专利名称：多层闪烁晶体的正电子发射断层成像探测器的制作方法
技术领域：
本发明涉及正电子发射断层成像设备领域，尤其涉及ー种正电子发射断层成像设备中的探測器装置。
背景技术：
正电子发射断层成像(Positron Emission Tomography,以下简称PET)探测器是PET成像设备中的关键装置，其主要功能为获得PET事件中各Y光子能量沉积时的位置、时间、能量信息。在设计与实现PET成像系统的过程中，为了提高系统成像性能，希望所使用的正电子发射断层成像探测器可以提供能沉积深度(Depth of Interaction,D0I)信息、具有高的探测效率、好的时间分辨率以及好的空间分辨率。
现有的正电子发射断层成像探測器，其闪烁晶体部分通常为单层的阵列闪烁晶体或连续闪烁晶体。对于采用单层阵列闪烁晶体的正电子发射断层成像探測器，其空间分辨率由阵列闪烁晶体的晶体条尺寸決定。当所使用的光电转换器件为阵列硅光电倍増管(Silicon Photomultiplier,以下简称 SiPM)(或阵列雪崩光电ニ极管(Avalanche PhotoDiode,以下简称APD))吋，晶体条的尺寸不可以过小，否则将会出现多个晶体条输出的闪烁光被阵列SiPM (或阵列APD)中的同一个SiPM (或APD)接受到，最终导致无法分辨Y光子的能量沉积位置。采用单层连续闪烁晶体的正电子发射断层成像探測器，Y光子在其内部能量沉积后形成的闪烁光经扩散后形成一定的空间分布。虽然Y光子的能量沉积位置可以通过由光电探测器測量到的闪烁光的空间分布计算出来，但是为了准确的计算出Y光子在晶体中的能量沉积位置提高探測器的空间分辨率，需要采集大量的參考数据获得系统关键參数(Joung, Jinhun ；Miyaoka, R. S. Robert S. ；Lewellen, T. K. Thomas K.，“cMiCE a high resolution animal PET using continuous LSO with a statistics basedpositioning scheme,，，Nuclear instruments & methods in physics research. SectionA, Accelerators, spectrometers, detectors and associated equipment, Volume :489,PP. :584-598, 2002)。參考数据的获得费时费力，这也决定了这种探测器无法批量生产，应用到实际PET系统中具有较大难度。采用多层闪烁晶体设计高性能正电子发射断层成像探測器展现出了一定的潜力。目前采用多层闪烁晶体的正电子发射断层成像探測器，主要用来获得DOI信息，且与光电探測器件相耦合的闪烁晶体均为阵列闪烁晶体。其中Schmand M.等人利用2种具有不同衰减时间的阵列闪烁晶体设计了一种双层阵列闪烁晶体的PET探測器用于获得Y光子在PET探测器中能量沉积的 DOI 信息(Schmand, M. ；Eriksson, L. ；Casey, Μ. E. ；Andreaco, Μ. S.；Melcher, C. ；ffienhard, K. ；Flugge, G. ；Nutt, R. ,“Performance results of a new DOIdetector block for a high resolution PET-LSO research tomography HRRT, ’^NuclearScience, IEEE Transactions on, Volume :45, Issue :6, pp. 3000-3006,1998)。通过设计多层晶体的PET探測器可以获得更多的Y光子在闪烁晶体中的能量沉积信息。因此，针对现有技术中单层晶体的PET探測器存在的技术问题，有必要提供ー种新型结构的多层晶体的PET探測器，以克服现有技术中PET探測器的缺陷。

