PET探测器模块、子模块及光电探测器的定位装置

摘要

本发明提供一种PET探测器模块、子模块及光电探测器的定位装置，能够提高光电探测器的定位精度。所述定位装置具有若干关于其径向中心线对称布置的安装位，所述安装位径向贯通设置，所述安装位用于限定光电探测器的安装位置，所述定位装置具有用于连接晶体的底面。由于定位装置的底面与晶体连接，则光电探测器在晶体上的位置也就相应的固定，也就是说，本发明的定位装置实现了对光电探测器的定位，其结构简单，操作便捷，尤其便于光电探测器的安装和维护。另外，即使光电探测器需要进行重新安装或者更换，只要将其置于安装位中即可，其复位精度通过安装位的设置予以保障，不会出现位置偏差，提高了能谱的质量。

权利要求

1.一种光电探测器的定位装置，其特征在于，所述定位装置(1)具有若干关于其径向中心线(M)对称布置的安装位(11)，所述安装位(11)径向贯通设置，所述安装位(11)用于限定光电探测器(2)的安装位置，所述定位装置(1)具有用于连接晶体(3)的底面；所述安装位(11)为V型卡槽，所述V型卡槽的两侧内壁能够与所述光电探测器(2)的外壁相切。

2.如权利要求1所述的定位装置，其特征在于，所述定位装置(1)呈方体状设置，且包括四个所述安装位(11)，四个所述安装位(11)设置在所述定位装置(1)的四个角。

3.一种光电探测器的定位装置，其特征在于，所述定位装置(1)具有若干关于其径向中心线(M)对称布置的安装位(11)，所述安装位(11)径向贯通设置，所述安装位(11)用于限定光电探测器(2)的安装位置，所述定位装置(1)具有用于连接晶体(3)的底面；所述安装位(11)为能够与所述光电探测器(2)相外切的方形开口槽。

4.如权利要求3所述的定位装置，其特征在于，所述定位装置(1)呈方体状设置，且包括四个所述安装位(11)，四个所述安装位(11)设置在所述定位装置(1)的四个角。

5.一种PET探测器的子模块，包括晶体(3)和安装在所述晶体(3)上的光电探测器(2)，其特征在于，所述光电探测器(2)通过上述权利要求1-4任一项所述的定位装置(1)连接在所述晶体(3)上。

6.如权利要求5所述的子模块，其特征在于，所述定位装置(1)的轴向边缘超出与其对应的所述晶体(3)的轴向边缘，且超出的距离(h)设置在预定范围内。

7.一种PET探测器的模块，其特征在于，所述模块(4)采用若干上述权利要求5或6所述的子模块(5)轴向连接而成。

8.如权利要求7所述的模块，其特征在于，所述定位装置(1)处于轴向的一端设有连接件(12)，另一端设有与所述连接件(12)配合的连接孔，以便两相邻的所述子模块(5)通过所述连接件(12)和 连接孔轴向连接。

9.如权利要求8所述的模块，其特征在于，所述模块(4)还包括侧板(41)，所述定位装置(1)处于周向的两侧面均设有侧板连接件(13)，以便与所述侧板(41)固连。

说明书

PET探测器模块、子模块及光电探测器的定位装置

技术领域

[0001] 本发明涉及医疗机械技术领域，特别是涉及一种PET探测器中光电探测器的定位装置。本发明还涉及一种通过上述定位装置连接而成的PET探测器子模块，以及由所述PET探测器子模块连接而成的PET探测器模块。

背景技术

[0002] 目前，PET（positron emission tomography,正电子发射断层成像）扫描设备是国际上尖端的医学影像诊断设备，采用了在分子水平上进行人体功能显像的医学影像技术。

[0003] PET扫描设备的位置分辨率、灵敏度等主要技术指标都取决于其所采用的探测器系统，故PET探测器是核医学设备的核心部件。

[0004] PET扫描设备由扫描机架、检查床、计算机系统、操作控制台等构成。其中，扫描机架的内部安装有用于扫描的探测器环。

[0005] 请参考图1，图1为现有技术中探测器环的构成框图。

[0006] 首先，晶体1’和PET管（photomultiplier tube，光电倍增管）2’通过封装材料3’进行封装，以形成子模块4’，然后若干子模块4’沿轴向排列形成模块5’，最后由若干模块5’按照周向环状排列形成整个探测器环6’。

