УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВИЗУАЛИЗАЦИИ ГАММА-ИЗЛУЧЕНИЯ И СПОСОБ ТАКОЙ ВИЗУАЛИЗАЦИИ Российский патент 2022 года по МПК G01T1/20 

Область техники, к которой относится настоящее изобретение

[1] Настоящее изобретение относится к области ядерной техники и технологии применения, в частности, к устройству для визуализации гамма-излучения и способу такой визуализации.

Предшествующий уровень техники настоящего изобретения

[2] Визуализация гамма-излучения широко используется в медицинской диагностике, в сферах отслеживания очагов радиоактивного излучения и утечки радиоактивных материалов, обработки и удаления радиоактивных отходов, а также в сфере управления и отслеживания радиоактивных источников в промышленности и сельском хозяйстве. Устройство для визуализации гамма-излучения используется для обнаружения нуклидов, которые испускают гамма-фотоны и формируют изображение их пространственного распределения. Оно может использоваться автономно в качестве промышленной камеры для гамма-излучения, или в качестве камеры для гамма-излучения для медицинской диагностики, или в качестве основного функционального компонента однофотонной эмиссионной компьютерной томографии (SPECT) или позитронно-эмиссионной компьютерной томографии (PET).

[3] Устройства для визуализации гамма-излучения обычно включают в себя детектор и коллиматор. При этом детекторная часть содержит позиционно-чувствительный гамма-детектор, обеспечивающий получение информации о положении, времени и энергии фотонов, падающих на детектор, который может представлять собой сцинтилляционный детектор, состоящий из сцинтилляционного кристалла и фотоэлектронного умножителя, или полупроводниковый детектор, или иные детекторы, которые могут быть использованы для измерения гамма-излучения. Коллиматор располагается между детектором и детектируемым объектом. Он пропускает только те фотоны, которые падают в определенном направлении, и поглощает фотоны, падающие в других направлениях. За счет объединения данных о положении фотонов, обнаруженных детектором, и о направлении падения фотонов, которое обеспечено коллиматором, может быть получена информация о траектории движения фотонов, испускаемых телом человека, с целью формирования двумерного изображения распределения источников гамма-излучения. Возможен также вариант использования детектора и коллиматора, при котором они вращаются вокруг визуализируемого объекта, с измерением множества двумерных изображений гамма-излучения во множестве направлений и получением трехмерных изображений распределения источников гамма-излучения с использованием алгоритмов томографической реконструкции.

[4] Коллиматор устройства для визуализации гамма-излучения использует принцип получения параллельных пучков лучей и частиц при использовании поглощающего материала. В этой связи коллиматор выполнен из тяжелых металлов, таких как свинец и вольфрам. Коллиматор снабжен отверстиями, пазами, канавками и прочими зазорами. Фотоны, которые поступают в эти зазоры, проходят через коллиматор и обнаруживаются детектором. Другие фотоны блокируются и поглощаются коллиматором. Обычно предусмотрены коллиматоры с параллельными отверстиями, коллиматоры веерного пучка лучей, коллиматоры с точечной апертурой и пр. Коллиматор, выполненный таким образом, блокирует большую часть фотонов и позволяет пройти через себя лишь небольшой их части с тем, чтобы фотонные события, принимаемые детекторным блоком, могли исходить только из суженной области пространства, где находится объект, изображение которого должно быть построено, и с помощью алгоритмов реконструкции изображений могут быть получены изображения с более высоким пространственным разрешением. Однако, поскольку значительная часть фотонов поглощается, эффективность обнаружения будет очень низкой, что серьезно влияет на качество изображений.

[5] Устройство для визуализации гамма-излучения, основанное на коллиматоре с кодированной апертурой, значительно повышает светосилу коллиматора. Большое число фотонов, исходящих из источника радиоактивного излучения в разных направлениях, образует разное распределение в плоскости проекции на детекторе, и для раскрытия направления источников радиоактивного излучения используется алгоритм реконструкции изображений. Хотя эффективность коллиматора такого типа в части детектирования существенно повышена, фотонные события, принимаемые детекторным блоком, могут исходить из множества областей или более широкой области пространства, где находится объект, изображение которого должно быть построено, и информация о направлении, которая может быть получена от одного фотона, значительно сокращена, что подходит только для визуализации конкретного распределения, например, источников точечного или рассеянного радиоактивного излучения. В таких сферах, как радионуклидное сканирование, вследствие всеобъемлющего и непрерывного распределения радиофармацевтических препаратов в теле человека качество изображения хуже, чем в камерах для гамма-излучения с низкой эффективностью обнаружения, которые основаны на коллиматорах с параллельными отверстиями и коллиматорах иного типа.

[6] Подводя итог, следует отметить, что поскольку коллиматор традиционного устройства для визуализации гамма-излучения, использующий принцип получения параллельных пучков лучей и частиц при использовании поглощающего материала, поглощает значительное число фотонов, то эффективность обнаружения устройством визуализации будет очень низкой, что требует увеличения времени обнаружения, или же качество изображения, полученного в течение ограниченного времени обнаружения, будет плохим. Коллиматор с кодированной апертурой с большой светосилой повышает эффективность обнаружения детектором, но сокращает информацию о направлении, переносимую принимаемыми фотонными событиями, и поэтому качество изображений не повышается.

