photodiode, e.g. photodiode surrounding the crystal, the crystal surrounding the photodiode, shape or size of the scintillator
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/30Circuit design
    • G06F30/39Circuit design at the physical level
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10FINORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F39/00Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
    • H10F39/011Manufacture or treatment of image sensors covered by group H10F39/12
    • H10F39/024Manufacture or treatment of image sensors covered by group H10F39/12 of coatings or optical elements
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10FINORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F39/00Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
    • H10F39/10Integrated devices
    • H10F39/12Image sensors
    • H10F39/18Complementary metal-oxide-semiconductor [CMOS] image sensors; Photodiode array image sensors
    • H10F39/189X-ray, gamma-ray or corpuscular radiation imagers
    • H10F39/1898Indirect radiation image sensors, e.g. using luminescent members

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Measurement Of Radiation (AREA)
  • Conversion Of X-Rays Into Visible Images (AREA)
  • Nuclear Medicine (AREA)
  • Lasers (AREA)

Abstract

Группа изобретений относится к системам формирования изображений позитронно-эмиссионной томографии (PET). Детекторная матрица для системы формирования изображений содержит матрицу сцинтиллирующих кристаллов, при этом каждый кристалл включает в себя множество боковых поверхностей, причем по меньшей мере фрагмент по меньшей мере одной боковой поверхности сцинтиллирующего кристалла сконфигурирован лазерным травлением боковой поверхности, чтобы диффузно отражать свет обратно в по меньшей мере один кристалл; и матрицу фотодатчиков, оптически связанную с матрицей сцинтиллирующих кристаллов. Технический результат – повышение светового выхода, поддержание времяпролетной синхронизации. 3 н. 12 з.п. ф-лы, 9 ил.