发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种能够更准确的获得Y光子在闪烁晶体中能量沉积的位置与时间且具有更高的Y光子探测效率的多层闪烁晶体的正电子发射断层成像探測器。为实现上述目的，本发明提供如下技术方案一种多层闪烁晶体的正电子发射断层成像探測器，其包括将Y光子转换为闪烁光的多层闪烁晶体、将闪烁光转换为电信号的光电探测器系统以及根据电信号获得Y光子在多层闪烁晶体中能量沉积大小，位置以及时间的算法系统，所述多层闪烁晶体包括η 层阵列闪烁晶体和m层连续闪烁晶体，其中，η与m均为大于等于I的整数，且η与m的和小于等10，所述阵列闪烁晶体由长条型闪烁晶体条沿其宽度和长度方向排列构成，所述连续闪烁晶体为内部未经过切割的闪烁晶体，所述阵列闪烁晶体与连续闪烁晶体沿长条型闪烁晶体条的高度方向按顺序耦合构成多层闪烁晶体，所述多层闪烁晶体的底层为连续闪烁晶体，其底面与光电探测器系统的光电探测面相耦合。。优选的，在上述多层闪烁晶体的正电子发射断层成像探測器中，所述η与m均等于1，所述多层闪烁晶体包括底面与光电探测器系统相耦合的底层闪烁晶体及与底层闪烁晶体相対的顶层闪烁晶体，所述底层闪烁晶体为连续闪烁晶体，所述顶层闪烁晶体为阵列闪烁晶体，所述顶层闪烁晶体的顶面为Y光子的入射面。优选的，在上述多层闪烁晶体的正电子发射断层成像探測器中，所述顶层闪烁晶体的高度在5mm到15mm之间，所述底层闪烁晶体的高度在O. Imm到IOmm之间。优选的，在上述多层闪烁晶体的正电子发射断层成像探測器中，所述顶层闪烁晶体的高度在O. Imm到IOmm之间,所述底层闪烁晶体的高度在4mm到15mm之间。优选的，在上述多层闪烁晶体的正电子发射断层成像探測器中，所述m为大于等于2，所述多层闪烁晶体包括底面与光电探测器系统相耦合的底层闪烁晶体、与底层闪烁晶体相対的顶层闪烁晶体以及位于底层闪烁晶体与顶层闪烁晶体之间的中间层闪烁晶体，所述底层闪烁晶体为连续闪烁晶体，所述顶层闪烁晶体为连续闪烁晶体或阵列闪烁晶体，所述中间层闪烁晶体为h层阵列闪烁晶体和P层连续闪烁晶体，其中当顶层闪烁晶体为连续闪烁晶体时h等于η, P等于m-2,当顶层闪烁晶体为阵列闪烁晶体时候h等于n_l, p等于m-1，所述顶层闪烁晶体的顶面为Y光子的入射面。优选的，在上述多层闪烁晶体的正电子发射断层成像探測器中，所述顶层闪烁晶体的高度在O. Imm到IOmm之间，所述底层闪烁晶体的高度在O. Imm到IOmm之间，所述多层闪烁晶体中位于顶层闪烁晶体与底层闪烁晶体之间的h层阵列闪烁晶体和P层连续闪烁晶体的高度的总和在Imm到15mm之间。优选的，在上述多层闪烁晶体的正电子发射断层成像探測器中，所述连续闪烁晶体的底面与光电探测器系统的光电探测面通过光学胶水或光导或玻璃或光学元件相耦合，所述多层闪烁晶体相连两层闪烁晶体的相连面通过光学胶水或光导耦合。优选的，在上述多层闪烁晶体的正电子发射断层成像探測器中，所述多层闪烁晶体中任ー层闪烁晶体为无机闪烁晶体。