Краткое раскрытие настоящего изобретения

[7] (1) Техническая задача, требующая решения

[8] С учетом вышеобозначенных проблем основная цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить устройство для визуализации гамма-излучения и способ визуализации, который не только бы обеспечивал высокую эффективность обнаружения фотонов, но и предоставлял бы достаточную информацию о фотонных событиях, для того чтобы решить, по меньшей мере, одну из указанных выше проблем.

[9] (2) Техническое решение

[10] Для достижения указанной цели настоящим изобретением предложено устройство для визуализации гамма-излучения с отдельными детекторами, а также способ визуализации. За счет пространственного разделения детекторов на множество блоков и размещения разных детекторных блоков в определенной последовательности в направлении движения фотонов детекторный блок, располагающийся спереди в направлении движения фотонов, может блокировать и коллимировать фотоны для следующего за ним детекторного блока. С помощью разных детекторных блоков, выполненных из веществ для детектора с разными коэффициентами затухания фотонов, разные детекторные блоки, располагающиеся спереди в направлении движения фотонов, могут блокировать и коллимировать разные фотоны, поступающие в детекторный блок, следующий за указанными разными детекторными блоками, реализуя тем самым эффект определения направлений движения фотонов.

[11] Фотонные события, измеряемые всеми детекторными блоками в указанном устройстве (которое включает в себя детекторные блоки, оказывающие коллимационное воздействие на другие детекторы), могут быть применимы к любому способу визуализации, что повышает эффективность обнаружения и расширяет информацию о направлении, переносимую фотонными событиями, обеспечивая в итоге получение изображений более высокого качества.

[12] Согласно одному из аспектов настоящего изобретения предложено устройство для визуализации гамма-излучения, включающее в себя: множество отдельных детекторов, причем лучи, испускаемые из разных положений в область изображения, достигают, по меньшей мере, одного из множества отдельных детекторов, проходя через комплекты из одного или нескольких других детекторов из множества отдельных детекторов, причем комплекты из одного или нескольких других детекторов отличаются друг от друга, по меньшей мере, одним из таких параметров, как толщина детектора, вещество детектора и количество детекторов.

[13] Согласно другому аспекту настоящего изобретения предложено устройство для визуализации, включающее в себя: множество отдельных детекторов, причем множество отдельных детекторов образует множество детекторных слоев, расположенных снаружи детектируемого объекта, причем два соседних детекторных слоя расположены друг от друга на определенном интервале.

[14] Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения предложено устройство для визуализации, включающее в себя: множество отдельных детекторов, причем множество отдельных детекторов содержит, по меньшей мере, два типа детекторов, причем множество отдельных детекторов образует множество детекторных слоев, расположенных снаружи детектируемого объекта, а устройство для визуализации дополнительно содержит коллиматор, расположенный между детектируемым объектом и детекторным слоем, являющимся самым дальним в направлении движения фотонов.

[15] Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения предложен способ визуализации, предусматривающий: обеспечение наличия множества отдельных детекторов; размещение множества отдельных детекторов в виде множества слоев снаружи детектируемого объекта с формированием множества детекторных слоев; и визуализацию детектируемого объекта с использованием множества детекторных слоев; причем лучи, испускаемые из разных положений в область изображения, достигают, по меньшей мере, одного из множества отдельных детекторов, проходя через комплекты из одного или нескольких других детекторов из множества отдельных детекторов, причем комплекты из одного или нескольких других детекторов отличаются друг от друга, по меньшей мере, одним из таких параметров, как толщина детектора, вещество детектора и количество детекторов.

[16] Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения предложен способ визуализации, предусматривающий: обеспечение наличия множества отдельных детекторов; размещение множества отдельных детекторов в виде множества слоев снаружи детектируемого объекта с формированием множества детекторных слоев, причем два соседних детекторных слоя расположены друг от друга на определенном интервале; и визуализацию детектируемого объекта с использованием множества детекторных слоев.

[17] Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения предложен способ визуализации, предусматривающий: обеспечение наличия коллиматора и, по меньшей мере, двух типов детекторов из множества отдельных детекторов; размещение множества отдельных детекторов в виде множества слоев снаружи детектируемого объекта с формированием множества детекторных слоев; размещение коллиматора между детектируемым объектом и детекторным слоем, являющимся самым дальним в направлении движения фотонов; и визуализацию детектируемого объекта с использованием множества детекторных слоев и коллиматора.

[18] (3) Эффекты

[19] Описанные выше технические решения свидетельствуют, о том, что устройство для визуализации гамма-излучения с отдельными детекторами и способ визуализации согласно настоящему изобретению обладают, по меньшей мере, одним из преимуществ, описанных ниже.

