CN107272043B - 检测器和具有该检测器的发射成像设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种检测器和具有该检测器的发射成像设备。所述检测器包括闪烁晶体阵列，其包括多个闪烁晶体；光传感器阵列，其耦合至闪烁晶体阵列的端面，光传感器阵列包括多个光传感器，多个光传感器中的至少一个分别耦合有多个闪烁晶体，其中，多个闪烁晶体的未与光传感器阵列耦合的面均设置有光反射层，且所述面中与相邻的光传感器耦合的闪烁晶体相邻的面的光反射层中设置有透光窗口。该检测器具备DOI解码能力，DOI解码的过程中互不影响，解码准确。并且，在使用相同数量的光传感器阵列的情况下，闪烁晶体的解码能力明显提高，在使用相同数量的光传感器阵列的情况下，本发明的光传感器阵列大小和光传感器读出电路的通道数目可以降低3/4‑8/9。
Description
技术领域
本发明涉及发射成像系统，具体地，涉及一种用于发射成像设备的检测器以及包括该检测器的发射成像设备。
背景技术
包括正电子发射成像设备的发射成像设备已经被用于医疗诊断。以正电子发射成像设备为例，其利用正电子同位素衰变产生出的正电子与人体内负电子发生泯灭效应的现象，通向人体内注射带有正电子同位素标记的化合物，采用复合探测的方法，利用检测器探测泯灭效应所产生的γ光子。
该检测器主要包括三部分，如图1所示，即由离散的闪烁晶体组成的晶体矩阵110、玻璃光导层120和光电倍增管(PMT)矩阵130。每个闪烁晶体除了面向PMT矩阵130的面(即底面)之外都包覆有光反射材料。泯灭效应产生的511keV的高能光子(即γ光子)在晶体矩阵110内部发生反应，被转换为可见光子群。由于除了底面外都包覆有光反射材料，可见光子群只能从闪烁晶体的底面射出并穿过玻璃光导层120进入PMT矩阵130。通过PMT矩阵130中，各PMT单元采集到的可见光信号的大小，用重心算法(Anger Logic)，可以计算出γ光子在晶体矩阵110中的哪一个闪烁晶体内部发生的反应。这一过程称为晶体解码。这样，可以得到人体内同位素的分布信息，由计算机进行重建组合运算，从而得到人体内标记化合物分布的三维断层图像。
如图2所示，由于γ光子具有一定的衰减长度，其到达闪烁晶体210后不会马上发生反应，而是按照一定的衰减函数发生反应，在某一定时间转化为可见光子群。当γ光子在非中心位置进入闪烁晶体210内，即以一定的角度进入闪烁晶体210时，γ光子在发生反应前进入了另一个闪烁晶体210内，此时计算出的反应位置模拟出的γ光子产生位置和实际产生位置存在偏差，称为反应深度(Depth Of Interaction，DOI)效应。图2A-2B分别为现有的平板式和环式正电子发射成像设备的截面图。其中实线代表γ光子的实际飞行路径，虚线代表发射成像设备根据探测的信号生成的响应直线段。由此可见，深度效应极大地影响了光传感器在解码过程中对γ光子产生位置和路径判断的准确性，造成发射成像设备的空间分辨率下降。
现有的降低DOI效应的方法主要分为两类，即硬件校正和软件校正。硬件矫正包括闪烁晶体分层和在闪烁晶体阵列两端耦合两个光电转换装置。闪烁晶体分层由于晶体不连续，不同晶体材料的交界导致光子损失严重，降低系统灵敏度。而耦合两个光电转换装置的不利之处在于检测器的通道数量增加，导致采集信号强度减弱。软件校正方法由于自身的局限性，发展受到限制。
因此，有必要提出一种用于发射成像设备的检测器、以及包括该检测器的发射成像设备，以获取闪烁晶体的反应深度信息，提高成像系统的空间分辨率。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供一种用于发射成像设备的检测器，包括：闪烁晶体阵列，其包括多个闪烁晶体；光传感器阵列，其耦合至所述闪烁晶体阵列的端面，所述光传感器阵列包括多个光传感器，所述多个光传感器中的至少一个分别耦合有多个所述闪烁晶体，其中，所述多个闪烁晶体的未与所述光传感器阵列耦合的面均设置有光反射层，且所述面中与相邻的光传感器耦合的闪烁晶体相邻的面的光反射层中设置有透光窗口。
