CN104166151A - Pet探测模块、pet探测器和pet系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种PET探测模块、PET探测器和PET系统，所述PET探测模块包括多个探测单元，每个所述探测单元由闪烁晶体和与所述闪烁晶体一对一耦合以读出所述闪烁晶体的闪烁信号的硅光电倍增管构成，相邻两个所述闪烁晶体之间填充有用于阻挡射线的阻挡材料。根据本发明实施例的PET探测模块具有空间分辨率高、误定位概率小、能够提高PET系统的成像质量、提高疾病诊断的准确性等优点。
Description
技术领域
本发明涉及正电子发射型计算机断层显像(Positron emission tomography,以下简称PET)领域，具体而言，涉及一种PET探测模块、具有所述PET探测模块的PET探测器和具有所述PET探测器的PET系统。
背景技术
PET是一种非侵入性的核医学成像方法，其原理是使用放射性核素标记的生物活性物质参与生物体的生理代谢，利用测量放射性核素的分布，间接观察生物活性物质的代谢和三维分布情况。目前PET技术已广泛用于临床检查，包括癌症、脑部疾病和心脏病检查等。
PET系统主要由探测器、电子学系统和重建算法模块构成。其中探测器部分是系统的核心和主要成本投入部分，采用闪烁晶体耦合光电倍增管的分光方式进行事件位置的解码。对于探测器而言，采用小尺寸的晶体，利于空间分辨率的提高。但相关技术中的探测器，其光电倍增管阵列对小尺寸闪烁晶体阵列的分光定位较为困难，且容易出现较大的误定位概率，无法实现较高的空间分辨率，此外，小尺寸的闪烁晶体会增加射线在多个晶体上的散射事件，对事件位置的判定造成串扰，进一步影响高空间分辨率的实现。空间分辨率的降低会直接影响PET系统的成像质量，最终影响疾病诊断的准确度。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的上述技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种PET探测模块，该PET探测模块具有空间分辨率高、误定位概率小、能够提高PET系统的成像质量、提高疾病诊断的准确性等优点。
本发明的另一个目的在于提出一种具有所述PET探测模块的PET探测器。
本发明的再一个目的在于提出一种具有所述PET探测器的PET系统。
为实现上述目的，本发明的第一方面提出一种PET探测模块，所述PET探测模块包括多个探测单元，每个所述探测单元由闪烁晶体和与所述闪烁晶体一对一耦合以读出所述闪烁晶体的闪烁信号的硅光电倍增管构成，相邻两个所述闪烁晶体之间填充有用于阻挡射线的阻挡材料。
根据本发明实施例的PET探测模块，通过设置多个所述探测单元，且在所述探测单元中采用所述硅光电倍增管，可以使每个所述探测单元由相互耦合的一对所述闪烁晶体和所述硅光电倍增管构成，这样可以使多个所述硅光电倍增管与相同数量的多个所述闪烁晶体分别对应地一对一耦合，从而不仅可以所述硅光电倍增管对所述闪烁晶体的定位更加容易，而且消除了分光造成的误编码，大幅降低了误定位的概率，以大幅提高空间分辨率。此外，为了减小射线在多个所述闪烁晶体上的散射对事件位置判定的影响，还进一步在相邻两个所述闪烁晶体之间填充有所述阻挡材料，利用所述阻挡材料阻挡散射的伽马射线，以减少所述探测单元之间的信号串扰，从而可以进一步提高空间分辨率。由此可以提高PET系统的成像质量，以提高疾病诊断的准确性。因此，根据本发明实施例的PET探测模块具有空间分辨率高、误定位概率小、能够提高PET系统的成像质量、提高疾病诊断的准确性等优点。
