CN209433019U - 单端读出深度测量pet探测器、pet扫描成像*** - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种单端读出深度测量PET探测器、PET扫描成像***。在单端读出深度测量PET探测器中，多段耦合轴向段包括光学耦合轴向段、反射膜耦合轴向段和空气耦合轴向段，在光学耦合轴向段中，相邻两个柱状闪烁晶体之间的分界间隙通过光学胶耦合连接，在反射膜耦合轴向段中，相邻两个柱状闪烁晶体之间的分界间隙通过反射膜耦合连接，在空气耦合轴向段中，相邻两个柱状闪烁晶体之间的分界间隙通过空气耦合连接。应用本技术方案能够解决现有技术中PET探测器中的晶体采用激光技术阵列切割成多层，由于晶体存在不连续界面，使PET探测器的能量分辨率和时间分辨率受到影响，PET探测器模块在组成PET***时安装困难的问题。

Description

单端读出深度测量PET探测器、PET扫描成像***

技术领域

本实用新型属于医疗造影显像设备技术领域，尤其涉及一种单端读出深度测量PET探测器、PET扫描成像***。

背景技术

PET是通过符合探测正电子药物在体内湮没产生的方向相反的511kevγ射线对实现成像的核医学仪器。探测器***是PET***的核心组件，用于探测γ射线发生的位置，通常由闪烁晶体、光探测器阵列及读出电子学组成。光探测器是通过采集γ射线与晶体相互作用所产生的光子转变成电流信号，读出电子学对模拟电流信号进行处理输出所探测到的γ射线信息。PET探测器闪烁晶体一般由许多截面小的长晶体组成，对于轴向视野超长的PET扫描仪来说，***灵敏度虽然得到了大幅度提高，但是探测器深度不确定效应对***的轴向空间分辨率的影响加重。此外由于探测器的深度不确定效应，径向分辨率也随着偏离视野中心而变差。现有技术中的PET探测器中的晶体采用激光技术阵列切割成多层，由于晶体存在不连续界面，使PET探测器的能量分辨率和时间分辨率受到影响，PET探测器模块在组成PET***时安装困难。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种单端读出深度测量PET探测器、PET扫描成像***，旨在解决现有技术中PET探测器中的晶体采用激光技术阵列切割成多层，由于晶体存在不连续界面，使PET探测器的能量分辨率和时间分辨率受到影响，PET探测器模块在组成PET***时安装困难的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型是这样实现的，一种单端读出深度测量 PET探测器，包括：至少一个晶体探测柱和一个光探测器；每个晶体探测柱包括四个柱状闪烁晶体，四个柱状闪烁晶体呈正方形阵列分布，沿各个柱状闪烁晶体的轴向方向上，正方形阵列分布的四个柱状闪烁晶体之间的分界间隙分为多段耦合轴向段；多段耦合轴向段包括光学耦合轴向段、反射膜耦合轴向段和空气耦合轴向段，在光学耦合轴向段中，相邻两个柱状闪烁晶体之间的分界间隙通过光学胶耦合连接，在反射膜耦合轴向段中，相邻两个柱状闪烁晶体之间的分界间隙通过反射膜耦合连接，在空气耦合轴向段中，相邻两个柱状闪烁晶体之间的分界间隙通过空气耦合连接；光探测器与柱状闪烁晶体对应地耦合连接于反射膜耦合轴向所处的柱状闪烁晶体的端部；当单端读出深度测量PET探测器仅包括一个晶体探测柱时，四个柱状闪烁晶体的周向侧面和顶部端面均通过反射膜进行包覆；当单端读出深度测量PET探测器包括多个晶体探测柱时，多个晶体探测柱呈正方形阵列分布，沿各个柱状闪烁晶体的轴向方向上，对应于光学耦合轴向段的相邻两个晶体探测柱之间的分界间隙通过反射膜耦合连接，对应于反射膜耦合轴向段的相邻两个晶体探测柱之间的分界间隙通过空气介质耦合连接，且正方形阵列分布的多个晶体探测柱耦合后的周向侧面和顶部端面均通过反射膜进行包覆。

