CN216696694U - 探测器及具有其的医学影像设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及正电子发射断层成像设备领域，特别是涉及一种探测器及具有其的医学影像设备。该探测器包括晶体阵列和光电传感器组件，多个晶体单元沿第一方向并排设置，且晶体阵列在第三方向上形成有耦接面，多组光电传感器阵列设置在所述耦接面，且多组光电传感器阵列沿第一方向间隔排布；每组光电传感器阵列能够耦接沿第一方向排布的至少两个相邻晶体单元。本实用新型还提供了一种医学影像设备，包括上述探测器。与现有技术相比，本实用新型的优点在于：使得每个光电传感器不仅能够解析与其对应的晶体单元，还能解析与其耦接的相邻的晶体单元，从而实现了少列光电传感器解析多根晶体单元，在增加光接收效率的同时也降低了材料成本。

Description

探测器及具有其的医学影像设备

技术领域

本实用新型涉及医疗设备领域，特别是涉及一种探测器及具有其的医学影像设备。

背景技术

探测器是医疗成像设备中的关键装置，可以对人体内部进行检测，以检查人体的各项指标。以正电子发射计算机断层成像(Positron Emission Tomography，简称PET)设备为例，其位置分辨率、灵敏度等主要技术指标都取决于所采用的探测器系统，探测器的主要功能为获得PET事件中各γ光子能量沉积时的位置、时间、能量信息。

传统探测器结构一般为晶体阵列直接耦合在光电探测器阵列上，为保证足够的灵敏度，探测器晶体应具有一定的长度，但晶体长度过长，又会直接影响到探测器的飞行时间(Time of Flight，简称TOF)极限值和作用深度(Depth of Interaction，简称DOI)，进而影响影响图像的空间分辨率。此外，现有的PET中探测器每个晶体单元至少对应一组光电传感器阵列，那么在晶体单元数量庞大的情况下，造成材料成本的增加。

实用新型内容

有鉴于此，针对上述技术问题，本实用新型提供了一种探测器。

为解决上述技术问题，本实用新型提供如下技术方案：

一种探测器，包括：晶体阵列，所述晶体阵列包括多个晶体单元，多个所述晶体单元沿第一方向并排设置，每个所述晶体单元沿第二方向延伸，且所述晶体阵列沿第三方向形成有耦接面，所述第一方向、所述第二方向和所述第三方向两两相互垂直，所述耦接面在所述第一方向、所述第二方向所限定的平面内延伸，且每个所述晶体单元沿所述第二方向的尺寸大于沿所述第一方向的尺寸或沿所述第三方向的尺寸；光电传感器组件，所述光电传感器组件包括多组光电传感器阵列，多组所述光电传感器阵列设置在所述耦接面，且多组所述光电传感器阵列沿所述第一方向间隔排布；每组所述光电传感器阵列能够耦接沿所述第一方向排布的至少两个相邻所述晶体单元。

可以理解的是，本申请通过使得每组光电传感器阵列能够耦接沿所述第一方向排布的至少两个相邻所述晶体单元，使得每个光电传感器不仅能够解析与其对应的晶体单元，还能解析与其耦接的相邻的晶体单元，从而实现了少列所述光电传感器解析多根所述晶体单元，在增加光接收效率的同时也降低了材料成本。

在其中一个实施例中，每组所述光电传感器阵列包括多个沿所述第二方向间隔排布的光电传感器。

可以理解的是，通过使得每组所述光电传感器阵列包括多个沿所述第二方向间隔排布的光电传感器，从而对于具有较高晶体长度的探测器，采用传统方法不能准确获得闪烁事件发生的位置信息，本实用新型可以直接获取闪烁事件发生在所述晶体单元的深度信息，使得探测器在进一步提高TOF性能的同时，兼具深度分辨能力。

在其中一个实施例中，沿所述第二方向间隔排布的多个所述光电传感器相互对齐设置。

可以理解的是，通过使得沿所述第二方向间隔排布的多个所述光电传感器相互对齐设置，从而能够更加方便、直接地解析所述晶体单元的位置，减少了后续的数据校正工作，提高了所述探测器的探测效率。