[0007] 可见，子模块4’为最小的检测单元部件，故子模块4’的封装以及安装结构的合理性和稳定性，是PET设备成像系统所提供图像优劣的关键因素。

[0008] 在进行子模块4’的封装时，需要将若干PMT管2’纵向安装在晶体1’上，此时，通常直接根据粗略的测量或者采用定位工装将若干PMT管2’相互间隔地粘结在晶体1’的顶面，如图1所示；也就是说，PMT管2’的安装缺少必要的定位装置，故PMT管2’存在一定程度的位置偏差，造成检测信号能谱不一致；即使可以采用定位工装实现PMT管2’的定位，但需要在PMT管2’粘结在晶体1’上之后将定位工装拆除，使得整个定位过程较为复杂；尤其当需要更换维护PMT管2’时，其复位的精度较差，更加影响了后续的使用。

[0009] 因此，如何设计一种光电探测器的定位装置，以提高PMT管2’的定位精度，进而提高能谱质量以及封装和维护效率，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

[0010] 另一方面，现有技术中通常采用两种方式实现子模块4’的轴向连接，以形成模块5’。

[0011] 可以在单个子模块4’的外围增加一金属板，以便在金属板上钻孔或者铆钉，以便两相邻子模块4’之间采用挂接或者螺钉紧固的方式实现轴向连接；

[0012] 或者，可以在单个子模块4’封装后，在两相邻的子模块4’之间采用胶黏剂等进行轴向粘结。

[0013] 但是，上述两种连接方式均存在一些问题：

[0014] 采用金属板连接的方式中，由于两子模块4’之间增加了金属板，导致两者之间存在两个金属板厚度的间隙，则该间隙内的断层影像也就相应的缺失，导致扫描的信息不完整，其精度和准确性也较低。

[0015] 在粘结的连接方式中，存在装配精度和稳定性较低的问题，更重要的是，粘结的连接方式会给后续的拆卸带来不便，不便于子模块4’内部零部件的更换与维护。

[0016] 因此，本领域技术人员还需解决的技术问题是提供一种PET探测器的模块，以便于实现内部子模块的安装和更换。

发明内容

[0017] 本发明的目的是提供一种光电探测器的定位装置，能够提高光电探测器的定位精度以及拆装便捷性。

[0018] 本发明的另一目的是提供一种具有上述定位装置的子模块，无需任何辅助装置即可实现子模块之间的轴向连接。

[0019] 本发明的再一目的是提供一种采用上述子模块轴向连接而成的模块，其子模块之间的轴向距离较小，断层影像信息较为完整。

[0020] 为解决上述技术问题，本发明提供一种光电探测器的定位装置，所述定位装置具有若干关于其径向中心线对称布置的安装位，所述安装位径向贯通设置，所述安装位用于限定光电探测器的安装位置，所述定位装置具有用于连接晶体的底面。

[0021] 本发明的定位装置，设有与光电探测器对应的安装位，以便各个光电探测器对应地套装在所述安装位中，进而将各个光电探测器之间的相对位置固定；由于定位装置的底面与晶体连接，则光电探测器在晶体上的位置也就相应的固定，也就是说，本发明的定位装置限定了光电探测器在晶体上的安装位置，其结构简单，操作便捷，尤其便于光电探测器的安装和维护。

