专利名称：Pet系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及PET设备，这种设备能够使通过正电子放射(RI辐射源)标记的物质的行为成象。
背景技术：
PET(正电子放射断层X光摄影装置)设备这样的设备，它能够通过检测在以RI辐射照射的对象中电子-正电子对消失时在相反方向飞行的一对511keV正电子(伽马射线)，使被检查的对象(活体)中的示踪物质的行为成象。PET设备包括一检测部分，这部分具有许多小的光子检测器，围绕其中放置被检查的对象的测量空间排布。这种设备通过重合计数检测在电子-正电子对消失时产生的光子对，累积重合计数信息，并基于许多这些累积的重合计数信息片断，重构表示测量空间中光子对出现频率的空间分布图象。PET设备在核医学等领域起到重要作用。例如，使用这种设备能够研究生物功能和高阶脑功能。这种PET设备大概可分类为二维PET设备和三维PET设备。
图7是用于说明二维PET设备的检测部分的结构的视图。图7示出包括七个检测器环的结构的例子，并且是沿包含中心轴的一个平面所取的检测剖面的剖视图。二维PET设备的检测部分10具有堆叠在防护准直器11和防护准直器12之间的检测器环R1和R7。每一检测器环R1和R7有多个光子检测器以环形排布在垂直于中心轴的平面上。每一光子检测器是由诸如BGO(Bi4Ge3O12)闪烁体和光电倍增器组合形成的闪烁检测器。这一检测器检测从包含中心轴的测量空间飞出的光子。二维PET设备在检测部分10内部有薄片准直器S1到S6。这些薄片准直器S1到S6是环形部件，每一个被放置在与中心轴平行的方向相邻的检测环之间。每一薄片准直器是由具有较大原子序数和较大比重的金属(例如铅或钨)制成，并具有屏蔽偏斜入射的光子(伽马射线)的准直功能。
具有以上结构的二维PET设备的检测部分10，由于薄片准直器S1到S6的准直功能，能够只对相对于中心轴接近90°方向飞出的光子对进行重合计数。就是说，由二维PET设备的检测部分10累积的重合计数信息，即二维投影数据，被限制为由包含在单个的检测器环或彼此相邻(或彼此很靠近)的检测器环的光子检测器对获得的数据。因而二维PET设备能够有效地去除当测量空间之外生成的光子对被散射时所产生的散射辐射。此外，这种设备能够易于对于二维投影数据进行吸收校正和灵敏度校正，因而能够获得有良好定量性的重构的图象。
图8是用于说明三维PET设备检测部分的结构的视图。图8还是沿包含中心轴的平面所取的校正部分的剖视图。三维PET设备检测部分10的结构与二维PET设备的类似，所不同在于三维PET设备没有薄片准直器。具有这种结构的三维PET设备的检测部分10有宽的立体角，并且与二维PET设备比较，能够对从宽范围飞出的光子对进行重合计数。就是说，能够使用由包含在任意检测器环中的光子检测器对获得的数据，作为由三维PET设备检测部分10获得并累积的重合计数信息，即三维投影数据。因而三维PET设备能够以高于二维PET设备五到十倍的灵敏度进行光子对的重合计数。然而与二维PET设备比较，三维PET设备的困难在于精确地去除散射辐射的影响，因而重构图象的定量性不良。
如上所述，与三维PET设备比较，具有薄片准直器的二维PET设备有低的光子对检测灵敏度，但是能够有效去除散射辐射并易于进行吸收校正和灵敏度校正。因而二维PET设备具有获得优秀定量性重构图象的优点。
发明内容
然而，本发明人在以上二维PET设备中发现了以下的问题。在以上二维PET设备中，薄片准直器S1到S6仅存在于检测部分10内部(测量空间与检测部分10之间)，并且通过支撑板在检测部分10内彼此固定。在二维PET设备中，重要的是要保证检测部分10的检测器环Rn和薄片准直器Sn之间的相对位置关系，使得它们交替分布在与中心轴平行的方向上。如果检测器环Rn和薄片准直器Sn之间的相对位置关系的精度不良，则薄片准直器Sn可能位于检测器环Rn的光接收面的前方，其结果将降低光子到每一检测器环Rn的入射效率。这引起二维PET设备性能的劣化。为了保证这种相对位置的精度，必须对各检测器环Rn与各薄片准直器Sn等严格管理加工精确性和组装精确性。这造成了制造这种设备的困难。这导致二维PET设备成本的增加。