进一步地，在每个晶体探测柱中，多段耦合轴向段还包括一个中间耦合轴向段，呈正方形阵列分布的四个柱状闪烁晶体之间形成正交的两个晶体柱耦合路径；当单端读出深度测量PET探测器仅包括一个晶体探测柱时，中间耦合轴向段的两个晶体柱耦合路径中，其中一个晶体柱耦合路径通过光学胶耦合连接相邻的两个柱状闪烁晶体，另一个晶体柱耦合路径通过反射膜耦合连接相邻的两个柱状闪烁晶体。

进一步地，在每个晶体探测柱中，多段耦合轴向段还包括多个中间耦合轴向段，呈正方形阵列分布的四个柱状闪烁晶体之间形成正交的两个晶体柱耦合路径；当单端读出深度测量PET探测器仅包括一个晶体探测柱时，在同一个中间耦合轴向段的两个晶体柱耦合路径中，其中一个晶体柱耦合路径通过光学胶耦合连接相邻的两个柱状闪烁晶体，另一个晶体柱耦合路径通过反射膜耦合连接相邻的两个柱状闪烁晶体；相邻的两个中间耦合轴向段之间沿柱状闪烁晶体的轴向方向相邻的两个晶体柱耦合路径中交替设置了反射膜与光学胶。

进一步地，在每个晶体探测柱中，多段耦合轴向段还包括一个中间耦合轴向段，呈正方形阵列分布的四个柱状闪烁晶体之间形成正交的两个晶体柱耦合路径；当单端读出深度测量PET探测器包括多个晶体探测柱时，在每个晶体探测柱中，中间耦合轴向段的两个晶体柱耦合路径中，其中一个晶体柱耦合路径通过光学胶、反射膜、空气介质三种耦合连接介质中的一种耦合连接相邻的两个柱状闪烁晶体，另一个晶体柱耦合路径通过光学胶、反射膜、空气介质三种耦合连接介质中的一种耦合连接相邻的两个柱状闪烁晶体，且两个晶体柱耦合路径中应用的耦合连接介质不相同。

进一步地，在每个晶体探测柱中，多段耦合轴向段还包括多个中间耦合轴向段，呈正方形阵列分布的四个柱状闪烁晶体之间形成正交的两个晶体柱耦合路径；当单端读出深度测量PET探测器包括多个晶体探测柱时：在同一个晶体探测柱中，相邻的两个中间耦合轴向段之间沿柱状闪烁晶体的轴向方向相邻的两个晶体柱耦合路径中交替设置了反射膜与空气介质，对应于同一个中间耦合轴向段的两个晶体柱耦合路径中，其中一个晶体柱耦合路径通过反射膜耦合连接相邻的两个柱状闪烁晶体，另一个晶体柱耦合路径通空气介质耦合连接相邻的两个柱状闪烁晶体；并且，呈正方形阵列分布的多个晶体探测柱形成纵横正交的多个探测柱耦合路径，并沿柱状闪烁晶体的轴向方向上定义了与多个中间耦合轴向段一一对应的探测柱中间耦合轴向段，在同一个探测柱中间耦合轴向段中，当纵的多个探测柱耦合路径中设置反射膜时则横的多个探测柱耦合路径中设置空气介质，当纵的多个探测柱耦合路径中设置光学胶时则横的多个探测柱耦合路径中设置反射膜；相邻的两个探测柱中间耦合轴向段之间沿柱状闪烁晶体的轴向方向相邻的两个探测柱耦合路径中的耦合连接介质不相同。

根据本实用新型的另一方面，提供了一种PET扫描成像***，该PET扫描成像***包括读出电子学子***和探测器，探测器为前述的单端读出深度测量PET探测器，读出电子学子***与探测器的光探测器电连接，读出电子学子***将光探测器所采集的光信号转换为显像电信号。

本实用新型与现有技术相比，有益效果在于：通过不同晶体深度的事件在晶体分辨图中的位置不同实现深度测量，相比于多层切割晶体阵列单端读出探测器，本技术方案提出的探测器可获得高的时间和能量分辨率，并且探测器模块在组成成像***时安装相对容易。

