發射成像設備的閃爍晶體的固定裝置以及檢測設備和方法
【專利摘要】本發明提供一種發射成像設備的閃爍晶體的固定裝置以及檢測設備和方法。該固定裝置包括：主體，其上設置有開口向上的多個凹槽，所述多個凹槽用于分別固定多個閃爍晶體；以及液體容納空間，其位于所述多個凹槽的上方，用于容納光導液體，所述液體容納空間的底部與所述多個凹槽流體連通，且頂部是開放的。凹槽式的固定裝置不僅具有安裝和拆卸閃爍晶體方便進而能夠提高檢測效率的優點，而且還可以根據需要在凹槽內設置光反射層，避免對每個閃爍晶體進行逐條包覆。
【專利說明】發射成像設備的閃爍晶體的固定裝置以及檢測設備和方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及發射成像系統內的部件的檢測技術，具體地，涉及一種用于發射成像設備的閃爍晶體的固定裝置，以及采用該固定裝置的檢測設備和檢測方法。
【背景技術】
[0002]包括正電子發射成像設備的發射成像設備已經被用于醫療診斷。以正電子發射成像設備為例，其利用正電子同位素衰變產生出的正電子與人體內負電子發生泯滅效應的現象，通向人體內注射帶有正電子同位素標記的化合物，采用復合探測的方法，利用檢測器探測泯滅效應所產生的Y光子，得到人體內同位素的分布信息，由計算機進行重建組合運算，從而得到人體內標記化合物分布的三維斷層圖像。
[0003]現有的檢測器主要包括三部分，如圖1所示，即最下層的由離散閃爍晶體組成的晶體矩陣110、玻璃光導層120和光電倍增管(PMT)矩陣130。其中，閃爍晶體的質量對三維斷層圖像的重建存在不可忽視的、顯著的影響，因此需要對閃爍晶體的光輸出和能量分辨率等光學參數進行測試，以排除由于閃爍晶體生長以及表面處理等因素導致的不均勻性對閃爍晶體的光學性能的影響。目前對閃爍晶體的檢測方式是利用光學膠水等將單個的閃爍晶體耦合至單個的PMT的下表面，并且將耦合后的閃爍晶體和PMT放置的光密箱，然后對該閃爍晶體的性能進行檢測。
[0004]然而，對于一個正電子發射成像設備來說，其可能包括上百個或更多的檢測器，而每個檢測器上大約有150個閃爍晶體，可見每個正電子發射成像設備上的閃爍晶體的數量是龐大的。對一個閃爍晶體進行檢測的時間大約為15-20分鐘，因此對所生產的所有閃爍晶體進行逐條檢測是不可行的，而只能采用抽檢的方式。本領域的技術人員可以理解，采用抽檢只是一種無奈的選擇，其并不是理想的選擇。
[0005]因此，有必要提出一種用于發射成像設備的閃爍晶體的固定裝置，以及采用該固定裝置的檢測設備和檢測方法，以提高閃爍晶體的檢測效率。
【發明內容】
[0006]根據本發明的一個方面，提供一種用于發射成像設備的閃爍晶體的固定裝置，包括:主體，其上設置有開口向上的多個凹槽，所述多個凹槽用于分別固定多個閃爍晶體；以及液體容納空間，其位于所述多個凹槽的上方，用于容納光導液體，所述液體容納空間的底部與所述多個凹槽流體連通，且頂部是開放的。
[0007]優選地，所述多個凹槽包括參考晶體凹槽和多個閃爍晶體凹槽，所述參考晶體凹槽和所述多個閃爍晶體凹槽分別用于固定所述閃爍晶體中的參考閃爍晶體和待測閃爍晶體。
[0008]優選地，所述多個凹槽中的每個的深度都大于或等于所述閃爍晶體的高度。
[0009]優選地，所述多個凹槽中的每個的內壁和底面上都設置有光反射層。
[0010]優選地，所述多個凹槽以矩陣方式排列。
[0011]優選地，所述多個凹槽排列成多行，每行內相鄰的兩個凹槽之間的間距相等，且相鄰的兩行內的凹槽錯位排列。
