正电子发射断层成像的检测器模组及其制造方法
阅读：59发布：2020-05-18
专利汇可以提供正电子发射断层成像的检测器模组及其制造方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种 正 电子 发射 断层 成像（PET）的检测器模组及其制造方法。所述PET检测器的模组包括若干个第一矩形截面晶体 块 ，第一五边形截面晶体块和第二五边形截面晶体块。所述若干个第一矩形截面晶体块位于所述第一、第二五边形截面晶体块之间。，下面是正电子发射断层成像的检测器模组及其制造方法专利的具体信息内容。
1.一种正电子发射断层成像的检测器模组，其特征在于，包括：
多个光传感器；
第一闪烁晶体阵列，所述第一闪烁晶体阵列包括多个闪烁晶体，所述晶体与所述光传感器耦合；
其中，所述第一闪烁晶体阵列包括第一矩形截面晶体块，第一五边形截面晶体块和第二五边形截面晶体块，且所述第一矩形截面晶体块位于所述第一和第二五边形截面晶体块之间。
2.如权利要求1所述的正电子发射断层成像的检测器模组，其特征在于，进一步包括第二矩形截面晶体块，所述第二矩形截面晶体块位于所述第一和第二五边形截面晶体块之间。
3.如权利要求2所述的正电子发射断层成像的检测器模组，其特征在于，进一步包括k个矩形截面晶体块，所述k个矩形截面晶体块位于所述第一和第二矩形截面晶体块之间，其中，k为大于或等于1的整数。
4.如权利要求3所述的正电子发射断层成像的检测器模组，其特征在于，进一步包括N个闪烁晶体阵列，所述闪烁晶体阵列中的晶体与所述光传感器耦合，组成连续的多边形探测器环，其中，N为大于或等于1的整数。
5.如权利要求4所述的正电子发射断层成像的检测器模组，其中，
所述第一五边形截面晶体块包括与所述第一矩形截面晶体块相邻的第一边，所述第一五边形截面晶体块还包括第二边和第三边，且所述第一边与所述第二、三边均垂直；
所述第二五边形截面晶体块包括与所述第二矩形截面晶体块相邻的第一边，所述第二五边形截面晶体块还包括第二边和第三边，且所述第一边与所述第二、三边均垂直。
6.如权利要求5所述的正电子发射断层成像的检测器模组，其中，
所述第一五边形截面晶体块包括第四边，所述第四边与所述光传感器耦合，且所述第四边与所述第一五边形截面晶体块第三边的延长线之间具有第一楔形化角度；
所述第一五边形截面晶体块包括第五边，所述第五边与所述第一五边形截面晶体块第一边之间具有第二楔形化角度；
所述第一楔形化角度和所述第二楔形化角度相等。
7.如权利要求6所述的正电子发射断层成像的检测器模组，其中，所述第一、二楔形化角度均等于180°/N。
8.如权利要求6所述的正电子发射断层成像的检测器模组，其中，所述多个光传感器均为光电倍增管。
9.如权利要求8所述的正电子发射断层成像的检测器模组，其中，第一光电倍增管和第二光电倍增管相互平行；
所述第一、第二光电倍增管位于第三、第四光电倍增管之间；
所述第三、第四光电倍增管不相互平行；
第三、第四光电倍增管与所述第一、第二光电倍增管均不平行。
10.一种正电子发射断层成像的检测器模组，其特征在于，包括：
多个光电倍增管和多个闪烁晶体阵列，所述多个光电倍增管与所述多个闪烁晶体阵列耦合形成一个连续的探测器环，其中
每个闪烁晶体阵列包括多个矩形截面晶体块和多个不对称的五边形截面晶体块；
每个矩形截面的晶体块位于一对不对称的五边形截面晶体块之间。
11.如权利要求10所述的正电子发射断层成像的检测器模组，其特征在于，每个矩形截面晶体块与一个不对称的五边形截面晶体块和一个矩形截面晶体块相邻。
12.如权利要求10所述的正电子发射断层成像的检测器模组，其特征在于，一对矩形截面晶体块位于一对不对称的五边形截面晶体块之间。
13.如权利要求10所述的正电子发射断层成像的检测器模组，其特征在于，三个矩形截面晶体块位于一对不对称的五边形截面晶体块之间。
14.如权利要求10所述的正电子发射断层成像的检测器模组，其特征在于，所述连续的探测器环包括第一和第二轴向末端，所述第一、二轴向末端包括多个闪烁晶体阵列，所述闪烁晶体阵列包括多个轴向长度大于周向长度的晶体块。
15.一种正电子发射断层成像的检测器模组，其特征在于，包括：
多个光电倍增管和多个闪烁晶体阵列，所述多个光电倍增管与所述多个闪烁晶体阵列形成连续的探测器环，所述探测器环包括轴向和周向，其中
所述多个光电倍增管与所述多个闪烁晶体阵列耦合；
所述多个闪烁晶体阵列包括多个在周向上交替排列的矩形截面晶体块和五边形截面晶体块。
16.如权利要求15所述的正电子发射断层成像的检测器模组，其特征在于，所述交替排列包括两个相邻的矩形截面晶体块位于两个五边形截面晶体块之间。
17.如权利要求15所述的正电子发射断层成像的检测器模组，其特征在于，所述交替排列包括三个相邻的矩形截面晶体块在周向上位于两个五边形截面晶体块之间。
18.如权利要求15所述的正电子发射断层成像的检测器模组，其特征在于，所述交替排列包括四个相邻的矩形截面晶体块在周向上位于两个五边形截面晶体块之间。
19.如权利要求15所述的正电子发射断层成像的检测器模组，其特征在于，所述交替排列包括五个相邻的矩形截面晶体块在周向上位于两个五边形截面晶体块之间。
20.如权利要求15所述的正电子发射断层成像的检测器模组，其特征在于，所述连续的探测器环包括第一和第二轴向末端，所述第一、二轴向末端包括多个闪烁晶体阵列，所述闪烁晶体阵列包括多个轴向长度大于周向长度的晶体块。
21.一种正电子发射断层成像的检测器模组的制造方法，其特征在于，包括：
提供多个矩形截面闪烁晶体块；
修整第一矩形截面闪烁晶体块使其形成第一不对称的五边形截面闪烁晶体块，所述修整为楔形化所述第一矩形截面闪烁晶体块的两条边；
修整第二矩形截面闪烁晶体块使其形成第二不对称的五边形截面闪烁晶体块，所述修整为楔形化所述第二矩形截面闪烁晶体块的两条边；
排列所述第一、二不对称的五边形截面闪烁晶体块和第三矩形截面闪烁晶体块，使得所述第三矩形截面闪烁晶体块位于所述第一、二不对称的五边形截面闪烁晶体块之间。
22.如权利要求21所述的正电子发射断层成像的检测器模组的制造方法，其特征在于，进一步包括设置第四矩形截面闪烁晶体块位于所述第一、二不对称的五边形截面闪烁晶体块之间。
