一种适用于伽马光子成像的探测器系统的制作方法

本技术涉及核技术及其应用，特别涉及一种适用于伽马光子成像的探测器系统。

背景技术：

1、单光子发射计算机断层成像系统(single photon emission computedtomography，spect)是核医学领域一类常用的临床影像系统，可用于甲状腺、肾、心脏、脑和肺等器官的功能评估及相关疾病的诊断，在多种恶性肿瘤的临床诊断与分期方面也发挥了重大作用。与传统伽玛相机相比，单光子发射计算机断层成像系统不仅能反映器官、组织的功能和形态，立体地观察脏器和疾病的变化,而且能以不同方向的断层显像将上述信息进行展示。

2、单光子发射计算机断层成像系统探测的是放射性核素发射的某种能量的伽马光子，但伽马光子的发射方向是向四周散射的，并非以平行的方式直接照射到晶体，为了对病变部位进行准确的空间定位，必须对伽马光子的来源与方向进行控制与整形，传统的完成该任务的重要装置就是单光子发射计算机断层成像系统的眼睛——准直器。

3、准直器一般由铅或铅钨合金经中央打孔或四周合拢铸造而成，它位于探测器的前面，用于限制伽马光子进入探测器的方向和范围。准直器的类型和参数决定了探测器能够接受到的伽马光子的角度和数量，探测器只有在接收到伽马光子之后才能进行转换分析，进一步决定了单光子发射计算机断层成像系统空间重建分辨率和系统灵敏度。

4、参见图1所示，为一种传统的包括孔隙较细的蜂窝状平行孔准直器的单光子发射计算机断层成像系统示意图。探测器为czt(cdznte，碲锌镉)探测器，由图1可知，准直器的性能由准直器的孔数、孔径、孔长(孔深)及间壁厚度来决定，参数决定了准直器的主要性能参数：

5、1)空间分辨率——指对两个临近点源加以区别的能力，其取决于孔径、壁厚、孔长。

6、2)灵敏度——指探头实测单位活度(如1mbp)的计数率(计数/秒)，取决于孔径、壁厚。

7、3)适用的能量范围——决定放射性核素选用类型，其取决于壁厚。

8、传统的探测伽马光子的单光子发射计算机断层成像系统，包括孔隙较细的蜂窝状平行孔准直器和单层探测器，通过准直器限制进入探测器的伽马光子的范围和方向，只允许一定入射方向及范围内的伽马光子通过，从而使人体内放射性核素的分布投影到探测器上。由于传统准直器的孔隙较细，导致许多伽马光子被阻拦或被准直器吸收，无法被探测器探测到，造成大量伽马光子损失，严重影响单光子发射计算机断层成像系统的探测效率。

9、举例来说，现有的单光子发射计算机断层成像系统，无论是传统的可变角双探头结构，还是全环结构，无论是采用nai(ti)碘化钠单晶闪烁探测器，还是czt(cdznte，碲锌镉)探测器，其共同特点是都配备了铅或钨制的金属准直器。由钨、铅等重金属制成的机械准直器部件限制了单光子发射计算机断层成像系统的空间分辨率，也制约着探测效率。

10、如图2所示，为又一种传统的包括孔隙较细的蜂窝状平行孔准直器的单光子发射计算机断层成像系统示意图。探测器为获得伽马光子的运动方向信息，利用平行孔准直器，只接收方向平行于准直孔轴线或与准直孔轴线成很小角度的极少部分伽马光子，其余绝大部分(>99.9％)伽马光子被准直器孔壁吸收损失，这是传统单光子发射计算机断层成像系统成像性能的主要限制因素。使用机械吸收式准直器时，提高空间分辨率等效于使探测器的灵敏探测范围变得更窄，但将导致更多伽马光子被吸收损失；因此，调整准直器孔径等几何参数，无法使空间分辨率和探测效率同时提高。

11、此外，传统单光子发射计算机断层成像系统通过单层探测器对伽马光子进行探测，由于在同一个探测器中无法同时兼顾空间分辨率和探测效率，因而空间分辨率和探测效率二者的相互制约造成传统单光子发射计算机断层成像系统的性能指标低，核医学影像图像性能较差。

12、因此，如何提高适用于伽马光子成像的探测器系统的成像性能，是本领域需要解决的技术问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，提供该技术实现要素：部分以便以简要的形式介绍构思，这些构思将在后面的具体实施方式部分被详细描述。该发明内容部分并不旨在标识要求保护的技术方案的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求的保护的技术方案的范围。

2、本技术的目的在于提供一种适用于伽马光子成像的探测器系统，可以提高适用于伽马光子成像的探测器系统的成像性能。

3、为实现上述目的，本技术有如下技术方案：

4、本技术实施例提供了一种适用于伽马光子成像的探测器系统，包括：

5、经过预先训练的多个探测器层；所述多个探测器层包括沿伽马光子运动方向排布的至少两个探测器层：第一探测器层和第二探测器层；

6、所述第一探测器层用于接收第一预设角度范围内的伽马光子；所述第二探测器层用于接收第二预设角度范围内的伽马光子；所述第一探测器层的探测效率在第一预设值以上；所述第二探测器层的空间分辨率在第二预设值以上。

7、在一种可能的实现方式中，各探测器层中探测器之间的间距，与各探测器层与伽马光子发射位置的距离成负相关。

8、在一种可能的实现方式中，还包括：位于各探测器层远离伽马光子发射位置一侧的各光吸收层，用于吸收伽马光子；

9、各光吸收层包括多个光吸收结构；各光吸收结构之间间隔设置，用于通过伽马光子。

10、在一种可能的实现方式中，还包括：各光吸收层中光吸收结构之间的间距，与各光吸收层与伽马光子发射位置的距离成负相关。

11、在一种可能的实现方式中，还包括：沿伽马光子运动方向，各探测器层中探测器在各光吸收层上的正投影在各光吸收层以内

12、在一种可能的实现方式中，所述光吸收层的材料包括高原子序数金属材料和石墨烯中的至少一种。

13、在一种可能的实现方式中，还包括：具有多个开孔的光准直板；所述光准直板用于对伽马光子进行准直。

14、在一种可能的实现方式中，所述开孔的尺寸大于各探测器层中探测器之间的间距。

15、在一种可能的实现方式中，所述开孔的尺寸大于各光吸收层中光吸收结构之间的间距。

16、在一种可能的实现方式中，所述光准直板的材料包括高原子序数金属材料和石墨烯中的至少一种。

17、与现有技术相比，本技术实施例具有以下有益效果：

18、本技术实施例提供了一种适用于伽马光子成像的探测器系统，包括：经过预先训练的多个探测器层；多个探测器层包括沿伽马光子运动方向排布的至少两个探测器层：第一探测器层和第二探测器层；第一探测器层用于接收第一预设角度范围内的伽马光子；第二探测器层用于接收第二预设角度范围内的伽马光子；第一探测器层的探测效率在第一预设值以上；第二探测器层的空间分辨率在第二预设值以上。本技术通过预先训练的探测器层可以分别接收不同角度的伽马光子，提高了探测伽马光子的准直性。通过分别设置高探测效率和高空间分辨率的探测器层，可以同时兼顾伽马光子探测的效率和空间分辨率。提高了伽马光子定位的精度，有利于后续实现准确的成像。且无需设置复杂的器件即可完成探测，降低了探测成本。