應用適應性的pet探測結構及系統的製作方法
2023-10-05 09:54:49
應用適應性的pet探測結構及系統的製作方法
【專利摘要】一種應用適應性的PET探測結構，其包括至少兩個探測器模塊和用以放置探測器模塊的探測環，該至少兩個探測器模塊放置於探測環上並以環繞方式包圍被檢測對象，每一個探測器模塊的性能包括固有空間解析度、時間特性、能量解析度、探測效率、最大計數率，探測器模塊的性能劃分為多個性能等級，至少兩個探測器模塊中至少有一個探測器模塊的一個性能的性能等級高於其它探測器模塊的同一性能的性能等級。本發明將不同性能等級的探測器模塊組合在一起使用，並通過對探測器模塊的排布方式進行優化設計，在保證最終獲得的圖像質量的同時，減少了高性能等級的探測器模塊的使用數量，節約了系統的建造成本。
【專利說明】應用適應性的PET探測結構及系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及正電子發射斷層成像領域，尤其涉及一種應用適應性的PET探測結構及系統。
【背景技術】
[0002]正電子發射斷層成像(Positron Emission Tomography,以下簡稱PET)是一種非侵入性的造影方法，能無創、定量、動態地評估人體內各種器官的代謝水平、生化反應、功能活動和灌注，能夠對腫瘤、心臟系統疾病和神經系統疾病進行早期診斷和分析，在重大疾病的預防和治療中具有獨特的應用價值。PET成像需要對被檢測人體、動物或生物體注射標記有放射性同位素的藥物。這些放射性同位素在被檢測對象的組織中遇到電子湮滅產生一對Y光子。被檢測 對象外圍的探測器接收Y光子並將其轉化為電信號。這些電信號經過一系列的處理，最後通過圖像重建方法獲得被檢測對象的活度分布圖像。
[0003]PET成像儀主要包括探測器模塊、電子學模塊、圖像重建模塊。其中，探測器模塊接收並沉積Y光子，並將其轉換為電信號；電子學模塊處理並傳輸這些電信號；圖像重建模塊對系統所獲得的信號進行處理，獲得被檢測對象的活度分布圖像。
[0004]目前的PET採用通用設計的模式，追求視場範圍內整體性能的提高，所有探測器模塊的性能幾乎一致，對所有檢測對象都採用相同配置和布局。然而，在很多情況下，僅需要某個感興趣區域獲得較高質量成像。如果為了滿足某個感興趣區域的性能需求而更新或升級整個PET探測系統，勢必會在其它區域出現性能浪費和閒置。並且，在一定的成本約束下，這種PET構建方式也無法全部採用極端高性能的探測器模塊，導致不能獲得極端高成像質量。
[0005]因此，針對上述技術問題，有必要提供一種改良結構的應用適應性的PET探測結構及系統，以克服上述缺陷。
【發明內容】
[0006]有鑑於此，本發明的目的在於提供一種應用適應性的PET探測結構及系統，該應用適應性的PET探測結構及系統在保證局部區域獲得高質量的成像圖像的同時，減少了高性能等級的探測器模塊的使用數量，節約了系統的建造成本。
[0007]為實現上述目的，本發明提供如下技術方案:
[0008]一種應用適應性的PET探測結構，其包括至少兩個探測器模塊和用以放置探測器模塊的探測環，該至少兩個探測器模塊排布於探測環上並以環繞方式包圍被檢測對象，所述每一個探測器模塊的性能包括固有空間解析度、時間特性、能量解析度、探測效率、最大計數率，所述探測器模塊的性能劃分為多個性能等級，所述至少兩個探測器模塊中至少有一個探測器模塊的一個性能的性能等級高於其它探測器模塊的同一性能的性能等級。
[0009]優選的，在上述應用適應性的PET探測結構中，所述的環繞方式採用具有規則的幾何形狀；或者採用非規則的凸集形狀；或者根據被檢測對象的結構特點，採用類似被檢測對象的幾何形狀。
[0010]優選的，在上述應用適應性的PET探測結構中，所述的探測器模塊的性能等級以等間隔劃分，其中，固有空間解析度劃分性能等級的間隔數值的取值範圍為:0.lmm-10.0mm,時間特性劃分性能等級的間隔數值的取值範圍為:10ps_50ns，能量解析度劃分性能等級的間隔數值的取值範圍為:3%_50%，探測效率劃分性能等級的間隔數值的取值範圍為:3%-90%，最大計數率劃分性能等級的間隔數值的取值範圍為:10k cps-20M cps。
[0011]優選的，在上述應用適應性的PET探測結構中，所述的探測器模塊的性能按某一固定值劃分為兩級，其中，固有空間解析度劃分性能等級的該固定值的取值範圍為:0.lmm-10.0mm,時間特性劃分性能等級的該固定值的取值範圍為:10ps-50ns，能量解析度劃分性能等級的該固定值的取值範圍為:3%_50%，探測效率劃分性能等級的該固定值的取值範圍為:3%-90%，最大計數率劃分性能等級的該固定值的取值範圍為:10k cps-20M cps。