[0012]另一個方面，本發明還提供一種用于發射成像設備的閃爍晶體的檢測設備，包括:如上所述的任一種固定裝置；放射源，其用于產生入射粒子；采集裝置，其用于分別采集所述入射粒子經由每個所述閃爍晶體反應產生的出射粒子；可移動裝置，所述可移動裝置能夠帶動設置在其上的所述放射源和所述采集裝置在所述多個凹槽的上方移動，并使所述采集裝置的位于其底面的采集表面能夠在所述液體容納空間內移動；以及可打開的光密殼體，所述光密殼體內至少容納有所述固定裝置、所述放射源和所述采集表面。
[0013]優選地，所述多個凹槽之間的間距構造為使得在所述采集裝置的所述采集表面與所述閃爍晶體中的一個成中心對準時僅能覆蓋該閃爍晶體。
[0014]優選地，所述多個凹槽之間的間距不大于所述采集裝置的所述采集表面的最大尺寸。
[0015]優選地，所述檢測設備還包括容納在所述液體容納空間內的光導液體。
[0016]優選地，所述可移動裝置能夠驅動所述放射源和所述采集裝置在水平方向和豎直方向上移動。
[0017]優選地，所述可移動裝置還包括傳感器，所述傳感器用于在檢測期間感測所述采集裝置的所述采集表面相對于所述閃爍晶體的位置。
[0018]再一個方面，本發明還提供一種用于發射成像設備的閃爍晶體的檢測方法，所述檢測方法采用如上所述的任一種檢測設備，所述方法包括:打開所述光密殼體；將多個閃爍晶體分別插入所述多個凹槽；向所述液體容納空間內注入光導液體，使所述光導液體沒過多個所述閃爍晶體；使所述可移動裝置帶動所述放射源和所述采集裝置在多個所述閃爍晶體的上方移動，以對多個所述閃爍晶體進行逐條檢測，所述采集裝置的所述采集表面在所述檢測期間處于所述光導液體的表面之下。
[0019]凹槽式的固定裝置不僅具有安裝和拆卸閃爍晶體方便進而能夠提高檢測效率的優點，而且還可以根據需要在凹槽內設置光反射層，避免對每個閃爍晶體進行逐條包覆。
[0020]在
【發明內容】
中引入了一系列簡化形式的概念，這將在【具體實施方式】部分中進一步詳細說明。本
【發明內容】
部分并不意味著要試圖限定出所要求保護的技術方案的關鍵特征和必要技術特征，更不意味著試圖確定所要求保護的技術方案的保護范圍。
[0021]以下結合附圖，詳細說明本發明的優點和特征。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0022]本發明的下列附圖在此作為本發明的一部分用于理解本發明。附圖中示出了本發明的實施方式及其描述，用來解釋本發明的原理。在附圖中，
[0023]圖1為現有的用于正電子發射成像設備的檢測器的示意圖；
[0024]圖2為根據本發明一個實施例的檢測設備的示意圖；
[0025]圖3為根據本發明一個實施例的凹槽的布置方式的示意圖；
[0026]圖4A示出了凹槽之間的間距的最小值的示意圖；
[0027]圖4B示出了凹槽之間的間距的最大值的示意圖；以及
[0028]圖5為根據本發明另一個實施例的凹槽的布置方式的示意圖。
【具體實施方式】
[0029]在下文的描述中，提供了大量的細節以便能夠徹底地理解本發明。然而，本領域技術人員可以了解，如下描述僅涉及本發明的較佳實施例，本發明可以無需一個或多個這樣的細節而得以實施。此外，為了避免與本發明發生混淆，對于本領域公知的一些技術特征未進行描述。
[0030]本發明提供了在發射成像設備的閃爍晶體的檢測過程中所使用的固定裝置、以及采用該固定裝置的閃爍晶體的檢測設備和檢測方法。為了提供對本發明的整體了解，以下將首先介紹用于閃爍晶體的檢測設備。