23.如权利要求22所述的正电子发射断层成像的检测器模组的制造方法，其特征在于，使所述第一不对称的五边形截面闪烁晶体块和所述第三矩形截面闪烁晶体块耦合，使所述第二不对称的五边形截面闪烁晶体块和所述第四矩形截面闪烁晶体块耦合。
24.如权利要求21所述的正电子发射断层成像的检测器模组的制造方法，其特征在于，进一步包括设置多个矩形截面闪烁晶体块位于所述第一、二不对称的五边形截面闪烁晶体块之间。
25.如权利要求21所述的正电子发射断层成像的检测器模组的制造方法，其特征在于，还包括使所述第一、二不对称的五边形截面闪烁晶体块与所述第三矩形截面闪烁晶体块耦合。
26.如权利要求21所述的正电子发射断层成像的检测器模组的制造方法，其特征在于，楔形化所述第一、二矩形截面闪烁晶体块的两条边包括研磨所述边。
27.如权利要求21所述的正电子发射断层成像的检测器模组的制造方法，其中：
所述第一、二不对称的五边形截面闪烁晶体块各包括第一边，第二边和第三边，所述第一边垂直于所述第二边和第三边；
所述第一不对称的五边形截面闪烁晶体块的第一边和第二不对称的五边形截面闪烁晶体块的第一边均耦合到所述第三矩形截面闪烁晶体块。
28.一种正电子发射断层成像的检测器模组，其特征在于，包括：
第一不对称的五边形截面闪烁晶体块；
第二不对称的五边形截面闪烁晶体块；
矩形截面闪烁晶体块，所述矩形截面闪烁晶体块位于所述第一、第二不对称的五边形截面闪烁晶体块之间。
29.如权利要求28所述的正电子发射断层成像的检测器模组，其特征在于，所述第一、二不对称的五边形截面闪烁晶体块各包括第一边、第二边和第三边，所述第一边垂直于所述第二边和第三边。
30.如权利要求29所述的正电子发射断层成像的检测器模组，其特征在于，所述矩形截面闪烁晶体块和所述第一、第二不对称的五边形截面闪烁晶体块的第一边均相邻。
正电子发射断层成像的检测器模组及其制造方法
技术领域
背景技术
[0002] 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。
[0003] 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。
[0004] 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。
[0005] 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。
[0006] 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。
[0007] 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。
[0008] 通常，有两种方法可以把从晶体阵列/块的某一个晶体像素单元发出的光线分配到所述四个PMT上，以解码出该发光晶体的位置。一种方法是使上述晶体阵列/块耦合到一块具有不同锯割深度的光波导（如图1和图3所示）。所述光波导又被以常规方式（如图1所示）或者PQS方式（如图3所示）耦合到四个PMT。第二种方法是将发光晶体发出的光线通过其块内的相邻的晶体像素单元传输到所述四个PMT（如图2和图4所示）。通常又有两种方式来实现所述第二种方法。例如，GE公司利用具有不同表面光洁度（在四方柱的四个侧面上）的晶体来控制光线从一个晶体传输到下一个晶体的量。然而，由于能被利用的有效的表面光洁度的范围有限，因此能被PMT解码出的晶体的数量也就更加有限。一个晶体阵列/块内的晶体像素单元越少，照相机的图像分辨率就越低。第二种方式，如本发明的一些实施例所示，采用在每一个像素单元的每一个面上加上局部反射体（白色涂料或者镜面反射膜），如图5所示。
[0009] 图1示出了现有技术的采用外部光波导将闪烁探测器像素单元的光线传输到具有四个PMT的PET探测器阵列。图2示出了现有技术的采用内部光线分布将光线传输到具有四个PMT的PET探测器阵列。图3示出了采用外部光波导且具有和图1、2相同大小的PMT的PQS阵列。图3的配置能够提供更小的探测器像素（从而具有更高的成像分辨率），或者通过采用具有4倍大小体积的PMT提供相同大小的探测器像素（减少所需PMT的数量）。图4示出了PQS阵列通过内部光线分布来增加图像分辨率或者降低PMT的数量即成本。
[0010] 局部反射体可以用于控制光线扩散至相邻晶体像素的量。图5示出了应用在块内的探测器像素单元的局部反射体（以白色涂料为例）。由于上述局部反射体的大小和形状不限，因此更多的晶体像素单元可以用四个PMT解码出来，从而可以获得更高的图像分辨率。本发明的实施例还揭示了一种Slab-Sandwich-Slice制造方法（即SSS方法），以便更加有效和精确地制造可对位置解码的探测器阵列/块。所述局部反射体块状探测器可以以常规方式（如图2所示）或者以PQS方式（如图4所示）耦合到四个PMT。
[0011] 因此，PQS设计可以用来降低核物理成像设备（包括PET照相机在内）的生产成本和/或者改善其图形分辨率。随着PQS探测器内部结构的进一步改进，本发明揭示的PQS探测器可以获得四倍于现有技术的或者更高的像素分辨率。本发明实施例提供的PQS探测器中的每个光传感器可以解码256个晶体像素，而现有技术中的GE公司提供的PET照相机中的每个光传感器只能解码14个晶体像素。现有技术中的Siemens公司提供的PET照相机中的每个光传感器只能解码42个晶体像素。Philips公司提供的PET照相机中的每个光传感器平均能解码67个晶体像素。因此，相较于现有技术中的临床PET，本发明实施例提供的PQS探测器的每个光传感器能够探测5.4-18倍的像素单元，从而PQS照相机的层析图像的三维像素大小可以降低到原来的12.5-76分之一，这对于探测更小的癌症病灶或者早期的癌症意义重大，因此能够更好地预测和治疗癌症。
[0012] 典型的PQS探测器常具有如图6所示的矩形探测面板。然而，对于PET照相机而言，PET探测器需要围绕待测物形成如图7所示的探测器环。