[20] (1) Детекторный блок, используемый для обнаружения фотонов, может быть одновременно использован в качестве коллиматора других детекторных блоков так, что лучи, падающие на определенный детекторный блок с разных направлений, могут иметь разные коэффициенты затухания, поскольку на своем пути они проходят через разное число других детекторов, через другие детекторные блоки разной толщины или через другие детекторные блоки, состоящие из разных веществ, что может уменьшить потери при поглощении фотонов в коллиматоре и повысить эффект определения направления движения фотонов и повысить качество визуализации. Следовательно, он обладает, как высокой эффективностью по обнаружению фотонов, так и возможностью получения расширенной информации о фотонных событиях.

[21] (2) Детекторы могут быть пространственно разделены на множество слоев, и за счет изменения схемы расположения детекторных блоков в пространстве и/или изменения интервалов между детекторными блоками, лучи, падающие с разных направлений на определенный детекторный блок, могут иметь разные коэффициенты затухания, поскольку на своем пути они проходят через разные другие детекторные блоки, что уменьшает потери при поглощении фотонов в коллиматоре и повышает эффект определения направлений движения фотонов и повышает качество визуализации.

[22] (3) Детекторы могут состоять из разных веществ, а разные коэффициенты затухания фотонов в разных веществах могут повысить эффект определения направлений движения фотонов и повысить качество визуализации так, что лучи, падающие на определенный детекторный блок с разных направлений, могут иметь разные коэффициенты затухания, поскольку на своем пути они проходят через разные вещества детекторов, что уменьшает потери при поглощении фотонов в коллиматоре и повышает эффект определения направлений движения фотонов и повышает качество визуализации.

Краткое описание фигур

[23] На фиг. 1 представлено схематическое изображение, иллюстрирующее устройство для визуализации гамма-излучения согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.

[24] На фиг. 2 представлено схематическое изображение, иллюстрирующее устройство для визуализации гамма-излучения согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения.

[25] На фиг. 3 представлено схематическое изображение, иллюстрирующее устройство для визуализации гамма-излучения согласно еще одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.

[26] На фиг. 4 представлено схематическое изображение, иллюстрирующее устройство для визуализации гамма-излучения согласно еще одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.

[27] На фиг. 5 представлено схематическое изображение, иллюстрирующее устройство для визуализации гамма-излучения согласно еще одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.

[28] На фиг. 6 представлено схематическое изображение, иллюстрирующее устройство для визуализации гамма-излучения согласно еще одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.

[29] Описание обозначений

[30] 1 - детекторы первого типа; 2 - детекторы второго типа; 3, 4 - свет; 5, 6 - положение; 7 - коллиматор; О - детектируемый объект.

Подробное раскрытие вариантов осуществления настоящего изобретения

[31] Для обеспечения более глубокого понимания целей, технических решений и преимуществ настоящего изобретения данное изобретение будет подробно описано ниже в привязке к конкретным вариантам своего осуществления и прилагаемым чертежам.

[32] Настоящим изобретением предложено применение детектора, выполненного с возможностью обнаружения сцинтилляционных фотонов с формированием коллиматора устройства для визуализации гамма-излучения. Коллиматорная часть может полностью состоять из детекторов, которые могут обнаруживать сцинтилляционные фотоны, или она может включать в себя коллиматор любого известного типа и детектор, который может обнаруживать сцинтилляционные фотоны. Любой детектор в детекторной части может быть использован в качестве коллиматора других детекторов, или же он может функционировать исключительно как детектор. Ввиду надлежащей структуры, веществ и схемы взаимного расположения детекторов и прочего, по меньшей мере, один из таких параметров, как толщина детекторов, тип вещества детекторов и количество детекторов будет различаться до того, как лучи, испускаемые из разных положений в область изображения, достигнут этого детектора (например, для любого детектора «а» предусмотрено, что перед тем, как лучи «b» и «с», испускаемые из разных положений в область изображения, достигнут детектора «а», то будут пройдены детекторы разной толщины, и/или будут пройдены детекторы из разных веществ, и/или будет пройдено разное количество детекторов), в результате чего положение испускаемого луча может быть определено путем измерения интенсивности излучения в детекторе, и может быть получено изображение.

[33] Для дополнительного повышения коллимационного эффекта детектора, используемого в качестве коллиматора, этот детектор может состоять из самых разных веществ детектора, вследствие чего детекторы в разных пространственных положениях могут характеризоваться разными коэффициентами затухания фотонов (луча). Лучи, падающие на определенный детектор с разных направлений, характеризуются разными коэффициентами затухания, поскольку на своем пути они проходят через разные вещества детектора, и поэтому может быть достигнута цель определения направлений движения фотонов.

[34] Для дополнительного повышения коллимационного эффекта детектора, используемого в качестве коллиматора, детекторы могут располагаться в пространстве неплотно. За счет возможности изменения расстояния между детекторами расстояние между соседними слоями будет равно или превышать размеры детектора, или же расстояние между соседними детекторами одного и того же слоя будет равно или превышать размеры детектора, вследствие чего лучи, падающие на определенный детектор с разных направлений, будут характеризоваться разными коэффициентами затухания, поскольку на своем пути они проходят через разные другие детекторы, и, таким образом, может быть достигнута цель определения направлений движения фотонов.

