双端读出探测器单元及双端读出探测器的制作方法

本发明涉及医疗设备领域，尤其涉及双端读出探测器单元以及具有该双端读出探测器单元的双端读出探测器。

背景技术：

近年来，pet(positronemissiontomography，即正电子发射断层成像)探测器的发展越来越迅速，技术也渐趋于成熟，并已广泛投入市场。目前，主流的pte探测器都是采用单端读出的探测器，其探测器单元为通过闪烁晶体与位于闪烁晶体一端的光电探测器耦合组装形成。这种单端读出探测器单元的优点是闪烁晶体与光探测器容易耦合，闪烁晶体之间的间距很小，可以做到无缝连接，使得整套系统的结构非常紧凑，但是其缺点是缺乏doi(depthofinteraction，即作用深度)信息、成像质量不高，严重影响了pet系统成像质量的提升。

为了解决上述单端读出探测器的问题，现有技术中，部分研发人员提出了设计双端读出探测器的方案，其虽然在一定程度上提高了pet系统的成像质量，但是由于其在具体应用中存在体积大、散热效果差、组装操作繁琐、组装难度大等问题，故，导致其并没有得到大量推广应用。

技术实现要素：

本发明的第一个目的在于提供一种双端读出探测器单元，其旨在解决现有双端读出探测器由于体积大、散热效果差、组装操作繁琐、组装难度大而没有得到大量推广应用的技术问题。

为达到上述目的，本发明提供的方案是：双端读出探测器单元，包括第一夹具、安装于所述第一夹具一侧的第二夹具、安装于所述第一夹具另一侧的第三夹具、安装于所述第一夹具上的闪烁晶体、安装于所述第二夹具上并与所述闪烁晶体一端耦合的第一光电探测器件和安装于所述第三夹具上并与所述闪烁晶体另一端耦合的第二光电探测器件，所述第一夹具设有通气管和与所述通气管连通且两端分别朝向所述第二夹具与所述第三夹具的通气孔，所述通气管位于所述第一夹具的端部。

可选地，所述第一夹具包括夹具本体、两个分别凸设于所述夹具本体两端的座体和两块分别从所述夹具本体两侧边缘反向向外延伸的外延板，所述闪烁晶体安装于所述夹具本体上，所述通气管和所述通气孔都设于所述夹具本体上，所述第二夹具与两所述座体连接，所述第三夹具与两所述外延板连接。

可选地，所述夹具本体上设有位于两所述外延板之间的安装孔，所述闪烁晶体嵌入安装于所述安装孔内，所述通气孔位于所述安装孔与所述连接板之间。

可选地，所述安装孔设有多个，且多个所述安装孔沿直线轨迹依次间隔分布于所述夹具本体的两端部之间；且/或，

所述通气孔设有多个，且多个所述通气孔分成两行分别设于所述安装孔的两侧，所述通气管设有两根，所述夹具本体内还设有两个分别连通两根所述通气管与两行所述通气孔的通气腔。

可选地，所述座体上设有用于与所述第二夹具连接的第一连接孔；且/或，

所述外延板上设有用于与所述第三夹具连接的第二连接孔；且/或，

所述夹具本体的至少一端部还凸设有连接块，所述连接块上设有用于与端盖连接的第三连接孔。

可选地，所述第一光电探测器件包括第一探测器件本体和设于所述第一探测器件本体一端的第一排线，所述第二夹具上设有供所述第一探测器件本体嵌入定位的第一卡槽和用于避让所述第一排线的第一避让槽。

可选地，所述第一卡槽设有多个，多个所述第一卡槽沿直线轨迹依次间隔分布于所述第二夹具的两端部之间；

所述第二夹具上还设有至少两个用于与所述第一夹具连接的第四连接孔，各所述第四连接孔分成两列分布且分别靠近所述第二夹具的两端设置，所述第一卡槽位于两列所述第四连接孔之间；且/或，

所述第一避让槽为设于所述第二夹具一侧且贯穿所述第二夹具两端的u型槽。

可选地，所述第二光电探测器件包括第二探测器件本体和设于所述第二探测器件本体一端的第二排线，所述第三夹具上设有供所述第二探测器件本体嵌入定位的第二卡槽和用于避让所述第二排线的第二避让槽。

