PET成像设备及PET‑CT成像设备的制作方法

本发明涉及医疗设备技术领域，尤其涉及一种PET成像设备，以及一种PET-CT成像设备。

背景技术：

在现代核医学中，PET-CT成像设备是一种先进的临床检查影像设备，是PET设备(Positron Emission Computed Tomography，正电子发射型计算机断层显像)和CT设备(Computed Tomography，计算机断层扫描)的有机结合。在对患者进行PET-CT扫描时，患者躺在检查床上，检查床通常设置于紧邻CT设备的一侧，患者在检查床床板的带动下先进入CT扫描通道进行CT扫描，获得CT解剖图像，而后床板继续移动，承载患者移动并进入PET扫描通道，获得PET功能代谢图像，因此，一次摆位即可快速完成两种影像扫描，系统将两种图像进行融合，病灶的生物代谢信息及精准的解剖定位和结构，同时呈现在医生面前，从而让医生对疾病的判断更早、更快、更全、更准。

PET-CT成像设备包括CT成像设备和PET成像设备，患者在接受PET-CT成像设备扫描的过程中，减少患者在整个扫描过程中所接收到的辐射损伤是提升PET-CT成像设备性能的重要途径。

技术实现要素：

本发明解决的技术问题是，如何改善PET-CT成像设备的性能。为此，本发明提供一种包括一种PET成像设备，包括形成有扫描通道的机架、多个位于所述扫描通道内且沿所述扫描通道周向排布的探测器模块，所述探测器模块在除沿所述扫描通道轴向的一端的端面以外的一个侧面或若干侧面连接于所述机架。

可选的，所述探测器模块通过连接组件连接于所述机架，所述连接组件包括：固定于所述机架的固定部；与所述固定部首尾相接，并与所述固定部呈指定夹角、用于支撑所述探测器模块的支撑部，所述支撑部与固定部为一体成型或分体组合形成。

可选的，所述探测器模块包括晶体；与晶体耦接的光电探测板；以及与所述光电探测板耦接的前端电子学电路板，所述晶体与光电探测板固定于支撑部的第一表面，所述前端电子学电路板固定于支撑部与所述第一表面相对的第二表面。

可选的，在所述固定部与所述支撑部相接的一端形成有容纳线缆的开口。

可选的，所述支撑部的第二表面包括对应前端电子学电路板的凹面，所述前端电子学电路板位于所述凹面内。

可选的，还包括覆盖所述凹面及前端电子学电路板的盖板。

可选的，还包括在探测器模块外部设置的防护装置。

可选的，在所述凹面的底部设置有至少一个第一凹槽，所述第一凹槽内设有连接到固定部的导热组件，用于传导所述探测器模块产生的热量。

可选的，所述固定部上设置有至少一个第二凹槽，所述导热组件延伸设置于所述第一凹槽和第二凹槽中。

可选的，所述固定部以导热材料制成，所述机架对应所述固定部处还设有用于冷却所述固定部的冷却组件。

可选的，所述盖板设置有沿所述盖板长度方向延伸的滑块，机架上设置有与所述滑块配合的滑轨。

本发明提供的PET成像设备，所述探测器模块在除沿所述扫描通道轴向的一端的端面以外的一个侧面或若干侧面连接于所述机架，整体结构更加紧凑，便于安装和拆卸。有效缩小了病人从初始位运送至PET扫描中心的距离，减小病床形变，提高成像精度。

本发明还公开一种PET-CT成像设备，包括依次排布的PET成像设备以及如上所述的PET成设备，其中，所述探测器模块在除所述机架沿所述扫描通道轴向靠近所述CT成像设备的一侧面以外的一个侧面或若干侧面连接于所述机架。

