[实用新型]光导以及应用该光导的PET探测系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及正电子放射断层扫描(PET，positron emission tomography)技术领域，更为具体地，涉及一种光导以及应用该光导的PET探测系统。

背景技术

近年来，在医用物理学领域，PET探测器的应用越来越广泛。在PET应用中，要求对正电子湮灭后产生的一对伽马射线的能量，以及击中探测器的位置进行精确的测量，以确定放射性核位置和量化人体的生理学过程。

目前最主要的PET探测器结构为闪烁晶体阵列加上由光电倍增管(Photomultiplier tube，PMT)构成的光电转换器件阵列，射线击中闪烁晶体阵列后发出荧光，被光电转换器件阵列吸收放大后，得到电信号。从PET探测器结构角度来看，闪烁晶体阵列和光电转换器件阵列耦合的平面度越好，从闪烁晶体阵列发出的光能被光电转换器件阵列捕获的越多，PET探测器的探测的效率越高，测量误差也越小。因此，闪烁晶体阵列和光电转换器件阵列的耦合度是影响PET探测系统探测效率的重要因素之一。

目前PET探测器的主要设计方案有如下三种：

1、采用圆形的光电倍增管，并且闪烁晶体阵列和光电倍增管的边缘偏移对齐，这样一个8×8的闪烁晶体阵列需要4个光电倍增管的四个不同象限覆盖，这种设计方案是目前PET探测器的主流设计方法。这种设计方案的好处是能大大减少整个系统所需光电倍增管的数目，降低系统成本，缺点是在边缘上的未被闪烁晶体阵列覆盖的光电倍增管的部分探测面积将被浪费。

2、采用方形的光电倍增管形成光电转换器件阵列，光电转换器件阵列和闪烁晶体阵列的对齐方式同样大多采用边缘偏移对齐。由于方形的光电转换器件阵列可以完全由方形的闪烁晶体阵列覆盖，因此本方案的好处是理论探测效率最高，但由于方形光电倍增管的加工比圆形光电倍增管的加工困难，导致本方案的系统成本很高。

3、采用不同衰减时间的晶体材料组成混合晶体阵列。混合方式可以是每个单根晶体都由不同的材料拼接而成，或者单根晶体由同种材料组成，但整个晶体阵列由不同的材料组成。这种方案的好处是通过对材料的仔细选择，有可能使光子击中晶体阵列的不同位置时的光产额(能量)差别很大，提高PET探测系统的分辨能力；但混合晶体阵列的组装不方便，而且由于不同材料的物理特性(比如老化特性)不一致，时间长了可能会由于系统老化等原因给探测结果带来较大误差。

现有技术中也有利用光导连接闪烁晶体阵列和PMT阵列来提高PET探测系统的探测效率的方案，如公开号为CN1186246A和CN101182133A中国专利申请，但在这公开文本所披露的技术方案中，光导(器件)只是利用光线将闪烁晶体阵列上的光信号引导至光电倍增管，以避免信号的散射和外界信号的干扰，这种光导的应用虽然能够提高PET探测器的分辨率和灵敏度，但其成本过高，另一方面，这两种方案都没有探索光导潜在的定位和装配功能，对闪烁晶体阵列和光电转换器件阵列之间的机械耦合没有帮助。

实用新型内容

鉴于上述问题，本实用新型的目的是提供一种结构简单、低成本的能够从机械结构方面更好的耦合闪烁晶体阵列和光电转换器件阵列的光导。

基于上述目的，本实用新型提供一种用于PET探测系统的光导，该光导用于装配在PET探测系统的闪烁晶体阵列和光电转换器件阵列之间以耦合所述闪烁晶体阵列和光电转换器件阵列之间，该光导具有所述闪烁晶体阵列耦合面和光电转换器件阵列耦合面，其中，

在所述光电转换器件阵列耦合面上开设有规则排布的圆形凹槽，每个所述圆形凹槽用于装配所述光电转换器件阵列中的一个光电转换器件。

另一方面，本实用新型还提供一种PET探测系统，包括闪烁晶体阵列、光电转换器件阵列以及耦合在所述闪烁晶体阵列和光电转换器件阵列之间的光导，其中，

在所述光导与所述光电转换器件阵列耦合的一面上开设有规则排布的圆形凹槽，每个所述圆形凹槽用于容纳所述光电转换器件阵列中的一个光电转换器件。

上述根据本实用新型的光导及PET探测系统，能够以光导本身的机械结构保证闪烁晶体阵列的所有晶体在一个平面上，同时保证所有的光电转换器件在一个平面上，并且使得闪烁晶体阵列平面和光电转换器件阵列的平面平行。无需复杂的找平、对齐等设备及装配工艺，仅仅使用一个低成本的光导器件就可以简单实现闪烁晶体阵列和光电转换器件阵列完美耦合。