[0013] 对于单光子发射断层成像（SPECT）照相机，尽管不需要探测器环，但是可以采用大的曲面探测器尽可能地贴近病患身体轮廓（比如心脏研究中），从而能够获得高的SPECT分辨率和灵敏度。为了形成环形的或者曲面的探测系统，可以把多个PQS平板探测器一个接一个地放置，以形成多边形的环或者曲面。但是，PQS探测系统通常在矩形面板的四条边上都有半个光传感器大小的非探测区域（无闪烁晶体），如图6所示。因此，把PQS平板相邻放置以形成探测器环或者探测曲面，可能会在每两个平面探测平板间形成一个光传感器大小的探测空隙。所述探测空隙可能导致如下问题（：a）低的探测灵敏度；（b）不能获得足够的空间采样率，除非旋转探测系统。而旋转系统会增加机械复杂性，影响探测系统的稳定性，增加定位误差以及生产成本。对于时间飞行PET（TOF-PET）情形，如果不旋转探测系统，这些探测空隙在图像重建过程中带来的问题会尤其严重。
[0014] 如图6和图7所示，闪烁晶体块构成探测阵列，这些探测阵列耦合到PMT上进而形成大的探测面板。这些探测面板可以相互接近放置形成如图7所示的探测器环状结构。如图6和7所示，由于在每个探测阵列末端，闪烁晶体探测块无法完全覆盖圆形的PMT，探测器环上的两块探测面板间的间隙等于或者大于一个PMT大小（两块相邻探测面板各占半个PMT）。
[0015] 对于类似于图7所示的含有12个PQS探测器的大型照相机系统，采用PQS设计能够节省数百个光传感器探测通道（包括光传感器和辅助电路），进一步降低照相机系统的生产成本。
[0016] 采用PQS设计，可以形成连续的PET探测器环或者部分探测器环，从而可以避免如图7所示的面板间的间隙。如图8所示，为了形成这种布局，每个探测块的四个面需要精确地加工成一定的斜面从而形成对称的五边形。然后，把这些五边形的模块紧邻放置形成如图7所示的环或者部分环。这种设置与PQS设计相兼容，这样每个光传感器的每个象限都与一个闪烁晶体阵列的象限相邻接。
[0018] 实现PQS技术的一个简单直接的方式是把多个闪烁晶体阵列/块封装在一个较大的平板探测模块里，并采用少量的板状探测模块（比如4到6块）将待测物包围。然而，这种方式会降低图像分辨率，即使对于视野范围中心附近的区域；而且，两块探测面板间的间隙也会使得灵敏度降低。早期的宾大PennPET（由美国宾夕法尼亚大学设计制造）的六角形的探测器环中就具有这种效应。为了改善这种状况，后来采用曲面状的掺铊的碘化钠（NaI（Tl））晶体形成环状的PennPET（Philips NaI PET）。
[0019] 在一个实施例中，HOTPET扫描仪在脑部成像模式下两块面板间的间隙是14.8mm，十二个这样的间隙就会导致探测灵敏度降低至少十个百分点。此外，虽然可以通过添加精确的旋转支架和旋转装置，以旋转扫描方式填充弦图中由间隙造成的缺失的探测器响应从而解决该问题，但是这种做法又会进一步增加生产成本。
[0020] 对于较小型的探测器环设计，每个探测阵列/块可以以拱形方式设置在所述探测器环上。“圆形”化的PQS设计需要两个相邻阵列分享同一个PMT，所以，每个探测阵列/块都需要被适量地研磨以形成接近五边形形状，如图8所示。在圆周方向上的每个阵列/块中的最外侧两排闪烁晶体也需要进行研磨以形成近似楔形。
[0021] 作为图8所示设计的一个实施例，可以把每个探测块放置在一个模具（或者夹具）里，通过研磨它的四个面，使其成为具有所需截面形状的模块。所有两侧为楔形的探测块被胶合以形成可靠的整体圆柱形的环，从而可以使其具有几乎百分之百的封装率以及尽可能高的探测灵敏度。
[0022] 现有技术中，例如Philips公司生产的医疗器械系统，采用模块化设计的近似于无间隙的PET探测器环，探测器环的每个探测模块由一个光学上相互隔离的闪烁晶体阵列组成。在特定实施例中，所述晶体阵列耦合至一个较厚的（比如，25mm）、透明的整体片状材料以分散光线。所述整体透明塑料片在与PMT耦合的输出端为曲面或倾斜的平面。在所述实施例中，所述整体曲面光波导被耦合至大型PMT阵列。采用此种布局的实施例中，闪烁的光线分布到所有耦合至整个探测模块的十五个PMT上（然而每个晶体的位置只是通过最近的七个PMT确定），比PQS设计中的四个PMT要多。在特定实施例中，上述系统本质上是个常规伽玛相机的Anger逻辑编码定位设计，只是把平面成像板改为了曲面成像板。
[0023] 在所述实施例中，所示光波导一方面吸收光信号，另一方面由于大面积的光散射减少入射到PMT的光线（散射的范围比用来提取闪烁晶体位置信息的七个PMT要大），因此降低了定位信号强度及定位精度。另外，在传统的伽玛相机中，众所周知，在如此大面积、且PMT接受来自所有的晶体像素单元的光线的探测头中，发生伽玛“堆积”事例（例如，在在先事例中，一个、二个、或者三个事例撞击探测头）的概率会更高。
发明内容
[0024] 本发明提供一种正电子发射断层成像（PET）的检测器模组及其制造方法，以解决现有技术中生产成本高、分辨率和灵敏度低等问题。
[0025] 根据本发明的一个方面，提供了一种PET的检测器模组，包括：多个光传感器；第一闪烁晶体阵列，所述第一闪烁晶体阵列包括多个闪烁晶体，所述晶体与所述光传感器耦合；其中，所述第一闪烁晶体阵列包括第一矩形截面晶体块，第一五边形截面晶体块和第二五边形截面晶体块，且所述第一矩形截面晶体块位于所述第一和第二五边形截面晶体块之间。
[0026] 可选的，所述PET的检测器模组进一步包括第二矩形截面晶体块，所述第二矩形截面晶体块位于所述第一和第二五边形截面晶体块之间。
[0027] 可选的，所述PET的检测器模组进一步包括k个矩形截面晶体块，所述k个矩形截面晶体块位于所述第一和第二矩形截面晶体块之间，其中，k为大于或等于1的整数。
[0028] 可选的，所述PET的检测器模组进一步包括N个闪烁晶体阵列，所述闪烁晶体阵列中的晶体与所述光传感器耦合，组成连续的多边形探测器环，其中，N为大于或等于1的整数。
[0029] 可选的，所述第一五边形截面晶体块包括与所述第一矩形截面晶体块相邻的第一边，所述第一五边形截面晶体块还包括第二边和第三边，且所述第一边与所述第二、三边均垂直；所述第二五边形截面晶体块包括与所述第二矩形截面晶体块相邻的第一边，所述第二五边形截面晶体块还包括第二边和第三边，且所述第一边与所述第二、三边均垂直。
[0030] 可选的，所述第一五边形截面晶体块包括第四边，所述第四边与所述第一五边形截面晶体块第一、二、三边之间具有第一锥度角；所述第一五边形截面晶体块包括第五边，所述第五边与所述第一五边形截面晶体块第一、二边之间具有第二锥度角；所述第一锥度角和所述第二锥度角相等。
