CN102551779B - 可变延迟装置、装置调整方法及正电子放射断层摄影系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供可变延迟装置、装置调整方法及正电子放射断层摄影系统，能够以简单的构成进行时间控制。可变延迟装置具备与飞行时间γ射线检测系统的光传感器连接，并搭载有多个导电性管脚的基板。在基板上还搭载有与多个导电性管脚中的第一导电性管脚连接的第一端子、及与多个导电性管脚中的第二导电性管脚连接第二端子。跳线以规定的距离将多个导电性管脚相对于基板电气连接，可变延迟装置的时间延迟根据由多个导电性管脚和跳线形成的第一及第二端子间的电气路径来决定。

Description

可变延迟装置、装置调整方法及正电子放射断层摄影系统

本申请主张2010年10月29日申请的美国专利申请号12/916,071、2011年9月27日申请的日本专利申请号2011-211451以及2011年10月17日申请的日本专利申请号2011-228245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

本发明所述的实施方式一般涉及将PET(Positron EmissionComputerized Tomography)传感器(sensor)的模拟(analog)信号间的相对的延迟进行调整的可变延迟装置以及校准该装置的方法。

背景技术

目前，在PET成像(Imaging)，即正电子(positron)放射断层摄影中，放射性药品经由注入、吸入以及食物摄取的全部或任一方式给与被检体。之后，药剂的物理及生物体分子的特性集中于人体内的特定部位。实际的空间分布、蓄积的位置及区域的双方或一方的浓度以及从给与及摄入到最终排出的过程(process)的动态全都在临床上具有重要性。在该过程中，附着于放射性药品的正电子放射体根据半衰期、分支比等同位素的物理性质而放射正电子。各正电子与对象物的电子相互作用，产生湮灭而生成511keV的两条γ射线，它们实质上分开180度而进行飞翔。两条γ(gamma)射线在PET检测器的闪烁(scintillation)晶体中发生闪烁事件(scintillation event)，由此该检测器检测γ射线。通过检测这两条γ射线，并在它们的位置之间画线，即通过“应答线”，来决定实际的湮灭的推定位置。虽然该过程仅仅是识别能够相互作用的1条直线，但将多条这些线蓄积并通过断层摄影重建过程而有效且准确地推定实际的分布。除两个闪烁事件的位置之外，如果可以利用二、三百微微(pico)秒以内的准确的定时(timing)，则也可以执行飞行时间(time-of-flight)的计算，进一步增加与沿该直线的湮灭事件的推定位置相关的信息。扫描仪(scanner)的定时分辨率的界限决定沿该线的定位的精度。实际的闪烁事件的定位的界限决定扫描仪的最终空间分辨率。同位素的固有特性(例如，正电子的能量(energy))与(根据两个γ射线的正电子范围及共线性)特定的放射性药品的空间分辨率的决定相关。

对多个湮灭事件重复上述过程。由于为了支援所要的成像任务(Imaging task)而决定需要几次闪烁事件，因此需要解析每个事例，但目前，在典型的长度为100cm的氟脱氧葡萄糖(Fluoro-Deoxyglucose：FDG)的研究中，大约蓄积1亿计数(count)即事件。蓄积该数量的计数所需的时间，根据注入量及扫描仪的灵敏度以及计数性能来决定。

PET成像依存于借助产生上述闪烁事件的高速且明亮的闪烁晶体的γ射线向光的转换。飞行时间PET需要亚纳秒(subnanosecond)的定时分辨率，还考虑二、三百微微秒的分辨率。调整及调节闪烁晶体、光电倍增管(Photomultiplier Tube：PMT)以及电子仪器的两个信道(channel)是十分复杂的，但在晶体及传感器的较大的阵列(array)中变得更复杂。

现代的PET系统(system)与500～600ps的定时分辨率相对应。在该水平(level)中，甚至构成元件较小的定时变动也非常重要，移行时间在该方程式中是最重要的变量。移行时间是光子撞击PMT的光电阴极时、和在PMT的阳极测量出对应的电流脉冲(pulse)时之间的平均时间。通过该量从一方的PMT向另一方的PMT的变动，使得信号在不同的时间到达解析电路。

检测链(chain)的正确的移行时间的必要性大多情况是在到达晶体位置的传感器的最短与最长的光路径间，因内部或固有的飞行差而相互抵消。其为应该执行的复杂的理论性的推定，但测量值25～40ps示出了对光路径的固有的定时变动。从而，在取得了检测器的全部信道的移行时间的均衡的状态下，25～40ps的精度是恰当的目标。也可以更准确，但对于系统性能产生的影响不可忽视。

目前，存在若干控制或追加对γ射线检测器内的PMT脉冲的时间延迟的方法。大部分的方法都包括使信号的频率成分降低，以无需全部信号同步的精度为目标的有源的构成元件。其他现有的系统由于未补偿不同的PMT组件(assembly)间的时间变动的移行，因此存在定时分辨率的劣化。另外，在目前的系统中有源(active)的电路方法增加费用，电路变得复杂，更重要的是降低了信号的质量与完整性。

