CN1813202A - 具有结构光学部件的pet扫描器 - Google Patents

Abstract

一种PET扫描器，其包括闪烁器块和多个光电检测器。其每一个具有包括闪烁器块的一部分的视场。在闪烁器块和多个光电检测器之间设置光学部件，所述光学部件具有第一层和第二层，第一层具有被第一间隙分离的中心区域和外围区域，第二层具有被第二间隙分离的至少第一区域和第二区域。

Description

具有结构光学部件的PET扫描器

技术领域

本发明涉及正电子放射断层摄影(“PET”)系统，并且更具体地涉及增强PET系统的空间分辨率。

背景技术

在正电子发射断层摄影(“PET”)中，在患者中放置放射性物质。在放射性衰变的过程中，所述物质发射正电子。这些正电子行进通过患者，直至它们遭遇电子。当正电子和电子相遇，它们彼此湮没。这导致在相反方向上行进的两伽马射线光子的发射。通过检测这些伽马射线光子，我们可以推断患者中放射性物质的分布。

被称作闪烁晶体的某些物质以伽马射线与所述物质相互作用的点处为中心发出各向同性喷射的闪烁光子。在使它们至光电检测器的方向上发射这些闪烁光子的一些。在被闪烁晶体中的结构重定向之后，在远离任何光电检测器的方向上发射的其它闪烁光子仍然设法到达光电检测器。还有其它闪烁光子被吸收，并因此完全不再到达光电检测器。

为了检测伽马射线光子，在闪烁晶体的环中定位患者。观察晶体的光电检测器然后检测闪烁光子，并提供关于有多少重合伽马射线光子对在特定间隔中被接收以及在什么位置产生哪些伽马射线光子对的信息至处理器。该处理器然后处理从全部光电检测器到达的这种数据，以形成示出患者中放射性物质的空间分布的图像。

每一光电检测器提供其密度表示到达所述光电检测器的闪烁光子的数量的信号。然而得到的信号不提供关于伽马射线光子在哪里与闪烁晶体相互作用的精确信息。所述不精确性会限制得到图像的空间分辨率。

用于增强空间分辨率的一种方法是允许闪烁光子到达多于一个的检测器。通过观察通过每一检测器接收的闪烁光子的相对数量，可以确定伽马射线光子与闪烁晶体相互作用的位置。

所述方法的讨论部分取决于控制到达检测器的闪烁光子的分布。通过在闪烁晶体和所述检测器之间设置的光学部件可以控制闪烁光子的空间分布。

发明内容

在依据本发明的一个方面中，PET扫描器包括闪烁器块和多个光电检测器。在所述闪烁器块和多个光电检测器之间设置光学部件，所述光学部件包括具有外壁的中心区域和具有内壁的外围区域的第一层，内壁和外壁被第一间隙分离。所述光学部件也包括与第一层光通信的第二层，并且所述第二层具有至少第一区域和第二区域，第一区域具有第一内墙，并且第二区域具有与第一内墙相对的第二内墙，并以第二间隙将它们分离。

本发明的该方面的实施例可以包括下面的一个或多个特征。

第一层具有周边壁，并且外围区域邻近周边壁的至少一部分。

外围区域邻近整个周边壁。

第一层具有一个或多个附加外围区域，所述一个或多个附加外围区域与不邻近外围区域的周边壁的一部分相邻。

通过间隙将所述附加外围区域与外围区域分离。

间隙延伸至周边壁。

内壁和外壁具有不同的光学特性。

外围区域的内壁的内表面具有大于中心区域的外壁的内表面的反射系数。

内壁的内表面是抛光的。

外壁的内表面是粗糙的。

所述光学部件具有面向闪烁器块的第三层。

第一间隙具有不同于中心区域和外围区域的相应光学特性的光学特性。

第一间隙是空气间隙。

第一内墙和第二内墙是镜面反射墙。

第二间隙限定区域的栅格。

定位区域的栅格中的每一区域，以对应于来自多个光电检测器的光电检测器。

第二间隙是交叉形的间隙。

依据本发明的另一方面，用于导引来自闪烁器块的光至多个光电检测器的光学部件包括与闪烁器块光通信的第一层。第一层具有具有外壁的中心区域和具有内壁的外围区域，所述内壁和外壁被第一间隙分离。所述光学部件也具有与多个光电检测器和第一层光通信的第二层。所述第二层包括至少第一区域和第二区域。第一区域具有第一内墙，并且第二区域具有与第一内墙相对的第二内墙，第一和第二内墙被第二间隙分离。