[0022] 另外，即使光电探测器需要进行重新安装或者更换，只要将其置于安装位中即可，其复位精度通过安装位的设置予以保障，不会出现位置偏差，提高了能谱的质量。

[0023] 优选地，所述安装位为与所述光电探测器的外径配合设置在弧形孔。

[0024] 弧形孔的结构能够与光电探测器的外部轮廓更好地贴合，以提高光电探测器的定位精度，提高安装效率。

[0025] 优选地，所述弧形孔至少包围所述光电探测器的二分之一圆周，以便对光电探测器进行更好地支撑，防止光电探测器在安装过程中出现倾斜或者晃动。

[0026] 优选地，所述安装位为V型卡槽，所述V型卡槽的两侧内壁能够与所述光电探测器的外壁相切。

[0027] 安装位还可以设置为V型卡槽的结构，该结构加工简单，还可以借助其两侧壁实现对光电探测器的可靠定位。

[0028] 优选地，所述安装位为能够与所述光电探测器相外切的方形开口槽。

[0029] 优选地，所述定位装置呈方体状设置，且包括四个所述安装位，四个所述安装位设置在所述定位装置的四个角。

[0030] 当定位装置呈方体状设置时，能够更好地与晶体相配合，且将安装位设置在其四个角能够最大限度地将晶体的光线反映到光电探测器中，该位置的设置更为合理。

[0031] 本发明还提供一种PET探测器的子模块，包括晶体和安装在所述晶体上的光电探测器，所述光电探测器通过上述任一项所述的定位装置连接在所述晶体上。

[0032] 由于本发明的子模块具有上述任一项所述的定位装置，故上述任一项定位装置所产生的技术效果均适用于本发明的子模块，此处不再赘述。

[0033] 优选地，所述定位装置的轴向边缘超出与其对应的所述晶体的轴向边缘，且超出的距离设置在预定范围内。

[0034] 当定位装置不超出晶体设置时，两相邻的子模块之间以各自的晶体端面相对，两者之间基本上不存在轴向间隙，也就不存在扫描的死角区域，整个断层影像信息能够完整地反映到光电探测器上，避免了信息的缺失，进而提高了图像重建的真实性。

[0035] 本发明还提供一种PET探测器的模块，所述模块采用若干上述任一项所述的子模块轴向连接而成。

[0036] 优选地，所述定位装置处于轴向的一端设有连接件，另一端设有与所述连接件配合的连接孔，以便两相邻的所述子模块通过所述连接件和连接孔轴向连接。

[0037] 优选地，所述模块还包括侧板，所述定位装置处于周向的两侧面均设有侧板连接件，以便与所述侧板固连。

附图说明

[0038] 图1为现有技术中探测器环的构成框图；

[0039] 图2为本发明所提供定位装置在一种具体实施方式中的立体结构图；

[0040] 图3为采用图2所示的定位装置形成的子模块的立体结构示意图；

[0041] 图4为图2所示定位装置安装到晶体上的俯视结构示意图；

[0042] 图5为图3所示子模块的俯视的结构示意图；

[0043] 图6为若干图3所示的子模块轴向连接的立体结构示意图；

[0044] 图7为图6组装后的立体结构示意图；

[0045] 图8为三个图3所示子模块连接后的侧面结构示意图；

[0046] 图9为图8所示结构的俯视图；

[0047] 图10为图8中A部分的局部放大示意图。

[0048] 图1中：

[0049] 1’晶体、2’PET管、3’封装材料、4’子模块、5’模块、6’探测器环[0050] 图2-10中：

[0051] 1定位装置、11安装位、12连接件、13侧板连接件、2光电探测器、3晶体、4模块、41侧板、42连接板、43端板、5子模块

具体实施方式

[0052] 本发明的核心是提供一种光电探测器的定位装置，能够提高光电探测器的定位精度。

[0053] 本发明的另一核心是提供一种具有上述定位装置的子模块，能够实现子模块之间的轴向连接，减小两相邻子模块之间的轴向距离。

[0054] 本发明的再一核心是提供一种采用上述子模块轴向连接而成的模块，其子模块之间的轴向距离较小，断层影像信息较为完整。

[0055] 为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

[0056] 本文中所述的轴向、径向和周向等方位词以探测器为参照，平行于探测器中轴线的方向为轴向，相应地，垂直于探测器轴向的方向为径向，以探测器的中心为圆心，以任意长为半径画圆所形成的圆周方向即为所述周向。

[0057] 请参考图2和图3，图2为本发明所提供定位装置在一种具体实施方式中的立体结构图；图3为采用图2所示的定位装置形成的子模块的立体结构示意图。

[0058] 在一种具体实施方式中，本发明的定位装置1具有若干安装位11，各所述安装位11关于定位装置1的径向中心线M对称分布，如图2所示；安装位11径向贯通设置，用于限定光电探测器2的安装位置，定位装置1的底面用于连接晶体3，进而组装形成一个PET探测器的子模块，如图3所示。

[0059] 采用上述定位装置1，当定位装置1的底面与晶体3连接后，处于定位装置1上的安装位11相对于晶体3的位置即可固定，此时分别将光电探测器2插入对应的安装位11中，光电探测器2即可准确地定位到晶体3的相应位置，不仅提高了定位精度，还简化了定位过程，有效提高了安装效率。

[0060] 另外，上述定位装置1的结构较为简单，加工成本较低；鉴于实践中需要更换光电探测器2，本发明的定位装置1设有用于安装光电探测器2的安装位11，则当进行光电探测器2的更换和维护时，可以借助安装位11实现重新定位，降低了生产和维护成本。