专利文献1：日本特开2007-41007号公报

发明内容

本发明的课题在于，提供一种能够以简单的构成进行时间控制的可变延迟装置(device)、装置调整方法以及正电子放射断层摄影系统。

本发明涉及的可变延迟装置是与γ射线检测系统的光传感器连接的可变延迟装置，具备基板、多个导电性管脚(pin)、第一端子、第二端子、跳线(jumper)。多个导电性管脚搭载在上述基板上。第一端子与上述多个导电性管脚中的第一导电性管脚连接。第二端子与上述多个导电性管脚中的第二导电性管脚连接。跳线以规定的距离将上述多个导电性管脚相对于上述基板相互电气连接。通过该可变延迟装置导入的时间延迟根据由上述跳线相互连接的上述多个导电性管脚形成的上述第一及第二端子间的电气路径来决定。

本说明书所述的实施方式和与之伴随的许多优点如果参照以下的详细说明并与附图建立关联，则能够更完全地理解。

根据本发明涉及的可变延迟装置、装置调整方法以及正电子放射断层摄影系统，起到能够以简单的构成进行时间控制的效果。

附图说明

图1是本发明的实施方式涉及的γ射线检测系统的概略图。

图2A是包括本发明的实施方式涉及的可变延迟装置的光传感器的概略图(1)。

图2B是包括本发明的实施方式涉及的可变延迟装置的光传感器的概略图(2)。

图3是本发明的实施方式涉及的连续可变延迟装置的概略图。

图4A是本发明的实施方式涉及的可变延迟装置的延迟调整的概略图(1)。

图4B是本发明的实施方式涉及的可变延迟装置的延迟调整的概略图(2)。

图4C是本发明的实施方式涉及的可变延迟装置的延迟调整的概略图(3)。

图5A是本发明的实施方式涉及的其他可变延迟装置的延迟调整的概略图(1)。

图5B是本发明的实施方式涉及的其他可变延迟装置的延迟调整的概略图(2)。

图5C是本发明的实施方式涉及的其他可变延迟装置的延迟调整的概略图(3)。

图6A是本发明的实施方式涉及的调整后具有固定的延迟的时间延迟装置的概略图(1)。

图6B是本发明的实施方式涉及的调整后具有固定的延迟的时间延迟装置的概略图(2)。

图7是包括本发明的实施方式涉及的可变延迟装置的其他光传感器构造的概略图。

图8是包括本发明的实施方式涉及的时间延迟装置的光传感器的更进一步构造的概略图。

图9是本发明的其他实施方式涉及的不连续时间延迟装置的概略图。

图10是本发明的实施方式涉及的其他不连续时间延迟装置的概略图。

图11是根据本发明的实施方式涉及的计算机(computer)控制的不连续时间延迟装置的概略图。

图12是根据本发明的实施方式涉及的其他计算机控制的不连续时间延迟装置的概略图。

图13是本发明的实施方式涉及的时间延迟装置用的校准电路的概略图。

图14是本发明的实施方式涉及的时间延迟装置用的其他校准电路的概略图。

图15是本发明的实施方式涉及的时间延迟装置的校准的概略图。

附图符号说明：

205基板

210、215导电性管脚

220跳线

240时间延迟装置

具体实施方式

一般来说，在飞行时间γ射线检测系统中，可变延迟装置与光电倍增管、或光传感器连接。可变延迟装置包括有基板和搭载在基板上的多个导电性管脚。另外，可变延迟装置包括有与多个导电性管脚中的第一导电性管脚连接的第一端子和与多个导电性管脚中的第二导电性管脚连接的第二端子。另外，以规定的距离将多个导电性管脚相对于基板电气连接的跳线也包括在可变延迟装置中。在此，通过可变延迟装置导入的时间延迟根据由多个导电性管脚和跳线形成的第一及第二端子间的电气路径来决定。

在用于细微的定时调整的一个实施方式中，能够进行连续调整。在其他实施方式中，通过将跳线物理性地设定，或通过电子选择各种延迟电路，从而能够进行不连续调整。还提供了由400ps构成的最大移行时间变动和由40ps构成的十个步骤的不连续延迟电路。但是，对于本领域技术人员来说不言而喻，其他的最大移行时间变动及延迟步骤也能够不脱离本发明的范围。

以下，参照若干附图整体对同一或对应的部品表示类似的参照号码的附图。图1是本发明的实施方式涉及的γ射线检测系统的概略图。在图1中，将光电倍增管135及140排列在光导(light guide)130上，将闪烁晶体105的阵列排列在光导130之下。将闪烁晶体125的第二阵列与闪烁晶体105对置排列，并将光导115、光电倍增管195及110配置在第二阵列上。

在图1中，如果从被检体(未图示)放射出γ射线，则γ射线在相反方向上相互以大致180°进行飞翔。在闪烁晶体100及120中，γ射线的检测同时发生，在规定的制限时间内在由闪烁晶体100及120检测出γ射线时，决定闪烁事件。这样，γ射线定时检测系统由闪烁晶体100及120同时检测γ射线。在此，仅仅是为了便于理解，而对闪烁晶体100中的γ射线的检测进行叙述。但是，对于本领域技术人员而言不言而喻，在本说明书中关于闪烁晶体100进行叙述的说明同样能够适用于闪烁晶体120中的γ射线检测。