本发明的该方面的实施例可以包括下面的一个或多个特征。

将内壁和外壁设置成从外围区域入射至内墙之上的光子遇到大于通过从中心区域入射至外壁之上的光子遇到的第二反射系数的第一反射系数。

外围区域的内壁的内表面具有大于中心区域的外壁的内表面的反射系数。

内壁的内表面是抛光的。

外壁的内表面是粗糙的。

光学部件进一步包括面向闪烁器块设置第三层。

第一间隙包括空气间隙。

第一内壁和第二内壁是镜面反射的壁。

第二间隙限定区域的栅格。

第二间隙延伸穿过第二层。

第二间隙延伸穿过第二层部分路径。

交叉形的间隙包括相交的第一和第二臂，第一和第二臂的至少一个延伸穿过第二层。

交叉形的间隙包括相交的第一和第二臂，第一和第二臂延伸穿过第二层部分路径。

为阻止闪烁光子从光学部件的选出的部分射到光电检测器而设置的掩模。

定位区域的栅格中的每一区域，以对应于来自多个光电检测器的光电检测器。

第二间隙是交叉形的间隙。

依据本发明的另一方面，光学部件导引来自闪烁器块的光至多个光电检测器。所述光学部件包括与闪烁器块光通信的第一层。第一层具有具有外壁的中心区域和具有内壁的外围区域，所述内壁和外壁被第一间隙分离。所述光学部件也具有与多个光电检测器和第一层光通信的第二层。所述第二层包括至少第一区域和第二区域。第一区域具有第一内墙，并且第二区域具有与第一内墙相对的第二内墙。第一和第二内墙被第二间隙分离。

依据本发明的又一方面，PET扫描器包括：用于响应通过伽马射线光子的照明，产生闪烁光子的空间光分布的闪烁器块；用于使闪烁光子的空间光分布产生修改的空间光分布的外和内装置；以及用于接收来自所述外和内装置的修改的空间光分布的多个光电检测器。

除非另外限制，于此使用的全部技术和科技术语具有如被本发明属于的本领域的普通技术人员一般理解的相同意思。尽管对于于此描述的类似或等价的方法和物质可以用于本发明的实践或测试，下面描述合适的方法和物质。在冲突的情况中，将以在本说明书中的限定为准。此外，物质、方法和例子仅是说明性的，并不试图限制。

从下面的详细说明和权利要求，本发明的其它特征和优点将显而易见。

附图说明

图1示出了检测器模块的环；

图2A和2B示出了检测器块；

图3示出了沿着线3-3获得的图2A和2B的检测器块；

图4示出了在图1中示出的模块的子集之间的主要/从属关系；

图5示出了主模块处理器和它的两个从属模块处理器之间的连接；

图6是通过从属模块处理器实施的过程的流程图；

图7是通过主模块处理器实施的处理的流程图；

图8A-C示出了用于检测器块的示范性响应曲线；

图9是结构光学部件的横截面；

图10、11和12是沿着线10-10获得的图9的光学部件的示范性结构内层的平面图；

图13、14和15是沿着线11-11获得的图9的光学部件的示范性结构外层的平面图；以及

图16是设置于光学部件之上的掩模。

具体实施方式

参照图1，PET扫描器10包括围绕患者所躺的床14的检测器模块16A-K的环12。每一检测器模块16A-K(在下文中被称作“模块”)包括一行或多行检测器模块17。如图2A中示出的检测器模块17例如包括在与闪烁器块21光通信中的以2×2阵列设置的四个光电倍增管19A-D。所述闪烁器块21典型由CsI(Na)(掺杂钠的碘化铯)制成。光电倍增管19A-B在图2A中可见，并且光电倍增管19A-C在图2B中可见。斜对穿过自光电倍增管19A的阵列所处的剩余的光电倍增管19D是不可见的。

将闪烁器块21分别由闪烁晶体制成的单独柱23。以阵列设置柱23，例如10×16阵列，在图3中示出其一部分。所述阵列具有具有3.22英寸(82毫米)长度和2.69英寸(68毫米)长度的矩形横截面。

所述阵列中的每一柱23是具有横向横截面的直角棱镜，所述横向横截面具有长侧25和短侧27。于此，将平行于长侧25的轴称作闪烁器块21的“大”轴，并于此将平行于短侧27的轴称作闪烁器块21的“小”轴。