[0012]優選的，在上述應用適應性的PET探測結構中，所述的所有探測器模塊的最優性能與最差性能的差值大於某一閾值時，認為性能有級別差異，其中，固有空間解析度存在性能級別差異的該閾值的取值範圍為:0.lmm-10.0mm，時間特性存在性能級別差異的該閾值的取值範圍為:10ps-50ns，能量解析度存在性能級別差異的該閾值的取值範圍為:3%-50%，探測效率存在性能級別差異的該閾值的取值範圍為:3%-90%，最大計數率存在性能級別差異的該閾值的取值範圍為:10k cps-20M cps。
[0013]優選的，在上述應用適應性的PET探測結構中，所述的探測器模塊的性能等級以等間隔劃分，其中，固有空間解析度劃分性能等級的間隔數值的取值範圍為:0.lmm-10.0mm,時間特性劃分性能等級的間隔數值的取值範圍為:10ps-50ns，能量解析度劃分性能等級的間隔數值的取值範圍為:3%_50%，探測效率劃分性能等級的間隔數值的取值範圍為:3%-90%，最大計數率劃分性能等級的間隔數值的取值範圍為:10k cps-20M cps。
[0014]優選的，在上述應用適應性的PET探測結構中，所述的探測器模塊的性能按某一固定值劃分為兩級，其中，固有空間解析度劃分性能等級的該固定值的取值範圍為:
0.lmm-10.0mm,時間特性劃分性能等級的該固定值的取值範圍為:10ps-50ns，能量解析度劃分性能等級的該固定值的取值範圍為:3%_50%，探測效率劃分性能等級的該固定值的取值範圍為:3%-90%，最大計數率劃分性能等級的該固定值的取值範圍為:10k cps-20M cps。
[0015]優選的，在上述應用適應性的PET探測結構中，所述的探測器模塊以五種性能中的其中一種性能為基準進行排布的方式包括如下幾種:
[0016](I)同一性能等級或相鄰的若干個性能等級或多種不同性能等級的探測器模塊，以間隔的方式分布；
[0017](2)同一性能等級或相鄰的若干個性能等級或多種不同性能等級的探測器模塊，以部分聚集的方式分布，所述部分聚集的方式包括單處聚集或多處聚集。
[0018]優選的，在上述應用適應性的PET探測結構中，將所述的多處聚集中的每處聚集作為一個探測單元，所述多個探測單元之間以對稱方式或部分緊密部分分散方式或間隔分布方式分布在探測環上。
[0019]優選的，在上述應用適應性的PET探測結構中，所述的探測器模塊以五種性能中的其中至少兩種性能為基準進行排布的方式包括如下幾種:
[0020](I)多種性能中的任一性能等級或相鄰的若干個性能等級或多種不同的性能等級的探測器模塊，聚集為一個探測單元，所述探測單元以間隔的方式分布；
[0021](2)多種性能中的任一性能等級或相鄰的若干個性能等級或多種不同的性能等級的探測器模塊，聚集為一個探測單元，所述探測單元以部分聚集的方式分布，所述部分聚集包括單處聚集或多處聚集。
[0022]優選的，在上述應用適應性的PET探測結構中，所述的多個探測單元之間以對稱方式或部分緊密部分分散方式或間隔分布方式分布在探測環上。
[0023]一種應用適應性的PET探測系統，其具有上述任一所述的應用適應性的PET探測結構，所述應用適應性的PET探測系統還包括探測器控制模塊、圖像重建模塊、探測器規劃模塊。
[0024]從上述技術方案可以看出，本發明實施例的應用適應性的PET探測結構及系統將不同性能等級的探測器模塊組合在一起使用，並通過對探測器模塊的排布方式進行優化設計，在保證最終獲得的圖像質量的同時，減少了高性能等級的探測器模塊的使用數量，節約了系統的建造成本。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0025]為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的有關本發明的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據 這些附圖獲得其他的附圖。
[0026]圖1為模擬的被檢測對象。
[0027]圖2為本發明應用適應性的PET探測結構具體的環繞方式示意圖，其中，圖2 (a)為探測器模塊以等間距的分散方式且等大小並以規則的圓形排布的示意圖；圖2 (b)為改變探測系統半徑且探測器模塊緊密排布為圓形的示意圖；圖2 (c)為探測器模塊緊密排布為橢圓形的示意圖；圖2 (d)為探測器模塊採用兩端開放式且緊密排布為半弧形的示意圖。