可选地，所述第二卡槽设有多个，多个所述第二卡槽沿直线轨迹依次间隔分布于所述第三夹具的两端部之间；

所述第三夹具上还设有两行分别位于所述第二卡槽两侧以用于与所述第一夹具连接的第五连接孔；且/或，

所述第二避让槽为设于所述第三夹具端部并与所述第二卡槽连通的矩形槽。

本发明的第二个目的在于提供一种双端读出探测器，其包括端盖和多个上述的双端读出探测器单元，多个所述双端读出探测器单元沿周向环绕分布，且多个所述双端读出探测器单元的一端都与所述端盖连接。

本发明提供的双端读出探测器单元及双端读出探测器，通过第一夹具装夹闪烁晶体，通过第二夹具装夹第一光电探测器件，通过第三夹具装夹第二光电探测器件，并将第二夹具和第三夹具分别安装于第一夹具的两侧以使第一光电探测器件和第二光电探测器件分别位于闪烁晶体的两端，从而实现了双端读出探测器单元和双端读出探测器的双端读出功能，进而利于提高成像质量。同时，本发明通过在第一夹具上设置通气管和通气孔，通气管设于第一夹具的端部，通气孔与通气管连通且两端分别朝向第二夹具与第三夹具，这样，通过通气管和通气孔的通风特性，极大程度地提高了双端读出探测器单元和双端读出探测器的散热效果。此外，由于通气管和通气孔的设置不会影响第二夹具、第三夹具与第一夹具的安装，故，使得本发明的双端读出探测器单元和双端读出探测器相对于现有技术，具有结构紧凑、体积小、散热效果好、组装操作简单、组装难度小的有益效果。

附图说明

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示出的结构获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的双端读出探测器单元的立体装配示意图；

图2是本发明实施例提供的第一夹具的立体示意图；

图3是本发明实施例提供的第一夹具的俯视平面示意图；

图4是本发明实施例提供的第二夹具与第一光电探测器件的装配示意图；

图5是本发明实施例提供的第二夹具与一个第一光电探测器件的分解示意图；

图6是本发明实施例提供的第三夹具与第二光电探测器件的装配示意图；

图7是本发明实施例提供的第三夹具与一个第二光电探测器件的分解示意图；

图8是本发明实施例提供的双端读出探测器的立体装配示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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作出创造性劳动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。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

还需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件上时，它可以直接在另一个元件上或者可能同时存在居中元件。当一个元件被称为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接另一个元件或者可能同时存在居中元件。

另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

如图1-8所示，本发明实施例提供的双端读出探测器单元100，包括第一夹具1、安装于第一夹具1一侧的第二夹具2、安装于第一夹具1另一侧的第三夹具3、安装于第一夹具1上的闪烁晶体4、安装于第二夹具2上并与闪烁晶体4一端耦合的第一光电探测器件5和安装于第三夹具3上并与闪烁晶体4另一端耦合的第二光电探测器件6，第一夹具1设有通气管111和与通气管111连通且两端分别朝向第二夹具2与第三夹具3的通气孔112，通气管111位于第一夹具1的端部。

本发明实施例中，闪烁晶体4安装于第一夹具1上，第一光电探测器件5通过第二夹具2安装于第一夹具1的一侧并与闪烁晶体4的一端耦合，第一光电探测器件5通过第二夹具2安装于第一夹具1的另一侧并与闪烁晶体4的另一端耦合，从而实现了闪烁晶体4、第一光电探测器件5和第二光电探测器件6的安装固定，并实现了双端读出探测器单元100和双端读出探测器的双端读出功能，进而利于提高成像质量。同时，本发明实施例通过在第一夹具1上设置通气管111和通气孔112，通气管111设于第一夹具1的端部，通气孔112与通气管111连通且两端分别朝向第二夹具2与第三夹具3，这样，可使得气流经过闪烁晶体4并向两边的第一光电探测器件5和第二光电探测器件6吹气，从而有效提高了双端读出探测器单元100和双端读出探测器的散热效果。此外，由于通气管111和通气孔112的设置不会影响第二夹具2、第三夹具3与第一夹具1的安装，故，本发明实施例的双端读出探测器单元100还具有结构紧凑、体积小、散热效果好、组装操作简单、组装难度小的特性。