为了利用PET扫描器10成像患者的一部分，将放射性材料引进患者。当放射性材料衰变时，它发射正电子。在行进短距离通过病人之后，正电子最终遭遇电子。正电子和电子的引起的湮没产生在相反方向上行进的两伽马射线光子。达到在患者中不反射或吸收这些伽马射线光子这样的程度，它们从患者显露出来，并撞击两个相对的柱23，从而产生表示事件的闪光。通过确定从哪一个柱23发出表示事件的光，我们可以评估在患者的什么地方发生湮灭事件。

具体地，再次参照图1，当这些伽马射线光子的一个撞击第一检测器模块16A中的柱时，其它伽马射线光子撞击与第一检测器模块相对的第二检测器模块16E、F、G或H中的柱。这导致两个事件：一个在第一检测器模块16A处，另一个在相对的第二检测器模块16E、F、G或H处。这些事件的每一个表示伽马射线光子的检测。如果在第一检测器模块16A处、并同时在第二检测器模块16E、F、G或H处检测到这两个事件，可能它们表示在连接第一检测器模块16A和第二检测器模块16E、F、G或H的线上出现的湮灭。如果在第一检测器模块16A处、并几乎同时在第二检测器模块16E、F、G或H处检测到这两个事件，可能它们表示在连接第一检测器模块16A和第二检测器模块16E、F、G或H的线上出现的湮灭。

显而易见，我们在PET扫描器中感兴趣的是同时或几乎同时通过相对的检测器模块16A、16E-F检测到的成对事件。具有这些特性的一对事件被称作“重合”。在PET扫描的过程中，每一检测器模块16A-K检测大量的事件。然而仅有限数量的这些事件表示重合。

与每一检测器模块16A-K有关的是模块处理器18A-K，模块处理器18A-K响应通过它的相关检测器模块16A-K检测到的事件。模块处理器18A-K包括彼此间进行数据通信的处理部件和存储部件。所述处理部件包括包含用于执行各种逻辑操作的组合逻辑部件的计算部件、指令寄存器、相联系的数据寄存器和时钟。在每一时钟间隔过程中，处理器从存储器部件取出指令，并将它存入指令寄存器。基于操作指令的数据可能被存入相联系的数据寄存器。在随后的时钟间隔处，处理部件执行该指令。于此，这种指令的序列被称作“进程”。

每一模块处理器18A-K同时执行主进程和从属进程。每一模块处理器18A-K同时是两个模块处理器的主机和对两个其它模块处理器的从机。如于此使用的，“主机”将表示模块处理器18A-K充当主模块处理器，并且“从机”将表示模块处理器18A-K充当从属模块处理器。术语“主模块”和“从属模块”将被用于指分别与主机和从机相联系的检测器模块16A-K。

基于在环12上它们的相联系检测器模块16A-K的相对位置，选择每一主机的两个从机。具体地，选择每一主机的从机，以使在主检测器模块处检测到的事件和在从属检测器模块的任何一个处检测到的事件形成重合对的可能性最大。

对于在图1中示出的11个检测器模块的结构，如下是模块处理器18A-K之间的主/从关系：

主机	从机-1	从机-2
			18A	18E	18F
18B	18F	18G
			18C	18G	18H
18D	18H	18I
			18E	18I	18J
18F	18J	18K
			18G	18K	18A
18H	18A	18B
			18I	18B	18C
18J	18C	18D
			18K	18D	18E

并且如下是模块处理器18A-K之间的从/主关系：

从机	主机-1	主机-2
			18A	18G	18H
18B	18H	18I
			18C	18I	18J
18D	18J	18K
			18E	18K	18A
18F	18A	18B
			18G	18B	18C
18H	18C	18D
			18I	18D	18E
18J	18E	18F
			18K	18F	18G

图4示出了图1的环12，其具有为示出11个模块处理器的两个的主/从关系而添加的线。连接检测器模块16A至16E和检测器模块16A至16F的线表示模块处理器18E和18F是模块处理器18A的从机。如通过连接检测器模块16F至检测器模块16J和16K的线表示的，模块处理器18F具有自己的两个从机。为了清楚起见，省略表示剩余的主/从关系的18条线。

如图5中所示，通过第一和第二数据链路20A、22A，主机18A连接至第一从机18E。类似地，通过附加的第一和第二数据链路20B、22B，主机模块处理器18A连接至它的第二从机18F。第一和第二数据链路20A-B、22A-B用于在主机8A和对应的从机18E-F之间传送触发脉冲。因此，第一和第二数据链路20A-B、22A-B典型是单线。

当从机18E接收来自它的相联系的检测器模块16E的表示事件(下文中被称作“从属事件”)的信号时，它传送脉冲至第一数据链路20A上的主机18A。当主机18A认为被从机18E检测到的从属事件是重合的组分事件时，它向回发送脉冲至第二数据链路22A上的从机18E。