附图说明

图1是本实用新型实施例的单端读出深度测量PET探测器的第一实施例的结构示意图；

图2是本实用新型实施例的单端读出深度测量PET探测器的第二实施例的结构示意图；

图3是本实用新型实施例的单端读出深度测量PET探测器的第三实施例的结构示意图；

图4是本实用新型实施例的单端读出深度测量PET探测器的第四实施例的结构示意图；

图5是本实用新型实施例的单端读出深度测量PET探测器的第五实施例的结构示意图；

图6是本实用新型实施例的单端读出深度测量PET探测器的第六实施例的结构示意图；

图7是本实用新型实施例的单端读出深度测量PET探测器的第七实施例的结构示意图；

图8是本实用新型实施例的单端读出深度测量PET探测器的第八实施例的结构示意图；

图9是本实用新型实施例的单端读出深度测量PET探测器的第九实施例的结构示意图；

图10是本实用新型实施例的单端读出深度测量PET探测器的第一至第三实施例的彩色对照图；

图11是本实用新型实施例的单端读出深度测量PET探测器的第四至第六实施例的彩色对照图；

图12是本实用新型实施例的单端读出深度测量PET探测器的第七至第九实施例的彩色对照图。

在附图中，各附图标记表示：

100、晶体探测柱；10、柱状闪烁晶体；20、耦合轴向段；21、光学耦合轴向段；22、反射膜耦合轴向段；23、中间耦合轴向段；30、光学胶；40、反射膜； 50、光探测器；60、空气介质。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

解释说明：

①PET，正电子发射型计算机断层显像，是核医学领域较先进的临床检查影像技术，其大致方法是：将某种物质，一般是生物生命代谢中必须的物质，如：葡萄糖、蛋白质、核酸、脂肪酸，标记上短寿命的放射性核素(如18F、11C 等)，注入人体后，通过对于该物质在代谢中聚集，来反映生命代谢活动的情况，从而达到诊断的目的。

②闪烁晶体，是指在X射线等高能粒子的撞击下，能将高能粒子的核能转变为光能而发出闪光的晶体。

③光学胶，用于胶结透明光学元件(如镜头等)的特种胶粘剂，要求无色透明、光透过率在90％以上、胶结强度良好，可在室温或中温下固化，且有固化缩小等特点。

如图1所示，其示出了该单端读出深度测量PET探测器的第一实施例的结构示意图。第一实施例的单端读出深度测量PET探测器包括至少一个晶体探测柱100和一个光探测器50。其中，每个晶体探测柱100包括四个柱状闪烁晶体 10，四个柱状闪烁晶体10呈正方形阵列分布(此时，沿柱状闪烁晶体10的轴线方向观察，以下简称为“轴线观察方向”，每个晶体探测柱100中的四个柱状闪烁晶体10排列成2×2阵列分布)，沿各个柱状闪烁晶体10的轴向方向上，正方形阵列分布的四个柱状闪烁晶体10之间的分界间隙分为多段耦合轴向段20，多段耦合轴向段20包括光学耦合轴向段21和反射膜耦合轴向段22，在光学耦合轴向段21中，相邻两个柱状闪烁晶体10之间的分界间隙通过光学胶30 耦合连接，在反射膜耦合轴向段22中，相邻两个柱状闪烁晶体10之间的分界间隙通过反射膜40耦合连接，光探测器50与各个柱状闪烁晶体10对应地耦合连接于反射膜40耦合轴向所处的柱状闪烁晶体10的端部。

如图1所示，在第一实施例中，该单端读出深度测量PET探测器仅包括一个晶体探测柱100，四个柱状闪烁晶体10的周向侧面和顶部端面上均通过反射膜40进行包覆(该顶部端面为光学耦合轴向段中外露的端部端面)。

在第一实施例中，耦合轴向段20仅由光学耦合轴向段21和反射膜耦合轴向段22组成。

为了克服多层切割晶体阵列单端读出探测器多个界面使得探测器能量和时间分辨率变差的缺点，本技术方案采用沿柱状闪烁晶体10的深度方向(即图1 至图9中空间直角坐标系中Z轴所示方向)耦合连接介质分布不同的不切割单层晶体阵列单端读出探测器，通过不同晶体深度的事件在晶体分辨图中的位置不同实现深度测量，相比于多层切割晶体阵列单端读出探测器，本技术方案提出的单端读出深度测量PET探测器可获得高的时间和能量分辨率，并且单端读出深度测量PET探测器在组成成像***时安装相对容易。要提高单端读出深度测量PET探测器的空间分辨率，需要准确测量响应线(符合时间窗内探测到γ射线对的探测器之间的连线)的起点终点位置，也就是需要测量γ射线与单端读出深度测量PET探测器相互作用的深度。使用具有深度测量能力的单端读出深度测量PET探测器可以使得长轴向视野的单端读出深度测量PET探测器在提高灵敏度的同时又能保持高的空间分辨率。

