CN105640578B - 准直器及具有该准直器的探测装置和扫描设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种准直器，以及具有所述准直器的探测装置和扫描设备，所述准直器包括若干准直孔，若干所述准直孔的孔深不尽相同。在使用过程中，可通过选择使用所述准直器上所述准直孔深度不同的工作区，获得不同的分辨率和灵敏度，来满足对准直器不同的性能需求。这一过程无需卸载旧的准直器、安装新的准直器，使用更方便。

Description

准直器及具有该准直器的探测装置和扫描设备

【技术领域】

本发明主要涉及核医疗成像技术领域，尤其涉及一种用于对伽马射线进行准直的准直器，以及具有所述准直器的探测装置和扫描设备。

【背景技术】

单光子发射计算机断层扫描成像仪(Single Photon Emission ComputedTomograph，以下简称SPECT)是一种先进的核医学分子影像工具，能够以无创的方式获得生物体的代谢信息，在心血管系统疾病、神经系统疾病、肿瘤学等重大疾病的机理研究、诊断及治疗中发挥了重要作用。

空间分辨率、灵敏度是SPECT最重要的两个性能指标。空间分辨率反映了SPECT分辨物体细节的能力，它的提升可以增加所得图像的细节丰富度和清晰度；灵敏度反映了SPECT探测低活度对象的能力，它的提升可以减少放射性药物的注射量或者成像时间。对于这些指标中的一个或者多个同时提升，是多年来SPECT发展的基本方向。

准直器的性能是影响SPECT系统性能的最主要因素之一。优化准直器的设计，提升准直器性能是SPECT系统性能提升的主要手段之一。准直器通常是一块打满紧密排列的通孔的方板，板材一般为铅、钨等重金属材料或合金，它可以阻挡不沿孔飞行的伽马光子，允许沿与其上的孔飞行的伽马光子通过。基于准直器上的孔的方向和闪烁体探测器所获得的伽马光子打在探测器上的位置，就可以确定伽马光子飞行的直线轨迹。准直器的性能通常也用空间分辨率、灵敏度等指标来表征，这些性能指标由准直器的几何参数(孔的形状、尺寸、孔深等)、材质、加工精度等决定。

在实际的临床SPECT成像中，由于准直器的几何参数(孔的形状、尺寸、孔深等)、材质、加工精度等已经确定，在使用过程中，通常会需要根据不同的性能需求来选取不同性能的准直器。这一过程需要卸载旧的准直器、安装新的准直器。由于准直器又大又重，所以准直器的更换存在较大的不便性，也容易在更换的过中对机器造成损坏。设计一种性能可调控的多性能准直器是解决这一问题的理想方案。

因此，针对上述技术问题，有必要提供一种改良结构的准直器，以解决现有技术中存在的问题。

【发明内容】

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种分辨率和灵敏度至少其中之一可调的、准直孔孔深可变的准直器。

为实现上述目的，本发明提供一种准直器，包括若干准直孔，若干所述准直孔的孔深不尽相同。

进一步的，所述准直器还包括依次分布于所述准直器的若干个工作区，每一所述工作区设有若干个所述准直孔，任一所述工作区中至少有部分区域具有不同于与之相邻的另一所述工作区的厚度，使位于相邻所述工作区当中的至少二所述准直孔具有不同的孔深。

进一步的，其中一所述工作区末端的厚度等于与之邻接的另一所述工作区起端的厚度。

进一步的，其中一所述工作区末端的厚度不等于与之相邻的另一所述工作区起端的厚度。

进一步的，其中一所述工作区内的各处具有不尽相等的厚度，使位于该工作区的若干所述准直孔中至少有两个所述准直孔具有不同的孔深。

进一步的，其中一个所述工作区内的各处具有相等的厚度，使位于该工作区的若干所述准直孔中的若干所述准直孔具有相同的孔深。

进一步的，每一所述工作区由一准直层组成，或由若干准直层堆叠而成。

进一步的，所述准直器为一体结构。

为实现上述目的，本发明提供一种探测装置，其包括检测装置，所述探测装置还包括上面任一项所述的准直器，所述准直器用于对射线进行准直，并且准直后的射线将被施加到所述检测装置上。所述准直器的位置相对所述检测装置是可以调整变动的。

为实现上述目的，本发明提供一种扫描设备，其包括探测装置和机架，所述探测装置安装于所述机架，其特征在于：所述探测装置包括上面任一项所述的准直器，所述准直器用于对射线进行准直。所述准直器的位置相对所述检测装置是可以调整变动的。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果是：