典型为LVDS(低压差分标准)通道的第三数据链路24A-B连接主机18A与每一个它的从机18E-F。所述从机18E-F利用该第三数据链路24A-B传送至主机18A关于从属事件的附加信息。这种附加信息可以包括例如触发所述从属事件的入射伽马射线光子的能量，以及通过光电倍增管产生的电压信号的波形。

图6示出了从机执行的程序。当接收到来自它的相联系的检测器模块的表示从属事件的信号时(步骤26)，从机报告该从属事件的检测至全部它的各个主机(步骤28A-B)。它可以通过在连接它至那些主机的两个第一数据链路的每一个上传送数据来这样做。从机然后等待来自连接它至那两个主机的每一个的两个第二数据链路的任何一个上的它的主机的响应(步骤30A-B)。

响应从主机在第二数据链路上接收的请求脉冲，从机准备包含关于从属事件的附加信息的数据包(步骤32A-B)。然后在第三数据链路上传送所述数据包至请求所述附加信息的任何它的主机(步骤34A-B)。在发送所述数据包之后，从机等待下一个事件(步骤36)。如果没有主机发送预定时间间隔中的请求脉冲，从机丢弃从属事件(步骤38)，并等待下一个从属事件(步骤36)。

图7示出了主机执行的程序。当接收到来自它的相联系的检测器模块的表示从属事件的信号时(步骤40)，主机对从属事件的发生时间与通过它的自身相联系的检测器模块接收的事件(下文中被称作“主事件”)的发生时间进行比较(步骤42)。如果主事件的发生时间与从属事件差异不大于选择出的公差，主机认为主事件和从属事件是重合的(步骤44)。否则，主机忽略从属事件，并等待下一个从属事件(步骤46)。

当识别出主事件和从属事件之间的重合时，主机传送请求脉冲至检测所述从属事件的任何从机(步骤48)。如结合图6所述，通过从机将所述脉冲解释作为对关于从属事件的附加信息的请求。主机然后等待包含关于从属事件的附加信息的数据包。

当接收到数据包时(步骤50)，主机产生包括关于主事件和从属事件的信息的重合记录，所述主事件和从属事件一起组成重合。将所述重合记录存储于海量存储介质上，比如磁盘或磁带(步骤52)，以用于通过执行已知的断层摄影算法的图像重构过程的随后处理。

如于此所述的，每一从机具有两个主机，并且每一主机具有两个从机。然而，不要求从机具有特定数量的主机，或不要求主机具有特定数量的从机。也不要求每一主机具有相同数量的从机，不要求每一从机具有相同数量的主机。

所述的PET扫描器10具有11个检测器模块。然而，可以使用不同的数量的检测器模块。本发明不限于环12中检测器模块的数量。然而，它的拓扑便利的，可以具有奇数个检测器模块。

在图6中，从机向主机通知一事件，但保留关于该事件的信息，直至主机实际请求所述信息。这使第三数据链路忙于从从机输送数据包至主机的可能性最小，从而最小化数据包被落下的可能性。然而，它也强加了一些附加的复杂性，因为主机必须现在请求感兴趣的数据包。

可替代地，对在从机的相联系的检测器模块处检测的每一事件，从机发送给主机一数据包。如果主机不认为所述事件为重合的一部分，它简单地废弃数据包。这消除了对第二数据链路的需要，因为主机不再为发送数据包而发信号给从机。

回来参照图2-3，每一检测器块17也包括平行于闪烁器块21上每一行柱的主轴延伸的波长位移光纤54。如图3所示，光纤54延伸穿过最接近被成像的目标的闪烁器块21，光纤54平行于每一行柱23的主轴延伸。每一光纤54与提供信号至各自处理器18A-K的检测器55进行光通信。

光纤54的壁对从柱23发出的光是透明的。结果，在临近光纤54的柱23的一个(图3中划上阴影线的柱)中产生的光将导引光进入所述光纤54。所述光的一部分在光纤54中被截留，并被导引至与所述光纤54相联系的检测器。通过观察延伸穿过检测器、并因此延伸穿过光纤54光的空间分布，处理器18A-K可以确定从闪烁器块21的哪一行柱23发出光。在美国专利No.5,600,144中完全描述了以这种方式合并光纤带的PET扫描器，于此将其全部内容整体参照结合。

