CN102455432B - Pet检测器模块、放射线检测器、pet扫描仪系统、信号处理方法、及放射线检测器模块的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够降低成本，对检测增大有效的光的总量及在高速计数中提供优良的性能的PET检测器模块、放射线检测器、PET扫描仪系统、信号处理方法，及放射线检测器模块的制造方法。本发明的PET检测器模块具备闪烁晶体元件的阵列与多个光传感器。所述阵列包含实质上光学地分离的多个子阵列。所述光传感器以覆盖所述阵列的方式配置排列，并接收从所述阵列放射出的光。所述子阵列以如下方式光学地分离，即，从配置在对应的子阵列内的个别的晶体元件放射出的光被汇聚，并主要通过上述多个光传感器中的覆盖上述对应的子阵列的光传感器被接收。接收来自第1子阵列的晶体元件的光的光传感器还接收来自与第1子阵列相邻的唯一的子阵列的晶体元件的光。

Description

PET检测器模块、放射线检测器、PET扫描仪系统、信号处理方法、及放射线检测器模块的制造方法

相关申请的交叉引用 

本申请主张2010年10月19日申请的美国专利申请号12/907,092及2011年9月27日申请的日本专利申请号2011-210687的优先权，并在本申请中引用上述日本专利申请的全部内容。 

技术领域

本说明书所记载的实施方式整体涉及γ(gamma)射线检测及正电子(positron)发射断层摄影用等的放射线检测器的结构。 

背景技术

目前，一般而言、γ射线检测器特别是正电子发射断层摄影(Positron Emission Computerized Tomography：PET)的使用在医用成像(imaging)领域正在增加。在PET成像中，通过注射、吸入、或经口摄取，放射性药剂进入到被摄像的被检体内。投予放射性药剂后，该药剂利用其物理性及生命体分子的特性集中于人体内的特定部位。药剂的实际的空间分布、药剂的积聚区域的浓度及从投予直到最终排出的过程(process)的动态全部是具有临床上重要性的因素。在该过程间，附着于放射性药剂的正电子放射体，根据半衰期、分支比等同位元素的物理性质来放射出正电子。 

放射性原子核素放射正电子。并且，如果放射的正电子与电子碰撞，则发生抵消事件(event)，正电子及电子抵消。大多情况下，抵消事件产生大致在180度方向上放射出的511keV的2条γ射线。 

检测2条γ射线，通过在那些检测位置间拉直线，即，应答线(Line Of Response：LOR)，可以分度出本来要抵消的位置。该过程只识别可以相互作用的线，但可以通过积聚多条那样的线，并执行断层 摄影重建过程来推定本来的分布。2个闪烁事件(scintillationevent)的位置之外，如果可以利用正确的定时(timing)(数百微(pico)秒以内的)，则还可以通过计算飞行时间(Time Of Flight：TOF)，来增加沿应答线的与事件的推定位置相关的信息。扫描仪(scanner)的定时的分辨率的界限决定沿该线的定位的精度。决定本来的闪烁事件的位置时的限界决定了扫描仪的终极的空间分辨率。另一方面，同位元素的固有的特性(例如，正电子的能量(energy))也对(根据2个γ射线的正电子范围及共直线性)特定的药剂的空间分辨率的决定有用。 

上述的检测过程必须对多个抵消事件进行重复。为了解析每个成像案例，支援成像任务，必须决定需要几次计数(即，成对的事件)，但在现有的惯例中，在典型的、长度为100cm的氟代脱氧葡萄糖(Fluoro-Deoxyglucose：FDG)的研究中规定需要积聚数亿计数。积聚这些数量的计数所需的时间，根据药剂的注入量、扫描仪的灵敏度及计数(count)性能来决定。 

PET成像系统为了检测从被检体放射出的γ射线，使用相互对置配设的检测器。典型地，为了检测从各角度飞来的γ射线，使用环状配置的检测器。从而，PET扫描仪为了能够尽可能多的捕获本质上应成为同向性的照射，典型地具有实质上的圆筒形状。如果知道了PET扫描仪的整体的形状，还存在另一个课题，即，在γ射线经路内尽可能多地配置的闪烁材料，尽可能使多的γ射线停止并转换为光。为了可以根据断层摄影重建的原理重建放射性同位元素的时间空间分布，需要赋予检测的各事件的能量(即，产生的光的量)、位置及定时特征。大多最新的PET扫描仪都由数千个个别的晶体构成。这些晶体模块(module)化地进行排列，用于确定闪烁事件的位置。典型的、晶体元件的断面大概为4mm×4mm。也存在是比其小的尺寸或大的尺寸，或正方形以外的断面的情况。晶体的长度或深度是决定捕捉γ射线的概率的要素，典型的范围为10-30mm。相关的检测器模块是扫描仪的主要的构成零件。 