[0028]圖3為本發明應用適應性的PET探測結構以五種性能中的其中一種性能為基準進行探測器模塊排布的示意圖，其中，圖3 (a)為探測器模塊按3級性能等間隔分布在探測環上的示意圖；圖3 (b)為探測器模塊按性能等級I和性能等級2等間隔分布在探測環上的示意圖；圖3 (c)為探測器模塊按性能等級I和性能等級2不等間隔分布在探測環上的示意圖；圖3 Cd)為探測器模塊按性能等級I和性能等級3不等間隔分布在探測環上的示意圖；圖3 (e)為探測器模塊按性能等級1、性能等級2和性能等級3循環排布在探測環上的示意圖；圖3 (f)為探測器模塊按性能等級1、性能等級2、性能等級3以單處或多處聚集的方式分布在探測環上的示意圖；圖3 (g)為探測器模塊按性能等級I和性能等級2的組合或按性能等級2和性能等級3的組合以單處聚集的方式分布在探測環上的示意圖。
[0029]圖4為本發明應用適應性的PET探測結構中探測器模塊採用平板模式的示意圖，其中，圖4 (a)為有6塊探測器模塊三三以平板模式分布的示意圖；圖4 (b)為含有兩塊大尺寸的探測器模塊的平板模式分布的示意圖。
[0030]圖5為本發明應用適應性的PET探測結構以五種性能中的其中至少兩種性能為基準進行探測器模塊排布的示意圖，其中，圖5 (a)為探測器模塊以兩個固有空間解析度性能為3級且其時間特性性能為I級的探測器模塊與一個固有空間解析度性能為I級且其時間特性性能為I級的探測器模塊聚集為一個探測單元，以等間隔分布在探測環上的示意圖；圖5 (b)為圖5 (a)中的探測單元以非等間隔分布在探測環上的示意圖。
【具體實施方式】
[0031]本發明公開了一種應用適應性的PET探測結構及系統，該應用適應性的PET探測結構及系統在保證局部區域獲得高質量的成像圖像的同時，減少了高性能等級的探測器模塊的使用數量，節約了系統的建造成本。
[0032]本發明還公開了一種具有上述應用適應性的PET探測結構的應用適應性的PET探測系統，所述應用適應性的PET探測系統還包括探測器控制模塊、圖像重建模塊、探測器規劃模塊。
[0033]下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行詳細地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普 通技術人員在沒有做出創造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
[0034]如圖1所示，圖1為模擬的被檢測對象。其中，白色區域代表感興趣區域，稍灰區域代表感興趣區域所在器官/組織，最黑的區域代表被檢測對象橫斷面上的其它器官/組織。
[0035]本發明公開的應用適應性的PET探測結構，其包括至少兩個探測器模塊和用以放置探測器模塊的探測環。該至少兩個探測器模塊排布於探測環上。探測環的大小可以根據被檢測對象、檢測部位和感興趣區域的位置和大小進行調整。探測環上的探測器模塊的大小可以不同，其幾何形狀可以是非規則的長方體形狀，如錐臺形。
[0036]本發明實施例的應用適應性的PET探測結構在規劃布局時，根據感興趣區域的位置和大小、被檢測對象的結構特點和成像特點、成像性能需求，基於成像系統中探測器模塊的性能和幾何尺寸，規劃探測器模塊以環繞方式包圍被檢測對象。
[0037]所述的環繞方式可以採用具有規則的幾何形狀，如圓形、橢圓形；或者採用非規則的凸集形狀；也可以根據被檢測對象的結構特點，採用類似被檢測對象的幾何形狀，如針對乳腺掃描時採用類乳腺形狀。
[0038]如圖2所示，圖2為本發明應用適應性的PET探測結構具體的環繞方式示意圖。其中，圖2 (a)為探測器模塊以等間距的分散方式且等大小並以規則的圓形排布的示意圖；圖
2(b)為改變探測系統半徑且探測器模塊緊密排布為圓形的示意圖；圖2 (C)為探測器模塊緊密排布為橢圓形的示意圖；圖2 Cd)為探測器模塊採用兩端開放式且緊密排布為半弧形的示意圖。由於本發明權利要求保護範圍涉及多種實施例，比如，等間隔(本說明書中等間隔指的是兩個探測器模塊或兩個探測單元間間隔的探測器模塊個數相同)、緊密(本說明書中緊密指兩個探測器模塊或兩個探測單元間無間距)、分散(本說明書中分散指兩個探測器模塊或兩個探測單元間有間距，間距可等間距和不等間距)等等多種實施例。本發明只用圖2 (a)_圖2 (d)這四個附圖作為例子來說明本發明的一些實施例，其他沒有用附圖一一表示出來的實施例仍舊屬於本發明的保護範圍。