Description

Изобретение находит конкретное применение в системах формирования изображений позитронно-эмиссионной томографии (PET). Однако понятно, что описанная технология может также найти применение в однофотонной эмиссионной компьютерной томографии (SPECT) и других диагностических системах, других системах формирования изображений или других технологиях формирования изображения.
PET, SPECT и другие технологии формирования медицинских изображений на основе излучения разделяют общую необходимость в компактных и надежных модулях датчиков излучения. В прошлом, SPECT- и PET-модули датчиков излучения типично включали в себя матрицу фотоэлектронных умножителей (PMT), оптически соединенную с сцинтиллирующими кристаллами с помощью промежуточного светонаправляющего слоя. Сцинтиллирующий кристалл преобразует частицу поглощенного излучения в световую вспышку, которая обнаруживается и локализуется посредством фотоэлектронных умножителей с помощью логики Энгера. В некоторых системах обнаружения излучения фотоэлектронные умножители были заменены фотодиодами, которые создают аналоговый сигнал, пропорциональный интенсивности световых вспышек. Фотодиоды предлагают экономичную, низковольтную альтернативу фотоэлектронным умножителям в ситуациях повышенной яркости. Были разработаны датчики с кремниевыми фотоумножителями (SiPM), которые объединяют высокий коэффициент усиления и стабильность фотоэлектронных умножителей с экономичной, низковольтной природой аналоговых фотодиодов.
PET-системы настоящего времени построены из матриц LYSO (лютеций-иттриевых окси-ортосиликатных) кристаллов, покрытых отдельно политетрафторэтиленовой (PTFE) лентой, чтобы отражать свет обратно в кристалл и предотвращать оптические потери и перекрестные искажения между кристаллами.
Увеличение светового выхода сцинтиллирующих кристаллов было испытано с помощью различных обработок поверхности. Травление кристалла кислотой было испытано с плохими результатами. Шлифовка кристаллов увеличивает световой выход. Однако, трудно управлять фактической шероховатостью кристаллов, поскольку абразив изменяется со временем, так как все больше и больше кристаллов шлифуются с помощью одного и того же абразива или суспензии. LYSO является твердым по сравнению с некоторыми шлифовальными зернами. Шлифовка только одной стороны является затруднительной, поскольку машины, используемые для шлифовки кристаллов, типично шлифуют две противоположные стороны одновременно. Шлифовка ухудшает время-пролетную (TOF) синхронизацию кристаллов. Шлифовка устраняет избыточный материал с кристаллов и уменьшает чувствительность кристаллов. Существует необходимость увеличивать световой выход, в то же время поддерживая синхронизацию.
В соответствии с одним вариантом осуществления детекторная матрица для системы формирования изображений включает в себя: матрицу сцинтиллирующих кристаллов, при этом каждый кристалл включает в себя множество сторон и протравляется лазером, по меньшей мере, на одной стороне кристалла, чтобы рассеивать свет, и матрицу фотодатчиков, оптически связанную с матрицей сцинтиллирующих кристаллов.
В соответствии с одним предпочтительным способом настоящей заявки способ содержит: лазерное травление, по меньшей мере, одной стороны каждого из множества отполированных сцинтиллирующих кристаллов; размещение сцинтиллирующих кристаллов в матрице; и оптическое связывание множества фотодатчиков с множеством сцинтиллирующих кристаллов.
В соответствии с другим вариантом осуществления ядерный сканер содержит: множество сцинтиллирующих кристаллов, связанных с множеством фотодатчиков, сцинтиллирующие кристаллы имеют, по меньшей мере, одну поверхность со структурированной маркировкой, чтобы рассеивать свет; процессор восстановления для восстановления выходных сигналов от множества фотодатчиков в изображение; и пользовательский интерфейс для отображения информации пользователю.
Одним преимуществом настоящей заявки является то, что не существует потери материала при использовании процесса лазерного травления.
Другим преимуществом настоящей заявки является то, что световой выход увеличивается.
Другим преимуществом настоящей заявки является то, что времяпролетная синхронизация поддерживается.
Одним дополнительным преимуществом является то, что процесс лазерного травления предоставляет возможность травления множества паттернов, которые должны быть вытравлены в сцинтиллирующем кристалле.
Другие преимущества станут очевидны обычным специалистам в области техники по прочтении и понимании последующего описания.
Чертежи представлены только в иллюстративных целях и не должны истолковываться как ограничивающие формулу изобретения.
Фиг. 1 изображает систему формирования изображений с протравленными сцинтиллирующими кристаллами.
Фиг. 2 изображает трехмерный вид сцинтиллирующего кристалла с одной стороной, протравленной с прогрессирующим паттерном.
Фиг. 3 изображает наглядное сравнение временных разрешений для протравленного сцинтиллирующего кристалла (слева) и непротравленного сцинтиллирующего кристалла (справа).
Фиг. 4 изображает наглядное сравнение энергетических разрешений для протравленного сцинтиллирующего кристалла (слева) и непротравленного сцинтиллирующего кристалла (справа).
Фиг. 5 изображает паттерн в виде сетки, вытравленный в сцинтиллирующем кристалле.
Фиг. 6 изображает диагональный паттерн, вытравленный в сцинтиллирующем кристалле.
Фиг. 7 изображает паттерн в виде сот, вытравленный в сцинтиллирующем кристалле.
Фиг. 8 изображает градиентный паттерн, вытравленный в сцинтиллирующем кристалле.
Фиг. 9 изображает способ построения детекторной матрицы с протравленными лазером кристаллами.
