[发明专利]正电子发射断层成像的检测器模组及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及医学诊断领域，特别涉及一种象限共享的正电子发射断层成像的检测器模组及其制造方法。

背景技术

正电子发射断层成像（Positron emission tomography，简称PET）可以基于癌组织的生化特性检测活体的肿块。近年来，PET以其在探出分子机能方面的独特能力，在临床应用中被广泛应用于癌症诊断，并被认为是研究活体内癌症机能的重要工具。PET的活体分子成像能力引起了相当大的癌症研究兴趣以及放射性示踪剂的发展，所述放射跟踪用于研究与癌症相关的分子过程，比如：血管再生、细胞凋亡、细胞增殖、组织缺氧、基因表达和血流量。

尽管如此，由于高昂的扫描成本以及较低的图像分辨率，时至今日，PET在全身癌症检测领域的潜力仍未被开发出来。到2009年，临床PET照相机具有4.0至6.3毫米的图像分辨率。但是由于其灵敏度低，在实际使用中，其临床分辨率更低，约7至10毫米，这可能导致在实际应用中无法检测出小的或早期的病灶和转移。过去十年中，低成本、超高分辨率的PET技术及照相机成了人们的研究热点。

PET照相机的探测器一般是由成千上万个闪烁晶体和数以千计的光传感器构成。光电倍增管（photomultiplier tubes，简称PMT）是最常见的应用于临床PET照相机中的光传感器。尽管其它固态的或者半导体光传感器也在研究之中，但是目前这些光传感器都比PMT成本高。

PMT用于检测闪烁晶体发出的闪烁信号，并把闪烁信号转换成电信号。在现有技术中，一个阵列或者块状的闪烁晶体元素（像素）耦合于四个或者更多的PMT。这四个PMT检测来自闪烁晶体元素的光线，并解码出该闪烁晶体元素在闪烁晶体块中的位置。来自每个闪烁晶体元素对四个PMT中的每个PMT贡献独特的分光比，每个像素对四个或者多个PMT的独特的分光比相当于每个闪烁晶体元素的识别标识，可以被用来解码每个闪烁晶体元素。图1和图2示出了现有技术的一类典型设计。

在PET检测系统中，PMT成本占其成本的主要部分。举例来说，在一个典型的临床PET中，大约需要1200个PMT（例如，GE公司生产的DSTPET-CT），而每个PMT通道需要250-300美元（含高压电路及放大器）。相应地，减少PMT的数量可以降低PET系统的生产成本；而减小闪烁晶体元素的体积可以改善PET照相机的成像分辨率。为了减少所需使用的PMT的数量,以及改善PET照相机的成像分辨率，一种应用光电倍增管象限分享（Photomultiplier Quadrant Sharing，PQS）技术的探测器被开发出来，如图3和4所示（如美国专利5,319,204；5,453,623；6,956,214以及7,238,943所述）。在现有的实施例中，PQS不仅可以使用光电倍增管，还可以使用固态的光传感器。相应地，在本发明中，PQS指光传感器象限分享（Photosensor-Quadrant-Sharing）技术。

在PQS设计中，PMT的每个象限都与每个检测器阵列/块的一个象限毗邻。在PQS设计中，由于每个PMT都测量来自四个阵列的光线输出，而不是一个阵列的，所以PQS设计可以将所需的PMT的数量减少75%，因此，现在一个PMT可以取代以往的四个PMT。以此类推，如果采用相同大小和数量的PMT，由于检测器像素尺寸会减少75%，这样，照相机的像素数量可以是原来的四倍。由于照相机获得的二维数据用于产生三维的断层图像（tomography image），应用PQS设计，照相机的成像单元或者三维像素大小将会减少八倍之多。因此，PQS设计可以用来检测非PQS设计能够检测到的最小癌症病灶的八分之一，而这不增加现有临床PET检测系统的生产成本。