正電子發射斷層攝影和/或單光子發射斷層攝影探測器以及mri系統的制作方法
【技術領域】
[0001] 下文總體上設及成像，并且更具體地設及正電子發射斷層攝影（陽T)和/或單光 子發射斷層攝影（SPECT)成像，并且在本文中結合對PET/MR(磁共振）的具體應用加W 描述；然而，下文還適用于陽T掃描器、SPECT掃描器、陽T/CT(計算機斷層攝影）掃描器、 S陽CT/MR掃描器、S陽CT/CT、SPECT/PET和/或其他基于陽T和/或S陽CT的掃描器。
【背景技術】
[0002] 將正電子發射斷層攝影（PET)和磁共振（MR)成像進行整合組合了PET的高敏感 度功能性診斷和MR的高分辨率和組織對比度。然而，為了將運樣的技術組合到單個集成掃 描器中，PET部分需要對于在利用MR部分進行掃描期間由MR部分的磁體和高磁場線圈生成 的高磁場是中性的。光電倍增管（PMT)通常在很大程度上受到磁場的影響，并且已經由雪 崩光電二極管（APD)或娃光電二極管（SiPM)所取代。PET探測器模塊對HF信號的屏蔽已經 通過銅外殼來實現。遺憾的是，已經使用的銅外殼能夠引起額外的吸收W及對SllkeV-光 子的散射，由此降低敏感度和分辨率。
[0003] 為了實現臨床前陽T或PET/MR中的高分辨率，像素化的晶體陣列已經與讀出到 SiPM陣列的光導進行組合，從而形成非常強大的PET探測器塊。在該構思中，光導的基本 功能是在SiPM陣列的規則網格上分布由晶體發出的光，運允許識別比SiPM像素小得多的 晶體。遺憾的是，尤其在運樣的探測器塊的邊緣處，均勻的光導導致不足W識別運些晶體， 運導致整個PET圖像分辨率的下降。另一方面，晶體與SiPM陣列像素之間的一對一（1 :1) 禪合要求大量通道和高密度的讀出電子器件。
[0004] 鑒于至少W上所述，存在對用于對陽T、陽T/MR和/或其他基于陽T的掃描器的 PET探測器進行屏蔽和/或結合陽T、PET/MR和/或其他基于PET的掃描器的PET探測器 實現高分辨率的其他方法的未解決的需求。
【發明內容】
[0005] 本發明的方面解決上述提到的問題W及其他問題。
[0006] 在一個方面中，一種成像系統包括：磁共振部分，其產生電場；W及，第二成像部 分，其包括探測器，所述探測器具有探測器瓦片的二維陣列，其中，沿軸向方向的相鄰瓦片 由導電材料分隔開，所述導電材料屏蔽瓦片不受電場干擾。
[0007] 在另一方面中，一種成像系統包括：第一成像部分，其具有探測器，所述探測器包 括閃爍晶體的陣列W及禪合到所述閃爍晶體的陣列的光電傳感器，其中，所述光電傳感器 的輸出包括識別每個晶體的獨特的信息的比率。
[0008] 在另一方面中，一種方法包括對具有探測器的掃描器進行配準，所述探測器包括 W下中的至少一種：探測器瓦片的二維陣列，或者閃爍晶體的陣列和具有多個傳感器通道 的光電傳感器，其中，沿軸向方向的相鄰瓦片由導電材料分隔開，所述導電材料屏蔽所述瓦 片不受電場干擾，其中，所述晶體直接禪合到所述光電傳感器，并且獨特的觸發的通道的比 率識別每個晶體。
[0009] 在閱讀并理解下文詳細描述后，本領域技術人員將認識到本發明的更進一步的方 面。
[0010] 本發明可W采取各種部件和部件的布置W及各種步驟和步驟的安排的形式。附圖 僅用于圖示說明優選實施例的目的，而不應被解釋為限制本發明。
【附圖說明】
[0011] 本發明可W采取各種部件和部件的布置W及各種步驟和步驟的安排的形式。附圖 僅用于圖示說明優選實施例的目的，而不應被解釋為限制本發明。
[0012] 圖1示意性地圖示了包括陽T探測器的范例性成像系統。