Настоящая заявка предоставляет систему и устройство для протравленных лазером сцинтиллирующих кристаллов. Когда все стороны сцинтиллирующего кристалла являются зеркально отражающими, свет может задерживаться, отражаться взад и вперед или между боковыми стенками и не выходить из сцинтиллятора или выходить постепенно в течение протяженного периода времени, например, как импульс относительно низкой амплитуды длительной продолжительности. Например, свет может стать задержанным в получающейся в результате структуре отражателя при применении зеркальных отражателей с прямоугольными кристаллами. В таких случаях, только доля фотонов, сформированных в кристалле, пропускается в датчик, который оптически соединен с нижней поверхностью сцинтиллятора, которая не покрыта отражателем. Основная часть света может "бесконечно" отражаться по спиральным траекториям между другими пятью из шести поверхностей кристалла вследствие полного отражения внутри кристалла (n=1,82). Предмет изобретения преодолевает вышеупомянутые проблемы посредством травления паттерна на одной или более поверхностях сцинтиллирующего кристалла, использованного в матрице сцинтиллирующих кристаллов PET-датчика.
Фиг. 1 иллюстрирует систему 2 формирования изображений. Система 2 формирования изображений включает в себя датчик 4 для сканирования пациента с помощью одного из PET, SPECT, многомодальной технологии и т.п. Сканер 4 включает в себя датчик 6, чтобы обнаруживать события излучения для формирования изображения пациента. Система 2 формирования изображений включает в себя процессор 8 восстановления, чтобы восстанавливать события формирования изображений от датчика 6 в изображения пациента. Восстановленные изображения отображаются пользователю с помощью пользовательского интерфейса 10 системы 2 формирования изображения. Датчик 6 включает в себя сцинтиллирующий кристалл 12, который имеет вытравленный лазером, определенный пользователем паттерн 14.
Сцинтиллирующий кристалл 12 протравливается с помощью лазера, который создает последовательности микротрещин непосредственно под поверхностью и/или на поверхности кристалла 12. Микротрещины от лазера способны рассеивать свет обратно в кристалл под углами рассеяния, когда свет пытается выйти из кристалла через одну сторону. В одном варианте осуществления кристалл 12 протравливается с помощью технологии подповерхностной лазерной гравировки, когда лазер фокусируется под поверхностью кристалла, чтобы создавать микротрещины под поверхностью кристалла.
Каждый сцинтиллирующий кристалл 12 покрывается диффузионным отражающим слоем 16, таким как PTFE. Необязательно, внешний слой из блокирующего свет материала, такого как гладкая металлическая фольга, может окружать PTFE-слой. Отдельные протравленные кристаллы оптически связываются с отдельными фотодатчиками 18, такими как фотодиод, лавинные фотодиоды (APD), кремниевые фотоумножители (SiPM), фотоэлектронные умножители и т.п. Комбинация кристалла 12 и фотодатчика размещается в матричных комбинациях кристалл/фотодатчик. Фотодатчики 18 могут быть связаны 1-к-1 с сцинтилляторами; а также множество-к-1, 1-к-множеству и множество-к-множеству. Матрица регистрирует события сцинтилляции в кристаллах и передает данные события сцинтилляции модулю датчика для дальнейшей передачи процессору 8 восстановления для хранения и восстановления в изображение пациента. В одном варианте осуществления сцинтиллирующий кристалл 12 оптически связывается с фотодатчиком 18 через световод 20.
Когда излучение, такое как гамма-фотон, входит в сцинтиллирующий кристалл, оно взаимодействует с оболочкой кристалла и либо внутренне отражается, либо выходит через боковые стенки кристалла. Травление паттерна на одной или более поверхностях (например, верхней, нижней или боковой) уменьшает захват оптических фотонов между противоположными отражающими структурами. В то время как световой выход из сцинтиллирующих кристаллов с окружающими отражателями сильно уменьшается с увеличением длины кристалла, травление одной боковой поверхности увеличивает световой выход из длинных (например, имеющих соотношение сторон приблизительно 1,5:1 или более, 2,5:1 или более, 3,5:1 или более и т.д.) кристаллов вплоть до значения, достижимого с гораздо более короткими кристаллами. Более длинные кристаллы имеют большую способность прекращения излучения и являются особенно полезными для больших энергий, таких как применяемые в PET.
Зеркальный отражатель 16, в одном варианте осуществления, включает в себя множество слоев, например, 40-100 слоев в одном варианте осуществления, из очень тонких полимерных материалов с различными коэффициентами преломления. При работе, например, с LYSO-кристаллами, которые имеют пиковый световой выход при 430 нм, зеркальный отражатель оптимизируется, чтобы отражать свет в диапазоне 400-550 нм. В других вариантах осуществления зеркальный отражатель оптимизируется, чтобы отражать свет в диапазоне, который охватывает пиковый световой выход конкретного применяемого кристалла.
В одном варианте осуществления зеркальный отражатель имеет высокую отражающую способность, зеркальноподобную оптическую улучшающую пленку, нанесенную вокруг кристалла 12. В другом варианте осуществления зеркальный отражатель включает в себя множество чередующихся слоев из различных материалов, каждый из различных материалов имеет различный угол отражения. В другом варианте осуществления слой отражателя оптимизирует коэффициент преломления границы раздела кристалл/отражатель, чтобы максимизировать полное внутреннее отражение в кристалле.