(1)在所述准直孔的形状、尺寸以及在所述准直器的材质和加工精度等不变的情况下，所述准直孔的孔深的变化对所述准直器的空间分辨率和灵敏度具有很大的影响：孔深较深的所述准直孔可以使所述准直器具有较大的空间分辨率，孔深较浅的所述准直孔可以使所述准直器具有较大的灵敏度。而本发明提供的所述准直器具有不等的厚度，使位于所述准直器的至少二所述准直孔具有不同的孔深。在使用过程中，可通过选择使用所述准直器上所述准直孔孔深不同的区域，来满足不同的性能需求。这一过程无需卸载旧的准直器、安装新的准直器，使用更方便，同时也解决了在更换准直器过程中对准直器或者其他设备损坏的问题。

(2)本发明提供的所述准直器因具有不等的厚度，进而使位于所述准直器的若干所述准直孔具有不同的孔深，进而使本发明提供的所述准直器因孔深的不同而具有多种不同的性能，在多性能使用需求的临床操作中，不需要其它性能的备用准直器。

【附图说明】

图1为本发明第一实施例所述的准直器的立体示意图；

图2为图1所述的准直器的俯视示意图；

图3为图2所述的准直器A-A方向的剖面示意图；

图4为本发明第二实施例准直器为一体结构的立体示意图；

图5为图4所述的准直器的俯视示意图；

图6为图5所述的准直器A-A方向的剖面示意图；

图7为本发明第二实施例准直器的每一台阶结构单独成型且对齐耦合的立体示意图；

图8为图7所述的准直器的局部剖面示意图。

【具体实施方式】

为便于更好的理解本发明的目的、技术特征及其功效，现结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的阐释。

本发明提供的所述的扫描设备为SPECT(Single Photon Emission ComputedTomograph，单光子发射计算机断层扫描成像仪)，包括探测装置和机架，所述探测装置安装于所述机架，所述探测装置包括检测装置和准直器1。参阅图1至图8，所述准直器1包括设于所述准直器1的若干准直孔2，所述准直器1主要用于对各类射线进行准直，尤其用于对伽马射线进行准直，使沿着所述准直孔2发射的射线能顺利通过所述准直器1。被所述准直器1准直后的射线将被施加到所述检测装置，所述检测装置将接收到的所述射线转化成相应的信号然后将所述信号传送入相应的设备当中进行处理。成像时先将Tc-99m等放射性核素标记的药物注射到人体或者动物体，然后利用安装于所述机架的所述探测装置围绕人体或者动物体，从不同角度采集伽马射线，获得不同角度的二维放射性强度分布图，进而通过图像重建，可以得到反映人体或动物体放射性药物分布的三维图像。在其它的实施例当中，本发明提供的所述扫描设备还可以是CT等核医学设备。

为方便理解本发明的各个实施例，定义一长度方向X，所述长度方向X垂直于所述准直器1厚度所在的厚度方向Z，一宽度方向Y同时垂直于所述长度方向X和所述厚度方向Z，若干所述准直孔2分布于所述准直器1中由所述长度方向X和所述宽度方向Y组成的一平面上，如图1和图4以及图7。

参阅图1至图8，所述准直器1上的若干所述准直孔2具有不同的孔深。若干所述准直孔2可以为相互平行的平行型孔，也可以为沿所述厚度方向Z汇聚的汇聚型孔，还可以为沿所述厚度方向发散的发散型孔，对应上述孔型，所述准直器为平行孔准直器，也可以为发散型准直器，还可以为汇聚型准直器。

平行孔准直器的特征在于所有准直孔平行，物体与其像大小相等，这种准直器在较大视野中等灵敏度和分辨率的临床SPECT中最为常见；发散型准直器的特点在于其上紧密排列的孔不平行，孔间距从检测装置端向物体端变大，对物体成缩小的像，可用于设计大物体小探测器应用下的成像系统；汇聚型准直器和发散型准直器相反，孔间距从检测装置端向物体端变小，对物体成放大的像，多用于小视野高分辨和高灵敏度的局部成像应用中。

图1至图3，为本发明的第一实施例：所述准直器包含若干个工作区，若干所述工作区沿所述长度方向X分布，若干所述准直孔2对应设于每一所述工作区。其中一所述工作区末端的厚度等于与之邻接的另一所述工作区起端的厚度。如图1和图3,每一所述工作区均具有相对设置的一上表面和一下表面，若干所述准直孔2贯穿所述上表面和所述下表面。所述上表面均相对所述长度方向X倾斜，所述下表面均与对应的所述上表面非平行设置，使对应的所述工作区沿所述长度方向X具有不尽相等的厚度，进而使设于该不同工作区的若干所述准直孔2具有不尽相同的孔深。如图1和图3，若干所述上表面依次排列，且相邻两所述上表面之间的夹角为0°或者180°，使所述准直器的总体横截面大致为一横置的直角梯形或一横置的等腰梯形(未图示)或其它合理的形状，在其它实施例中，还可以是，若干所述上表面依次排列，相邻两所述上表面之间的夹角为大于0°且小于180°。由于所述准直器1沿所述长度方向X的厚度不是固定的，而是变化的，所以沿所述长度方向X分布于所述准直器1且设于所述准直器1的若干所述准直孔2具有不同的孔深。具有不同孔深的所述工作区具有不同的准直性能，孔深较大的所述工作区具有较大的分辨率，孔深较小的所述工作区具有较大的灵敏度。在使用过程中，可以根据临床上对准直器分辨率和灵敏度的需要，选择所述准直器1上适当的所述工作区，以获得理想的医学图像。