PET成像依靠于通过高速、明亮的闪烁晶体将γ射线转换为光 。决定闪烁器内的相互作用位置与使各个事件成对的时间之后，可以使抵消过程的位置再生。在这些处理中，需要极快速的构成零件(检测器或电子零件等)，并且，也需要良好的信噪比。信噪比使用高质量的电子零件，主要通过伴随检测过程的固有的泊松(Poisson)统计来决定。通过检测更多的光子来改善信噪比，进而提高空间及定时分辨率。即使改良了检测器结构及电子零件，但也不能补偿检测过程中的显著的光的损失。超过在被汇聚的光的总量中的闪烁器内生成的量的部分，是为了提高结构上的设计效率。也就是为了使汇聚的光量最大，使光传感器尽可能靠近闪烁晶体而配置，并回避反射等边缘(edge)效应。因此，需要晶体与传感器(sensor)之间的距离近的较大的阵列(array)检测器。 

如上所述，PET成像系统不单是计数器，检测闪烁事件的存在之外，还必须识别事件位置。在概念上，为了可以识别各相互作用的位置的大概最直接的结构是对于各闪烁器晶体具有个别的光传感器及数据取得通道(cannel)的结构。根据一般的光传感器的物理尺寸、各数据取得通道所需的电力及与这些要素相关的成本等制约条件，为了减少光传感器及电子零件的通道数，通常使用任何方式的多重化形式。 

通过适当地核实光如何在多个光传感器分配，可以将事件位置分配给任意的传感器应答组。从而，需要将光分配给多个传感器。为了实现适当的光分布(以足够的传感器检测少量的光的方式)，有时需要使晶体与传感器之间的光导(light guide)的厚度或间隔变大。但是，在高速计数中，需要同时进行处理的多个事件、在闪烁事件间有效地进行工作的光学分离、及较小的检测器块(block)的形成。根据这2个要求，检测器的结构在2个不同的方向上推进。 

现在能够利用的PET扫描仪具有2个主要的检测器模块结构。第1型是形成覆盖圆筒状的整体轴方向范围的晶体阵列的大面积检测器。几个模块为了圆筒状而一起进行排列。各模块与相邻的模块光学地进行结合。光传感器(例如，光电倍增管，即PMT)的阵列配置在模块上，并配置在模块间的连接部分。参照图1A的结构，示出了包含晶体阵列101与PMT阵列102的模块。晶体阵列101由多个晶体103构 成，PMT阵列102由多个PMT104构成。该方法使光学连接部分与边界数最小，保证优异的光汇聚。但是，该结构存在缺点，即，多个传感器会曝光为单一闪烁事件的光，并会由于相互靠近而限制处理生成事件的能力，还会限制整体的计数能力。 

第2结构为了可以使晶体识别单纯化而例如基于具有4个PMT传感器的光学地分离的区域。在图1B的结构中，区域要素105由大约50mm×50mm的晶体组件(assembly)上的4个PMT传感器构成。在该方法中，晶体扩展至阵列的最端部。从而，为了从所有的PMT汇聚能够检测事件位置的足够的光，大多使用较厚的光导。为了构成检测器，首先，通过配置多个(例如，3个或4个)块来埋设轴方向范围。并且，通过重复该图案来形成整体圆筒。参照图1B及图1C所示的结构。该方法的优点是具有优异的融通性(检测器块的功能可以完全在扫描仪的外部(即，与作为对于顾客眼中的维护及扫描仪的制造有利的完整系统的一部分只可以进行试验及校正的大面积的连续检测器相比，检测器块可以个别地进行试验及校正。))，和各模块能够并列工作的优异的计数能力。该结构的缺点是进一步限制了具有多个光学面、会妨碍有效的光汇聚、及传感器范围的选择组合。 

如图8的下部所示，在现有技术的一结构中，部分重叠的PMT的阵列排列在小的2D晶体阵列整个上。此时，4个传感器的4个四等分覆盖各晶体阵列。但是，该结构时，没有将边缘部有效使用的手段，该概念倒不如是为了覆盖较大的表面而被采用。另外，在具备TOF功能的最近的PET系统中，主要使用意味着多个极小阵列的1英寸(inch)及1-1/2英寸的PMT。另外，该结构在细长的检测器内不具备相同的安装。图8的上部所示的1D版本(version)在与1个传感器靠近其表面的一半的2个子阵列(sub array)之间单纯地共有，但不保持为了执行2D定位的足够的信息。 

例如，四方共有方式可以通过2种方法进行执行。 

在个别模块的四方共有方法中，图10A所示的模块1001等相邻的个别的模块不光学地结合，且不共有任一PMT1002。如图10B所示，个别四方共有方式的模块1001的晶体阵列(闪烁器阵列)1003不能以大 概小于1个光传感器(PMT)的宽度靠近地配置。该方法的重要的缺点在于个别四方共有方法中的相邻的模块间的较大的间隙。此外，细长的阵列下的个别模块四方共有方法效率非常差，且会显著阻碍高集成化。 