[0031]如圖2所示，該檢測設備包括固定裝置210、放射源220、采集裝置230、可移動裝置240和光密殼體250。固定裝置210每次能固定多個閃爍晶體260。可移動裝置240能夠帶動放射源220和采集裝置230在閃爍晶體260上方移動。檢測期間，在每個閃爍晶體260上方，放射源220發射入射粒子(諸如高能光子，例如511keV的Y光子)，閃爍晶體260捕獲該入射粒子并將其轉化為出射粒子(諸如低能光子群)，采集裝置230采集入射粒子和出射粒子，計算每次事件產生的能量，繪制能量譜圖，計算能量分辨率。此外，在存在參考晶體的情況下，還能通過比較待測閃爍晶體和參考閃爍晶體的能量譜圖的峰值的位置來計算待測閃爍晶體的光輸出。由于繪制能量譜圖、計算能量分辨率、計算光輸出是現有的，并且不在本發明的保護范圍之內，因此本文將不對它們進行更詳細地描述。這樣，通過移動放射源220和采集裝置230，對閃爍晶體260進行逐條檢測，可以一次完成多個閃爍晶體的檢測，提高檢測效率，后文還將針對本發明為提高檢測效率所作出的貢獻進行更詳細的描述。
[0032]基于對整個檢測設備的整體性理解，下面將對固定裝置210進行詳細描述。繼續參照圖2，該固定裝置210包括主體211和液體容納空間213。主體211上設置有開口向上的多個凹槽212，多個凹槽212用于分別固定多個閃爍晶體260。多個凹槽212可以在水平面內呈一維的線性排列，也可以呈二維排列。本發明不意欲對多個凹槽212的排列方式進行限制。在圖2中，為了清楚地示出凹槽212而移除了左側第一個凹槽中的閃爍晶體。在一個實施例中，為了實現該凹槽212的固定功能，可以使凹槽212的至少一部分在水平方向上具有與閃爍晶體260具有相適配的尺寸。優選地，可以使凹槽212的整體尺寸與閃爍晶體260的整體尺寸相適配。采用凹槽212來固定閃爍晶體260具有以下優勢:1、固定操作簡單省時，即只需要將閃爍晶體260插入到凹槽212內就可以完成固定操作，而無需采用光學膠水等粘合劑或機械裝置；2、根據客戶的需要，在期望閃爍晶體反應產生的出射粒子盡量都被采集裝置230捕獲的情形中，可以在凹槽212的底面和側壁上形成光反射層，這樣可以避免用反光材料逐個包裹閃爍晶體，因此提高了檢測效率。
[0033]基于此，在一個實施例中，每個凹槽212的內壁和底面上都可以設置有光反射層。該光反射層可以是采用噴涂、鍍膜(例如噴涂銀或鍍銀膜)或粘貼反光材料(例如粘貼ESR反光片)等方式形成的。ESR(Enhanced Specular Reflector)反光片的厚度在40微米左右，例如38微米。作為高效反光片，ESR在整個可見光光譜范圍內的反射率都在98%以上，高于目前其他種類的反射片。ESR本身由高分子薄膜層組成，是更加綠色環保的反射片材料。
[0034]下面將介紹固定裝置210的液體容納空間213。該液體容納空間213位于多個凹槽212的上方，用于容納光導液體。液體容納空間213的底部與多個凹槽212流體連通。測試期間，向液體容納空間213內注入光導液體，并使光導液體(如圖2所示的270)沒過閃爍晶體260。此外，液體容納空間213的頂部是開放的。開放的頂部允許采集裝置230的采集表面能夠在液體容納空間內移動。作為示例，液體容納空間213可以呈柱形，該柱形的底面連通每個凹槽，且頂面是開放的，如圖2所示。當然，液體容納空間213還可以具有其他形狀，只要能夠允許采集表面在液體容納空間213內對每個閃爍晶體260進行檢測即可。在檢測期間，采集裝置230的采集表面浸入到光導液體213的表面之下，并移動至與待檢測的閃爍晶體相對，由于采集表面的面積比閃爍晶體的橫截面積大得多，可以理解為采集表面覆蓋閃爍晶體，這樣從閃爍晶體出來的出射粒子可直接進入光導液體270中，然后被采集表面捕獲，避免空氣等介質對晶體解碼廣生的影響。
[0035]需要說明的是，優選的檢測條件是使采集裝置230的采集表面與閃爍晶體260的出射面(上表面)無限接近，但無作用力，因此本文所述的采集表面“覆蓋”閃爍晶體是指兩者在水平面上的投影相互重疊。