В варианте осуществления на фиг. 2, прогрессирующий паттерн 30 вытравливается на одной стороне сцинтиллирующего кристалла 12. Прогрессирующий паттерн 30 показывает протравленные лазером части как затемненные области, а светлые части кристалла остаются в отполированном состоянии аналогично другим поверхностям. Прогрессирующий паттерн 30 не может быть легко выполнен посредством шлифовки или других способов и процессов, так как значительные фрагменты стороны кристалла 12 остаются нетронутыми.
Что касается фиг. 3, представляются графики, которые изображают световой выход в зависимости от времени. Представляется наглядное сравнение графиков временного разрешения для кристалла с протравленным прогрессирующим паттерном (слева) в сравнении с непротравленным полированным кристаллом (справа). Из графиков может быть видно, что кристалл с протравленным прогрессирующим паттерном обеспечивает улучшенное временное разрешение по сравнению с отполированными кристаллами. Более узкий импульс слева отражает 3-пикасекундное улучшение синхронизации по сравнению с непротравленными кристаллами (справа).
Что касается фиг. 4, графики изображают энергетическое разрешение большого числа принятых 511 кэВ гамма-фотонов. Представляется наглядное сравнение графиков энергетического разрешения для кристалла со стороной, имеющей прогрессирующий паттерн (слева), в сравнении с непротравленным отполированным кристаллом (справа). Из более узкого пика может быть видно, что кристалл с протравленным прогрессирующим паттерном (слева) обеспечивает улучшенное энергетическое разрешение по сравнению с отполированными кристаллами (справа). График показывает 40% энергетическое улучшение в сравнении с непротравленными кристаллами (справа).
Различные определенные паттерны могут быть вытравлены в сцинтиллирующем кристалле 12. Пользователь может создавать паттерн с помощью программного обеспечения компьютерного проектирования (CAD). Что касается фиг. 5, показан паттерн в виде сетки, где затемненные области означают протравленные части поверхности 14 кристалла. Что касается фиг. 6, показан чередующийся диагональный паттерн, где протравленные диагональные линии чередуются с непротравленными линиями отполированного кристалла. Что касается фиг. 7, показан паттерн в виде сот. Что касается фиг. 8, показан градиентный паттерн, где интенсивность травления постепенно уменьшается от одного края к другому. Лазер способен изменять интенсивности и скорость развертки или время выдержки лазерного луча, которые влияют на количество света, который диффузно отражается посредством протравленной стороны. Принимается во внимание, что гораздо больше паттернов может быть спроектировано с помощью CAD-программы и вытравлено на сцинтиллирующем кристалле 12.
Сцинтиллирующий кристалл 12 включает в себя верхнюю, нижнюю и четыре боковых стороны. Одна или более сторон сцинтиллирующего кристалла 12 протравливаются с паттерном посредством лазера. Система лазерного травления включает в себя контроллер для управления лазером и снабжает энергией лазер, чтобы протравливать материал. Лазер, используемый для лазерного травления кристалла, выбирается и регулируется так, что мощность лазера создает микротрещины в кристалле без разрушения кристалла, который должен быть протравлен. Лазер обеспечивает значительное управление относительно процесса лазерного травления. Паттерн 14 выполняется лазером посредством использования программы проектирования. Пользователь указывает паттерн, который должен быть вытравлен лазером на кристалле, с помощью программы проектирования, такой как CorelDraw™ и т.п. Программа создает файл для паттерна и выгружает его в контроллер лазерной системы. Лазерная система использует файл и протравливает паттерн на кристалле с помощью лазерного луча. Скорость, выходная мощность и частота лазера могут быть определены пользователем, что предлагает более значительное управление относительно изменения в обработке поверхности, что влияет на количество света, рассеиваемого обратно в кристалл. Это обеспечивает значительное управление над процессом, которого не имеет шлифовка. Будет понятно, что протравленная поверхность не ограничивается боковой поверхностью, и вместо этого может быть верхней или нижней поверхностью.
В одном варианте осуществления сцинтиллирующий кристалл является лютеций-иттриевым окси-ортосиликатом (LYSO). Другие сцинтилляторы, такие как лютеций окси-ортосиликат (LSO), лютеций-гадолиний окси-ортосиликат (LGSO), лютеций-гадолиний-иттрий окси-оротсиликат (LGYSO) или т.п., также рассматриваются. Менее плотный сцинтиллятор, такой как бромид лантана (LaBr) или более высокоплотный сцинтиллятор, такой как сцинтиллятор из германата висмута (BGO), также могут быть применены.
Протравленный кристалл 12 применяется в матрице аналогичных кристаллов, например, в датчике функционального сканера. В целом, длина кристалла является функцией энергии торможения сцинтиллирующего материала. Например, при использовании LYSO-сцинтиллирующего материала для PET могут быть применены кристаллы длиной 10-25 мм. Когда используется LaBr-сцинтиллирующий материал, могут быть использованы кристаллы 20-35 мм. В другом примере, кристаллы длиной 5-20 мм применяются, когда используется BGO-сцинтиллирующий материал. Будет понятно, что предшествующие примеры длин кристаллов являются иллюстративными по природе, и предназначены, чтобы иллюстрировать, что, когда энергия торможения сцинтиллятора увеличивается, длина кристалла может быть уменьшена.