在连续的四方共有方法中，如图10C所示，检测器实质上连接于环的整体周边的四周。在该方法中，当四方共有方式的模块1004的晶体阵列(闪烁器阵列)1005共有PMT时，可以更靠近地配置，从而，丧失了它们的独立性。此时，模块实质上变成了使若干PMT1006在模块间共有的单一的连续检测器。在连续的四方共有方法中丧失了模块的独立性是指一旦设置“全部的”检测器模块，则检测器变得能够全面地工作，并变得在设置前不能进行模块的完全的试验及校准。在连续的四方共有方法中，不能在将单元(unit)组装入扫描仪前制造及试验能够完全工作的个别单元，另外，一部分的检测器发生故障时，不能更换个别模块。这是连续的四方共有方法的重大的实质上的缺点。 

先行技术文献 

专利文献1：特开2007-41007号公报 

发明内容

因此，本发明的课题在于：提供一种能够降低成本，对检测有效的光总量的增大及在高速计数中提供优良的性能的PET检测器模块、放射线检测器、PET扫描仪系统、信号处理方法及放射线检测器模块的制造方法。 

在一实施方式中，PET检测器模块具备闪烁晶体元件的阵列与多个光传感器。闪烁晶体元件的阵列包含实质上光学地分离的多个子阵列。多个光传感器以覆盖上述阵列的方式配置排列，以接收从上述阵列放射出的光的方式来构成。上述多个子阵列以如下方式光学地分离，即，从配置在对应的子阵列内的个别的晶体元件放射出的光被汇聚，并主要通过上述多个光传感器中的覆盖上述对应的子阵列的光传感器被接收。上述多个光传感器中接收从第1子阵列的晶体元件 放射出的光的至少一个光传感器，还接收从与第1子阵列相邻的唯一的子阵列的晶体元件放射的光。 

在其他的实施方式中，放射线检测器具备多个相邻的模块方式的检测器段。各检测器段(segment)包含闪烁晶体元件的阵列、光导及反射体。光导与上述闪烁晶体元件的阵列相邻地配置排列。反射体配置排列在上述检测器段的周围，以使得通过闪烁事件在上述检测器段内产生的光实质性地困在该检测器段。各检测器段连结于以从上述段中的至少1个来接收光的方式构成的多个光传感器。 

在其他的实施方式中，PET扫描仪系统具备相互相邻地配置排列并形成圆筒形的检测器环的多个检测器模块。各检测器模块包含多个相邻的模块方式的检测器段。各检测器段包含闪烁晶体元件的阵列、光导及反射体。光导与上述闪烁晶体元件的阵列相邻而配置排列。反射体配置排列在上述检测器段的周围，以使得通过闪烁事件在上述检测器段内产生的光实质上困在该检测器段。各检测器段连结于以从上述段中的至少1个来接收光的方式构成的多个光传感器。 

在其他的实施方式中，信号处理方法使用PET检测器模块，该模块具有包含实质上光学地分离的多个子阵列的闪烁晶体元件的阵列，和以覆盖该阵列的方式配置排列，以接收从该阵列放射出的光的方式构成的多个光传感器，该方法包括以下步骤：根据上述多个子阵列中的第1子阵列来检测第1闪烁事件的步骤；通过上述多个子阵列中的至少1个子阵列，从与上述第1子阵列分离的第2子阵列来检测第2闪烁事件的步骤；上述第1子阵列与上述第2子阵列通过至少1个子阵列被分离时，同时解析来自与上述第1闪烁事件相关的各光传感器的第1信号与来自与上述第2闪烁事件相关的各光传感器的第2信号的步骤。 

在其他的实施方式中，放射线检测器模块的制造方法包括以下步骤：制造包含2个终端子阵列及多个中间子阵列的多个闪烁晶体子阵列的步骤；制造包含2个终端零件及多个中间零件的多个光导零件的步骤；为了形成2终端段，在上述终端零件中的对应的1个上安装各终端子阵列的步骤；为了形成多个中间段，在上述中间零件中的对应的1 个上安装各中间子阵列的步骤；在上述中间段中的至少1个侧面上安装反射材料的步骤；为了形成具有闪烁层及光导层的模块基底(module base)，将上述终端段及上述多个中间段一起安装的步骤。 

本发明与伴随的许多优点通过与附图一起，参照以下的详细的说明，可以更好地理解。 

根据本实施方式涉及的PET检测器模块、放射线检测器、PET扫描仪系统、信号处理方法、及放射线检测器模块的制造方法，可以起到减低成本，对检测增大有效的光的总量及在高速计数中提供优良的性能的效果。 