在其中一个实施例中，每个相邻所述晶体单元之间设置有分光结构，且所述分光结构沿所述第三方向延伸设置。

可以理解的是，通过在每个相邻所述晶体单元之间设置所述分光结构，从而使得伽马光子与晶体单元作用形成的多个荧光光线分散，并被不同的所述光电传感器探测到，提高了信号接收通道，进而提高图像分辨率。

在其中一个实施例中，沿所述第三方向，所述分光结构延伸的长度不大于每个所述晶体单元的高度。

在其中一个实施例中，所述分光结构包括反射膜，所述反射膜贴设于每两个相邻所述晶体单元之间。

在其中一个实施例中，所述探测器还包括反射结构，所述反射结构设置于除所述耦接面以外的所有晶体阵列表面。

可以理解的是，通过在所述耦接面上设置所述反射结构，从而使得所述晶体单元内的闪烁事件产生的荧光信号全部被所述光电传感器接收，增加了光接收效率。

在其中一个实施例中，所述晶体阵列和所述光电传感器组件堆叠设置，且每两层所述晶体阵列之间堆叠有一层所述光电传感器组件。

在其中一个实施例中，堆叠设置的所述晶体单元阵列和所述光电传感器组件的四周套设有屏蔽罩，所述屏蔽罩用于对所述晶体单元阵列进行避光处理。

可以理解的是，通过在堆叠设置的所述晶体单元阵列和所述光电传感器阵列的四周套设所述屏蔽罩，从而使得所述屏蔽罩对所述晶体单元阵列进行避光处理，排除外界光对所述探测器的干扰。

本实用新型还提供一种技术方案：

一种医学影像设备，包括探测器，所述探测器包括多个晶体单元和多组光电传感器阵列；多个所述晶体单元沿第一方向并排设置，每个所述晶体单元沿第二方向延伸，且所述晶体阵列沿第三方向形成有耦接面，所述第一方向、所述第二方向和所述第三方向两两相互垂直，所述耦接面在所述第一方向、所述第二方向所限定的平面内延伸，且每个所述晶体单元沿所述第二方向的尺寸大于沿所述第一方向的尺寸或沿所述第三方向的尺寸；多组所述光电传感器阵列设置在所述耦接面，且多组所述光电传感器阵列沿所述第一方向间隔排布；所述光电传感器阵列的数量少于所述晶体单元的数量。

与现有技术相比，本申请通过使得沿所述第一方向间隔排布的所述光电传感器阵列的数量少于所述晶体单元的数量，从而使得每个光电传感器不仅能够解析与其对应的晶体单元，还能解析与其耦接的相邻的晶体单元，从而实现了少列所述光电传感器解析多根所述晶体单元，在增加光接收效率的同时也降低了材料成本。

附图说明

图1为本实用新型提供的探测器单层的结构示意图；

图2为本实用新型提供的探测器多层的结构示意图；

图3为本实用新型提供的探测器截面的结构示意图。

图中各符号表示含义如下：

100、探测器；10、晶体阵列；11、晶体单元；111、耦接面；20、光电传感器组件；21、光电传感器阵列；211、光电传感器；30、分光结构；40、反射结构。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，对本实用新型进行进一步的详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本实用新型，并不限定本实用新型的保护范围。

需要说明的是，当组件被称为“安装于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“固定于”另一个组件，它可以是直接固定在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“或/及”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参考图1至图3，探测器100通常应用于医学影像设备中，探测器100的主要功能为获得PET事件中各γ光子能量沉积时的位置、时间、能量信息。

现有的PET中探测器每个晶体单元至少对应一组光电传感器阵列，那么在晶体单元数量庞大的情况下，很可能无形中增加材料的成本。

为解决现有的探测器中所存在的问题，本实用新型提供了一种PET中探测器，包括晶体阵列10，晶体阵列10包括多个晶体单元11，多个晶体单元11沿第一方向并排设置，每个晶体单元11沿第二方向延伸，且晶体阵列10在第三方向上形成有耦接面111，第一方向、第二方向和第三方向两两相互垂直，耦接面111在第一方向、第二方向所限定的平面内延伸，且每个晶体单元11沿第二方向的尺寸大于沿第一方向的尺寸或沿第三方向的尺寸；光电传感器组件20，光电传感器组件20包括多组光电传感器阵列21，多组光电传感器阵列21设置在所述耦接面111，且多组光电传感器阵列21沿第一方向间隔排布；每组光电传感器阵列21能够耦接沿第一方向排布的至少两个相邻晶体单元11。

本申请通过使得沿第一方向间隔排布的光电传感器阵列21的数量少于晶体单元11的数量，从而使得每个光电传感器211不仅能够解析与其对应的晶体单元11，还能解析与其耦接的相邻的晶体单元11，从而实现了少列光电传感器211解析多根晶体单元11，在增加光接收效率的同时也降低了材料成本。

在本实施例中，第一方向为X方向，第二方向为Z方向，第三方向为Y方向。

需要说明的是，晶体单元11大致呈长方体形状，且多个晶体单元11沿第一方向并排排布，多组光电传感器阵列21也同样沿第一方向并排排布，但是沿第一方向并排排布的光电传感器阵列21的数量少于晶体单元11的数量。也就是说，一组光电传感器阵列21位于相邻两个晶体单元11之间并至少解析两个晶体单元11。如此对于晶体单元11数量庞大的情况，减少与晶体单元11耦合的光电传感器阵列21的数量能够大大降低成本，且同样能够实现光电传感器阵列21对所有晶体单元11的解析。

值得注意的是，不一定每两个相邻晶体单元11之间都耦合有一组光电传感器阵列21，有的相邻晶体单元11之间也可能未耦合光电传感器阵列21，此时可以通过耦合在其他相邻晶体单元11之间的光电传感器阵列21对其进行解析。

要实现少列光电传感器211解析多根晶体单元11，此时需要用到分光重心法判定产生闪烁事件的晶体单元11在探测器100中的位置。当伽马光子打在晶体阵列10中的某个单元上产生闪烁事件时，伽马射线均匀的作用于晶体阵列10中时控制器能够得到泛场图，且泛场图中的每一个团簇均与不同的晶体单元11相对应，系统对每个团簇编码得到编码文件，编码文件与通过分光重心法判定得出的坐标位置相结合便能够实时得到产生闪烁事件的晶体单元11在探测器100中的位置。

晶体阵列10由多个晶体单元11沿着第一方向耦合而成。耦合而成的晶体阵列10具有第一表面和第二表面。多组光电传感器阵列21耦合在晶体阵列10的第一表面或第二表面，用于检测伽马光子与晶体阵列10发生反应所产生的可见光子或紫外光。

如图1所示，相比现有的探测器中将光电传感器组件耦合于晶体阵列的端面，荧光光子从晶体阵列的顶部传输到底部，由于晶体单元长度较长，因此也会使得传输距离较长，容易存在时间抖动，后续测量时间信息时效果较差。而本实用新型提供的探测器100是将光电传感器组件20耦合于晶体阵列10的耦接面111即侧面，如此就可以直接获取到荧光光子的位置，降低了荧光光子的传输路径。

进一步地，由于在现有的探测器中，通常计算机只能够确定闪烁事件发生在某个晶体单元上的信息，无法获取到闪烁事件发生于该晶体单元上的具体位置，从而产生闪烁事件定位不准的现象，如此便会影响到空间分辨率，为了缓解晶体单元边缘处空间分辨较低的现象，则需要去判别闪烁事件发生在某晶体单元上的具体深度信息。

为解决上述问题，本实用新型提供的探测器100使得每组光电传感器阵列21包括多个沿第二方向间隔排布的光电传感器211。在每个晶体单元11沿第二方向间隔排布多个光电传感器211，每个光电传感器211就可以对晶体单元11不同的位置进行解析，从而可以直接获取闪烁事件发生在晶体单元11上的深度信息。

具体地，沿第二方向间隔排布的多个光电传感器211相互对齐设置。如此能够更加方便、直接地解析晶体单元11的位置，减少了后续的数据校正工作，提高了探测器100的探测效率。