优选地，参照图1-3所示，第一夹具1包括夹具本体11、两个分别凸设于夹具本体11两端的座体12和两块分别从夹具本体11两侧边缘反向向外延伸的外延板13，闪烁晶体4安装于夹具本体11上，通气管111和通气孔112都设于夹具本体11上，第二夹具2与两座体12连接，第三夹具3与两外延板13连接。夹具本体11的设置，一方面用于实现闪烁晶体4与第一夹具1的装配，另一方面用于实现散热结构的设置。座体12的设置，主要用于实现第二夹具2与第一夹具1的装配。外延板13的设置，主要用于实现第三夹具3与第一夹具1的装配。此处，由于第一夹具1上用于与第二夹具2连接的座体12位于夹具本体11的两端、用于与第三夹具3连接的外延板13位于夹具本体11的两侧边缘，故，第一夹具1上用于与第二夹具2连接的结构、用于与第三夹具3连接的结构以及用于散热的结构是相互错开设置，这样，可在充分保证双端读出探测器单元100散热性能的前提下，有效提高了双端读出探测器单元100的结构紧凑性。

具体地，夹具本体11具有反向设置的第一端部和第二端部以及反向设置的第一侧部和第二侧部，第一侧部的两端分别延伸至第一端部和第二端部，第二侧部的两端分别延伸至第一端部和第二端部。两个座体12分别从第一端部的底端和第二端部的底端延伸凸设，两个外延板13分别从第一侧部的顶端和第二侧部的顶端反向向外延伸。

优选地，参照图1-3所示，夹具本体11上设有位于两外延板13之间的安装孔113，闪烁晶体4嵌入安装于安装孔113内，通气孔112位于安装孔113与连接板之间。具体地，安装孔113和通气孔112都位于两连接板之间，且通气孔112位于安装孔113与连接板之间。

优选地，安装孔113设有多个，且多个安装孔113沿直线轨迹依次间隔分布于夹具本体11的两端部之间。夹具本体11的外部轮廓形状大致呈矩形。多个安装孔113沿夹具本体11的长度方向依次间隔设置。此处，安装孔113的数量设有多个，从而使得第一夹具1可用于装夹多个闪烁晶体4，从而利于实现多组探测数据的同时读出；当然了，具体应用中，安装孔113的数量也不一定要设置多个，例如也可只设有一个或者两个。

作为本实施例的一较佳实施方案，安装孔113设有四个；当然了，具体应用中，安装孔113的数量不限于此。

优选地，闪烁晶体4和安装孔113的形状都呈矩形。

优选地，通气孔112设有多个，且多个通气孔112分成两行分别设于安装孔113的两侧，通气管111设有两根，夹具本体11内还设有两个分别连通两根通气管111与两行通气孔112的通气腔，即一个通气腔连通一根通气管111与一行通气孔112，另一个通气腔连通另一根通气管111与另一行通气孔112。两根通气管111与两个通气腔、两行通气孔112可形成两条散热通路，两条散热通路的气流流向原理是相同的，此处，以其中一路散热通路为例进行说明散热通路的气流流向原理：气流从一根通气管111内进入与其连通的通气腔内，然后流向与该通气腔连通的通气孔112，最后气流从通气孔112的两端分别流向第二夹具2和第三夹具3。

优选地，通气孔112为长方形孔，此处，通气孔112比较狭长，既利于保证通气孔112的通气量，又利于保证夹具本体11的宽度尺寸比较小，从而利于减小夹具本体11的体型。

优选地，第二夹具2通过第一紧固件连接座体12，第一紧固件优选为螺丝，其拆装方便、便于日后检修维护。

优选地，参照图1-5所示，座体12上设有用于与第二夹具2连接的第一连接孔121。第二夹具2上设有用于与第一夹具1连接的第四连接孔23。具体装配时，第一紧固件穿设连接第一连接孔121与第四连接孔23，从而实现第一夹具1与第二夹具2的连接。

优选地，第三夹具3通过第二紧固件连接座体12，第二紧固件优选为螺丝，其拆装方便、便于日后检修维护。

优选地，参照图1-3和图6、图7所示，外延板13上设有用于与第三夹具3连接的第二连接孔131。第三夹具3上设有用于与第一夹具1连接的第五连接孔33。具体装配时，第二紧固件穿设连接第二连接孔131与第五连接孔33，从而实现第一夹具1与第三夹具3的连接。