В одном варианте осуществления кристаллы гладко полируются и затем протравливаются с одной стороны. В другом варианте осуществления кристаллы гладко отполированы и размещены в матрице. После размещения в матрице верхние поверхности или нижние поверхности всех кристаллов могут быть протравлены. Например, фрагменты одного или более иллюстрированных паттернов лазерного травления могут быть распределены по двум или более сторонам кристалла.
В другом варианте осуществления PET-сканер является времяпролетным (TOF) PET-сканером. TOF PET-формирование изображений пользуется преимуществом небольшой временной разницы между приемом гамма-фотонов от события общей аннигиляции посредством пары элементов датчиков, чтобы дополнительно локализовать событие аннигиляции позитронно-электронной пары по линии ответа (LOR), определенной между принимающими датчиками. В целом, событие аннигиляции происходит вдоль LOR в точке, более близкой к событию обнаружения гамма-луча, которое произошло первым. Если два события обнаружения гамма-луча происходят одновременно в пределах временной разрешающей способности датчиков, тогда событие аннигиляции наиболее вероятно произошло в средней точке проекции. Протравленные лазером кристаллы, в противоположность отшлифованным кристаллам, увеличивают световой выход без ухудшения TOF-синхронизации, важной для TOF PET-сканера.
В другом варианте осуществления функциональный сканер является сканером однофотонной эмиссионной компьютерной томографии (SPECT). В SPECT-формировании изображений один или более радиофармацевтических препаратов или радиоизотопов вводится в изображаемый объект, так что радиационное излучение испускается от него, как обсуждалось выше. Детекторные головки, установленные на вращающуюся раму, вращаются вокруг объекта, чтобы обнаруживать излучение со множества направлений, каждое направление определяется коллиматором, который соединен с детекторной головкой. Детекторные головки могут вращаться вокруг изображаемого объекта в круговом вращении, выполняя сканирования во множественных дискретных или непрерывных местоположениях в ходе вращения. Альтернативно, детекторные головки могут вращаться по меньшей дуге или выполнять несколько вращений вокруг объекта. Данные излучения, данные проекции или измеренная синограмма, полученные посредством детекторных головок, восстанавливаются, чтобы формировать SPECT-изображение.
Технологии восстановления, применяемые для восстановления данных излучения, могут включать в себя без ограничения итеративное восстановление, восстановление на основе преобразования Фурье, отфильтрованное восстановление проекции или некоторую другую подходящую технологию восстановления.
В другом варианте осуществления функциональный сканер (SPECT, PET, их варианты и т.д.) включен в устройство мультимодального сканера, такое как прибор для проведения магнитно-резонансной томографии (MR), сканер компьютерной томографии (CT) или т.п.
Дополнительно, будет понятно, что датчики сканера (PET, SPECT и т.д.), в которых применяются сцинтиллирующие кристаллы, являются твердотельными датчиками, в соответствии с одним или более вариантами осуществления, описанными в данном документе.
Что касается фиг. 9, изображается способ конструирования детекторной матрицы с протравленными лазером кристаллами. На этапе 102 одна сторона полированных сцинтиллирующих кристаллов протравливается лазером с выбранным паттерном. На этапе 104 материал отражателя наносится вокруг каждого кристалла, чтобы дополнительно отражать свет в кристалл и препятствовать перекрестным помехам между кристаллами. На этапе 106 конструируется матрица сцинтиллирующих кристаллов. На этапе 108 каждый кристалл оптически связывается с фотодатчиком. На этапе 110 связанная матрица устанавливается в модуль датчика для использования в системе формирования изображений.
При использовании системы в PET-диагностическом обследовании, пациент размещается в сканере, и ему вводится радиофармацевтический препарат на этапе 112. Когда частица радиоизотопа радиофармацевтического препарата распадается, она вызывает излучение пары 511 кэВ гамма-лучей в диаметрально противоположных направлениях на этапе 114. Гамма-лучи взаимодействуют с соответствующим сцинтиллирующим кристаллом и создают сцинтилляцию или световую вспышку, характеристической энергии на этапе 116. На этапе 118 свет от каждого сцинтиллирующего кристалла движется через соответствующий сцинтиллирующий кристалл. На этапе 120 фотоны в сцинтиллирующем кристалле, частично, диффундируют и рассеиваются посредством лазерных травлений, частично, одновременно отражаются от полированных поверхностей. Свет, который покидает сцинтиллирующий кристалл, диффузно отражается посредством слоя 16 диффузного отражателя и/или отражается посредством зеркального отражателя, окружающего слой диффузного отражателя на этапе 122. На этапе 124 свет, который преломляется, отражается или проходит непосредственно в световод 20, преобразуется посредством фотодатчика в электронный импульс посредством фотодатчика 18. Электронные импульсы маркируются по времени, и временные метки сравниваются, чтобы находить совпадающие пары, которые определяют LOR на этапе 126. Процессор 8 восстановления восстанавливает LOR в диагностическое PET-изображение на этапе 128.
Хотя система и способ настоящего изобретения были описаны со ссылкой на примерные варианты их осуществления, настоящее изобретение не ограничивается такими примерными вариантами осуществления. Скорее, система и способ, раскрытые в данном документе, допускают множество модификаций, улучшений и/или вариаций, без отступления от своего духа и рамок. Соответственно, настоящее изобретение осуществляет и охватывает такие модификации, улучшения и/или вариации в рамках формулы изобретения, приложенной к нему.

