CN114983458A - 一种新型探测器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型探测器，属于探测技术领域，包括固定架、可转动连接在固定架上的探测器本体以及固定安装在固定架上且用于带动探测器本体旋转的驱动机构；其中，探测器本体包括沿准直方向依次布置的准直器和CZT半导体组件，且探测器本体的旋转轴线垂直于准直方向。本发明结构设计合理，通过带动探测器本体转动，使CZT半导体组件能够接收到不同方向发射而来的光子，实现在保证CZT半导体组件尺寸不变的情况下，获取更大探测视野的目的，不但降低了材料耗费和维护成本，而且针对小脏器的检测也具有较高的视野利用率。

Description

一种新型探测器

技术领域

本发明涉及探测技术领域，特别涉及一种新型探测器。

背景技术

目前SPECT检测过程中使用的探测器均采用较大面积的探测晶体平铺的设计，目前主流的SPECT探测器采用的晶体尺寸一般为40cm×60cm左右，以此满足对探测器视野要求，达到多器官采集的目的。然而，由于现有技术中探测器采用大面积的晶体平铺，这不但导致探测器生产和维护成本较高，而且在对小脏器进行探测时，其有效视野利用率较低，从而导致性能和材料上的浪费。

另外，传统SPECT检测系统多为双探头，主要为大范围全身扫描设计，针对小脏器显像(如心脏)存在明显的局限性，例如：双探头距离心脏较远，采集到来自心脏的计数非常有限、图像分辨率低；同时，由于探头旋转速度慢，很难实现多角度同时动态采集，并且采集数据的时间分辨率低、很难实现精准的MBF及CFR的定量分析。现有技术中，为了获得最佳图像质量，MPI检查时要求受检者在整个检查过程中保持静止，以避免移动伪影，其长达20分钟的扫描时间很难使患者始终保持较好的配合度，如通过增加注射剂量来缩短检查时间，同样又使大多数受检者难以接受。

发明内容

针对现有技术存在的探测器为满足大视野要求而采用探测晶体平铺设计的方案，进而导致生产和维护成本高、针对小脏器探测时视野利用率低的问题，本发明的目的在于提供一种新型探测器。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种新型探测器，包括固定架、可转动连接在所述固定架上的探测器本体以及固定安装在所述固定架上且用于带动所述探测器本体旋转的驱动机构；其中，所述探测器本体包括沿准直方向依次布置的准直器和CZT半导体组件，且所述探测器本体的旋转轴线与所述准直方向相交错。

优选的，所述准直器包括外壳以及安装在所述外壳内的准直组件；所述准直组件包括均沿着所述准直方向布置的若干个纵向板片和若干个横向板片；若干个所述纵向板片互相平行且沿第一方向呈一排间隔分布，若干个所述横向板片互相平行且沿第二方向呈一列间隔分布，所述第一方向与所述第二方向均垂直于所述准直方向；其中，所述纵向板片朝向所述横向板片的一侧沿长度方向间隔地开设有若干个横向卡槽，所述横向卡槽与所述横向板片相适配，所述横向板片朝向所述纵向板片的一侧沿长度方向间隔地开设有若干个纵向卡槽，所述纵向卡槽与所述纵向板片相适配，以使得若干个所述纵向板片与若干个所述横向板片相互承插固定后构成多个互相平行的准直孔。

优选的，所述第一方向垂直于所述第二方向，以使得所述准直孔呈矩形。

优选的，所述外壳通过轴与所述固定架可转动连接，所述外壳的表面设置有用于安装所述CZT半导体组件的开口。

优选的，所述准直器还包括防护围挡，所述防护围挡位于所述外壳中，且所述防护围挡围绕所述准直组件的四周布置。

优选的，所述防护围挡包括两个横向固定板和两个纵向固定板，所述横向固定板平行于所述横向板片，所述纵向固定板平行于所述纵向板片；且所述横向固定板朝向所述纵向板片的一侧沿长度方向间隔地开设有若干个纵向卡槽，所述纵向板片长度方向的两端分别设置有与所述横向固定板相适配的缺口槽，使得所述横向固定板通过若干个所述纵向板片固定。