此外，在二维PET设备中，由于用于彼此固定薄片准直器S1到S6的支撑板置于在检测部分10之内，测量空间中产生的光子被支撑板吸收，其结果造成检测部分10的光子检测灵敏度降低。一般来说，支撑板需要有高的机械强度，以支撑具有较大原子序数和较大比重材料制成的各薄片准直器Sn。还需要支撑板吸收小量的光子。因此，例如高强度的树脂诸如碳纤维树脂或铝合金用于支撑板。此外，考虑强度的关系该板需要有大约6mm到10mm的厚度。当对于光子(伽马射线)表现出辐射衰减系数0.2269/cm的铝用于支撑板时，光子被支撑板吸收达到大约10％到20％。如上所述，在二维PET设备中，测量空间中产生的光子被支撑板吸收，因而检测部分10的光子检测灵敏度降低。
在二维PET设备中，由于用于彼此固定薄片准直器S1到S6的支撑板存在于在检测部分10之内，故限制了使各个检测器环Rn靠近各薄片准直器Sn，并在它们的径向需要一预定的距离。因此，虽然在薄片准直器Sn-1与薄片准直器Sn之间通过的光子应当撞击检测器环Rn，但它可能撞击相邻的检测器环Rn-1或Rn+1。这降低了累积重合计数信息的可靠性并影响到重构图象的质量。
此外，本发明人已发现，以上的二维和三维PET设备有以下问题。二维和三维PET设备都需要改进重构图象的分辨率。为了改进分辨率，不是必须降低每一光子检测器的尺寸。
在二维PET设备的情形下，在每一光子检测器的尺寸降低时，各薄片准直器之间的间隔降低，结果是开放的区域比率降低。这引起光子对检测灵敏度的降低。对于这一问题，在二维PET设备中，能够根据每一光子检测器尺寸的降低的情形，通过使每一薄片准直器变薄并变短来抑制开放区域比率的降低。然而，屏蔽光子(伽马射线)的效果，即准直的效果劣化。这造成不能有效去除散射的辐射，其结果是重构图象定量性的劣化。
在三维PET设备的情形下，即使降低每一光子检测器的尺寸，由于不使用薄片准直器，不会出现开放区域比率降低及光子对检测灵敏度劣化的情形。然而如上所述，在三维PET设备中，由于本质上难以去除散射辐射的影响，重构图象的定量性是不良的。
本发明的一个目的是要提供一种能够改进光子检测灵敏度的PET设备。
根据本发明一种方式的PET设备的特征在于，包括(1)检测部分，包括多个圆柱形检测器，每一个由一维或二维排布的多个光子检测元件形成，每一检测元件检测从包含中心轴的检测空间飞出的光子，在围绕中心轴的圆柱体上多个圆柱形检测器排列在平行于中心轴的方向上，(2)多个薄片准直器，它们与圆柱形检测器交替排布在平行于中心轴的方向上，每一薄片准直器从测量空间与检测部分之间的位置，向对应的一个圆柱形检测器后部，通过多个圆柱形检测器的两个相邻的圆柱形检测器之间的空间延伸，并向检测部分只传送从测量空间飞出的基本上平行于与中心轴垂直的预定平面的光子中的一个光子，(3)重合计数信息累积部分，该部分累积由包含在检测部分的一对光子检测元件检测的光子对的重合计数信息，以及(4)图象重构部分，该部分基于由重合计数信息累积部分累积的重合计数信息，重构表示在测量空间中光子对出现频率的空间分布的图象。
在根据本发明以上方式的PET设备中，在测量空间中产生的光子对中已经到达检测部分而没有被薄片准直器屏蔽的一个光子对，同时由包含在检测部分的一对光子检测元件检测，且重合计数信息被转换为固定在对象上的坐标系中的信息，并由重合计数信息累积部分累积。当由重合计数信息累积部分进行的重合计数信息的累积终止时，图象重构部分基于累积的重合计数信息，重构表示在测量空间中光子对出现频率的空间分布的图象。
在根据本发明以上方式的PET设备中，特别地，多个薄片准直器与圆柱形检测器在平行于中心轴的方向交替排布，且每一薄片准直器从测量空间与检测部分之间的位置，向对应的一个圆柱形检测器后部，通过两个相邻的圆柱形检测器之间的空间延伸。然后各薄片准直器在后部彼此固定。因而，在根据本发明以上方式的PET设备中，各圆柱形检测器和各薄片准直器之间的相对位置关系的精度是高的，且各圆柱形检测器和各薄片准直器总是在平行于中心轴方向交替就位。这保证了光子在每一圆柱形检测器上高的入射效率及足够高的性能。此外，由于不需要对各圆柱形检测器、薄片准直器、支撑板等严格管理加工精度和组装精度，于是该设备易于以低成本制造。
如果用于彼此固定各薄片准直器的支撑板置于检测部分的后部，则在测量空间中产生的光子不会通过支撑板且不会被该支撑板吸收。这防止了检测部分的光子检测灵敏度的降低。此外，每一薄片准直器通过两个相邻的圆柱形检测器之间的空间，向对应的一个圆柱形检测器后部延伸，并由支撑板固定在后部。在两个相邻薄片准直器之间通过的光子总是撞击两个薄片准直器之间的圆柱形检测器，但不会撞击相邻的圆柱形检测器。因而，累积的重合计数信息的可靠性高，且重构的图象质量出色。