附图说明

图1A表示光传感器覆盖闪烁阵列而进行配置的现有的PET检测器模块结构。 

图1B表示光传感器覆盖闪烁阵列而进行配置的现有的PET检测器模块结构。 

图1C表示光传感器覆盖闪烁阵列而进行配置的现有的PET检测器模块结构。 

图1D表示具备多个检测器模块的PET扫描仪环。 

图2表示包含支承结构体、晶体阵列(闪烁器阵列)、光导、及PMT的配置的检测器模块的一实施方式。 

图3表示包含多个相邻的模块方式的检测器段，各段包含晶体阵列及光导的放射线检测器。 

图4表示段化及非段化的实施方式中的对于2个事件的触发区与光分布的比较。 

图5表示20cm FOV(Field Of View)的实施方式中的晶体子阵列及对应的光导零件。 

图6表示32cm FOV的实施方式中的晶体子阵列及对应的光导零件。 

图7表示根据其他的实施方式的段化的检测器模块。 

图8表示现有的检测器模块。 

图9表示根据一实施方式的放射线检测器模块的制造方法的各步骤。 

图10A表示现有的四方共有结构。 

图10B表示现有的四方共有结构。 

图10C表示现有的四方共有结构。 

图11A表示个别模块的实施方式。 

图11B表示连续的四方共有方式的实施方式。 

符号说明 

220检测器模块 

201光传感器 

203晶体阵列 

具体实施方式

下面，参照附图，图1D表示根据一实施方式的PET扫描仪结构200。如图1D所示，检测器环(ring)210包含多个矩形的检测器模块220。根据一实施方式，检测器环210包含40个检测器模块220。在其他的实施方式中，为了制作大口径尺寸将48个模块作为扫描仪使用。 

PET检测器模块具备闪烁晶体元件的阵列与多个光传感器。闪烁晶体元件的阵列包含实质上光学地分离的多个子阵列。多个光传感器以覆盖上述阵列的方式进行排列，以接收从上述阵列放射出的光的方式构成。上述多个子阵列以如下方式光学地分离，即，从配置在对应的子阵列内的个别的晶体元件放射出的光被汇聚，并主要通过上述多个光传感器中的覆盖上述对应的子阵列的光传感器被接收。上述多个光传感器中接收从第1子阵列的晶体元件放射出的光的至少一个光传感器，还接收从与第1子阵列相邻的唯一的子阵列的晶体元件放射的光。 

图2示出例如包含支承结构体204与由个别的检测器晶体构成的2次元的晶体阵列203的检测器模块结构。各检测器晶体吸收γ射线并放射闪烁光子。闪烁光子通过光电倍增管(Photomultiplier Tube：PMT)进行检测。光导202配置在检测器的晶体阵列与PMT201之间。如图2所示，各检测器模块包含各种尺寸的多个PMT201，各PMT201覆盖多个检测器晶体。各PMT201产生闪烁事件时，生成急剧上升后指数函数性地减少的模拟(analog)信号。从1个检测器晶体放射出的光子可以通过多个PMT201来检测。但是，与事件对应的检测器晶体可以根据在各PMT201中生成的模拟信号来决定。 

图2所示的检测器模块是细长的。一般长轴比短轴长3-4倍以上。该结构使对于模块内部的晶体的模块端部的晶体的比最小，尽管如此，为了保证适当的计数能力制出足够数量的个别模块。各模块光学地分离，由于光传感器在相邻的模块间不是共有的，因此，各模块可以个别地进行校准。 

图2的检测器模块的配置排列是为了兼顾为了使计数速度最大，尽可能制作较多的光学地独立的模块，与为了使光汇聚最高，使边缘效应最小而制作较大的连续的检测表面。 

图2的结构沿检测器的长轴包含相当量的光共有及光混成作用。此外，图2所示的大的结构体的构成伴随详细的光学要求，有时提起若干制造课题。 

例如，本说明书所述的一实施方式以使用模块方式的段的图2所示的细长的检测器模块的制造方法为对象。如图3所示，通过使晶体阵列203及光导202段化可以使性能提高，制造容易。在一实施方式中，使晶体阵列203及光导202遍及连结2个PMT的中央线进行段化。在图3所示的实施方式中，使用3型(type)的段，各段包含晶体子阵列及对应的光导子零件。在该实施方式中的1个型的段是涉及图5及图6后面详细叙述的终端型的段301。在该实施方式中的其他型的段是也在图5及图6所示出的中间型的段302及303。 