优选的，还包括防护罩和散热板，所述防护罩与所述探测器本体和/或所述固定架可拆卸固定连接，所述防护罩沿所述准直方向布置在所述CZT半导体组件的下游一侧，以便于对经过所述CZT半导体组件的光束进行遮挡；所述散热板固定安装在所述防护罩上。

优选的，所述探测器本体的旋转轴线垂直于所述准直方向。

优选的，所述固定架上安装有用于检测所述探测器本体转动角度的角位移检测装置。

优选的，所述CZT半导体组件有多个，并沿平行于所述探测器本体的旋转轴线的方向呈一列间隔分布。

采用上述技术方案，本发明的有益效果在于：由于驱动机构能够带动探测器本体转动，使得探测器本体在发生一定角度的转动后，其中准直器的准直方向也发生相应的变化，相应的使CZT半导体组件能够接收到其他方向发射而来的光子，从而在保证CZT半导体组件尺寸不变的情况下，能够获取到更大的探测视野，不但降低了材料耗费和维护成本，而且针对小脏器的检测也具有较高的视野利用率。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的主视图；

图3为本发明的爆炸视图；

图4为本发明使用时的示意图；

图5为本发明中准直组件的结构示意图；

图6为本发明中纵向板片的结构示意图；

图7为本发明中横向板片的结构示意图

图8为本发明中外壳的结构示意图；

图9为本发明中防护围挡与准直组件的装配结构示意图；

图10为本发明中防护围挡、准直组件在外壳中的装配结构示意图；

图11为本发明中横向固定板的结构示意图。

图中:1-固定架、2-驱动机构、3-准直器、31-外壳、311-底板、312-纵向侧板、313-横向侧板、32-纵向板片、33-横向板片、34-横向卡槽、35-纵向卡槽、36-固定卡槽、4-CZT半导体组件、41-固定框、5-轴、51-轴承、6-法兰盘、7-角位移检测装置、8-防护围挡、81-纵向固定板、82-横向固定板、9-防护罩、10-散热板、11-卡箍、12-轴承座。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示对本发明结构的说明，仅是为了便于描述本发明的简便，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。

对于本技术方案中的“第一”和“第二”，仅为对相同或相似结构，或者起相似功能的对应结构的称谓区分，不是对这些结构重要性的排列，也没有排序、或比较大小、或其他含义。

另外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，连接可以是固定连接，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，可以是两个结构内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据本发明的总体思路，联系本方案上下文具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例一

一种新型探测器，如图1-3所示，包括固定架1、可转动连接在固定架1上的探测器本体以及固定安装在固定架1上且用于带动探测器本体旋转的驱动机构2。其中，探测器本体包括沿准直方向依次布置的准直器3和CZT半导体组件4，且探测器本体2的旋转轴线与准直方向相互交错，例如两者相互垂直，以便于控制操作，准直方向指的光束的传播方向。

准直器3为平行孔准直器，其通常包括外壳31以及安装在外壳31内的准直组件，该准直组件用于提供多个互相平行的准直孔，准直孔的轴线即表示上述的准直方向。其中，外壳31由适于γ光子穿透的材料制造，准直组件则由不适于γ光子穿透的材料制造。

本实施例中，外壳31垂直于准直方向的两个侧壁上分别固定连接有轴5，例如，轴5的一端通过键连接或者焊接的方式固定在法兰盘6上，而法兰盘6则通过螺钉固定连接在外壳31的侧壁上；而轴5的另一端则通过轴承51安装在固定架1上的轴承座12上，或者轴5的另一端直接穿设在固定架1上的轴孔中即可。相应的，固定架1至少包括有两个立板，两个立板分别用于对两个轴5进行支撑，实际使用时，两个立板既可以通过连接件相互固定在一起，也可以同时固定在其他构件上。驱动机构2则配置为电机，其通过螺钉固定连接在固定架1上，并且该电机的输出轴与其中一个轴5通过联轴器连接，该电机配置为便于控制的步进电机或伺服电机。