本技术方案所阐述的单端读出深度测量PET探测器(以截面积为3×3mm2，长为20mm的硅酸钇镥(LYSO)的柱状闪烁晶体10耦合有效面积为3×3mm2 的光探测器单元为例：)

首先制作沿深度方向分别有2个、3个、4个耦合连接介质分布不同的耦合方式的2×2晶体阵列(见图10)，每个晶体上下底面均抛光，本技术方案中各个耦合连接介质的耦合连接介质的长度均等(当然，每个耦合连接介质分布的长度相等或者递增也可行)；

然后，每个2×2晶体阵列基本单元按照附图11和图12中所示耦合方式组合成4×4、6×6等不同大小的晶体阵列，耦合材料包括光学胶30、反射膜40；

按照组合后的阵列的单端读出深度测量PET探测器，选取尺寸大于或等于晶体阵列的光探测器用于信号读出，通过获取不同深度事件在晶体分辨图中的位置实现深度测量。

如图2所示，其示出了该单端读出深度测量PET探测器的第二实施例的结构示意图。在第二实施例中，在每个晶体探测柱100中，多段耦合轴向段还包括一个中间耦合轴向段23，呈正方形阵列分布的四个柱状闪烁晶体10之间形成正交的两个晶体柱耦合路径。并且，第二实施例的单端读出深度测量PET探测器亦仅包括一个晶体探测柱100，中间耦合轴向段23的两个晶体柱耦合路径中，其中一个晶体柱耦合路径通过光学胶30耦合连接相邻的两个柱状闪烁晶体 10，另一个晶体柱耦合路径通过反射膜40耦合连接相邻的两个柱状闪烁晶体 10。第二实施例与第一实施例相比较而言，除上述结构不同之外，其余结构均相同，在此不再赘述。

如图3所示，其示出了该单端读出深度测量PET探测器的第三实施例的结构示意图。在第三实施例中，在每个晶体探测柱100中，多段耦合轴向段还包括多个中间耦合轴向段23，呈正方形阵列分布的四个柱状闪烁晶体10之间形成正交的两个晶体柱耦合路径。第三实施例的单端读出深度测量PET探测器亦仅包括一个晶体探测柱100，在同一个中间耦合轴向段23的两个晶体柱耦合路径中，其中一个晶体柱耦合路径通过光学胶30耦合连接相邻的两个柱状闪烁晶体10，另一个晶体柱耦合路径通过反射膜40耦合连接相邻的两个柱状闪烁晶体10；相邻的两个中间耦合轴向段23之间沿柱状闪烁晶体10的轴向方向相邻的两个晶体柱耦合路径中交替设置了反射膜40与光学胶30。第三实施例与第一实施例相比较而言或者第三实施例与第二实施例相比较而言，除上述结构不同之外，其余结构均相同，在此不再赘述。

如图4所示，其示出了该单端读出深度测量PET探测器的第四实施例的结构示意图。在第四实施例中，该单端读出深度测量PET探测器包括多个晶体探测柱100，如图4所示，第四实施例的单端读出深度测量PET探测器由四个晶体探测柱100组成，沿轴线观察方向，四个晶体探测柱100呈正方形阵列分布为排列成2×2阵列分布，此时，共有16个柱状闪烁晶体10，沿轴线观察方向， 16个柱状闪烁晶体10排列成4×4阵列分布。在第四实施例中，耦合轴向段仅由光学耦合轴向段21和反射膜耦合轴向段22组成。在第四实施例中，沿各个柱状闪烁晶体10的轴向方向上，对应于光学耦合轴向段21的相邻两个晶体探测柱100之间的分界间隙通过反射膜40耦合连接，对应于反射膜耦合轴向段 22的相邻两个晶体探测柱100之间的分界间隙通过空气介质60耦合连接，且正方形阵列分布的多个晶体探测柱100耦合后的周向侧面和顶部端面上通过反射膜40进行包覆。第四实施例与第一实施例相比较而言，除上述结构不同之外，其余结构均相同，在此不再赘述。