优选地，所述多个闪烁晶体包括第一闪烁晶体，所述第一闪烁晶体具有与相邻的光传感器耦合的第一闪烁晶体相邻的两个面，所述透光窗口包括第一透光窗口和第二透光窗口，分别设置在所述第一闪烁晶体的所述两个面的光反射层中，以允许光被相邻的光传感器接收。
优选地，所述光传感器阵列中位于中心区域的m1×m2个光传感器均耦合有n1×n2个第一闪烁晶体，其中m1和m2为正整数，其中n1和n2为1或2，且n1和n2不等。
优选地，所述光传感器阵列中位于顶角的四个光传感器均耦合有一个第一闪烁晶体。
优选地，所述光传感器阵列中位于横向边缘的2m1个光传感器均耦合有n1×1个第一闪烁晶体，且位于纵向边缘的2m2个光传感器均耦合有1×n2个第一闪烁晶体。
优选地，所述多个闪烁晶体还包括第二闪烁晶体，所述第二闪烁晶体具有与相邻的光传感器耦合的闪烁晶体相邻的一个面，所述第二闪烁晶体的所述一个面设置有透光窗口，以允许光被相邻的光传感器接收。
优选地，所述光传感器阵列中位于中心区域的光传感器均耦合有n1×n2个闪烁晶体，所述n1×n2个闪烁晶体中位于对应的光传感器的顶角的四个闪烁晶体为所述第一闪烁晶体，所述n1×n2个闪烁晶体中位于对应的光传感器的边缘的2(n1-2)+2(n2-2)个闪烁晶体为所述第二闪烁晶体，其中n1和n2为2或3。
优选地，所述光传感器阵列中位于顶角的四个光传感器均耦合有一个第一闪烁晶体。
优选地，所述光传感器阵列中位于横向边缘的光传感器耦合有n1×1个闪烁晶体，且位于纵向边缘的光传感器耦合有1×n2个闪烁晶体，其中所述n1×1个闪烁晶体和所述1×n2个闪烁晶体中位于对应的光传感器的顶角处的闪烁晶体为第一闪烁晶体，且所述n1×1个闪烁晶体和所述1×n2个闪烁晶体中位于对应的光传感器的边缘处的闪烁晶体为第二闪烁晶体。
优选地，所述光传感器阵列中的光传感器均耦合有n1×1或者1×n2个闪烁晶体，位于对应的光传感器两端的闪烁晶体为所述第一闪烁晶体，位于对应的光传感器中间的(n1-2)或(n2-2)个闪烁晶体为所述第二闪烁晶体，其中n1和n2为2或3，且n1和n2不等。
优选地，所述第二闪烁晶体的透光窗口远离所述光传感器阵列设置。
优选地，其特征在于，所述多个闪烁晶体还包括第三闪烁晶体，所述第三闪烁晶体不与相邻的光传感器耦合的闪烁晶体相邻，所述第三闪烁晶体位于所述闪烁晶体阵列的顶角处，和/或位于中间区域的光传感器的中间区域。
根据本发明的另一个方面，还提供一种发射成像设备，所述发射成像设备包括如上所述的任一种检测器。
在本发明提供的检测器中，闪烁晶体阵列直接耦合至光传感器阵列，并且至少一部分的光传感器会耦合多个闪烁晶体，通过在相邻的光传感器耦合的相邻的闪烁晶体的面开设透光窗口，可以利用相邻的两个或四个光传感器对闪烁晶体可以进行DOI解码，DOI解码的过程中互不影响，解码准确。并且，在使用相同数量的光传感器阵列的情况下，闪烁晶体的解码能力明显提高，在使用相同数量的光传感器阵列的情况下，本发明的光传感器阵列大小可以降低3/4-8/9，光传感器读出电路的通道数目也降低了3/4-8/9。
在发明内容中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
以下结合附图，详细说明本发明的优点和特征。
附图说明
本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施方式及其描述，用来解释本发明的原理。在附图中，
