CN102113892A - 核医学诊断装置中的探测器及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种核医学诊断装置中的探测器及其使用方法，涉及核医学技术领域，以解决现有技术中为了提高图像的空间分辨率导致PET探测器的成本大增的问题。所述核医学诊断装置中的探测器，包括闪烁体晶体和光电探测器，还包括前端电子线路和主计算机，所述闪烁体晶体耦合面的面积与所述光电探测器耦合面的面积比例小于1∶1，所述闪烁体晶体光耦合到光电探测器，光电探测器通过所述前端电子线路连入所述主计算机。本发明实施例提供的核医学诊断装置中的探测器及其使用方法可以应用PET的全身扫描器、SPECT的全身扫描器、动物扫描器、器官扫描器等医学扫描器中。
Description
技术领域
本发明涉及核医学技术领域，尤其涉及一种核医学诊断装置中的探测器及其使用方法。
背景技术
正电子发射断层成像(Positron Emission Tomography，PET)和单光子发射计算机断层成像(Single-Photon Emission computedTomography，SPECT)是用于检查被检查者生理代谢水平的成像技术，属于功能成像。检查时，首先要向被检者体内注入短半衰期放射性药物，代谢旺盛的细胞周围聚积较多的放射性药物。放射性药物发生湮灭事件，放射出γ射线，使用光电探测器检测所述的γ射线。这个γ射线包含发生湮灭事件的位置信息。当检测所述γ射线足够多时，能够识别消耗较多放射性药物的位置，进而得到关于生理代谢水平的信息。
目前，PET探测器通常包括闪烁体晶体和光电探测器。闪烁体晶体通过光导被光耦合到光电探测器或光电探测器阵列，通常闪烁体晶体与光电探测器以1∶1的比例耦合。
在实现本发明具体实施例的过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：
为了提高图像的空间分辨率，闪烁体晶体的尺寸要尽可能的小，使得闪烁体晶体的数量大增，目前的闪烁体晶体可以加工到1mm以下。由于闪烁体晶体与光电探测器以1∶1的比例耦合，进而使得光电探测器的需求量大增，使得PET探测器的成本大增，并且，当闪烁体晶体小到一定的数量级时，如1mm以下，市场上目前尚无这样小尺寸的光电探测器，无法达到闪烁体晶体与光电探测器以1∶1的比例耦合。
发明内容
本发明的实施例提供核医学诊断装置中的探测器及其使用方法，用于解决现有技术中为了提高图像的空间分辨率导致PET探测器的成本大增的问题。
为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：
一种核医学诊断装置中的探测器，包括闪烁体晶体和光电探测器，还包括前端电子线路和主计算机，所述闪烁体晶体耦合面的面积与所述光电探测器耦合面的面积比例小于1∶1，所述闪烁体晶体光耦合到光电探测器，光电探测器通过所述前端电子线路与所述连入所述主计算机，所述前端电子线路包括信号放大电路、信号甄别电路、编码电路和信号通信电路，所述光电探测器的信号输出端通过所述信号放大电路与所述信号甄别电路的信号输入端连接，所述信号甄别电路的信号输入端通过所述编码电路和所述信号通信连入所述主计算机。
一种核医学诊断装置中的探测器的使用方法，所述核医学诊断装置中的探测器为上述的核医学诊断装置中的探测器，所述方法，包括：光电探测器探测到由闪烁体晶体发出的光能时，将所述光能转化为检测信号，并将所述检测信号传输给前端电子线路，所述检测信号包含与探测到的光能对应的闪烁体晶体的位置信息；所述前端电子线路检测并判断所述检测信号是否为有效信号，并将有效的检测信号传输给主计算机；所述主计算机根据所述有效的检测信号识别闪烁体晶体。
本发明实施例提供的核医学诊断装置中的探测器及其使用方法，将所述光电探测器通过所述前端电子线路与所述主计算机，所述前端电子线路将由光电探测器传输过来的有效的检测信号传输给主计算机，使得主计算机根据有效的检测信号识别闪烁体晶体，在保证闪烁体晶体的尺寸要尽可能的小的情况下，不局限于必须使得光电探测器与闪烁体晶体之间以1∶1的比例存在，而是允许光电探测器耦合面积大于闪烁体晶体耦合面积，在提高了图像的空间分辨率的同时，并没有增加光电探测器的数量，在光电探测器方面没有带来成本的增加，解决了现有技术中为了提高图像的空间分辨率导致PET探测器的成本大增的问题。