[35] Первый вариант осуществления

[36] В этом варианте осуществления настоящего изобретения, который проиллюстрирован на фиг. 1, устройство для визуализации включает в себя девять детекторов, и эти девять детекторов образуют три детекторных слоя, которые распределены по трем слоям снаружи детектируемого объекта (такого как тело человека). Эти слои располагаются в направлении изнутри наружу в следующем порядке: первый детекторный слой, второй детекторный слой и третий детекторный слой. Девять детекторов включают в себя всего два типа детекторов: детекторы 1 первого типа и детекторы 2 второго типа. Более того, любые два соседних детектора характеризуются разными коэффициентами затухания фотонов.

[37] В частности, детектор первого типа и детектор второго типа состоят из разных веществ. Устройство для визуализации согласно этому варианту осуществления настоящего изобретения предусматривает, что перед падением на детектор 2 второго типа во втором детекторном слое свет 3 из положения 5 детектируемого объекта О и свет 4 из положения 6 детектируемого объекта О проходит, соответственно, через детектор 1 первого типа и детектор 2 второго типа в первом детекторном слое, что обуславливает разное затухание, вследствие чего вероятность падения фотонов на детектор 2 второго типа во втором детекторном слое из положения 5 и положения 6 будет разной, что играет роль для определения направлений движения фотонов. Положение 5 и положение 6 представляют собой разные положения внутри детектируемого объекта О.

[38] Следует отметить, что количество детекторов, количество детекторных слоев и количество типов детекторов в этом варианте осуществления настоящего изобретения приведены исключительно для иллюстрации, т.е. количество детекторов не ограничено девятью, равно как и количество детекторных слоев не ограничено тремя, а количество типов детекторов не ограничено двумя, и в зависимости от обстоятельств специалисты в данной области техники могут соответствующим образом отрегулировать указанные количественные показатели.

[39] Второй вариант осуществления

[40] В этом варианте осуществления настоящего изобретения, который проиллюстрирован на фиг. 2, устройство для визуализации включает в себя шесть детекторов, и эти шесть детекторов образуют два детекторных слоя, которые распределены по двум слоям снаружи детектируемого объекта (такого как тело человека). Эти слои располагаются в направлении изнутри наружу в следующем порядке: первый детекторный слой и второй детекторный слой. Все шесть детекторов представляют собой детекторы 1 первого типа. Более того, между любыми двумя соседними детекторами предусмотрен интервал, т.е. предусмотрен интервал между первым детекторным слоем и вторым детекторным слоем, предусмотрен интервал между двумя соседними детекторами первого детекторного слоя, а также предусмотрен интервал между двумя соседними детекторами второго детекторного слоя.

[41] В частности, устройство для визуализации согласно этому варианту осуществления настоящего изобретения предусматривает, что перед падением на детектор во втором детекторном слое свет 3 из положения 5 детектируемого объекта проходит через детектор первого детекторного слоя, а свет 4 из положения 6 детектируемого объекта проходит только через воздух, что обуславливает разное затухание, вследствие чего вероятность падения фотонов на детектор во втором детекторном слое из положения 5 и положения 6 будет разной, что играет роль для определения направлений движения фотонов.

[42] Следует отметить, что количество детекторов, количество детекторных слоев и количество типов детекторов в этом варианте осуществления настоящего изобретения приведены исключительно для иллюстрации, т.е. количество детекторов не ограничено шестью, равно как и количество детекторных слоев не ограничено двумя, а количество типов детекторов не ограничено первым типом, и в зависимости от обстоятельств специалисты в данной области техники могут соответствующим образом отрегулировать указанные количественные показатели.

[43] Кроме того, каждый детекторный слой устройства для визуализации согласно этому варианту осуществления настоящего изобретения может также включать в себя множество типов детекторов, а разница между интервалами и типами детекторов может быть использована для определения направлений движении фотонов.

[44] Третий вариант осуществления

[45] В этом варианте осуществления настоящего изобретения, который проиллюстрирован на фиг. 3, устройство для визуализации включает в себя девять детекторов, и эти девять детекторов образуют три детекторных слоя, которые распределены по трем слоям снаружи детектируемого объекта (такого как тело человека). Эти слои располагаются в направлении изнутри наружу в следующем порядке: первый детекторный слой, второй детекторный слой и третий детекторный слой. Девять детекторов включают в себя всего два типа детекторов: детекторы 1 первого типа и детекторы 2 второго типа. Между двумя соседними детекторными слоями предусмотрен интервал, причем интервал между первым детекторным слоем и вторым детекторным слоем может отличаться от интервала между вторым детекторным слоем и третьим детекторным слоем. Любые два соседних детектора характеризуются разными коэффициентами затухания фотонов. Слои разделены определенным расстоянием, что дополнительно улучшает эффект определения направлений движения фотонов.

[46] В частности, устройство для визуализации согласно этому варианту осуществления настоящего изобретения предусматривает, что перед падением на детектор 2 второго типа во втором детекторном слое свет 3 из положения 5 детектируемого объекта проходит через детектор 1 первого типа в первом детекторном слое, а свет 4 из положения 6 детектируемого объекта проходит через детектор 2 второго типа в первом детекторном слое, что обуславливает разное затухание, вследствие чего вероятность падения фотонов на детектор 2 второго типа во втором детекторном слое из положения 5 и положения 6 будет разной, что играет роль для определения направлений движения фотонов.

