CN104720842A - 基于SiPM的新型PET探测器架构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于SiPM的新型PET探测器架构，包括探测器盒、电子学盒以及连接电缆，连接电缆包括上部电缆以及下部电缆，上部电缆设置在探测器盒与电子学盒之间用于传输探测器盒工作所需的电压以及输出的模拟信号，下部电缆设置在电子学盒上用于传输电子学盒产生的数字及模拟信号到数据采集系统，在探测器盒以及电子学盒之间还设置热绝缘材料，上部电缆穿过热绝缘材料。本发明不仅提高了PET探测器性能和稳定性，还有效降低了PET探测器整体温度控制难度及维护成本。
Description
技术领域
本发明涉及医疗器械技术领域，特别是涉及一种基于SiPM的PET探测器架构。
背景技术
正电子发射计算机断层扫描（Positron Emission Tomography，简称PET）是一种核医学成像技术，它为全身提供三维的和功能运作的图像。
传统的PET系统都是基于PMT（Photomultiplier Tube，光电倍增管），PMT输出信号小（小于5毫伏），工作电压高（1000-1500伏），易受外部环境干扰（电磁场，温度等）。为确保信号质量，基于PMT的PET探测器设计要求前端电路（主要包括电源分压模块和信号处理电路）离PMT越近越好。这样的设计存在几个问题：1.前端电路离PMT太近，一旦出现故障，容易烧坏PMT。2.前端电路中的信号处理电路一般容易发热，由于离PMT太近，PMT又对温度较为敏感，为了严格控制PMT的温度必须要使用温控系统，使得温控系统的设计难度加大。3.PMT与前端电路高度集成，前端电路如果出现故障，需要连同PMT一起拆除，恢复时需要重新耦合PMT和晶体，加大维护难度。
另一方面，SiPM（Silicon Photomultiplier，硅光电倍增管）越来越多地应用在PET系统中，PET探测器的设计也因为SiPM的一些特性得以改进。SiPM输出信号相比PMT大很多（10到几百毫伏），工作电压低，即使在SiPM和前端电路之间通过较长的线缆输入电压和输出信号，也不会降低信号性能。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种基于SiPM新型PET探测器架构，提高PET探测器的性能和稳定性，降低PET探测器维护成本。
本发明是这样实现的，提供一种基于SiPM的新型PET探测器架构，包括探测器盒、电子学盒以及连接电缆，连接电缆包括上部电缆以及下部电缆，上部电缆设置在探测器盒与电子学盒之间用于传输探测器盒工作所需的电压以及输出的模拟信号，下部电缆设置在电子学盒上用于传输电子学盒产生的数字及模拟信号到数据采集系统，在探测器盒以及电子学盒之间还设置热绝缘材料，上部电缆穿过热绝缘材料。
进一步地，在探测器盒内部包含闪烁晶体：硅酸镥（LSO）、硅酸钇镥（LYSO）、氟化钡（BaF2）和锗酸铋（BGO）之中的一种或多种，以及光电传感器（SiPM）。
进一步地，热绝缘材料为不透明硅胶或树脂材料。
进一步地，在电子学盒内部包含PET信号处理电路。
具体地，PET信号处理电路主要包括前端电路，前端电路包括放大电路、成形电路、编码电路以及电源分压模块。
与现有技术相比，本发明的基于SiPM的新型PET探测器架构，基于SiPM的特性，将PET探测器分成了三个组成部分：探测器盒、热绝缘材料以及电子学盒。在探测器盒中包含闪烁晶体和SiPM。SiPM工作所需的电压以及输出的信号都通过连接线缆传输。在电子学盒内包含了所有PET信号处理电路。在探测器盒与电子学盒之间通过热绝缘材料隔开，防止前端电路工作时产生的热量传导至探测器盒，确保SiPM工作在较低温度之下。
与传统的基于PMT的PET探测器架构相比，本发明提出的架构不仅提高了PET探测器性能（低温下PET探测器性能更优）和稳定性，还有效降低了PET探测器整体温度控制难度及维护成本。
附图说明
图1为本发明一较佳实施例的平面示意图。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参照图1所示，本发明基于SiPM的新型PET探测器架构的较佳实施例，包括探测器盒1、电子学盒2以及连接电缆3。
连接电缆3包括上部电缆4以及下部电缆5。上部电缆4设置在探测器盒1与电子学盒2之间用于传输探测器盒1工作所需的电压以及输出的模拟信号，下部电缆5设置在电子学盒2上用于传输电子学盒2产生的数字及模拟信号到数据采集系统(DAQ system)。
在探测器盒1内部包含闪烁晶体7：硅酸镥（LSO，cerium doped lutetium oxyorithosilicate）、硅酸钇镥（LYSO，cerium doped lutetium yttrium orthosilicate）、氟化钡（BaF2，barium fluoride）和锗酸铋（BGO，bismuth germinate）之中的一种或多种，以及光电传感器（SiPM）8。
在电子学盒2内部包含PET信号处理电路9。热绝缘材料6为不透明硅胶或树脂材料。PET信号处理电路9主要包括放大电路、成形电路、编码电路以及电源分压模块等前端电路。
在探测器盒1以及电子学盒2之间还设置热绝缘材料6，上部电缆4穿过热绝缘材料6。热绝缘材料6把探测器盒1以及电子学盒2相互隔离开，防止电子学盒2的前端电路工作时产生的热量传导至探测器盒1上，确保探测器盒1内的SiPM工作在较低温度之下。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种基于SiPM的新型PET探测器架构，其特征在于，包括探测器盒、电子学盒以及连接电缆，所述连接电缆包括上部电缆以及下部电缆，所述上部电缆设置在探测器盒与电子学盒之间用于传输探测器盒工作所需的电压以及输出的模拟信号，所述下部电缆设置在电子学盒上用于传输电子学盒产生的数字及模拟信号到数据采集系统，在所述探测器盒以及电子学盒之间还设置热绝缘材料，所述上部电缆穿过热绝缘材料。
2.如权利要求1所述的基于SiPM的新型PET探测器架构，其特征在于，在所述探测器盒内部包含闪烁晶体：硅酸镥（LSO）、硅酸钇镥（LYSO）、氟化钡（BaF2）和锗酸铋（BGO）之中的一种或多种，以及光电传感器（SiPM）。
3.如权利要求1所述的基于SiPM的新型PET探测器架构，其特征在于，所述热绝缘材料为不透明硅胶或树脂材料。
4.如权利要求1所述的基于SiPM的新型PET探测器架构，其特征在于，在所述电子学盒内部包含PET信号处理电路。
5.如权利要求4所述的基于SiPM的新型PET探测器架构，其特征在于，所述PET信号处理电路主要包括前端电路，所述前端电路包括放大电路、成形电路、编码电路以及电源分压模块。
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