基于本发明第一实施例的思想，本发明的第一实施例还有一种变形结构，该变形结构与上述结构的区别在于：相邻两所述上表面当中，其中一所述上表面与所述长度方向X平行，另一所述上表面相对所述长度方向X倾斜，该相邻的二所述上表面相交，其交线即为对应的二所述工作区的临界线，由于与该相邻的二上表面对应设置的二所述下表面均与所述长度方向X平行，所以对应的二所述工作区中有一所述工作区内的各处具有相等的厚度，使贯通该工作区的若干所述准直孔2具有相同的孔深。

当然，所述变形结构还可以是：所述上表面为弧形或波浪形，一所述上表面的末端与与之相邻的另一所述上表面的起端重合。

图4至图8，为本发明的第二实施例：所述准直器1的每一所述工作区为一台阶结构3，若干所述台阶结构3沿所述长度方向X分布，一所述台阶结构3末端的厚度不等于与之邻接的另一所述台阶结构3起端的厚度，即相邻两所述台阶结构3之间具有突然跃变的厚度差，每一所述台阶结构3具有相对设置的一上端面和一下端面，所述台阶结构3的上端面和下端面均平行于所述长度方向X，若干所述准直孔2贯穿对应的所述台阶结构3的上端面和下端面，这样，每一所述台阶结构3沿所述长度方向X具有相同的厚度，使位于该台阶结构3上的若干所述准直孔2具有相同的孔深。同时分别位于相邻两所述台阶结构3上的若干所述准直孔2因所述突然跃变的厚度差而具有不同的孔深，即一所述台阶结构3上的若干所述准直孔2的孔深与与之相邻的另一所述台阶结构3上的若干所述准直孔2的孔深不同。具有不同孔深的若干所述台阶结构3具有不同的准直性能，孔深较大的所述台阶结构3具有较大的分辨率，孔深较小的所述台阶结构3具有较大的灵敏度。在使用过程中，可以根据临床上对准直器分辨率和灵敏度的需要，选择所述准直器1上适当的所述台阶结构3，以获得理想的医学图像。

如图4至图6，所述准直器1一体成型，该一体成型包括模制成型、切割成型等，即所述准直器1为一体结构。一体成型有利于增加成型后的所述准直器1固有的硬度。

如图7和图8，所述准直器1的每一所述台阶结构3单独成型，然后将单独成型后的若干所述台阶结构3组合在一起构成所述准直器1.单独成型有助于对所述准直器1的加工精度进行把控，可以使所述准直器1的加工精度更高。

所述台阶结构3有两种单独成型的结构模式，所述台阶结构3的第一种单独成型的结构模式为：

如图7，若干所述台阶结构3沿所述厚度方向Z堆叠，任一所述台阶结构3沿所述长度方向X的长度不等于与之相邻的另一所述台阶结构3沿所述长度方向X上的长度。每一所述台阶结构3对应贯设有若干所述准直孔2，所述准直孔2的延伸方向与所述厚度方向Z平行或者相对所述厚度方向Z倾斜，且该倾斜角为锐角。

每一所述台阶结构3均由一准直层组成，在其它实施例当中，还可以是每一所述台阶结构3由若干准直层堆叠组成，目的是加工更方便，精度更高。此处所述的准直层可从两个角度理解：一是将其看作是对一个台阶结构3进行切分(将孔切短)而得到的子台阶结构；二是通过串联叠加在一起而形成一个台阶系统的多个台阶结构3中的每一个。射线要穿过一个包含多个准直层的台阶结构3，须依次穿过每一个准直层。

每一所述准直层3的厚度可以完全相等，也可以不尽相等，即至少有一个所述准直层3可以与其它所述准直层3的厚度不相等。

所述台阶结构3的第二种单独成型的结构模式为：

若干所述台阶结构3沿所述长度方向X堆叠(未图示)，任一所述台阶结构3沿所述厚度方向Z的高度不等于与之相邻的另一所述台阶结构3沿所述厚度方向Z上的高度。每一所述台阶结构3对应贯设有若干所述准直孔2，所述准直孔2的延伸方向与所述厚度方向Z平行或者相对所述厚度方向Z倾斜，且该倾斜角为锐角。