[0061] 其中，安装位11的个数与光电探测器2对应设置，可以根据子模块的需要设置至少两个或者四个安装位11。

[0062] 详细地，安装位11可以设置为弧形孔状结构，如图2所示，该弧形孔与光电探测器2的外径相配合，以便将光电探测器2支撑固定。

[0063] 为此，弧形孔可以至少包围光电探测器2的二分之一圆周，以便更好地对光电探测器2进行定位，在提高定位精度的同时还可以减小定位所需时间，提高安装效率。

[0064] 可以想到，安装位11还可以设置为V型卡槽，所述V型卡槽的两侧内壁能够与光电探测器2的外壁相切，则安装位11将光电探测器2包围在其内部，当光电探测器2与安装位11的两侧内壁相切时即可完成其定位。

[0065] 采用上述V型卡槽的结构设置，只需将光电探测器2推送到与安装位11的两侧内壁相切的位置即可，整个定位过程较为简单，操作较为便捷；V型卡槽的加工较为简单，能够有效降低加工成本。

[0066] 还可以想到，安装位11还可以设置为方形开口槽，该方形开口槽设置成框型结构，能够与光电探测器2形成外切，类似于光电探测器2的外切四边形去掉一边后形成的开口槽。

[0067] 此时，光电探测器2至少存在三个面能够与安装位11贴合，从而完成光电探测器2的定位；该种结构的定位精度较高，且能够对光电探测器2产生足够的约束力，辅助实现其在晶体3上的安装。

[0068] 本领域技术人员应该可以理解，所述安装位11不限于上述结构形式，凡是能够对圆柱状的光电探测器2进行限定的结构均可以构成本发明的安装位，即安装位11也可以采用其他规则或者不规则的结构形式。

[0069] 在上述基础上，所述定位装置1可以设置为方体状，例如正方体结构，并包括四个安装位11，四个安装位11可以设置在所述定位装置1的四个角，如图2和图3所示。

[0070] 当安装位11设置在四个角时，晶体3的光线能够最大限度地被光电探测器2收集，设置更为合理。

[0071] 本领域技术人员应该可以理解，上述四个安装位11通常为全等结构，以提高检测精度。另一方面，安装位11的结构以能够将光电探测器2夹持固定为准，不限于具体形式。

[0072] 当采用上述定位装置1时，本发明的子模块可以包括光电探测器2和晶体3，首先将定位装置1安装在晶体3上，可以采用粘结的方式，然后将光电探测器2分别插入与其对应的安装位11中，进行封装后即可形成图3所示的子模块5。

[0073] 其中，光电探测器2可以为光电倍增管。

[0074] 本领域技术人员应该理解，在安装过程中，定位装置1的径向中心线M通常与晶体3的径向中心线重合，以便光电探测器2均布于晶体3上。

[0075] 请进一步参考图4和图5，图4为图2所示定位装置安装到晶体上的俯视结构示意图；图5为图3所示子模块的俯视的结构示意图。

[0076] 如图4所示，当定位装置1连接在晶体3上时，晶体3与安装位11对应的位置用于光电探测器2的安装。

[0077] 为防止定位装置1对光电探测器2收集晶体3的光线产生影响，定位装置1与晶体3相连接的底面通常需要进行镀层处理，以便与定位装置1的底面相对应的晶格所吸收的光线能够反映到相邻的光电探测器2中，防止信息的缺失。

[0078] 在探测器的轴向可以设置若干个子模块5，以便相邻的子模块5之间轴向连接以形成PET探测器的模块。

[0079] 为减小两相邻子模块5之间的轴向间隙，可以设置定位装置1与晶体3的轴向尺寸差值，以便提高图像分辨率。

[0080] 如图5所示，定位装置1的轴向边缘超出晶体3的轴向边缘的距离为h，所述距离h设置在预定范围内；所述预定范围是指大于等于零，小于等于某特定值的范围内。

[0081] 由于定位装置1轴向伸出晶体3的端面设置，则当两子模块5之间连接时，可以将定位装置1的端面作为基准面进行安装，以保证光电探测器2的安装精度；同时，还可以通过对距离h的设置，实现子模块5中晶体3之间的小间隙配合，即保证轴向方向最小晶体单元的间隔是均匀的，避免因在轴向上子模块5间的间隙过大，而导致轴向影响断层信息缺失的现象。

[0082] 当所述距离h在合理尺寸时，可使各子模块5之间满足模块轴向方向最小晶体单元的间隔是均匀的，构成轴向模块的晶体3排列，能够将扫描信息完整地表现出来，保证了信息的完整性。