附图说明
图1为本发明实施例提供的核医学诊断装置中的探测器的结构示意图；
图2为图1所示的核医学诊断装置中的探测器中前端电子线路结构示意图；
图3(a)为本发明实施例提供的核医学诊断装置中的探测器中闪烁体晶体与所述光电探测器的相配合的结构示意图一；
图3(b)为本发明实施例提供的核医学诊断装置中的探测器中闪烁体晶体与所述光电探测器的相配合的结构示意图二；
图4为本发明实施例提供的核医学诊断装置中的探测器的使用方法流程图；
图5为图4所示的核医学诊断装置中的探测器的使用方法流程图中步骤402的流程图；
图6(a)和6(b)为本发明实施例提供的核医学诊断装置中的探测器中闪烁体晶体与所述光电探测器的相配合的结构示意图三；
图7为图6(a)和6(b)所示的核医学诊断装置中的探测器的使用方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明实施例提供的核医学诊断装置中的探测器及其使用方法进行详细描述。
如图1所示，本发明实施例提供的核医学诊断装置中的探测器，包括闪烁体晶体11和光电探测器12，还包括前端电子线路13和主计算机14，所述闪烁体晶体11耦合面的面积与所述光电探测器12耦合面的面积比例小于1∶1，所述闪烁体晶体11光耦合到光电探测器12，所述光电探测器12通过所述前端电子线路13与所述连入所述主计算机14。
所述闪烁体晶体11可以由多个独立的闪烁体晶体排列成阵列形成，也可以由多个小的闪烁体阵列排列成大的闪烁体晶体阵列形成。所述闪烁体晶体包括活性铊碘化钠晶体、锗酸铋晶体、硅酸镥晶体、硅酸镥-钇晶体或硅酸钆晶体。
所述光电探测器12可以由多个独立的光电探测器排列成阵列形成，也可以由多个小的光电探测器阵列排列成大的光电探测器阵列形成。所述光电探测器包括光电倍增管、硅光电倍增器、位置敏感光电倍增管或雪崩光电二极管。
在本实施例中，如图2所示，所述前端电子线路13可以包括信号放大电路131、信号甄别电路132、编码电路133和信号通信电路134，所述光电探测器12的信号输出端通过所述信号放大电路131与所述信号甄别电路132的信号输入端连接，所述信号甄别电路132的信号输入端通过所述编码电路133和所述信号通信电路134连入所述主计算机14。
进一步的，在本实施例中所述闪烁体晶体耦合面为多边形，所述闪烁体晶体耦合面中至少一条边与所述光电探测器耦合面中最短的一条边的边长比例小于1∶1。所述闪烁体晶体与所述光电探测器可以采用但不限于以下实施方式：
(一)如图3(a)所示，所述闪烁体晶体11耦合面与光电探测器12耦合面的面积比小于1∶1的比例，所述闪烁体晶体11耦合面为正方形，所述光电探测器12耦合面为正方形，所述闪烁体晶体的边长为探测器边长的2/3。所述光电探测器12可以与4个闪烁体晶体11耦合，所述闪烁体晶体11需要通过至少一个光电探测器12实现完全耦合。具体的，所述闪烁体晶体中通过相邻的2或4个光电探测器实现完全耦合。
(二)如图3(b)所示，所述闪烁体晶体11耦合面与光电探测器12耦合面的面积比小于1∶1的比例，所述闪烁体晶体11耦合面为长方形，所述光电探测器12耦合面为正方形，所述闪烁体晶体的宽为探测器边长的2/3。所述光电探测器12可以与2个闪烁体晶体11耦合，所述闪烁体晶体11需要通过至少一个光电探测器12实现完全耦合。具体的，所述闪烁体晶体中通过相邻的2个光电探测器实现完全耦合。
在本实施例中，所述闪烁体晶体可以通过光导和/或硅油耦合到光电探测器。
本实施例中，触发所述核医学诊断装置中的探测器中闪烁体晶体发光的是放射性物质。具体的，所述放射性物质在被检者体内发生湮灭事件，湮灭产生γ射线，γ射线直线飞行击中闪烁体晶体，转化为光能，光能被光电探测器检测到，转化为检测信号，将检测信号送入前端电子线路进行处理后，将有效的检测信号送入主计算机，主计算机对有效的检测信号进行分析。