[47] Следует отметить, что количество детекторов, количество детекторных слоев и количество типов детекторов в этом варианте осуществления настоящего изобретения приведено исключительно для иллюстрации, т.е. количество детекторов не ограничено девятью, равно как и количество детекторных слоев не ограничено тремя, а количество типов детекторов не ограничено двумя, и в зависимости от обстоятельств специалисты в данной области техники могут соответствующим образом отрегулировать указанные количественные показатели.

[48] Четвертый вариант осуществления

[49] В этом варианте осуществления настоящего изобретения, который проиллюстрирован на фиг. 4, устройство для визуализации гамма-излучения в виде составного детектора/коллиматора включает в себя девять детекторов, и эти девять детекторов образуют три детекторных слоя, которые распределены по трем слоям снаружи детектируемого объекта (такого как тело человека). Эти слои располагаются в направлении изнутри наружу в следующем порядке: первый детекторный слой, второй детекторный слой и третий детекторный слой. Девять детекторов включают в себя всего два типа детекторов: детекторы 1 первого типа и детекторы 2 второго типа. Между двумя соседними детекторными слоями предусмотрен интервал, причем интервал между первым детекторным слоем и вторым детекторным слоем может отличаться от интервала между вторым детекторным слоем и третьим детекторным слоем. Любые два соседних детектора характеризуются разными коэффициентами затухания фотонов. Слои разделены определенным расстоянием, что дополнительно улучшает эффект определения направлений движения фотонов.

[50] Кроме того, устройство для визуализации дополнительно включает в себя поглощающий коллиматор 7 с большой светосилой, расположенный между первым детекторным слоем и детектируемым объектом. В устройстве для визуализации согласно этому варианту осуществления настоящего изобретения все слои детекторов, за исключением первого слоя детекторов, обладают эффектом определения направлений движения фотонов, поскольку они поглощаются предшествующими слоями детекторов. За счет наличия поглощающего коллиматора с большой светосилой, расположенного между первым детекторным слоем и детектируемым объектом, эффект определения направлений движения фотонов детекторами в первом детекторном слое дополнительно улучшается.

[51] Следует отметить, что количество детекторов, количество детекторных слоев и количество типов детекторов в этом варианте осуществления настоящего изобретения приведено исключительно для иллюстрации, т.е. количество детекторов не ограничено девятью, равно как и количество детекторных слоев не ограничено тремя, а количество типов детекторов не ограничено двумя, и в зависимости от обстоятельств специалисты в данной области техники могут соответствующим образом отрегулировать указанные количественные показатели.

[52] Кроме того, этот вариант осуществления настоящего изобретения включает в себя устройство для визуализации с коллиматором, а тип и схема расположения детекторов могут быть такими же, что и в предыдущем варианте осуществления, и далее по тексту повторно не описываются.

[53] Пятый вариант осуществления

[54] В этом варианте осуществления настоящего изобретения устройство для визуализации гамма-излучения включает в себя детекторный блок, и этот детекторный блок включает в себя четыре слоя детекторной матрицы, а именно первый слой детекторной матрицы, второй слой детекторной матрицы, третий слой детекторной матрицы и четвертый слой детекторной матрицы. Каждый слой детекторной матрицы включает в себя детекторы двух типов, которые представляют собой первый детектор и второй детектор. Первый детектор включает в себя неорганический сцинтиллятор NaI, а второй детектор включает в себя неорганический сцинтиллятор LSO. В каждом слое детекторной матрицы первый детектор и второй детектор располагаются в чередующемся порядке. Каждый первый детектор в первом слое детекторной матрицы располагается напротив каждого второго детектора во втором слое детекторной матрицы, а каждый второй детектор в первом слое детекторной матрицы располагается напротив каждого первого детектора во втором слое детекторной матрицы. Фотоны, исходящие из разных точек детектируемого объекта, могут проходить через два вещества с разным коэффициентом затухания в детекторном блоке, формируя разное распределение.

[55] Шестой вариант осуществления

[56] В этом варианте осуществления настоящего изобретения устройство для визуализации гамма-излучения включает в себя детекторный блок, и этот детекторный блок включает в себя четыре слоя детекторной матрицы, а именно первый слой детекторной матрицы, второй слой детекторной матрицы, третий слой детекторной матрицы и четвертый слой детекторной матрицы, Каждый слой детекторной матрицы включает в себя детекторы двух типов, которые представляют собой первый детектор и второй детектор. Первый детектор представляет собой детектор GSO (легированный церием ортосиликат гадолиния), а второй детектор представляет собой детектор YSO (легированный церием ортосиликат иттрия). Фотоны, исходящие из разных точек детектируемого объекта, могут проходить через два вещества с разным коэффициентом затухания в детекторе, формируя разное распределение.