Claims (25)

1. Детекторная матрица (6) для системы (2) формирования изображений, включающая в себя:
матрицу сцинтиллирующих кристаллов (12), при этом каждый кристалл (12) включает в себя множество боковых поверхностей, причем по меньшей мере фрагмент по меньшей мере одной боковой поверхности сцинтиллирующего кристалла сконфигурирован лазерным травлением боковой поверхности, чтобы диффузно отражать свет обратно в по меньшей мере один кристал; и
матрицу фотодатчиков (18), оптически связанную с матрицей сцинтиллирующих кристаллов.
2. Детекторная матрица по п. 1, при этом по меньшей мере одна боковая поверхность кристалла протравлена с помощью лазерного модуля.
3. Детекторная матрица (6) по п. 1, при этом по меньшей мере одна протравленная боковая поверхность кристалла является длинной стороной кристалла, длинная сторона проходит между принимающей излучение стороной, через которую излучение принимается, и стороной вывода света, которая оптически связана с фотодатчиком (18).
4. Детекторная матрица (6) по п. 1, при этом только одна боковая поверхность каждого сцинтиллирующего кристалла (12) протравлена лазером.
5. Детекторная матрица (6) по п. 1, при этом по меньшей мере одна боковая поверхность кристалла протравлена с одним из: прогрессирующего паттерна, паттерна в виде сетки, диагонального паттерна, паттерна в виде сот или градиентного паттерна.
6. Детекторная матрица (6) по п. 1, при этом по меньшей мере одна боковая поверхность имеет большее лазерное травление рядом с принимающей излучение поверхностью кристалла (12) и меньшее травление рядом с поверхностью вывода света кристалла.
7. Детекторная матрица (6) по п. 1, при этом каждый сцинтиллирующий кристалл (12) покрыт покрытием (16) диффузного отражателя.
8. Детекторная матрица (6) по п. 1, при этом фотодатчики (18) включают в себя кремниевые фотодиоды (SiPM).
9. Ядерный сканер (4), содержащий:
множество детекторных матриц по любому из пп. 1-8;
процессор (8) восстановления, который восстанавливает выходные сигналы от фотодатчиков (18) в изображение; и
устройство (10) отображения, которое отображает восстановленное изображение.
10. Способ конструирования детекторной матрицы для системы формирования изображений, содержащий этапы, на которых:
протравливают лазером по меньшей мере фрагмент по меньшей мере одной боковой поверхности каждого из множества отполированных сцинтиллирующих кристаллов (12) для получения диффузного отражателя; и
оптически связывают множество фотодатчиков (18) с множеством сцинтиллирующих кристаллов (12).
11. Способ по п. 10, при этом этап лазерного травления создает микротрещины под поверхностью сцинтиллирующих кристаллов.
12. Способ по п. 10, при этом лазерное травление каждого кристалла включает в себя этап, на котором протравливают лазером длинную боковую поверхность, которая проходит между принимающей излучение стороной и стороной, которая оптически связана с фотодатчиком.
13. Способ по п. 10, при этом травление боковой поверхности каждого кристалла включает в себя этап, на котором протравливают: прогрессирующий паттерн, паттерн в виде сетки, диагональный паттерн, паттерн в виде сот или градиентный паттерн на стороне.
14. Способ по п. 10, дополнительно включающий в себя этапы, на которых:
покрывают каждый сцинтиллирующий кристалл (12) диффузно-отражающим слоем; и
собирают покрытые сцинтиллирующие кристаллы в матрицу.
15. Способ по п. 10, дополнительно включающий в себя этап, на котором:
протравливают лазером одну боковую поверхность каждого сцинтиллирующего кристалла (12).
RU2016114519A 2013-09-18 2014-09-10 Протравленные лазером сцинтиллирующие кристаллы для повышенной эффективности RU2676798C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201361879269P 2013-09-18 2013-09-18
US61/879,269 2013-09-18
PCT/IB2014/064388 WO2015040527A1 (en) 2013-09-18 2014-09-10 Laser etched scintillation crystals for increased performance

