CN106597518A - 一种pet探测器、pet成像系统和pet检查仪 - Google Patents

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章先鸣
邝忠华
王晓辉
付鑫
胡战利
任宁
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刘新
郑海荣
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Abstract

本发明提供了一种PET探测器、PET成像系统和PET检查仪，其中，该PET探测器包括：半连续晶体和耦合在半连续晶体上的光电探测器阵列；其中，半连续晶体，为多个内部未经切割的连续晶体薄片在宽度方向上按层叠顺序耦合的闪烁晶体；半连续晶体在长度方向上被切割为多个连续晶体薄片，多个连续晶体薄片在半连续晶体的宽度方向上按层叠顺序耦合。通过本发明实施方式提供的PET探测器、PET成像系统和PET检查仪，可以低成本的同时达到全视野高空间分辨率和高效率。

Description

一种PET探测器、PET成像系统和PET检查仪
技术领域
本发明涉及物体成像技术领域，具体而言，涉及一种PET探测器、PET成像系统和PET检查仪。
背景技术
目前，正电子发射断层成像(Positron Emission Tomography，PET)技术能够定量和无创地测量由正电子发射核素标记的生物分子在生物体内随时间的变化情况，被广泛用于肿瘤、心血管疾病和神经疾病等的早期诊断。PET探测器是PET成像系统中的关键成像部件。
相关技术中，PET探测器包括：连续闪烁晶体和与该连续晶体的顶面(γ光子入射面)和底面分别耦合的两个光电探测器模块，从而在成像过程通过连续闪烁晶体的顶面获取γ光子在晶体中发生相互作用的位置、时间以及能量等信息，对被测物体进行成像。
在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：
现有的PET探测器通过连续闪烁晶体进行成像时，在连续闪烁晶体偏离视野中心的区域的空间分辨率要大大差于连续闪烁晶体视野中心区域的空间分辨率，导致PET探测器得到的图像中边缘模糊，不易识别，边缘效应十分明显。
发明内容
PET探测器得到图像的边缘效应的缺陷通过以下方式得到解决：一种PET探测器，包括：半连续晶体和耦合在半连续晶体上的光电探测器阵列；半连续晶体包括在半连续晶体宽度方向上层叠耦合的多个连续晶体薄片；连续晶体薄片内部未经切割；连续晶体薄片为闪烁晶体。
第一方面，本发明实施方式提供了一种PET探测器，包括：半连续晶体和耦合在所述半连续晶体上的光电探测器阵列；所述半连续晶体包括在所述半连续晶体宽度方向上层叠耦合的多个连续晶体薄片；所述连续晶体薄片内部未经切割；所述连续晶体薄片为闪烁晶体。
结合第一方面，本发明实施方式提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中：所述半连续晶体的形状包括：长方体和正方体。
结合第一方面，本发明实施方式提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中：所述连续晶体薄片的形状为长方体。
结合第一方面，本发明实施方式提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中：所述连续晶体薄片的高度为11mm至30mm。
结合第一方面，本发明实施方式提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中：所述光电探测器阵列耦合在所述半连续晶体的长度方向和宽度方向共同组成的表面或者所述表面的相对表面上。
结合第一方面，本发明实施方式提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中：所述半连续晶体中相邻连续晶体薄片之间设有将所述相邻连续晶体薄片耦合的耦合件。
结合第一方面，本发明实施方式提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中：所述耦合件包括：反射膜和光学胶水。
结合第一方面，本发明实施方式提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中：所述连续晶体薄片为无机闪烁晶体，所述连续晶体薄片的宽度为0.5mm至5mm。
第二方面，本发明实施方式提供了一种PET成像系统，包括上述的PET探测器。
第三方面，本发明实施方式提供了一种PET检查仪，包括上述的PET成像系统。
本发明实施方式提供的PET探测器、PET成像系统和PET检查仪，采用长度方向上被切割为多个连续晶体薄片的半连续晶体，该多个连续晶体薄片在半连续晶体宽度方向上按层叠顺序耦合构成PET探测器，与现有技术中通过连续闪烁晶体构成的PET探测器相比，在成像过程中，半连续晶体构成的PET探测器在宽度方向上不会产生边缘效应，只在长度方向上产生边缘效应，而长度方向上产生的边缘效应只存在于PET成像系统的轴向视野边缘，对成像质量的影响很小，从而大幅降低了边缘效应对PET探测器分辨率的不利影响；这样一来有效化解了探测效率和空间分辨率相互制约的竞争关系。可以使用更厚的晶体来提高探测率的同时依然保证高空间分辨率。而且，在不牺牲分辨率的前提下，通过只在晶体的一个端面耦合光电探测器阵列就可实现PET探测器的成像，降低了PET探测器的使用成本。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施方式，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施方式，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1示出了本发明实施方式所提供的一种PET探测器的结构示意图；