根据本发明以上方式的PET设备特征在于，通过在预定的平面上以环形排布多个二维位置检测器形成圆柱形检测器，每一个二维位置检测器检测当光子入射到其上时光接收面的二维位置。这种情形下，通过降低每一光子检测元件的尺寸，这种排布适合于改进重构图象的分辨率。这种情形下，每一圆柱形检测器的设计使得多个检测器环(每一对应于在平行于中心轴方向排布为环形的一层光子检测器)被堆叠。因而，取决于每一圆柱形检测器和每一薄片准直器的尺寸，可通过包含在检测部分的单个圆柱形检测器中一对光子检测元件，或分别包含在两个相邻圆柱形检测器的一对光子检测元件，或包含在两个分开的圆柱形检测器中的一对光子检测元件，进行重合计数信息的检测。换言之，重合计数信息的检测，可在两个相邻的检测器环之间，或在两个分开的检测器环之间，以及在单个检测器环内进行。就是说，根据本发明PET设备具有如图7所示的二维PET设备和如图8所示的三维PET设备之间的中间结构，并具有大约高于传统的二维PET设备几倍的灵敏度。因而根据本发明的PET设备能够保证良好的光子对检测灵敏度及定量性，同时改进了重构图象的分辨率。
根据本发明另一方式的PET设备包括多个光子检测元件，它们以面向测量空间的光接收面检测在电子-正电子对消失时产生的一个光子和另一光子，包括多个块检测器，它们通过二维排列多个光子检测元件形成并排布在与光接收面面向的方向交叉的方向，并包括多个准直器，它们位于多个块检测器相邻的检测器之间，从相邻的块检测器之间向光接收面延伸，并只导向从预定方向分别飞向多个光子检测元件的光子。
根据本发明以上方面，多个准直器的每一个置于多个块检测器的相邻块检测器之间。于是，由于各块检测器与各准直器之间的相对位置关系的精度是高的，因而能够改进光子检测灵敏度。
根据本发明以上方面，该设备还包括用于支撑多个准直器的支撑装置，且多个块检测器位于测量空间与支撑装置之间。根据这一结构，由于在测量空间产生的光子不会被支撑装置吸收，因而块检测器的光子检测灵敏度不会劣化。
根据本发明另一种方式的PET设备的特征在于，包括(1)检测部分，该部分包括多个圆柱形检测器，每一个由二维排列的多个光子检测元件形成，每一检测元件检测从包含中心轴的检测空间飞出的光子，在围绕中心轴的圆柱体上，多个圆柱形检测器排列在平行于中心轴的方向上，(2)多个薄片准直器，它们与圆柱形检测器交替排布在至少是测量空间与检测部分之间平行于中心轴的方向上，并向检测部分只传送从测量空间飞出的光子中那些基本上平行于与中心轴垂直的预定平面的光子，(3)移动装置，用于相对于放置在测量空间中被检测的对象，在平行于中心轴的方向一同移动检测部分和多个薄片准直器，(4)重合计数信息累积部分，该部分在检测部分与多个薄片准直器被移动装置相对于对象移动的期间，获取由包含在检测部分的一对光子检测元件检测的光子对的重合计数信息，把重合计数信息转换为固定在对象上的坐标系中的信息，并累积被转换的信息，以及(5)图象重构部分，该部分基于由重合计数信息累积部分累积的重合计数信息，重构表示在测量空间中光子对出现频率的空间分布的图象。
在根据本发明以上方式的PET设备中，检测部分和多个薄片准直器，相对于放置在测量空间中的对象，一同由移动装置在平行于中心轴方向移动，并且在测量空间中产生的光子对中已经到达检测部分而没有被薄片准直器屏蔽的一光子对，同时由包含在检测部分的一对光子检测器检测。结果的重合计数信息被转换为固定在对象上的坐标系中的信息，并由重合计数信息累积部分累积。当由重合计数信息累积部分进行的重合计数信息累积完成时，图象重构部分基于累积的重合计数信息，重构表示在测量空间中光子对出现频率的空间分布的图象。
在根据本发明以上方式的PET设备中，取决于每一圆柱形检测器和每一薄片准直器的尺寸，可通过包含在检测部分的单个圆柱形检测器中一对光子检测器，或分别包含在两个相邻圆柱形检测器的一对光子检测器，或包含在两个分开的圆柱形检测器中的一对光子检测器，进行重合计数信息的检测。换言之，重合计数信息的检测，可在两个相邻检测器环之间，或在两个分开的检测器环之间，以及在单个检测器环内进行(在平行于中心轴方向排布为环形的一层光子检测器)。就是说，根据本发明另一方式的PET设备，具有如图7所示的二维PET设备和如图8所示的三维PET设备之间的中间结构，并具有高于传统的二维PET设备大约几倍的灵敏度。因而根据本发明另一方式的PET设备，能够保证良好的光子对检测灵敏度及定量性，同时改进了重构图象的分辨率。