优选的，在上述多层闪烁晶体的正电子发射断层成像探測器中，所述光电探測器系统为位置灵敏型光电倍增管，或微通道板，或由c X d个雪崩光电ニ极管在水平面上拼接成的雪崩光电ニ极管阵列，或由cXd个硅光电倍增管在水平面上拼接成的硅光电倍増管阵列，或由cXd个光电倍増管在水平面上拼接成的光电倍增管阵列构成，其中c为水平面上长度方向的硅光电倍増管(雪崩光电ニ极管或光电倍增管)个数，c为大于或等于I的整数，d为在水平面宽度方向的硅光电倍増管(雪崩光电ニ极管或光电倍增管)个数，d为大于或等于I的整数，c和d不同时为I ;对于一次Y光子能量沉积事件，光电探测器系统将会产生k个电脉冲信号，其中k为大于或等于2的整数。优选的，在上述多层闪烁晶体的正电子发射断层成像探測器中，所述算法系统采用位置算法根据k个电脉冲信号计算出Y光子在多层闪烁晶体中的能量沉积位置，其中，所述位置算法包括重心法，Anger-Logic法、最大似然估计法、基于统计信息的定位算法、三维非线性定位算法、人工神经网络定位算法。 优选的，在上述多层闪烁晶体的正电子发射断层成像探測器中，所述算法系统采用时间算法根据k个电脉冲信号计算出Y光子在多层闪烁晶体中的能量沉积时间，其中，所述时间算法为将k个电脉冲信号加和获得ー个加和电脉冲信号sum，提取加和电脉冲信号的时间信息作为Y光子在多层闪烁晶体中的能量沉积时间。优选的，在上述多层闪烁晶体的正电子发射断层成像探測器中，所述电脉冲信号加和为直接将k个电脉冲在时间域上加和或将k个电脉冲经过加权后在时间域上加和。优选的，在上述多层闪烁晶体的正电子发射断层成像探測器中，所述算法系统采用时间算法根据k个电脉冲信号计算出Y光子在多层闪烁晶体中的能量沉积时间，其中，所述时间算法为根据k个电脉冲信号分别提取出k个时间，根据这k个时间估计出Y光子在多层闪烁晶体中能量沉积时间，其中，根据k个时间信息估计Y光子在多层闪烁晶体中能量沉积时间的方法包括，求k个时间的平均值、求k个时间中的最小值、求k个时间的最大似然值。从上述技术方案可以看出，本发明的PET探測器能够更准确的获得Y光子在闪烁晶体中能量沉积的位置与时间，具有更高的Y光子探测效率，且应用到PET成像系统中吋，可以提高系统的空间分辨率、时间分辨率、灵敏度，进而可以提高系统的成像质量。


为了更清楚地说明本发明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，下面描述中的有关本发明的附图仅仅是本发明的一些实施例，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获得其他的附图。图I为本发明多层闪烁晶体的正电子发射断层成像探测器实施例一的示意图；图2为本发明多层闪烁晶体的正电子发射断层成像探测器实施例ニ的示意图；图3为本发明多层闪烁晶体的正电子发射断层成像探测器实施例三的示意图；图4为本发明多层闪烁晶体的正电子发射断层成像探测器实施例四的示意图；图5为本发明多层闪烁晶体的正电子发射断层成像探测器实施例五的示意图；图6为本发明多层闪烁晶体的正电子发射断层成像探测器实施例六的示意图。
其中1、多层闪烁晶体；2、光电探测器系统；3、算法系统；4、顶层闪烁晶体；5、底层闪烁晶体；6、光导；7、中间层闪烁晶体。
