Pet探測器、pet探測器的設(shè)置方法及探測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及光探測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種PET探測器、PET探測器的設(shè)置方法及 探測方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 正電子發(fā)射斷層顯像（PositronEmissionTomography,PET)探測器，通常設(shè)置在 各種應(yīng)用PET技術(shù)的大型醫(yī)療設(shè)備中，例如：設(shè)置在正電子發(fā)射斷層顯像-計算機(jī)斷層成 像（PositronEmissionTomography-ComputedTomography,PET-CT)設(shè)備或者正電子發(fā)射 斷層顯像-磁共振成像（PositronEmissionTomography-MagneticResonanceImaging, PET-MRI)設(shè)備中。PET探測器用于接收患者體內(nèi)產(chǎn)生的γ射線，并將接收到的γ射線在 探測器上產(chǎn)生光子的位置信息反饋給所述大型醫(yī)療設(shè)備的其他組成部分，以便所述大型醫(yī) 療設(shè)備的其他組成部分根據(jù)所述位置信息進(jìn)行相應(yīng)處理。
[0003] 目前，如圖1所示，PET探測器通常包括：晶體陣列102,與所述晶體陣列102耦合 連接的雪崩光電二極管（AvalanchePhotoDiode,APD)陣列104,以及設(shè)置在所述晶體陣 列102和所述APD陣列104之間的光導(dǎo)片106。其中，所述晶體陣列102由多個晶體單元 按照一定的設(shè)計排列而成，所述ATO陣列104由多個ATO按照一定的設(shè)計排列而成。每個 ATO均與至少一個晶體單元接觸
[0004] 患者體內(nèi)產(chǎn)生的Y射線被所述晶體陣列102的某一個晶體單元接收到并進(jìn)入到 所述晶體單元內(nèi)部，所述Y射線在所述晶體單元內(nèi)部激發(fā)出光子，所述光子在晶體陣列 102的各個晶體單元之間傳輸，最終經(jīng)光導(dǎo)片106進(jìn)入APD陣列104,由所述APD陣列接收 所述光子。
[0005] 所述Y射線在晶體單兀內(nèi)部激發(fā)出光子時，由于光導(dǎo)片106會引起一定的光傳輸 損失，因此所激發(fā)出的光子中只有部分光子可以進(jìn)入ATO陣列104,導(dǎo)致所述PET探測器的 分辨率較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明實施例解決的問題是如何提高PET探測器的分辨率。
[0007] 為解決上述問題，本發(fā)明實施例提供一種PET探測器，所述PET探測器包括：
[0008] 晶體陣列，其包括陣列式排列的多個晶體單元以及設(shè)置在所述晶體單元的表面的 分光結(jié)構(gòu)，所述分光結(jié)構(gòu)共同限定出所述晶體陣列的出光面；
[0009] 相對所述晶體陣列出光面設(shè)置且適于從所述出光面接收光子的半導(dǎo)體傳感器陣 列，所述半導(dǎo)體傳感器陣列包括陣列式排列的多個半導(dǎo)體傳感器。
[0010] 可選地，所述晶體陣列中的部分晶體單元與所述半導(dǎo)體傳感器陣列中對應(yīng)的半導(dǎo) 體傳感器耦接。
[0011] 可選地，所述半導(dǎo)體傳感器陣列中至少一個半導(dǎo)體傳感器與所述晶體陣列中對應(yīng) 的晶體單元耦接。
[0012] 可選地，所述耦接包括所述半導(dǎo)體傳感器與所述晶體單元接觸或者通過粘合材料 接觸。
[0013] 可選地，所述半導(dǎo)體傳感器陣列的重心與所述晶體陣列的重心重合。
[0014] 可選地，所述半導(dǎo)體傳感器陣列覆蓋所述出光面或者部分覆蓋所述出光面。
[0015] 可選地，所述分光結(jié)構(gòu)為設(shè)置在所述晶體單元表面的反光膜或白色反光涂層。
[0016] 可選地，所述PET探測器還包括：第一放大器，所述第一放大器的輸入端與所述半 導(dǎo)體傳感器陣列中的一預(yù)設(shè)行的半導(dǎo)體傳感器的輸出端連接。
[0017] 可選地，所述PET探測器還包括：第二放大器，所述第二放大器的輸入端與所述半 導(dǎo)體傳感器陣列中一預(yù)設(shè)列的半導(dǎo)體傳感器的輸出端連接。
[0018] 可選地，所述分光結(jié)構(gòu)在晶體單元表面的設(shè)置與所述半導(dǎo)體傳感器的光接收面 積、半導(dǎo)體傳感器之間的相對位置、半導(dǎo)體傳感器與晶體陣列之間的相對位置相匹配。
[0019] 可選地，所述半導(dǎo)體傳感器的數(shù)量及位置與圖像上晶體單元的分辨率相關(guān)。
[0020] 本發(fā)明實施例還提供了一種上述PET探測器的設(shè)置方法，所述方法包括：
[0021] 調(diào)整所述晶體陣列中各個晶體單元上設(shè)置的分光結(jié)構(gòu)的面積；
[0022] 相對所述晶體陣列的出光面設(shè)置所述半導(dǎo)體傳感器陣列，以獲得所述PET探測 器。
[0023] 可選地，所述調(diào)整所述晶體陣列中各個晶體單元上設(shè)置的分光結(jié)構(gòu)的面積，包 括：