这样，检测器模块例如具备至少5个模块方式的检测器段。并且，例如，各检测器段包括第1段、第2段、第3段、第4段、第5段。第1段包含闪烁晶体元件的终端型的阵列及终端型的光导。第2段包含闪烁晶体元件的中间型的阵列及第1中间型的光导。第3段包含闪烁晶体元件的上述中间型的阵列及第2中间型的光导。第4段包含闪 烁晶体元件的上述中间型的阵列及上述第1中间型的光导。第5段包含闪烁晶体元件的上述终端型的阵列及上述终端型的光导。 

并且，检测器模块还具备反射体元件，其构成为实质性地汇聚从上述对应的子阵列内的上述个别的晶体元件放射出的光，该光主要通过上述多个光传感器中覆盖上述对应的子阵列的光传感器被接收。 

另外，晶体元件的阵列所包含的多个子阵列各自通过由多个光传感器中的4个光传感器构成的对应的组的各部分来而被覆盖。另外，多个子阵列以如下方式光学地分离，即，从配置在对应的子阵列内的个别的晶体元件的任一个来的光被汇聚，并主要通过由4个光传感器构成的上述对应的组的各部分被接收。另外，在多个光传感器中，接收从第1子阵列内的晶体元件放射出的光的至少2个光传感器还接收从与第1子阵列相邻的唯一的子阵列内的晶体元件放射出的光。 

检测器模块还具备信号处理装置(device)，其构成为：其为定义为该PET检测器模块的部分重叠的多个触发区，构成为：将在各自包含上述多个光传感器中的多个光传感器的多个触发区中至少1个触发区所包含的光传感器的输出信号，根据每个闪烁事件进行合计。并且，接收来自相邻的子阵列的光的至少1个光传感器属于2个触发区 

在本实施方式中，例如，将各子阵列通过在图3所示的各晶体子阵列的周围安装反射材料304来光学地分离。由此带来若干优点。第一，来自1个子阵列的光停留在相同的阵列上，对于图4如后所述，减少与相邻的子阵列的部分重复或混成作用。第二，各闪烁事件通常只作用于4个PMT。在该实施方式中，来自由4个PMT构成的组的所有的PMT的信号为了形成触发区而进行结合(即，为了生成定时触发信号在模拟区域进行合计的PMT)。例如，图4通过将PMT1-PMT4形成第1触发区，将PMT3-PMT6形成第2触发区等等，示出了5个触发区。 

像这样的实施方式，具有小的触发区对于定时分辨率来说是有利的。例如，由于通过各PMT通道的前置放大器(preamplifier)，可以对信号施加若干噪音(noise)，因此通过减少触发区内的通道总数，可以减少噪音总量。超过由4个PMT构成的区域而扩张的光不对定时信 号产生影响。在该实施方式中，实质上将来自γ事件的闪烁光全部限制于单一触发区内。如果增大信噪比，则提高定时分辨率。由于部分重叠的触发区的边界线与光传感器的中心相匹配，因此，段的边界线(接缝)也与光传感器的中心相匹配，能够完全地实现该优点。 

另外，2个事件在这些事件不共有任一PMT的条件下，能够同时进行处理。该条件当在对象的2个事件间存在1个以上的子阵列时立即成立。为了生成各γ射线的到达时间、能量及相互作用位置的推定值，这些事件使用模拟及数字的电子零件的组合来进行处理。在大多的现有型γ射线检测系统中，定时从根据来自PMT的多个信号的模拟合计的复合定时信号的生成导出。接着，前沿甄别器(leading edgediscriminator)或恒比甄别器(constant fraction discriminator)适用于复合信号。 

大多将合计信号的PMT称为“触发区”。触发区有时部分重叠或有时相分离。在一实施方式中，触发区部分重叠。不仅是为了导出事件的到达时间而使用，对于各触发区的合计信号通常启动能量及位置信息的取得或处理。一般而言，各PMT典型地连接于包含整形滤清器(fllter)及模拟数字转换器的电子零件的个别通道。如果取得被触发，则对于触发区内的各PMT的PMT信号一直在规定的时间窗(window)间进行计算。接着进行累计的累积信号以数字方式进行合计，生成事件的能量的推定值，利用使用这些信号的重心计算来推定相互作用的位置。最新的系统为了改善定时、能量及位置的推定值而包含基于存储了大多数情况的查找表(lookup table)的多重补偿。 

这样，在使用检测器模块的信号处理方法中，检测模块根据多个子阵列中的第1子阵列来检测第1闪烁事件。另外，检测模块通过多个子阵列中的至少1个子阵列，从与第1子阵列分离的第2子阵列来检测第2闪烁事件。并且，当第1子阵列与第2子阵列通过至少1个子阵列来而被分离时，信号处理装置同时解析来自与第1闪烁事件相关的各光传感器的第1信号与来自与第2闪烁事件相关的各光传感器的第2信号。 