可选的，所述探测器模块靠近所述CT成像设备的一侧与所述PET成像设备靠近所述CT成像设备一侧的端面在沿所述扫描通道轴向上的距离≤105mm。

本发明所提供的PET-CT成像设备，由于所述探测器模块在除所述机架沿所述扫描通道轴向上靠近CT成像设备的侧面以外的一个侧面或若干侧面连接于所述机架，因此PET-CT成像设备的结构更加紧凑，有效减小了CT扫描面和PET扫描面之间的距离，缩短了扫描时间，减小了患者因辐射所受的损伤。

附图说明

图1为本发明第一实施例PET-CT成像设备结构示意图；

图2为本发明第一实施例PET成像设备结构示意图；

图3为本发明第一实施例探测器模块的结构示意图；

图4为本发明第一实施例探测器模块安装上盖板和一侧版之后的结构示意图；

图5为本发明第一实施例探测器模块的截面示意图；

图6为本发明第一实施例PET-CT成像设备的示意图；

图7为本发明第二实施例探测器模块的结构示意图；

图8为本发明第三实施例PET机架的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

PET成像设备通常包括机架、探测器组件、符合电路、计算机系统和图像工作站，机架是PET成像设备中非常重要的组成部分，它为探测器组件以及其他模块提供支撑，所述机架形成有用于容纳患者的扫描通道，所述探测器组件为沿所述扫描通道周向设置的若干探测器模块所形成的环形结构。构成探测器组件的每个探测器模块均包括数十个锗酸铋(BGO)小晶体，晶体一端带有光电倍增管(photomultiplier tube，PMT)，光电倍增管连接前端电子学电路；小晶体将高能光子转换为可见光，光电倍增管将光信号转换为电信号，电信号进而被转换为脉冲信号，用于后续处理。PET成像设备整体尺寸的大小，特别是PET成像设备轴向上的尺寸是决定PET成像设备性能的重要因素之一。本实施例提供一种结构紧凑的PET成像设备。

第一实施例

图1为本发明第一实施例PET-CT成像设备结构示意图，图2为本发明第一实施例PET成像设备结构示意图，参考图1、图2所示，PCT-CT成像设备包括依次排列的CT成像设备100和PET成像设备200，所述CT成像设备100和PET成像设备200的扫描通道相连通，所述PET成像设备200包括形成有所述扫描通道211的机架210、多个位于扫描通道211内且沿所述扫描通道周向排布的探测器模块220，其中，所述探测器模块220在除沿扫描通道轴向靠近所述CT成像设备110的一侧面以外的一个侧面或若干侧面固定于所述机架上。具体地，探测器模块220于后侧面、左侧面、右侧面、上侧面、下侧面上固定于所述机架。本实施例中，前侧面指的是所述探测器模块220靠近所述CT成像设备110的一侧面。探测器模块220可选择性地于后侧面、左侧面、右侧面、上侧面、下侧面中的任意一个侧面、或者两个侧面、或者三个侧面上、或者四个侧面、或者五个侧面固定于所述机架上，且未在前侧面固定于所述机架。

图3为本发明第一实施例PET成像设备探测器模块的结构示意图，参考图2、图3所示，所述探测器模块220在除所述机架210沿所述扫描通道轴向的一端的端面以外的一个侧面或若干侧面连接于所述机架。在本实施例一个具体的实现方式中，所述探测器模块220通过连接组件240固定于所述机架，所述连接组件240包括固定于所述机架210的固定板241，以及与所述固定板241首尾相接的支撑板242，所述固定板241固定于所述机架210沿所述扫描通道211轴向远离所述CT成像设备一侧的端面上，可以理解的，所述固定板241可以直接固定于所述端面上，也可以间接固定于所述端面上。

继续参考图3所示，在本实施例一个具体实现方式中，所述连接组件240在沿所述支撑板242长度方向的截面形成“L”型结构，在其他具体实现方式中，所述固定板241和支撑板242可以一体成型，也可以分体组合形成；在一个具体的实现方式中，所述固定板241与支撑板242之间的夹角为90度，在其他具体实现方式中，也可以为其他指定角度，只要可以将固定板241固定到机架210的端面上即可。