具体实施例方式因为多层晶体的正电子发射断层成像(Positron Emission Tomography,以下均简称PET)探測器可以获得更多的Y光子在闪烁晶体中的能量沉积信息。现有技术中的多层闪烁晶体的正电子发射断层成像探測器中与光电探测器系统相耦合的闪烁晶体均为阵列闪烁晶体。但是在阵列晶体与光电探测器系统之间耦合连续闪烁晶体有利于闪烁光光子的扩散，通过对这层连续闪烁晶体厚度的优化设计，可以获得更为丰富的闪烁光的空间分布信息，利用这丰富的空间分布信息，配合多层闪烁晶体的设计可以更准确的获得Y光子在闪烁晶体中的能量沉积信息。基于以上分析，本发明公开了ー种多层闪烁晶体的正电子发射断层成像探測器，该PET探測器由多层闪烁晶体与光电转换器件构成，所述多层闪烁晶体为由至少ー个阵列 闪烁晶体，一个连续闪烁晶体在垂直于水平面的方向上堆叠构成，此种结构的PET探測器能够更准确的获得Y光子在闪烁晶体中能量沉积的位置与时间，具有更高的Y光子探測效率，且应用到PET成像系统中时，可以提高系统的空间分辨率、时间分辨率、灵敏度，进而可以提高系统的成像质量。下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明进行详细地描述。该PET探測器包括将Y光子转换为闪烁光的多层闪烁晶体I、将闪烁光转换为电信号的光电探测器系统2以及根据电信号获得Y光子在多层闪烁晶体中能量沉积大小，位置以及时间的算法系统3。多层闪烁晶体I包括η层阵列闪烁晶体和m层连续闪烁晶体，其中，η与m均为大于等于I的整数，且η与m的和小于等于10。阵列闪烁晶体由长条型闪烁晶体条沿其宽度和长度方向排列构成，连续闪烁晶体为内部未经过切割的闪烁晶体，阵列闪烁晶体与连续闪烁晶体沿长条型闪烁晶体条的高度方向按顺序耦合构成多层闪烁晶体
I。多层闪烁晶体I的底层为连续闪烁晶体，其底面与光电探测器系统2的光电探测面通过光学胶水或光导或玻璃或光学元件相耦合，多层闪烁晶体I中相连两层闪烁晶体的相连面通过光学胶水或光导或玻璃或光学元件耦合。多层闪烁晶体I中任ー层闪烁晶体为无机闪烁晶体，其材料为其材料为锗酸铋、硅酸镥、硅酸钇镥、硅酸钇、氟化钡、碘化纳、碘化铯、钨酸铅、溴化镧。如图I至图4所示，当η与m均等于I吋，多层闪烁晶体I包括底面与光电探测器系统2相耦合的底层闪烁晶体5及与底层闪烁晶体5相対的顶层闪烁晶体4。其中，底层闪烁晶体5为连续闪烁晶体，顶层闪烁晶体4为阵列闪烁晶体，顶层闪烁晶体4的顶面为Y光子的入射面。其中，当顶层闪烁晶体的高度在5mm到15mm之间时，底层闪烁晶体的高度在0. Imm到IOmm之间；当顶层闪烁晶体的高度在0. Imm到IOmm之间时,底层闪烁晶体的高度在4mm到15mm之间。当m为大于等于2吋，多层闪烁晶体I包括底面与光电探测器系统2相耦合的底层闪烁晶体5、与底层闪烁晶体5相対的顶层闪烁晶体4以及位于底层闪烁晶体5与顶层闪烁晶体4之间的中间层闪烁晶体7。底层闪烁晶体5为连续闪烁晶体，顶层闪烁晶体4为连续闪烁晶体或阵列晶体，中间层闪烁晶体7为h层阵列闪烁晶体和P层连续闪烁晶体，其中当顶层闪烁晶体为连续闪烁晶体时h等于n，P等于m-2，当顶层闪烁晶体为阵列闪烁晶体时候h等于n-l，p等于m-Ι。顶层闪烁晶体4的顶面为、光子的入射面。其中，所述顶层闪烁晶体的高度在O. Imm到IOmm之间，所述底层闪烁晶体的高度在O. Imm到IOmm之间，所述多层闪烁晶体中位于顶层闪烁晶体与底层闪烁晶体之间的h层阵列闪烁晶体和P层连续闪烁晶体的高度的总和在Imm到15mm之间。