[0083] 由于子模块5之间不存在轴向间隔的部件，则整个模块可以通过晶体3的晶格进行划分，则可以晶格为单位进行构图点的分散选取，以便重建的图形能够具有较高的分辨率，提高数据的真实性。

[0084] 可以想到，距离h可以等于一个晶格的轴向宽度的一半，或者等于一个晶格的轴向宽度，则两相邻的子模块5之间的轴向间隙就等于一个晶格或者两个晶格的宽度，即使存在信息的缺失，该缺失部分的信息可以通过相邻晶格的数据信息、按照一定的统计规律进行理论重建，且由于晶格的宽度较小，此时对整个模块所采集信息的影响较小。

[0085] 由于子模块5之间的轴向间距为2h，为提高信息的精度，通常以2h的整数倍作为绘制图像时所选用坐标系的最小单位，则当距离h增大时，绘制图像所选用的点越发散，图像分辨率越低。

[0086] 在本发明的子模块5中，所述距离h以不大于一个晶格的轴向宽度为宜，也就是说，上述某特定值是指一个晶格的轴向宽度。在距离h较小的情况下，本发明的模块所采集的信息能够集中在较小的数量级或者是在一个足够小的范围内，则通过该信息所重建的图像分辨率较高。

[0087] 请参考图6-10，图6为若干图3所示的子模块轴向连接的立体结构示意图；图7为图6组装后的立体结构示意图；图8为三个图3所示子模块连接后的侧面结构示意图；图9为图8所示结构的俯视图；图10为图8中A部分的局部放大示意图。

[0088] 图6中箭头所指的方向为轴向，若干子模块5沿轴向依次连接形成模块4，所述轴向连接可以借助定位装置1实现。具体地，定位装置1在轴向上具有两端，一端设有连接件12，另一端设有连接孔（由于图中被遮挡而无法示出），且所述连接件12能够与连接孔相配合，则其中一个子模块5一端的连接件12可以与其相邻的子模块5另一端的连接孔配合，以实现两相邻子模块5的轴向连接，最终连接形成模块4，如图7所示。

[0089] 采用上述定位装置1，可以通过连接件12和连接孔实现轴向连接，与现有技术中的粘结相比，其连接更为可靠；同时，这种连接件与连接孔的装配方式更加便于进行操作，装配精度和稳定性较高。

[0090] 在上述基础上，模块4还可以包括端板43和连接板42，端板43与处于轴向一端的子模块5上的连接件12固定连接，连接板42设置在轴向的另一端，与处于另一端的子模块5的定位装置1上的连接孔固定连接，则模块4的两端分别通过端板43和连接板42固定。

[0091] 由于模块4内部通过定位装置1依次连接，定位装置1在模块4的内部起到了桥梁纽带的作用，整个模块4的内部结构较为稳定，加之模块4两端端板43和连接板42的固定，使得模块4借助零部件形成了一个刚性稳定体，故模块4的结构强度、稳定性及便捷性均能够达到工作要求。

[0092] 此外，模块4还可以包括侧板41，定位装置1处于探测器的周向具有两侧面，并在两侧面上设有侧板连接件13，则侧板41可以与定位装置1的侧板连接件13固定连接，以便将模块4的两侧封装，形成图7所示模块4。

[0093] 所述连接件12和侧板连接件13可以为销轴或者铆钉等连接件，相应的，所述连接孔可以为销孔或者铆接孔，侧板41上也可以设置对应的销孔或者铆接孔。

[0094] 如图8-10所示，以三个子模块5组成的模块4为例，两相邻的子模块5之间的轴向间隙L等于2h，在h等于零时，两相邻的子模块5中的晶体3即可实现无缝对接，也就不会出现信息的缺失。

[0095] 可以理解，轴向间隙L在h较小的情况下，对整个模块4信息采集的影响也就较小，也就是说，本发明的模块4通过定位装置1的结构设置，可以尽可能地减小因子模块5轴向连接而对信息采集的影响，在提高连接可靠性的同时，有效提高了采集信息的真实性。

[0096] 需要说明的是，连接件和连接孔的位置可以对换设置，即相互连接的两个部件之间其中一者设有连接件，另一者设有连接孔，其中的连接件和连接孔的设置位置可以互换。

[0097] 以上对本发明所提供的PET探测器模块、子模块及光电探测器的定位装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。