本方案涉及医疗技术领域，尤其涉及一种探测器、医学成像系统及信息处理方法。
背景技术：
pet(positronemissioncomputedtomography，正电子发射型计算机断层显像)是医学领域中一种比较重要的临床检查影像技术，在医学领域有着广泛的应用。
pet扫描由pet系统完成，而pet系统的核心部件是pet探测器。pet系统中包括机架，机架上设置有圆柱形孔径，该孔径称为扫描腔，扫描腔用于容纳沿轴(指圆柱形孔径的中心轴)向延伸的用于承载扫描对象的检查床。pet探测器设置于扫描腔内侧。
pet探测器是决定pet性能好坏的最关键部件，一般由晶体、光电探测器和高压电源组成。晶体的作用是将不易产生光电效应的高能光子转换为可见光子，以利光电探测器接收。光电传感器的作用是把晶体产生的可见光子通过光电效应而转变为电子，经逐级放大后，以电流的形式输出给后街的电子线路系统。
。在传统pet探测器中，晶体是以晶体块的形式存在的。图1为传统pet探测器的横截面示意图。请参见图1，传统pet探测器中晶体块一方面沿圆周方向排布，另一方面沿轴向方向排列。因此，传统pet探测器展开后是n*n晶格(即n行n列的晶格)，每个晶格都有一个读出结构(参见图1)，n*n晶格总共需要n*n路读出结构，读出结构较多，导致pet探测器硬件成本较高。
此外，传统pet探测器展开后是n*n晶格(即n行n列的晶格)，同一列(轴向)上的晶格采集的能量信息是一样的，无法区分光子入射点在径向(指垂直于轴向的方向)上的位置，因此无法确定光子的入射深度信息。这导致通过传统pet探测器可以获得光子入射点的二维坐标，但不能获得入射点的三维坐标。并且，每个晶格都有一个读出结构，n*n晶格总共需要n*n路读出结构，读出结构较多，导致pet探测器硬件成本较高。
技术实现要素：
有鉴于此，本方案实施例提供了一种探测器、医学成像系统及信息处理方法，用以解决现有技术中医学成像设备中的探测器硬件成本较高的问题。
第一方面，本发明实施例提供一种探测器，包括多个晶体柱和与所述多个晶体柱耦合连接的光电探测器，所述多个晶体柱平行于扫描腔的轴线设置，且所述多个晶体柱沿所述扫描腔的圆周方向排列至少一层。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述晶体柱与所述光探测器之间设置有光导。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述多个晶体柱中相邻的晶体柱之间设置有反射膜。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述光电探测器成对设置，每对所述光电探测器连接至少一个所述晶体柱。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，每个所述晶体柱具有与其相对设置、相隔180度的对应晶体柱。
第二方面，本发明实施例提供一种医学成像系统，包括第一方面任一项所述的探测器。
第三方面，本发明实施例提供一种信息处理方法，应用于第二方面所述的医学成像系统中；所述方法包括：
采集光子的能量信息和时间信息；
根据所述能量信息和所述时间信息，确定所述光子的空间位置信息，所述空间位置信息包括径向位置信息和轴向位置信息。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，根据所述能量信息和所述时间信息，确定所述光子的空间位置信息，包括：
分别获取所述光子在晶体柱的第一端产生的第一能量信息和在所述晶体柱的第二端产生的第二能量信息；
获取所述晶体柱的总长度信息；
根据所述第一能量信息、所述第二能量信息和所述总长度信息，确定所述光子的轴向位置信息。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，根据所述能量信息和所述时间信息，确定所述光子的空间位置信息，包括：
获取所述光子终止位置所在的晶体柱在晶体柱阵列中的行信息和列信息；
根据所述行信息和所述列信息，确定所述光子的径向位置信息。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述方法还包括：
基于所述能量信息和所述时间信息，判断是否发生符合事件；
在发生符合事件时，记录所述符合事件。
本发明实施例具有以下有益效果：