优选地，参照图1-3和图8所示，夹具本体11的至少一端部还凸设有连接块14，连接块14上设有用于与端盖200连接的第三连接孔141。连接块14通过第三紧固件连接端盖200，第三紧固件优选为螺丝，其拆装方便、便于日后检修维护。

优选地，两个通气管111分别设于连接块14的两侧。

优选地，参照图1、图4和与5所示，第一光电探测器件5包括第一探测器件本体51和设于第一探测器件本体51一端的第一排线52，第二夹具2上设有供第一探测器件本体51嵌入定位的第一卡槽21和用于避让第一排线52的第一避让槽22。具体安装时，第一探测器件本体51嵌入定位于第一卡槽21内，第一排线52从第一避让槽22穿出第二夹具2外。

优选地，第一卡槽21设有多个，多个第一卡槽21沿直线轨迹依次间隔分布于第二夹具2的两端部之间。第二夹具2的外部轮廓形状大致呈矩形。多个第一卡槽21沿第二夹具2的长度方向依次间隔设置。此处，第一卡槽21的数量设有多个，从而使得第二夹具2可用于装夹多个第一光电探测器件5，从而利于实现多组探测数据的同时读出；当然了，具体应用中，第一卡槽21的数量也不一定要设置多个，例如也可只设有一个或者两个。

作为本实施例的一较佳实施方案，第一卡槽21设有四个；当然了，具体应用中，第一卡槽21的数量不限于此。

优选地，第二夹具2上设有用于与第一夹具1连接的第四连接孔23的数量为至少两个，各第四连接孔23分成两列分布且分别靠近第二夹具2的两端设置，第一卡槽21位于两列第四连接孔23之间，即各第四连接孔23沿第二夹具2的长度方向分布于第一卡槽21的两侧。此处，通过对第二夹具2上第四连接孔23与第一卡槽21的分布位置进行优化设计，这样，既利于实现第二夹具2与第一夹具1的连接，又利于第一光电探测器件5在第二夹具2上的装夹，其结构紧凑。

作为本实施例的一较佳实施方案，第四连接孔23设有四个，且四个第四连接孔23分成两列分别靠近第二夹具2的两端设置。当然了，具体应用中，第四连接孔23的数量不限于此。

优选地，第一避让槽22为设于第二夹具2一侧且贯穿第二夹具2两端的u型槽。第一避让槽22设于第二夹具2之背对第一夹具1的侧部。此处，将第一避让槽22设置为周向一侧开口的槽，其加工制造方便，且便于第一排线52的穿设。

优选地，参照图1、图6和与7所示，第二光电探测器件6包括第二探测器件本体61和设于第二探测器件本体61一端的第二排线62，第三夹具3上设有供第二探测器件本体61嵌入定位的第二卡槽31和用于避让第二排线62的第二避让槽32。具体安装时，第二探测器件本体61嵌入定位于第二卡槽31内，第二排线62从第二避让槽32穿出第三夹具3外。

优选地，第二卡槽31设有多个，多个第二卡槽31沿直线轨迹依次间隔分布于第三夹具3的两端部之间。第三夹具3的外部轮廓形状大致呈矩形。多个第二卡槽31沿第三夹具3的长度方向依次间隔设置。此处，第二卡槽31的数量设有多个，从而使得第三夹具3可用于装夹多个第二光电探测器件6，从而利于实现多组探测数据的同时读出；当然了，具体应用中，第二卡槽31的数量也不一定要设置多个，例如也可只设有一个或者两个。

作为本实施例的一较佳实施方案，第二卡槽31设有四个；当然了，具体应用中，第二卡槽31的数量不限于此。

优选地，第三夹具3上设有用于与第一夹具1连接的第五连接孔33分为两行分布于第二卡槽31的两侧。两行第五连接孔33沿第三夹具3的宽度方向分布于第三卡槽的两侧。此处，通过对第三夹具3上第五连接孔33与第二卡槽31的分布位置进行优化设计，这样，既利于实现第三夹具3与第一夹具1的连接，又利于第二光电探测器件6在第三夹具3上的装夹，其结构紧凑。