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2016114519A RU2016114519A (ru) 2017-10-20
RU2016114519A3 RU2016114519A3 (ru) 2018-03-14
RU2676798C2 true RU2676798C2 (ru) 2019-01-11

Family

ID=51626566

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016114519A RU2676798C2 (ru) 2013-09-18 2014-09-10 Протравленные лазером сцинтиллирующие кристаллы для повышенной эффективности

Country Status (6)

Country Link
US (1) US10101470B2 (ru)
EP (1) EP3047308B1 (ru)
JP (1) JP6734193B2 (ru)
CN (1) CN105556341B (ru)
RU (1) RU2676798C2 (ru)
WO (1) WO2015040527A1 (ru)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9709684B2 (en) * 2014-12-15 2017-07-18 General Electric Company Systems and methods for scintillators having micro-crack surfaces
US9475149B1 (en) 2015-04-24 2016-10-25 Testrake Aviation, Inc. Optical device and method of making same
EP3351970A4 (en) * 2015-09-17 2019-06-26 Shimadzu Corporation INFORMATION PROCESSING DEVICE, RADIATION DETECTOR, RADIATION IMAGING APPARATUS AND PROGRAM
US10823875B2 (en) * 2015-11-24 2020-11-03 Schlumberger Technology Corporation Scintillator packaging for oilfield use
JP6775033B2 (ja) * 2016-04-15 2020-10-28 サン−ゴバン セラミックス アンド プラスティクス,インコーポレイティドSaint−Gobain Ceramics And Plastics, Inc. シンチレータの表面に配置された光センサ
CN107080551B (zh) * 2017-05-25 2023-08-22 苏州瑞派宁科技有限公司 一种三维异质pet系统
CN107272043B (zh) * 2017-06-05 2019-06-04 中派科技(深圳)有限责任公司 检测器和具有该检测器的发射成像设备
CN108614286A (zh) * 2018-05-14 2018-10-02 中国科学院高能物理研究所 一种具有三维位置分辨能力的闪烁探测方法
CN110007332B (zh) * 2019-04-28 2023-11-28 沈阳智核医疗科技有限公司 晶体阵列、探测器、医疗检测设备及晶体阵列的制造方法
US12123988B2 (en) 2019-09-20 2024-10-22 Siemens Medical Solutions Usa, Inc. Hybrid lased/air coupled PET block detector
US20240210576A1 (en) * 2021-04-22 2024-06-27 Massachusetts Institute Of Technology Methods And Apparatuses For Enhancing Scintillation With Optical Nanostructures For Scintillators, LEDs, And Laser Sources
CN114910946A (zh) * 2022-04-11 2022-08-16 苏州瑞派宁科技有限公司 空间编码晶体阵列、探测器、方法、装置以及存储介质

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6553092B1 (en) * 2000-03-07 2003-04-22 Koninklijke Philips Electronics, N.V. Multi-layer x-ray detector for diagnostic imaging
RU2361239C1 (ru) * 2008-04-07 2009-07-10 Государственное общеобразовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский государственный технический университет-УПИ" Способ получения волоконных сцинтилляторов
WO2011056660A2 (en) * 2009-10-27 2011-05-12 University Of Washington Through Its Center For Commercialization Optical-interference patterning for radiation detector crystals
WO2012105292A1 (ja) * 2011-02-02 2012-08-09 浜松ホトニクス株式会社 放射線検出器

Family Cites Families (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6034709B2 (ja) * 1975-11-28 1985-08-10 株式会社日立メデイコ アンガ−形γカメラ
JPS58180484U (ja) * 1982-05-27 1983-12-02 株式会社東芝 シンチレ−タ
KR860002082B1 (ko) 1983-01-19 1986-11-24 가부시기가이샤 도시바 레지스트 패턴의 형성 방법 및 장치
US4720426A (en) * 1986-06-30 1988-01-19 General Electric Company Reflective coating for solid-state scintillator bar
JPH0627847B2 (ja) * 1989-12-15 1994-04-13 浜松ホトニクス株式会社 放射線検出器
JPH06289142A (ja) * 1993-04-05 1994-10-18 Shin Etsu Chem Co Ltd 放射線検出器およびその製造方法
JPH09152791A (ja) 1995-09-26 1997-06-10 Fuji Xerox Co Ltd 画像形成装置
US5968374A (en) 1997-03-20 1999-10-19 Lam Research Corporation Methods and apparatus for controlled partial ashing in a variable-gap plasma processing chamber
US5956382A (en) * 1997-09-25 1999-09-21 Eliezer Wiener-Avnear, Doing Business As Laser Electro Optic Application Technology Comp. X-ray imaging array detector and laser micro-milling method for fabricating array
JP3537345B2 (ja) 1998-03-13 2004-06-14 富士写真フイルム株式会社 輝尽性蛍光体シート及び放射線像記録再生方法
JP2003519912A (ja) 1999-12-30 2003-06-24 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ エッチング及びアッシングフォトレジスト除去プロセス
US6921909B2 (en) * 2002-08-27 2005-07-26 Radiation Monitoring Devices, Inc. Pixellated micro-columnar films scintillator
HUE048623T2 (hu) * 2003-05-30 2020-08-28 Siemens Medical Solutions Usa Inc Eljárás detektor alkatrész gyártására lézeres technológia használatával
US20050065049A1 (en) 2003-09-19 2005-03-24 Burdo Ronald A. Chemical composition for use with group IIA metal fluorides
US7138638B2 (en) * 2003-11-20 2006-11-21 Juni Jack E Edge effects treatment for crystals
US7635848B2 (en) * 2005-04-01 2009-12-22 San Diego State University Research Foundation Edge-on SAR scintillator devices and systems for enhanced SPECT, PET, and compton gamma cameras
ATE522643T1 (de) * 2005-04-04 2011-09-15 Tohoku Techno Arch Co Ltd Verfahren zum züchten eines gan-einzelkristalls, verfahren zur herstellung eines gan-substrats, verfahren zur herstellung eines elements auf gan- basis und element auf gan-basis
GB0709381D0 (en) * 2007-05-15 2007-06-27 Petrra Ltd Radiation detector
JP5139881B2 (ja) * 2008-05-08 2013-02-06 浜松ホトニクス株式会社 シンチレータの製造方法および放射線位置検出器
DE102008057079B4 (de) 2008-11-13 2011-12-01 Siemens Aktiengesellschaft Digitaler Röntgendetektor
JP5167101B2 (ja) * 2008-12-11 2013-03-21 浜松ホトニクス株式会社 シンチレータ、放射線検出器、およびシンチレータの製造方法
CN102395877B (zh) * 2009-04-17 2014-04-09 西门子公司 用于进行相衬测量的检测装置和x射线断层摄影仪以及进行相衬测量的方法
KR101070527B1 (ko) * 2009-04-24 2011-10-05 서울대학교산학협력단 빛 퍼짐을 이용한 상호작용깊이 측정장치, 측정방법 및 이를 이용한 양전자 방출 단층촬영장치
JP5307673B2 (ja) * 2009-09-28 2013-10-02 浜松ホトニクス株式会社 シンチレータ、放射線検出器、及びシンチレータの製造方法
CN101833106A (zh) * 2010-05-11 2010-09-15 刘继国 一种用于射线位置和能量测量的闪烁体探测器
JP5739683B2 (ja) * 2011-02-03 2015-06-24 浜松ホトニクス株式会社 シンチレータ、放射線検出器、及びシンチレータの製造方法
US20130314147A1 (en) 2011-03-28 2013-11-28 Nobuo Shimizu Semiconductor processing device and semiconductor processing system
JP5138104B2 (ja) * 2011-03-30 2013-02-06 キヤノン株式会社 多孔質シンチレータ結晶体
WO2012153223A1 (en) 2011-05-12 2012-11-15 Koninklijke Philips Electronics N.V. Optimized scintilator crystals for pet
JP6289142B2 (ja) 2014-02-07 2018-03-07 キヤノン株式会社 画像処理装置、画像処理方法、プログラムおよび記憶媒体
US9709684B2 (en) * 2014-12-15 2017-07-18 General Electric Company Systems and methods for scintillators having micro-crack surfaces