在根据本发明以上方式的PET设备中，在检测部分和薄片准直器一同相对于对象被移动装置在平行于中心轴的方向移动期间，由重合计数信息累积部分累积重合计数信息。然后基于累积的重合计数信息通过图象重构部分获得重构图象。即使使用其中圆柱形检测器与薄片准直器交替排布的结构，也能够在对象的体轴方向以均匀的灵敏度检测出光子对，且能够使重构的图象定量性均匀。
根据本发明另一方式的PET设备，包括多个光子检测元件，它们以面向测量空间的光接收面检测在电子-正电子对消失时产生的一个光子和另一光子，包括多个块检测器，它们通过二维排列多个光子检测元件形成并排布在与光接收面面向的方向交叉的方向，包括多个准直器，它们只导向从预定方向分别飞向多个光子检测元件的光子，包括重合计数信息累积部分，当包含在多个块检测器中的一对光子检测元件同时检测到一对光子时，该部分累积由一对光子检测元件在进行测量期间检测到的光子对的重合计数信息，同时多个块检测器和多个准直器一同相对移动，并包括图象重构部分，该部分基于由重合计数信息累积部分累积的重合计数信息，重构表示在测量空间中光子对出现频率的空间分布的图象。
在根据本发明以上方式的PET设备中，在多个块检测器和多个准直器一同相对于对象被移动期间，由重合计数信息累积部分累积重合计数信息。然后基于累积的重合计数信息，通过图象重构部分获得重构图象。能够以均匀的灵敏度在对象的体轴方向检测出光子对，且能够使重构的图象定量性均匀。
图1是表示根据实施例的PET设备的总体结构的示意图；图2是用于说明根据这一实施例的PET设备的检测部分与薄片准直器结构的视图；图3是表示根据这一实施例的PET设备的检测部分与薄片准直器的局部放大视图；图4是表示根据这一实施例的PET设备的圆柱形检测器与薄片准直器结构的视图；图5是表示安装在根据这一实施例PET设备中的块检测器结构的视图；图6是表示根据对这一实施例改进的一维PET设备的检测部分与薄片准直器的局部放大视图；图7是用于说明二维PET设备的结构的视图；以及图8是用于说明三维PET设备的结构的视图。
具体实施例方式
以下将参照附图详细说明本发明的一实施例。注意，在所有各附图中相同的标号标记相同的元件，并将避免分别作出说明。本实施例的目的是要提供一种廉价的PET设备，该设备光子检测灵敏度高，能够累积高可靠的重合计数信息，并能够易于制造。本实施例的另一目的是要提供一种PET设备，它能够保证保证良好的光子对检测灵敏度及定量性，同时改进了重构图象的分辨率。
图1是表示根据这一实施例的的PET设备1的概略组成。图1示出沿包含中心轴CAX的平面所取的检测部分10与薄片准直器21的剖面。根据本实施例的PET设备1包含检测部分10，薄片准直器211到2111，床31，支撑基座32，移动装置40，重合计数信息累积部分50，图象重构部分60，及显示部分70。图1还示出作为PET设备1的检查目标的被检查的对象2。此外，由PET设备1可在其中检测光子对的重合计数信息的一空间作为测量空间3示出。
检测部分10具有圆柱形检测器131到1312，排布在平行于中心轴CAX的方向环形屏蔽准直器11和12之间。每一圆柱形检测器13n设计为，使得用于分别检测从包含中心轴CAX的测量空间3飞出光子的多个光子检测器，二维排布在围绕中心轴CAX的一圆柱上。就是说，每一圆柱形检测器13n等同于通过叠置多个检测器环形成的一的单元，每一检测器环通过在垂直于中心轴CAX的平面上，在平行于中心轴CAX的方向以一个环的形式排布多个光子检测器形成。每一薄片准直器211到2111是准直器的一例。在平行于中心轴CAX的方向至少在测量空间与检测部分10之间，薄片准直器211到2111交替排布在圆柱形检测器131到1312上，以便只向检测部分10传送从测量空间3飞出的光子中那些基本上平行于预定平面的光子。检测部分10和薄片准直器211到2111将在稍后详细说明。
床31用来在其上放置对象2，并由支撑基座32支撑。相对于放置在测量空间3中的对象，在平行于中心轴CAX方向，移动装置40一同移动检测部分10和薄片准直器211到2111。这一移动是使多个块检测器和多个薄片准直器，在与光接收面所面向的方向交叉之方向一同相对移动的操作的一例。更具体来说，移动装置40可在平行于中心轴CAX的方向一同移动检测部分10和薄片准直器211到2111，或者可在平行于中心轴CAX的方向移动床31(即对象2)。此外，移动装置40在测量期间可只在一个方向移动它们或者使它们往返。相对移动是由移动装置40进行的，使得在测量期间对象2相关的区域被移动达到等于或大于各圆柱形检测器13n排布的间距的1/2。在测量期间，对象2相关的区域在测量空间3中最好以不变的速度被相对移动，移动的距离对应于以上间距的整数倍。如果对象2的相关区域在中心轴CAX方向超出预定的范围，则测量期间预定范围中每一区域最好停留在测量空间3中达到几乎定常的时间段。