[0039]如圖4所示，在本發明實施例中，使用的部分探測器模塊可以採用平板模式，該平板模式的探測器模塊可以是多個探測器模塊的組合，也可以是一個尺寸比較大的探測器模塊。圖4 (a)為有6塊探測器模塊三三以平板模式分布的示意圖；圖4 (b)為含有兩塊大尺寸的探測器模塊的平板模式分布的示意圖。圖4中，平板模式分布以外的探測器模塊為緊密排布，當然，在其他實施例中可以以分散的等間距或不等間距等方式排布，在此不能一一羅列出來，總體來說，本發明圖4 (a)_圖4 (b)顯示的實施例並不能限縮本發明的實際保護範圍，任何其他可替代的實施方式均在本發明的保護範圍之內。
[0040]本發明實施例中，每一個探測器模塊的性能包括固有空間解析度、時間特性、能量解析度、探測效率、最大計數率。其中，探測器模塊的時間特性為其對時間解析度的貢獻，是探測器模塊中的閃爍晶體、光導、光電轉換器件以及電子學系統等部件對時間解析度的貢獻的總和。所述至少兩個探測器模塊中至少有一個探測器模塊的一個性能的性能等級高於其它探測器模塊的同一性能的性能等級。
[0041]因PET應用領域和被檢測對象與部位的不同，探測器模塊的性能等級劃分有所不同，在本發明中無法一一窮舉出來，所以本發明僅對如下幾個性能等級劃分方式做簡單的介紹，但是這幾個具體性能等級劃分方式的介紹並不能限縮本發明的保護範圍，任何其他沒有窮舉到的性能等級劃分方式均屬於本發明的保護範圍。
[0042]本發明關於性能等級劃分共涉及三個具體方式，每個方式中又包括多個實施例子，下面針對每個方式通過幾個具體的實施例對三個具體方式進行說明。
[0043]性能等級劃分方式一:
[0044]所述的探測器模塊的性能等級以等間隔劃分，其中，固有空間解析度劃分性能等級的間隔數值的取值範圍為:0.lmm-10.0mm，時間特性劃分性能等級的間隔數值的取值範圍為:10ps-50ns，能量解析度劃分性能等級的間隔數值的取值範圍為:3%-50%，探測效率劃分性能等級的間隔數值的取值範圍為:3%_90%，最大計數率劃分性能等級的間隔數值的取值範圍為:10k cps-20M cps。
[0045]實施例1:
[0046]所述的固有空間解析度按每0.2mm劃分為一級；所述的時間特性按每30ps劃分為一級；所述的能量解析度按每5%劃分為一級；所述的探測效率按每5%劃分為一級；所述的最大計數率按每50k cps劃分為一級。
[0047]實施例2:
[0048]所述的固有空間解析度按每0.1mm劃分為一級；所述的時間特性按每IOps劃分為一級；所述的能量解析度按每3%劃分為一級；所述的探測效率按每3%劃分為一級；所述的最大計數率按每IOk cps劃分為一級。
[0049]實施例3:
[0050]所述的固有空間解析度按每10.0mm劃分為一級；所述的時間特性按每50ns劃分為一級；所述的能量解析度按每50%劃分為一級；所述的探測效率按每90%劃分為一級；所述的最大計數率按每20M cps劃分為一級。
[0051]以上幾個實施例僅僅是部分實施例，該幾個實施例並不限縮本發明實際的保護範
圍。
[0052]性能等級劃分方式二:
[0053]所述的探測器模塊的性能按某一固定值劃分為兩級，其中，固有空間解析度劃分性能等級的該固定值的取值範圍為:0.lmm-10.0mm,時間特性劃分性能等級的該固定值的取值範圍為:10ps-50ns,能量解析度劃分性能等級的該固定值的取值範圍為:3%-50%，探測效率劃分性能等級的該固定值的取值範圍為:3%_90%，最大計數率劃分性能等級的該固定值的取值範圍為:10k cps-20M cps。
[0054]該劃分方式，當固定值等於中間值時，該兩個等級屬於等間隔劃分。
[0055]實施例1:
[0056]所述的固有空間解析度按2.0mm為界劃分為兩級；所述的時間特性按600ps為界劃分為兩級；所述的能量解析度按15%為界劃分為兩級；所述的探測效率按50%劃分為兩級；所述的最大計數率按200k cps劃分為兩級。
[0057]實施例2:
[0058]所述的固有空間解析度按0.1mm為界劃分為兩級；所述的時間特性按IOps為界劃分為兩級；所述的能量解析度按3%為界劃分為兩級；所述的探測效率按3%劃分為兩級；所述的最大計數率按IOk cps劃分為兩級。
[0059]實施例3:
[0060]所述的固有空間解析度按10.0mm為界劃分為兩級；所述的時間特性按50ns為界劃分為兩級；所述的能量解析度按50%為界劃分為兩級；所述的探測效率按90%劃分為兩級；所述的最大計數率按20M cps劃分為兩級。
[0061]以上幾個實施例僅僅是部分實施例，該幾個實施例並不限縮本發明實際的保護範圍。
[0062]性能等級劃分方式三:
[0063]所述的探測器模塊的性能，若探測環上所有探測器模塊的最優性能與最差性能之間的差值大於某一閾值，即認為性能有級別。
[0064]性能級別的劃分可以按照性能等級劃分方式一或二進行劃分，具體為:
[0065]所述的所有探測器模塊的最優性能與最差性能的差值大於某一閾值時，認為性能有級別差異，其中，固有空間解析度存在性能級別差異的該閾值的取值範圍為:
0.lmm-10.0mm,時間特性存在性能級別差異的該閾值的取值範圍為:10ps-50ns，能量解析度存在性能級別差異的該閾值的取值範圍為:3%_50%，探測效率存在性能級別差異的該閾值的取值範圍為:3%-90%，最大計數率存在性能級別差異的該閾值的取值範圍為:IOkcps_20M cps。
[0066]實施例1:
[0067]所述的固有空間解析度存在性能級別差異的閾值為2.0mm ;所述時間特性存在性能級別差異的閾值為200ps ;所述能量解析度存在性能級別差異的閾值為15% ;所述探測效率存在性能級別差異的閾值為30% ;所述最大計數率存在性能級別差異的閾值為200k
CPSo
[0068]實施例2:
[0069]所述的固有空間解析度存在性能級別差異的閾值為0.1mm ;所述時間特性存在性能級別差異的閾值為IOps ;所述能量解析度存在性能級別差異的閾值為3% ;所述探測效率存在性能級別差異的閾值為3% ;所述最大計數率存在性能級別差異的閾值為IOk Cps0
[0070]實施例3:
[0071]所述的固有空間解析度存在性能級別差異的閾值為10.0mm ;所述時間特性存在性能級別差異的閾值為20ns ;所述能量解析度存在性能級別差異的閾值為50% ;所述探測效率存在性能級別差異的閾值為90% ;所述最大計數率存在性能級別差異的閾值為20M
Cps0
[0072]在本性能等級劃分方式中，性能有級別差異的閾值和具體等級劃分的閾值可以是不一樣的。所以下面將針對兩種等級劃分的閾值範圍做進一步限定。
[0073]所述探測器模塊的性能等級以等間隔劃分，其中，固有空間解析度劃分性能等級的間隔數值的取值範圍為:0.lmm-10.0mm,時間特性劃分性能等級的間隔數值的取值範圍為:10ps-50ns，能量解析度劃分性能等級的間隔數值的取值範圍為:3%-50%，探測效率劃分性能等級的間隔數值的取值範圍為:3%_90%，最大計數率劃分性能等級的間隔數值的取值範圍為:IOk cps_20M cps。
[0074]所述的探測器模塊的性能按某一固定值劃分為兩級，其中，固有空間解析度劃分性能等級的該固定值的取值範圍為:0.lmm-10.0mm,時間特性劃分性能等級的該固定值的取值範圍為:10ps-50ns,能量解析度劃分性能等級的該固定值的取值範圍為:3%-50%，探測效率劃分性能等級的該固定值的取值範圍為:3%_90%，最大計數率劃分性能等級的該固定值的取值範圍為:10k cps-20M cps。
[0075]由於上述兩種等級劃分的閾值/固定值範圍相同，他們的實施例可以有重合的情況存在，所以下面選取了幾個他們共同的實施例進行闡述。
[0076]實施例1: [0077]所述的固有空間解析度劃分等級的閾值/固定值為2.0mm ;所述時間特性劃分等級的閾值/固定值為200ps ;所述能量解析度劃分等級的閾值/固定值為15% ;所述探測效率劃分等級的閾值/固定值為30% ;所述最大計數率劃分等級的閾值/固定值為200k cps。
[0078]實施例2:
[0079]所述的固有空間解析度劃分等級的閾值/固定值為0.1mm ;所述時間特性劃分等級的閾值/固定值為IOps ;所述能量解析度劃分等級的閾值/固定值為3% ;所述探測效率劃分等級的閾值/固定值為3% ;所述最大計數率劃分等級的閾值/固定值為IOk Cps0
[0080]實施例3:
[0081]所述的固有空間解析度劃分等級的閾值/固定值為10.0mm ;所述時間特性劃分等級的閾值/固定值為20ns ;所述能量解析度劃分等級的閾值/固定值為50% ;所述探測效率劃分等級的閾值/固定值為90% ;所述最大計數率劃分等級的閾值/固定值為20M Cps0
[0082]所述的探測器模塊以五種性能中的其中一種性能為基準進行排布的方式包括如下幾種:
[0083](I)同一性能等級或相鄰的若干個性能等級或多種不同性能等級的探測器模塊，以間隔的方式分布。其中，間隔的方式包括等間隔或不等間隔。
[0084]具體講，以探測器模塊的固有空間解析度這一性能為例，如圖3所示，圖3為本發明應用適應性的PET探測結構以五種性能中的其中一種性能為基準進行探測器模塊排布的示意圖。探測環上共有12個探測器模塊，按照性能等級劃分方式一，其固有空間解析度性能劃分為3個等級:1級為最優性能，以白色填充的方框表示；2級次之，以灰色填充的方框表示；3級為最普通性能，以黑色填充的方框表示，12個探測器模塊中有3個I級探測器模塊，3個2級探測器模塊，6個3級探測器模塊。圖3 (a)為探測器模塊按3級性能等間隔分布在探測環上的示意圖；圖3 (b)為探測器模塊按性能等級I和性能等級2等間隔分布在探測環上的示意圖；圖3 (c)為探測器模塊按性能等級I和性能等級2不等間隔分布在探測環上的示意圖；圖3 (d)為探測器模塊按性能等級I和性能等級3不等間隔分布在探測環上的示意圖；圖3 (e)為探測器模塊按性能等級1、性能等級2和性能等級3循環排布在探測環上的示意圖。
[0085](2)同一性能等級或相鄰的若干個性能等級或多種不同性能等級的探測器模塊，以部分聚集的方式分布，所述部分聚集的方式包括單處聚集或多處聚集。多處聚集的探測器模塊的個數相同或不同。
[0086]具體講，如圖3 (f)_圖3 (g)所示，圖3 (f)為探測器模塊按性能等級1、性能等級2、性能等級3以單處或多處聚集的方式分布在探測環上的示意圖。圖3 (f)中顯示，可按等級I以單處聚集的方式排布，聚集的個數為所有等級I的探測器模塊；亦可為按等級2以單處聚集方式，聚集的個數為2個，剩餘的I個等級2的探測器模塊在探測環上任意分布；亦可認為按等級3以兩處聚集方式，均含有3個探測器模塊；亦可為按照兩種(等級I和等級2，或等級I和等級3，或等級2和等級3)或三種不同性能等級形成的多處聚集。圖3(g)為探測器模塊按性能等級I和性能等級2的組合或按性能等級2和性能等級3的組合以單處聚集的方式分布在探測環上的示意圖。圖3 (g)中顯示，可理解為按等級I和2以單處聚集的方式排布，聚集了所有的等級I的探測器模塊和2個等級2的探測器模塊，亦可理解為按等級2和3以單處聚集的方式排布。
[0087]上述圖3 Ca)-圖3 (g)中各個探測器模塊之間是以緊密排布的方式，當然在其他實施例中各個探測器模塊之間可以以緊密、分散等等，主要取決於探測系統半徑的大小和形狀、探測器模塊的大小和形狀。
[0088]上述圖3 Ca)-圖3 (g)中各個探測器模塊之間是以緊密排布的方式，當然在其他實施例中各個探測器模塊之間可以以緊密、分散等等，主要取決於探測系統半徑的大小和形狀、探測器模塊的大小和形狀。本發明並不因為圖3 (a)_圖3 (e)表示出來的各個探測器模塊之間的排布方式而限縮整個發明的保護範圍，所有其他各個探測器模塊之間的排布方式的實施例均在本發明的保護範圍之內。
[0089]上述圖3 Ca)-圖3 (g)顯示的探測環上共有12個探測器模塊僅僅是一種實施例，本發明的保護範圍並不受具體探測器模塊的個數限制，任何其他大於等於2個探測器模塊的排布方式均在本發 明的保護範圍之內。
[0090]本發明將所述的多處聚集中的每處聚集作為一個探測單元，所述多個探測單元之間可以以對稱方式或部分緊密部分分散方式或間隔分布方式分布在探測環上。本發明具體不再通過具體附圖進行表示，任何探測單元之間的排布方式均在本發明保護範圍內。如圖
3(f)所示，等級3以兩處聚集方式排布，這兩個探測單元以不等間隔分布在探測環上，亦可理解為按穿過探測環中心的直線對稱。
[0091]上述圖3 (a)_圖3 (g)的排布方式除了本發明中的描述方式，亦可以有多種理解，本實施例並不限制其排布方式只有一種解讀。
[0092]如圖5所示，圖5為本發明應用適應性的PET探測結構以五種性能中的其中至少兩種性能為基準進行探測器模塊排布的示意圖。圖5以探測器模塊中的固有空間解析度和時間特性的這兩種性能為例，探測環上共有12個探測器模塊，其固有空間解析度性能按照性能等級劃分方式一划分為3個等級:1級為最優性能，以白色填充的方框表示；2級次之，以灰色填充的方框表示；3級為最普通性能，以黑色填充的方框表示。其時間特性性能按照性能等級劃分方式二劃分為2個等級:1級為高性能，以斜線填充；2級為低性能，以十字線填充。有2個探測器模塊的固有空間解析度性能為I級，同時其時間特性為I級，有4個探測器模塊的固有空間解析度性能為2級，同時其時間特性為2級，剩餘6個探測器模塊的固有空間解析度性能為3級，同時其時間特性為I級。
[0093]如圖5所示，所述的探測器模塊以五種性能中的其中至少兩種性能為基準進行排布的方式包括如下幾種:
[0094](I)多種性能中的任一性能等級或相鄰的若干個性能等級或多種不同的性能等級的探測器模塊，聚集為一個探測單元，所述探測單元以間隔的方式分布。其中，間隔的方式包括等間隔或不等間隔。
[0095]具體如圖5 Ca)所示，圖5 Ca)為探測器模塊以兩個固有空間解析度性能為3級且其時間特性性能為I級的探測器模塊與一個固有空間解析度性能為I級且其時間特性性能為I級的探測器模塊聚集為一個探測單元，以等間隔分布在探測環上的示意圖。圖5(b)為圖5 Ca)中的探 測單元以非等間隔分布在探測環上的示意圖。
[0096](2)多種性能中的任一性能等級或相鄰的若干個性能等級或多種不同的性能等級的探測器模塊，聚集為一個探測單元，所述探測單元以部分聚集的方式分布，所述部分聚集包括單處聚集或多處聚集。多處聚集的探測器模塊的個數相同或不同。
[0097]具體如圖5 Ca)和圖5 (b)所示，圖5 Ca)和圖5 (b)均為其中的探測單元以兩處聚集存在，且兩處聚集的探測器模塊的個數相同。
[0098]上述圖5 (a)-圖5 (b)中各個探測器模塊之間是以緊密排布的方式，當然在其他實施例中各個探測器模塊之間可以以分散的方式排布，或者以緊密、分散等等方式排布，具體排布選擇主要取決於探測系統半徑的大小和形狀、探測器模塊的大小和形狀。本發明並不因為圖5 (a)_圖5 (b)表示出來的各個探測器模塊之間的排布方式而限縮整個發明的保護範圍，所有其他各個探測器模塊之間的排布方式的實施例均在本發明的保護範圍之內。
[0099]上述圖5 Ca)和圖5 (b)的排布方式亦可以有多種理解，本實施例並不限制其排布方式只有一種解讀。
[0100]上述圖5 Ca)-圖5 (b)顯示的探測環上共有12個探測器模塊僅僅是一種實施例，本發明的保護範圍並不受具體探測器模塊的個數限制，任何其他大於等於2個探測器模塊的排布方式均在本發明的保護範圍之內。
[0101]所述多個探測單元之間以對稱方式或部分緊密部分分散方式或間隔分布方式分布在探測環上。
[0102]所述多處聚集的探測器模塊之間以多種對稱方式分布在探測環上，所述對稱聚集的探測器模塊具有相同或不同個數的探測器模塊，對稱時，以聚集的探測器模塊在橫斷面上的中心作為參考點。對稱方式包括:
[0103]1、關於某一中心對稱。
[0104]2、關於某一穿過某中心的直線對稱。其對稱軸可以為:
[0105](a)某個聚集的或非聚集的探測器模塊的參考點與該中心組成的直線；[0106](b)某兩個中心組成的直線。
[0107]其中，該中心為探測環的中心，或者感興趣區域的中心，或者感興趣區域中某一局部區域的中心,或者檢測對象的中心。該中心可以是幾何中心或者重心。
[0108]3、關於兩個聚集的，或兩個非聚集的，或一個聚集一個非聚集的探測器模塊的參考點的連線對稱。
[0109]本發明實施例的應用適應性的PET探測結構及系統將不同性能等級的探測器模塊組合在一起使用，並通過對探測器模塊的排布方式進行優化設計，在保證最終獲得的圖像質量的同時，減少了高性能等級的探測器模塊的使用數量，節約了系統的建造成本。
[0110]對於本領域技術人員而言，顯然本發明不限於上述示範性實施例的細節，而且在不背離本發明的精神或基本特徵的情況下，能夠以其他的具體形式實現本發明。因此，無論從哪一點來看，均應將實施例看作是示範性的，而且是非限制性的，本發明的範圍由所附權利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權利要求的等同要件的含義和範圍內的所有變化囊括在本發明內。不應將權利要求中的任何附圖標記視為限制所涉及的權利要求。
[0111]此外，應當理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但並非每個實施方式僅包含一個獨立的技術方案， 說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領域技術人員應當將說明書作為一個整體，各實施例中的技術方案也可以經適當組合，形成本領域技術人員可以理解的其他實施方式。
【權利要求】
1.一種應用適應性的PET探測結構，其包括至少兩個探測器模塊和用以放置探測器模塊的探測環，該至少兩個探測器模塊排布於探測環上並以環繞方式包圍被檢測對象，所述每一個探測器模塊的性能包括固有空間解析度、時間特性、能量解析度、探測效率、最大計數率，其特徵在於:所述探測器模塊的性能劃分為多個性能等級，所述至少兩個探測器模塊中至少有一個探測器模塊的一個性能的性能等級高於其它探測器模塊的同一性能的性能等級。
2.根據權利要求1所述的應用適應性的PET探測結構，其特徵在於:所述的環繞方式採用具有規則的幾何形狀；或者採用非規則的凸集形狀；或者根據被檢測對象的結構特點，採用類似被檢測對象的幾何形狀。
3.根據權利要求1所述的應用適應性的PET探測結構，其特徵在於:所述的探測器模塊的性能等級以等間隔劃分，其中，固有空間解析度劃分性能等級的間隔數值的取值範圍為:0.lmm-10.0mm，時間特性劃分性能等級的間隔數值的取值範圍為:10ps_50ns，能量解析度劃分性能等級的間隔數值的取值範圍為:3%_50%，探測效率劃分性能等級的間隔數值的取值範圍為:3%_90%，最大計數率劃分性能等級的間隔數值的取值範圍為:10k cps-20MCPSo
4.根據權利要求1所述的應用適應性的PET探測結構，其特徵在於:所述的探測器模塊的性能按某一固定值劃分為兩級，其中，固有空間解析度劃分性能等級的該固定值的取值範圍為:0.lmm-10.0mm，時間特性劃分性能等級的該固定值的取值範圍為:10ps-50ns，能量解析度劃分性能等級的該固定值的取值範圍為:3%-50%，探測效率劃分性能等級的該固定值的取值範圍為:3%_90%，最大計數率劃分性能等級的該固定值的取值範圍為:10kcps_20M cpso
5.根據權利要求1所述的應用適應性的PET探測結構，其特徵在於:所述的所有探測器模塊的最優性能與最差性能的差值大於某一閾值時，認為性能有級別差異，其中，固有空間解析度存在性能級別差異的該閾值的取值範圍為:0.lmm-10.0mm,時間特性存在性能級別差異的該閾值的取值範圍為:10ps-50ns，能量解析度存在性能級別差異的該閾值的取值範圍為:3%-50%，探測效率存在性能級別差異的該閾值的取值範圍為:3%-90%，最大計數率存在性能級別差異的該閾值的取值範圍為:10k cps-20M cpSo
6.根據權利要求5所述的應用適應性的PET探測結構，其特徵在於:所述探測器模塊的性能等級以等間隔劃分，其中，固有空間解析度劃分性能等級的間隔數值的取值範圍為:0.lmm-10.0mm,時間特性劃分性能等級的間隔數值的取值範圍為:10ps_50ns，能量解析度劃分性能等級的間隔數值的取值範圍為:3%_50%，探測效率劃分性能等級的間隔數值的取值範圍為:3%-90%，最大計數率劃分性能等級的間隔數值的取值範圍為:10k cps-20M cps。
7.根據權利要求5所述的應用適應性的PET探測結構，其特徵在於:所述的探測器模塊的性能按某一固定值劃分為兩級，其中，固有空間解析度劃分性能等級的該固定值的取值範圍為:0.lmm-10.0mm，時間特性劃分性能等級的該固定值的取值範圍為:10ps-50ns，能量解析度劃分性能等級的該固定值的取值範圍為:3%-50%，探測效率劃分性能等級的該固定值的取值範圍為:3%_90%，最大計數率劃分性能等級的該固定值的取值範圍為:10kcps_20M cps。
8.根據權利要求1所述的應用適應性的PET探測結構，其特徵在於:所述的探測器模塊以五種性能中的其中一種性能為基準進行排布的方式包括如下幾種: (1)同一性能等級或相鄰的若干個性能等級或多種不同性能等級的探測器模塊，以間隔的方式分布； (2)同一性能等級或相鄰的若干個性能等級或多種不同性能等級的探測器模塊，以部分聚集的方式分布，所述部分聚集的方式包括單處聚集或多處聚集。
9.根據權利要求8所述的應用適應性的PET探測結構，其特徵在於:將所述的多處聚集中的每處聚集作為一個探測單元，所述多個探測單元之間以對稱方式或部分緊密部分分散方式或間隔分布方式分布在探測環上。
10.根據權利要求1所述的應用適應性的PET探測結構，其特徵在於:所述的探測器模塊以五種性能中的其中至少兩種性能為基準進行排布的方式包括如下幾種: (1)多種性能中的任一性能等級或相鄰的若干個性能等級或多種不同的性能等級的探測器模塊，聚集為一個探測單元，所述探測單元以間隔的方式分布； (2)多種性能中的任一性能等級或相鄰的若干個性能等級或多種不同的性能等級的探測器模塊，聚集為一個探測單元，所述探測單元以部分聚集的方式分布，所述部分聚集包括單處聚集或多處聚集。
11.根據權利要求10所述的應用適應性的PET探測結構，其特徵在於:所述多個探測單兀之間以對稱方式或部分緊密部分分散方式或間隔分布方式分布在探測環上。
12.—種應用適應性的PET探測系統，其特徵在於:其具有權利要求1-10任一所述的應用適應性的PET探測結構，所述應用適應性的PET探測系統還包括探測器控制模塊、圖像重建模塊、探測器規劃模塊。
【文檔編號】A61B6/03GK103961127SQ201310045927
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2013年2月5日 優先權日:2013年2月5日
【發明者】謝慶國, 劉晶晶, 王璐瑤, 朱俊 申請人:蘇州瑞派寧科技有限公司