Tof-doiペット用のデジタルSIPMを備えた長いシンチレーションクリスタル要素のサイドリードアウト

目的：陽電子放出断層撮影（PET）の結晶元素からのシンチレーション光のサイドリードアウトは、従来のエンドリードアウト構成に代わるものであり、正確な操作（DOI）情報と良好なエネルギー解像度を提供できるという利点がありますが、飛行時間ペットに必要な優れたタイミング解像度を達成します。このペーパーでは、優れたタイミング解像度、エネルギー解像度、空間解像度、および光子感度を同時に達成する検出器を達成することを目的として、シンチレーションクリスタル要素のさまざまな読み出し幾何学を探ります。 方法：異なる長さの離散Lysoシンチレーション要素のパフォーマンスは、デジタルシリコンフォトマルチャー（DSIPMS）を使用して端/側から読み上げられています。 結果：3×3×20 mm（3）と比較して、Lysoクリスタルは、162±6 ps fwhmの偶然の解決時間（CRT）と飽和エネルギースペクトルで端から読み上げられました。±2 ps fwhm DSIPM内のタイミングスキューを修正した後、エネルギー飽和補正を必要とせずに11.8％±0.2％のエネルギー分解能。異なる511 keV光子相互作用位置に対応する個々のDSIPMピクセル応答の最大尤度推定法を使用すると、この3×3×20 mm（3）結晶サイドリードアウト構成のDOI解像度は、0.8 mm FWHMに計算され、無視可能なアーティファクトがあります。クリスタルの端で。一方、DOI情報を提供するためにタイル張り/積み重ねることができる3×3×5 mm（3）のLyso結晶が小さく、134±6 PSのタイミング解像度が達成されましたが、高度に飽和エネルギースペクトルを生成しました。 結論：DSIPMに結合された長いシンチレーションクリスタル要素の側面から抽出されたエネルギー、タイミング、およびDOI解像度情報が初めて取得されました。著者らは、この概念実証研究で、このような検出器構成は、タイミング、エネルギー、およびDOI解像度の観点から優れた検出器のパフォーマンスを可能にする可能性があると結論付けています。

PURPOSE: Side readout of scintillation light from crystal elements in positron emission tomography (PET) is an alternative to conventional end-readout configurations, with the benefit of being able to provide accurate depth-of-interaction (DOI) information and good energy resolution while achieving excellent timing resolution required for time-of-flight PET. This paper explores different readout geometries of scintillation crystal elements with the goal of achieving a detector that simultaneously achieves excellent timing resolution, energy resolution, spatial resolution, and photon sensitivity. METHODS: The performance of discrete LYSO scintillation elements of different lengths read out from the end/side with digital silicon photomultipliers (dSiPMs) has been assessed. RESULTS: Compared to 3 × 3 × 20 mm(3) LYSO crystals read out from their ends with a coincidence resolving time (CRT) of 162 ± 6 ps FWHM and saturated energy spectra, a side-readout configuration achieved an excellent CRT of 144 ± 2 ps FWHM after correcting for timing skews within the dSiPM and an energy resolution of 11.8% ± 0.2% without requiring energy saturation correction. Using a maximum likelihood estimation method on individual dSiPM pixel response that corresponds to different 511 keV photon interaction positions, the DOI resolution of this 3 × 3 × 20 mm(3) crystal side-readout configuration was computed to be 0.8 mm FWHM with negligible artifacts at the crystal ends. On the other hand, with smaller 3 × 3 × 5 mm(3) LYSO crystals that can also be tiled/stacked to provide DOI information, a timing resolution of 134 ± 6 ps was attained but produced highly saturated energy spectra. CONCLUSIONS: The energy, timing, and DOI resolution information extracted from the side of long scintillation crystal elements coupled to dSiPM have been acquired for the first time. The authors conclude in this proof of concept study that such detector configuration has the potential to enable outstanding detector performance in terms of timing, energy, and DOI resolution.