探测器、深度测量探测器单元及其作用深度计算方法技术

本发明专利技术适用于医疗设备领域，公开了深度测量探测器单元、深度测量探测器单元的作用深度计算方法以及探测器，其中，深度测量探测器单元包括两个间隔并排设置的闪烁晶体和两个分别设于两闪烁晶体一端的光电探测器，两个闪烁晶体之间的空隙包括靠近光电探测器的第一分层空间、远离光电探测器的第二分层空间和位于第一、二分层空间之间的第三分层空间，第一分层空间内填充有第一反射膜，第二分层空间内填充有光学耦合体，第三分层空间内填充有空气。本发明专利技术在不需要对闪烁晶体进行复杂处理的情形下，通过单端光电探测器读出，实现了连续的相互作用深度的测量，降低了探测器作用深度测量的实现难度和成本，且其深度分辨率高、时间分辨率高、一致性好。

Detector, depth measuring detector unit and calculation method of its action depth

The invention is applicable to the medical equipment field, and discloses the depth measurement detector unit, the depth measurement method of the depth measurement detector unit and the detector, in which the depth measurement detector unit comprises two scintillation crystals arranged in parallel rows and two photodetectors at one end of the two scintillation crystal respectively, two The gap between the scintillation crystals includes the first stratification space near the photodetector, the second layered space far away from the photodetector and the third stratification space between the first, second layered space, the first layer space filled with a first reflection film, the second layered space filled with an optical coupling, and a third layered space. Air is filled in the room. Without the need for complex processing of scintillation crystals, this invention realizes the measurement of continuous interaction depth by reading the single end photodetector, and reduces the difficulty and cost of measuring the depth of the detector's action depth, and its depth resolution, time resolution and consistency are good.

【技术实现步骤摘要】
探测器、深度测量探测器单元及其作用深度计算方法
本专利技术涉及医疗设备领域，尤其涉及深度测量探测器单元、该深度测量探测器单元的作用深度计算方法以及具有该深度测量探测器单元的探测器。
技术介绍
PET(PositronEmissionTomography，正电子发射断层成像)是一种先进的核医学成像仪器。探测器是PET系统的核心组件，用于探测伽马射线发生的位置，主要由闪烁晶体和光电探测器组成。硅光电倍增管(SiPM)阵列是一种常用于PET系统的光电探测器。PET探测器的闪烁晶体通常由许多截面小的长晶体组成，由于伽马射线在闪烁晶体中发生作用深度(depthofinteraction，DOI)的不确定性，PET系统分辨率在偏离视野中心处会变坏；同样的效应存在于探测器的轴向，对于斜的响应线，探测器的轴向越长，PET空间分辨率的受影响程度会越严重。在临床全景PET扫描仪中，探测器环的直径大、轴向视野长，轴向分辨率受相互作用深度的不确定效应的影响非常严重，使用传统非深度测量探测器的PET系统无法实现高分辨率。而且相互作用深度的不确定性也会造成PET分辨率的不均匀性。近年来，随着闪烁晶体工艺和硅光电倍增管技术的发展和造价的降低，为研发价格适中的全景PET仪器(轴向视野约200cm的临床PET)创造了有利条件。由于传统的临床PET探测器不具备相互作用深度测量能力，故，技术人员只能通过探测器得到伽马射线发生在哪个晶体中，而无法知道发生在该晶体中的哪一个深度，因此很难实现得到全视野高分辨率的临床全景PET系统。为解决上述传统技术的问题，现有技术提出一种具有深度测量能力的PET探测器，其实施方式为：采用激光对闪烁晶体条预设深度进行网状切割处理，使闪烁晶体条出现多个不同的层，再将两个闪烁晶体的顶层通过光学胶进行耦合组成探测器单元，其余部分采用增强型光反射膜(ESR)隔离，通过两个光电探测器分别采集每个闪烁晶体的输出能量，通过能量比计算得到不同层的信息，从而得到相互作用深度信息。该实施方式需要对闪烁晶体条采用激光亚表面切割技术进行处理，使得晶体截面产生网状分层，而又不切断，其缺点是闪烁晶体切割技术难度大，成本高，耗时长，均匀性难以掌控，且相互作用深度信息不连续。
技术实现思路
本专利技术的第一个目的在于提供一种深度测量探测器单元，其旨在解决现有深度测量探测器中存在闪烁晶体切割技术难度大、成本高、耗时长、均匀性难以掌控、相互作用深度信息不连续的技术问题。为达到上述目的，本专利技术提供的方案是：深度测量探测器单元，包括两个间隔并排设置的闪烁晶体和两个并排间隔设置且分别设于两所述闪烁晶体一端的光电探测器，两个所述闪烁晶体之间的空隙包括靠近所述光电探测器的第一分层空间、远离所述光电探测器的第二分层空间和位于所述第一分层空间与所述第二分层空间之间的第三分层空间，所述第一分层空间内填充有第一反射膜，所述第二分层空间内填充有光学耦合体，所述第三分层空间内填充有空气。可选地，所述第三分层空间全部填充空气。或者，所述第三分层空间内填充有空气和第二反射膜。可选地，所述第二反射膜呈三角状从所述第一反射膜延伸至所述光学耦合体；且/或，所述第一反射膜和所述第二反射膜采用相同的材质制成。可选地，所述闪烁晶体具有朝向所述光电探测器的信号输出端，所述深度测量探测器单元还包括包覆于两个所述闪烁晶体外且避开所述信号输出端的第三反射膜，所述第三反射膜与所述第一反射膜采用相同的材质制成。可选地，所述闪烁晶体的形状为长方体。可选地，所述闪烁晶体具有两个分别靠近所述第一分层空间与所述第二分层空间的端面和四个分别连接两个所述端面之四边缘的侧面，两个所述端面经抛光处理，四个所述侧面不经抛光处理；且/或，所述闪烁晶体的尺寸为3mm*3mm*20mm。可选地，所述光电探测器为硅光电倍增管或者多像素光子计数器或者光电倍增管或者雪崩光二极管；且/或，所述光学耦合体的材质为光学胶或者光学油脂；且/或，所述闪烁晶体的材质为硅酸钇镥或者硅酸镥或者碘化钠或者溴化镧；且/或，所述第一反射膜为ESR；且/或，所述第一分层空间、所述第二分层空间和所述第三分层空间都呈矩形。本专利技术的第二个目的在于提供一种深度测量探测器单元的作用深度计算方法，其实施方式为：采用两个光电探测器分别对两个闪烁晶体进行能量信号采集，定义两个所述光电探测器采集到的能量信号分别为E1和E2，则这两个所述闪烁晶体的相互作用深度信息分别可由E1/(E1+E2)、E2/(E1+E2)得到。本专利技术的第三个目的在于提供一种探测器，其包括多个上述的深度测量探测器单元，各所述深度测量探测器单元以光电探测器朝向一致的方式分成若干排和若干列排布。本专利技术提供的深度测量探测器单元、探测器以及深度测量探测器单元的作用深度计算方法，通过采用第一反射膜、空气和光学耦合体分别耦合在两个相同闪烁晶体之间的不同位置，从而可通过不同的长度和形状组合方法来实现晶体不同深度光分享程度的区分。具体应用中，采用两个光电探测器分别对两个闪烁晶体的闪烁光进行采集和转换得到能量信息，然后通过计算两个光电探测器的能量比即可得到伽马射线在晶体中的作用深度信息。与现有技术相比，本专利技术提供的深度测量探测器单元、探测器以及深度测量探测器单元的作用深度计算方法，不需要对闪烁晶体进行激光处理，从而有效降低了具有深度测量能力的探测器的实现难度和成本；且其相互作用深度信息连续，一致性更好，时间分辨率也更好。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，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示出的结构获得其他的附图。图1是本专利技术实施例一提供的深度测量探测器单元的立体透视示意图；图2是本专利技术实施例一提供的两个闪烁晶体之间的耦合结构示意图；图3是本专利技术实施例一提供的探测器的立体透视示意图；图4是本专利技术实施例二提供的两个闪烁晶体之间的耦合结构示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。需要说明，本专利技术实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。还需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件上时，它可以直接在另一个元件上或者可能同时存在居中元件。当一个元件被称为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接另一个元件或者可能同时存在居中元件。另外，在本专利技术中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或本文档来自技高网...