图1为现有的用于正电子发射成像设备的检测器的示意图；
图2A和2B分别为现有的平板式和环式正电子发射成像设备的截面图；
图3A-3C为根据发明的实施例的不同类型的闪烁晶体的示意图；
图4为根据发明的实施例的光传感器阵列的示意图；
图5A和5B为根据发明的一组实施例的闪烁晶体阵列与光传感器阵列的布局示意图；
图6为说明图5A-5B所示的布局的DOI解码的示意图；
图7为根据发明的另一实施例的闪烁晶体阵列与光传感器阵列的布局示意图；
图8A-8Q为说明图7所示的布局的DOI解码的示意图；
图9为根据发明的再一实施例的闪烁晶体阵列与光传感器阵列的布局示意图；
图10A-10F为说明图9所示的布局的DOI解码的示意图；
图11为根据发明的又一实施例的闪烁晶体阵列与光传感器阵列的布局示意图；以及
图12A-12I为说明图11所示的布局的DOI解码的示意图。
具体实施方式
在下文的描述中，提供了大量的细节以便能够彻底地理解本发明。然而，本领域技术人员可以了解，如下描述仅涉及本发明的较佳实施例，本发明可以无需一个或多个这样的细节而得以实施。此外，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
本发明提供一种用于发射成像设备的检测器，其包括闪烁晶体阵列和光传感器阵列。光传感器阵列直接耦合至闪烁晶体阵列的底面，光传感器阵列与闪烁晶体阵列之间无需光导层。示例性地，闪烁晶体阵列和光传感器阵列可以通过例如光学胶水的耦合剂、或者通过空气耦合等方式直接耦合在一起。
闪烁晶体阵列包括多个闪烁晶体，这些闪烁晶体以阵列方式排布。闪烁晶体可以为活性铊碘化钠晶体、锗酸铋晶体、硅酸镥晶体、硅酸镥-钇晶体中的一种。与传统方式类似地，多个闪烁晶体的未与光传感器阵列耦合的面均设置有光反射层。但不同于传统方式的是，在闪烁晶体的这些面中、与相邻的光传感器耦合的闪烁晶体相邻的面(即侧面)的光反射层中开设有透光窗口，由此来引导高能光子(例如511keV的伽马光子)在某闪烁晶体中发生作用后产生的能量较低的光子群(例如420nm的光子群)通过透光窗口进入相邻的闪烁晶体，进而被相邻的闪烁晶体所耦合的光传感器采集。这样，针对某个闪烁晶体，通过多个光传感器检测到的光分布就可以计算出高能光子在闪烁晶体阵列中的哪个闪烁晶体中发生了反应(晶体位置解码)，以及在该闪烁晶体中的反应深度(DOI解码)。
光反射层可以在闪烁晶体上通过例如涂覆、镀膜(例如喷涂或镀银膜)或粘贴反光材料的方式来形成。反光材料例如是ESR(Enhanced Specular Reflector)反光片、杜邦公司生产的Teflon(特氟龙)反光材料、或硫酸钡等。此外，光反射层还可以是设置在相邻的闪烁晶体之间的反光材料。相邻的闪烁晶体公共同一光反射层。
光传感器阵列耦合至闪烁晶体阵列的底面。光传感器阵列包括多个光传感器，这些光传感器以阵列方式排布。光传感器可以为光电倍增管(PMT)、基于位置灵敏型光电倍增管(PS-PMT)和硅光电倍增管(SiPM)的光传感器等中的一种或多种。由于SiPM的尺寸较小，并且通常为闪烁晶体的边长的整数倍，因此优选地采用SiPM来形成光传感器阵列。光传感器阵列中的光电传感器中的一部分或全部对应地耦合多个闪烁晶体。光电传感器的尺寸是闪烁晶体的尺寸的整数倍，以便单个光传感器能够耦合p×q的闪烁晶体阵列，其中p和q均为正整数。
根据闪烁晶体在阵列中的位置，可以大体上分成三种类型，即第一闪烁晶体、第二闪烁晶体和第三闪烁晶体。这三种闪烁晶体的主要区别在于是否包括透光窗口、以及透光窗口的数量。所述透光窗口均设置在闪烁晶体的与相邻的光传感器耦合的闪烁晶体相邻的面的光反射层中。