如图3所示，每个相邻晶体单元11之间设置有分光结构30，且分光结构30沿第三方向延伸设置。具体的，分光结构30设置于沿第一方向并排排布的相邻晶体单元11之间，并沿第三方向从晶体单元11表面向耦接面111方向延伸。

另外的，沿第三方向，分光结构30延伸的长度不大于每个晶体单元11的高度。也就是分光结构30延伸的长度可以小于或者等于每个晶体单元11在第三方向上的高度。且分光结构30在每个相邻晶体单元11之间设置的长度不必相等，可以根据实际需求对分光结构30的长度进行适应性调整，在此不作限定。

现有的探测器中，晶体单元与光电传感器互相耦合时，会加入额外的光导，比如抛光玻璃片、亚克力等。但是光导的引入会在一定程度上影响荧光光子的传播，荧光光子经过光导以后会有一部分损失，造成到达光电传感器的总光产额减少。本实用新型提供的探测器100通过将分光结构30嵌设于相邻晶体单元11之间，达到与设置光导相同的分光的效果，这样在降低探测器100集成难度的同时，也降低了荧光光子的损失。从而使得伽马光子与晶体单元11作用形成的多个荧光光线分散，并被不同的光电传感器211探测到，提高了信号接收通道，进而提高图像分辨率。

在本实施例中，分光结构30为反射膜；当然，在其他实施例中分光结构30还可以为其他光隔离材料，在此不作限定。

进一步地，探测器100还包括反射结构40。反射结构40设置于除耦接面111以外的所有晶体阵列10表面。也就是在晶体阵列10上除了设置光电传感器211以外的其他所有表面均设置有反射结构40。

需要说明的是，晶体阵列10中的晶体单元11之间是不透光的，每个晶体单元11接收伽马光子，伽马光子在晶体单元11内部产生闪烁事件并发出荧光，到达光电传感器211表面，光电传感器211将荧光信号转换成电信号并经逐级放大后输出给后接的电子电路系统处理。因此，通过在晶体单元11表面设置反射结构40，使得到达晶体单元11内部的光子不会再次向外发射，将荧光光线通过反射全部被光电传感器211接收，增加了光接收效率。

可选地，反射结构40可以与晶体单元11表面直接接触，利用晶体单元11之间的挤压来使反射结构40贴合晶体单元11表面，当然，晶体单元11与反射结构40之间也可以采用光学胶水进行粘合，在此不作限定。

反射结构40的材料可以是薄的高反射率薄膜材料制定，也可以是一种高反射率的涂层，在此不作限定。

如图2所示，如果将多个沿第一方向并排排布的晶体单元11定义为一层晶体阵列10，将多个沿第一方向并排排布的光电传感器阵列21定义为一层光电传感器组件20，那么本实用新型提供的探测器100可以为多层晶体阵列10和多层光电传感器组件20交替堆叠设置，且每两层晶体阵列10之间堆叠有一层光电传感器组件20。

将多层晶体阵列10和多层光电传感器组件20交替堆叠设置定义为一个探测器模块，那么该探测器模块的四周套设有屏蔽罩(图未示)，屏蔽罩用于对晶体单元11阵列进行避光处理。

需要说明的是，通过在堆叠设置的晶体单元11阵列和光电传感器阵列21的四周套设屏蔽罩，从而使得屏蔽罩对晶体单元11阵列进行避光处理，排除外界光对探测器100的干扰。本实施例中，该屏蔽罩为碳纤维屏蔽罩，在其他实施例中，该屏蔽罩还可以采用其它合适材料，在此不作限定。

本实用新型提供的探测器100，通过使得每组光电传感器阵列21能够耦接沿第一方向排布的至少两个相邻晶体单元11，使得每个光电传感器211不仅能够解析与其对应的晶体单元11，还能解析与其耦接的相邻的晶体单元11，从而实现了少列光电传感器211解析多根晶体单元11，在增加光接收效率的同时也降低了材料成本。

