基于硅光电倍增管的探测器、机架和PET设备制造技术

本申请提供一种基于硅光电倍增管的探测器、机架和PET设备，所述探测器包括：由多个闪烁晶体组成的闪烁晶体阵列，其中，所述闪烁晶体用于接受高能粒子的撞击发出光子，所述多个闪烁晶体之间相互耦合；光导，其中，所述光导由没有切槽的高透光材料组成，所述光导的第二耦合面与所述闪烁晶体阵列的所述第一耦合面连接；由多个硅光电倍增管器件组成的硅光电倍增管阵列，其中，所述硅光电倍增管器件用于接收所述光子，并基于接收到的光子产生电信号并把所述电信号输出给读出电路，所述硅光电倍增管阵列的第四耦合面与所述光导的所述第三耦合面连接。本申请提供的探测器，其光导设计非常简单。

Detector, rack and PET equipment based on silicon photomultiplier tube

【技术实现步骤摘要】
基于硅光电倍增管的探测器、机架和PET设备
本申请涉及医学成像
，特别涉及基于硅光电倍增管的探测器、机架和PET设备。
技术介绍
PET(PositronEmissionTomography，正电子发射断层扫描装置)是一种用于辅助诊断的医疗影像设备，可以观察到患者体内的生理代谢情况。PET成像的原理是：在被检体中注射含有放射性核素的示踪剂，示踪剂衰变产生正电子，正电子与负电子湮灭发出两个方向相反且能量相等的伽马射线对。PET设备的探测器的闪烁晶体可以将伽马射线转换成光子，然后通过光电倍增管(PhotomultiplierTube,PMT)将光子转换成电信号。最后对收集到的电信号进行处理，重建出具有临床诊断意义的PET图像。与传统基于PMT的PET探测器相比，新的硅光电倍增管(SiliconPhotomultiplier，SiPM)具有增益高、灵敏度高、偏执电压低等特点。在基于SiPM的PET探测器设计中，由于降低成本的考虑，倾向于使用较大尺寸的SiPM器件来读出更小尺寸的闪烁晶体。但是这种方案对于从闪烁晶体到SiPM器件之间光导的设计、加工以及装配都有较高的精度要求。
技术实现思路
有鉴于此，本申请提供基于硅光电倍增管的探测器、机架和PET设备。第一方面，本申请提供的所述探测器包括：由多个闪烁晶体组成的闪烁晶体阵列，其中，所述闪烁晶体用于接受高能粒子的撞击发出光子，所述多个闪烁晶体之间相互耦合，所述闪烁晶体阵列最外层的六个表面，除了第一耦合面之外，其余五个面均被第一反光材料包裹；光导，其中，所述光导由没有切槽的高透光材料组成，所述光导的第二耦合面与所述闪烁晶体阵列的所述第一耦合面连接，所述光导最外层的六个表面，除了第二耦合面和第三耦合面之外，其余四个面均被第二反光材料包裹；由多个硅光电倍增管器件组成的硅光电倍增管阵列，其中，所述硅光电倍增管器件用于接收所述光子，并基于接收到的光子产生电信号并把所述电信号输出给读出电路，所述硅光电倍增管阵列的第四耦合面与所述光导的所述第三耦合面连接。第二方面，本申请提供的所述机架包括第一方面所述的探测器。第三方面，本申请提供的所述PET设备包括第一方面所述的探测器。本申请提供的基于硅光电倍增管的探测器，可以使用大尺寸硅光电倍增管器件读取小尺寸闪烁晶体，从而节省了硅光电倍增管阵列的成本。同时，本申请的光导没有切槽，充分地降低了光导的设计、生成、装配难度。附图说明图1是一种现有的基于SiPM的PET探测器的示意图；图2是本申请一实施例示出的基于SiPM的PET探测器的示意图；图3是本申请一实施例示出的3x3的SiPM矩阵的PET探测器的示意图；图4A是图3所示的探测器中SiPM器件的一种连接关系的示意图；图4B是图3所示的探测器中读出电路的电阻网络的示意图；图5是本申请另一实施例示出的探测器中的闪烁晶体阵列发出光子的效果图；图6是本申请一实施例提供的PET设备的示意图。具体实施方式这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。应当理解，尽管在本申请可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本申请范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。在基于SiPM的PET探测器设计中，目前常见的是使用较大尺寸的SiPM器件来读出更小尺寸的闪烁晶体，多个SiPM器件组成SiPM器件阵列，多个闪烁晶体组成闪烁晶体阵列。参见图1，为一种使用光导耦合闪烁晶体阵列与SiPM器件阵列的实现方案。该设计与基于PMT的PET探测器设计类似，光导在特定位置具有特定深度的切槽，切槽通常是不透光的。该结构可以使得闪烁晶体阵列中各个闪烁晶体发出的光子，在SiPM器件阵列的接收面产生不同的特征，依据此特征可以分辨出各个闪烁晶体。为了简化设计难度，SiPM器件阵列一般会分成四个(或者更多个)区域，每个区域内各个SiPM器件输出信号叠加成为一个信号，同时对四个“角信号”(即图1中的输出A/B/C/D)采样计算，即可获取闪烁晶体的位置信息。光导中起导光作用的切槽和切槽的反光材料的位置和深度，直接影响区分闪烁晶体的能力，进而影响探测器的性能。因此，这种探测器对光导的设计、加工以及装配都有较高的精度要求。