[0031] 可选的，所述第一、二锥度角均等于180°/N。
[0032] 可选的，所述多个光传感器均为光电倍增管。
[0033] 可选的，第一光电倍增管和第二光电倍增管相互平行；所述第一、第二光电倍增管位于第三、第四光电倍增管之间；所述第三、第四光电倍增管不相互平行；第三、第四光电倍增管与所述第一、第二光电倍增管均不平行。
[0034] 根据本发明的另一个方面，提供了一种正电子发射断层成像（PET）的检测器模组，包括：多个光电倍增管和多个闪烁晶体阵列，所述多个光电倍增管与所述多个闪烁晶体阵列耦合形成一个连续的探测器环，其中每个闪烁晶体阵列包括多个矩形截面晶体块和多个不对称的五边形截面晶体块；每个矩形截面的晶体块位于一对不对称的五边形截面晶体块之间。
[0035] 可选的，每个矩形截面晶体块与一个不对称的五边形截面晶体块和一个矩形截面晶体块相邻。
[0036] 可选的，一对矩形截面晶体块位于一对不对称的五边形截面晶体块之间。
[0037] 可选的，三个矩形截面晶体块位于一对不对称的五边形截面晶体块之间。
[0038] 可选的，所述连续的探测器环包括第一和第二轴向末端，所述第一、二轴向末端包括多个闪烁晶体阵列，所述闪烁晶体阵列包括多个轴向长度大于周向长度的晶体块。
[0039] 根据本发明的另一个方面，提供了一种正电子发射断层成像（PET）的检测器模组，包括：多个光电倍增管和多个闪烁晶体阵列，所述多个光电倍增管与所述多个闪烁晶体阵列形成连续的探测器环，所述探测器环包括轴向和周向，其中所述多个光电倍增管与所述多个闪烁晶体阵列耦合；所述多个闪烁晶体阵列包括多个在周向上交替排列的矩形截面晶体块和五边形截面晶体块。
[0040] 可选的，所述交替排列包括两个相邻的矩形截面晶体块位于两个五边形截面晶体块之间。
[0041] 可选的，所述交替排列包括三个相邻的矩形截面晶体块在周向上位于两个五边形截面晶体块之间。
[0042] 可选的，所述交替排列包括四个相邻的矩形截面晶体块在周向上位于两个五边形截面晶体块之间。
[0043] 可选的，所述交替排列包括五个相邻的矩形截面晶体块在周向上位于两个五边形截面晶体块之间。
[0044] 可选的，所述连续的探测器环包括第一和第二轴向末端，所述第一、二轴向末端包括多个闪烁晶体阵列，所述闪烁晶体阵列包括多个轴向长度大于周向长度的晶体块。
[0045] 根据本发明的另一个方面，提供了一种正电子发射断层成像（PET）的检测器模组的制造方法，其特征在于，包括：
[0046] 提供多个矩形截面闪烁晶体块；
[0047] 修整第一矩形截面闪烁晶体块使其形成第一不对称的五边形截面闪烁晶体块，所述修整为楔形化所述第一矩形截面闪烁晶体块的两条边；
[0048] 修整第二矩形截面闪烁晶体块使其形成第二不对称的五边形截面闪烁晶体块，所述修整为楔形化所述第二矩形截面闪烁晶体块的两条边；
[0049] 排列所述第一、二不对称的五边形截面闪烁晶体块和第三矩形截面闪烁晶体块，使得所述第三矩形截面闪烁晶体块位于所述第一、二不对称的五边形截面闪烁晶体块之间。
[0050] 可选的，所述PET的检测模组的制造方法进一步包括设置第四矩形截面闪烁晶体块位于所述第一、二不对称的五边形截面闪烁晶体块之间。
[0051] 可选的，使所述第一不对称的五边形截面闪烁晶体块和所述第三矩形截面闪烁晶体块耦合，使所述第二不对称的五边形截面闪烁晶体块和所述第四矩形截面闪烁晶体块耦合。
[0052] 可选的，所述PET的检测模组的制造方法进一步包括设置多个矩形截面闪烁晶体块位于所述第一、二不对称的五边形截面闪烁晶体块之间。
[0053] 可选的，所述PET的检测模组的制造方法进一步包括使所述第一、二不对称的五边形截面闪烁晶体块与所述第三矩形截面闪烁晶体块耦合。
[0054] 可选的，楔形化所述第一、二矩形截面闪烁晶体块的两条边包括研磨所述边。
[0055] 可选的，所述第一、二不对称的五边形截面闪烁晶体块各包括第一边，第二边和第三边，所述第一边垂直于所述第二边和第三边；所述第一不对称的五边形截面闪烁晶体块的第一边和第二不对称的五边形截面闪烁晶体块的第一边均耦合到所述第三矩形截面闪烁晶体块。
[0056] 根据本发明的另一个方面，提供了一种正电子发射断层成像（PET）的检测器模组，包括：第一不对称的五边形截面闪烁晶体块；第二不对称的五边形截面闪烁晶体块；矩形截面闪烁晶体块，所述矩形截面闪烁晶体块位于所述第一、第二不对称的五边形截面闪烁晶体块之间。
[0057] 可选的，所述第一、二不对称的五边形截面闪烁晶体块各包括第一边、第二边和第三边，所述第一边垂直于所述第二边和第三边。
[0058] 可选的，所述矩形截面闪烁晶体块和所述第一、第二不对称的五边形截面闪烁晶体块的第一边均相邻。
[0059] 如下所详细解释，本发明具体实施例使得采用低成本、高分辨率的PQS探测器设计来制备更加经济实用、且无探测空隙的PET探测器环和多边形的SPECT探测面板成为可能。所述设计可以在不需要昂贵的、高精度的照相机旋转移动的前提下，增加探测灵敏度、改善数据采样和稳定性。本发明实施例可以采用如图3和图4所示的PQS设计。
[0060] 本发明实施例还可以减少用在原有的板状PQS设计的照相机中的光传感器。如下文所进一步解释，原有的PQS设计中，每个面板的每条边上的一半的光传感器都被浪费了。在本发明具体实施例中，采用无空隙的连续环，将不存在这种浪费。
[0061] 与前一节背景部分所述的现有技术不同，本发明实施例提供的PQS设计中，光信号被限制到四个PMT，因此可以获得较低的事件信号堆积。因此，与现有技术中的几乎无间隙的探测器环相比，本发明实施例的无间隙的PQSPET探测器环具有诸多优点。
[0062] 举例来说，本发明实施例提供的无间隙的PQS探测器环可以减少会引起图像质量下降的事件信号堆积。另外，更多的光信号可以被用来进行闪烁晶体像素单元的位置解码，进而获得更高的图像分辨率。由于时间分辨率与用来确定事件到达时间的光信号量成正比，本发明实施例提供的无间隙的PQSPET探测器环还可以获得更好的时间飞行分辨率。现有技术把每个晶体像素单元发出的光信号分散到很多个（比如，15个）PMT，但仅仅采用象素单元附近的PMT收集的光信号进行定时和定位测量，而本发明实施例提供的无间隙的PQS设计把所有的光信号仅传输到四个PMT。另外，本发明实施例提供的无间隙的PQS设计不需要使用外部的光波导，而现有技术某些实施例中用到的较厚的光波导会吸收并损失更多的光信号。
