探测器模块、环状探测器和医学影像设备的制作方法

本实用新型涉及医疗器械技术领域，特别是涉及一种探测器模块、环状探测器和医学影像设备。

背景技术：

正电子发射断层成像(Positron Emission Tomography，简称PET)设备是当前核医学领域比较先进的临床检查影像技术。PET技术是通过在代谢物上标记短寿命的放射性核素并注入体内，以基于放射性核素在衰变过程中产生正电子湮灭，利用符合探测原理构成的计算机断层装置来生成医学图像。

在PET设备中，探测器的核心部件的工作性能易受到环境温度的影响。例如：环境温度会影响光电转换器的击穿电压，会使得光电转换器的感光(Gain)值受到影响，进而使得不同环境温度的光电转换器的输出信号质量会不同。另外，在环境温度升高时，还可能导致晶体的光产额降低，即处于不同环境温度的晶体其光产额会不同，进而会对探测器的性能产生不良影响。

目前，虽然在PET设备中设置有冷却装置，但其温度控制能力有限，无法在探测器环的轴向方向和周向方向上，同时实现诸如晶体、光电装换器等核心部件环境温度的均衡，无法确保探测器整体上的环境温度均衡。

技术实现要素：

基于此，有必要针对上述技术问题提供一种探测器模块、环状探测器和医学影像设备，不仅能够有效提升探测器的温度控制能力，还能在探测器各个方向上，同时实现对环境温度的均衡。

一种探测器模块，可包括：

冷却通道回路，包括输入通道、输出通道和支路通道，所述支路通道的两端开口分别与所述输入通道和所述输出通道贯通连接；

其中，所述输入通道和所述输出通道均沿第一方向延伸，且任一所述支路通道中至少部分通道(或支路)可沿第二方向延伸；以及

所述第一方向可与所述第二方向垂直。

在上述的探测器模块中，通过将输入通道和输出通道设置为沿第一方向延伸，而将至少部分支路通道中的任一支路通道的部分区域沿垂直于第一方向的第二方向设置，使得上述的支路通道与输入通道和输出通道所形成的冷却回路，能够在有效提升探测器的温度控制能力的同时，还能在两个相互垂直的方向上，确保探测器的环境温度保持均衡。

在一个可选的实施例中，上述的探测器模块还可包括：

壳体；

冷板，设置于所述壳体中；

其中，所述支路通道设置于所述冷板中，所述输入通道和所述输出通道设置于所述壳体上内，并从所述壳体中伸出。

在一个可选的实施例中，上述的探测器模块还可包括光电转换器阵列、信号读出电路板和晶体阵列；

其中，所述晶体阵列、所述光电转换器阵列、所述冷板和所述信号读出电路板依次叠置于所述壳体中；以及

所述输入通道和所述输出通道设置在所述信号读出电路板远离所述冷板的一侧。

在一个可选的实施例中，所述冷却通道回路为管道系统，所述输入通道为输入管道，所述输出通道为输出管道，所述支路通道为支路管道；

其中，所述冷板中设置有容置腔室，所述支路管道分布于所述容置腔室中。

在一个可选的实施例中，所述支路通道的数量为至少两个；

其中，所有的所述支路通道沿所述第二方向依次排列分布于所述冷板中；或者

所有的所述支路通道沿所述第一方向依次排列分布于所述冷板中。

在一个可选的实施例中，所述支路通道为“U”形通道；

其中，所述输入通道和所述输出通道设置在所述“U”形通道的同一侧。

在一个可选的实施例中，所述支路通道为条形通道；

其中，所述输入通道和所述输出通道分别设置在所述条形通道的相对的两侧。

在一个可选的实施例中，相邻的所述支路通道之间，支路通道内冷却流体的流动方向相反。

在一个可选的实施例中，所有的所述支路通道均匀分布于所述冷板中。

在一个可选的实施例中，本申请的实施例中还提供了另一种探测器模块，可包括：

冷却通道回路，包括输入通道、输出通道和支路通道，所述支路通道的两端开口分别与所述输入通道和所述输出通道贯通连接；

其中，所述输入通道和所述输出通道沿各自的轴线方向延伸，且所述输入通道和所述输出通道各自的轴线方向，分别与所述支路通道的至少部分轴线方向垂直。

在上述的探测器模块中，通过将支路通道的至少部分轴线方向垂直于输入通道和输出通道的轴线方向，使得上述的支路通道与输入通道和输出通道所形成具有相互垂直冷却通道的冷却回路，以有效提升探测器的温度控制能力的同时，进一步确保探测器的环境温度保持均衡。

在一个可选的实施例中，所述输入通道和所述输出通道相对间隔布置或并行布置；以及

所述支路通道的内径小于或等于所述输入通道和输出通道的内径。在一个可选的实施例中，本申请还提供了一种环状探测器，可包括：

多个探测器单元，沿同一周向依次排列连接形成所述环状探测器；

其中，所述探测器单元为上述任意一项所述的探测器模块；以及

所述输入通道和所述输出通道的各自的轴线方向，以及所述第一方向均可为所述环状探测器的轴向方向，而所述支路通道的轴线方向和所述第二方向也均可为所述环状探测器的周向方向。

在一个可选的实施例中，本申请还提供了一种医学影像设备，可包括：

承载装置，用于承载受检对象；

探测器，用于采集所述受检对象所发射辐射粒子的数据；以及

图像生成装置，与所述探测器通信连接，用于根据所述辐射粒子的数据生成所述受检对象的医学影像；

其中，所述探测器为上述任意一项所述的环状探测器。

附图说明

图1是一个可选的实施例中医学影像设备的结构示意图；

图2是图1中所示的多个探测器模块沿同一周向方向依次排列连接形成的探测器的结构示意图；

图3是一个可选的实施例中探测器模块的结构示意图；

图4是图3中所示冷板中冷却管路的结构示意图；

图5是一个可选的实施例中“U”形冷却管路的结构示意图；

图6是另一个可选的实施例中“U”形冷却管路的结构示意图；

图7是一个可选的实施例中方形冷却管路的结构示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请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申请，并不用于限定本申请。同时，本申请利用示意图进行的详细的表述，但这些示意图也仅为了便于详述本申请的实施例，不应以此作为本申请的限定。

在一个可选的实施例中，一种探测器模块，可应用于正电子发射断层成像(Positron Emission Tomography，简称PET)设备或单光子发射计算机断层显像(Single-Photon Emission Computed Tomography，简称SPECT)设备等医学影像设备中，多个上述的探测器模块可沿同一周向方向依次排列连接形成环状探测器；上述的探测器模块可包括冷却通道回路；该冷却通道回路可包括输入通道、输出通道和支路通道等，且该支路通道的两端开口可分别与上述的输入通道和输出通道分别贯通连接，以形成一个通道回路，即通过经冷却流体(冷却液或冷却气体等)经输入通道灌入通道支路的流入口中，经该通道支路循环后从流出口流入至输出通道，进而形成一个冷却回路，以对通道支路附近区域的热能进行均衡及降温。其中，上述的输入通道、输出通道和支路通道可为直接在部件中所开设的通道，也可为通过另设的管路所形成通道。例如，输入通道和输出通道可为在探测器模块壳体中所开设的通道，也可为设置在探测器模块壳体壁上的管路所形成的通道；支路通道则可为在冷板中所开设的通道，也可为设置在冷板内空腔中的管路所形成的通道。

在一个可选的实施例中，上述的输入通道和输出通道可沿第一方向(如环状探测器的轴向方向)延伸，以便于在该第一方向上对上述的探测器模块的环境温度进行均衡；而支路通道则可沿垂直于上述第一方向的第二方向(如上述环状探测器的周向方向)延伸，也可将至少部分支路通道中的任一支路通道的部分区域设置为沿第二方向延伸，例如可将支路通道设置为沿第二方向延伸的条形通道，也可将支路通道设置为部分区域沿第二方向延伸的“U”形通道且上述的支路通道的数量为至少两条，且该至少两条支路通道可包括条形通道和“U”形通道等中的至少一种，以便于在第二方向上对上述的探测器模块的环境温度进行均衡，进而在第一方向和第二方向上，同时对探测器模块的环境温度进行均衡及降温，以有效降低探测器模块中的各个部件之间的环境温度温差，提升探测器模块整体的工作性能。

在另一个可选的实施例中，一种探测器模块，可包括冷却通道回路，且该冷却通道回路可包括输入通道、输出通道和支路通道等，且上述支路通道的两端开口可分别与输入通道及输出通道贯通连接；其中，上述的输入通道和输出通道可沿各自的轴线方向延伸，且该输入通道和输出通道各自的轴线方向可分别与上述支路通道的至少部分轴线方向垂直，以形成能够有效均衡各个部件之间环境温度温差的冷却回路。

在一个可选的实施例中，上述的输入通道和输出通道可相对间隔布置或并行布置，且支路通道的内径可小于或等于输入通道和输出通道的内径，以形成更加高效冷却均衡各个部件之间环境温度温差的冷却回路。

下面就以将上述的探测器应用在正电子发射断层成像设备中为例进行详细说明：

图1是一个可选的实施例中医学影像设备的结构示意图。如图1所示，一种医学影像设备100，可包括机架110和图像生成装置120，机架110可包括探测器112和承载装置114。承载装置114可为病床，可用于承载及固定受检对象；探测器112具有开口部116，上述的承载装置114用于带动所承载的受检对象进行运动，并在受检对象移动至开口部116中特定的位置处后，探测器112采集受检对象所发射的辐射粒子的相关数据；上述的图像生成装置120与探测器112耦合连接，可用于对上述的探测器112所采集的辐射粒子的相关数据进行处理及图像重建等操作，以生成上述受检对象的待检测部位的医学影像。

图2是图1中所示的多个探测器模块沿同一周向方向依次排列连接形成的探测器的结构示意图，其中该图2中Z轴的方向为图1中所示的承载装置114移动的方向，同时Z轴也可用于表征图1中所示的探测器112的轴向方向，且X轴的方向垂直于图1中所示的承载装置114的表平面，Y轴的方向平行于图1中所示的承载装置114的表平面，Z轴垂直于XY平面。如图2所示，多个探测器模块200(即探测器单元)，可沿同一周向方向依次排列并相互连接形成环状的探测器112(即环状探测器)，且每个探测器模块200中的晶体阵列210可临近开口部116的中心设置，用于采集受检对象所发射的辐射粒子。

图3是一个可选的实施例中探测器模块的结构示意图；其中，图3中的X、Y、Z坐标轴分别与图2中的X、Y、Z坐标轴一一对应，且表征的方向及意义也可相同。如图2～3所示，探测器模块200可包括壳体270，以及设置在该壳体270中，且沿远离开口部116中心的方向上，依次叠置的晶体阵列210、光电转换器阵列220、冷板230和信号读出电路板240；同时，在沿远离开口部116中心的方向上，在临近信号读出电路板240的壳体270的内壁上还设置有数据缓存板260等部件，且冷板230可为中空结构，如可在该冷板230的内部设置有冷却通道回路或用于容置冷却管路的腔室(图中未示出)等。

图4是图3中所示冷板中冷却管路的结构示意图。如图2～4所示，探测器模块200还可包括管道系统300，该管道系统300可包括管道总管250(如图3所示)和支路管道281(如图4所示)，且管道总管250可与支路管道281之间相互贯通连接，用以形成对探测器的环境温度进行均衡的冷却回路。在该冷却回路中，可通过在管道系统300中通入诸如水、空气等冷却流体，以在实现对探测器模块200进行温度均衡的同时，起到降温效果。其中，上述的管道总管250可沿探测器112的轴向方向(即Z轴方向)延伸，用以实现在该轴向方向上对探测器模块200的环境温度进行均衡，以减小在探测器112的轴向方向上探测器模块200之间及同一探测器模块200中不同部件之间的温差；上述的支路管道281的至少部分区域可沿探测器112的周向方向设置，并可与Y轴方向平行，用以实现在该周向方向上对探测器模块200的环境温度进行均衡，以减小在探测器112的周向方向上探测器模块200之间及同一探测器模块200中不同部件之间的温差，进而同时降低在探测器112的轴向及周向方向上的温度梯度。

图5是一个可选的实施例中“U”形冷却管路的结构示意图，图6是另一个可选的实施例中“U”形冷却管路的结构示意图，图7是一个可选的实施例中方形冷却管路的结构示意图。在一个可选的实施例中，如图2～7所示，上述的支路管道281的数量为至少为两根，且所有的支路管道281可根据预设的连接及排列规则组成支管阵列280，且该支管阵列280可在探测器112的周向方向延展，用以实现在该周向方向上对探测器模块200的环境温度进行均衡。