延伸穿过闪烁器块21延伸的光纤54仅在为识别来自发射闪烁光子的闪烁器块21中具体的柱23而请求的两个空间坐标的一个上提供信息。通过由光电倍增管19A-D接收的光的空间分布确定第二坐标。

第二坐标中的空间分辨率部分取决于光电倍增管19A-D的数量。由于光电倍增管19A-D的费用，期望减小光电倍增管的数量，同时保持适当的空间分辨率。这通过提供位于来自闪烁器块21的光电倍增管19A-D之间的光混合器56实现。

光混合器56是光透明材料的层。可将闪烁器块21和光混合器56之间的界面59涂覆指数匹配层(index matching layer)，以减小在所述界面59处的反射。类似地，可将光混合器56和光电倍增管19A-D之间的界面57涂覆指数匹配层，以减小在所述界面57处的反射。

进入柱23的伽马射线光子产生闪烁光子的各向同性的喷射。通过光学部件中的结构散射或反射这些闪烁光子。基于从哪一柱产生闪烁光子，不同数量的闪烁光子撞击光电倍增管19A-D。结果，基于通过所述光电倍增管19A-D检测到的闪烁光子的数量，第一、第二、第三和第四光电倍增管19A-D产生相应的第一、第二、第三和第四倍增管信号。

理想地，第一和第三倍增管信号的和与全部四个倍增管信号的和的比率线性取决于与发射光的柱23相联系的第二坐标的值。类似地，第二和第四倍增管信号的和与全部四个倍增管信号的和的比率线性取决于与发射光的柱23相联系的第一坐标的值。通过图8A和8B中的实线58、60示出示范性的理想比率。此外，如图8C中的实线62所示，不管哪一柱发射光，全部四个倍增管信号的和将是相同的。

通过改变光混合器56的特性，可以控制在图8A-C中示出的曲线的形状至一些程度。例如在为透明材料的层的光混合器56的情况中，如在图8A-C的三幅图中的虚线64、66、68所示，存在比率是S形、并且总和显示出凸起(crowning)的倾向。

原则上，如果我们知道虚线64、66、68的形状，通过在校准程序过程中创建查表，我们可以补偿非线性和凸起。查表中的入口将正确地构图测量值至与发射柱23相联系的坐标。然而，为了避免产生查表的需要，并因此简化校准程序，期望都避免非线性和凸起。

为了都避免非线性和凸起，在图9中示出的优选光学部件70包括邻近闪烁器块21的混合层72、邻近光电倍增管19A-D的没有结构的罩层74、邻近罩层74的结构外层76以及混合层72和结构外层76之间的结构内层78。三个层全部由光透明介质制成。

光学部件70的混合层72是近似在0.05和0.12英尺之间厚的透明材料的层，并且优选为0.06英寸厚。所述混合层72允许光在进入结构内层78之前自由混合短的距离。

参照图10，结构内层78的一个实施例包括具有平行于光学部件70的侧面延伸的外壁82的光透明中心区域80和邻近结构内层78的周边85的光透明周围区域84A。所述周围区域84A具有平行于中心区域80的外壁82但与其隔开延伸的内壁86。内和外壁86、82因此限定了分离中心区域80和周围区域84A的间隙88。所述间隙88可被填满空气或具有不同于光学透明介质的折射指数的折射指数的材料，从而增进中心区域80和周围区域84A中的总内反射。间隙88的宽度不是关键的，然而它大于波长，以抑制延伸穿过间隙88的耦合。

通常，期望闪烁光子出自柱23、直接延伸穿过结构内层78和结构外层76，并进入最接近所述柱的光电倍增管19B。这将提供导致所述闪烁光子的伽马射线事件的位置的最精确指示。然而，在图10中示出的实施例中，对于从柱23进入周围区域84A的闪烁光子，可能反射内壁86几次，因此引起它横穿使它远离入口的它的点进入周围区域84A的迂回径路。这样一来，这种光子会不能到达光电倍增管19A-D，直至它从所述柱23已经沿着迂回径路横穿一些距离，在许多情况中，这引起闪烁光子在远离它进入结构外层76的地方的点处离开结构外层76。

为了阻止闪烁光子从它们的原点喷射太远，比如在图11和12中示出的那些的实施例利用几个外围区域84A-D、84A-H围绕中心区域80，每一所述区域邻近光学部件的周边85的一部分。通过具有象在与图10结合讨论的那些光学特性的内和外壁82、86，将每一外围区域84A-D、84A-H与邻近外围区域分离。这些壁截流闪烁光子，从而避免它们喷射远离产生它们的柱23。