[0063] 相应地，与现有技术中使用弯曲的或者倾斜的整体光波导相比，无间隙的PQS设计能够获得更好的定时和定位/成像分辨率。进一步地，使用内部光波导的无间隙的PQS PET探测器环与使用外部光波导的设计可以获得更好的定时和定位/成像分辨率。
[0064] 如上所述的通过更高效的光探测提高分辨率的一个实施例中，无间隙PQS设计的每个PMT能够解码200-256个晶体像素单元，而现有的曲面或者倾斜整体光波导的设计，其一个PMT仅能解码67个系统级的晶体像素单元。现有的Siemens公司生产的PET中一个PMT能解码42个晶体像素单元，GE公司生产的PET中一个PMT能解码14个晶体像素单元。
[0065] 这些数据体现出本发明实施例提供的PQS设计相较于其他现有人体临床PET系统在成像分辨率方面的重大提高。以数码照相机为比喻，如果每个PMT能解码14个晶体像素单元的GE系统是像素为一百万的数字相机，则Siemens PET将是像素为3百万的相机，Philips PET将是像素3.4百万的相机，本发明实施例提供的无隙PQS设计的PET系统将是像素为一千八百万的相机。
[0066] 因此，应用PQS设计的无间隙的PET环状探测器或者多边形探测器能够大幅度提高图像分辨率和飞行时间分辨率，进而减少PET图像的噪音。然而，为了生产出适用于人体尺寸的探测器，设计图8所示的五边形的晶体块还需要解决生产过程中的一些障碍。
[0067] 如图8所示设计，需要将所有的探测模块修整（比如，研磨）成楔形的五边形。对于用于动物检测的小型PET系统，由于需要研磨的晶体块的数量相对较少，对单个探测模块单独进行研磨是可以接受的。然而对于用于人体尺寸的PET系统，其探测模块数量是用于动物检测的PET系统的数十至百倍之多，单个模块研磨会非常昂贵。本发明实施例提供的无间隙的PET探测系统生产成本更低，同时保持高的分辨率。
[0068] 为了简化说明，本发明揭示的所有的探测模块/阵列在图3和4中所示，未明确图示光波导。例如，以下提到的每个探测像素单元指的是在四个侧面上设置有局部反射体的探测像素单元，且有一部分作为光波导配置在其闪烁晶体像素单元的光线输出端。
[0069] 在一个实施例中，用于人体大脑检测的无间隙的PQS环状或者多边形探测器环包含20个探测面板，每个探测面板配置有48个PQS探测模块，所述48个PQS探测模块以4（周向）×129（轴向）的阵列设置。在特定实施例中，除了采用常规PQS探测设计，沿每个探测面板的两个边缘还采用伸长的不对称的PQS块设计，以增加可用的轴向视场。
[0070] 在以下描述中，“耦合”表示“连接”，包括非直接的、非物理上的连接。
[0071] 在以下说明中，在权利要求和/或者说明书中使用描述“一个”时，可以表示“一个”，也可以表示“包含一个或者多个”，或者“包含至少一个”。数值前面的“约”表示该数值可以有正、负5%的浮动范围。尽管本发明的描述会用到“或者”和“和/或”，权利要求中的“或者”表示“和/或”，除非明确说明其仅仅表示“或者”或者这种替换相互排斥。
[0072] 在以下说明中，“包括”（以及任何形式的包括）、“具有”（以及任何形式的具有）、“包含”（以及任何形式的包含）、以及“含有”（以及任何形式的含有）等均为开放式的表述。所以，当提到某个方法或者装置“包括”、“具有”、“包含”、或“含有”一个或者多个步骤或者单元时，所述方法或者装置具有所述述一个或者多个步骤或者单元，但并不仅限于具有所述一个或者多个步骤或者单元。同样地，描述某个方法的某个步骤或者某个装置的某个单元“包括”、“具有”””、“包含”、或“含有”一个或者多个特征的时候，所述步骤或者单元具有所述一个或者多个特征，但并不仅限于这些一个或多个特征。进一步地，描述某个装置或者结构用某种方式配置的时候，该装置或者结构至少可以用该方式配置，也可以用其他未列举的方式配置。
附图说明
附图说明
[0073] 图1示出了现有技术中包括外部光波导的PET探测器阵列示意图；
[0074] 图2示出了现有技术中通过块内的相邻的晶体像素单元传输光线的PET探测器阵列示意图；
[0075] 图3示出了现有技术中包括外部光波导的PQS阵列示意图；
[0076] 图4示出了现有技术中通过块内的相邻的晶体像素单元传输光线的PQS阵列示意图；
[0077] 图5示出了现有技术中应用在探测器像素单元阵列中的局部反射体结构示意图；
[0078] 图6示出了现有技术中PQS探测器的矩形探测面板的结构示意图；
[0079] 图7示出了现有技术中由PQS矩形探测面板形成的探测器环的结构示意图；
[0080] 图8示出了现有技术中采用梯形化的五边形PQS闪烁晶体块的PET探测器的结构示意图；
[0081] 图9是本发明的一个实施例的多个具有矩形截面的闪烁晶体块的截面结构示意图；
[0082] 图10是本发明的一个实施例的具有不对称五边形截面的闪烁晶体块的截面结构示意图；
[0083] 图11是本发明的一个实施例的包括矩形截面和不对称五边形截面的闪烁晶体块构成的闪烁晶体块阵列的截面结构示意图；
[0084] 图12是本发明的一个实施例的将如图11所示的闪烁晶体块阵列与PMT耦合的截面结构示意图；
[0085] 图13是本发明的一个实施例的由图11所示的闪烁晶体阵列构成的探测器环的截面结构示意图；
[0086] 图14是本发明的一个实施例的在轴向末端包括多个长形的闪烁晶体块的探测面板的顶面结构示意图。
具体实施方式
[0087] 在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
[0088] 其次，本发明利用示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，所述示意图只是实例，其在此不应限制本发明保护的范围。
[0089] 为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供一种正电子发射断层成像（PET）的检测器模组，包括：多个光传感器；第一闪烁晶体阵列，所述第一闪烁晶体阵列包括多个闪烁晶体，所述晶体与所述光传感器耦合；其中，所述第一闪烁晶体阵列包括第一矩形截面晶体块，第一五边形截面晶体块和第二五边形截面晶体块，且所述第一矩形截面晶体块位于所述第一和第二五边形截面晶体块之间。
[0090] 在本发明的一个实施例中，所述PET的检测器模组进一步包括第二矩形截面晶体块，所述第二矩形截面晶体块位于所述第一和第二五边形截面晶体块之间。
[0091] 图9-11示出了本发明一个实施例的闪烁晶体阵列。如图9-11所示，块阵列550包括多个具有矩形截面的闪烁晶体块510、520、530和540。在本实施例中，晶体块510和540被修整为截面为非对称的五边形，而晶体块520和530保持矩形截面。具体地，参考图9，晶体块510包括第一边511、第二边512、第三边513和第四边514。类似的，闪烁晶体块540包括第一边541、第二边542、第三边543和第四边544。在本实施例中，通过分别楔形化闪烁晶体块510的边513、514和闪烁晶体块540的边543、544可以使其具有非对称的截面。在一个具体实施例中，边513、514、543和544可以通过研磨的方式实现。为简洁起见，下面将详述闪烁晶体块
510的修整工艺。在本实施例中应注意，闪烁晶体块540的修整工艺和闪烁晶体块510的相同。
510的修整工艺。在本实施例中应注意，闪烁晶体块540的修整工艺和闪烁晶体块510的相同。
[0092] 在图10所示的实施例中，边513被楔形化（比如，研磨等方式）成不再与边511平行的边513a，边514被楔形化（比如，研磨等方式）成边514a和边514b。在本实施例中，边514紧挨着边513的部分被楔形化形成不与边514a或者边512平行的边514b。通过楔形化得到的不对称的五边形具有边514b,该边倾斜于边514a（原始边514的紧挨着边511的部分）。所述不对称的五边形还包括第二边512a，所述边512a比原来的第二边512要短。如图以及描述所示，在闪烁晶体块510的截面被修整为不对称的五边形之后，边511是唯一的保持原始长度和方向的边。这种修整通过两个步骤就能完成，比如：楔形化原始边513和514。
[0093] 晶体块510和540分别被楔形化成具有非对称五边形截面的块510a和540a之后，晶体块510a、520、530和540a就形成了块阵列550，如图11所示。在一个实施例中，边513a、543a位于阵列550的末端，且分别倾斜于边512a、542a，而且，边514b、544b分别倾斜于边514a、544a。在一个实施例中，可以制作多个和阵列550类似的晶体块，并且可以耦合在一起，这样，边513a和543a可以相邻。在特定实施例中，多个光电倍增管（PMT）可以以每个PMT耦合至多个阵列的方式耦合至阵列。在具体示例中，所述多个PMT可以以如美国专利申请5,319,
204、5,453,623、6,956,214和7,238,943中公开的、能提供象限共享的方式（PQS方式）耦合至所述多个晶体块阵列。在本发明的实施例中，PMT与面514b、544b耦合，所述面514b、544b分别倾斜于面514a、544a。如下文进一步图示和描述的实施例中，PMT既与具有矩形截面的闪烁晶体块耦合，又与具有不对称五边形截面的晶体块550耦合。
204、5,453,623、6,956,214和7,238,943中公开的、能提供象限共享的方式（PQS方式）耦合至所述多个晶体块阵列。在本发明的实施例中，PMT与面514b、544b耦合，所述面514b、544b分别倾斜于面514a、544a。如下文进一步图示和描述的实施例中，PMT既与具有矩形截面的闪烁晶体块耦合，又与具有不对称五边形截面的晶体块550耦合。
[0094] 图12是本发明的一个实施例的将如图11所示的闪烁晶体块阵列与PMT耦合的截面结构示意图。如图12所示，块阵列550与三个相互平行的PMT601、602和603耦合，所述三个PMT601、602和603与块阵列550的主轴551垂直（例如，与图10中所示的边512a、514平行的轴）。PMT604与倾斜的面514b、544b耦合，且倾斜于（即不平行于）PMT601、602和603。面513a、514b、543a和544b的方向使得多个块阵列550可以耦接在一起形成一个环，如图13所示。这种设计使得生产有效的、低成本的正电子发射断层成像扫描装置（positron emission tomography(PET)scanner）成为现实。
[0095] 图13是本发明的一个实施例的由图11所示的闪烁晶体阵列构成的探测器环的截面结构示意图。如图13所示，二十个块阵列550耦接在一起形成一个二十边形的探测器环650。块阵列550的数量（即多边形环的边数）可以用来确定边513a、514b、543a和544b楔形化的角度。举例来说，楔形化角度A1（如图10所示）可以用如下公式计算：A1=180°/N，其中N是用来形成多边形探测器环的阵列550的数目。楔形化角度A1为边514b和边514a之间的夹角（即边514b和与边514a平行的直线之间的锐角）。A1也表示边513a和与边512a垂直的线之间的锐角。
[0096] 本发明实施例还提供一种正电子发射断层成像（PET）的检测器模组，包括多个光电倍增管和多个闪烁晶体阵列，所述多个光电倍增管与所述多个闪烁晶体阵列形成连续的探测器环，所述探测器环包括轴向和周向，其中所述多个光电倍增管与所述多个闪烁晶体阵列耦合；所述多个闪烁晶体阵列包括多个在周向上交替排列的矩形截面晶体块和五边形截面晶体块。
[0097] 在某些实施例中，探测器环可以包括具有多个晶体块的晶体块阵列，在轴的末端的晶体块的轴向长度比周向的长度（轴向末端指的是从探测器环中心向外看的末端）要长。例如，如图14所示，探测器板555包括多个晶体块552和553，其中晶体块552和553与多个PMT600耦合。在本实施例中，闪烁晶体块553为正方形的（比如，从探测器环650的中心向闪烁晶体阵列的方向看）。此外，探测器板555的每个轴末端557和558均包括多个长方形的闪烁晶体块552，当从探测器环中心向外看时，所述延长形的闪烁晶体块552为矩形。
[0098] 可以理解的是，探测器板555可以由多个块阵列550形成，而且晶体块552和553可以放置在如图12所示的闪烁晶体块510a、520、530和540a的位置。图14中附加的数字标记用于表示从探测器环中心往外看时各个部件的空间位置关系。