图4为本发明第一实施例探测器模块的结构示意图，参考图3、图4所示，探测器模块220包括晶体221、与晶体221耦接的光电探测板222，以及与所述光电探测板222耦接的前端电子学电路板223，其工作原理为本领域公知常识，不再赘述。在一个具体实现方式中，所述晶体221与光电探测板222固定于支撑部的第一表面，所述前端电子学电路板223固定于支撑部与所述第一表面相对的第二表面2421，从而完成探测器模块220与支撑板242的固定连接。

继续参考图3所示，所述支撑板242的支撑面2421包括对应前端电子学电路板223的凹面，所述前端电子学电路板223位于所述凹面内。参考图4所示，本实施例还包括覆盖所述凹面的盖板260，所述盖板260通过螺钉261固定在所述支撑板242上。所述前端电子学电路板223远离所述晶体221的一侧与所述盖板260之间形成有空腔，所述空腔用于容纳供电线缆和数据传输线缆，所述固定板241与所述述支撑板242相连的一端形成有开口2414，所述开口2414与所述空腔相连通，为所述线缆提供通道。为了保护探测器模块220，本实施例还设置有一个用于容纳、防护探测器模块220的防护装置，所述防护装置为一个盒状体，其主要作用在于避光和防尘。图4中示出了防护装置的其中一个侧板250和盖板260，所述侧板250通过螺钉251固定于所述支撑板242上，探测器模块上沿所述探测器模块的长度方向与所述侧板250位置相对处也设置有侧板(图未示出)，以此类推，探测器模块上与所述盖板260位置相对的底面设置有底板；探测器模块上另外两个侧面上也设置有侧板(图未示出)。其中一个侧面上的侧板通过图4所示的螺钉270固定于所述支撑板242上，所述盖板260、底板、以及四个侧板构成所述防护装置。本实施例中仅仅描述防护装置的其中一种结构，在其他实施例中，构成防护装置的各侧板中的两个或若干个可以一体成型设置。

图5为本发明第一实施例探测器模块的截面示意图，参考图4、图5所示，本实施例一个具体的实现方式中，在所述盖板260远离述前端电子学电路板223的一面261形成有凸起于盖板260板面、沿所述盖板260长度方向延伸的滑块2611，PET机架210上设置有与所述滑块配合使用的滑轨(图未图示)，将所述滑块2611与对应的滑轨对准，方便探测器模块的安装和固定。

参考图3、4、5所示，所述固定板241包括安装面2411，在所述安装面2411上设置有若干销钉2412(本实施例中销钉2412的个数为2个)和第一固定孔，在将探测器模块220安装到机架上时，安装面2411与机架210的端面相贴合，所述机架210的端面上设置有与所述销钉2412配合使用的销孔，所述销钉2412插入到销孔实现初步定位，PET机架上与第一固定孔相对应的位置设置有第二固定孔，螺钉2413依次穿过固定板241上的第一固定孔和机架210上的第二固定孔，实现固定板241与PET机架210的固定。

本实施例中，所述探测器模块220在除沿所述扫描通道轴向的一端的端面以外的一个侧面或若干侧面连接于所述机架210，整体结构更加紧凑，便于安装和拆卸。在一个具体的实现方式中，所述探测器模块220在除所述机架沿所述扫描通道轴向上靠近用于承载病人的病床一侧的端面以外一个侧面或若干侧面连接于所述机架210，即探测器模块在沿扫描通道轴向上与PET成像设备靠近病床一侧开口的距离减小，在实现PET成像设备结构紧凑的同时，在进行扫描时，有效缩小了病人从初始位运送至PET扫描中心的距离，减小病床形变，提高成像精度。

在本实施例PET-CT成像设备中，探测器模块220在除沿扫描通道轴向靠近所述CT成像设备的一侧面以外的一个侧面或若干侧面固定于所述机架210，因此探测器模块的固定面不会占用探测器模块靠近所述CT成像设备的一侧与所述CT成像设备之间的距离，在保证PET-CT结构紧凑的同时，又效减小了CT扫描面和PET扫描面之间的轴向距离，提高了PET-CT成像设备的性能。另一方面，在本实施例一个具体的实现方式中，由于固定板241固定连接于所述PET机架沿所述扫描通道轴向远离所述CT成像设备的一侧，而支撑板242仅提供支撑和辅助定位的功能，因此只在一侧就可以完成探测器模块220与机架210的固定连接，操作简便，也可以有效缩短安装和拆卸的时间。

在本实施例其他具体实现方式中，连接组件可以只包括固定板，为探测器模块提供固定和支撑，即连接组件全部位于所述PET机架远离所述CT成像设备的一侧，因此不会占用PET机架沿扫描通道径向上的空间，提高设备的整体紧凑性。

图6为本发明实施例一PET-CT成像设备的示意图，参考图6所示，PET-CT成像设备通常在靠近CT成像设备100一侧设置有病床300，所述CT设备包括用于发射X-射线的球管，以及与所述球管相对设置的CT探测器，所述病床300包括支架310以及与所述支架310滑动连接的床板320，所述床板320承载患者，并将患者运送至CT扫描通道，使得待扫描部位位于CT扫描面a，CT扫描面经过CT球管，以及CT探测器沿CT扫描通道周向方向的边缘在沿扫描通道轴向上的中点。CT扫描结束以后，床板320继续向PET成像设备所在的方向移动至PET扫描面b，所述PET扫描面b为所述探测器组件沿所述PET扫描通道的轴向方向的中截面所在的平面。CT扫描面和PET扫描面之间的距离是决定PET-CT扫描时间和患者接收的辐射剂量的重要因素之一。

本实施例中，CT扫描面距离CT成像设备靠近病床300一侧的端面之间的距离，即CT球管距离CT成像设备靠近病床300(远离所述PET成像设备)一侧的端面在扫描通道轴向上的距离为小于350mm，在本实施例一个具体的实现方式中，该距离为300-330mm。

PET成像设备因探测器晶体沿扫描通道轴向上分布的个数不同分为不同环数的PET成像设备，如32环、88环、96环、112环等。参考图6所示，假设CT成像设备扫描面a到PET成像设备扫描面b之间的距离为D，探测器模块在沿扫描通道轴向上的长度为L，所述探测器模块靠近所述CT成像设备的一侧b_R与所述PET成像设备靠近所述CT成像设备一侧的端面在沿所述扫描通道轴向上的距离为d1，所述CT成像设备的扫描面a与CT成像设备靠近所述PET成像设备一侧的开口沿扫描通道轴向上的距离为d2，所述PET成像设备与CT成像设备相邻的端面之间的距离为d3(d3大于等于0)，那么PET扫描面到CT扫描面的距离D，为L/2+d1+d2+d3，本实施例中，d1≤105mm。通过本实施例所述的PET-CT成像设备的结构，可以有效缩小d1的大小，进而缩小PET扫描面和CT扫描面之间的距离，本实施例一个具体的实现方式中，d1≤90mm，但是本实施例中的结构仅仅是一种示例性结构，并不构成对本实施例PET-CT成像设备结构的限制，且本领域技术人员可以理解的，所述PET成像设备也可以与其他成像设备组合对患者进行成像，比如X-ray设备等。

第二实施例

图7为本发明第二实施例探测器模块的结构示意图，参考图7所示，为了对第一实施例中所述的探测器模块220等发热部件进行冷却，PET成像设备还包括设置于所述连接组件240上的导热组件，用于将探测器模块220散发的热量传导到探测器模块以外。在本实施例一个具体的实现方式中，所述导热组件包括热管230，所述支撑板242的凹面的底部设置有至少一个沿所述支撑板242长度方向延伸的凹槽，所述凹槽与所述固定板241相抵接，所述热管230设置于凹槽中。所述凹槽和热管的数量可以根据需要进行设定，热管数量越多，其导热效果越好。设置于所述凹槽内的热管230与固定板241相抵接，所述固定板241由导热材料制成，用于传导热管230传递过来的热量。在本实施例另一个具体的实现方式中，在所述支撑板242的两个支撑面上均设置有凹槽和热管，可以有效提高导热效果，可以理解的，本实施例其他具体的实现方式中，所述导热组件并不在限于热管，也可采用其他导热性能好的元器件。

在本实施例另一个具体的实现方式中，所述固定板241上也设置有凹槽，所述凹槽中也设置有热管，在本实施例又一个具体的实现方式中，所述固定板241上的凹槽和支撑板242上的凹槽首尾相接而相互连通，所述导热组件延伸设置病固定于所述固定板241和支撑板242的凹槽中，导热组件与固定板和支撑板相接触，如此设置，方便安装导热组件，增大了导热组件的布设范围，可以有效提高导热效果。所述固定板241可以称为固定部，所述支撑板242可以称为支撑部，所述支撑板242上的凹槽可以称为第一凹槽，所述固定板241上的凹槽可以称为第二凹槽。参考图3、图4所示，第二凹槽向上并未贯穿固定板241的端面，第一凹槽和第二凹槽整体大致为“L”型。

图8为本发明第二实施例PET机架的结构示意图，参考图8所示，PET机架210对应于所述固定板241处设置有冷却组件，用于冷却导热组件。在本实施例一个具体的实现方式中，所述冷却组件集成在PET机架210上，PET机架210上形成有为冷却液提供流通路径的通道，通道两端连接进液口212和出液口213，通过通道内循环流动的冷却液带走固定板241上的热量，其中所述冷却液通过外部换热机构的热交换来维持冷却液的温度。在本实施例另一个具体的实现方式中，所述冷却组件也可以是安装在PET机架端面上的冷板，所述冷板形成有为冷却液提供流通路径的通道，以及冷却液入口和冷却液出口，通过冷板内循环流动的冷却液带走固定板241上的热量，实现探测器模块220的冷却。

热管是利用低沸点介质在热端蒸发后在冷端冷凝的相变过程进行散热的。本实施例中，支撑板242一面安装有晶体221和光学探测板222，另一面安装有前端电子学电路板223(图8中未示出)，探测器模块220工作时散发热量，热管230内的低沸点介质受热迅速气化，并流向固定板241一侧，介质遇冷迅速冷凝并回流，热管230和固定板241共同作为导热组件，在上述蒸发和冷凝的过程中，将探测器模块220散发的热量快速传递到探测器模块220以外，满足PET设备对于探测器模块220均温性的要求。

本实施例中，所述冷却组件在沿扫描通道轴向的方向上并未占用PET靠近CT设备一侧的轴向的距离，可以有效缩短PET扫描面和CT扫描面之间的距离。

另一方面，本实施例通过设置于用于固定探测器模块220连接组件240上的热管，将探测器模块散发的热量传导到探测器模块以外，结合液冷的方式，实现探测器模块的冷却。与传统的风冷方式相比，本实施例的冷却方式噪音更小，结构更加简单紧凑，有效缩小PET设备轴向上的尺寸，便于安装和维护；与传统的液冷方式相比，本实施例的冷却方式散热速度更快，均温性更好，可以满足探测器模块220对均温性的要求。

第三实施例

本实施例与实施例三的区别在于，所述连接组件240采用相变材料制成，以实现对探测器模块220的冷却。连接组件240的支撑板242支撑板一个支撑面上安装有前端电子学电路板，与该支撑面相对的另一面安装有晶体和光学探测板，因此在PET成像设备工作时，利用相变材料良好的导热性，将光电探测板222和前端电子学电路板223散发热量，通过支撑板242快速传递至固定板241。固定板241的冷却与实施例三相同，不再赘述。

本实施例中，探测器模块的支撑板242和固定板241均采用相变材料制成，支撑板242与所述光电探测板222以及前端电子学电路板223的接触面积较大，且固定板241与设置于所述PET机架上的冷源相接触设置，可以实现探测器模块的快速散热，提高探测器模块的均温性。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。