各光电倍增管(PMT)110、135、140以及195分别与可变增益放大器(Variable Gain Amplifiers：VGA)150、152、154及156连接。VGA使信号缓冲(buffer)工作，作为PMT制造工艺的一部分自然地发生，且能够将由PMT110、135、140、195的经年变化引起的PMT增益的变动调整为使取得系统吸收。将从各VGA150、152、154及156输出的信号分为两条各自的电子路径。

将一方的电子路径用于测量γ射线的到达时间。去往该路径的信号一般通过将来自相同的检测器的两个以上的信号在加法放大器184及186中进行合计来形成。通过将来自相同的检测器的多个信号进行合计的作用，来提高对定时推定值的信噪比，减少电子构成元件的所需数量。合计之后，将信号传向鉴别器187及188。典型的、具有能够调节的阈值的鉴别器187或188当合计的信号移交阈值设定时，准确地生成设定了定时的电子脉冲。鉴别器187或188的输出使时间数字转换器(Time-To-Digital Converter：TDC)189及190启动。TDC189或190对系统时钟(system clock)(未图示)生成将鉴别器脉冲的时间进行编码(code)的数字输出。在飞行时间PET系统的情况下，TDC189或190以15～25ps的精度生成时间戳(time stamp)。

在各PMT110、135、140、195的情况下，在各PMT110、135、140、195上具有测量信号的振幅所使用的独立的电子路径。该路径由滤波器(filter)160、162、164及166与模拟数字转换器(Analog ToDigital Converter：ADC)176、177、178及179构成。滤波器160、162、164或166例如，频带滤波器用于测量值的信噪比的优化，且在由ADC176、177、178或179进行的向数字信号的转换前执行抗混叠(anti-aliasing)。ADC176、177、178或179以100MHz进行工作，例如，此时，中央运算处理装置(Central Processing Unit：CPU)170可以是执行数字积分的自激型(free-running type)。或者，ADC176、177、178或179也可以是峰值感测型(peak-sensing type)。ADC及TDC的输出被供给到CPU170进行处理。处理工序由推定对于各事件的、来自ADC输出的能量及位置、及来自TDC输出的到达时间的工序构成，根据以前的校准，为了使能量、位置及到达时间的推定值的精度提高，可以包括许多的订正步骤。对于本领域技术人员而言不言而喻，作为不连续逻辑门，可以将CPU170安装成专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit：ASIC)、可编程门阵列(Field Programmable Gate Array：FPGA)、或其他复杂可编程(program)逻辑器件(Complex Programmable Logic Device：CPLD)。也可以将FPGA或CPLD的安装编码成VHDL、VERILOG或其他任意的硬件(hardware)描述语言。也可以将编码在直接FPGA或CPLD内存储于电子存储器(memory)，或者也可以作为单独的电子存储器来存储。另外，电子存储器可以是ROM(Read Only Memory)、EPROM(ErasableProgrammable Read only Memory)、EEPROM(Electronically Erasableand Programmable Read Only Memory)、或闪存器(flash memory)等非易失性的存储器。电子存储器还可以是静态(static)或动态(dynamic)RAM(Random Access Memory)等易失性存储器。不仅用于FPGA或CPLD与电子存储器之间的相互作用还用于管理电子存储器，还可以设置微控制器(microcontroller)或微处理器(microprocessor)等处理器(processor)。

或者，可以将CPU170安装成容纳于上述电子存储器中的任一个、及硬盘(hard disk)装置、CD(Compact Disc)、DVD(Digital VersatileDisc)、闪盘驱动器(flash drive)或其他已知的存储介质的全部或任一个中的一式的计算机可读指令。另外，计算机可读指令也可以作为美国因特尔公司的XEON(注册商标)、或美国AMD公司的OPTERON(注册商标)等处理器、及微软(Microsoft)VISTA(注册商标)、UNIX(注册商标)、Solaris(注册商标)、LINUX(注册商标)、Apple公司的Mac-OS(注册商标)以及与本领域技术人员公知的其他操作系统(operating system)等一起工作的应用程序(utility application)、背景程式(background daemon)、或操作系统的构成元件、或它们的组合来提供。

一旦由CPU170进行处理，则被处理的信号进行保存于电子存储部180、以及显示于显示部145的双方或一方。对于本领域技术人员而言不言而喻，电子存储部180可以是硬盘装置、CD-ROM装置、DVD装置、闪存装置、RAM、ROM、或本行业公知的所有的其他电子存储装置。显示部145可以安装成LCD(Liquid Crystal Display)显示装置、CRT(Cathode-Ray Tube)显示装置、等离子(plasma)显示装置、OLED(Organic Light Emitting Display)、LED(light-EmittingDiode)、或本行业熟知的所有的显示装置。如上所述，本说明书提供的电子存储部180及显示部145的叙述仅仅是具体例，并不限定本发明的范围。

图1还包括γ射线检测系统与其他外部装置及用户(user)双方或一方连接而发挥作用的接口(Interface)175。例如，接口175可以是USB(Universal Serial Bus)接口、PCMCIA(Personal Computer MemoryCard International Association)接口、以太网(注册商标)接口、或本行业公知的其他所有接口。接口175可以是有线或无线的、为了与用户进行对话，还可以包括键盘或鼠标双方或一方、或本行业公知的其他人机接口装置(human interface device)。

接下来，对本实施方式涉及的可变延迟装置进行说明。本实施方式涉及的可变延迟装置是与γ射线检测系统的光传感器连接的可变延迟装置，具备基板、多个导电性管脚、第一端子、第二端子、跳线。多个导电性管脚搭载在上述基板上。第一端子与上述多个导电性管脚中的第一导电性管脚连接。第二端子与上述多个导电性管脚中的第二导电性管脚连接。跳线以规定的距离将上述多个导电性管脚相对于上述基板相互电气连接。通过该可变延迟装置导入的时间延迟根据由上述跳线相互连接的上述多个导电性管脚形成的上述第一及第二端子间的电气路径来决定。

另外，在本实施例中，可变延迟装置与光传感器的端子串联连接。另外，光传感器可以为硅(silicon)光电倍增管。

图2A及2B是组装了本实施方式涉及的连续时间延迟装置的光电倍增管、即光传感器的概略图。在图2A及2B中，光电倍增管140与图1的光电倍增管140相同。来自光电倍增管140的信号导线200与时间延迟装置240电气连接。时间延迟装置240包括搭载有导电性管脚210、215的基板、即印刷电路基板205。为了导入与由导电性管脚210、215及跳线220形成的电气路径相对应的时间延迟，而将跳线220与导电性管脚210、215电气连接。高压电缆(cable)230及信号电缆225也与基板205连接。另外，虽然图2A及2B未图示出，但连接于高压电缆230与光电倍增管之间的分压器、或泄放(bleeder)电路用于使向光电倍增管140的倍增极(dynode)供给的电压递减到所希望的值。

图3是图2A及2B的连续延迟装置240的概略图。如上所述，导电性管脚210、215搭载在电路基板上、即基板205上，跳线220用于将上述导电性管脚相互电气连接。

图4A～4C是在连续延迟装置140中设定所希望的延迟的工序的概略图。在图4A中，为了将导电性管脚210、215电气连接，而将跳线220可滑动地与导电性管脚210、215连接。如虚线的箭头所示，为了设定所希望的延迟，跳线220使导电性管脚210、215上下滑动。

图4B中，通过使跳线在导电性管脚210、215的规定的位置滑动来设定传导路径405。那样，从第一导电性管脚210向第二导电性管脚215的合计延迟为从基板205到跳线220的各导电性管脚的长度以及跳线220自身的长度的函数。如图4C所示，通过使跳线220在导电性管脚210、215上向基板205的更远处滑动，由此传导路径410变得更长。这样，图4C的构成比图4B的构成导入更大的延迟。当跳线220位于距离导电性管脚210、215上的基板205最远的位置时，发生连续延迟装置140的最大延迟。

即，时间延迟的最大延迟根据上述多个导电性管脚的全长来决定。

对于本领域技术人员来说很明白，导电性管脚210及215由铜、铝(aluminum)及金的全部或任一个等任意的导电性材料制成即可。另外，跳线220也由铜、铝及金的全部或任一个等任意的导电性材料制成即可。导电性管脚210、215还可以是任意形状或长度。如上所述，本说明书所述的导电性管脚210、215及跳线220的形状、尺寸(size)及材料构成仅仅是事例，并不限定本发明的范围。

在较小的延迟的情况下，参照图3及图4A～4C说明的两个导电性管脚的构成较恰当，但在较大的延迟的情况下，导电性管脚的管脚长可能变得过大。从而，如图5A所示，本发明的其他实施方式涉及的连续时间延迟装置500包括搭载于基板510的多个导电性管脚501～506。如上所述，基板是印刷电路基板即可。跳线520为了将导电性管脚501～506相互电气连接，而包括多个连接点(point)。如图5B所示，为了制成传导路径及对应的延迟，将跳线520可滑动地与导电性管脚501～506连接。如图5C所示，为了设定由各导电性管脚501～506的长度及跳线520自身的长度构成的传导路径525，而将跳线520设定为距离基板510规定的距离。

另外，在图5A～5C中，将连续时间延迟装置500以包括6根导电性管脚501～506的方式示出，但对于本领域技术人员来说不言而喻，连续时间延迟装置500并不限定于此。为了实现所希望的最大延迟，可以更多或更少的导电性管脚。图5A～5C的连续时间延迟装置500只要将导电性管脚的管脚长保持为较短，就可以实现比图3的连续时间延迟装置更大的延迟。

另外，可变延迟装置也可以具备将跳线搭载在多个导电性管脚的规定的位置的固定单元。

另外，如图6A及6B所示，一旦将连续时间延迟装置500调整为所希望的延迟，则使用粘着剂等固定剂600将跳线520保持在规定位置即可。在图6A及6B中，示出了固定剂600将跳线520搭载在最外侧的导电性管脚501及506上的例子，但也可以是其他的构成。例如，固定剂600可以将跳线520搭载在各导电性管脚501～506上，或搭载在1根导电性管脚上，或者搭载于其他可能的所有导电性管脚的组合。另外，跳线520也可以软钎焊或压接在导电性管脚上。如上所述，图6仅仅是事例，对于本领域技术人员来说不言而喻，将跳线520固定在导电性管脚501～506的其他方法也能够不脱离本提案的范围。

图7是连续延迟装置500经由信号导线700与光电倍增管140连接的光电倍增管140、即光传感器的其他构成的概略图。在图7中，连续延迟装置500的导电性管脚501～506将跳线520设置在其间，与光电倍增管140相对。但是，对于本领域技术人员不言而喻，那样的构成仅仅为事例，并不限定本提案。例如，为了使导电性管脚501～506的朝向偏离光电倍增管140，可以配置连续延迟装置500。图7还示出了与连续延迟装置500连接的信号电缆705、以及与基板510连接的高压电缆(cable)710。这些电缆可以包括如上所述的分压器。

另外，可变延迟装置的基板可以远离光传感器进行配置。

另外，图8是连续延迟装置240的其他构成的概略图。图8中，连续延迟装置240搭载于远离光电倍增管140配置的第一印刷电路基板800上。信号电缆805将第二印刷电路基板810与电路基板800上的连续延迟装置相互连接。信号导线815将光电倍增管140与印刷电路基板810连接。高压电缆820还与包括上述分压器的印刷电路基板810连接。

对于本领域技术人员来说不言而喻，具有两个导电性管脚的连续延迟装置虽在图8中示出，但这样的实施方式并不限定于具有两个导电性管脚的连续延迟装置。实际上，可以使用组装有所有数量的导电性管脚及对应的跳线的连续延迟装置，而不脱离本提案的范围。

另外，在其他实施方式中，可变延迟装置具备多个延迟元件和至少一个跳线。多个延迟元件将根据该延迟元件的长度而固定的时间延迟导入。跳线将多个延迟元件中的至少两个延迟元件相互连接。并且，该可变延迟装置的整体延迟根据由至少一个跳线与至少两个延迟元件形成的整体传导路径长度来决定。在传导路径中，信号通过传播导体内的电场的变化来进行传递。

在本提案的其他实施方式中叙述了具有事先设定的不连续的延迟元件的延迟装置。图9中示出了不连续延迟装置900。在图9中，事先设定的延迟元件905～950各自实现40微微秒的延迟。但是，对于本领域技术人员来说不言而喻，延迟元件905～950并没有脱离本提案的范围，可以实现大于40微微秒的延迟或小于40微微秒的延迟。同样，图9中示出了10个不连续元件905～950，但对于本领域技术人员来说不言而喻，在本提案中，可以使用所有数量的不连续延迟元件。

例如，在图9的例子中，通过可变延迟装置导入的时间延迟的范围是0～400微微秒。

在图9中，第一导线960与延迟元件中的第一元件905连接。第二导线955与延迟元件中的第二元件925连接。为了形成全长为延迟元件905～925及跳线965～980的长度的总和的传导路径，附加的跳线965～980在延迟元件905与延迟元件925之间将全部的延迟元件相互连接。根据该传导路径长度可以得到延迟总和。

图9示出了各延迟元件905～950具有相同长度的固定延迟，但本发明还包括具有不同长度的不连续延迟的不连续时间延迟装置。在图10中，时间延迟装置1000包括四个不连续延迟1005、1010、1015以及1020，各自具有不同的延迟。例如，示出了40微微秒、80微微秒、160微微秒以及320微微秒的延迟。对于本领域技术人员来说不言而喻，可以为其他的延迟值而不脱离本发明的范围，。

在图10中，第一导线1025与延迟元件1005连接。第二导线1030与延迟元件1015连接。跳线1035除了延迟元件1010外，还将延迟元件1005与1015相互连接。如上所述，通过图10的不连续延迟装置1000实现的复合延迟由延迟元件1005的长度、延迟元件1015的长度以及跳线1030的长度来决定。另外，虽然图10中未示出，但为了构成各种延迟，还可以使用附加的跳线。这样，包括各自具有不同的事先设定的延迟的多个不连续延迟元件1005～1020的不连续延迟装置1000可以用于大范围的延迟值的安装。

另外，在延迟装置1000中设定所希望的延迟的工序可以通过手动或计算机控制来执行。如图11所示，在计算机控制下设定延迟的再一实施方式中，将900及1000双方或一方的跳线置换为与控制部1105连接的电子控制开关(switch)1101、1102、1103、1104。从而，通过不关闭开关1101、1102、1103、1104中的任一个，或关闭几个或全部，并通过控制部1105来设定延迟装置1000的延迟。将各开关1101、1102、1103、1104配置成例如使铜制的阻抗(impedance)控制的导电性痕迹(trace)的一部分迂回。从而，通过电子开关(1101、1102、1103、1104)，使信号可以选择性地将导线较长的路径1107、1108、1109、1110迂回，从而可以将阻抗控制的导电性痕迹内的PMT信号路径的有效移行长度逐渐增加地进行整。为了根据启动的开关1101、1102、1103、1104，能够进行大范围的调整，可以将各自具有不同的长度的几个比较长的路径1107、1108、1109、1110沿阻抗控制的导电性痕迹1100来进行排列。将较长的路径1107、1108、1109、1110各自的有效移行时间划定为表示调整的细分性的规定的最小值。为了使对具有最高的重要性的信号部分的被短路的短截线的有害影响最小，而选择所迂回的较长的路径1107、1108、1109、1110各自的有效的短路的短截线(stab)长。

图11包括四根较长的路径1107、1108、1109、1110，但也可以包括所有数量的更长的路径，而不脱离本发明。开关1101、1102、1103、1104还可以是常开或常闭的任一种开关，在控制部中，为了控制开关，可以使用正逻辑或负逻辑的任一种。如上所述，图11仅仅是事例，并不限定本发明。

这样，例如，可变延迟装置具备规定长度的导电性痕迹、与导电性痕迹的第一端部连接的第一端子、与导电性痕迹的第二端部连接的第二端子、将导电性痕迹的一部分迂回的多个开关、以及为了设定可变延迟装置的整体延迟而控制多个开关的控制部。并且，可变延迟装置的整体延迟根据由导电性痕迹的未迂回一部分和关闭的多个开关的任一个，在第一端子与第二端子之间形成的传导路径长度来决定。

例如，控制部为了使导电性痕迹的一部分迂回，而将多个开关中的至少一个子集关闭。

另外，可变延迟装置还可以具备存储分别对于多个开关的设定值的非易失性存储器。

例如，如图12所示，可以将EEPROM1106等非易失性存储器与控制部1105连接，并存储开关的设定。那样，控制部1105变更对信号延迟施加影响的构成元件或变更其他系统时，能够将开关的设定再写入EEPROM1106中。不言而喻，也可以使用闪存器、EPROM、PROM(Programmable Read Only Memory)以及备用电池(batteryback-up)RAM等其他非易失性存储器，而不脱离本发明的范围。非易失性存储器还可以装入控制部1105，或者也可以是图12所示的单独的装置。

然后，说明延迟装置的调整方法。将下述方法适用于连续及不连续的两个延迟装置的校准。延迟装置240、500及1000的全部或任一个都可以组装于电子基板等，该电子基板包括用于在PMT的各阶段(stage)向检测器或PET系统的PMT或电子基板供给适当的电压的分压器。调整机构如果被单独地组装于各PMT，则细微延迟可以使用脉冲激光(pulsed laser)、同时产生γ射线源及闪烁晶体来设定。

在一个方法中，将脉冲激光1300的输出由光束分离器(beamsplitter)1315进行分割，并送至图13所示的两台检测器1305、1310。激光1300一般产生微微秒脉冲，但也可以使用飞秒(femtosecond)或纳秒(nanosecond)的脉冲激光而不脱离本发明的范围。一个检测器1305及电缆的组合是“基准检测器”。将被调整的全部装置相对于同一基准检测器1305进行校准。通常为了将两个检测器1305、1310总是确实地放置在同一场所，而使用固定件(未图示)。将基准检测器1305及试验下的检测器1310的输出双方都送至示波器(oscilloscope)1320、或其他适宜的电子测量装置。然后，以在来自基准检测器1305的脉冲与来自试验下的检测器1310的脉冲之间生成所希望的相对延迟的方式，来调整可变延迟装置240、500或1000。

这样，例如，调整时间延迟装置的装置调整方法是对闪烁器照射同时产生γ射线，并由基准检测器检测闪烁事件。另外，由多个光传感器检测上述闪烁事件，按多个光传感器的每一个测量与闪烁事件被检测的时间相对应的到达时间。并且，根据测量到的各到达时间，对时间延迟装置上的多个导电性管脚调整时间延迟装置的跳线。

在图14所示的其他方法中，将闪烁晶体与基准检测器1405及试验下的检测器1410相结合。将两个检测器1405、1410放置在同时产生γ射线源1400(例如，来自22Na或68Ge的511keV的湮灭光子)的两侧。将所调整的全部装置相对于同一基准检测器1405进行校准。为了总是将两个检测器确实地放置在同一场所，而使用固定件(未图示)。将基准检测器1405及试验下的检测器1410的输出双方都送至示波器1415或其他适宜的电子测量装置。然后，以在来自基准检测器的脉冲与来自试验下的检测器的脉冲之间生成所希望的相对延迟的方式，来调整可变延迟元件。

上述任一方法均可以将延迟调整通过手动或计算机控制来执行。在手动调整的情况下，连续可变延迟装置的可滑动元件的位置应该可以通过手、或通过由与可滑动的元件连结的千分尺(micrometer)进行手动移动阶段来设定。或者在能够不连续地调整的延迟装置中，应该可以由手来设定跳线位置。在由计算机控制进行的调整的情况下，连续可变延迟装置的可滑动元件应该可以通过使用步进电机(stepper motor)并由计算机控制进行的移动阶段来进行设定。另外，在具备电子控制开关(switching)元件的实施方式中，计算机应该可以选择电子开关的设定。这些方法的优点在于这些调整能够在PMT制造中实施。激光法特别需要较短的设置和测量时间，其结果使全部成本(cost)下降。或者，如果调整机构单独地组装于各PMT，或调整机构组装于一个以上的单独的电子基板，则可以将PMT组装于检测器之后，设定对各PMT/电缆的所希望的延迟。对于本领域技术人员而言不言而喻，上述的调整方法同样适用于装置1000等不连续延迟装置，以及具有装置240及500等两个导电性管脚或多个导电性管脚的连续延迟装置。

组装检测器之后实行调整的情况下，是在校准之前，将全部的PMT与图15所示的延迟基板1600连接。将延迟基板1600与扫描仪(未图示)及示波器的前置模拟电路连接。在图15中示出了4信道的示波器，但对于本领域技术人员而言不言而喻，也能够使用多于4信道或少于4信道的示波器。如上所述，图15的示波器信道的数量仅仅为事例。将位于延迟基板1600上的全部的跳线设定在默认(default)位置。

(为了使光飞行延迟均衡)将射线源配置成：使γ射线入射至第一触发区域(trigger zone)1500的中心点1501。通过(例如，使用铅或钨准直器)物理性瞄准，或通过(使用用于开始取得来自试验下的检测器的信号而适宜地定位的基准检测器)电子瞄准，或通过用于选择只入射至检测器的中心的事件而使用检测器的位置检测功能，来实现γ射线向附近触发区域中心的区域的瞄准。然后，将包括于第一触发区域的PMT1～4分别与延迟链基板1600连接。将来自各PMT的光脉冲例如在示波器(未图示)上视觉化成脉冲1505～1520，并调整延迟装置1525～1540，直到脉冲1505及1545～1555排列成相同的时间延迟t1。然后，在其余的触发区域2～5中重复该工序。

虽然叙述了一定的实施方式，但这些实施方式仅仅是作为例证而被提示出，并不限定本发明的范围。实际上，本发明所述的新的方法、装置及系统能够以各种各样的其他形式来具体化。另外，在本说明书所述的方法、装置及系统的形式中，各种省略、置换及改变都可以不脱离本发明的精神而实行。附加的权利要求的范围及它们的同等物都是属于本发明的范围及精神的范围内的形式或改变。

例如，本说明书所述的方法、装置及系统可以适用于包括多个γ射线检测器的正电子放射断层摄影系统。在该情况下，各γ射线检测器具备阵列状排列的多个闪烁晶体、与闪烁晶体相邻并阵列状排列的多个光传感器、分别与多个光传感器对应的多个可变延迟装置。另外，各可变延迟装置具备基板、搭载于基板上的多个导电性管脚、与多个导电性管脚中的第一导电性管脚连接的第一端子、与多个导电性管脚中的第二导电性管脚连接的第二端子、以规定的距离将上述多个导电性管脚相对于基板相互电气连接的跳线。并且，通过可变延迟装置导入的时间延迟由用跳线相互连接的多个导电性管脚形成的第一及第二端子间的电气路径来决定。

另外，本说明书所述的方法、装置及系统可以适用于例如包括多个检测器模块的正电子放射断层摄影系统。在该情况下，各检测器模块具备阵列状排列的多个闪烁晶体、与闪烁晶体相邻并阵列状排列的多个光传感器、相对于分别与多个光传感器对应的信号产生可变的时间延迟的单元。

另外，本说明书所述的方法、装置及系统还可以适用于例如包括多个γ射线检测器的正电子放射断层摄影系统。在该情况下，各γ射线检测器具备阵列状排列的多个闪烁晶体、与闪烁晶体相邻并阵列状排列的多个光传感器、分别与多个光传感器对应的多个可变延迟装置。另外，各可变延迟装置具备：根据该延迟元件的长度来导入固定的时间延迟的多个延迟元件、和将多个延迟元件中的至少两个延迟元件相互连接的至少一个跳线。并且，该可变延迟装置的整体延迟根据由至少一个跳线与至少两个延迟元件形成的整体传导路径长度来决定。

Claims (22)