[0036]光導液體270為常溫下的液體材料。光導液體270優選地具有以下性能要求:化學性質穩定，無毒；420nm光衰減低；光導率較高(1.5左右)；粘滯系數低(low viscosity,防止起泡產生)。作為示例，光導液體270可以為滿足以上條件的礦物油、Silica(如通用公司的Viscasil系列)等。
[0037]如前所述的，當期望測試閃爍晶體的光輸出時，需要提供參考閃爍晶體，因此，在一個實施例中，多個凹槽212可以包括參考晶體凹槽和多個閃爍晶體凹槽。閃爍晶體則包括參考閃爍晶體和待測閃爍晶體。參考晶體凹槽和多個閃爍晶體凹槽分別用于固定參考閃爍晶體和待測閃爍晶體。提供參考晶體凹槽能夠通過比較待測閃爍晶體和參考閃爍晶體的能量譜圖中峰值的位置來計算待測閃爍晶體的光輸出。
[0038]在一個優選實施例中，多個凹槽212中的每個的深度都大于或等于閃爍晶體260的高度，這樣可以對閃爍晶體260起到保護作用，以防止采集裝置230在移動過程中劃傷閃爍晶體260。
[0039]在一個實施例中，多個凹槽212可以以矩陣方式排列，如圖3所示。矩陣的行數和列數可以為任意值，本發明不對其進行限制。
[0040]為了提高檢測的準確性，避免同時采集兩個閃爍晶體的出射粒子，因此，優選地，凹槽212之間的間距構造為使得在采集裝置230的采集表面與一個閃爍晶體成中心對準時僅能覆蓋該閃爍晶體，如圖3所示。作為示例，除了左上角的凹槽212內的閃爍晶體之外，此時由虛線圓表示的采集裝置230的采集表面與其他的閃爍晶體在水平面上的投影均不重疊。為了滿足該目的，希望相鄰的兩個凹槽之間的間距的最小值滿足:如圖4A所示，當采集裝置230的采集表面與凹槽212A內的閃爍晶體成中心對準時，相鄰的凹槽212B內的閃爍晶體與采集裝置230的采集表面外切。實際操作過程中，凹槽212的橫向尺寸一般略大于閃爍晶體的尺寸，使得能夠輕松地將閃爍晶體插入凹槽212內，且閃爍晶體在檢測過程中不會在其內晃動，因此在實際操作過程中考慮相鄰的凹槽之間的尺寸問題時，可以忽略凹槽212與閃爍晶體在橫向上的尺寸差。也就是說，希望相鄰的兩個凹槽之間的間距的最小值滿足:當采集裝置230的采集表面與凹槽212A成中心對準時，相鄰的凹槽212B與采集裝置230的采集表面外切，如圖4A所示，以便降低制造難度。當兩個凹槽之間的距離符合該最小值條件時，可以在有限的空間內設置數量盡量多的凹槽，以便一次檢測更多的閃爍晶體。但這種情況要保證采集裝置230的移動精度。如上所述的，在實際操作過程中由于未考慮凹槽212與閃爍晶體在橫向上的尺寸差，因此可以為采集裝置230的移動誤差提供預量。
[0041]另一方面，在無需過多地考慮空間問題時，可以增大相鄰的凹槽212之間的間距，但該間距過大也是沒有必要的。如圖4B所示，多個凹槽212A和212B之間的間距的最大值可以為采集裝置230的采集表面的最大尺寸。目前常用的采集裝置例如是光電倍增管(PMT)，其截面形狀通常為圓形。在此情況下，凹槽212A和212B之間的間距的最大值可以為采集裝置230的采集表面的直徑。
[0042]除了上述的通過將凹槽之間的間距縮短到最小值來最大化一次檢測的閃爍晶體的數量之外，還可以通過改變凹槽的布置方式來提高一次檢測數量。參見圖5，其示出了凹槽的一種優選的排布方式。其中，多個凹槽212排列成多行，每行內相鄰的兩個凹槽212之間的間距相等，且相鄰的兩行內的凹槽212錯位排列。具體地，奇數行的排列方式相同，偶數行的排列方式也相同，但是奇數行和偶數行之間錯開。偶數行中的每個凹槽距離相鄰的奇數行中的相鄰凹槽的間距都相等。
[0043]前文是以一維線性排列的凹槽為例來說明凹槽之間的間距的最大值和最小值。當考慮到凹槽的二維排列時，與矩陣式排列方式相比，該優選的錯位排列方式可以縮短相鄰的兩行之間的間距，因此可以在有限的空間內進一步增大凹槽的數量。
[0044]此外，本發明還提供一種用于發射成像設備的閃爍晶體的檢測設備，由于在前文中已經對其包含的各個部分進行描述，因此對于相同的描述部分將僅簡單涉及。返回參照圖2，本發明提供的檢測設備包括前述的任意一種固定裝置210、用于產生入射粒子的放射源220和采集裝置出射粒子的采集裝置230。該出射粒子是由入射粒子在閃爍晶體內反應所產生的。作為示例，在正電子發射成像設備中，入射粒子可以為511keV的高能光子，而出射粒子為該高能光子產生的低能光子群。作為示例，放射源220可以設置在采集裝置230的下部但是其不低于采集裝置230的采集表面。該檢測設備還包括可移動裝置240，該可移動裝置240能夠帶動設置在其上的放射源220和采集裝置230在多個凹槽212的上方移動，以便對凹槽212內放置的多個閃爍晶體進行逐條檢測。此外，該檢測設備還包括可打開的光密殼體250，該光密殼體250內至少容納有固定裝置210、放射源220和采集裝置230的位于其底面的采集表面。該光密殼體250可以避免采集裝置230采集環境中的光而影響檢測結果。
[0045]如前所述的，凹槽式的固定裝置能夠提高檢測效率，由于其安裝和拆卸閃爍晶體方便的優點。此外，從本發明提供的檢測設備的整體來考慮還能進一步提高檢測效率。由于現有技術中每次僅能將一個閃爍晶體放入光密箱進行檢測，因此每個閃爍晶體的檢測所消耗的時間都是全流程所消耗的時間，即將閃爍晶體與PMT耦合、開啟光密箱、將耦合后的閃爍晶體和PMT放入光密箱、接通電源待電路穩定后進行檢測、開啟光密箱取出閃爍晶體、以及將閃爍晶體從PMT上取下所消耗的時間總和。而本發明提供的檢測設備由于將多個閃爍晶體一次性放入光密箱，因此節省了多次開啟光密箱、多次接通電源等待電路穩定、以及多次開啟光密箱取出閃爍晶體所消耗的時間，進一步提高了檢測效率。
[0046]在優選實施例中，可移動裝置240能夠驅動放射源220和采集裝置230在水平方向和豎直方向上移動。作為示例，可移動裝置240可以包括電機和可移動臂。該可移動臂可以提供沿水平面內的X軸方向延伸的滑軌，并且電機能夠驅動放射源220和采集裝置230沿著該滑軌移動；該移動臂可以設置為能夠沿水平面內的Y軸方向移動，這樣可以帶動放射源220和采集裝置230沿Y軸方向移動；該移動臂還設置為能夠沿豎直的Z軸方向移動，這樣可以帶動放射源220和采集裝置230沿Z軸方向移動。該實施例僅為示例性的，因此不構成對本發明的限制。可移動裝置240還可以具有其他構造來完成水平方向和豎直方向上的驅動移動。該優選的可移動裝置240能夠將采集裝置230的移動軌跡設置為完成一個閃爍晶體的檢測之后，向上抬起后再平移至下一個閃爍晶體，然后向下移動至檢測位置完成該下一個閃爍晶體的檢測，這樣可以避免平移過程中劃傷閃爍晶體。
[0047]進一步優選地，該可移動裝置240還包括傳感器(未示出)，該傳感器用于在使用過程中感測采集裝置230的采集表面相對于閃爍晶體260的位置。這樣可以避免采集裝置230在上下移動過程中與閃爍晶體260發生施力接觸。作為示例，該傳感器可以為壓力傳感器。該傳感器可以設置在采集裝置230上靠近采集表面的位置處。
[0048]此外，本發明還提供一種用于發射成像設備的閃爍晶體的檢測方法，所述檢測方法采用上述任一種檢測設備。該方法包括:打開光密殼體；將多個閃爍晶體分別插入多個凹槽；向液體容納空間內注入光導液體，使光導液體沒過多個閃爍晶體；使可移動裝置帶動放射源和采集裝置在多個閃爍晶體的上方移動，以對多個閃爍晶體進行逐條檢測，該采集裝置的采集表面在檢測期間處于光導液體的表面之下。由于通過上文的描述能夠理解該檢測方法，因此這里將不再贅述。