CZT半导体组件4则通过固定框41固定，其中，外壳31沿准直方向的一个侧敞开或者开设有安装缺口，以便于安装该CZT半导体组件4，并使CZT半导体组件4正对着准直器3中的准直孔，使得待检测目标发出的光经准直器3准直后照射到CZT半导体组件4上。或者在其他优选实施例中，配置外壳31为封闭式构造，CZT半导体组件4通过固定框41固定安装在外壳31内部。

使用时，如图4所示，“准直通道①”-“准直通道③”，分别表示的是通过驱动机构2带动探测器本体转动后，准直器3(CZT半导体组件4)在不同的准直方向上所获得的视野范围，该3个准直通道则共同构成一个较大的扇形的视野范围，当待检测目标处于该范围内时，只需要通过驱动机构2带动探测器本体转动，使准直器3(CZT半导体组件4)在各个准直方向(准直通道)上停留一定时间后，即能够接收到从待检测目标各处所发出的光子，从而使探测器通过多角度旋转逐帧采集图纸，再经叠加后即可形成整体图像。如此，通过驱动机构2带动探测器本体转动后，即能够在不增加探测器晶体尺寸的情况下获得更大的检测视野，从而适用于大目标的检测，实现制造和维护成本的降低；同理，在针对小脏器检测时，则驱动机构2只需要相应地减小其转动角度即可。为了精确获得探测器本体的转动角度，通常在固定架1上安装有用于检测探测器本体转动角度的角位移检测装置7，例如编码器。

并且可以理解的是，CZT半导体组件4通常配置有多个，以便于在总面积不变的情况下，降低单个CZT半导体组件4的尺寸，从而降低成本和制造难度。通常，多个CZT半导体组件4沿平行于探测器本体的旋转轴线的方向呈一列间隔分布。

实施例二

为了解决传统的平行孔准直器加工困难且精度不高，准直孔的大小不能与探测器晶体的尺寸对应从而大大影响图像分辨率及探测效率的问题。

本实施例中，如图5所示，配置准直组件则具体包括均沿着准直方向布置的若干个纵向板片32和若干个横向板片33，纵向板片32和横向板片33相互拼接成整体呈矩形状并具有多个相互平行的准直孔的构造，纵向板片32和横向板片33均为长条状的矩形板，材料为钨，钨板的厚度配置为0.15mm至0.30mm。

另配置若干个纵向板片32互相平行并且沿着第一方向呈一排间隔分布，若干个横向板片33也互相平行并且沿着第二方向呈一列间隔分布，第一方向和第二方向均垂直于准直方向，同时优选第一方向还垂直于第二方向。如图6所示，配置纵向板片32朝向横向板片33的一侧(上侧)沿其长度方向间隔地开设有若干个横向卡槽34，而横向卡槽34的槽宽与横向板片33的厚度相适配(略大于，以便于灵活拆装)，并且横向卡槽34的数量等于横向板片33的数量。同理，配置横向板片33朝向纵向板片32的一侧(下侧)沿其长度方向间隔地开设有若干个纵向卡槽35，纵向卡槽35的槽宽与纵向板片32的厚度相适配(略大于，以便于灵活拆装)，并且纵向卡槽35的数量等于纵向板片32的数量，如图7所示。如此设置，使得纵向板片32与横向板片33相互承插固定后，能够构成多个互相平行的矩形准直孔，并且这些准直孔呈行列状分布。进一步的，本实施例还配置纵向板片32上的横向卡槽34为等间距分布，横向板片33上的纵向卡槽35为等间距分布，并且相邻两个横向卡槽34的间距等于相邻两个纵向卡槽35的间距，如此设置，使得准直孔呈方形。