[0099] 紧靠闪烁晶体阵列的末端557和558处，长方形的闪烁晶体块552延伸覆盖PMT的面积超过PMT自身面积的一半（例如，PMT位于图14所示的行615和625上）。如果在行615和625上像过去一样配置方形的闪烁晶体块，则该行上配置的PMT将有一半的面积不会被闪烁晶体块覆盖。也就是说，配置长方形的矩形闪烁晶体块552可以增加如此设计的探测器环的可用轴向视场。
[0100] 不采用延长形的不对称的PQS闪烁晶体块设计，靠近探测器板末端行557和558上的一半的PMT将会被浪费。在一个实施例中，探测器板的内部包括采用标准PQS设计的13×3
13的对称探测器块（闪烁晶体的大小为1.40×1.40×11mm），以及靠近轴向末端557、558处的边缘配置的不对称的探测器块。在一个具体的实施例中，每个探测器板包括40个常规（比如，矩形的）PQS设计的闪烁晶体块和8个不对称的PQS设计的闪烁晶体块，且所述不对称的块阵列位于探测面板边缘，该闪烁晶体阵列由13×15的闪烁晶体块组成（其中闪烁晶体的
3
大小为1.40×1.66×11mm）。一组由镜面反射膜组成的不对称设置的掩膜可以用来为不对称的闪烁晶体阵列分配闪烁光线。
13的对称探测器块（闪烁晶体的大小为1.40×1.40×11mm），以及靠近轴向末端557、558处的边缘配置的不对称的探测器块。在一个具体的实施例中，每个探测器板包括40个常规（比如，矩形的）PQS设计的闪烁晶体块和8个不对称的PQS设计的闪烁晶体块，且所述不对称的块阵列位于探测面板边缘，该闪烁晶体阵列由13×15的闪烁晶体块组成（其中闪烁晶体的
3
大小为1.40×1.66×11mm）。一组由镜面反射膜组成的不对称设置的掩膜可以用来为不对称的闪烁晶体阵列分配闪烁光线。
[0101] 相应地，本发明的实施例提供一种正电子发射断层成像（PET）的检测器模组的制造方法，包括：
[0102] 提供多个矩形截面闪烁晶体块；
[0103] 修整第一矩形截面闪烁晶体块使其形成第一不对称的五边形截面闪烁晶体块，所述修整为楔形化所述第一矩形截面闪烁晶体块的两条边；
[0104] 修整第二矩形截面闪烁晶体块使其形成第二不对称的五边形截面闪烁晶体块，所述修整为楔形化所述第二矩形截面闪烁晶体块的两条边；
[0105] 排列所述第一、二不对称的五边形截面闪烁晶体块和第三矩形截面闪烁晶体块，使得所述第三矩形截面闪烁晶体块位于所述第一、二不对称的五边形截面闪烁晶体块之间。
[0106] 在一个实施例中，所述PET的检测器模组的制造方法进一步包括设置第四矩形截面闪烁晶体块位于所述第一、二不对称的五边形截面闪烁晶体块之间。
[0107] 如图9所示，提供一个晶体块阵列550，所述快阵列550包括多个具有矩形截面的闪烁晶体块510、520、530和540。修整晶体块510和540使其成为为截面为非对称的五边形，而晶体块520和530保持矩形截面。具体地，晶体块510包括第一边511、第二边512、第三边513和第四边514。类似的，晶体块540包括第一边541、第二边542、第三边543和第四边544。在本实施例中，通过分别楔形化晶体块510的边513、514和闪烁晶体块540的边543、544可以使其具有非对称的截面。在一个具体实施例中，边513、514、543和544可以通过研磨的方式实现。
[0108] 为简洁起见，下面将详述闪烁晶体块510的修整工艺。在本实施例中应注意，闪烁晶体块540的修整工艺和闪烁晶体块510的相同。在图10所示的实施例中，边513被研磨成不再与边511平行的边513a，边514被研磨成边514a和边514b。在本实施例中，边514紧挨着边513的部分被研磨形成不与边514a或者边512平行的边514b。通过研磨得到的不对称的五边形具有边514b，该边倾斜于边514a（原始边514的紧挨着边511的部分）。所述不对称的五边形还包括第二边512a，所述边512a比原来的第二边512要短。
[0109] 如图11所示，晶体块510和540分别被楔形化成具有非对称五边形截面的块510a和540a之后，排列所述晶体块510a、540a、520和530，使得所述矩形截面晶体块520和530位于所述不对称的五边形截面闪烁晶体块510a和540a之间。晶体块510a、520、530和540a就形成了块阵列550。在一个实施例中，边513a、543a位于阵列550的末端，且分别倾斜于边512a、
542a，而且，边514b、544b分别倾斜于边514a、544a。在一个实施例中，可以制作多个和阵列
550类似的晶体块，并且可以耦合在一起，这样，边513a和543a可以相邻。在特定实施例中，多个光电倍增管（PMT）可以以每个PMT耦合至多个阵列的方式耦合至阵列。
542a，而且，边514b、544b分别倾斜于边514a、544a。在一个实施例中，可以制作多个和阵列
550类似的晶体块，并且可以耦合在一起，这样，边513a和543a可以相邻。在特定实施例中，多个光电倍增管（PMT）可以以每个PMT耦合至多个阵列的方式耦合至阵列。
[0110] 在一个具体实施例中，所述探测器块可以采用如下方法制备。首先，PQS探测器模块（比如，方形的块553和矩形的块552）组装（采用摩擦力、挤压或胶合的方法进行固定）成一个大的探测器板555。接下来，对探测器板555最外面的两排闪烁晶体块进行研磨使其两边楔形化。具体地，在与PMT耦合的表面（比如，面514a、514b、544a以及544b）、从最外面两排闪烁晶体块的中央或者靠近中央的地方开始进行楔形化。如前所述，楔形化的角度A1计算方法如下：A1=180°/N，其中N表示多边形探测器环的边的数目。
[0111] 接下来，对会与相邻的探测器配合的探测器侧面（比如：图11所示的513a和543a）进行研磨，使其具有楔形化的角度也是180°/N。
[0112] 可选地，所述步骤可以用其他方式实施，达到同样的效果。比如，如果整个探测器板的宽度是P数量个模块（图14中P为4），可以首先形成P-2（本实施例中为2个）个模块宽度的、探测面板的中央的非楔形化区域的条带；接下来，可以采用如下两种方式研磨形成外部边缘处的两个楔形化的闪烁晶体块的条带（：i）对每个闪烁晶体块单独研磨使其具有需要的形状，然后把研磨过的闪烁晶体块胶合至所述中央的非楔形化区域的条带；（ii）先把位于边缘排的多个闪烁晶体块胶合在一起形成一个晶体块宽度的长条，然后把所述长条研磨成需要形状，然后把研磨过的条状闪烁晶体块胶合至所述中央区域的非楔形化条带。