在检测部分10和薄片准直器211到2111由预定装置40相对于对象2被移动期间，重合计数信息累积部分50累积由包含在检测部分10的一对光子检测器检测的光子对的重合计数信息。在累积重合计数信息中，由检测部分10检测的重合计数信息，基于准直器211到2111和检测部分10相对于对象2的位移量，被转换为固定在对象2上的坐标系中的信息，且经过这样座标转换的重合计数信息被累积。注意，作为相对位移量，可以使用由编码器等获得的数据或由移动装置40记录的数据。
图象重构部分60，基于由重合计数信息累积部分50累积的重合计数信息，重构表示光子对在测量空间3中出现频率的空间分布图象。图象重构部分60还进行灵敏度校正，以校正检测部分10的各光子检测器的检测灵敏度中的变化，进行吸收校正，以校正对象2中光子的吸收，并进行散射校正，以校正对象2中光子的散射。显示部分70显示由图象重构部分60获得的重构图象。控制部分80控制由移动装置40所作的相对移动，由重合计数信息累积部分50进行的重合计数信息累积，由图象重构部分60进行的图象重构，以及由显示部分70进行的重构图象显示。
图2是用于说明根据这一实施例的PET设备的检测部分10和薄片准直器21的结构的视图。图2示出沿包含中心轴CAX的平面所取的检测部分10与薄片准直器211到2111的剖面。根据这一实施例的PET设备的检测部分10包含圆柱形检测器131到1312，叠置在平行于中心轴CAX的方向环形屏蔽准直器11和12之间。各环形薄片准直器211到2111与圆柱形检测器13n交替排布在平行于中心轴CAX的方向。就是说，每一薄片准直器21n放置在彼此相邻的圆柱形检测器13n与圆柱形检测器13n+1之间。每一薄片准直器21n由具有较大原子序数和较大比重(例如铅或钨)、几个mm厚度的材料制成。并具有屏蔽偏斜入射的光子(伽马射线)的准直功能。每一薄片准直器21n具有准直的功能，使其向检测部分10只传送从测量空间飞出的的光子中基本上平行于与中心轴CAX垂直的平面的光子，并屏蔽倾斜入射的光子。
图3是根据本实施例的PET设备检测部分10与薄片准直器21(图2中点划线所封闭的部分)的部分放大的视图。图4是表示根据本实施例的PET设备的圆柱形检测器13n和薄片准直器21n的结构的视图。图4示出当从平行于中心轴CAX方向观察时，圆柱形检测器13n和薄片准直器21n之间的关系。每一圆柱形检测器13n有多个块检测器411到14M，以环形排布在与中心轴CAX垂直的平面同一圆周上。每一块检测器14m是作为二维位置检测器，检测光子入射到光接收面15b上的二维入射位置。每一薄片准直器21n，通过彼此相邻并在后部整体固定到支撑板22的圆柱形检测器13n与圆柱形检测器13n+1之间的空间，到达对应的圆柱形检测器13n的后部。支撑板22是支撑装置的一例。如图2所示，为各圆柱形检测器13n装设的多个块检测器14位于测量空间3与支撑板22之间。如图3所示各薄片准直器21n位于相邻的块检测器14之间，从相邻的块检测器14之间向光接收面15b延伸，并只把从预定方向飞出的光子导向多个光子检测元件15a。每一薄片准直器21n从相邻的块检测器14之间向支撑板22延伸。如图3和4所示，为各圆柱形检测器13n装设的多个块检测器411到14M被排布以形成围绕测量空间3的圆柱形。
图5是表示块检测器14结构的视图。如图5所示，每一块检测器14m是由PxQ(P≥2，Q≥2)段构成的闪烁块15，及位置检测型光多路复用器16组合形成的闪烁检测器。每一块检测器14m检测从测量空间飞出的光子，并还检测入射到闪烁块15光接收面15b上的光子的二维入射位置。就是说，块检测器14m等同于通过二维排布PxQ小的光子检测器15a而获得的单元。由排布为环形的这种块检测器14m构成的每一圆柱形检测器13n，等同于通过堆叠多个检测器环获得的单元，每一检测环由在垂直于中心轴CAX的平面上，在平行于中心轴CAX方向排布成环形的多个光子检测器15a构成。在块检测器14m中，用于向位置检测型光多路复用器16中每一电极施加预定电压的电阻器阵列，与用于接收从位置检测型光多路复用器16的正电极输出的电流信号，并将其作为电压信号输出的前置放大器，与闪烁块15和位置检测型光多路复用器16一同被容纳在用于屏蔽的一盒子中。