[0013] 圖2示意性地圖示了向福射敏感表面看去的圖1的PET探測器的范例。
[0014] 圖3示意性地圖示了圖2的范例性探測器的側視圖。
[0015] 圖4-圖7示意性地圖示了針對圖1的PET探測器的傳感器通道的ID敏感圖案的 范例。
[0016] 圖8-圖11示意性地圖示了針對圖1的PET探測器的傳感器通道的2D敏感圖案 的范例。
[0017] 圖12示意性地圖示了針對圖1的陽T探測器的傳感器通道的范例性3D敏感圖案。
[0018] 圖13圖示了在對外部電場進行屏蔽的情況下使用PET探測器進行成像的范例性 方法。
[0019] 圖14圖示了使用具有傳感器通道的結構化敏感圖案的PET探測器進行成像的范 例性方法。
【具體實施方式】
[0020] 下文設及陽T和/或S陽CT掃描器，包括單個掃描器和組合掃描器，例如但不限 于，PET/MR、陽T/CT、PET/MR掃描器和/或SPECT/CT、S陽CT/PET掃描器和/或其他基于陽T 和/或SPECT的掃描器。然而，出于簡潔和解釋的目的，下文將在PET/MR掃描器的背景下 進行描述。
[0021] 圖1示意性地圖示了單個成像系統100,單個成像系統100包括機架102,機架102 具有共享單個檢查區域108的MR(磁共振）機架部分104和正電子發射斷層攝影（PET)機 架部分106兩者。在另一實施例中，PET機架部分106和MR機架部分104分別是相同檢查 室或不同檢查室中分開的PET成像掃描器和MR成像掃描器的一部分。
[0022] MR機架部分104包括主磁體110、梯度（x、y和Z)線圈112和RF線圈114。主磁 體110(其能夠是超導磁體、常導型磁體、永久性磁體或其他類型的磁體）在檢查區域108 中產生基本上均勻的時間上恒定的主磁場B。。梯度磁場112沿檢查區域108的X軸、y軸 和Z軸生成時變梯度磁場。RF線圈114包括產生激勵檢查區域108中的感興趣原子核的射 頻信號的發射部分，W及探測由經激勵的原子核發射的MR信號的接收部分。在其他實施例 中，RF線圈104的發射部分和接收部分被定位在分開的RF線圈中。MR數據采集系統116 處理MR信號，并且MR重建器118重建數據并生成MR圖像。
[0023]PET機架部分106包括圍繞檢查區域108設置的伽馬射線福射敏感探測器陣列 120。探測器陣列120包括一個或多個閃爍晶體和對應的光電傳感器，例如（模擬或數字） 娃光電倍增管（SiPM)、雪崩光電倍增管（APD)等。晶體當由伽馬射線撞擊時產生光，并且光 電傳感器接收光并生成指示所述光的電信號。陽T數據采集系統122處理所述信號并生成 PET數據。在一個實例中，PET數據包括在數據采集期間探測到的煙滅事件的列表。所述列 表通常包括針對每個條目的信息，例如探測到事件的時間、對應的響應線化OR)的位置和 取向等。PET部分102被配置具有相互作用深度值〇1)或飛行時間燈0巧性能中的至少一 個。PET重建器124重建PET數據并生成陽T圖像。PET重建器124采用重建軟件，所述重 建軟件包括適當的重建算法，例如ML-EM(最大似然-期望最大）、OS-EM(有序子集期望最 大）和/或其他算法。
[0024] 盡管MR重建器118和PET重建器124被示為分開的部件，但是應當認識到它們能 夠是相同重建器和/或其他部分的一部分。