本发明实施例提供的探测器，用晶体柱代替了传统探测器中在轴向上处于同一列的多个晶格，由于最多每个晶体柱连接两路读出结构，因此，具有n根晶体柱的pet探测器最多需要2n路读出结构，这相比于需要n*n读出结构的传统探测器来说，大大减少了读出结构的路数，因此节约了探测器的硬件成本。
【附图说明】
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例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获得其它的附图。
图1为传统pet探测器的横截面示意图。
图2为本发明实施例提供的探测器中晶体柱的排列示意图。
图3为一对光子入射到相对应的2个晶体柱的示意图。
图4为光子入射到晶体柱的示意图。
图5为本发明实施例提供的信息处理方法的流程示例图。
图6为本发明实施例提供的湮灭事件中涉及的一对晶体柱的示意图。
【具体实施方式】
为了更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。
应当明确，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”或“响应于检测”。类似地，取决于语境，短语“如果确定”或“如果检测(陈述的条件或事件)”可以被解释成为“当确定时”或“响应于确定”或“当检测(陈述的条件或事件)时”或“响应于检测(陈述的条件或事件)”。
实施例一
本发明实施例提供一种探测器，该探测器可以应用于pet、pet/mr(magneticresonance，磁共振)、spect(single-photonemissioncomputedtomography，单光子发射计算机断层成像)、以及pem(positronemissionmammography，正电子发射乳腺断层扫描仪)等单模态医学成像设备或多模态医学成像设备中。
该探测器包括多个晶体柱和与该多个晶体柱耦合连接的光电探测器，该多个晶体柱平行于扫描腔的轴线设置，且该多个晶体柱沿扫描腔的圆周方向排列至少一层。
其中，晶体柱的横截面可以是圆形、正方形、长方形等。
在一个示例性的实现过程中，光电探测器成对设置，每对光电探测器(每对光电探测器包括两个光电探测器)连接至少一个晶体柱。该至少一个晶体柱组成一组，每组晶体柱的两端各连接一个光电探测器。
需要说明的是，本实施例中，每组晶体柱连接两路读出结构。每组晶体柱的两端各连接一路读出结构，每路读出结构可以包括光电探测器、信号放大器、波形滤波整形模块、模数转换器、逻辑处理单元等。
图2为本发明实施例提供的探测器中晶体柱的排列示意图。请参见图2，晶体柱与扫描腔的轴向平行，晶体柱沿扫描腔的圆周方向排列。在图2中，沿扫描腔的圆周方向排列的晶体柱有两层，在其他实施例中，沿扫描腔的圆周方向排列的晶体柱可以有一层，也可以有两层以上的多层。
图3为一对光子入射到相对应的2个晶体柱的示意图。图3中的2个晶体柱是相对设置、相隔180度的对应晶体柱。图3中的波浪线表示一个正电子湮灭成的两个光子背向传播的整个路径(这条波浪线称为一个响应线lor(lineofresponse))，波浪线上的实心黑点表示正电子湮灭的位置，δx代表湮灭位置与lor中心的距离。
图4为光子入射到晶体柱的示意图。图4中，实心黑点为光子终止到晶体柱中的位置。
本发明实施例的探测器，用一根晶体柱代替了传统探测器中在轴向上处于同一列的n个晶格，因此，对于n*n晶格的传统探测器，本发明实施例的探测器用n根晶体柱就可以了。由于最多每个晶体柱连接两路读出结构，因此，具有n根晶体柱的pet探测器最多需要2n路读出结构，这相比于需要n*n路读出结构的传统探测器来说，大大减少了读出结构的路数，因此节约了探测器的硬件成本。
在一个示例性的实现过程中，晶体柱与光电探测器之间可以设置有光导。光在传播过程中，从一种折射率(n1)材料穿到另一种折射率(n2)材料时，会在两种材料的界面上发生反射，n1与n2的差别越大，反射率越大，穿透率越小，这对于探测器来说是不利的，探测器中需要较高的穿透率。光导能够减少晶体柱与光电探测器之间的光反射率，从而能够提高探测器的质量。
在一个示例性的实现过程中，多个晶体柱中相邻的晶体柱之间设置有反射膜。光在晶体柱中传播时，总会有一些光子入射到晶体的侧面上而发散出去，最终传输到端面的光子数就会因这种发散而减少，从而使得端面的光子收集效率降低。在相邻的晶体柱之间设置反射膜，能够将入射到晶体侧面上的光子反射回去，增加最终传输到端面的光子数量，从而能够提高端面的光子收集效率。