例如，如需要BGO(Bi4Ge3O12)，GSO(Gd2SiO5(Ce))，LSO(Lu2SiO5(Ce))，或PWO(PbWO4)可用于闪烁块15。闪烁块15由8x8段组成，每一段尺寸为6mm×6mm×20mm。位置检测型光多路复用器16的光电面的面积为50mm×50mm。圆柱形检测器13n是通过环形排布60个块检测器14m形成的，每一检测器包含闪烁块15和位置检测型光多路复用器16。每一圆柱形检测器13n内径为大约1,000mm。每一薄片准直器21n内径为600mm。通过在平行于中心轴CAX方向交替叠置圆柱形检测器131到1312以及薄片准直器211到2111形成的结构，厚度(即体轴方向视野)大约为670mm。
在这种条件下，在测量空间3中在电子-正电子对消失并向相反方向飞行时产生的一对511keV光子(伽马射线)的检测，即重合计数信息检测，可由相同圆柱形检测器13n中一对块检测器14，或分别包含在相邻圆柱形检测器13n和13n+1的一对块检测器14进行。重合计数信息的检测可通过包含在两个分开的圆柱形检测器13中的一对块检测器14进行。换言之，重合计数信息的检测可在两个相邻的检测器环或两个分开的检测器环之间以及在单个的检测器环中进行。
就是说，根据本实施例的PET设备1具有介于图7所示的二维PET设备与图8所示的三维PET设备之间的中间结构。当在以上条件下计算在体轴方向每单位视野长度(cm)的灵敏度时，根据本实施例的PET设备1的灵敏度大约为1.3kcps/(kBq·ml)，这大约是传统的三维PET设备1/2的灵敏度，但是大约高于传统的二维PET设备灵敏度(大约0.28 kcps/(kBq·ml))四到五倍。
以下将说明根据本实施例的PET设备的操作。向其施加RI的对象2被放置在床31上，且对象2的相关区域位于测量空间3中。在控制部分80的控制下，PET设备1按以下方式操作。首先，相对于放置在测量空间3中的对象2在平行于中心轴CAX的方向，移动装置40开始一同移动检测部分10和薄片准直器211到2111。
在电子-正电子对在测量空间3中消失时产生的511KeV光子(伽马射线)中，已经到达检测部分10而没有被薄片准直器211到2111屏蔽的光子，同时由包含在检测部分10中的一对光子检测元件15a检测。在这一相对移动期间，由检测部分10同时检测到的重合计数信息，基于检测部分10与薄片准直器211到2111对于对象2的相对位移量，被转换为固定在对象2上的坐标系中的信息。结果的信息由重合计数信息累积部分50累积。
当预定的测量周期要结束时，重合计数信息累积部分50停止累积重合计数信息，且移动装置40也停止相对移动。图象重构部分60基于由重合计数信息累积部分50累积的重合计数信息，重构表示在测量空间3中光子对出现频率的空间分布的图象。图象重构部分60还进行灵敏度校正，吸收校正，及散射校正。由图象重构部分60获得的重构图象通过显示部分70显示。
如上所述，根据本实施例的PET设备1中，薄片准直器21n通过圆柱形检测器13n和圆柱形检测器13n+1之间的空间达到每一圆柱形检测器13n的后部，并由支撑板22整体固定在后部。因而在根据本实施例的PET设备1中，每一圆柱形检测器13n和对应的一个薄片准直器21n之间的相对位置关系的精度高，且各圆柱形检测器13n和各薄片准直器21n交替排布在平行于中心轴CAX的方向。这保证了光子在每一圆柱形检测器13n上高的入射效率及足够高的性能。此外，由于不需要对各圆柱形检测器13n、薄片准直器21n、支撑板22等严格管理加工精度和组装精度，该设备能够易于以低于成本制造。此外，这一结构适合于在平行于中心轴CAX方向一同移动检测部分10和薄片准直器211到2111。
在根据本实施例的PET设备1中，由于用于彼此固定薄片准直器21n的支撑板22位于检测部分10的后部，在测量空间3中产生的光子不经过支撑板22且不会被支撑板22吸收。因而，检测部分10的光子检测灵敏度不会降低。
此外，在根据本实施例的PET设备1中，薄片准直器21n通过圆柱形检测器13n和圆柱形检测器13n+1之间的空间延伸到每一圆柱形检测器13n的后部，并由支撑板22整体固定在后部，故通过薄片准直器Sn与薄片准直器Sn-1之间的光子总是撞击到圆柱形检测器13n，但不会撞击相邻的圆柱形检测器13n-1或圆柱形检测器13n+1。因而，累积的重合计数信息的可靠性是高的，且重构图象的质量高。