如图5所示，其示出了该单端读出深度测量PET探测器的第五实施例的结构示意图。在第五实施例中，该单端读出深度测量PET探测器包括多个晶体探测柱100，如图5所示，第五实施例的单端读出深度测量PET探测器由四个晶体探测柱100组成，沿轴线观察方向，四个晶体探测柱100为排列成2×2阵列分布，此时，共有16个柱状闪烁晶体10，沿轴线观察方向，16个柱状闪烁晶体10排列成4×4阵列分布。在每个晶体探测柱100中，多段耦合轴向段还包括一个中间耦合轴向段23，呈正方形阵列分布的四个柱状闪烁晶体10之间形成正交的两个晶体柱耦合路径，在每个晶体探测柱100中，中间耦合轴向段23 的两个晶体柱耦合路径中，其中一个晶体柱耦合路径通过光学胶30、反射膜40、空气介质60三种耦合连接介质中的一种耦合连接相邻的两个柱状闪烁晶体10，另一个晶体柱耦合路径通过光学胶30、反射膜40、空气介质60三种耦合连接介质中的一种耦合连接相邻的两个柱状闪烁晶体10，且两个晶体柱耦合路径中应用的耦合连接介质不相同。如图5所示，对应于中间耦合轴向段23的两个晶体柱耦合路径中，其中一个晶体柱耦合路径使用反射膜40进行耦合连接，另一个晶体柱耦合路径则是通过空气介质60进行耦合连接。第五实施例与第四实施例相比较而言，除上述结构不同之外，其余结构均相同，在此不再赘述。

如图6所示，其示出了该单端读出深度测量PET探测器的第五实施例的结构示意图。在第五实施例中，该单端读出深度测量PET探测器包括多个晶体探测柱100，如图6所示，第四实施例的单端读出深度测量PET探测器由四个晶体探测柱100组成，沿轴线观察方向，四个晶体探测柱100为排列成2×2阵列分布，此时，共有16个柱状闪烁晶体10，沿轴线观察方向，16个柱状闪烁晶体10排列成4×4阵列分布。在每个晶体探测柱100中，多段耦合轴向段还包括多个中间耦合轴向段23，呈正方形阵列分布的四个柱状闪烁晶体10之间形成正交的两个晶体柱耦合路径。

在同一个晶体探测柱100中，相邻的两个中间耦合轴向段23之间沿柱状闪烁晶体10的轴向方向相邻的两个晶体柱耦合路径中交替设置了反射膜40与空气介质60，对应于同一个中间耦合轴向段23的两个晶体柱耦合路径中，其中一个晶体柱耦合路径通过反射膜40耦合连接相邻的两个相邻的柱状闪烁晶体10，另一个晶体柱耦合路径通空气介质60耦合连接相邻的两个柱状闪烁晶体 10。如图6所示，在第六实施例中，每个晶体探测柱100均只设置了两个中间耦合轴向段23，在与光学耦合轴向段21相邻的中间耦合轴向段23中，其中一个晶体柱耦合路径中使用反射膜40进行耦合连接，在另一个晶体柱耦合路径中通过空气介质60进行耦合连接。在与反射膜40耦合轴向段相邻的中间耦合轴向段23中的两个晶体柱耦合路径也是通过使用反射膜40与空气介质60进行耦合连接，但是两个中间耦合轴向段23之间，沿轴线观察方向上相邻的晶体柱耦合路径所使用的耦合连接介质是不同的，即：沿轴线观察方向上，其中一个中间耦合轴向段23中的一个晶体柱耦合路径使用反射膜40进行耦合连接时，则另一个中间耦合轴向段23中与之相邻的晶体柱耦合路径则通过空气介质60进行耦合连接。