图3A示出了第一闪烁晶体I，该类闪烁晶体I在两个相邻的侧面上均设置有透光窗口(由阴影线表示的区域)，即第一透光窗口312和第二透光窗口314。示例性地，如图3A所示，第一透光窗口312可以靠近第一闪烁晶体I的顶端设置，第二透光窗口314可以靠近第一闪烁晶体I的底端设置。但是，本发明并不对第一透光窗口312和第二透光窗口314在高度方向上的位置进行限制。此外，透光窗口的尺寸形状也不受附图所示的限制。第一闪烁晶体I通常设置在它所耦合的光传感器的顶角C处，并且具有与相邻的光传感器420和440耦合的闪烁晶体相邻的两个面，如图4所示。图4示出了2×2的光传感器阵列，其包括光传感器410、420、430和440。上文提到的“光传感器的顶角”是指能够与三个光传感器相邻的位置，例如位置C。下文中还将提到光传感器的边缘和中心区域。所述“光传感器的边缘”是指仅能够与一个光传感器相邻的位置，例如位置E。所述“光传感器的中心区域”是指不与任何光传感器相邻的位置，例如位置O。
图3B示出了第二闪烁晶体II，该类闪烁晶体II在一个面上设置有透光窗口322。透光窗口322可以如图3B所示地靠近第二闪烁晶体II的顶端设置，也可以设置在靠近底端的位置处，或中间位置处。但是优选地，透光窗口322靠近第二闪烁晶体II的顶端设置。由于光子群在闪烁晶体中大体自上而下地移动，透光窗口设置在上部可以提高在上部发生反应产生的光子群从透光窗口直接离开的概率，避免无法区分在上部和下部发生反应产生的光子群形成的光斑，以有利于DOI解码。第二闪烁晶体II通常设置在它所耦合的光传感器的边缘处，例如图4中的位置E。但是由于位置C1也仅能够与一个光传感器相邻，因此位置C1处也耦合第二闪烁晶体II。从透光窗口的设置目的(即引导可见光子群通过透光窗口进入相邻的闪烁晶体进而被相邻的闪烁晶体所耦合的光传感器接收)出发，不难理解在位置C1处耦合第二闪烁晶体II的原因。
图3C示出了第三闪烁晶体III，该类闪烁晶体III的光反射层中不设置透光窗口。此类闪烁晶体III通常设置在它所耦合的光传感器的不与任何光传感器相邻的位置处，例如光传感器矩阵的四个顶角C2处、或者它所耦合的光传感器的中心O处，如图4所示。此位置处的闪烁晶体即使设置透光窗口，穿过透光窗口的可见光子也仅仅被该闪烁晶体所耦合的光传感器接收，这种情况进行DOI解码的效率较低，因此被本发明的优选方案排除在外。由于第三闪烁晶体III不具有透光窗口，因此不具备DOI解码能力。
闪烁晶体阵列可以包括上述三种类型中的一种或多种。通过与光传感器阵列配合使用，可以获得具备DOI解码能力且结构简单(使用了较少的光传感器)的检测器。下面将结合附图来详细地描述本发明提供的几种优选实施例。
图5A-5B示出了闪烁晶体阵列只包括第一闪烁晶体I的两种优选布局。上文提到的单个光传感器具有三种位置，即顶角、边缘和中心区域，用于不同类型的闪烁晶体耦合。类似地，光传感器阵列也具有三种位置，即顶角、边缘和中心。如图5A所示，光传感器401位于闪烁晶体阵列400的顶角处，光传感器402位于闪烁晶体阵列400的边缘处，光传感器403位于闪烁晶体阵列400的中心区域。如图5A所示，每个第一闪烁晶体I均耦合在光传感器401、402和403的顶角处，并且每个第一闪烁晶体I均具有与相邻的光传感器耦合的第一闪烁晶体相邻的两个面。光传感器401耦合的第一闪烁晶体Ia在两个方向上与位于边缘的光传感器402耦合的第一闪烁晶体Ib和Ic相邻，在第一闪烁晶体Ia的第一透光窗口和第二透光窗口分别面向第一闪烁晶体Ic和第一闪烁晶体Ib。类似地，位于边缘的第一闪烁晶体Ic与第一闪烁晶体Ia和位于中心区域的光传感器403所耦合的第一闪烁晶体Id相邻。第一闪烁晶体Ic的透光窗口设置在这两个相邻的面上。同理，第一闪烁晶体Ib的透光窗口设置在与第一闪烁晶体Ia和第一闪烁晶体Id相邻的面上；第一闪烁晶体Id的透光窗口则设置在与第一闪烁晶体Ib和第一闪烁晶体Ic相邻的面上。不同闪烁晶体的两个相邻面上的透光窗口相对设置，以便光能够穿过透光窗口被相邻的光传感器接收。