图2示出了本发明实施方式所提供的PET探测器中，半连续晶体的结构示意图；
图3示出了本发明实施方式所提供的一种PET探测器的实现结构图；
图4示出了本发明实施方式所提供的另一种PET探测器的实现结构图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1：半连续晶体，2：光电探测器阵列，11：连续晶体薄片，
300、400：光电探测器阵列，302、402：半连续晶体，
304、404：长度方向和宽度方向共同组成的表面。
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施方式的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明的实施方式，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
相关技术中，PET探测器包括：连续闪烁晶体和与该连续晶体的顶面(γ光子入射面)和底面分别耦合的两个光电探测器模块，从而在成像过程通过连续闪烁晶体的顶面获取γ光子在晶体中发生相互作用的位置、时间以及能量等信息，对被测物体进行成像。现有的PET探测器通过连续闪烁晶体进行成像时，在连续闪烁晶体偏离视野中心的区域的空间分辨率要大大差于连续闪烁晶体视野中心区域的空间分辨率，导致PET探测器得到的图像中边缘模糊，不易识别，边缘效应十分明显。基于此，本申请提供的一种PET探测器、PET成像系统和PET检查仪。
需要注意的是，在本发明的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
另外，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
为便于对本实施方式进行理解，首先对本发明实施方式所公开的PET探测器、PET成像系统和PET检查仪进行详细介绍。
第一方面，本发明提供了一种PET探测器，包括：半连续晶体和耦合在所述半连续晶体上的光电探测器阵列；所述半连续晶体包括在所述半连续晶体宽度方向上层叠耦合的多个连续晶体薄片；所述连续晶体薄片为闪烁晶体。
参见图1所示为本发明一种实施方式的一种PET探测器，包括：半连续晶体1和耦合在上述半连续晶体上的光电探测器阵列2。半连续晶体1包括在上述半连续晶体宽度方向上层叠耦合的多个连续晶体薄片11。上述连续晶体薄片11内部未经切割。上述连续晶体薄片11为闪烁晶体。
上述光电探测器阵列2，可以采用以下器件之一：位置灵敏型光电倍增管(Position Sensitive Photo-Multiplier Tubes,PSPMT)、微通道板(MicroChannelPlates，MCP)、雪崩光电二极管(Avalanche Photo Diode，APD)阵列、硅光电倍增管(Silicon Photomultiplier，以下简称SiPM)阵列和光电倍增管(Photomultiplier Tube，PMT)阵列。
参见图2，为半连续晶体1的示意图，其对半连续晶体1的长度方向、宽度方向和高度方向进行了定义。
上述光电探测器阵列2可以根据半连续晶体的形状，使用不同单元大小的阵列单元，制作成不同形状和面积的光电探测器阵列2。
上述光电探测器阵列2的信号读取方式有多种，例如可采用行列读取的方式，其中，在半连续晶体的长度方向读出信号的通道数量可以为两个。
在半连续晶体的宽度方向上，只需要鉴别不同的薄片，通过光子在光电探测器阵列2分布的重心进行定位，半连续晶体的长度方向和高度方向则分别通过光电探测器阵列2上光子分布的重心和标准差定位。
参见图3和图4所示的PET探测器，为本实施方式中提出的PET探测器所实现的两种不同实现形式。其中，图3所示的PET探测器，光电探测器阵列300耦合在半连续晶体302的长度方向和宽度方向共同组成的表面304。图4所示的PET探测器，光电探测器阵列400耦合在半连续晶体402的长度方向和宽度方向共同组成的表面404的相对表面上。
上述半连续晶体的长度方向和宽度方向共同组成的表面是PET探测器的半连续晶体1的各个表面中朝向被测物体的那个表面。
上述半连续晶体中相邻连续晶体薄片之间设有将上述相邻连续晶体薄片耦合的耦合件。
具体地，上述耦合件包括：反射膜和光学胶水。
上述连续晶体薄片为无机闪烁晶体，上述连续晶体薄片的宽度为0.5mm至5mm。
上述无机闪烁晶体，包括但不限于：锗酸铋、硅酸镥、硅酸钇镥、硅酸钇、氟化钡、碘化纳、碘化铯、钨酸铅和溴化镧。