图12示出的结构外层包括比在图11中示出的结构外层更独特的外围区域84A-H。为此，图12的结构外层比图11中的结构外层更有效地限制了闪烁光子。

间隙88可以与光学部件70的壁隔开，以与位于外围区域84A之下的柱23的边界一致。这是有利的，因为从相同柱出现的全部光子然后将受相同的物理环境的支配。然而，这是不需要的。间隙88例如能够平分柱23。

外围区域84A的内壁86被高度抛光，以镜面反射入射于内壁86上的在外围区域84A中的闪烁光子。相反，中心区域80的外壁82是粗糙的，以在任意方向上反射入射于外壁82上的中心区域80中的闪烁光子。结果，外围区域84A中的闪烁光子将达到光电倍增管的可能性大于中心区域80中的闪烁光子将达到光电倍增管的可能性。这趋于相对于光电倍增管19对中心区域80中的闪烁光子的响应增强光电倍增管19对外围区域84A中的闪烁光子的响应。

可将图8C中的虚线68解释为表示在第二坐标的具体值处产生的闪烁光子将达到光电倍增管19A-D的可能性的概率密度函数。在传统的光学部件中，概率密度函数68是不均匀的，因为在中心区域80中产生的闪烁光子比在外围区域84A中产生的闪烁光子更可能到达光电倍增管19A-D。通过促进来自外围区域84A的光子到达光电倍增管19A-D、并同时阻止来自中心区域80的闪烁光子到达光电倍增管19A-D，所述结构内层78使概率密度函数68扁平。这使第一和第二倍增管信号的和独立于第二坐标。

结构外层76试图引起倍增管如图8A和8B中所示地共同响应。这种线性响应是期望的，因为它简化了校准倍增管的任务。现在参照图13，光学部件70的结构外层76由四个光透明象限90A-D组成，一个对应于每一光电倍增管19A-D。每一象限90A-D具有在外部拐角94A处相遇的两个外壁92A、92B和在内部拐角98A处相遇的两个内壁96A、96B。每一象限90A-D的内壁96A、96B被高度抛光，以镜面反射入射于其上的闪烁光子。

全部四个象限90A-D的内壁96A、96B共同地形成在大轴和小轴的方向上延伸的交叉形间隙100。间隙100可以延伸如图13中所示地延伸穿过结构外层76的全部路径，或如图14所示地仅延伸在两个方向上延伸穿过的部分路径，或图15所示地延伸在一个方向上延伸穿过的部分路径和在其它方向上延伸穿过的全部路径。

交叉形的间隙100可被填满空气或具有不同于光学透明介质的折射指数的折射指数的材料，从而增进每一象限90A-D中的总的内反射。间隙100的宽度不是关键的，然而它大于波长，以抑制延伸穿过间隙100的耦合。

例如，在一个实施例中，结构内层78是0.923英寸(16.8毫米)厚，并且光学部件70的总厚度是1.573英寸(39.9毫米)厚。像混合层72的光学透明层102被任意设置于结构外层76和结构内层78之间。所述任意层102近似为0.15英寸(3.8毫米)。光学部件70的长度和宽度分别是3.21英寸(81.8毫米)和2.695英寸(94.4毫米)。光学透明材料的罩层74可被设置于结构外层76之上，从而避免前述物质落入交叉形的间隙100。所述罩层74在0.06英寸和0.12英寸之间。

在于此描述的实施例中，存在以栅格设置的四个光电倍增管19A-D。因此，在结构外层76中存在四个区域90A-D。在结构外层76上设置所述区域，以使每一区域90A面向四个光电倍增管19A-D的一个19A。所述区域之间得到的间隙因此是交叉形的间隙100。

在其它实施例中，可以是以矩阵阵列设置的四个光电倍增管19A-D。在这种情况中，在结构外层76中将是相应数量的区域，每一区域面向相应的光电倍增管。区域之间得到的间隙然后限定栅格。限定间隙的所述壁被高度抛光，以向回镜面反射入射于来自具体区域的壁之上的闪烁光子进入所述区域。

在具有多个光电倍增管的实施例中，结构内层78可以具有围绕中心区域的几个嵌套外围区域。像外围区域成形这些附加区域，并被间隙彼此分离。每一间隙具有向内面向的壁和向外面向的壁。向内面向的壁是粗糙的，以阻止镜面反射，并且向外面向的壁是高度抛光的，以促进镜面反射。每一对向内面向和向外面向的壁的粗糙和抛光程度可以从一对变化至下一对，从而允许我们调谐结构内壁，以实现最平的可能响应。