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6553092B1 (en) * 2000-03-07 2003-04-22 Koninklijke Philips Electronics, N.V. Multi-layer x-ray detector for diagnostic imaging
RU2361239C1 (ru) * 2008-04-07 2009-07-10 Государственное общеобразовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский государственный технический университет-УПИ" Способ получения волоконных сцинтилляторов
WO2011056660A2 (en) * 2009-10-27 2011-05-12 University Of Washington Through Its Center For Commercialization Optical-interference patterning for radiation detector crystals
WO2012105292A1 (ja) * 2011-02-02 2012-08-09 浜松ホトニクス株式会社 放射線検出器

Also Published As

Publication number Publication date
RU2016114519A (ru) 2017-10-20
RU2016114519A3 (ru) 2018-03-14
EP3047308A1 (en) 2016-07-27
JP2016534369A (ja) 2016-11-04
JP6734193B2 (ja) 2020-08-05
WO2015040527A1 (en) 2015-03-26
CN105556341B (zh) 2019-12-03
US20160209517A1 (en) 2016-07-21
US10101470B2 (en) 2018-10-16
CN105556341A (zh) 2016-05-04
EP3047308B1 (en) 2020-11-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2676798C2 (ru) Протравленные лазером сцинтиллирующие кристаллы для повышенной эффективности
US9012854B2 (en) Optimized scintilator crystals for PET
US9442199B2 (en) Depth-of-interaction scintillation detectors
RU2476906C2 (ru) Компоновка отражателя и коллиматора света для улучшенного накопления света в сцинтилляционных детекторах
CN101622552B (zh) 像素化pet检测器中改进的光检测
US9535169B2 (en) Radiation detector
CN104285161B (zh) Spect/pet成像系统
JP6670307B2 (ja) ハイブリッドシンチレーションモジュール
KR101542836B1 (ko) 양전자방출 단층촬영장치용 검출기 및 이를 이용한 양전자방출 단층촬영 시스템
US9304211B2 (en) Scintillation detector with active light guide
WO2011056660A2 (en) Optical-interference patterning for radiation detector crystals
US20160109587A1 (en) Gamma radiation detection device
WO2009033038A1 (en) Reduced edge effect detector
Siegel et al. Development of continuous detectors for a high resolution animal PET system
US9612344B2 (en) Positron emission tomography and single photon emission computed tomography based on intensity attenuation shadowing methods and effects
US12007513B2 (en) Method and apparatus for improved photosensor light collection in a radiation detector
EP3521861A1 (en) Scintillator cell
An et al. Development of a new PET detector with depth-encoding capability using wavelength-shifting fiber readout
WO2024072804A1 (en) Monolithic retrorefector-based detector for radiation imaging
CN119867796A (zh) 一种无准直单光子断层成像方法及系统