如图5至图6所示，图中仅仅显示了 m等于2且顶层为连续闪烁晶体的情況。所述光电探测器系统2为位置灵敏型光电倍增管(Position SensitivePhoto-Multiplier Tubes,以下简称 PSPMT),或微通道板(Micro Channel Plates,以下简称MCP)，或由cXd个雪崩光电ニ极管(Avalanche Photo Diode，以下简称APD)在水平面上拼接成的APD阵列，或由cXd个娃光电倍增管(Silicon Photomultiplier,以下简称SiPM)在水平面上拼接成的SiPM阵列，或由cXd个光电倍增管(Photomultiplier Tube,PMT)在水平面上拼接成的PMT阵列，其中c为水平面上长度方向的SiPM(APD或PMT)个数，c为大于或等于I的整数，d为在水平面宽度方向的SiPM(APD或PMT)个数，d为大于或等于I的 整数，c和d不同时为I ;对于一次Y光子能量沉积事件，光电探测器系统将会产生k个电脉冲信号，其中k为大于或等于2的整数。所述算法系统3采用位置算法根据k个电脉冲信号计算出Y光子在多层闪烁晶体中的能量沉积位置，其中，所述位置算法包括重心法，anger-logic法、最大似然估计法、基于统计信息的定位算法、三维非线性定位算法、人工神经网络定位算法。所述算法系统3采用时间算法根据k个电脉冲信号计算出Y光子在多层闪烁晶体中的能量沉积时间，其中，所述时间算法为将k个电脉冲信号加和获得ー个加和电脉冲信号sum，提取加和电脉冲信号的时间信息作为Y光子在多层闪烁晶体中的能量沉积时间。其中，所述电脉冲信号加和为直接将k个电脉冲在时间域上加和或将k个电脉冲经过加权后在时间域上加和。所述算法系统3还可以采用另一种时间算法根据k个电脉冲信号计算出Y光子在多层闪烁晶体中的能量沉积时间，其中，所述时间算法为根据k个电脉冲信号分别提取出k个时间，根据这k个时间估计出Y光子在多层闪烁晶体中能量沉积时间，其中，根据k个时间信息估计Y光子在多层闪烁晶体中能量沉积时间的方法包括，求k个时间的平均值、求k个时间中的最小值、求k个时间的最大似然值。下面将结合几个具体实施例的附图解释本发明的内容，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。实施例一如图I所示，多层闪烁晶体PET探測器包括多层闪烁晶体I、光电探测器系统2和算法系统3。其中，多层闪烁晶体I由ニ层闪烁晶体构成，顶层闪烁晶体4为阵列闪烁晶体，底层闪烁晶体5为连续闪烁晶体；两层闪烁晶体的相连面通过光学胶水耦合在一起。顶层闪烁晶体4外观形状为立方体，由6X6个相同尺寸的闪烁晶体条在水平面上拼接构成。底层闪烁晶体5的底面直接与光电探测器系统2耦合。光电探测器系统2由4X4个SiPM构成。底层闪烁晶体5的高度为1mm，顶层闪烁晶体4的高度为13mm。算法系统中用于获得Y光子能量沉积位置的方法为anger-logic算法；用于获得Y光子能量沉积时间的方法为将4X4个SiPM的输出加和后，提取加和信号的时间为Y光子的能量沉积时间。实施例ニ 如图2所示，多层闪烁晶体PET探測器包括多层闪烁晶体I、光电探测器系统2和算法系统3，其中，多层闪烁晶体I由ニ层闪烁晶体构成，顶层闪烁晶体4为阵列闪烁晶体，底层闪烁晶体5为连续闪烁晶体；两层闪烁晶体的相连面通过光学胶水耦合在一起且形状与尺寸完全相同。顶层闪烁晶体4外观形状为立方体，由6X6个相同尺寸的闪烁晶体条在水平面上拼接构成。底层闪烁晶体5的底面与光电探测器系统2通过光导6耦合。光电探测器系统2由4X4个SiPM构成。底层闪烁晶体5的高度为1mm，顶层闪烁晶体4的高度为13mm。算法系统中用于获得Y光子能量沉积位置的方法为anger-logic算法；用于获得Y光子能量沉积时间的方法为将4X4个SiPM的输出加和后,提取加和信号的时间为Y光子的能量沉积时间。