在一些实施例中，在结构外层76和光电倍增管19A-D之间设置的掩模覆盖结构外层76的选择出的部分。在图16中示出的示范性的掩模104具有为对应于光电倍增管19A-D而设置尺寸的开口106A-D。这些开口106A-D允许仅直接来自每一光电倍增管19A-D之下的闪烁光子通道。通过掩模104阻塞将另外出现于光电倍增管19A-D之间的闪烁光子。

将另外从位于光电倍增管19A-D之间的结构外层76的区域到达光电倍增管的闪烁光子常常是已经历多次反射的那些光子。结果，闪烁光子不再提供关于表示它们的原点的信息。为了更有效地吸收这些闪烁光子，可将掩模104制成黑色。

通过铸造单片块集成单独层可以形成光学部件70。可替代地，通过铸造单独层可以形成光学部件70。利用层之间的指数匹配粘合然后将所述层胶合在一起。在任一情况中，通过提供具有V形轮廓的矩形和交叉形间隙88、100便利于从模子结构外层76和结构内层78的移走。

已经描述了本发明及其优选实施例，我们要求的新发现以及通过专利特许证书保护的是权利要求书。

Claims (60)

1.一种PET扫描器，其包括：

闪烁器块；

多个光电检测器；

设置于所述闪烁器块和多个光电检测器之间的光学部件，所述光学部件具有：

第一层，其包括具有外壁的中心区域和具有内壁的外围区域，所述内壁和外壁被第一间隙分离；以及

与第一层光通信的第二层，所述第二层包括至少第一区域和第二区域，第一区域具有第一内墙，并且第二区域具有与第一内墙相对的第二内墙，第一和第二内墙被第二间隙分离。

2.如权利要求1的PET扫描器，其中第一层包括周边壁，并且外围区域邻近周边壁的至少一部分。

3.如权利要求1的PET扫描器，其中外围区域邻近整个周边壁。

4.如权利要求1的PET扫描器，进一步包括一个或多个附加外围区域，所述一个或多个附加外围区域与不邻近所述外围区域的周边壁的一部分相邻。

5.如权利要求4的PET扫描器，其中通过间隙将所述附加外围区域与所述外围区域分离。

6.如权利要求5的PET扫描器，其中所述间隙延伸至周边壁。

7.如权利要求1的PET扫描器，其中所述内壁和外壁具有不同的光学特性。

8.如权利要求7的PET扫描器，其中所述内壁和外壁的一个是被抛光的，并且另一个是未抛光的。

9.如权利要求7的PET扫描器，其中所述内壁和外壁的一个是不透光的，并且另一个是透光的。

10.如权利要求7的PET扫描器，其中所述内壁和外壁的一个是黑色的，并且另一个不是黑色的。

11.如权利要求7的PET扫描器，其中所述内壁和外壁的一个是透明的，并且另一个是不透明的。

12.如权利要求7的PET扫描器，其中所述内壁和外壁的一个是半透明的，并且另一个不是半透明的。

13.如权利要求7的PET扫描器，其中所述内壁和外壁的一个是吸收性的，并且另一个不是吸收性的。

14.如权利要求7的PET扫描器，其中将所述内壁和外壁的一个设置成引起镜面反射，并且将另一个设置成引起不是镜面反射的反射。

15.如权利要求14的PET扫描器，其中被设置成引起镜面反射的内壁和外壁的一个包括金属涂层。

16.如权利要求14的PET扫描器，其中被设置成引起镜面反射的内壁和外壁的一个包括反射性的涂层。

17.如权利要求14的PET扫描器，其中被设置成引起镜面反射的内壁和外壁的一个具有为引起入射于其上的光的总内反射而选择出的折射系数。

18.如权利要求7的PET扫描器，其中将所述内壁和外壁的一个设置成引起漫反射，并且将另一个设置成引起不是漫反射的反射。

19.如权利要求18的PET扫描器，其中被设置成引起漫反射的内壁和外壁的一个包括塑料涂层。

20.如权利要求18的PET扫描器，其中被设置成引起漫反射的内壁和外壁的一个包括油漆涂层。

21.如权利要求18的PET扫描器，其中被设置成引起漫反射的内壁和外壁的一个具有粗糙的表面。

22.如权利要求7的PET扫描器，其中内壁的表面是抛光的。

23.如权利要求7的PET扫描器，其中外壁的内表面是粗糙的。

24.如权利要求7的PET扫描器，其中所述光学部件进一步包括邻近所述闪烁器块设置的第三层。

25.如权利要求1的PET扫描器，其中第一间隙具有不同于所述中心区域和外围区域的相应的光学特性的光学特性。

26.如权利要求25的PET扫描器，其中第一间隙包括空气间隙。