[57] Седьмой вариант осуществления

[58] В этом варианте осуществления настоящего изобретения устройство для визуализации гамма-излучения включает в себя множество слоев детекторной матрицы, причем каждый слой детекторной матрицы включает в себя множество типов детекторов. Слой детекторной матрицы, находящийся на максимальном расстоянии от детектируемого объекта, т.е. наиболее удаленный слой детекторной матрицы, включает в себя только один тип детектора. Слои детекторной матрицы из множества слоев детекторной матрицы, за исключением наиболее удаленного слоя детекторной матрицы, включают в себя множество типов детекторов. Множество типов детекторов в одном и том же слое детекторной матрицы располагаются в чередующемся порядке, как это показано на фиг. 5.

[59] Восьмой вариант осуществления

[60] Отличие от седьмого варианта осуществления заключается в том, что устройство для визуализации согласно этому варианту осуществления настоящего изобретения дополнительно включает в себя коллиматор, расположенный между первым детекторным слоем и детектируемым объектом, как это показано на фиг. 6.

[61] Устройство для визуализации гамма-излучения, использующее отдельный детектор согласно настоящему изобретению, обладает лучшим коллимационным эффектом, позволяет измерять большее число фотонов гамма-излучения и обеспечивает эффективное повышение пространственного разрешения и эффективности обнаружения.

[62] Кроме того, настоящим изобретением предложен способ визуализации, предусматривающий:

[63] обеспечение наличия множества отдельных детекторов;

[64] размещение множества отдельных детекторов в виде множества слоев снаружи детектируемого объекта с формированием множества детекторных слоев; и

[65] визуализацию детектируемого объекта с использованием множества детекторных слоев.

[66] Лучи, испускаемые из разных положений в область изображения, достигают, по меньшей мере, одного из множества отдельных детекторов, проходя через комплекты из одного или нескольких других детекторов из множества отдельных детекторов, причем комплекты из одного или нескольких других детекторов отличаются друг от друга, по меньшей мере, одним из таких параметров, как толщина детектора, вещество детектора и количество детекторов.

[67] Настоящим изобретением также предложен другой способ визуализации, предусматривающий:

[68] обеспечение наличия множества отдельных детекторов;

[69] размещение множества отдельных детекторов в виде множества слоев снаружи детектируемого объекта с формированием множества детекторных слоев, причем два соседних детекторных слоя расположены друг от друга на определенном интервале; и

[70] визуализацию детектируемого объекта с использованием множества детекторных слоев.

[71] Настоящим изобретением также предложен еще один способ визуализации, предусматривающий:

[72] обеспечение наличия коллиматора и множества отдельных детекторов, включающего в себя, по меньшей мере, два типа детекторов;

[73] размещение множества отдельных детекторов в виде множества слоев снаружи детектируемого объекта с формированием множества детекторных слоев;

[74] размещение коллиматора между детектируемым объектом и детекторным слоем, являющимся самым дальним в направлении движения фотонов; и

[75] визуализацию детектируемого объекта с использованием множества детекторных слоев и коллиматора.

[76] Характеристики детектора, коллиматора, интервала и прочего в способе визуализации согласно настоящему изобретению аналогичны тем, которые описаны в привязке к представленному выше варианту осуществления устройства для визуализации, и далее по тексту повторно не описываются.

[77] Кроме того, представленные выше определения различных элементов и способов не ограничивают различные конкретные структуры, формы или способы, указанные в вариантах осуществления настоящего изобретения, и специалисты в данной области техники могут без труда модифицировать или заменить их.

[78] Следует отметить, что термины, указывающие на расположение и направление и указанные в вариантах осуществления настоящего изобретения, такие как «верхний», «нижний», «передний», «задний», «левый», «правый» и т.д., относятся только к направлениям, показанным на чертежах, и не используются для ограничения объема настоящего изобретения. На всех чертежах одинаковые элементы обозначены одними и теми же или схожими номерами позиций. В тех случаях, когда это может привести к неверному пониманию, типичные структуры или конфигурации опущены. Кроме того, форма и размеры каждого компонента на фигурах не отражают фактическую форму и пропорции, а лишь иллюстрируют содержание конкретного варианта осуществления настоящего изобретения. Кроме того, любые ссылочные позиции в формуле изобретения, заключенные в скобки, не должны рассматриваться как ограничивающие представленную формулу.

[79] Кроме того, термин «содержащий» или «включающий в себя» не исключает возможности наличия элементов или стадий, не перечисленных в формуле изобретения. Неопределенные артикли, предшествующие элементу не исключают возможности наличия множества таких элементов.

[80] Порядковые числительные, используемые в описании и формуле изобретения, такие как «первый», «второй», «третий» и т.п., используются для модифицирования соответствующих элементов. Это не означает, что элемент имеет какой-либо порядковый номер, а также не отображает порядок следования определенного элемента и следующего за ним элемента или последовательность выполнения технологического процесса. Использование этих порядковых числительных служит исключительно для того, чтобы можно было четко отличить один элемент с определенным названием от другого элемента с таким же названием.

[81] Аналогичным образом следует понимать, что для упрощения настоящего изобретения и облегчения понимания одного или нескольких из различных раскрытых аспектов в представленном выше описании примеров осуществления заявленного изобретения его различные признаки иногда группируются в одном варианте осуществления, фигуре или ее описании. Однако описанный способ не должен трактоваться в качестве отражающего намерение, чтобы заявленное изобретение требовало большее количество признаков, чем в явной форме указано в каждом пункте формулы изобретения. Скорее, что отражено в последующей формуле, предмет изобретения заключается в менее чем всех признаках одиночного варианта осуществления, описанного выше. Следовательно, формула, следующая за описанием конкретного варианта осуществления настоящего изобретения, таким образом, в явной форме включена в этот конкретный варианта осуществления, причем каждый пункт формулы изобретения сам по себе служит отдельным вариантом осуществления настоящего изобретения.

[82] Конкретные варианты осуществления настоящего изобретения, описанные выше, дополнительно описывают цель, технические решения и преимущества заявленного изобретения, раскрывая его более подробно. Следует понимать, что представленное выше описание раскрывает лишь конкретные варианты осуществления настоящего изобретения и не предполагает его ограничение. Любые модификации, эквивалентные замены, усовершенствования и т.п., соответствующие сущности и принципам настоящего изобретения, должны быть включены в объем правовой охраны настоящего изобретения.

Группа изобретений относится к области ядерной техники и технологии применения. Устройство для визуализации гамма-излучения включает в себя множество отдельных детекторов. Множество отдельных детекторов находится в соответствующем пространственном положении и выполнено из соответствующего вещества для детекторов так, что, когда лучи, испускаемые из разных положений в область изображения, достигают, по меньшей мере, одного из множества отдельных детекторов, по меньшей мере, один из таких параметров, как толщина детекторов, тип вещества детекторов и количество детекторов, через которые проходят лучи, будет различаться, благодаря чему достигается эффект определения направлений движения фотонов. 4 н. и 10 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Устройство для визуализации гамма-излучения, содержащее множество отдельных детекторов, причем лучи, испускаемые из разных положений в область изображения, достигают, по меньшей мере, одного из множества отдельных детекторов, проходя через комплекты из одного или нескольких других детекторов из множества отдельных детекторов, причем комплекты из одного или нескольких других детекторов отличаются друг от друга, по меньшей мере, одним из таких параметров, как толщина детектора, вещество детектора и количество детекторов;

при этом множество отдельных детекторов объединено в матрицу в направлении движения фотонов и в направлении, перпендикулярном движению фотонов, и соседние детекторы обуславливают разные коэффициенты затухания фотонов;

при этом два соседних детекторных слоя расположены друг от друга на определенном интервале, который равен или превышает размеры детектора;

при этом два соседних детектора одного и того же слоя расположены друг от друга на определенном интервале, который равен или превышает размеры детектора,

таким образом, свет из положения детектируемого объекта может проходить через воздух в интервале между двумя соседними детекторными слоями и в интервале между двумя соседними детекторами одного и того же слоя и достигать, по меньшей мере, одного из множества отдельных детекторов.

2. Устройство для визуализации по п. 1, в котором лучи, падающие с разных направлений и принимаемые, по меньшей мере, одним из множества отдельных детекторов, характеризуются разными коэффициентами затухания вследствие их прохождения через комплекты из одного или нескольких других детекторов из множества отдельных детекторов, которые отличаются друг от друга, по меньшей мере, одним из таких параметров, как толщина детектора, вещество детектора и количество детекторов, для определения направлений лучей в соответствии с коэффициентами их затухания.

3. Устройство для визуализации по п. 1, в котором два соседних детектора из множества отдельных детекторов характеризуются разной толщиной.

4. Устройство для визуализации по п. 1, в котором множество отдельных детекторов содержит, по меньшей мере, два детектора, которые расположены по направлению движения фотонов, причем, по меньшей мере, два детектора включают в себя передний детектор и задний детектор в направлении движения фотонов, а передний детектор выполнен с возможностью блокирования и коллимации фотонов, двигающихся к заднему детектору.

5. Устройство для визуализации по п. 1, в котором множество отдельных детекторов образует множество детекторных слоев в направлении движения фотонов, причем один из двух соседних детекторных слоев, расположенный на внешней стороне, характеризуется большей площадью в сравнении с другим из двух соседних детекторных слоев, располагающимся на внутренней стороне.

6. Устройство для визуализации по п. 5, в котором интервал между двумя соседними детекторными слоями из множества отдельных детекторных слоев отличается от интервала между двумя другими соседними детекторными слоями из множества отдельных детекторных слоев.

7. Устройство для визуализации по п. 6, в котором интервал между двумя соседними детекторами из множества отдельных детекторов отличается от интервала между двумя другими соседними детекторными слоями из множества отдельных детекторных слоев.

8. Устройство для визуализации по п. 6, в котором расстояние между любыми двумя детекторами из множества детекторов обеспечивает падение фотонов на детектор с разных направлений с разными коэффициентами затухания.

9. Устройство для визуализации по п. 5, в котором множество отдельных детекторов содержит первый тип детекторов и второй тип детекторов, причем первый тип детекторов и второй тип детекторов расположены в чередующемся порядке таким образом, что тип одного из двух примыкающих друг к другу детекторов отличается от типа другого из двух примыкающих друг к другу детекторов.