每一所述台阶结构3均由一准直层组成，该准直层具有若干完整的准直孔。在其它实施例当中，还可以是每一所述台阶结构3由若干准直层堆叠组成，若干所述准直层具有若干波格结构或者若干梳齿结构，相邻的两所述准直层的组合可以使相应的波格结构或者梳齿结构结合成完整的准直孔，目的是加工更方便，精度更高。此处所述的准直层可从两个角度理解：一是将其看作是对一个台阶结构3进行切分(平行于厚度方向Z)而得到的子台阶结构；二是通过串联叠加在一起而形成一个台阶系统的多个台阶结构3中的每一个。射线要穿过一个包含多个准直层的台阶结构3，须同时穿过每一个准直层。

基于本发明第二实施例的思想，本发明的第二实施例中所述的台阶结构3还有一种变形结构：所述台阶结构3的上端面相对所述长度方向X倾斜，所述台阶结构3的下端面平行于所述长度方向X，若干所述准直孔2贯穿对应的所述台阶结构3的上端面和下端面，如此，每一所述台阶结构3沿所述长度方向X具有不等的厚度，使位于该台阶结构3上的若干所述准直孔2具有不同的孔深。当然在其它实施例中，所述上端面还可以为弧形或波浪形。

在所述扫描设备中，所述探测装置安装于所述机架，所述机架可以带动所述探测装置相对被检测体运动，从而使所述探测装置从多个角度探测到由所述被检测体发出的伽马射线，在所述探测装置中，所述准直器1的位置可以相对所述检测装置调整变动，或者所述检测装置的位置可以相对所述准直器1调整变动，使所述检测装置与所述准直器1上符合需求的孔深区对应，即通过移动所述准直器1或者所述检测装置来选择适当的分辨率和灵敏度。

相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

(1)在所述准直孔2的形状、尺寸以及在所述准直器1的材质和加工精度等不变的情况下，所述准直孔2的孔深的变化对所述准直器1的空间分辨率和灵敏度具有很大的影响：孔深较深的所述准直孔2可以使所述准直器1具有较大的空间分辨率，孔深较浅的所述准直孔2可以使所述准直器1具有较大的灵敏度。而本发明提供的所述准直器1沿所述长度方向X具有不等的厚度，使沿所述长度方向X分布并设于所述准直器1的若干所述准直孔2具有不同的孔深。在使用过程中，可通过选择使用所述准直器1上所述准直孔2孔深不同的区域，来满足不同的性能需求。这一过程无需卸载旧的准直器、安装新的准直器，使用更方便，同时也解决了在更换准直器过程中对准直器或者其他设备损坏的问题。

(2)本发明提供的所述准直器1因具有不等的厚度，进而使贯穿所述准直器1的若干所述准直孔2具有不等的孔深，进而使本发明提供的所述准直器1因孔深的不同而具有多种不同的性能，在多性能使用需求的临床操作中，不需要其它性能的备用准直器。

上述说明是针对本发明较佳的实施例的详细说明，但上述实施例并非用以限定本发明的专利申请范围，凡在本发明所揭示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均属于本发明所涵盖的专利范围。

Claims (8)

1.一种准直器，包括若干个准直孔，其特征在于：若干个所述准直孔的孔深不尽相同；

所述准直器用于对伽马射线进行准直并且还包括依次分布于所述准直器的若干个工作区，每一所述工作区沿其长度方向和宽度方向设有贯穿其上相对设置的上表面和下表面的若干个所述准直孔，任一所述工作区中至少有部分区域具有不同于与之相邻的另一所述工作区的厚度，使位于相邻两个所述工作区当中的至少二个所述准直孔具有不同的孔深，

其中，每个所述工作区内各处具有不尽相等的厚度，使得位于每个所述工作区内的若干个所述准直孔中至少有两个所述准直孔具有不同的孔深。

2.如权利要求1所述的准直器，其特征在于：其中一所述工作区末端的厚度等于与之邻接的另一所述工作区起端的厚度。

3.如权利要求1所述的准直器，其特征在于：其中一所述工作区末端的厚度不等于与之相邻的另一所述工作区起端的厚度。

4.如权利要求1所述的准直器，其特征在于：每一所述工作区由一准直层组成，或由若干准直层堆叠而成。

5.如权利要求1所述的准直器，其特征在于：所述准直器为一体结构。

6.一种探测装置，其包括检测装置，其特征在于：所述探测装置还包括权利要求1至5任一项所述的准直器，所述准直器用于对伽马射线进行准直，并且准直后的伽马射线将被施加到所述检测装置上。

7.如权利要求6所述的探测装置，其特征在于：所述准直器的位置相对所述检测装置是能够调整变动的。

8.一种扫描设备，其包括探测装置和机架，所述探测装置安装于所述机架，其特征在于：所述探测装置包括权利要求6或7所述的探测装置。

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