图5A仅示出了4×4的光传感器组成的光传感器阵列，但本领域的技术人员可以理解，该布局可以应用至2×2、2×3、3×3、2×4、3×4、4×5、5×5等等的光传感器阵列。在此类布局的光传感器阵列中，位于中心区域的m1×m2个光传感器均耦合有2×2排布的四个第一闪烁晶体，位于顶角的四个光传感器均耦合有一个第一闪烁晶体，且位于横向边缘的2m1个光传感器均耦合有2个第一闪烁晶体，且位于纵向边缘的2m2个光传感器均耦合有2个第一闪烁晶体，其中m1和m2为正整数。在图5A中，m1和m2均为2。
此外，单个光传感器耦合的闪烁晶体也可以扩展至n1×n2，其中n1和n2为1或2。同样地，光传感器阵列中位于顶角的四个光传感器可以均耦合有一个第一闪烁晶体。然而，光传感器阵列中位于横向边缘的2m1个光传感器可以均耦合有n1×1个第一闪烁晶体，且位于纵向边缘的2m2个光传感器可以均耦合有1×n2个第一闪烁晶体。
图5A中采用了相同尺寸的光传感器，位于顶角和边缘的光传感器的尺寸可以适应闪烁晶体阵列的尺寸来修改，因此，提供了图5B所示的实施例。顶角处的光传感器401与一个闪烁晶体I的尺寸适配。边缘处的光传感器402与两个闪烁晶体I的尺寸匹配。
下面参照图6说明图5A-5B所示的布局的DOI解码方法。第一闪烁晶体I在相邻面开设第一透光窗口312和第二透光窗口314。当γ光子在第一闪烁晶体I内发生反应时，多数的可见光子由于光反射层的反射在该闪烁晶体中传播，被光传感器410接收，得到γ光子的二维位置。还有少量的可见光子会经过第一透光窗口312和第二透光窗口314分别传播到相邻的第一闪烁晶体，相应地被光传感器430和光传感器420所接收。γ光子的反应位置越靠近透光窗口，光传感器430和光传感器420上接收到的光子能量越多，并且存在极限值。光传感器440也可能会接收到极少量的可见光子，因此信号最弱。通过相邻的光传感器410-440的信号强度比，可以解得γ光子的反应深度。类似地，其他位置的第一闪烁晶体也采用上述方式进行解码。
根据本发明的另一实施例，闪烁晶体阵列还可以包括第二闪烁晶体II，第二闪烁晶体II具有与相邻的光传感器耦合的闪烁晶体相邻的一个面。在第二闪烁晶体II的所述一个面设置有透光窗口，以允许光被相邻的光传感器接收。示例性地，闪烁晶体阵列和光传感器阵列可以具有图7所示的布局。图8说明了图7所示的布局的DOI解码。图7和图8以四个光传感器410、420、430和440为例来说明该布局的原理。但是，基于该原理，本领域的技术人员可以将2×2的光传感器阵列扩展至1×3、2×3、3×3、2×4、3×4、4×4、4×5、5×5等等的光传感器阵列。
图7-8所示的布局中，第二闪烁晶体II耦合在光传感器阵列的边缘处，该位置处的闪烁晶体仅具有一个面与相邻的光传感器耦合的闪烁晶体相邻。透光窗口则设置在该面上。在图7中用双向箭头表示的透光窗口，其中实线箭头表示第一闪烁晶体I的第一透光窗口和第二透光窗口；虚线箭头表示第二闪烁晶体II的透光窗口。
此外，在图7-8所示的布局中还包括第三闪烁晶体III，其不与任何相邻的光传感器所耦合的闪烁晶体相邻，因此无需设置透光窗口，于是也不具备晶体解码能力。在未示出的其他实施例中，也可以不包括该类的第三闪烁晶体III。
下面将参照图8介绍该布局中的各个闪烁晶体的DOI解码，由于此布局中包括的相同类的闪烁晶体的DOI解码过程类似，因此仅选择性地详细介绍其中几个闪烁晶体的DOI解码，其余闪烁晶体的DOI解码也可以参见表1。