在一个示例性的实现过程中，每个晶体柱具有与其相对设置、相隔180度的对应晶体柱。在一个示例性的实现过程中，晶体柱可以为无机闪烁晶体、有机闪烁体、液体闪烁体、气体探测器、半导体、rpc(resistiveplatecounter,阻性板探测器)等。
本发明实施例提供的探测器，用晶体柱代替了传统探测器中在轴向上处于同一列的多个晶格，由于最多每个晶体柱连接两路读出结构，因此，具有n根晶体柱的pet探测器最多需要2n路读出结构，这相比于需要n*n读出结构的传统探测器来说，大大减少了读出结构的路数，因此节约了探测器的硬件成本。
实施例二
本发明实施例提供一种医学成像系统，该医学成像系统包括实施例一中的任意一种探测器。本发明实施例提供的医学成像系统可以是pet系统、pet/mr系统、spect系统以及pem系统等单模态医学成像系统或多模态医学成像系统。
由于实施例一中的探测器减少了读出结构的路数，每一路读出结构对应一个待处理信号，因此，读出结构路数的减少，也使得待处理信号的数量减少。这样，医学成像系统中用于处理待处理信号的相应资源需要也减少了，从而可以节约医学成像系统的成本。
并且，由于待处理信号的数量减少，医学成像系统的处理时间也随之减少，从而提高了医学成像系统的处理效率。
实施例三
本发明实施例提供一种信息处理方法，该方法应用于前述实施例二的医学成像系统中。
图5为本发明实施例提供的信息处理方法的流程示例图。如图5所示，本实施例中，信息处理方法可以包括如下步骤：
s501，采集光子的能量信息和时间信息。
s502，根据能量信息和时间信息，确定光子的空间位置信息，空间位置信息包括径向位置信息和轴向位置信息。
入射到晶体柱中的光子(以下称为入射光子)在晶体的作用下转换为可见光子，可见光子射向晶体柱的两端，被处于晶体柱两端的光电探测器接收，可见光子通过光电效应转换为电子，经放大后以电流的形式输出。
其中，步骤s501中的光子指入射光子，能量信息可以是光子对应的电流信号，时间信息可以是可见光子在晶体柱的两端处被记录到的时刻。
步骤s502中，径向位置指入射光子的终止点位置对应的扫描腔的横截面上的位置，轴向位置指入射光子终止点在平行于扫描腔的轴线上的位置。
请参见图4。图4中的入射点位置即入射光子的终止点位置，入射点位置所在的用虚线示出的网格为扫描腔的横截面，入射点位置在该虚线网格平面上的坐标即为径向位置。图4中的入射点位置与该位置与晶体柱两端的轴向距离即为轴向位置。
可见，图5所示实施例的信息处理方法，能够对入射光子的终止点位置实现三维定位。
在一个示例性的实现过程中，根据能量信息和时间信息，确定光子的空间位置信息，可以包括：分别获取光子在晶体柱的第一端产生的第一能量信息和在晶体柱的第二端产生的第二能量信息；获取晶体柱的总长度信息；根据第一能量信息、第二能量信息和总长度信息，确定光子的轴向位置信息。
举例说明，假设光子终止点到晶体柱第一端的距离为l1，光子终止点到晶体柱第二端的距离为l2，光子在晶体柱的第一端产生的第一能量信息和在晶体柱的第二端产生的第二能量信息分别为e1、e2，可以利用关系e1/e2＝l2/l1以及l1+l2＝l(l为晶体柱的总长度)得到。
在一个示例性的实现过程中，根据能量信息和时间信息，确定光子的空间位置信息，可以包括：获取光子终止位置所在的晶体柱在晶体柱阵列中的行信息和列信息；根据行信息和列信息，确定光子的径向位置信息。
举例说明。请参见图4。图4中虚线网格为一个4行4列的网格，入射点位置所在网格的行数为2，列数也为2，所以图4中入射点位置的径向位置为(2，2)。
在一个示例性的实现过程中，信息处理方法还可以包括：基于能量信息和时间信息，判断是否发生符合事件；在发生符合事件时，记录符合事件。
下面对符合事件的判断过程进行举例说明。
图6为本发明实施例提供的湮灭事件中涉及的一对晶体柱的示意图。参见图6，晶体柱a和晶体柱b是相对设置的、相隔180度的一对晶体柱，在一个湮灭事件中，产生的一对光子中一个光子入射到晶体柱a中，另一个光子入射到晶体柱b中。
参见图6，晶体柱a和晶体柱b均由i×j个小晶体柱组成，这样，晶体柱a和晶体柱b的横截面就是一个具有i×j个晶格的平面，i、j分别表示这个平面中的行、列的序号。