可以理解的是，在其他优选实施例中，通过改变第一方向与第二方向之间的夹角，即可使准直孔的形状从矩形变为菱形。或者在另一优选实施例中，通过改变相邻两个横向卡槽34的间距以及相邻两个纵向卡槽35的间距，即可使准直孔的形状和大小。而本实施例实际使用时，还能够通过减少部分纵向板片32和/或横向板片33的方式，从而改变准直孔的形状和大小，以便于根据探测器晶体的尺寸灵活地调整准直孔的大小。

容易理解的是，对于横向板片33上处于最两端处的纵向卡槽35，当其与横向板片33的端部距离过近时，为了防止该纵向卡槽35的外侧部位发生折断情况，通常对横向板片33的两端事先做长度削减处理，如图7所示，这不影响最外侧的纵向卡槽35正常使用。

如此设置，使得本实施例中的纵向板片32及横向板片33事先只进行切槽加工，该加工方式具有制造简单且加工精度高的特点，另外纵向板片32及横向板片33间的组装和拆卸也方便，使得本实施例提供的平行孔准直器综合费用较低，能够有效降低SPECT检测成本；另外，又由于构成纵向板片32及横向板片33的钨片具有较薄的尺寸，以及通过调整各钨片的间隔进而使准直孔的大小能够根据探测器晶体的尺寸进行对应地调整，这相比于传统的平行孔准直器，本实施例技术方案在保证准直器整体尺寸较小情况下，也通过显著提升图像分辨率及探测效率。

另外，如图8所示，本实施例还进一步配置外壳31整体呈矩形盒状构造，其包括底板311、两个纵向侧板312和两个横向侧板313，两个纵向侧板312和两个横向侧板313均通过螺钉与底板311固定连接，而相邻的纵向侧板312与横向侧板313之间也通过螺钉固定连接。如此设置，一方面使得外壳31的顶面一侧呈敞开状，以便于形成用于安装CZT半导体组件4的开口，另一方面也便于制造和拆装外壳31。而上述的轴5及对应的法兰盘6则分别连接在两个横向侧板313的外侧壁上。

实施例三

为了防止准直器3中的光子围绕准直方向周向扩散，本实施例配置准直器3还包括防护围挡8，该防护围挡8位于外壳31中，且防护围挡8围绕准直组件的四周布置。

本实施例中，如图9及图10所示，具体配置防护围挡8包括两个纵向固定板81和两个横向固定板82，横向固定板82和纵向固定板81均为不适于γ光子穿透的钨板，并且该纵向固定板81平行于纵向板片32，该横向固定板82平行于横向板片33，从而包围纵向板片32和横向板片33的四周布置，形成保护和约束。

为了方便拆卸，如图11所示，配置横向固定板82朝向纵向板片32的一侧(下侧)沿其长度方向等间距地开设有若干个上述的纵向卡槽35，并且纵向卡槽35在横向固定板82上的布置方式和数量与横向板片33相同；同时，纵向板片32长度方向的两端的上部则对应的分别设置有与该横向固定板82相适配的固定卡槽36，且固定卡槽36的宽度配置为0.5mm。如此设置，使得横向固定板82与纵向固定板81构成的矩形框状结构，能够通过横向固定板82与纵向板片32实现固定，从而方便拆卸。可以理解的是，位于横向固定板82端部位置的两个纵向卡槽35还可以配置为缺口状，从而避免最外侧的纵向卡槽35加工困难的问题。

实施例四

容易理解的是，经过准直器3准直的光子并不是全部都被CZT半导体组件4获取，因此需要对未被CZT半导体组件4获取的光子进行防护遮挡。

本实施例中，配置探测器还包括防护罩9，材料配置为铅，该防护罩9呈U型构造，使用时倒扣在CZT半导体组件4的下游一侧，从而在CZT半导体组件4的下游一侧建立起对光子的遮挡防护。该防护罩9平行于探测器本体旋转轴线的两端分别设置有螺钉孔，以便于通过螺钉可拆卸固定连接在外壳31或者是固定架1上。