第一行第一列(如图8A所示)采用第三闪烁晶体III。当γ光子入射到该第三闪烁晶体III内并发生衰减产生可见光子群时，可见光子群经光反射层反射，传播到该第三闪烁晶体III耦合的光传感器410中，由于该第三闪烁晶体III并未开设透光窗口，理想中只有光传感器410能接受到光信号，其余光传感器420-440无信号，由此可以得到γ光子发生反应的二维位置，无法进行DOI解码。
第一行第二列(如图8B所示)采用第二闪烁晶体II。第二闪烁晶体II开设一个透光窗口，因此使用成对的光传感器进行解码。当γ光子在第二闪烁晶体II内发生反应时，多数的可见光子在该第二闪烁晶体II中传播被光传感器410接受，得到γ光子发生反应的二维位置。少部分可见光子通过透光窗口322射入相邻闪烁晶体(图8C)中被光传感器420接收，当γ光子的反应位置越靠近透光窗口，光传感器420接收到的可见光子越多，并存在极限值。光传感器410接收到的光信号相对较强，光传感器420接受到的光信号相对较弱，而光传感器430和440无信号。通过各个光传感器的信号强度可以解得反应深度。
第二行第二列(如图8F所示)采用第一闪烁晶体I，其具有与光传感器420相邻的侧面和与光传感器430相邻的侧面，在这两个侧面上分别开设第一透光窗口312和第二透光窗口314，因此采用四个光传感器为一组进行深度解码。具体地，当γ光子在该第一闪烁晶体I内发生反应时，多数的可见光子在该第一闪烁晶体I中传播，被光传感器410接受，得到γ光子的二维位置。一部分可见光子通过第一透光窗口312射入到相邻闪烁晶体(图8G)内，被光传感器420接收；还有一部分可见光子通过第二透光窗口314入射到相邻闪烁晶体(图8G)内，并被光传感器430接收。γ光子的反应位置越靠近窗口位置，光传感器420和430上接收到的光子能量越多。因此光传感器410接受到的光信号最强，光传感器440接收到的光信号最弱，而光传感器420和430能够接受到的光信号为中度。通过光传感器410-440中的多个的信号强度比，可以解得γ光子的反应深度。
由上可见，高能光子入射到不同位置的晶体上时，相邻的四个传感器会输出不同编码的信号。通过比较这四个传感器信号的有无和大小，可以准确地算出高能光子入射到的晶体位置。
每个闪烁晶体的DOI解码均以相邻的光传感器为组，通过比较该组内光传感器接收到的光信号强度进行该闪烁晶体的DOI解码。因此，表1中所标示的光信号强度均是针对同一闪烁晶体而言的，本发明不对不同的闪烁晶体之间的光信号强度进行比对和讨论。
表1：
在上文提供的实施例中，一个光传感器最多耦合4个光传感器，实际上，也可以耦合更多的闪烁晶体或者更少的闪烁晶体，例如耦合2×3个闪烁晶体、3×3个闪烁晶体、1×2个闪烁晶体或者1×3个闪烁晶体。
图9示出了一个光传感器耦合2×3个闪烁晶体的布局，其中光传感器阵列包括3×3个光传感器A-I。图10A-10F示出了该布局中位于中间的光传感器E耦合的闪烁晶体的解码。顶角和边缘处的光传感器A-D和F-I耦合的闪烁晶体的解码与上述实施例相类似，本领域的技术人员参照上文的描述能够了解这些闪烁晶体的解码。并且，顶角和边缘处的光传感器A-D和F-I的尺寸可以根据其耦合的闪烁晶体的尺寸来调整。此外，顶角和边缘处的光传感器A-D和F-I耦合的光传感器的数量也不受附图的限制，例如，这些光传感器A-D和F-I也可以每个都耦合2×3个闪烁晶体，只是这其中的一些闪烁晶体为第三闪烁晶体III，无法进行DOI解码。
位于该光传感器E的四个顶角处的闪烁晶体为第一闪烁晶体I。其余的两个闪烁晶体为第二闪烁晶体II。以第一行第一列的第一闪烁晶体I为例，参见图10A，光传感器A、B、D、E都有信号，其中光传感器E接收到的信号最强，光传感器A接收到的信号最弱。通过光传感器A、B、D、E的信号比可以解码反应深度。以第一行第二列的第二闪烁晶体II为例，参见图10B，光传感器B、E有信号，其中光传感器E的信号较强，光传感器B的信号较弱。通过光传感器B、E的信号比可以解码反应深度。其余位置的闪烁晶体的DOI解码，可以参照表2。