优选地，第二避让槽32为设于第三夹具3端部并与第二卡槽31连通的矩形槽。此处，将第二避让槽32设置为周向封闭的槽，其对第二排线62的定位、防护效果都比较好。

优选地，安装孔113、第一卡槽21、第二卡槽31、闪烁晶体4、第一光电探测器件5和第二光电探测器件6的数量都相同。

优选地，闪烁晶体4为硅酸钇镥晶体(lyso)。硅酸钇镥闪烁晶体4具有高光输出、快发光衰减、有效原子序数多、物化性质稳定、不潮解、对γ射线探测效率高等特性。当然了，具体应用中，闪烁晶体4也可采用其它材质制成，例如硅酸镥(lso)、碘化钠(nai)、溴化镧(labr3)等。

优选地，第一光电探测器件5和第二光电探测器件6为相同的结构。

优选地，第一光电探测器件5和第二光电探测器件6都为硅光电倍增管(siliconphotomultiplier，简称sipm)，其具有增益高、灵敏度高、偏置电压低、对磁场不敏感、结构紧凑等特点。当然了，具体应用中，第一光电探测器件5和第二光电探测器件6也可采用其它仪器代替，例如多像素光子计数器(multipixelphotocounter，简称mppc)或者光电倍增管(photomultipliertube，简称pmt)或者雪崩光二极管(avalanchephotodiode，简称apd)等。

作为本实施例的一较佳实施方案，双端读出探测器单元100的组装方式为：

将闪烁晶体4安装定位于第一夹具1上；

将第一光电探测器件5安装定位于第二夹具2上，并通过螺丝将安装有第一光电探测器件5的第二夹具2安装固定于第一夹具1的一侧，从而可使各闪烁晶体4的一端分别与各第一光电探测器件5充分耦合，从而实现一端sipm光探测器件的安装固定；

将第二光电探测器件6安装定位于第三夹具3上，并通过螺丝将安装有第二光电探测器件6的第三夹具3安装固定于第一夹具1的另一侧，从而可使各闪烁晶体4的另一端分别与各第二光电探测器件6充分耦合，进而实现另一端sipm光探测器件的安装固定，这样，即完成了双端读出探测器单元100的安装固定，其组装操作简单、方便，且定位精准。

进一步地，参照图8所示，本发明实施例还提供了双端读出探测器，其包括端盖200和多个上述的双端读出探测器单元100，多个双端读出探测器单元100沿周向环绕分布，且多个双端读出探测器单元100的一端都与端盖200连接。端盖200用于将多个双端读出探测器单元100锁紧固定在一起，从而利于解决双端读出探测器结构不够紧凑的问题。本实施例提供的双端读出探测器，由于采用了上述的双端读出探测器单元100，故，其具有结构紧凑、体积小、散热效果好、组装操作简单、组装难度小的特点；此外，由于其是双端读出探测数据的，故其还具有成像质量高的特点。

优选地，端盖200沿周向间隔设有若干个分别供各连接块14卡入定位的安装槽201，各安装槽201的底部都设有第六连接孔。端盖200上安装槽201的数量与双端读出探测器单元100的数量相同，各双端读出探测器单元100的连接块14分别插于端盖200的各安装槽201内并通过第四紧固件锁紧。第四紧固件优选为螺丝。

优选地，端盖200沿周向还间隔设有用于避让通气管111的第三避让槽202，各安装槽201和各第三避让槽202沿周向交替设置，这样制得的双端读出探测器整体结构比较紧凑。

优选地，双端读出探测器单元100设有十二个，十二个双端读出探测器单元100沿周向依次连接环绕分布，且十二个双端读出探测器单元100呈中心对称分布；当然了，具体应用中，双端读出探测器单元100的数量不限于此。

本发明实施例提供的双端读出探测器，其是基于对sipm光电探测器和lyso晶体在系统中如何固定，提出的一种结构紧凑、可有效定位、并可通气散热的用于双端读出的探测器机械结构设计方案。

在pet系统中，采用本实施例中双端读出的结构设计，可使得pet系统具有成像质量高的特点；采用本实施中的定位结构，可有效定位每个闪烁晶体4的具体位置，不会给系统成像带来物理偏差；采用本实施例中的通气散热结构，可以有效带走系统产生的热量，使系统迅速达到热平衡。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。