并且，呈正方形阵列分布的多个晶体探测柱100形成纵横正交的多个探测柱耦合路径，并沿柱状闪烁晶体10的轴向方向上定义了与多个中间耦合轴向段 23一一对应的“探测柱中间耦合轴向段”，在同一个探测柱中间耦合轴向段中，当纵的多个探测柱耦合路径中设置反射膜40时则横的多个探测柱耦合路径中设置空气介质60，当纵的多个探测柱耦合路径中设置光学胶30时则横的多个探测柱耦合路径中设置反射膜40；相邻的两个探测柱中间耦合轴向段之间沿柱状闪烁晶体10的轴向方向相邻的两个探测柱耦合路径中的耦合连接介质不相同。如图6所示，第六实施例共有两个探测柱中间耦合轴向段，沿轴线观察方向上，在与光学耦合轴向段21相邻的探测柱中间耦合轴向段中，其中一个探测柱中间耦合轴向段的探测柱耦合路径通过使用反射膜40进行耦合连接，另一探测柱耦合路径则通过使用光学胶30进行耦合连接。在于反射膜40耦合轴向段相邻的探测柱中间耦合轴向段的两个探测柱耦合路径也通过使用反射膜40和光学胶30进行耦合连接，两个探测柱中间耦合轴向段之间，沿轴线观察方向上相邻的探测柱耦合路径所使用的耦合连接介质是不同的，即：沿轴线观察方向上，其中一个探测柱中间耦合轴向段的一个探测柱耦合路径中使用反射膜40 进行耦合连接，则另一探测柱中间耦合轴向段中与之相邻的探测柱耦合路径则通过光学胶30进行耦合连接。

第六实施例与第四实施例相比较而言或者第六实施例与第五实施例相比较而言，除上述结构不同之外，其余结构均相同，在此不再赘述。

如图7所示，其示出了该单端读出深度测量PET探测器的第七实施例的结构示意图。在第七实施例中，共有9个晶体探测柱100组成，9个晶体探测柱 100为排列成3×3阵列分布，此时，共有36个柱状闪烁晶体10，沿轴线观察方向，36个柱状闪烁晶体10排列成6×6阵列分布。第七实施例与第四实施例相比较而言，除上述结构不同之外，其余结构均相同，在此不再赘述。

如图8所示，其示出了该单端读出深度测量PET探测器的第八实施例的结构示意图。在第八实施例中同样由9个晶体探测柱100组成，9个晶体探测柱 100为排列成3×3阵列分布，此时，共有36个柱状闪烁晶体10，沿轴线观察方向，36个柱状闪烁晶体10排列成6×6阵列分布。第八实施例的每个晶体探测柱100中，多段耦合轴向段还包括一个中间耦合轴向段23，呈正方形阵列分布的四个柱状闪烁晶体10之间形成正交的两个晶体柱耦合路径，在每个晶体探测柱100中，中间耦合轴向段的两个晶体柱耦合路径中，其中一个晶体柱耦合路径通过光学胶30、反射膜40、空气介质60三种耦合连接介质中的一种耦合连接相邻的两个柱状闪烁晶体10，另一个晶体柱耦合路径通过光学胶30、反射膜40、空气介质60三种耦合连接介质中的一种耦合连接相邻的两个柱状闪烁晶体10，且两个晶体柱耦合路径中应用的耦合连接介质不相同。例如，如图8 所示，每个晶体探测柱100的四个柱状闪烁晶体10之间的两个晶体柱耦合路径中，其中一个晶体柱耦合路径通过使用反射膜40进行耦合连接，另一个晶体柱耦合路径通过使用光学胶30进行耦合连接。

第八实施例中，呈正方形阵列分布的9个晶体探测柱100形成纵横正交的多个探测柱耦合路径，并沿柱状闪烁晶体10的轴向方向上定义了与多个中间耦合轴向段23一一对应的探测柱中间耦合轴向段，第八实施例中仅包括一个探测柱中间耦合轴向段，如图8所示，在该探测柱中间耦合轴向段中，当纵的多个探测柱耦合路径中设置反射膜40时则横的多个探测柱耦合路径中设置空气介质60。第八实施例与第七实施例相比较而言，除上述结构不同之外，其余结构均相同，在此不再赘述。