表2：
图11示出了一个光传感器耦合3×3个闪烁晶体的布局，其中光传感器阵列包括3×3个光传感器A-I。图12A-12I示出了该布局中位于中间的光传感器E耦合的闪烁晶体的解码。顶角和边缘处的光传感器A-D和F-I耦合的闪烁晶体的解码与上述实施例相类似，本领域的技术人员参照上文的描述能够了解这些闪烁晶体的解码。并且，顶角和边缘处的光传感器A-D和F-I的尺寸可以根据其耦合的闪烁晶体的尺寸来调整。此外，顶角和边缘处的光传感器A-D和F-I耦合的光传感器的数量也不受附图的限制，例如，这些光传感器A-D和F-I也可以每个都耦合2×2、2×3和/或2×3个闪烁晶体，只是这其中的一些闪烁晶体为第三闪烁晶体III，无法进行DOI解码。
位于该光传感器E的四个顶角处的闪烁晶体为第一闪烁晶体I。位于该光传感器E的四个边缘的四个闪烁晶体为第二闪烁晶体II。位于该光传感器E的中心的闪烁晶体为第三闪烁晶体III。以第一行第一列的第一闪烁晶体I为例，参见图12A，光传感器A、B、D、E都有信号，其中光传感器E接收到的信号最强，光传感器A接收到的信号最弱。通过光传感器A、B、D、E的信号比可以解码反应深度。以第一行第二列的第二闪烁晶体II为例，参见图12B，光传感器B、E有信号，其中光传感器E的信号较强，光传感器B的信号较弱。通过光传感器B、E的信号比可以解码反应深度。以第二行第二列的第三闪烁晶体III为例，参见图12E，其不与任何光传感器相邻的，不设置透光窗口，因此无法进行DOI解码。其余位置的闪烁晶体的DOI解码，可以参照表3。
表3：
在上述耦合多种类型的布局中，光传感器阵列中位于中心区域的光传感器均耦合有n1×n2个闪烁晶体。在这n1×n2个闪烁晶体中、位于对应的光传感器的顶角的四个闪烁晶体为第一闪烁晶体I。在n1×n2个闪烁晶体中、位于对应的光传感器的边缘的2(n1-2)+2(n2-2)个闪烁晶体为第二闪烁晶体II。其中，n1和n2为2或3。光传感器阵列中位于顶角的四个光传感器均耦合有一个第一闪烁晶体I。光传感器阵列中位于横向边缘的光传感器耦合有n1×1个闪烁晶体，且位于纵向边缘的光传感器耦合有1×n2个闪烁晶体，其中这n1×1和1×n2个闪烁晶体中位于对应的光传感器的顶角处的闪烁晶体为第一闪烁晶体I，且这n1×1和1×n2个闪烁晶体中位于对应的光传感器的边缘处的闪烁晶体为第二闪烁晶体II。
此外，单个光传感器耦合的闪烁晶体也可以扩展至n1×1或者1×n2，其中n1和n2为2或3。在排列成一行或一列闪烁晶体中、两端的闪烁晶体为第一闪烁晶体I，位于对应的光传感器中间的(n1-2)或(n2-2)个闪烁晶体为第二闪烁晶体II。当n1或n2为2时，则不存在位于对应的光传感器中间的闪烁晶体。
根据本发明的另一个方面，还提供一种发射成像设备，该发射成像设备包括如上所述的任一种检测器。
在本发明提供的检测器中，闪烁晶体阵列直接耦合至光传感器阵列，并且至少一部分的光传感器会耦合多个闪烁晶体，通过在相邻的光传感器耦合的相邻的闪烁晶体的面开设透光窗口，利用相邻的两个或四个光传感器对闪烁晶体可以进行DOI解码，DOI解码的过程中互不影响，解码准确。并且，在使用相同数量的光传感器阵列的情况下，闪烁晶体的二维和DOI解码能力明显提高，例如在图5A-5B所示的布局中解码能力提高了4倍，在图9所示的布局中解码能力提高了6倍，在图11所示的布局中解码能力提高了9倍。因此，在使用相同数量的光传感器阵列的情况下，本发明的光传感器阵列大小可以降低3/4-8/9，光传感器读出电路的通道数目也降低了3/4-8/9。