另外，根据本发明上述实施例的PET探测模块还可以具有如下附加的技术特征：
根据本发明的一个实施例，每个所述闪烁晶体由一个长条形闪烁晶体块构成或由多个长条形闪烁晶体块拼接而成。这样可以实现所述闪烁晶体的生产制造。
根据本发明的一个实施例，所述闪烁晶体包含镓酸铝钆、锗酸铋、硅酸镥、硅酸钇镥、硅酸钆镥、硅酸钆、硅酸钇、氟化钡、碘化钠、碘化铯、钨酸铅、铝酸钇、溴化镧、氯化镧、钙钛镥铝、焦硅酸镥、铝酸镥和碘化镥中的至少一种。由此可以保证所述闪烁晶体的闪烁性能和与所述硅光电倍增管的耦合性能。
根据本发明的一个实施例，所述闪烁晶体具有与对应的所述硅光电倍增管相对的出光面，且所述闪烁晶体除所述出光面的其它表面上设有反光层。由此可以提高所述PET探测模块的能量分辨率和时间分辨率。
根据本发明的一个实施例，所述反光层为粘贴的反光膜、喷涂的反光材料或反光镀层。由此可以在所述闪烁晶体上形成所述反光层。
根据本发明的一个实施例，多个所述探测单元紧密排列成沿横向定向的多行和沿纵向定向的多列。这样可以使每个所述探测单元获得更大的成像视野。
根据本发明的一个实施例，每行中的所述探测单元沿横向等间距设置，每列中的所述探测单元沿纵向等间距设置，且相邻两行所述探测单元在纵向上错位设置，相邻两列所述探测单元在横向上错位设置。这样可以减少病人的扫描床位数，进行动态成像。
根据本发明的一个实施例，所述阻挡材料为铁、钢、铅、钨或铜。由此可以保证所述阻挡材料对射线具有较高的阻挡效果。
本发明的第二方面提出一种PET探测器，所述PET探测器包括：电路板；PET探测模块，所述PET探测模块为根据本发明的第一方面所述的PET探测模块，所述PET探测模块的多个所述硅光电倍增管连接固定在所述电路板上。
根据本发明实施例的PET探测器，通过利用本发明的第一方面所述的PET探测模块，具有空间分辨率高、误定位概率小等优点。
本发明的第三方面提出一种PET系统，所述PET系统包括根据本发明的第二方面所述的PET探测器。
根据本发明实施例的PET系统，通过利用根据本发明的第二方面所述的PET探测器，具有成像质量高、疾病诊断的准确性高等优点。
附图说明
图1是根据本发明实施例的PET探测模块的结构示意图。
图2是根据本发明实施例的PET探测模块的探测单元的结构示意图。
图3是根据本发明实施例的PET探测模块的硅光电倍增管的排列示意图。
图4是根据本发明实施例的PET探测器的局部结构示意图。
图5是根据本发明实施例的PET探测器的结构示意图。
图6是根据本发明另一个实施例的PET探测器的结构示意图。
图7是根据本发明另一个实施例的PET探测器的结构示意图。
附图标记：PET探测器1、PET探测模块10、电路板20、探测单元100、闪烁晶体110、硅光电倍增管120、阻挡材料200。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面参考图1-图3描述根据本发明实施例的PET探测模块10。如图1-图3所示，根据本发明实施例的PET探测模块10包括多个探测单元100，每个探测单元100由一个闪烁晶体110和一个硅光电倍增管120构成，该硅光电倍增管120与该闪烁晶体110一对一耦合以读出该闪烁晶体110的闪烁信号，相邻两个闪烁晶体110之间填充有用于阻挡射线的阻挡材料200。