如图9所示，其示出了该单端读出深度测量PET探测器的第九实施例的结构示意图。在第九实施例中，沿柱状闪烁晶体10的轴向方向上定义了与多个中间耦合轴向段23一一对应的探测柱中间耦合轴向段，在同一个探测柱中间耦合轴向段中，当纵的多个探测柱耦合路径中设置反射膜40时则横的多个探测柱耦合路径中设置空气介质60，当纵的多个探测柱耦合路径中设置光学胶30时则横的多个探测柱耦合路径中设置反射膜40；相邻的两个探测柱中间耦合轴向段之间沿柱状闪烁晶体10的轴向方向相邻的两个探测柱耦合路径中的耦合连接介质不相同。第九实施例包括两个探测柱中间耦合轴向段。第九实施例与第七实施例相比较而言或者第九实施例与第八实施相比较而言，除上述结构不同之外，其余结构均相同，在此不再赘述。

在图10中，其示出了单端读出深度测量PET探测器的第一至第三实施例的彩色对照图；在图11中，其示出了单端读出深度测量PET探测器的第四至第六实施例的彩色对照图；在图12中，其示出了单端读出深度测量PET探测器的第七至第九实施例的彩色对照图。

本技术方案通过采用3×3×20mm3上下底面非抛光的无机闪烁晶体(即柱状闪烁晶体10)和3×3mm2大小的光探测器50进行测试初步证明可行。

根据本实用新型的另一方面，提供了一种PET扫描成像***。该PET扫描成像***包括读出电子学子***(未图示)和探测器，探测器为前述的单端读出深度测量PET探测器，读出电子学子***与探测器的光探测器50电连接，读出电子学子***将光探测器50所采集的光信号转换为显像电信号。

在本技术方案中：

(1)柱状闪烁晶体10包括但不限于：如锗酸铋(BGO)、硅酸镥(LSO)、硅酸钇镥(LYSO)、硅酸钆(GSO)、硅酸钇(YSO)、氟化钡(BaF2)、碘化铯(CsI)、碘化钠(NaI)、钨酸铅、溴化镧(LaBr3)等；

(2)光探测器50可替换为：位置灵敏型光电倍增管(Position Sensitive Photo-Multiplier Tubes,PSPMT)、微通道板(MicroChannel Plates,MCP)、雪崩光电二极管(Avalanche Photo Diode,APD)阵列、硅光电倍增管(Silicon photomultiplier,SiPM)、(多像素光子计数器(Multi-Pixel Photon Counter， MPPC)、光电倍增管(Photo-Multiplier Tubes，PMT)。

本技术方案的单端读出深度测量PET探测器和PET扫描显像***有如下优点：

(1)不需要对晶体进行切割处理，从而降低了加工难度和成本；

(2)能量分辨率和时间分辨率更好；

(3)探测器组装成PET成像***时更加容易。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种单端读出深度测量PET探测器，其特征在于，包括：至少一个晶体探测柱和一个光探测器；

每个所述晶体探测柱包括四个柱状闪烁晶体，四个所述柱状闪烁晶体呈正方形阵列分布，沿各个所述柱状闪烁晶体的轴向方向上，正方形阵列分布的四个所述柱状闪烁晶体之间的分界间隙分为多段耦合轴向段；

多段所述耦合轴向段包括光学耦合轴向段和反射膜耦合轴向段，在光学耦合轴向段中，相邻两个所述柱状闪烁晶体之间的分界间隙通过光学胶耦合连接，在反射膜耦合轴向段中，相邻两个所述柱状闪烁晶体之间的分界间隙通过反射膜耦合连接；

所述光探测器与所述柱状闪烁晶体耦合连接于所述反射膜耦合轴向所处的所述柱状闪烁晶体的端部；

当所述单端读出深度测量PET探测器仅包括一个所述晶体探测柱时，四个所述柱状闪烁晶体的周向侧面和顶部端面均通过所述反射膜进行包覆；

当所述单端读出深度测量PET探测器包括多个所述晶体探测柱时，多个所述晶体探测柱呈正方形阵列分布，沿各个所述柱状闪烁晶体的轴向方向上，对应于光学耦合轴向段的相邻两个所述晶体探测柱之间的分界间隙通过所述反射膜耦合连接，对应于反射膜耦合轴向段的相邻两个所述晶体探测柱之间的分界间隙通过空气介质耦合连接，且正方形阵列分布的多个所述晶体探测柱的周向侧面和顶部端面通过所述反射膜进行包覆。