本发明实施例提供的核医学诊断装置中的探测器，将所述光电探测器通过所述前端电子线路与所述连入所述主计算机，所述前端电子线路将由光电探测器传输过来的有效的检测信号传输给主计算机，使得主计算机根据有效的检测信号识别闪烁体晶体，在保证闪烁体晶体的尺寸要尽可能的小的情况下，不局限于必须使得光电探测器与闪烁体晶体之间以1∶1的比例存在，而是允许光电探测器耦合面积大于闪烁体晶体耦合面积，在提高了图像的空间分辨率的同时，并没有增加光电探测器的数量，在光电探测器方面没有带来成本的增加，解决了现有技术中为了提高图像的空间分辨率导致PET探测器的成本大增的问题。
如图4所示，本发明实施例提供的核医学诊断装置中的探测器的使用方法，所述核医学诊断装置中的探测器为上述实施例所述的图1-图3所示的核医学诊断装置中的探测器，所述方法，包括：
步骤401，光电探测器探测到由闪烁体晶体发出的光能时，将所述光能转化为检测信号，并将所述检测信号传输给前端电子线路，所述检测信号包括与探测到的光能对应的闪烁体晶体的位置信息；
步骤402，所述前端电子线路检测并判断所述检测信号是否为有效信号，并将有效的检测信号传输给主计算机；
步骤403，所述主计算机根据所述有效的检测信号识别闪烁体晶体。
进一步的，所述所述前端电子线路检测判断所述检测信号是否为有效信号，包括：
步骤501，在所述前端电子线路检测到所述检测信号为一个独立的信号时，判断得到所述检测信号为有效的检测信号；
步骤502，在所述前端电子线路检测到所述检测信号为多个信号时，判断所述多个信号中的位置信息是否相同，如果相同，所述检测信号为有效的检测信号，否则，所述检测信号为无效的检测信号。
将所述方法具体应用在如图6(a)-6(b)所示的所述闪烁体晶体与所述光电探测器配合方式，如图6(a)所示，所述闪烁体晶体61耦合面为正方形，所述光电探测器62耦合面为正方形，所述闪烁体晶体61耦合面的边长为探测器62耦合面边长的2/3。如图6(b)所示，所述光电探测器62第一耦合面621可以与4个闪烁体晶体61第一耦合面611、第二耦合面612、第三耦合面613以及第四耦合面614耦合，其中，所述闪烁体晶体61第一耦合面611与所述光电探测器62第一耦合面621完全耦合，所述闪烁体晶体61第四耦合面614需要通过所述光电探测器62第一耦合面621、第二耦合面622、第三耦合面623、第四耦合面624完全耦合，而所述闪烁体晶体11第二耦合面612、第三耦合面612需要通过光电探测器62的2个耦合面实现完全耦合。具体的，所述闪烁体晶体611第二耦合面612需要通过光电探测器621第一耦合面621和第二耦合面622完全耦合，所述闪烁体晶体61第三耦合面613需要通过所述光电探测器62第一耦合面621和第四耦合面624完全耦合。
在图6(a)和图6(b)所示的所述闪烁体晶体与所述光电探测器配合方式基础上，所述方法，如图7所示，具体为：
步骤701，光电探测器探测到由闪烁体晶体发出的光能时，将所述光能转化为检测信号，并将所述检测信号传输给前端电子线路，所述检测信号包括与探测到的光能对应的闪烁体晶体的位置信息。
步骤702，在所述前端电子线路检测到所述检测信号为一个独立的信号时，判断得到所述检测信号为有效的检测信号，将有效的检测信号传输给主计算机。
具体的，所述独立的信号是指所述前端电子线路检测到一个检测信号，该检测信号中包含一个与探测到的光能对应的闪烁体晶体的位置信息。该检测信号可以是所述闪烁体晶体61第一耦合面611完全耦合所述光电探测器62第一耦合面621时转化形成的检测信号。
步骤703，在所述前端电子线路检测到所述检测信号为多个信号时，判断所述多个信号中的位置信息是否相同，如果相同，所述检测信号为有效的检测信号，否则，所述检测信号为无效的检测信号，并将有效的检测信号传输给主计算机。
具体的，所述多个信号是指来自多个光电探测器62耦合面转化得到的多个检测信号，所述多个检测信号中包含的位置信息相同时，所述多个检测信号为有效的检测信号，所述有效的检测信号可以是所述闪烁体晶体61第四耦合面614通过所述光电探测器62第一耦合面621、第二耦合面622、第三耦合面623、第四耦合面624完全耦合时转化得到的4个检测信号，或者所述有效的检测信号可以是所述闪烁体晶体611第二耦合面612通过光电探测器621第一耦合面621和第二耦合面622完全耦合转化得到的2个检测信号，又或者所述有效地检测信号可以是所述闪烁体晶体61第三耦合面613需要通过所述光电探测器62第一耦合面621和第四耦合面624完全耦合转化得到的2个检测信号。