根据本发明实施例的PET探测模块10，通过设置多个探测单元100，且在探测单元100中采用硅光电倍增管120，可以使每个探测单元100由相互耦合的一对闪烁晶体110和硅光电倍增管120构成，这样可以使多个硅光电倍增管120与相同数量的多个闪烁晶体110分别对应地一对一耦合，从而不仅可以硅光电倍增管120对闪烁晶体110的分光定位更加容易，而且消除了分光造成的误编码，大幅降低了误定位的概率，以大幅提高空间分辨率。此外，为了减小射线在多个闪烁晶体110上的散射对事件位置判定的影响，还进一步在相邻两个闪烁晶体110之间填充有阻挡材料200，利用阻挡材料200阻挡散射的伽马射线，以减少探测单元100之间的信号串扰，从而可以进一步提高空间分辨率。由此可以提高PET系统的成像质量，以提高疾病诊断的准确性。因此，根据本发明实施例的PET探测模块10具有空间分辨率高、误定位概率小、能够提高PET系统的成像质量、提高疾病诊断的准确性等优点。
图1和图2示出了根据本发明一个具体示例的PET探测模块10。如图1和图2所示，每个闪烁晶体110可以由一个长条形闪烁晶体块构成，也由多个长条形闪烁晶体块拼接而成。这样可以实现闪烁晶体110的生产制造。
其中，闪烁晶体110的横截面可以为多边形或圆形，以适用于不同的PET探测器。例如，闪烁晶体110可以为横截面为正方形的长方体，以便于多个探测单元100排列成矩形阵列。
具体而言，闪烁晶体110可以包含镓酸铝钆、锗酸铋、硅酸镥、硅酸钇镥、硅酸钆镥、硅酸钆、硅酸钇、氟化钡、碘化钠、碘化铯、钨酸铅、铝酸钇、溴化镧、氯化镧、钙钛镥铝、焦硅酸镥、铝酸镥和碘化镥中的至少一种。由此可以保证闪烁晶体110的闪烁性能和与硅光电倍增管120的耦合性能。
在本发明的一个实施例中，闪烁晶体110的表面可以细磨或抛光，闪烁晶体110与硅光电倍增管120相对的表面可以为出光面，闪烁晶体110除所述出光面的其它表面上可以设有反光层。也就是说，硅光电倍增管120与闪烁晶体110的所述出光面完全耦合，而闪烁晶体110的其余面上均设有所述反光层，这样可以使硅光电倍增管120收集更多的闪烁光，从而可以提高PET探测模块10的能量分辨率和时间分辨率。
具体地说，所述反光层可以为粘贴的反光膜、喷涂的反光材料或反光镀层。换言之，闪烁晶体110除所述出光面的其它表面可以粘贴反光膜、喷涂或浸泡反光材料、镀反光膜。由此可以在闪烁晶体110上形成所述反光层。
图1、图3和图4示出了根据本发明一个具体实施例的PET探测模块10。如图1、图3和图4所示，多个探测单元100可以紧密排列成沿横向定向的多行和沿纵向定向的多列(其中横向如图1、图3和图4中的箭头A所示，纵向如图1、图3和图4中的箭头B所示)。即多个探测单元100可以排列成矩形阵列。这样可以使每个探测单元100获得更大的成像视野。
进一步地，每行中的探测单元100可以沿横向等间距设置，每列中的探测单元100可以沿纵向等间距设置，且相邻两行探测单元100可以在纵向上错位设置，相邻两列探测单元100可以在横向上错位设置。具体而言，每行中所包含的探测单元100的数量可以与相邻行所包含的探测单元100的数量相差一个，每列中所包含的探测单元100的数量可以与相邻列所包含的探测单元100的数量相差一个，每行中的探测单元100可以沿横向等间距设置，每列中的探测单元100可以沿纵向等间距设置，每行中的探测单元100可以对应相邻行中两个探测单元100之间的空隙，而每列中的探测单元100可以对应相邻列中两个探测单元100之间的空隙。这样可以增加PET探测器的轴长，以便于对大型器官的诊断，减少病人的扫描床位数，进行动态成像。
其中，阻挡材料200可以间隙配合或过渡配合在相邻两个闪烁晶体110之间，并采用粘接的方式固定。也就是说，阻挡材料200的尺寸可以小于或等于相邻两个闪烁晶体110之间的间隙。这样可以便于阻挡材料200的安装。
具体地，阻挡材料200可以为铁、钢、铅、钨或铜。由此可以保证阻挡材料200对射线具有较高的阻挡效果。
举例而言，可以采用长条型LYSO闪烁晶体(硅酸钇镥闪烁晶体)，闪烁晶体110的尺寸可以为2.0mm x2.0mm x20mm，闪烁晶体110的表面抛光，且五面粘贴反光膜，仅留一面作为所述出光面以耦合单个硅光电倍增管120，构成一个探测单元100。相邻两个闪烁晶体110之间可以粘接一个尺寸为2.0mm x2.0mm x20mm的铅条作为阻挡材料200。
下面参考图4-图7描述根据本发明实施例的PET探测器1。如图4-图7所示，根据本发明实施例的PET探测器1包括PET探测模块和电路板20。
所述PET探测模块为根据本发明上述实施例的PET探测模块10，PET探测模块10的多个硅光电倍增管120连接固定在电路板20上。
根据本发明实施例的PET探测器1，通过利用本发明上述实施例的PET探测模块10，具有空间分辨率高、误定位概率小等优点。
其中，PET探测器1可以为环状结构，例如、圆形环状结构(如图5所示)、方形环状结构(如图6所示)或多边形环状结构(如图7所示)。
可选地，PET探测器1可以包括多个PET探测模块10，同一个PET探测模块10的信号可以由集成芯片全部数字化读出，或者采用电阻网络加权读出，以减少信号的数量。
下面描述根据本发明实施例的PET系统，所述PET系统包括根据本发明上述实施例的PET探测器1。
根据本发明实施例的PET系统，通过利用根据本发明上述实施例的PET探测器1，具有成像质量高、疾病诊断的准确性高等优点。
根据本发明实施例的PET系统的其他构成以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.一种PET探测模块，其特征在于，包括多个探测单元，每个所述探测单元由闪烁晶体和与所述闪烁晶体一对一耦合以读出所述闪烁晶体的闪烁信号的硅光电倍增管构成，相邻两个所述闪烁晶体之间填充有用于阻挡射线的阻挡材料。
2.根据权利要求1所述的PET探测模块，其特征在于，每个所述闪烁晶体由一个长条形闪烁晶体块构成或由多个长条形闪烁晶体块拼接而成。
3.根据权利要求1所述的PET探测模块，其特征在于，所述闪烁晶体包含镓酸铝钆、锗酸铋、硅酸镥、硅酸钇镥、硅酸钆镥、硅酸钆、硅酸钇、氟化钡、碘化钠、碘化铯、钨酸铅、铝酸钇、溴化镧、氯化镧、钙钛镥铝、焦硅酸镥、铝酸镥和碘化镥中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的PET探测模块，其特征在于，所述闪烁晶体具有与对应的所述硅光电倍增管相对的出光面，且所述闪烁晶体除所述出光面的其它表面上设有反光层。
5.根据权利要求4所述的PET探测模块，其特征在于，所述反光层为粘贴的反光膜、喷涂的反光材料或反光镀层。
6.根据权利要求1所述的PET探测模块，其特征在于，多个所述探测单元紧密排列成沿横向定向的多行和沿纵向定向的多列。
7.根据权利要求6所述的PET探测模块，其特征在于，每行中的所述探测单元沿横向等间距设置，每列中的所述探测单元沿纵向等间距设置，且相邻两行所述探测单元在纵向上错位设置，相邻两列所述探测单元在横向上错位设置。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的PET探测模块，其特征在于，所述阻挡材料为铁、钢、铅、钨或铜。
9.一种PET探测器，其特征在于，包括：
电路板；
PET探测模块，所述PET探测模块为根据权利要求1-8中任一项所述的PET探测模块，所述PET探测模块的多个所述硅光电倍增管连接固定在所述电路板上。
10.一种PET系统，其特征在于，包括根据权利要求9所述的PET探测器。
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