实施例三如图3所示，多层闪烁晶体PET探測器包括多层闪烁晶体I、光电探测器系统2和算法系统3，其中，多层闪烁晶体I由ニ层闪烁晶体构成，顶层闪烁晶体4为阵列闪烁晶体，底层闪烁晶体5为连续闪烁晶体；两层闪烁晶体的相连面通过光学胶水耦合在一起。顶层闪烁晶体4的外观形状为锥形台，阵列闪烁晶体的顶面与底面相互平行，由4X4个闪烁晶体条在水平面上拼接构成。底层闪烁晶体5的底面与光电探测器系统2通过光学胶水耦合在一起。底层闪烁晶体5的高度为1mm，顶层闪烁晶体4的高度为13mm。光电探测器系统2由4X4个SiPM构成。算法系统3中用于获得Y光子能量沉积位置的方法为Anger-Logic算法；用于获得Y光子能量沉积时间的方法为将4X4个SiPM的输出加和后，提取加和信号的时间为Y光子的能量沉积时间。实施例四如图4所示，多层闪烁晶体PET探測器包括多层闪烁晶体I、光电探测器系统2和算法系统3，其中，多层闪烁晶体I由ニ层闪烁晶体构成，顶层闪烁晶体4为阵列闪烁晶体，底层闪烁晶体5为连续闪烁晶体；两层闪烁晶体的相连面通过光导6耦合在一起且形状与尺寸完全相同。顶层闪烁晶体4的外观形状为立方体，由6X6个相同尺寸的闪烁晶体条在水平面上拼接构成。底层闪烁晶体5的底面与光电探测器系统2通过光学胶水耦合。光电探测器系统2由4X4个SiPM构成。底层闪烁晶体5的高度为1mm，顶层闪烁晶体4的高度为13mm。算法系统3中用于获得Y光子能量沉积位置的方法为anger-logic算法；用于获得Y光子能量沉积时间的方法为将4X4个SiPM的输出加和后,提取加和信号的时间为Y光子的能量沉积时间。实施例五如图5所示，多层闪烁晶体PET探測器包括多层闪烁晶体I、光电探测器系统2和算法系统3，其中，多层闪烁晶体I由三层闪烁晶体构成。该多层闪烁晶体I由ー层阵列闪烁晶体与ニ层连续闪烁晶体构成。顶层闪烁晶体4为连续闪烁晶体，底层闪烁晶体5为连续闪烁晶体。中间层闪烁晶体7位于顶层闪烁晶体4与底层闪烁晶体5之间。中间层闪烁晶体7为阵列闪烁晶体。三层闪烁晶体的各个相连面通过光学胶水耦合在一起。中间层闪烁晶体7由6X6个闪烁晶体条在水平面上拼接构成。底层闪烁晶体5的底面与光电探测器系统2通过光学胶水耦合。光电探测器系统2由4X4个SiPM构成。算法系统3中用于获得Y光子能量沉积位置的方法为Anger-Logic算法；用于获得Y光子能量沉积时间的方法为将4X4个SiPM的输出加和后,提取加和信号的时间为Y光子的能量沉积时间。实施例六如图6所示，多层闪烁晶体PET探測器包括多层闪烁晶体I、光电探测器系统2和算法系统3，其中，多层闪烁晶体I由三层闪烁晶体构成。该多层闪烁晶体I由ー层阵列闪烁晶体与ニ层连续闪烁晶体构成。顶层闪烁晶体4为连续闪烁晶体，底层闪烁晶体5为连续闪烁晶体。中间层闪烁晶体7位于顶层闪烁晶体4与底层闪烁晶体5之间。中间层闪烁晶体7为阵列闪烁晶体。三层闪烁晶体的各个相连面通过光学胶水耦合在一起。中间层闪烁晶体7由6X6个闪烁晶体条在水平面上拼接构成。底层闪烁晶体5的底面与光电探测器系统2通过光导6稱合。