另外，信号处理装置解析第1信号与上述第2信号时，决定对于第 1闪烁事件的第1位置、第1能量及第1到达时间，并决定对于第2闪烁事件的第2位置、第2能量及第2到达时间。 

另外，如图4的下部所示，来自1个闪烁事件的光被提供给更少的传感器，提高了检测的统计学质量，产生其结果高度的定时信息。在图4的上部所示的非段化结构中，来自2个事件的光分布可能部分重叠(相互干涉或堆积(pile up)的)，特别是在高速计数中，检测的质量会降低。 

另外，利用图3的段化方法，制造变得更容易且更经济。由于晶体在扫描仪中显然是最贵的构成要素，因此应该使晶体阵列的制造原料利用率进一步提高。由于产生不良影响的不良阵列只是较小的子阵列，因此可以一边较小地抑制对成本方面的影响一边排除不良等性能低的阵列，因此可以实现其原料利用率的提高。 

另外，对于不同的段的晶体子阵列及光导零件可以光学地进行连结(例如，通过粘着剂进行结合)，并且能够个别地进行检查。从而，对于1个段的问题可以不重新制造整体检测器模块而是进行修复。另外，小的晶体子阵列可以使制造及操作更容易，随之减低成本。 

还可以制成各种尺寸的检测器模块，且使用同一组的子阵列可以容易地进行维护。例如，如图5所示，长度为20cm的检测器可以使用2型的晶体子阵列(2个12×16终端阵列及3个8×16中间阵列)与3型的光导子零件(1个终端零件及2型的中间零件)来制作。另外，如图6所示，32cm检测器模块可以使用相同的子阵列(2个12×16终端阵列及3个8×16中间阵列)与相同的光导子零件来制作。特别的，在32cm检测器模块上，除了2个终端零件，还使用4个第1型的中间零件与3个第2型的中间零件。也能够使用其他尺寸的晶体子阵列及其他组合或尺寸的光导零件。 

这样，例如，检测器模块具备9个模块方式的检测器段。另外，例如，检测器模块包含奇数的中间模块方式的检测器段与2个终端模块方式的检测器段。 

虽然重复，但由于晶体是昂贵的构成要素，因此在制造过程中如果在不同型的扫描仪间使用共用的构成要素，根据实际的市场状况制 作各型所需的比例则变得极为有效率。 

图9表示制造根据一实施方式的放射线检测器模块的方法的各步骤。 

在步骤910中，制造包含2个终端子阵列及多个中间子阵列的多个闪烁晶体子阵列。例如，参照图5及图6。 

在步骤920中，制造包含2个终端零件及多个中间零件的多个光导零件。例如，各光导零件参照示出包含用于保持1个以上的PMT的一部分的至少1个凹陷部分的图3。 

在步骤930中，为了形成2个终端段，在终端光导零件中的对应的一个上安装各终端子阵列。 

在步骤940中，为了形成多个中间段，在中间零件中的对应的1个上安装各中间子阵列。例如，参照图3、图5及图6。 

在步骤950中，将反射材料安装在终端及中间的段的各自的侧面上。 

在步骤960中，为了形成具有闪烁层及光导层的模块基底，将终端段及多个中间段以例如图5及图6的一个所示的顺序一起进行安装。 

在步骤970中，为了将光传感器保持在规定位置，将多个光传感器在模块基底上使用凹陷部分来配置排列。此时，多个光传感器可以包含不同尺寸的光传感器。 

在步骤980中，将多个光传感器及模块基底配置在图2所示的支承结构体204内。 

另外，例如，步骤920包含在各光导零件内，形成为了保持各自不同尺寸的光传感器的至少2个凹陷部分的步骤，步骤970也可以包含在模块基底上配置排列包含不同尺寸的光传感器的多个光传感器的步骤。 

另外，例如，步骤920也可以包含制造至少1个第1型的中间零件及至少1个第2型的中间零件的步骤。 

在其他的实施方式中，上述概念根据需要将各子阵列连结于执行定位计算所需的最小个数的传感器的规则，可以适用于其他的结构。例如，如图7所示，所需的最小个数的传感器在最上部的结构中为4个， 但在图7所示的下面2个结构中，所需的最小数的传感器为3个。另外，图7所示的虚线示出了如何将模块进行段化，但不示出全部的段 

图11A及图11B示出将多个个别模块(例如图11A所示的模块)以各自的间隙变得最小的方式接近配置的段化的结构。另外，图11B表示保持他们的独立性的段化的结构。特别地，图11B的模块间的间隙与光传感器的宽度相比极小，相当于单一的晶体宽度的同等以下、例如不足4mm。 

这样，多个检测器模块各自独立，比上述光传感器中的一个的宽度更相互接近地配置排列，以形成上述圆筒状的检测器环。另外，多个检测器模块各自独立，相互间以比4mm窄的间隔配置排列，以形成上述圆筒状的检测器环。 

