[发明专利]一种全角度符合PET探测器

说明书

本发明提供一种全角度符合PET探测器，其特征在于，包括以下部件：复数个PET探测模件，每个PET探测模件都由PET探测晶体和光电传感器阵列和光导组成；复数个PET探测模件相邻形成整体封闭的探测腔。桶部由若干个探测模件环紧密排列组成圆柱状，每个探测模件环由一定数量的探测模件以晶体向内方式圆周排列成环状，全角度符合PET探测器阵列是圆柱状形态或胶囊状形态或椭球状形态或正多棱柱状形态。

技术领域

本发明涉及PET探测器的技术领域，尤其涉及一种现有技术中没有出现过的探测晶体排列方式的PET探测器，一种全角度符合的PET探测器。

背景技术

正电子发射断层成像(Positron Emission Tomography,以下简称PET)设备被广泛应用于动物和人体(以下简称扫描对象)的特异性成像。在PET成像时，需要首先向扫描对象注射正电子核素标记的示踪剂，然后对示踪剂在扫描对象的分布进行成像，对示踪剂标记的部位的成像特异性强，且可以动态成像，识别度极高。

传统的PET设备的探测器的轴向深度不足，每次只能够对比较有限的局部进行扫描，如果想要得到人全身的PET图像，则必须通过对多个如8-10个床位的局部扫描图像进行拼接，得到全身成像的图像。这种成像方法存在两个问题：第一，成像速度慢，传统的人体PET设备每个床位需要1-5分钟之间，轴向视野在20cm左右，一次全身成像需要8-10个床位，一次全身成像最少需要8分钟，还需要额外的计算时间，有些设备甚至要达到50分钟；第二，PET的一大优点就是可以获取示踪剂的动态信息，但是深度不足的探测器是无法获取全身的示踪剂动态信息的，不同床位获取的图像无法进行拼接得到全身的动态信息，对于传统的PET设备，这是不可能完成的任务，传统的PET设备如附图1所示。

对于特殊情况下，为了获取全身药物代谢的情况，现有技术中出现了延长PET设备的轴向视野。轴向视野的长度/深度超过或接近扫描对象长度的时候，就可以对扫描对象进行全身动态成像。例如，在Cherry等人所著的Sci.Transl.Med，vol.9,eaaf6169(2017)15March2017之中，通过将人体PET的探测器环的轴向延伸到2米，可以对人体进行全身动态显像。但是这些全身成像设备的PET的探测器环的大小在整个轴向是完全一致的，仅仅是在轴向延长了探测器的长度/深度。这种探测器环设计的问题在于扫描视野内的灵敏度不够均匀，灵敏度在探测器整体中间处最高，随着位置从中心沿着轴线向探测器两端移动，灵敏度快速下降，到探测器的两端的位置下降到很低的程度，甚至为零，图2为现有技术中的延长PET设备。

造成这种现象的原因是PET采用符合探测的数据采集方式，当两个恰恰相对的探测器晶体上同时检测到511keV的伽马射线的时候，称为真实符合事件，才会把这两个伽马射线作为一个有效的正电子事例，这个正电子事例的发生位置在两个晶体之间的直线上，也就是我们要检测的部位。这条直线被称为反应线Line of Reaction，以下简称LOR。

图4是现有技术中PET探测器的LOR示意图，图中两个发生位置对比明显可以看到，一个位置在探测器轴向视野的中心，一个位置不在轴向视野的中心而在边缘部位，由于位置不同导致从不同位置发生的LOR的被检测到的几率差别极大，对于从中心的发生位置发生的LOR绝大部分，只要不是水平或者接近水平都可以被检测到，从边缘发生位置发生的LOR只有一些垂直或者接近垂直于轴向的才可以被检测到，能够被检测到的从非中心的发生位置的LOR数量明显低于中心点的LOR数量，这也就导致了随着发生位置偏离LOR中心，灵敏度越来越低。在PET视野内任意一点的灵敏度由穿过该点的所有LOR所覆盖的立体角所决定，LOR覆盖的立体角越大，该点的灵敏度越大，这种灵敏度与位置的关系如图3所示，越靠近重心灵敏度越高，反之边缘处灵敏度非常低。