光电探测器系统2由4X4个SiPM构成。算法系统3中用于获得Y光子能量沉积位置的方法为anger-logic算法；用于获得Y光子能量沉积时间的方法为将4X4个SiPM的输出加和后，提取加和信号的时间为Y光子的能量沉积时间。 对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此g在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含ー个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为ー个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
权利要求
1.一种多层闪烁晶体的正电子发射断层成像探测器，其特征在于所述PET探测器包括将Y光子转换为闪烁光的多层闪烁晶体、将闪烁光转换为电信号的光电探测器系统以及根据电信号获得Y光子在多层闪烁晶体中能量沉积大小，位置以及时间的算法系统，所述多层闪烁晶体包括n层阵列闪烁晶体和m层连续闪烁晶体，其中，n与m均为大于等于I的整数，且n与m的和小于等于10，所述阵列闪烁晶体由长条型闪烁晶体条沿其宽度和长度方向排列构成，所述连续闪烁晶体为内部未经过切割的闪烁晶体，所述阵列闪烁晶体与连续闪烁晶体沿长条型闪烁晶体条的高度方向按顺序耦合构成多层闪烁晶体，所述多层闪烁晶体的底层为连续闪烁晶体，其底面与光电探测器系统的光电探测面相耦合。
2.根据权利要求I所述的多层闪烁晶体的正电子发射断层成像探测器，其特征在于所述n与m均等于1，所述多层闪烁晶体包括底面与光电探测器系统相耦合的底层闪烁晶体及与底层闪烁晶体相对的顶层闪烁晶体，所述底层闪烁晶体为连续闪烁晶体，所述顶层闪烁晶体为阵列闪烁晶体，所述顶层闪烁晶体的顶面为Y光子的入射面。
3.根据权利要求2所述的多层闪烁晶体的正电子发射断层成像探测器，其特征在于所述顶层闪烁晶体的高度在5mm到15mm之间，所述底层闪烁晶体的高度在0. Imm到IOmm之间。
4.根据权利要求2所述的多层闪烁晶体的正电子发射断层成像探测器，其特征在于所述顶层闪烁晶体的高度在0. Imm到IOmm之间，所述底层闪烁晶体的高度在4mm到15mm之间。
5.根据权利要求I所述的多层闪烁晶体的正电子发射断层成像探测器，其特征在于所述m为大于等于2，所述多层闪烁晶体包括底面与光电探测器系统相耦合的底层闪烁晶体、与底层闪烁晶体相对的顶层闪烁晶体以及位于底层闪烁晶体与顶层闪烁晶体之间的中间层闪烁晶体，所述底层闪烁晶体为连续闪烁晶体，所述顶层闪烁晶体为连续闪烁晶体或阵列闪烁晶体，所述中间层闪烁晶体为h层阵列闪烁晶体和p层连续闪烁晶体，其中当顶层闪烁晶体为连续闪烁晶体时h等于n，p等于m-2，当顶层闪烁晶体为阵列闪烁晶体时候h等于n-l，p等于m-1，所述顶层闪烁晶体的顶面为Y光子的入射面。
6.根据权利要求5所述的多层闪烁晶体的正电子发射断层成像探测器，其特征在于所述顶层闪烁晶体的高度在0. Imm到IOmm之间，所述底层闪烁晶体的高度在0. Imm到IOmm之间，所述多层闪烁晶体中位于顶层闪烁晶体与底层闪烁晶体之间的h层阵列闪烁晶体和P层连续闪烁晶体的高度的总和在Imm到15mm之间。
7.根据权利要求I所述的多层闪烁晶体的正电子发射断层成像探测器，其特征在于所述连续闪烁晶体的底面与光电探测器系统的光电探测面通过光学胶水或光导或玻璃或光学元件相耦合，所述多层闪烁晶体相连两层闪烁晶体的相连面通过光学胶水或光导或玻璃或光学元件耦合。