其中，晶体柱a的两个端点为a1和a2，晶体柱b的两个端点为b1和b2。入射到晶体柱a中的光子在a1端产生的能量为ea1，入射点横坐标为xa1，纵坐标为ya1；入射到晶体柱a中的光子在a2端产生的能量为ea2，入射点横坐标为xa1，纵坐标为ya1。入射到晶体柱b中的光子在b1端产生的能量为eb1，入射点横坐标为xb1，纵坐标为yb1；入射到晶体柱b中的光子在b2端产生的能量为eb2，入射点横坐标为xb2，纵坐标为yb2。
对于晶体柱a，作如下处理：
根据如下的公式(1)计算能量ea1和ea2：
e＝∑eij(1)
其中，eij表示晶体柱中第i行第j列的晶体上采集的能量值。
根据如下的公式(2)计算横坐标xa1和xa2：
其中，xij表示晶体柱的i×j个晶格的平面上第i行第j列的晶体对应的x坐标值。
根据如下的公式(3)计算总坐标ya1和ya2：
其中，yij表示晶体柱的i×j个晶格的平面上第i行第j列的晶体对应的y坐标值。
根据ea1的计算结果，判断ea1是否在指定能量窗内，以及根据ea2的计算结果，判断ea2是否在指定能量窗内。
如果ea1在指定能量窗内并且ea2在指定能量窗内，
重建入射到晶体柱a中的光子在晶体柱a中的传输路径，利用能量信息和时间信息获得za。
图6中，入射到晶体柱a中的光子对应的入射深度za(假设晶体柱a总长为la，za是光子终止点到a1端的距离)，则ea1/ea2＝(la-za)/za，据此可以得到za的值。
入射到晶体柱a中的光子到达晶体柱a的时间为ta。ta的计算方式如下：
当光子到达晶体柱a时，此时刻记为ta，这个时刻是理论上的，还未被探测记录。此时，光子将在晶体柱a中产生2个荧光光子，2个荧光光子分别向晶体柱a的两端传播，分别在晶体柱a的两端被记录到两个探测时刻ta1＝ta+a1,ta2＝ta+a2，其中a1、a2是荧光光子在晶体中的传播时长，此时确定ta有两种方式：
方式一：ta＝(ta1+ta2)/2；
方式二：ta＝((ta1+ta2)-(a1+a2))/2。
其中，a1、a2可以依据晶体长度和传播时间的关系得到。
ta1为荧光光子到达晶体柱a的第一端的时刻，ta2荧光光子到达晶体柱a的第二端的时刻。
根据以上信息，得到光子入射到晶体柱a中的三维位置(xa，ya，za，ta)。
同理，对于入射到晶体柱b中的光子，可以得到光子入射到晶体柱b中的三维位置(xb，yb，zb，tb)。
根据ta和tb计算tof(timeofflight，飞行时间差)，公式如下：
tof＝ta-tb(4)
判断tof的值是否在符合窗内，如果tof的值在符合窗内，判定发生了符合事件，如果tof的值在符合窗外，判定没有发生符合事件。
记录符合事件(xa，ya，za，ta，ea；xb，yb，zb，tb，eb)。
其中，ea＝ea1+ea1，表示光子在晶体柱a产生的总能量。
eb＝eb1+eb2，表示光子在晶体柱b产生的总能量。
由于光电探测器本身存在暗计数，在没有信号时有一定的自发产生暗信号的机率。本发明实施例提供的信息处理方法对符合时间的判选过程中，当晶体柱两端的光电探测器都有信号时，才认为是有效符合事件，而晶体柱两端同时有暗信号的机率是非常非常低的，只有真实的光子信号才会使晶体柱两端的光电探测器同时有信号，所以排除了暗信号，保留了有效的光子信号，因此，本发明实施例提供的信息处理方法提高了事件判选的准确性。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如，多个模块或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。
上述以软件功能单元的形式实现的集成的单元，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述软件功能单元存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机装置(可以是个人计算机，服务器，或者网络装置等)或处理器(processor)执行本发明各个实施例所述方法的部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(read-onlymemory，rom)、随机存取存储器(randomaccessmemory，ram)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。