可以实现这样的配置排列是因为接收从第1子阵列内的晶体放射出的光的(模块内的多个光传感器中的)至少1个光传感器还接收从与第1子阵列相邻的唯一的子阵列内的晶体放射出的光。单一的光传感器与在3个以上的子阵列间共有的(即，光传感器在跨越2个正交的方向的子阵列间共有的)现存的四方共有方法不同，在本实施方式中，光传感器是在2个以下的子阵列间、且只在一方向上共有。 

图11B所示的配置排列是段化的模块方法的实用性的优点，那是由于将各模块设置在扫描仪内之前，可以完全地进行试验机校正。另外，需要更换模块时可以快速地更换是因为不需要将更换模块光学地连结相邻的模块，且可以在设置模块前预先校正。 

另外，在一实施方式中，由于传感器阵列实质上与晶体阵列尺寸相同，因此对装配尺寸加以限制。另外，在一实施方式中，晶体阵列考虑到制造公差及装配公，并实质上与传感器直径的尺寸相同或稍小。 

如上所述，本说明书所记载的实施方式在降低成本，对检测有效的光总量的增大及高速计数方面提供了优良的性能。 

虽然记载了一定的实施方式，但这些实施方式是作为例子进行说明的，并不对本发明的范围作出限定。本发明所记载的新方法或系统能够以其他的各种形态进行实施。另外，在不脱离发明的要旨的范围 内，可以将本发明所记载的新的方法或系统进行各种的省略、置换、变更。这些实施方式或其变形与包含于发明的范围或要旨中一样，与权利要求的范围中所记载的发明一起包含于其均等的范围中。 

Claims (17)

1.一种PET检测器模块，其特征在于，具备： 

闪烁晶体元件的阵列，其包含实质上光学地分离的多个子阵列； 

多个光传感器，其以覆盖上述阵列的方式被配置排列，并以接收从上述阵列放射出的光的方式构成， 

上述多个光传感器分别以在上述多个子阵列所包含的2个以下的子阵列间共有的方式配置， 

上述多个子阵列以如下方式光学地分离，即，从配置在对应的子阵列内的个别的晶体元件放射出的光被汇聚，并主要通过上述多个光传感器中的覆盖上述对应的子阵列的光传感器被接收， 

上述多个光传感器中接收从第1子阵列的晶体元件放射出的光的至少一个光传感器，还接收从与第1子阵列相邻的唯一的子阵列的晶体元件放射的光。 

2.根据权利要求1所述的PET检测器模块，其特征在于， 

上述多个子阵列各自通过由上述多个光传感器中的4个光传感器构成的对应的组的各部分而被覆盖， 

上述多个子阵列以如下方式光学地分离，即，从配置在对应的子阵列内的个别的晶体元件的任一个来的光被汇聚，并主要通过由4个光传感器构成的上述对应的组的各部分被接收， 

上述多个光传感器中接收从上述第1子阵列内的晶体元件放射出的光的至少2个光传感器还接收从与上述第1子阵列相邻的唯一的子阵列内的晶体元件放射出的光。 

3.根据权利要求1或2所述的PET检测器模块，其特征在于，还具备信号处理装置，其为定义为该PET检测器模块的部分重叠的多个触发区，构成为：将在各自包含上述多个光传感器中的多个光传感器的多个触发区中至少1个触发区所包含的光传感器的输出信号，根据每个闪烁事件进行合计， 