【技术保护点】
深度测量探测器单元，其特征在于，包括两个间隔并排设置的闪烁晶体和两个并排间隔设置且分别设于两所述闪烁晶体一端的光电探测器，两个所述闪烁晶体之间的空隙包括靠近所述光电探测器的第一分层空间、远离所述光电探测器的第二分层空间和位于所述第一分层空间与所述第二分层空间之间的第三分层空间，所述第一分层空间内填充有第一反射膜，所述第二分层空间内填充有光学耦合体，所述第三分层空间内填充有空气。

【技术特征摘要】
1.深度测量探测器单元，其特征在于，包括两个间隔并排设置的闪烁晶体和两个并排间隔设置且分别设于两所述闪烁晶体一端的光电探测器，两个所述闪烁晶体之间的空隙包括靠近所述光电探测器的第一分层空间、远离所述光电探测器的第二分层空间和位于所述第一分层空间与所述第二分层空间之间的第三分层空间，所述第一分层空间内填充有第一反射膜，所述第二分层空间内填充有光学耦合体，所述第三分层空间内填充有空气。2.如权利要求1所述的深度测量探测器单元，其特征在于，所述第三分层空间全部填充空气。3.如权利要求1所述的深度测量探测器单元，其特征在于，所述第三分层空间内填充有空气和第二反射膜。4.如权利要求3所述的深度测量探测器单元，其特征在于，所述第二反射膜呈三角状从所述第一反射膜延伸至所述光学耦合体；且/或，所述第一反射膜和所述第二反射膜采用相同的材质制成。5.如权利要求1所述的深度测量探测器单元，其特征在于，所述闪烁晶体具有朝向所述光电探测器的信号输出端，所述深度测量探测器单元还包括包覆于两个所述闪烁晶体外且避开所述信号输出端的第三反射膜，所述第三反射膜与所述第一反射膜采用相同的材质制成。6.如权利要求1至5任一项所述的深度测量探测器单元，其特征在于，所述闪烁晶体的形状为长方体。7.如权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：邝忠华，杨永峰，王晓辉，付鑫，任宁，胡战利，桑子儒，吴三，赵斌清，梁栋，刘新，郑海荣，
申请(专利权)人：深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：广东,44