步骤704，所述主计算机根据所述有效的检测信号识别闪烁体晶体。
本发明实施例提供的核医学诊断装置中的探测器的使用方法，将所述光电探测器通过所述前端电子线路与所述连入所述主计算机，所述前端电子线路将由光电探测器传输过来的有效的检测信号传输给主计算机，使得主计算机根据有效的检测信号识别闪烁体晶体，在保证闪烁体晶体的尺寸要尽可能的小的情况下，不局限于必须使得光电探测器与闪烁体晶体之间以1∶1的比例存在，而是允许光电探测器耦合面积大于闪烁体晶体耦合面积，在提高了图像的空间分辨率的同时，并没有增加光电探测器的数量，在光电探测器方面没有带来成本的增加，解决了现有技术中为了提高图像的空间分辨率导致PET探测器的成本大增的问题。
本发明实施例提供的核医学诊断装置中的探测器及其使用方法可以应用PET的全身扫描器、SPECT的全身扫描器、动物扫描器、器官扫描器等医学扫描器中。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
Claims (11)
1.一种核医学诊断装置中的探测器，包括闪烁体晶体和光电探测器，其特征在于，还包括前端电子线路和主计算机，所述闪烁体晶体耦合面的面积与所述光电探测器耦合面的面积比例小于1∶1，所述闪烁体晶体光耦合到光电探测器，光电探测器通过所述前端电子线路连入所述主计算机，所述前端电子线路包括信号放大电路、信号甄别电路、编码电路和信号通信电路，所述光电探测器的信号输出端通过所述信号放大电路与所述信号甄别电路的信号输入端连接，所述信号甄别电路的信号输入端通过所述编码电路和所述信号通信连入所述主计算机。
2.根据权利要求1所述的核医学诊断装置中的探测器，其特征在于，所述闪烁体晶体耦合面为多边形，所述闪烁体晶体耦合面中至少一条边与所述光电探测器耦合面中最短的一条边的边长比例小于1∶1。
3.根据权利要求2所述的核医学诊断装置中的探测器，其特征在于，所述闪烁体晶体耦合面为正方形，所述光电探测器耦合面为正方形，所述闪烁体晶体的边长为探测器边长的2/3。
4.根据权利要求2所述的核医学诊断装置中的探测器，其特征在于，所述闪烁体晶体耦合面为长方形，所述光电探测器耦合面为正方形，所述闪烁体晶体的宽为探测器边长的2/3。
5.根据权利要求1-4任一项所述的核医学诊断装置中的探测器，其特征在于，所述，所述闪烁体晶体通过光导和/或硅油耦合到光电探测器。
6.根据权利要求5所述的核医学诊断装置中的探测器，其特征在于，所述闪烁体晶体由多个独立的闪烁体晶体排列成阵列形成或由多个小的闪烁体阵列排列成大的闪烁体晶体阵列形成。
7.根据权利要求6所述的核医学诊断装置中的探测器，其特征在于，所述闪烁体晶体包括活性铊碘化钠晶体、锗酸铋晶体、硅酸镥晶体、硅酸镥-钇晶体或硅酸钆晶体。
8.根据权利要求5所述的核医学诊断装置中的探测器，其特征在于，所述光电探测器由多个独立的光电探测器排列成阵列形成或由多个小的光电探测器阵列排列成大的光电探测器阵列形成。
9.根据权利要求8所述的核医学诊断装置中的探测器，其特征在于，所述光电探测器包括光电倍增管、硅光电倍增器、位置敏感光电倍增管或雪崩光电二极管。
10.一种核医学诊断装置中的探测器的使用方法，其特征在于，所述核医学诊断装置中的探测器为权利要求1-9任一项所述的核医学诊断装置中的探测器，所述方法，包括：
光电探测器探测到由闪烁体晶体发出的光能时，将所述光能转化为检测信号，并将所述检测信号传输给前端电子线路，所述检测信号包含与探测到的光能对应的闪烁体晶体的位置信息；
所述前端电子线路检测所述检测并判断信号是否为有效信号，并将有效的检测信号传输给主计算机；
所述主计算机根据所述有效的检测信号识别闪烁体晶体。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述所述前端电子线路检测并判断所述检测信号是否为有效信号，包括：
在所述前端电子线路检测到所述检测信号为一个独立的信号时，判断得到所述检测信号为有效的检测信号；
在所述前端电子线路检测到所述检测信号为多个信号时，判断所述多个信号中的位置信息是否相同，如果相同，所述检测信号为有效的检测信号，否则，所述检测信号为无效的检测信号。
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |