标签: BGO

记录下PET探测器的知识点。 所谓探测器，即探测出核医学里的核辐射。人体代谢等反应发生的湮没产生了伽马光子，该伽马光子的能量很强，当前很难直接探测（尽管还存在直接探测的探测器）。所以，更多的时候是间接探测。 所谓间接探测，就是首先将上述强能量伽马光子进行转换，这个转换由晶体完成。比较著名的晶体主要有 BGO 和 LYSO 晶体。晶体将高能量的伽马光子转换为低能量的光子，然后经由光电倍增器将此低能光子进行二次转换为电信号。后续就是传统的电信号处理了。 所以间接探测器分两层：晶体和光电倍增器。 光电倍增器分为 PMT （光电倍增管）和 SiPM （硅光电倍增管，也称为 MPPC ， multi-pixel photon counter，即多像素光子计数器 ）。 锗酸铋（ BGO ）最初是正电子发射断层扫描（ PET ）探测器形成阶段的主要闪烁体，以其优异的衰减性能而闻名。它的广泛使用突显了它在早期 PET 系统中的重要性。随着 2000 年代该领域的发展， PET 闪烁体的格局在基于镥的闪烁体出现后发生了实质性的转变，包括原硅酸镥（ LSO ）和原硅酸镱钇（ LYSO ）。鉴于其优越的光产额和较短的衰变时间，这些 LSO 和 LYSO 闪烁体逐渐取代了 BGO 。 随着 PET 探测器的发展，人们对提高重建 PET 图像的信噪比（ SNR ）越来越感兴趣。通过信号测量技术的改进，通过复杂的方法测量亚纳秒范围内两个背对背 511keV 光子之间的到达时间差，实现了这一目标。这些发展导致了飞行时间（ TOF ） PET 的出现，基于镥的闪烁体因其卓越的计时性能而在大多数商业 TOF PET 系统中占据主导地位。然而，与 BGO 相比，这些材料的成本更高，不可避免地增加了与 PET 系统开发相关的总体费用。 最近对 BGO 的研究表明，当 511keV 的光子与 BGO 像素相互作用时，在闪烁光子发射之前，大约会产生 17 个切伦科夫光子，此外 BGO 成本只有传统 TOF-PET 闪烁体的三分之一。与闪烁光子相比，这些切伦科夫光子主要在蓝色 /UV 范围内（ UV ， Ultraviolet 紫外？）。硅光电倍增管（ SiPM ）的光子探测效率（ PDE ）的显著提高，特别是在蓝 / 紫外范围内，使得在 BGO 中成功测量到这些少数瞬时切伦科夫光子成为可能。值得注意的是，利用闪烁光子进行能量测量和利用切伦科夫光子进行定时测量，将符合定时分辨率（ CTR ）大大提高到小于 500ps 。这些改进的 CTR 为使用经济高效的 BGO 而不是更昂贵的 LYSO 或 LSO 材料开发 TOF PET 探测器开辟了可能性。 然而，用于 TOF PET 应用的传统集成 DAQ 数字化仪系统已经被广泛开发和优化，可以仅从 LYSO 和 LSO 等闪烁体产生的大量闪烁光子中同时获取能量和定时信息。这些系统专注于处理大量闪烁光子，使其不太适合新兴的基于 BGO 的 TOF PET 系统，这些系统需要独立的闪烁能量测量路径和少量切伦科夫光子的精确定时测量路径，这会产生明显较弱的信号。为了解决这些局限性，需要进行额外的项研究，并开发出一种创新的方法，使得独立使用切伦科夫光子进行计时测量，使用闪烁光子进行能量测量成为可能。