[0049]本發明已經通過上述實施例進行了說明，但應當理解的是，上述實施例只是用于舉例和說明的目的，而非意在將本發明限制于所描述的實施例范圍內。此外本領域技術人員可以理解的是，本發明并不局限于上述實施例，根據本發明的教導還可以做出更多種的變型和修改，這些變型和修改均落在本發明所要求保護的范圍以內。本發明的保護范圍由附屬的權利要求書及其等效范圍所界定。
【權利要求】
1.一種用于發射成像設備的閃爍晶體的固定裝置，其特征在于，包括: 主體，其上設置有開口向上的多個凹槽，所述多個凹槽用于分別固定多個閃爍晶體；以及 液體容納空間，其位于所述多個凹槽的上方，用于容納光導液體，所述液體容納空間的底部與所述多個凹槽流體連通，且頂部是開放的。
2.如權利要求1所述的固定裝置，其特征在于，所述多個凹槽包括參考晶體凹槽和多個閃爍晶體凹槽，所述參考晶體凹槽和所述多個閃爍晶體凹槽分別用于固定所述閃爍晶體中的參考閃爍晶體和待測閃爍晶體。
3.如權利要求1所述的固定裝置，其特征在于，所述多個凹槽中的每個的深度都大于或等于所述閃爍晶體的高度。
4.如權利要求1所述的固定裝置，其特征在于，所述多個凹槽中的每個的內壁和底面上都設置有光反射層。
5.如權利要求1所述的固定裝置，其特征在于，所述多個凹槽以矩陣方式排列。
6.如權利要求1所述的固定裝置，其特征在于，所述多個凹槽排列成多行，每行內相鄰的兩個凹槽之間的間距相等，且相鄰的兩行內的凹槽錯位排列。
7.一種用于發射成像設備的閃爍晶體的檢測設備，其特征在于，包括: 如權利要求1-6中任一項所述的固定裝置； 放射源，其用于產生入射粒子； 采集裝置，其用于分別采集所述入射粒子經由每個所述閃爍晶體反應產生的出射粒子; 可移動裝置，所述可移動裝置能夠帶動設置在其上的所述放射源和所述采集裝置在所述多個凹槽的上方移動，并使所述采集裝置的位于其底面的采集表面能夠在所述液體容納空間內移動；以及 可打開的光密殼體，所述光密殼體內至少容納有所述固定裝置、所述放射源和所述采集表面。
8.如權利要求7所述的檢測設備，其特征在于，所述多個凹槽之間的間距構造為使得在所述采集裝置的所述采集表面與所述閃爍晶體中的一個成中心對準時僅能覆蓋該閃爍晶體。
9.如權利要求8所述的檢測設備，其特征在于，所述多個凹槽之間的間距不大于所述采集裝置的所述采集表面的最大尺寸。
10.如權利要求7所述的檢測設備，其特征在于，所述檢測設備還包括容納在所述液體容納空間內的光導液體。
11.如權利要求7所述的檢測設備，其特征在于，所述可移動裝置能夠驅動所述放射源和所述采集裝置在水平方向和豎直方向上移動。
12.如權利要求11所述的檢測設備，其特征在于，所述可移動裝置還包括傳感器，所述傳感器用于在檢測期間感測所述采集裝置的所述采集表面相對于所述閃爍晶體的位置。
13.一種用于發射成像設備的閃爍晶體的檢測方法，所述檢測方法采用權利要求7-12中任一項所述的檢測設備，所述方法包括: 打開所述光密殼體； 將多個閃爍晶體分別插入所述多個凹槽； 向所述液體容納空間內注入光導液體，使所述光導液體沒過多個所述閃爍晶體； 使所述可移動裝置帶動所述放射源和所述采集裝置在多個所述閃爍晶體的上方移動，以對多個所述閃爍晶體進行逐條檢測，所述采集裝置的所述采集表面在所述檢測期間處于所述光導液體的表面之下。
【文檔編號】G01T1/202GK104199079SQ201410342703
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年7月17日 優先權日:2014年7月17日
【發明者】閆澤武, 石涵, 許劍鋒, 黃秋, 彭旗宇 申請人:許劍鋒