另外，上述支管阵列280中的支路管道281可为如图4所示的条形管道，也可为如图5或图6中所示的“U”形管道，亦可为如图7所示的方形管道等，且还可根据温度均衡需求，将同一根支路管道281的不同部分的开口直径设置为不同尺寸，例如可沿冷却流体流动方向，设定支路管道281的开口直径逐渐增大，进而增大支路管道281的热交换面积，以使得不同位置处的均衡效果较为近似，提升探测器各部分之间环境温度均衡的。同时，上述的管道总管250(如图3所示)则可包括输入管道251和输出管道252(如图4～7所示)，且该输入管道251和输出管道252可根据具体需求，设置在壳体270内壁的同一侧或者分别设置在壳体270上相对的两侧内壁上，或者，该输入管道251和输出管道252可设置在支管阵列280的同一侧或者分别设置在支管阵列280相对的两侧；其中，上述的管道系统300可设置在冷板中，而输入管道251和输出管道252则可置于壳体内，并从该壳体中伸出，以便于冷却流体的输送及循环。

在一个可选的实施例中，如图4所示，支路管道281为条形管道结构，且输入管道251设置在壳体270内壁的一侧，而输出管道252则相对上述的输入管道251设置在壳体270内壁的另一侧上，即，输入管道251和输出管道252分别位于位于条形管道(或支管阵列280)的两侧；其中，每根支路管道281的两端开口可分别与上述的输入管道251和输出管道252贯通连接，而多根支路管道281可相互平行并排排列，以构成图4中所示的支管阵列280。

在一个可选的实施例中，如图5所示，支路管道281可为“U”形管道结构，且输入管道251和输出管道252可设置在壳体270内壁的同一侧上，即位于“U”形管道(或支管阵列280)的同一侧，而相邻支路管道281之间可相互平行并排排列，以构成如图5所示的支管阵列280；其中，相邻的管道之间的流体流动方向可相反，以更好的起到温度均衡的左右。

在另一个可选的实施例中，如图6所示，支路管道281为“U”形管道结构时，多根支路管道281间可呈环状排列，以构成如图6中所示的支管阵列280。此时，输入管道251和输出管道252通过上述的多根支路管道281贯通连接，形成冷却回路，以实现对探测器模块200在探测器112的轴向及周向两个方向上的温度降温及均衡。

在一个可选的实施例中，如图7所示，支路管道281也可为方形管道结构，且输入管道251和输出管道252也可设置在壳体270内壁的同一侧上，即位于支管阵列280的同一侧，且所有或部分根支路管道281间可呈方形排列，即相邻的支路管道281之间，沿直线延伸区域间相互平行，以构成支管阵列280。相应的，输入管道251和输出管道252也可通过上述的多根支路管道281贯通连接，进而形成冷却回路，以实现对探测器模块200在探测器112的轴向及周向两个方向上更佳的温度降温及均衡。

在一个可选的实施例中，为了进一步提升温度均衡的效果，可设定相邻的支路管道281中冷却流体的流动方向相反，同时也设置上述的支路管道281均匀分布在冷板中，以加快环境热能量的传递，提升温度均衡的效率。

在一个可选的实施例中，如图2～7所示，上述的支管阵列280可设置在冷板230的腔室中，且该腔室可包括用于卡接上述支路管道281的若干个沟槽，具体可根据支管阵列280的外形进行具体设计。另外，上述任意一根支路管道281的一端开口均可与输入管道251贯通连接，而该支路管道281的另一端开口则可与输出管道252贯通连接，即输入管道251中的冷却介质经支路管道281回流至输出管道252中，进而可形成冷却回路的一个分支回路(具体可参见图4-7中箭头所示)。其中，上述的支管阵列280可用于在沿探测器112的周向方向对诸如光电装换器阵列、晶体等部件的环境温度进行降温均衡，而管道总管250则可用于在沿探测器112的轴向方向对诸如光电装换器阵列、晶体等部件的环境温度进行降温均衡。

在一个可选的实施例中，如图2～7所示，在冷板230与光电转换器阵列220之间，以及冷板230与信号读出电路板240之间均可设置导热垫(图中未示出)，以加快其相互之间热能量的传递，进一步提升降温及热均衡的效果。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。