27.如权利要求1的PET扫描器，其中第一内壁和第二内壁的一个被抛光，并且另一个未抛光。

28.如权利要求1的PET扫描器，其中第一内壁和第二内壁的一个是不透光的，并且另一个透光的。

29.如权利要求1的PET扫描器，其中第一内壁和第二内壁的一个是黑色的，并且另一个不是黑色的。

30.如权利要求1的PET扫描器，其中第一内壁和第二内壁是镜面反射壁。

31.如权利要求1的PET扫描器，其中第二间隙限定区域的栅格。

32.如权利要求31的PET扫描器，其中第二间隙延伸穿过第二层。

33.如权利要求31的PET扫描器，其中第二间隙延伸穿过第二层部分路径。

34.如权利要求1的PET扫描器，其中相对的第一和第二内壁是平行的。

35.如权利要求1的PET扫描器，其中相对的第一和第二内壁不是平行的。

36.如权利要求31的PET扫描器，其中定位所述区域的栅格中的每一区域，以对应于来自多个光电检测器的光电检测器。

37.如权利要求31的PET扫描器，其中第二间隙是交叉形的间隙。

38.如权利要求37的PET扫描器，其中交叉形的间隙包括相交第一和第二臂，第一和第二臂的至少一个延伸穿过第二层。

39.如权利要求37的PET扫描器，其中交叉形的间隙包括相交第一和第二臂，第一和第二臂延伸穿过第二层部分路径。

40.如权利要求1的PET扫描器，进一步包括为阻止从光学部件的选择的部分出现的闪烁光子到达光所述电检测器而设置的掩模。

41.如权利要求40的PET扫描器，其中所述掩模包括在与所述光电检测器相对的位置处形成孔的区域。

42.如权利要求40的PET扫描器，其中在所述光学部件和光电检测器之间设置所述掩模。

43.如权利要求40的PET扫描器，其中所述掩模是吸收性的。

44.如权利要求40的PET扫描器，其中所述掩模是反射性的。

45.如权利要求44的PET扫描器，其中所述掩模是镜面反射的。

46.如权利要求44的PET扫描器，其中所述掩模是漫反射的。

47.一种用于导引来自闪烁器块的光至多个光电检测器的光学部件，所述光学部件包括：

与闪烁器块光通信的第一层，第一层具有具有外壁的中心区域和具有内壁的外围区域，所述内壁和外壁被第一间隙分离；以及

与多个光电检测器和第一层光通信的第二层，所述第二层包括至少第一区域和第二区域，第一区域具有第一内墙，并且第二区域具有与第一内墙相对的第二内墙，第一和第二内墙被第二间隙分离。

48.如权利要求47的光学部件，其中将所述内壁和外壁设置成从所述外围区域入射至内墙之上的光子遇到大于通过从所述中心区域入射至外壁之上的光子遇到的第二反射系数的第一反射系数。

49.如权利要求47的光学部件，其中所述外围区域的内壁的内表面具有大于所述中心区域的外壁的内表面的反射系数。

50.如权利要求49的光学部件，其中所述内壁的内表面是抛光的。

51.如权利要求49的光学部件，其中所述外壁的内表面是粗糙的。

52.如权利要求47的光学部件，其中所述光学部件进一步包括面向闪烁器块设置第三层。

53.如权利要求47的光学部件，其中第一间隙包括空气间隙。

54.如权利要求47的光学部件，其中第一内壁和第二内壁是镜面发射的壁。

55.如权利要求47的光学部件，其中第二间隙限定区域的栅格。

56.如权利要求55的光学部件，其中定位所述区域的栅格中的每一区域，以对应于来自多个光电检测器的光电检测器。

57.如权利要求47的光学部件，其中第二间隙是交叉形的间隙。

58.一种PET扫描器，其包括：

用于响应通过伽马射线光子的照明，产生闪烁光子的空间光分布的闪烁器块；

用于使闪烁光子的空间光分布产生修改的空间光分布的外和内装置；以及

用于接收来自外和内装置的修改的空间光分布的多个光电检测器。

59.一种用于导引来自闪烁器块的光至多个光电检测器的光学部件，所述光学部件包括：

与闪烁器块光通信的结构外层；以及

与多个光电检测器光通信的结构内层。

60.一种PET扫描器，其包括：

闪烁器块；

多个光电检测器；

如权利要求59所述的光学部件，所述光学部件被设置于闪烁器块和多个光电检测器之间。

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