[00巧]如下面更詳細描述的，在一個范例中，探測器晶體被分組成瓦片（tiles),所述瓦 片在物理上相對于彼此被配置在稀疏布置中，所述稀疏布置沿探測器的長度在晶體之間具 有間隙，并且在間隙中具有導電材料。在一個實例中，導電材料屏蔽晶體不受諸如由MR部 分104生成的高磁場的外部電場干擾。運樣的屏蔽能夠減輕高磁場對PET探測器電子器件 的影響，而不削弱探測器的敏感性和空間分辨率。另外，所述稀疏布置提供用于在光電傳感 器與探測器電子器件之間的結合的額外的空間。下面還更詳細描述的，額外地或備選地，晶 體陣列能夠可選地在不使用光導的情況下經由光電傳感器通道的結構化敏感圖案禪合到 光電傳感器，使得每個晶體由獨特的觸發的通道的比率來識別。運允許對于PET跨探測器 塊甚至在邊緣處的均勻晶體識別，并且使用k個通道（其中，k<n)來識別n個晶體，并且 因此能夠在讀出電子器件上使用較少的化個）讀出通道。 陽0%] 對象支撐物126支撐檢查區域106中的諸如人類或動物對象的對象。支撐物126 能夠與對PET/MR系統100的操作協調地縱向移動，使得對象能夠由PET機架部分106和MR機架部分104中的一個或兩者在多個縱向位置處被掃描。諸如計算機的操作者控制臺128 允許用戶操作成像系統100。操作者控制臺128包括用于運行被編碼在諸如物理存儲器的 計算機可讀存儲介質和/或諸如信號介質的其他介質上的計算機可讀指令的一個或多個 處理器。控制臺128還包括諸如監控器或顯示器的輸出設備W及諸如鍵盤和/或鼠標的輸 入設備。
[0027]圖2和圖3圖示了探測器120的范例性探測器模塊200。圖2示出了向探測器模 塊200的福射接收表面看去的視圖，并且圖3示出了沿探測器模塊200的深度的側視圖。圖 示的探測器120包括多個探測器模塊200。每個模塊200包括沿橫軸方向204和軸向方向 206延伸的瓦片202的2D陣列。每個瓦片202包括晶體208的陣列。 陽02引如圖2中所示，在相鄰列218中的瓦片202沿軸向方向206相對于彼此被移位。在 該范例中，瓦片被移位半個瓦片或整個晶體或大約四毫米（4mm)。在其他實施例中，瓦片能 夠被移位更大或更小的量。間距212(例如，在圖示實施例中為四毫米（4mm))對應于在相 鄰列218中的相鄰瓦片202之間的瓦片中屯、到瓦片中屯、的距離。在相同列206中的相鄰瓦 片202和202被移位間隙214 (在圖示實施例中為八毫米（8mm))，并且在相鄰列206中的相 鄰間隙214形成連續區域216,連續區域216在瓦片202之間在橫軸方向204上跨探測器模 塊200對角地延伸。運樣的配置形成瓦片202的稀疏布置。
[0029] 導電材料226(諸如，錫銅合金、銅或其他導電材料）位于探測器瓦片202之間的 間隙面積216中。焊線（不可見）在相繼的間隙面積216中與導電材料226相互連接。相 互連接的導電材料226形成電場屏蔽（例如，法拉第籠），其使瓦片202屏蔽來自外部電場， 諸如在利用MR部分102掃描期間由MR部分102生成的高場，并且因此屏蔽運樣的高場對 瓦片202產生的影響。由此，PET部分104(例如，針對全身或其他PET掃描）能夠與MR部 分連接來使用，而不減少PET探測器12的敏感度和空間分辨率。另外，瓦片202的稀疏布 置提供用于光電傳感器與探測器電子器件之間的焊接的額外空間。
[0030] 如W上簡要描述的，晶體陣列能夠通過光導、直接（例如，在不使用光導的情況 下）或W其他方式基于光電傳感器的結構化敏感圖案連接到光電傳感器，使得晶體識別由 獨特的觸發的通道的比率給出。觸發的通道允許使用k個通道來識別n個晶體（n-k編碼）， 其中，k<n，并且因此，在讀出電子器件上僅需要k個讀出通道。圖4、圖5、圖6、圖7、圖8、 圖9、圖10、圖11和圖