本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。
Claims (13)
1.一种用于发射成像设备的检测器，其特征在于，包括：
闪烁晶体阵列，其包括多个闪烁晶体；
光传感器阵列，其耦合至所述闪烁晶体阵列的端面，所述光传感器阵列包括多个光传感器，所述多个光传感器中的至少一个分别耦合有多个所述闪烁晶体，
其中，所述多个闪烁晶体的未与所述光传感器阵列耦合的面均设置有光反射层，且所述面中与相邻的光传感器耦合的闪烁晶体相邻的面的光反射层中设置有透光窗口。
2.如权利要求1所述的检测器，其特征在于，所述多个闪烁晶体包括第一闪烁晶体，所述第一闪烁晶体具有与相邻的光传感器耦合的第一闪烁晶体相邻的两个面，所述透光窗口包括第一透光窗口和第二透光窗口，分别设置在所述第一闪烁晶体的所述两个面的光反射层中，以允许光被相邻的光传感器接收。
3.如权利要求2所述的检测器，其特征在于，所述光传感器阵列中位于中心区域的m1×m2个光传感器均耦合有n1×n2个第一闪烁晶体，其中m1和m2为正整数，其中n1和n2为1或2，且n1和n2不等。
4.如权利要求3所述的检测器，其特征在于，所述光传感器阵列中位于顶角的四个光传感器均耦合有一个第一闪烁晶体。
5.如权利要求3所述的检测器，其特征在于，所述光传感器阵列中位于横向边缘的2m1个光传感器均耦合有n1×1个第一闪烁晶体，且位于纵向边缘的2m2个光传感器均耦合有1×n2个第一闪烁晶体。
6.如权利要求2所述的检测器，其特征在于，所述多个闪烁晶体还包括第二闪烁晶体，所述第二闪烁晶体具有与相邻的光传感器耦合的闪烁晶体相邻的一个面，所述第二闪烁晶体的所述一个面设置有透光窗口，以允许光被相邻的光传感器接收。
7.如权利要求6所述的检测器，其特征在于，所述光传感器阵列中位于中心区域的光传感器均耦合有n1×n2个闪烁晶体，所述n1×n2个闪烁晶体中位于对应的光传感器的顶角的四个闪烁晶体为所述第一闪烁晶体，所述n1×n2个闪烁晶体中位于对应的光传感器的边缘的2(n1-2)+2(n2-2)个闪烁晶体为所述第二闪烁晶体，其中n1和n2为2或3。
8.如权利要求7所述的检测器，其特征在于，所述光传感器阵列中位于顶角的四个光传感器均耦合有一个第一闪烁晶体。
9.如权利要求7所述的检测器，其特征在于，所述光传感器阵列中位于横向边缘的光传感器耦合有n1×1个闪烁晶体，且位于纵向边缘的光传感器耦合有1×n2个闪烁晶体，其中所述n1×1个闪烁晶体和所述1×n2个闪烁晶体中位于对应的光传感器的顶角处的闪烁晶体为第一闪烁晶体，且所述n1×1个闪烁晶体和所述1×n2个闪烁晶体中位于对应的光传感器的边缘处的闪烁晶体为第二闪烁晶体。
10.如权利要求6所述的检测器，其特征在于，所述光传感器阵列中的光传感器均耦合有n1×1或者1×n2个闪烁晶体，位于对应的光传感器两端的闪烁晶体为所述第一闪烁晶体，位于对应的光传感器中间的(n1-2)或(n2-2)个闪烁晶体为所述第二闪烁晶体，其中n1和n2为2或3，且n1和n2不等。
11.如权利要求6所述的检测器，其特征在于，所述第二闪烁晶体的透光窗口远离所述光传感器阵列设置。
12.如权利要求1-9和11中任一项所述的检测器，其特征在于，所述多个闪烁晶体还包括第三闪烁晶体，所述第三闪烁晶体不与相邻的光传感器耦合的闪烁晶体相邻，所述第三闪烁晶体位于所述闪烁晶体阵列的顶角处，和/或位于中间区域的光传感器的中间区域。
13.一种发射成像设备，其特征在于，所述发射成像设备包括如权利要求1-12中任一项所述的检测器。
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