[0113] 然后，把制作好的多个探测器板555沿其楔形化的边（比如，边513a和边543a）邻接，形成如图13所示的无探测间隙的多边形探测器环650探测器环。如图12和13所示，所述探测面板直接耦合至多个PMT。完全位于探测面板内部的多个PMT采用常规的PQS方式耦合（如图3、4所示）。
[0114] 跨在两个相邻探测器板上的PMT（比如，图12中PMT604）倾斜于位于探测器板内部的PMT（比如，图12中PMT601、602、603），且倾斜的角度也为A1，等于180°/N，其中N表示多边形探测器环的边的数目。PMT604也以PQS设计方式与每个探测面板的楔形化的闪烁晶体阵列/块相耦合（如图3、4所示）。
[0115] 相应地，采用如图13所示的PQS设计同样可以得到无间隙的整体探测器环。在如图13所示的实施例中，采用20个闪烁晶体阵列550可以形成直径为47.7厘米的探测器环，所述探测器环的相邻探测面板间无探测间隙，没有浪费PMT利用率，使PMT的经济效益最大化。如果每个闪烁晶体阵列550都由采用如图14所示的探测器板555的布局，所述探测器将使用
1040个常规的圆形的PMT解码166,400个晶体像素单元。
1040个常规的圆形的PMT解码166,400个晶体像素单元。
[0116] 对于两个具有不同直径的探测器环的照相机，如果它们的多边形探测器环的边数相同，则楔形化的角度也将相同。然而，直径较大的照相机中探测面板的宽度较大，含有的常规的（非楔形化的）矩形闪烁晶体块也更多。
[0117] 对于采用包括N个探测器板的圆弧形的或者部分多边形探测器环（并非完整的多边形探测器环），可以被看做一个度数为M的部分探测器环，且其楔形化的角度为M/（2N）。
[0118] 综上所述，本发明实施例具有下述优点（但不仅限于）：（1）更高的晶体对PMT的解码率或者更高的探测分辨率，这样采用PQS设计，使用具有高光输出的闪烁晶体（如硅酸钇镥）制造的探测器可以使PMT的经济效能最大化；（2）两块非对称的多边形探测面板间无间隙，不需要系统旋转装置，且最大化了灵敏度；（3）不需要软件方法填充探测数据的探测间隙，所述填充会增加噪声并降低图像分辨率。此外，对于时间飞行（Time-of-Flight，TOF）PET探测器，由于在探测器间隙中的探测器响应数据中缺少TOF信息，用软件方法填充空隙不可行。
[0119] 本发明实施例还可以减少生产过程中所需的劳动力以及降低对生产技术的要求。在一个实施例中，不需要研磨960个单独的五边形的闪烁晶体块（如图8所示的用于动物及人体头部尺寸规格研究的全部采用楔形化的五边形闪烁晶体块的PET探测器），而仅仅需要
20个研磨过的五边形探测面板。这样研磨所需的工作量就减少到原来的四十八分之一。所述研磨精度要求很高，所以减少研磨量可进一步大大降低PET探测器的成本。采用本发明实施例，同样可以简化PET探测系统的旋转支架以及探测器冷却设备的机械设计。此外，系统维护更加方便，生产工艺步骤简化，进一步降低了探测器在制造过程中发生破碎的风险。在由五边形闪烁晶体块胶合构成的整体探测器环系统中，探测器任一部分的破碎都将使整个昂贵的探测器环报废。
20个研磨过的五边形探测面板。这样研磨所需的工作量就减少到原来的四十八分之一。所述研磨精度要求很高，所以减少研磨量可进一步大大降低PET探测器的成本。采用本发明实施例，同样可以简化PET探测系统的旋转支架以及探测器冷却设备的机械设计。此外，系统维护更加方便，生产工艺步骤简化，进一步降低了探测器在制造过程中发生破碎的风险。在由五边形闪烁晶体块胶合构成的整体探测器环系统中，探测器任一部分的破碎都将使整个昂贵的探测器环报废。
[0120] 因此，本发明实施例提供的方法和装置相对于现有技术具有显著的进步和优点。正如上面描述所提到的，现有技术中的系统和方法通常需要四个步骤才能形成具有对称的五边形截面的闪烁晶体块。由于施加剪切力于晶体块，每一个步骤都将增加晶体块损坏的风险。在现有技术的一个实施例中，每个晶体块都包括多个小的、胶合在一起的晶体像素单元，且在所述像素单元之间还有反射体（比如：高分子膜或者白色涂料）。研磨过程中产生的巨大剪切力，可能导致所述反射体和粘胶分离，或者粘胶和晶体像素单元分离，进而损坏所述晶体块，使其不再满足需求。
[0121] 与现有技术相比，本发明实施例形成所述具有不对称五边形截面的晶体块的生产步骤可以减少50%（由四步到两步），降低了损坏晶体块的风险，进而提高生产效率。在一个具体的实施例中，光一个4cm×4cm×2cm大小的晶体块所需原材料的费用约为$1,300。如果一个晶体块被损坏，生产所述晶体块所花劳动力和原材料（例如，反射膜）都将损失。假设所述劳动力成本为$200，每一个晶体块的损坏都将直接导致$1,500的损失。
[0122] 在一个具体的实施例中，一个PET扫描仪包括1000个闪烁晶体块，5%的损坏概率将导致$75,000（1,000个晶体块×0.05（损坏概率）×$1,500/晶体块）的成本损失。现有技术中，生产这样一个包括1000个晶体块的PET照相机，需要分别对每个晶体块的四个面进行研磨，也就是说总共有4000个面需要研磨。而本发明实施例中，假定每个阵列中每两个不对称的五边形晶体块具有两个矩形截面的晶体块，则仅仅500个晶体块需要被研磨。此外，每个五边形晶体块仅有两个边需要被楔形化（比如，研磨）。因此，仅有1000个面需要被楔形化，与现有技术相比减少了75%。假定现有技术和本发明实施例每个生产步骤中损坏的概率相同，则本发明实施例中晶体块损坏的概率也将降低75%。
[0123] 假定现有技术的晶体块损坏的概率为5%，则采用本发明实施例中提供的方法，所示晶体块的损坏概率将会降低至1.25%。对于一个包括1000个晶体块的PET系统而言，因单个晶体块损坏导致的成本损失将从$75,000降低至$18,750，制造成本的净降低了$56,250。
[0124] 本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。
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