1.一种可变延迟装置，其与γ射线检测系统的光传感器连接，该可变延迟装置的特征在于，具备：

基板；

多个导电性管脚，它们搭载在上述基板上；

第一端子，其与上述多个导电性管脚中的第一导电性管脚连接；

第二端子，其与上述多个导电性管脚中的第二导电性管脚连接；

跳线，其以规定的距离将上述多个导电性管脚相对于上述基板相互电气连接，

根据由上述跳线相互连接的上述多个导电性管脚形成的上述第一端子及上述第二端子间的电气路径，来决定由该可变延迟装置导入的时间延迟。

2.根据权利要求1所述的可变延迟装置，其特征在于，

还具备固定单元，该固定单元将上述跳线在上述多个导电性管脚上搭载在规定的位置。

3.根据权利要求1所述的可变延迟装置，其特征在于，

上述时间延迟的范围为0～400微微秒。

4.根据权利要求1所述的可变延迟装置，其特征在于，

上述时间延迟的最大延迟根据上述多个导电性管脚的全长来决定。

5.根据权利要求1所述的可变延迟装置，其特征在于，

上述基板安装于上述光传感器。

6.根据权利要求4所述的可变延迟装置，其特征在于，

该可变延迟装置与上述光传感器的端子串联连接。

7.根据权利要求1所述的可变延迟装置，其特征在于，

上述基板远离上述光传感器配置。

8.根据权利要求1～7中任一项所述的可变延迟装置，其特征在于，

上述光传感器是光电倍增管。

9.根据权利要求1～7中任一项所述的可变延迟装置，其特征在于，

上述光传感器是硅光电倍增管。

10.一种可变延迟装置，其与γ射线检测系统的光传感器连接，该可变延迟装置的特征在于，具备：

多个延迟元件，它们将根据该延迟元件的长度而固定的时间延迟导入；

至少一个跳线，其将上述多个延迟元件中的至少两个延迟元件相互连接，

根据由上述至少一个跳线和上述至少两个延迟元件形成的整体传导路径的长度，来决定该可变延迟装置的整体延迟。

11.一种如权利要求1所述的装置调整方法，是为了在γ射线检测系统中产生时间延迟而对时间延迟装置进行调整的方法，其特征在于，包括以下步骤：

对闪烁器照射同时产生γ射线的步骤；

由基准检测器来检测闪烁事件的步骤；

由多个光传感器来检测上述闪烁事件的步骤；

按上述多个光传感器的每一个测量与上述闪烁事件被检测的时间对应的到达时间的步骤；

根据测量到的各到达时间，对上述时间延迟装置上的多个导电性管脚调整上述时间延迟装置的跳线的步骤。

12.根据权利要求11所述的装置调整方法，其特征在于，

上述同时产生γ射线的γ射线源是22Na或68Ge放射性源。

13.根据权利要求11所述的装置调整方法，其特征在于，

调整上述跳线的步骤利用手动来执行。

14.根据权利要求11所述的装置调整方法，其特征在于，

调整上述跳线的步骤通过使用千分尺使上述跳线沿上述多个导电性管脚平行移动来执行。

15.根据权利要求11所述的装置调整方法，其特征在于，

上述调整步骤在计算机控制下使用步进电机来执行。

16.根据权利要求11～15中任一项所述的装置调整方法，其特征在于，

上述光传感器是光电倍增管。

17.根据权利要求11～15中任一项所述的装置调整方法，其特征在于，

上述光传感器是硅光电倍增管。

18.一种正电子放射断层摄影系统，其包括多个γ射线检测器，各γ射线检测器具备：

多个闪烁晶体，它们排列成阵列状；

多个光传感器，它们与上述闪烁晶体相邻并排列成阵列状；

多个可变延迟装置，它们分别与上述多个光传感器对应，

上述正电子放射断层摄影系统的特征在于，

各可变延迟装置具备：

基板；

多个导电性管脚，它们搭载在上述基板上；

第一端子，其与上述多个导电性管脚中的第一导电性管脚连接；

第二端子，其与上述多个导电性管脚中的第二导电性管脚连接；

跳线，其以规定的距离将上述多个导电性管脚相对于上述基板相互电气连接，

根据由上述跳线相互连接的上述多个导电性管脚形成的上述第一端子及上述第二端子间的电气路径，来决定由该可变延迟装置导入的时间延迟。

19.一种正电子放射断层摄影系统，其包括多个γ射线检测器，

各γ射线检测器具备：

多个闪烁晶体，它们排列成阵列状；

多个光传感器，它们与上述闪烁晶体相邻并排列成阵列状；

多个可变延迟装置，它们分别与上述多个光传感器对应，

上述正电子放射断层摄影系统的特征在于，

各可变延迟装置具备：

多个延迟元件，它们导入根据该延迟元件的长度而固定的时间延迟；

至少一个跳线，其将上述多个延迟元件中的至少两个延迟元件相互连接，

根据由上述至少一个跳线和上述至少两个延迟元件形成的整体传导路径的长度，来决定该可变延迟装置的整体延迟。

20.一种可变延迟装置，其与γ射线检测系统的光传感器连接，该可变延迟装置的特征在于，具备：

规定长度的导电性痕迹；

第一端子，其与上述导电性痕迹的第一端部连接；

第二端子，其与上述导电性痕迹的第二端部连接；

多个开关，它们将上述导电性痕迹的一部分迂回；

控制部，为了设定上述可变延迟装置的整体延迟，该控制部控制上述多个开关，

根据由上述导电性痕迹的未迂回的一部分和被关闭的上述多个开关的任一个在上述第一端子与上述第二端子间形成的传导路径的长度，来决定上述整体延迟。

21.根据权利要求20所述的可变延迟装置，其特征在于，

为了将上述导电性痕迹的一部分迂回，上述控制部将上述多个开关中的至少一个子集关闭。

22.根据权利要求20或21所述的可变延迟装置，其特征在于，

还具备非易失性存储器，其将分别对于上述多个开关的设定值进行存储。