本发明涉及一种用于正电子发射断层成像系统的除湿装置及正电子发射断层成像系统。
背景技术：
在医学影像领域，正电子发射断层成像系统(Positron Emission Tomography，简称PET)作为一种功能成像设备正在发挥越来越重要的作用。PET是一种无创伤地显示人体器官功能和代谢的成像技术，其工作原理是将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，利用人体不同组织的代谢状态不同，比如在高代谢的恶性肿瘤组织中葡萄糖代谢旺盛，聚集较多，将这些反映生命代谢活动的特点通过图像反映出来，从而达到早期诊断肿瘤等疾病的目的。PET系统中最核心的部件是探测器，传统的PET探测器使用的信号放大器件是光电倍增管Photomultipliers(简称PMT)，温度漂移是PMT的基本特性，基于光电倍增管的PET对于工作的绝对温度要求不高，主要要求是系统内部温度的均衡性和稳定性。随着技术发展，Silicon Photomultipliers(简称SiPM)是一种全新的高灵敏度硅光电探测器件，SiPM作为一种新型的半导体探测器，相比传统光电倍增管(PMT)具有诸多有点，例如探测效率更高，工作在低压下，而非传统的高压下，对磁场不敏感，这些都有利于获得更高质量的探测信号，从而提高图像质量。从结构和价格上说，其具有体积小结构紧凑的优点，价格更低，SiPM技术的应用，代表PET技术的发展方向，国内外厂家都在研发基于SiPM技术的PET探测器以及PET系统。
基于传统光电倍增管的PET系统，对于工作的温度要求不高，主要要求是系统内部温度的稳定性，现有商业设备中基于传统光电倍增管的PET都是采用风冷的散热方式。但是对于基于SiPM的PET系统来说，由于SiPM的自身特性，决定了其在低温的情况下光输出更灵敏，因此，降低SiPM芯片的工作温度可以提高SiPM探测器的性能，所以目前基于SiPM的PET系统多采用水冷的方式对其进行散热，冷却系统最大的挑战在于低温下水蒸气凝结的问题，就是通常所说的结露问题，降低湿度可以降低结露风险，现有的做法是在使用水冷的系统的时候，系统同时使用一台有源的专业的除湿机，这样通过除湿机将系统降低到一定的相应的湿度，然后保证水冷机工作在较低的温度，约1～4摄氏度。通过除湿机的作用解决系统的结露问题。这样做的缺点：第一，增加了单独的除湿机以及除湿机管路，使系统的成本和复杂性增加；第二，除湿机是单独的有源设备，需要占用一定的面积，而且有室外机，增加了设备的占地空间和安装复杂度。
技术实现要素：
(一)要解决的技术问题
本发明提供一种无需增加有源的除湿机及相应管路即可具备除湿功能的用于正电子发射断层成像系统的除湿装置。
(二)技术方案
本发明的第一个目的是提供一种用于正电子发射断层成像系统的除湿装置，包括：密封探测器的壳体，所述壳体包括环形外周面和与所述环形外周面配合的端面，所述环形外周面由多个子结构拼接组成，每一个子结构上开设有通孔；
每一个子结构上安装有内置干燥剂的除湿组件，所述除湿组件为无源装置，且所述除湿组件与所述通孔连通以吸附所述壳体内的水蒸气。
可选地，所述环形外周面的所有子结构相同，且每个子结构均为平面板，每一个平面板背离所述探测器的一面上安装所述除湿组件。
可选地，所述除湿组件包括：用于容纳袋装干燥剂的除湿盒和端盖网；
所述端盖网安装在所述除湿盒的开口区域，以将所述袋装干燥剂限制在所述除湿盒内；且所述除湿组件的端盖网的网孔与所述平面板的通孔对应。
可选地，所述除湿盒开口区域的边缘通过密封条与所述平面板密封；
和/或，所述除湿盒为透明材质的圆柱体结构；
和/或，所述除湿盒为非金属材料制备的圆柱体结构。
可选地，所述每一平面板和所述正电子发射断层成像系统PET中用于承载所述探测器的安装基础板之间采用密封条密封，
所述端面包括与环形外周面的每一个平面板邻接的多边形外边缘，所述多边形外边缘的每个边和每个平面板之间采用密封条密封。
可选地，所述环形外周面的每一个平面板均是长方体结构；
和/或，每一个平面板为铝板材质的长方体结构；
和/或，每一个平面板的长度为321.5mm，宽度为260mm，所有平面板拼接形成的内切圆的直径为1200mm；
和/或，每一个平面板上通孔的直径为160mm。
可选地，所述平面板的数量为12个、8个或6个。
可选地，所述袋装干燥剂在常温环境下：环境相对湿度为20％RH时，吸湿率大于等于25％。
可选地，所述端面由多个相同结构的后盖板拼接组成，每个后盖板具有所述端面的多边形外边缘的一个边。
本发明的第二个目的是提供一种正电子发射断层成像系统，包括：外罩，和位于外罩内的如上任一所述的除湿装置。
(三)有益效果
采用本发明的用于正电子发射断层成像系统的除湿装置可在完全不用使用有源的工业除湿机的情况下降低内环空间的湿度，降低了系统的成本，降低了系统的安装空间要求，降低了系统的复杂度，提高了系统运行的稳定性。
附图说明
图1为本发明实施例提供的用于正电子发射断层成像系统的除湿装置的部分结构示意图；
图2为图1中的除湿装置的主视示意图，其中去除了端面，以更好的显示内环空间；
图3A为图1中的除湿组件和密封条的简化结构示意图；
图3B为图3A中部分结构的放大示意图；
图4为图1中除湿装置使用的后盖板的结构示意图；
图5为图1中除湿装置使用的D型密封条的示意图；
图6为圆筒状内壁的示意图；
图7为本发明实施例中PET的示意图。
【附图标记说明】
1：安装基础板；2：除湿组件；3：平面板；4：密封条；5：后盖板；6：圆筒状内壁；7：中心孔；8：探测器；9：内环空间；10：除湿盒；12：端盖网；13：外罩。
具体实施方式
为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。
参照图1和图2，在本实施例中提供一种用于正电子发射断层成像系统的除湿装置，除湿装置包括：密封探测器8的壳体，壳体包括环形外周面，环形外周面由多个平面板3拼接组成，每一个平面板3上开设有通孔(图中未示出)；
每一个平面板3背离探测器8的一面安装有内置干燥剂的除湿组件2，所述除湿组件2为无源装置，且所述除湿组件2与通孔连通以吸附处于低温环境(探测器所在的低温环境)下壳体内的水蒸气。
在图1及图2中示出的环形外周面是有多个平面板拼接组成的，因为平面板制造更容易，且更好的能够与除湿组件贴合易密封。在具体实现过程中，上述环形外周面还可以是其他的子结构拼接，例如圆弧面，或者圆弧面与平面板交替出现进而拼接成环形外周面等，本实施例不对其限定，根据实际需求调整。
在具体应用中，每一平面板上可设置两个以上的除湿组件，相应地，每一除湿组件对应平面板上的一个通孔，本实施例不对其限定，根据实际需要调整。进一步地，本实施例图1中示出的除湿组件均位于平面板背离探测器的一面上，在其他实施例中，除湿组件还可位于平面板靠近探测器的一面上，此时除湿组件通过除湿盒上设置的通孔吸附壳体内的水蒸气，除湿组件与平面板密封，且平面板可无需设置通孔等适应性调整，均属于本申请的范围。
在本实施例中，图1和图2中所示的平面板的数量为12个，即图1和图2中的环形外周面由12个平面板拼接组成。本实施例并不限定平面板的数量，根据实际的需要设置，例如可以是6个、8个、4个、5个等等。
如图1所示，本实施例中的密封探测器8的壳体还包括端面；该端面包括一个多边形外边缘和一个圆形内边缘，所述多边形外边缘的每个边与所述环形外周面的每个平面板3邻接，所述圆形内边缘与所述正电子发射断层成像系统PET中用于形成扫描空间的圆筒状内壁6的一端邻接即密封连接；
如图6所示的圆筒状内壁6的结构示意图，圆筒状内壁6的另一端与PET中用于承载所述探测器的安装基础板1的中心孔壁(如图1所示的中心孔7)连接，所述环形外周面的每一个平面板3固定在所述安装基础板1上。
在实际应用中，图1中所示的端面可由多个相同结构的后盖板5拼接组成，每个后盖板5具有所述端面的多边形外边缘的一个边，如图4所示。
在图1中，后盖板5的数量和平面板3的数量相同，即一个后盖板与一个平面板配合，在其它实施例中，后盖板的数量可不与平面板的数量相同，可根据实际制备工艺确定。本实施例中为了PET后期维护的需要设置端面由后盖板组成的可拆分的结构，本实施例的后盖板采用塑料材料吸塑制成，当然，也可以使用铝材或钢材采用冲压加工的方法制成。本实施例中，相邻后盖板之间的密封可采用密封胶带实现。
在具体应用中，图1中所示的每一平面板3和安装基础板1之间采用密封条4(如图5所示的D型密封条)密封，同样地，每一平面板3和所述多边形外边缘的每个边之间采用密封条(如D型密封条)密封。
也就是说，上述密封探测器的壳体的所有连接均需要密封连接，如可采用密封条实现各个连接区域的密封，以保证探测器所在空间的低温和除湿组件的吸湿能力。也就是说，探测器所在的空间属于液冷运行的空间，需要严格控制湿度，在采用水冷方式对探测器进行降温时，探测器所在的空间为密封空间时，外界水蒸气无法进入，进而除湿组件能够保证除湿效果。
本实施例中，前述的所有平面板的结构均相同，且每一个平面板均是长方体结构；例如，每一个平面板可为铝板材质的长方体结构；其长度为321.5mm，宽度为260mm，所有平面板拼接形成的内切圆的直径为1200mm；且平面板上通孔的直径可为160mm。本实施例中，设置平面板的目的是方便除湿组件和平面板的密封连接。
在其他实施例中，还可根据需要设置所述平面板的尺寸，所有平面板的结构不一定相同。
如图3A和图3B所示，本实施例中的除湿组件2包括：用于容纳袋装干燥剂的除湿盒10和端盖网12；
所述端盖网12安装在所述除湿盒10的开口区域，以将所述袋装干燥剂限制在所述除湿盒10内；且所述除湿组件2的端盖网12的网孔与所述平面板3的通孔对应。
在实际应用中除湿盒可采用螺纹连接的方式与平面板3连接，且在除湿盒10开口区域的边缘通过密封条4与所述平面板密封；本实施例中的除湿盒10可为透明材质的圆柱体结构；或者，其他实施例中除湿盒可为非金属材料制备的且采用吸塑方式加工的圆柱体结构。例如，除湿盒为透明的ABS/亚克力材料时，可采用吸塑方式加工，以方便观察内部的干燥剂状态。特别地，本实施例的除湿盒10盒平面板密封采用D型密封条，如图3B所示的密封细节。
所述袋装干燥剂在常温环境下：环境相对湿度为20％RH时，吸湿率大于等于25％。本实施例中的PET中每一个除湿组件所使用的干燥剂为袋装干燥剂，每一个袋装干燥剂重量为0.2kg，所有除湿组件的干燥剂总重量为2.4kg。
本实施例的除湿组件无需连接电源，其属于无源除湿方式，由此可以较好的减少PET的占地空间和降低安装复杂度，同时可以使得PET的探测器可工作在更低的温度(约1～4摄氏度)。
如图7所示，本发明的另一方面还提供一种正电子发射断层成像系统(PET)，该正电子发射断层成像系统可包括：外罩13和位于外罩13内的如上任意所述的除湿装置。
在图7中，相对于患者的扫描空间，上述除湿装置相对于扫描空间是一个密封的整体，外罩和除湿装置之间的空间构成一个外环空间，除湿装置内形成的空间可称为内环空间9。
可理解的是，本实施例中在PET的外环空间内部、内环空间的外周面上布置无源的除湿组件，通过定期更换除湿组件中的袋装干燥剂，从而实现PET的内环空间保持一个较低的湿度(该较低的湿度通常理解为不高于20％RH)，进而实现PET的探测器工作在一个低温环境下(低温环境在PET中通常理解冷却水的水温达到1～4℃，此时PET的探测器位于低温环境下1～5℃)。
通常，PET处于医院的单独房间，为此外环空间的湿度和房间内的湿度基本一致。内环空间保持密封性，此时除湿组件内部采用高吸湿的干燥剂，可降低PET设备的维护成本。
本实施例中除湿组件的吸湿能力，如下表1所示，除湿组件中的袋装干燥剂在吸湿后可由粉末状转换为凝胶状。
表1：不同湿度下的吸湿能力
图7中的PET的外环空间与房间之间通过外罩隔离，在外环空间通常布置探测器等的电源、电线等，内环空间布置PET的核心组件如探测器、液冷组件。
本实施例中，PET的内环空间的空间体积为：
π(R2-r2)xD＝π(0.6×0.6-0.38×0.38)×0.26＝0.176立方米；
20摄氏度情况下饱和湿空气的含水量为17.68g/立方米；
内环空间的含水量为17.68x0.176＝3.11g远远小于除湿组件中袋装干燥剂计算的吸湿能力(2.4kg×25％＝600g)。
在具体实现过程中，内环空间和外环空间都是封闭的结构，进而可较好的保持内环的干燥，以使探测器的水冷系统工作在较低的温度下避免结露。
经过多次试验验证，除湿组件的袋装干燥剂的使用寿命大概为六个月。
上述的PET，无需现有技术中的有源的工业除湿机，降低了PET的成本，同时减少了安装空间和工艺复杂度，提高了PET运行的稳定性。
需要说明的是，当前的PET中密封的探测器所在的壳体空间与壳体外空间的连接有两种，一种为电源连接，电源线通过安装基础板上的线孔(可为圆形)与外部电源连接，各条电源线之间使用密封胶填充线缆之间的缝隙，电源线穿过安装基础板的线孔之后，使用密封胶填充缝隙实现密封；另一种是数据线与数据处理板连接，数据线是扁线，所以数据线通过安装基础板上的腰型孔与数据处理板连接，数据线捆扎好之后，线间的间隙使用密封胶填充，通过安装基础板上的腰型孔间隙使用密封胶填充实现密封。本实施例中并不改变探测器的结构以及探测器的电源线的连接方式，可按照现有技术的方式进行实施。
需要理解的是，以上对本发明的具体实施例进行的描述只是为了说明本发明的技术路线和特点，其目的在于让本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，但本发明并不限于上述特定实施方式。凡是在本发明权利要求的范围内做出的各种变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。