根据本实施例的PET设备1的检测部分10具有在平行于中心轴CAX方向排布的圆柱形检测器131到1312。每一圆柱形检测器13n设计为使多个光子检测元件15a二维排布在围绕中心轴CAX的圆柱体上。圆柱形检测器131到1312与薄片准直器211到2111交替排布在平行于中心轴CAX方向。检测部分10的这种结构使得能够通过降低每一光子检测元件15a的尺寸而改进重构图象的分辨率。此外，由于薄片准直器12n不是排布在检测器环之间而是排布在圆柱形检测器13n之间，因而保证了各薄片准直器12n之间的间隔，抑制了开放区域比率的降低，这样保证了高的光子对检测灵敏度。此外，由于每一薄片准直器12n不需要很薄，可以保持准直效果，并能够有效去除散射辐射。这使得能够保证重构图象的高定量性。如上所述，根据本实施例的PET设备1能够保证良好的光子对检测灵敏度及定量性，同时改进了双工图象的分辨率。
虽然检测部分10与薄片准直器211到2111相对于对象2在平行于中心轴CAX的方向由移动装置40一同移动，重合计数信息通过重合计数信息累积部分50累积，且重构图象基于这一累积的重合计数信息通过图象重构部分60获得。在这一实施例中，即使使用以上圆柱形检测器131到1312与薄片准直器211到2111的结构，也能够在对象2的体轴方向以均匀的灵敏度检测到光子对，可使得重构的图象定量性均匀。
此外，本实施例中，每一圆柱形检测器13n由多个二维检测器(块检测器14m)环形阵列形成，它们检测光子入射到光接收面15b的二维入射位置。因而这种结构适合于通过降低每一光子检测元件15a的尺寸而改进重构图象的分辨率。
本发明不限于以上实施例并能够作多种多样的改型。例如，在以上实施例中，位于相邻的薄片准直器Sn-1与薄片准直器Sn之间的圆柱形检测器13n被设计为使得多个光子检测元件15a二维排列在围绕中心轴CAX的圆柱体，且多个检测器环(每一个对应于在平行于中心轴方向排布为环形的一层光子检测元件15a的一个)叠置在与中心轴CAX平行的方向。然而，如图6中所示，每一圆柱形检测器13n可设计为使得多个光子检测元件15a一维排列在围绕中心轴CAX的圆柱上(即一层检测器环)。图3中相同的标号标记与附图6中相同的元件，且详细的说明从略。
如以上所作的详细说明，根据本发明的PET设备，能够增加光子检测的灵敏度。
权利要求
1.一种PET设备，包括检测部分，包括多个圆柱形检测器，每一个由一维或二维排列的多个光子检测元件形成，每一检测元件检测从包含中心轴的检测空间飞出的光子，在围绕中心轴的圆柱体上，多个圆柱形检测器排列在平行于中心轴的方向；多个薄片准直器，它们与所述圆柱形检测器交替排布在平行于中心轴的方向，每一所述薄片准直器从测量空间与所述检测部分之间的位置，向对应的一个圆柱形检测器后部，通过多个圆柱形检测器的两个相邻的圆柱形检测器之间的空间延伸，并向所述检测部分只传送从测量空间飞出的光子中基本上平行于与中心轴垂直的预定平面的一个光子；重合计数信息累积部分，该部分累积由包含在所述检测部分的一对光子检测元件检测的光子对的重合计数信息；以及图象重构部分，该部分基于由所述重合计数信息累积部分累积的重合计数信息，重构表示在测量空间中光子对出现频率的空间分布的图象。
2.根据权利要求1的PET设备，其特征在于，通过在预定的平面上以环形排布多个二维位置检测器形成所述圆柱形检测器，每一个二维位置检测器检测当光子入射到其上时光接收面的二维位置。
3.一种PET设备，包括多个光子检测元件，它们以面向测量空间的光接收面检测在电子-正电子对消失时产生的一个光子和另一光子；多个块检测器，它们通过二维排列所述多个光子检测元件形成并排布在与光接收面面向的方向交叉的方向；以及多个准直器，它们位于所述多个块检测器的相邻的检测器之间，从相邻的块检测器之间向光接收面延伸，并分别只导向从预定方向飞向所述多个光子检测元件的光子。
4.根据权利要求3的PET设备，其特征在于，所述设备还包括用于支撑所述多个准直器的支撑装置，及所述多个块检测器位于测量空间与所述支撑装置之间。
5.根据权利要求3或4的PET设备，其特征在于，所述多个准直器从所述多个块检测器的相邻块检测器之间向所述支撑装置延伸。
6.根据权利要求3到5任何之一的PET设备，其特征在于，所述多个块检测器这样排布，使之形成围绕测量空间的圆柱形。