综上所述，本实施方式提供的PET探测器，采用长度方向上被切割为多个连续晶体薄片的半连续晶体，该多个连续晶体薄片在半连续晶体宽度方向上按层叠顺序耦合构成PET探测器，与现有技术中通过连续闪烁晶体构成的PET探测器相比，半连续晶体构成的PET探测器在成像过程中在宽度方向上不会产生边缘效应，只在长度方向上产生边缘效应，而长度方向上产生的边缘效应只存在于PET成像系统的轴向视野边缘，对成像质量的影响很小，从而大幅降低了边缘效应对PET探测器分辨率的不利影响。这样一来有效化解了探测效率和空间分辨率相互制约的竞争关系。可以使用更厚的晶体来提高探测率的同时依然保证高空间分辨率。而且，在不牺牲分辨率的前提下，通过只在晶体的一个端面耦合光电探测器阵列就可实现PET探测器的成像，降低了PET探测器的使用成本。
为了进一步减小降低边缘效应对PET探测器成像的影响，上述半连续晶体的形状可以采用长方体。
当然，为了增加PET探测器的实现方式，上述半连续晶体的形状还可以采用正方体。
基于同样的道理，上述连续晶体薄片的形状可以采用长方体。
综上上述，通过将半连续晶体的形状和连续晶体薄片的形状设计为长方体，使得半连续晶体中受边缘效应影响的区域位于PET成像系统轴向视野的边缘，，对成像质量具有很小的影响，进一步降低了边缘效应对PET探测器成像的影响。
为了提高PET探测器的探测效率，上述连续晶体薄片的高度为11mm至30mm。
通过以上的描述可以看出，使用高度更大的晶体(即高度在10mm以上的晶体，简称厚晶体)可以提高PET探测器的探测效率，同时不会使得边缘效应更加明显。
本实施方式还提出一种PET成像系统，包括上述的PET探测器。同时，提出了一种PET检查仪，包括上述的PET成像系统。
综上所述，本实施方式提供的PET成像系统和PET检查仪，采用多个连续晶体薄片在半连续晶体宽度方向上按层叠顺序耦合构成PET探测器，与现有技术中通过连续闪烁晶体构成的PET探测器相比，在成像过程中，半连续晶体构成的PET探测器在宽度方向上不会产生边缘效应，只在长度方向上产生边缘效应，而长度方向上产生的边缘效应只存在于PET成像系统的轴向视野边缘，对成像质量的影响很小，从而大幅降低了边缘效应对PET探测器分辨率的不利影响；这样一来有效化解了探测效率和空间分辨率相互制约的竞争关系。可以使用更厚的晶体来提高探测率的同时依然保证高空间分辨率。而且，在不牺牲分辨率的前提下，通过只在晶体的一个端面耦合光电探测器阵列就可实现PET探测器的成像，降低了PET探测器的使用成本。
本实施方式中，还提出一种用于治疗肿瘤、心血管疾病和神经疾病的方法，该方法使用上述的PET检查仪，从而能够在更短时间内获得更清晰的医学影像。以使对肿瘤、心血管疾病和神经疾病的治疗成功率更高。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施方式中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施方式中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施方式仅仅是示意性的，例如，上述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
上述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施方式方案的目的。
另外，在本发明各个实施方式中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
上述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施方式上述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以上述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种PET探测器，其特征在于，包括：半连续晶体和耦合在所述半连续晶体上的光电探测器阵列；
所述半连续晶体包括在所述半连续晶体宽度方向上层叠耦合的多个连续晶体薄片；所述连续晶体薄片内部未经切割；所述连续晶体薄片为闪烁晶体。
2.根据权利要求1所述的PET探测器，其特征在于，所述半连续晶体的形状包括：长方体和正方体。
3.根据权利要求1所述的PET探测器，其特征在于，所述连续晶体薄片的形状为长方体。
4.根据权利要求1所述的PET探测器，其特征在于，所述连续晶体薄片的高度为11mm至30mm。
5.根据权利要求1所述的PET探测器，其特征在于，所述光电探测器阵列耦合在所述半连续晶体的长度方向和宽度方向共同组成的表面或者所述表面的相对表面上。
6.根据权利要求1所述的PET探测器，其特征在于，所述半连续晶体中相邻连续晶体薄片之间设有将所述相邻连续晶体薄片耦合的耦合件。
7.根据权利要求6所述的PET探测器，其特征在于，所述耦合件包括：反射膜和光学胶水。
8.根据权利要求7所述的PET探测器，其特征在于，所述连续晶体薄片为无机闪烁晶体，所述连续晶体薄片的宽度为0.5mm至5mm。
9.一种PET成像系统，其特征在于，包括权利要求1-8任一项所述的PET探测器。
10.一种PET检查仪，其特征在于，包括权利要求9所述的PET成像系统。
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Application publication date: 20170426