8.根据权利要求I所述的多层闪烁晶体的正电子发射断层成像探测器，其特征在于所述多层闪烁晶体中任一层闪烁晶体为无机闪烁晶体。
9.根据权利要求I所述的多层闪烁晶体的正电子发射断层成像探测器，其特征在于所述光电探测器系统为位置灵敏型光电倍增管，或微通道板，或由c X d个雪崩光电二极管在水平面上拼接成的雪崩光电二极管阵列，或由cXd个硅光电倍增管在水平面上拼接成的硅光电倍增管阵列，或由c X d个光电倍增管在水平面上拼接成的光电倍增管阵列构成，其中C为水平面上长度方向的硅光电倍增管(雪崩光电二极管或光电倍增管)个数，C为大于或等于I的整数，d为在水平面宽度方向的硅光电倍增管(雪崩光电二极管或光电倍增管)个数，d为大于或等于I的整数，C和d不同时为I ;对于一次Y光子能量沉积事件，光电探测器系统将会产生k个电脉冲信号，其中k为大于或等于2的整数。
10.根据权利要求I所述的多层闪烁晶体的正电子发射断层成像探测器，其特征在于所述算法系统采用位置算法根据k个电脉冲信号计算出Y光子在多层闪烁晶体中的能量沉积位置，其中，所述位置算法包括重心法，阿Anger-Logic法、最大似然估计法、基于统计信息的定位算法、三维非线性定位算法、人工神经网络定位算法。
11.根据权利要求I所述的多层闪烁晶体的正电子发射断层成像探测器，其特征在于所述算法系统采用时间算法根据k个电脉冲信号计算出Y光子在多层闪烁晶体中的能量沉积时间，其中，所述时间算法为将k个电脉冲信号加和获得一个加和电脉冲信号sum，提取加和电脉冲信号的时间信息作为Y光子在多层闪烁晶体中的能量沉积时间。
12.根据权利要求11所述的多层闪烁晶体的正电子发射断层成像探测器，其特征在于所述电脉冲信号加和为直接将k个电脉冲在时间域上加和或将k个电脉冲经过加权后在时间域上加和。
13.根据权利要求I所述的多层闪烁晶体的正电子发射断层成像探测器，其特征在于所述算法系统采用时间算法根据k个电脉冲信号计算出Y光子在多层闪烁晶体中的能量沉积时间，其中，所述时间算法为根据k个电脉冲信号分别提取出k个时间，根据这k个时间估计出Y光子在多层闪烁晶体中能量沉积时间，其中，根据k个时间信息估计Y光子在多层闪烁晶体中能量沉积时间的方法包括，求k个时间的平均值、求k个时间中的最小值、求k个时间的最大似然值。
全文摘要
一种多层闪烁晶体的正电子发射断层成像探测器，其包括多层闪烁晶体、光电探测器系统以及算法系统，多层闪烁晶体包括n层阵列闪烁晶体和m层连续闪烁晶体，n与m均为大于等于1的整数，且n与m的和小于等于10，阵列闪烁晶体由长条型闪烁晶体条沿其宽度和长度方向排列构成，连续闪烁晶体为内部未经过切割的闪烁晶体，阵列闪烁晶体与连续闪烁晶体沿长条型闪烁晶体条的高度方向按顺序耦合构成多层闪烁晶体，连续闪烁晶体的底面与光电探测器系统相耦合。本发明的正电子发射断层成像探测器能够更准确的获得γ光子在闪烁晶体中能量沉积的位置与时间，具有更高的γ光子探测效率，且应用到正电子发射断层成像系统中时，可以提高系统的空间分辨率、时间分辨率、灵敏度，进而可以提高系统的成像质量。
文档编号G01T1/29GK102707310SQ20121020776
公开日2012年10月3日 申请日期2012年6月21日 优先权日2012年6月21日
发明者奚道明, 朱俊, 王璐瑶, 谢庆国 申请人:苏州瑞派宁科技有限公司