7.一种PET设备，包括检测部分，该部分包括多个圆柱形检测器，每一个由二维排列的多个光子检测元件形成，每一检测元件检测从包含中心轴的检测空间飞出的光子，在围绕中心轴的圆柱体上，多个圆柱形检测器排列在平行于中心轴的方向；多个薄片准直器，它们与所述圆柱形检测器交替排布在至少是测量空间与所述检测部分之间平行于中心轴的方向，并向所述检测部分只传送从测量空间飞出的光子中那些基本上平行于与中心轴垂直的预定平面的光子；移动装置，用于相对于放置在测量空间中被检测的对象，在平行于中心轴的方向一同移动所述检测部分和所述多个薄片准直器；重合计数信息累积部分，该部分在所述检测部分与所述多个薄片准直器被所述移动装置相对于对象移动期间，获取由包含在所述检测部分的一对光子检测元件检测的光子对的重合计数信息，把重合计数信息转换为固定在对象上的坐标系中的信息，并累积被转换的信息；以及图象重构部分，该部分基于由所述重合计数信息累积部分累积的重合计数信息，重构表示在测量空间中光子对出现频率的空间分布的图象。
8.根据权利要求7的PET设备，其特征在于，通过在预定的平面上以环形排布多个二维位置检测器形成所述圆柱形检测器，每一个二维位置检测器检测当光子入射到其上时光接收面的二维位置。
9.根据权利要求7或8的PET设备，其特征在于，所述多个薄片准直器的每一个，通过包含在所述检测部分中的所述多个圆柱形检测器的两个相邻的检测器之间的空间，延伸到所述圆柱形检测器对应的一个的后部。
10.根据权利要求7到9任何之一的PET设备，其特征在于，所述检测部分和所述多个薄片准直器一同由所述移动装置在平行于中心轴的方向移动。
11.根据权利要求7到9任何之一的PET设备，其特征在于，所述设备还包括放置在测量空间中的一个床，其上放置被检测的对象，及所述床由所述移动装置在平行于中心轴的方向移动。
12.根据权利要求7到11任何之一的PET设备，其特征在于，所述检测部分和所述多个薄片准直器，相对于放置在测量空间中的对象，在平行于中心轴的方向一同由所述移动装置移动。
13.根据权利要求7到11任何之一的PET设备，其特征在于，所述检测部分和所述多个薄片准直器，相对于放置在测量空间中的对象，在平行于中心轴的方向一同由所述移动装置反复移动。
14.根据权利要求7到13任何之一的PET设备，其特征在于，相对移动在测量空间中按对应于不小于1/2所述多个圆柱形检测器周期排布的间距的距离进行。
15.根据权利要求14的PET设备，其特征在于，的距离是间距的整数倍。
16.根据权利要求7到15任何之一的PET设备，其特征在于，相对移动以定常速度进行。
17.根据权利要求7到16任何之一的PET设备，其特征在于，当对象的相关区域在中心轴方向超出预定的范围时，该期间预定范围中每一区域停留在测量空间中达基本上为固定的时间段。
18.一种PET设备，包括多个光子检测元件，它们以面向测量空间的光接收面检测在电子-正电子对消失时产生的一个光子和另一光子；多个块检测器，它们通过二维排列所述多个光子检测元件形成并排布在与光接收面面向的方向交叉的方向；多个准直器，它们只导向从预定方向分别飞向所述多个光子检测元件的光子；重合计数信息累积部分，当包含在所述多个块检测器中的一对光子检测元件同时检测到一光子对时，该部分累积由所述一对光子检测元件在进行测量期间检测到的光子对的重合计数信息，同时所述多个块检测器和所述多个准直器一同相对移动；以及图象重构部分，该部分基于由所述重合计数信息累积部分累积的重合计数信息，重构表示在测量空间中光子对出现频率的空间分布的图象。
19.根据权利要求18的PET设备，其特征在于，还包括移动装置，用于在与光接收面面向的方向交叉的方向，一同相对移动所述多个块检测器和所述多个准直器。
20.根据权利要求19的PET设备，其特征在于，所述多个块检测器和所述多个准直器一同在与光接收面面向的方向交叉的方向一同移动。
21.根据权利要求19的PET设备，其特征在于，所述设备还包括放置在测量空间中的一个床，及所述床由所述移动装置在与光接收面面向的方向交叉的方向移动。
全文摘要
一种PET系统(1)包括检测部分(10)。检测部分(10)中每一管状检测器(1文档编号G01T1/00GK1430729SQ01809965
公开日2003年7月16日 申请日期2001年5月22日 优先权日2000年5月24日
发明者山下贵司, 冈田裕之 申请人:浜松光子学株式会社