本实用新型还提供一种技术方案：

一种医学影像设备，包括探测器100，探测器100包括多个晶体单元11和多组光电传感器211；多个晶体单元11沿第一方向并排设置，每个晶体单元11沿第二方向延伸，且晶体阵列10沿第三方向形成有耦接面111，第一方向、第二方向和第三方向两两相互垂直，耦接面111在第一方向、第二方向所限定的平面内延伸，且每个晶体单元11沿第二方向的尺寸大于沿第一方向的尺寸或沿第三方向的尺寸；多组光电传感器阵列21设置在耦接面111，且多组光电传感器阵列21沿第一方向间隔排布；光电传感器阵列21的数量少于晶体单元11的数量。该医学影像设备也具有跟上述探测器100同样的优点。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种探测器，其特征在于，包括：

晶体阵列(10)，所述晶体阵列(10)包括多个晶体单元(11)，多个所述晶体单元(11)沿第一方向并排设置，每个所述晶体单元(11)沿第二方向延伸，且所述晶体阵列(10)沿第三方向形成有耦接面(111)，所述第一方向、所述第二方向和所述第三方向两两相互垂直，所述耦接面(111)在所述第一方向、所述第二方向所限定的平面内延伸，且每个所述晶体单元(11)沿所述第二方向的尺寸大于沿所述第一方向的尺寸或沿所述第三方向的尺寸；

光电传感器组件(20)，所述光电传感器组件(20)包括多组光电传感器阵列(21)，多组所述光电传感器阵列(21)设置在所述耦接面(111)，且多组所述光电传感器阵列(21)沿所述第一方向间隔排布；

每组所述光电传感器阵列(21)能够耦接沿所述第一方向排布的至少两个相邻所述晶体单元(11)。

2.根据权利要求1所述的探测器，其特征在于，每组所述光电传感器阵列(21)包括多个沿所述第二方向间隔排布的光电传感器(211)。

3.根据权利要求2所述的探测器，其特征在于，沿所述第二方向间隔排布的多个所述光电传感器(211)相互对齐设置。

4.根据权利要求1所述的探测器，其特征在于，每个相邻所述晶体单元(11)之间设置有分光结构(30)，且所述分光结构(30)沿所述第三方向延伸设置。

5.根据权利要求4所述的探测器，其特征在于，沿所述第三方向，所述分光结构(30)延伸的长度不大于每个所述晶体单元(11)的高度。

6.根据权利要求5所述的探测器，其特征在于，所述分光结构(30)包括反射膜，所述反射膜贴设于每两个相邻所述晶体单元(11)之间。

7.根据权利要求1所述的探测器，其特征在于，所述探测器还包括反射结构(40)，所述反射结构(40)设置于除所述耦接面(111)以外的所有晶体阵列(10)表面。

8.根据权利要求1所述的探测器，其特征在于，所述晶体阵列(10)和所述光电传感器组件(20)堆叠设置，且每两层所述晶体阵列(10)之间堆叠有一层所述光电传感器组件(20)。

9.根据权利要求8所述的探测器，其特征在于，堆叠设置的所述晶体单元(11)阵列和所述光电传感器组件(20)的四周套设有屏蔽罩，所述屏蔽罩用于对所述晶体单元(11)阵列进行避光处理。

10.一种医学影像设备，其特征在于，包括如权利要求1-9任意一项所述的探测器，所述探测器包括多个晶体单元(11)和多组光电传感器阵列(21)；

多个所述晶体单元(11)沿第一方向并排设置，每个所述晶体单元(11)沿第二方向延伸，且所述晶体阵列(10)沿第三方向形成有耦接面(111)，所述第一方向、所述第二方向和所述第三方向两两相互垂直，所述耦接面(111)在所述第一方向、所述第二方向所限定的平面内延伸，且每个所述晶体单元(11)沿所述第二方向的尺寸大于沿所述第一方向的尺寸或沿所述第三方向的尺寸；

多组所述光电传感器阵列(21)设置在所述耦接面(111)，且多组所述光电传感器阵列(21)沿所述第一方向间隔排布；

所述光电传感器阵列(21)的数量少于所述晶体单元(11)的数量。

Images