10. Устройство для визуализации по п. 9, в котором каждый тип детектора из числа первого типа и второго типа представляет собой любой такой детектор, как NaI, CsI, BGO, LSO, LYSO, GSO, YSO, CZT, YAP и GAGG.

11. Устройство для визуализации по п. 1, в котором множество детекторных слоев представляет собой, соответственно, множество слоев от первого детекторного слоя до N-ого детекторного слоя, при этом N≥2, причем детекторные слои от первого детекторного слоя до N-ого детекторного слоя расположены в направлении движения фотонов, а устройство для визуализации дополнительно включает в себя поглощающий коллиматор, расположенный между первым детекторным слоем и детектируемым объектом.

12. Устройство для визуализации гамма-излучения, содержащее: множество отдельных детекторов, причем множество отдельных детекторов содержит, по меньшей мере, два типа детекторов, причем множество отдельных детекторов образует множество детекторных слоев, расположенных снаружи детектируемого объекта, а устройство для визуализации дополнительно содержит коллиматор, расположенный между детектируемым объектом и детекторным слоем, являющимся самым дальним в направлении движения фотонов;

при этом множество отдельных детекторов объединено в матрицу в направлении движения фотонов и в направлении, перпендикулярном движению фотонов, и соседние детекторы обуславливают разные коэффициенты затухания фотонов;

при этом два соседних детекторных слоя расположены друг от друга на определенном интервале, который равен или превышает размеры детектора;

при этом два соседних детектора одного и того же слоя расположены друг от друга на определенном интервале, который равен или превышает размеры детектора,

таким образом, свет из положения детектируемого объекта может проходить через воздух в интервале между двумя соседними детекторными слоями и в интервале между двумя соседними детекторами одного и того же слоя и достигать, по меньшей мере, одного из множества отдельных детекторов.

13. Способ визуализации гамма-излучения, который выполняется устройством для визуализации гамма-излучения, содержащим:

множество отдельных детекторов, причем лучи, испускаемые из разных положений в область изображения, достигают, по меньшей мере, одного из множества отдельных детекторов, проходя через комплекты из одного или нескольких других детекторов из множества отдельных детекторов, причем комплекты из одного или нескольких других детекторов отличаются друг от друга, по меньшей мере, одним из таких параметров, как толщина детектора, вещество детектора и количество детекторов; при этом множество отдельных детекторов объединено в матрицу в направлении движения фотонов и в направлении, перпендикулярном движению фотонов, и соседние детекторы обуславливают разные коэффициенты затухания фотонов; при этом два соседних детекторных слоя расположены друг от друга на определенном интервале, который равен или превышает размеры детектора; при этом два соседних детектора одного и того же слоя расположены друг от друга на определенном интервале, который равен или превышает размеры детектора, таким образом, свет из положения детектируемого объекта может проходить через воздух в интервале между двумя соседними детекторными слоями и в интервале между двумя соседними детекторами одного и того же слоя и достигать, по меньшей мере, одного из множества отдельных детекторов;

при этом способ предусматривает:

обеспечение наличия множества отдельных детекторов;

размещение множества отдельных детекторов в виде множества слоев снаружи детектируемого объекта с формированием множества детекторных слоев; и

визуализацию детектируемого объекта с использованием множества детекторных слоев;

при этом лучи, испускаемые из разных положений в область изображения, достигают, по меньшей мере, одного из множества отдельных детекторов, проходя через комплекты из одного или нескольких других детекторов из множества отдельных детекторов, причем комплекты из одного или нескольких других детекторов отличаются друг от друга, по меньшей мере, одним из таких параметров, как толщина детектора, вещество детектора и количество детекторов.

14. Способ визуализации гамма-излучения, который выполняется устройством для визуализации гамма-излучения, содержащим:

множество отдельных детекторов, причем множество отдельных детекторов содержит, по меньшей мере, два типа детекторов, причем множество отдельных детекторов образует множество детекторных слоев, расположенных снаружи детектируемого объекта, а устройство для визуализации дополнительно содержит коллиматор, расположенный между детектируемым объектом и детекторным слоем, являющимся самым дальним в направлении движения фотонов; при этом множество отдельных детекторов объединено в матрицу в направлении движения фотонов и в направлении, перпендикулярном движению фотонов, и соседние детекторы обуславливают разные коэффициенты затухания фотонов; при этом два соседних детекторных слоя расположены друг от друга на определенном интервале, который равен или превышает размеры детектора; при этом два соседних детектора одного и того же слоя расположены друг от друга на определенном интервале, который равен или превышает размеры детектора, таким образом, свет из положения детектируемого объекта может проходить через воздух в интервале между двумя соседними детекторными слоями и в интервале между двумя соседними детекторами одного и того же слоя и достигать, по меньшей мере, одного из множества отдельных детекторов;

при этом способ предусматривает:

обеспечение наличия коллиматора и, по меньшей мере, двух типов детекторов из множества отдельных детекторов;

размещение множества отдельных детекторов в виде множества слоев снаружи детектируемого объекта с формированием множества детекторных слоев;

размещение коллиматора между детектируемым объектом и детекторным слоем, являющимся самым дальним в направлении движения фотонов; и

визуализацию детектируемого объекта с использованием множества детекторных слоев и коллиматора.