实施例五

本实施例中，探测器还包括散热板10，散热板10布置在防护罩9的下游一侧，该散热板10包括板本体以及成型在板本体上的多个散热翅片，散热板10与外壳31可拆卸固定连接。例如，散热板10配置有由弹性材料制造的卡箍11，卡箍11的两端配置成钩状，而外壳31的两个相对侧面(即两个纵向侧板312)上分别设置有沟槽，以便于卡箍11的两端卡在其中后，将散热板10压紧在防护罩9上。或者在其他优选实施例中，散热板10通过螺钉固定在防护罩9上。

以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种新型探测器，其特征在于：包括固定架、可转动连接在所述固定架上的探测器本体以及固定安装在所述固定架上且用于带动所述探测器本体旋转的驱动机构；其中，所述探测器本体包括沿准直方向依次布置的准直器和CZT半导体组件，且所述探测器本体的旋转轴线与所述准直方向相交错。

2.根据权利要求1所述的新型探测器，其特征在于：所述准直器包括外壳以及安装在所述外壳内的准直组件；所述准直组件包括均沿着所述准直方向布置的若干个纵向板片和若干个横向板片；若干个所述纵向板片互相平行且沿第一方向呈一排间隔分布，若干个所述横向板片互相平行且沿第二方向呈一列间隔分布，所述第一方向与所述第二方向均垂直于所述准直方向；其中，所述纵向板片朝向所述横向板片的一侧沿长度方向间隔地开设有若干个横向卡槽，所述横向卡槽与所述横向板片相适配，所述横向板片朝向所述纵向板片的一侧沿长度方向间隔地开设有若干个纵向卡槽，所述纵向卡槽与所述纵向板片相适配，以使得若干个所述纵向板片与若干个所述横向板片相互承插固定后构成多个互相平行的准直孔。

3.根据权利要求2所述的新型探测器，其特征在于：所述第一方向垂直于所述第二方向，以使得所述准直孔呈矩形。

4.根据权利要求2所述的新型探测器，其特征在于：所述外壳通过轴与所述固定架可转动连接，所述外壳的表面设置有用于安装所述CZT半导体组件的开口。

5.根据权利要求2所述的新型探测器，其特征在于：所述准直器还包括防护围挡，所述防护围挡位于所述外壳中，且所述防护围挡围绕所述准直组件的四周布置。

6.根据权利要求5所述的新型探测器，其特征在于：所述防护围挡包括两个横向固定板和两个纵向固定板，所述横向固定板平行于所述横向板片，所述纵向固定板平行于所述纵向板片；且所述横向固定板朝向所述纵向板片的一侧沿长度方向间隔地开设有若干个纵向卡槽，所述纵向板片长度方向的两端分别设置有与所述横向固定板相适配的缺口槽，使得所述横向固定板通过若干个所述纵向板片固定。

7.根据权利要求1所述的新型探测器，其特征在于：还包括防护罩和散热板，所述防护罩与所述探测器本体和/或所述固定架可拆卸固定连接，所述防护罩沿所述准直方向布置在所述CZT半导体组件的下游一侧，以便于对经过所述CZT半导体组件的光束进行遮挡；所述散热板固定安装在所述防护罩上。

8.根据权利要求1所述的新型探测器，其特征在于：所述探测器本体的旋转轴线垂直于所述准直方向。

9.根据权利要求1所述的新型探测器，其特征在于：所述固定架上安装有用于检测所述探测器本体转动角度的角位移检测装置。

10.根据权利要求1所述的新型探测器，其特征在于：所述CZT半导体组件有多个，并沿平行于所述探测器本体的旋转轴线的方向呈一列间隔分布。

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