接收来自相邻的子阵列的光的至少1个光传感器属于2个触发区。 

4.根据权利要求1所述的PET检测器模块，其特征在于， 

还具备反射体元件，其构成为实质性地汇聚从上述对应的子阵列内的上述个别的晶体元件放射出的光，该光主要通过上述多个光传感器中覆盖上述对应的子阵列的光传感器被接收。 

5.一种放射线检测器，其特征在于， 

具备多个相邻的模块方式的检测器段， 

各检测器段包含： 

闪烁晶体元件的阵列； 

光导，其与上述闪烁晶体元件的阵列相邻地配置排列； 

反射体，其配置排列在上述检测器段的周边，以使得通过闪烁事件在上述检测器段内产生的光实质性地被困在该检测器段； 

以覆盖上述多个相邻的模块方式的检测器段的方式被配置的多个光传感器， 

上述多个光传感器分别以在上述多个相邻的模块方式的检测器段所包含的2个以下的检测器段间共有的方式配置。 

6.根据权利要求5所述的放射线检测器，其特征在于， 

具备至少5个模块方式的检测器段， 

各检测器段包含： 

第1段，其包含闪烁晶体元件的终端型的阵列及终端型的光导； 

第2段，其包含闪烁晶体元件的中间型的阵列及第1中间型的光导； 

第3段，其包含闪烁晶体元件的上述中间型的阵列及第2中间型的光导； 

第4段，其包含闪烁晶体元件的上述中间型的阵列及上述第1中间型的光导； 

第5段，其包含闪烁晶体元件的上述终端型的阵列及上述终端型的光导。 

7.根据权利要求5或6所述的放射线检测器，其特征在于， 

具备9个模块方式的检测器段。 

8.根据权利要求5或6所述的放射线检测器，其特征在于，包含奇数的中间模块方式的检测器段与2个终端模块方式的检测器段。 

9.一种PET扫描仪系统，其特征在于， 

具备相互相邻地配置排列而形成圆筒状的检测器环的多个检测器模块， 

各检测器模块包含多个相邻的模块方式的检测器段， 

各检测器段包含： 

闪烁晶体元件的阵列； 

光导，其与上述闪烁晶体元件的阵列相邻地配置排列； 

反射体，其配置排列在上述检测器段的周边，以使得通过闪烁事件在上述检测器段内产生的光实质性地被困在该检测器段； 

以覆盖上述多个相邻的模块方式的检测器段的方式被配置的多个光传感器， 

上述多个光传感器分别以在上述多个相邻的模块方式的检测器段所包含的2个以下的检测器段间共有的方式配置。 

10.根据权利要求9所述的PET扫描仪系统，其特征在于， 

上述多个检测器模块各自独立，比上述光传感器中的一个的宽度更相互接近地配置排列，以形成上述圆筒状的检测器环。 

11.根据权利要求9或10所述的PET扫描仪系统，其特征在于， 

上述多个检测器模块各自独立，相互间以比4mm窄的间隔配置排列，以形成上述圆筒状的检测器环。 

12.一种信号处理方法，该方法使用PET检测器模块，该模块具有：包含实质上光学地分离的多个子阵列的闪烁晶体元件的阵列，和以覆盖该阵列的方式配置排列，以接收从该阵列放射出的光的方式构成的多个光传感器，并且该方法使用的PET检测器模块是形成圆筒状的检测器环的多个检测器模块中的一个，其特征在于， 

上述信号处理方法包括以下步骤， 

在上述PET检测器模块内，从上述多个子阵列中的第1子阵列来检测第1闪烁事件的步骤； 

在上述PET检测器模块内，通过从上述多个子阵列中的至少1个子阵列，从与上述第1子阵列分离的第2子阵列来检测第2闪烁事件的步骤； 

在上述PET检测器模块内，在上述第1子阵列与上述第2子阵列至少通过1个子阵列被分离时，信号处理装置同时解析来自与上述第1闪烁事件相关的各光传感器的第1信号与来自与上述第2闪烁事件相关的各光传感器的第2信号的步骤。 

13.根据权利要求12所述的信号处理方法，其特征在于， 

解析上述第1信号与上述第2信号的步骤包括： 

上述信号处理装置 

决定对于上述第1闪烁事件的第1位置、第1能量及第1到达时间的步骤； 

决定对于上述第2闪烁事件的第2位置，第2能量及第2到达时间的步骤。 

14.一种放射线检测器模块的制造方法，其特征在于，包括以下步骤： 

制造包含2个终端子阵列及多个中间子阵列的多个闪烁晶体子阵列的步骤； 

制造包含2个终端零件及多个中间零件的多个光导零件的步骤，其中在各光导零件内形成用于保持各自的光传感器的至少1个凹陷部分； 

为了形成2个终端段，在上述终端零件中的对应的1个上安装各终端子阵列的步骤； 

为了形成多个中间段，在上述中间零件中的对应的1个上安装各中间子阵列的步骤； 

在上述中间段中的至少1个侧面上安装反射材料的步骤； 

为了形成具有闪烁层及光导层的模块基底，将上述终端段及上述多个中间段一起安装的步骤， 

上述光导层具有多个凹陷部分， 

上述多个光传感器分别在被配置在上述多个凹陷部分中的对应的凹陷部分时，以在上述多个子阵列所包含的2个以下的子阵列间共有的方式配置。 

15.根据权利要求14所述的制造方法，其特征在于， 

上述制造多个光导零件的步骤包括在各光导零件内，形成用于保持各自的光传感器的至少1个凹陷部分的步骤， 

还包括在上述模块基底上配置排列多个光传感器的步骤。 

16.根据权利要求14所述的制造方法，其特征在于， 

上述制造多个光导零件的步骤包括在各光导零件内，形成用于保持各自不同尺寸的光传感器的至少2个凹陷部分的步骤， 

还包括在上述模块基底上配置排列包含不同尺寸的光传感器的多个光传感器的步骤。 

17.根据权利要求14，15或16所述的制造方法，其特征在于， 

上述制造多个光导零件的步骤包括制造至少1个第1型的中间零件及至少1个第2型的中间零件的步骤。