2.如权利要求1所述的单端读出深度测量PET探测器，其特征在于，

在每个所述晶体探测柱中，多段所述耦合轴向段还包括一个中间耦合轴向段，呈正方形阵列分布的四个所述柱状闪烁晶体之间形成正交的两个晶体柱耦合路径；

当所述单端读出深度测量PET探测器仅包括一个所述晶体探测柱时，所述中间耦合轴向段的两个所述晶体柱耦合路径中，其中一个所述晶体柱耦合路径通过光学胶耦合连接相邻的两个所述柱状闪烁晶体，另一个所述晶体柱耦合路径通过反射膜耦合连接相邻的两个所述柱状闪烁晶体。

3.如权利要求1所述的单端读出深度测量PET探测器，其特征在于，

在每个所述晶体探测柱中，多段所述耦合轴向段还包括多个中间耦合轴向段，呈正方形阵列分布的四个所述柱状闪烁晶体之间形成正交的两个晶体柱耦合路径；

当所述单端读出深度测量PET探测器仅包括一个所述晶体探测柱时，在同一个所述中间耦合轴向段的两个所述晶体柱耦合路径中，其中一个所述晶体柱耦合路径通过光学胶耦合连接相邻的两个所述柱状闪烁晶体，另一个所述晶体柱耦合路径通过反射膜耦合连接相邻的两个所述柱状闪烁晶体；相邻的两个所述中间耦合轴向段之间沿所述柱状闪烁晶体的轴向方向相邻的两个所述晶体柱耦合路径中交替设置了所述反射膜与所述光学胶。

4.如权利要求1所述的单端读出深度测量PET探测器，其特征在于，

在每个所述晶体探测柱中，多段所述耦合轴向段还包括一个中间耦合轴向段，呈正方形阵列分布的四个所述柱状闪烁晶体之间形成正交的两个晶体柱耦合路径；

当所述单端读出深度测量PET探测器包括多个所述晶体探测柱时，在每个所述晶体探测柱中，所述中间耦合轴向段的两个所述晶体柱耦合路径中，其中一个所述晶体柱耦合路径通过光学胶、反射膜、空气介质三种耦合连接介质中的一种耦合连接相邻的两个所述柱状闪烁晶体，另一个所述晶体柱耦合路径通过光学胶、反射膜、空气介质三种耦合连接介质中的一种耦合连接相邻的两个所述柱状闪烁晶体，且两个所述晶体柱耦合路径中应用的耦合连接介质不相同。

5.如权利要求1所述的单端读出深度测量PET探测器，其特征在于，

在每个所述晶体探测柱中，多段所述耦合轴向段还包括多个中间耦合轴向段，呈正方形阵列分布的四个所述柱状闪烁晶体之间形成正交的两个晶体柱耦合路径；

当所述单端读出深度测量PET探测器包括多个所述晶体探测柱时：在同一个所述晶体探测柱中，相邻的两个所述中间耦合轴向段之间沿所述柱状闪烁晶体的轴向方向相邻的两个所述晶体柱耦合路径中交替设置了所述反射膜与所述空气介质，对应于同一个所述中间耦合轴向段的两个所述晶体柱耦合路径中，其中一个所述晶体柱耦合路径通过反射膜耦合连接相邻的两个所述柱状闪烁晶体，另一个所述晶体柱耦合路径通空气介质耦合连接相邻的两个所述柱状闪烁晶体；并且，呈正方形阵列分布的多个所述晶体探测柱形成纵横正交的多个探测柱耦合路径，并沿所述柱状闪烁晶体的轴向方向上定义了与多个所述中间耦合轴向段一一对应的探测柱中间耦合轴向段，在同一个所述探测柱中间耦合轴向段中，当纵的多个所述探测柱耦合路径中设置反射膜时则横的多个所述探测柱耦合路径中设置空气介质，当纵的多个所述探测柱耦合路径中设置光学胶时则横的多个所述探测柱耦合路径中设置反射膜；相邻的两个所述探测柱中间耦合轴向段之间沿所述柱状闪烁晶体的轴向方向相邻的两个所述探测柱耦合路径中的耦合连接介质不相同。

6.一种PET扫描成像***，其特征在于，包括读出电子学子***和探测器，所述探测器为权利要求1至5中任一项所述的单端读出深度测量PET探测器，所述读出电子学子***与所述探测器的光探测器电连接，所述读出电子学子***将所述光探测器所采集的光信号转换为显像电信号。