[0024] 調(diào)整所述各個晶體單元內(nèi)出現(xiàn)光子的概率；
[0025] 當(dāng)所述晶體單元內(nèi)出現(xiàn)光子的概率滿足圖像上晶體單元的分辨率條件時，以所述 概率對應(yīng)的分光結(jié)構(gòu)的面積設(shè)置所述晶體單元。
[0026] 可選地，所述調(diào)整所述各個晶體單元內(nèi)出現(xiàn)光子的概率，包括：
[0027] 采用以下公式調(diào)整所選取的晶體單元內(nèi)出現(xiàn)光子的概率：
[0028]
[0029] 其中，N表示所述晶體陣列中除所選取的晶體單元外的任一晶體單元內(nèi)產(chǎn)生的光 子總數(shù)，m表示在所述任一晶體單元內(nèi)產(chǎn)生的光子總數(shù)為N時，出現(xiàn)在所選取的晶體單元內(nèi) 的光子的數(shù)量，P表示在所述任一晶體單元內(nèi)產(chǎn)生1個光子時，所述光子出現(xiàn)在所選取的晶 體單元內(nèi)的概率，P表示所述任一晶體單元內(nèi)產(chǎn)生的光子總數(shù)為N時，出現(xiàn)在所選取的晶體 單元內(nèi)的光子的數(shù)量為m的概率。
[0030] 本發(fā)明實施例還提供了一種上述PET探測器的探測方法，所述方法包括：
[0031] 所述PET探測器的晶體單元接收γ射線；
[0032] 所述PET探測器的半導(dǎo)體傳感器接收所述Y射線在所述晶體單元內(nèi)激發(fā)產(chǎn)生的 光子；
[0033] 根據(jù)所述半導(dǎo)體傳感器的輸出確定所述Y射線在所述晶體單元內(nèi)部產(chǎn)生光子的 位置。
[0034] 可選地，采用重心讀數(shù)法確定Y射線在所述晶體單元內(nèi)部產(chǎn)生光子的位置。
[0035] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明實施例的技術(shù)方案具有以下優(yōu)點：
[0036] 通過在晶體單元上設(shè)置分光結(jié)構(gòu)，相對于在晶體陣列與半導(dǎo)體傳感器之間設(shè)置光 導(dǎo)片，可以有效縮短光子的傳輸距離，進(jìn)而可以避免由于光導(dǎo)片引起的光傳輸損失，從而可 以提高PET探測器的分辨率。
[0037] 通過將晶體陣列中的部分晶體單元與半導(dǎo)體傳感器陣列中對應(yīng)的半導(dǎo)體傳感器 耦接，或者將至少一個半導(dǎo)體傳感器與晶體陣列中對應(yīng)的晶體單元耦接，而無須將晶體陣 列中的每個晶體單元均與對應(yīng)的半導(dǎo)體傳感器耦接，使得半導(dǎo)體傳感器數(shù)量的設(shè)置更加靈 活，從而在使用同樣數(shù)量的晶體單元的情況下，可以使用更少的半導(dǎo)體傳感器來滿足同樣 的圖像上晶體單元的分辨率的要求，因此可以降低PET探測器的成本。
[0038] 通過將半導(dǎo)體傳感器陣列的重心與晶體陣列的重心重合設(shè)置，可以更加方便后續(xù) 采用重心讀數(shù)法確定光子的產(chǎn)生位置。
[0039] 由于半導(dǎo)體傳感器陣列既可以完全覆蓋晶體陣列的出光面，也可以部分覆蓋晶體 陣列的出光面，因此可以使得傳感器的數(shù)量以及位置的設(shè)置更加靈活，從而可以在同樣數(shù) 量的晶體單元的情況下，使用更少的半導(dǎo)體傳感器來滿足同樣的圖像上晶體單元的分辨率 的要求，因此可以降低PET探測器的成本。
[0040] 通過第一放大器以及第二放大器的設(shè)置，在采用重心讀數(shù)法確定光子的產(chǎn)生位置 時，可以直接根據(jù)第一放大器以及第二放大器的輸出確定光子的產(chǎn)生位置，無須分別讀取 每個半導(dǎo)體傳感器的輸出，從而可以減少在確定光子產(chǎn)生的位置時的數(shù)據(jù)處理量，降低確 定光子位置的難度。
[0041] 通過采用公另
長調(diào)整個晶體單元內(nèi)出現(xiàn) 光子的概率，進(jìn)而來調(diào)整各晶體單元上分光結(jié)構(gòu)的面積，可以更加快速地滿足對圖像上晶 體單元的分辨率的要求。
【附圖說明】
[0042] 圖1是現(xiàn)有技術(shù)中的PET探測器縱截面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0043] 圖2是本發(fā)明實施例中一種PET探測器縱截面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0044] 圖3是圖2中所述PET探測器的橫截面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0045] 圖4是本發(fā)明實施例中另一種PET探測器橫截面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0046] 圖5是本發(fā)明實施例中又一種PET探測器橫截面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0047] 圖6是本發(fā)明實施例中又一種PET探測器橫截面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0048] 圖7是本發(fā)明實施例中又一種PET探測器橫