有鉴于此，本公开提供了一种新的基于SiPM的探测器设计，其光导设计非常简单，能够充分降低光导的设计、生产、装配难度。参见图2，为本公开一实施例示出的基于SiPM的探测器。所述探测器包括：由多个闪烁晶体组成的闪烁晶体阵列，其中，所述闪烁晶体用于接受高能粒子的撞击发出光子，所述多个闪烁晶体之间相互耦合，所述闪烁晶体阵列最外层的六个表面，除了第一耦合面之外，其余五个面均被第一反光材料包裹；光导，其中，所述光导由没有切槽的高透光材料组成，所述光导的第二耦合面与所述闪烁晶体阵列的所述第一耦合面连接，所述光导最外层的六个表面，除了第二耦合面和第三耦合面之外，其余四个面均被第二反光材料包裹；由多个硅光电倍增管器件组成的硅光电倍增管阵列，其中，所述硅光电倍增管器件用于接收所述光子，并基于接收到的光子产生电信号并把所述电信号输出给读出电路，所述硅光电倍增管阵列的第四耦合面与所述光导的所述第三耦合面连接。其中，第一反光材料和第二反光材料可以相同也可以不同。这些反光材料包括但不限于：硫酸钡(BaSO4)、ESR膜(3MTMEnhancedSpecularReflector)，二氧化钛(TiO2)、特氟龙(Teflon)等。在一些实施方式中，所述闪烁晶体之间的相互耦合是通过第三反光材料耦合实现的。第一反光材料和第三反光材料一般来讲是相同的，但是在某些实施方式中也可以不同。在另一些实施方式中，所述闪烁晶体之间的相互耦合是通过空气耦合实现的。闪烁晶体之间的相互耦合还可以通过业界熟知的方式实现，本申请对此不作限定。在一些实施方式中，所述第一耦合面、所述第二耦合面、所述第三耦合面和所述第四耦合面大小一致。在进行PET检测时，被检体中被注射含有放射性核素的示踪剂，示踪剂衰变产生正电子，该正电子在被检体组织内传播一小段距离(通常小于1毫米)后，会与被检体组织内的负电子湮灭时发出两个方向相反且能量相等的伽马射线对。所述伽马射线即高能粒子。闪烁晶体被任一伽马射线撞击后，会吸收伽马射线的能量并发出光子。确定发出光子所在的位置，就可以推算出被检体发生正负电子湮灭的位置。正确计算被检体发生正负电子湮灭的位置是后本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于硅光电倍增管的探测器，其特征在于，所述探测器包括：由多个闪烁晶体组成的闪烁晶体阵列，其中，所述闪烁晶体用于接受高能粒子的撞击发出光子，所述多个闪烁晶体之间相互耦合，所述闪烁晶体阵列最外层的六个表面，除了第一耦合面之外，其余五个面均被第一反光材料包裹；光导，其中，所述光导由没有切槽的高透光材料组成，所述光导的第二耦合面与所述闪烁晶体阵列的所述第一耦合面连接，所述光导最外层的六个表面，除了第二耦合面和第三耦合面之外，其余四个面均被第二反光材料包裹；由多个硅光电倍增管器件组成的硅光电倍增管阵列，其中，所述硅光电倍增管器件用于接收所述光子，并基于接收到的光子产生电信号并把所述电信号输出给读出电路，所述硅光电倍增管阵列的第四耦合面与所述光导的所述第三耦合面连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于硅光电倍增管的探测器，其特征在于，所述探测器包括：由多个闪烁晶体组成的闪烁晶体阵列，其中，所述闪烁晶体用于接受高能粒子的撞击发出光子，所述多个闪烁晶体之间相互耦合，所述闪烁晶体阵列最外层的六个表面，除了第一耦合面之外，其余五个面均被第一反光材料包裹；光导，其中，所述光导由没有切槽的高透光材料组成，所述光导的第二耦合面与所述闪烁晶体阵列的所述第一耦合面连接，所述光导最外层的六个表面，除了第二耦合面和第三耦合面之外，其余四个面均被第二反光材料包裹；由多个硅光电倍增管器件组成的硅光电倍增管阵列，其中，所述硅光电倍增管器件用于接收所述光子，并基于接收到的光子产生电信号并把所述电信号输出给读出电路，所述硅光电倍增管阵列的第四耦合面与所述光导的所述第三耦合面连接。2.根据权利要求1所述的探测器，其特征在于，所述光导的厚度在0-20mm范围内，其中，所述厚度为所述第二耦合面到所述第三耦合面的垂直距离。3.根据权利要求2所述的探测器，其特征在于，所述厚度取决于任意两个相邻闪烁晶体的第一中心距离与任意两个相邻硅光电倍增管器件的第二中心距离之间的比值，所述比值越小所述厚度越大，所述比值越大所述厚度越小。4.根据权利要求1所述的探测器，其特征在于，所述闪烁晶体之间的相互耦合是通过第三反光材料耦合或者通过空气耦合实现的。5.根据权利要求1所述的探测器，其特征在于，所述第一耦合面、所述第二耦合面、所述第三耦合面和所述第四耦合面大小一致。6.根据权利要求1所述的探测器，其特征在于，所述光导的所述第二耦合面与所述闪烁晶体阵列的所述第一耦合面的连接是通过光学黏合材料黏合在一起的。7.根据权利要求1所述的探测器，其特征在于，所述硅光电倍增管阵列的所述第四耦合面与所述光导的所述第三耦合面的连接是通过光学黏合材料黏合在一起的。8.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：王希，李新颖，赵健，梁国栋，
申请(专利权)人：东软医疗系统股份有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁,21