一种辐射探测测量和成像方法及变结构pet设备的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种辐射探测测量和成像方法及实现该方法的变结构PET设备，该方法包括以下步骤：(1)确定待测量和成像区域的空间位置；(2)调节至少一个探测器的角度，使得所述调节后的探测器中轴穿过所述待测量和成像区域；(3)进行测量或者成像，所述进行测量或者成像的探测器包括部分或全部调节后的探测器。通过调节PET设备中探测器在固定机架内旋转角度，使得至少一个探测器的中轴汇集于待测量和成像区域中，从而该区域发射的成对伽马射线可以尽量垂直的入射进入对应探测器的晶体，尽量消除“深度效应”所带来的空间分辨率的损失，提高系统在待测量和成像区域的空间分辨率。
【专利说明】
一种辐射探测测量和成像方法及变结构PET设备
技术领域
[0001] 本发明属于医学成像仪器领域，涉及一种成像技术，尤其是断层成像的方法及装 置。
【背景技术】
[0002] 在辐射探测测量和成像领域，所用的探测器一般为闪烁晶体和光电倍增器件耦合 的结构，由于闪烁晶体有一定的厚度，当射线倾斜入射到晶体内部时，会在晶体的不同深度 处转换成可见光子，然后被光电器件探测。由于探测器无法知道射线与晶体作用的具体深 度，而只能将晶体与探测器耦合面作为射线被晶体探测的位置信息。因而会导致"深度效 应"（depth of interaction，D0I)，由此所造成的切向定位误差会降低福射探测测量的精 度和成像的效果。
[0003] 以正电子发射型计算机断层显像(Positron Emission Computed Tomography，简 称PET)为例，PET是核医学领域一种先进的临床检查影像技术。传统的PET成像系统由多个 探测器固定在机架上排列成环，当正电子湮灭辐射的γ射线对以一定角度分别切入晶体 时，由于晶体有一定厚度，射线在晶体的某一深度处与其发生相互作用，但却以晶体表面的 位置定位，导致"深度效应"（depth of interaction，D0I)，由此所造成的切向定位误差会 降低PET的空间分辨率，见附图1。图1是普通PET成像装置对某一位置成像的示意图（采用12 个探测器组成的系统进行说明）。可以看出此区域正电子湮灭辐射的γ射线对以一定角度 分别切入晶体，射线在晶体的某一深度处与其发生相互作用。探测器无法得到这一深度信 息，在对响应线进行重建时，只能以此晶体的表面作为相互作用点，重建的响应线（图1中虚 线部分)就与实际的响应线（图1中实线部分)有一段位移误差。这个切向定位误差会导致 PET成像的空间分辨率下降。
[0004] 这种影响的大小在PET成像系统视场的不同位置处的分布是不均匀的。在PET成像 系统视场的中心点，由于所有探测器的中心轴都汇集于此，"深度效应"影响较小，此处的空 间分辨率较高;越往视场的边缘处，产生的γ射线对切入晶体的角度越大，"深度效应"的影 响也较大，空间分辨率就会降低。可见传统的PET成像系统受到"深度效应"的影响，其空间 分辨率会降低，而且在越靠近视场边缘处，对其空间分辨率的影响越为严重。同时，在临床 中，往往需针对局部部位得到高质量的PET成像，传统的PET系统不能根据感兴趣的位置，调 节系统结构，提高对特定位置的空间分辨率。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种辐射探测测量和成像方法，其调节探测器的旋转角 度，使得调整的探测器的中轴穿过待测量和成像区域，利用至少一个调整的探测器进行测 量与成像时，能够尽量减少待测量和成像区域内发射的伽马射线入射到晶体内部的倾斜角 度(最佳为垂直入射），从而降低了"深度效应"所带来的空间分辨率的损失，提高系统对聚 焦区域的空间分辨率，以得到对待测量和成像区域更精准的成像。
[0006] 为达到上述目的，本发明的解决方案是：
[0007] 一种辐射探测测量和成像方法，包括以下步骤：
[0008] (1)确定待测量和成像区域的空间位置；
[0009] (2)调节至少一个探测器的角度，使得所述调节后的探测器中轴穿过所述待测量 和成像区域；
[0010] (3)进行测量或者成像，所述进行测量或者成像的探测器包括部分或全部调节后 的探测器。
[0011] 所述步骤(2)中，所述调节后的探测器的中轴均汇聚至所述待测量和成像区域内 任意一点F处，所述F点的空间位置为F (Xf，yf，z f);
[0012] 优选的，所述F点为待测量和成像区域的中心点。
[0013] 所述的辐射探测测量和成像方法应用于PET设备成像，所述待测量和成像区域为 感兴趣区域，所述待测量和成像区域的空间位置为感兴趣区域在视场中的空间位置；
[0014] 优选的，经由成像前诊断步骤确定感兴趣区域、所述F点在视场中的空间位置;或， 在成像过程中确定感兴趣区域、所述F点在视场中的空间位置；
[0015] 优选的，经由结构成像数据或经由功能成像数据确定F点在视场中的空间位置F (xf,yf,zf)〇
[0016] 所述PET设备的探测器呈环状分布，包括Μ组探测器环，所述每组探测器环中设置Ν 个探测器，Μ，Ν多1，或所述PET设备的探测器呈板状分布，包括相对设置的两组探测器板，所 述每组探测器板包括Μ排N列探测器以及固定所述Μ排N列探测器的一平板机架，M，N多1，则 步骤(2)中：
[0017] (2-1)分另議定每个探测器旋转角度ym,n(a m,n，pm,n)，其中m的取值为1，2,3,…，M， η的取值为1，2,3,…，N;
[0018] (2-2)驱动每一个探测器旋转角度ym,n(a m,n，i3m,n)以使得每个探测器的中轴均汇 聚至所述F(xf，yf，zf)处。
[0019] 所述步骤(2-2)中，包括步骤(A):首先驱动每一个探测器在其探测器环所在平面 内旋转<V n，然后驱动探测器在垂直于其探测器环的平面内旋转iV n;
[0020] 或，包括步骤(B):首先驱动每一个探测器围绕其中轴自转am,n度以使得探测器旋 转至目标平面，然后驱动所述探测器在所述目标平面内旋转旋转iV n。
[0021 ]建立视场的空间模拟坐标系，经由建模方式确定所述的大小：
[0022] 所述探测器呈环状分布时，定义探测器环的轴向为z轴方向，每一组探测器环所在 的平面为X〇 mY，所述平面X〇mY与Z轴的交点为0m(0,0，Zm)，对于第m环的第η个探测器，取其头 部中心点为其位置信息，记为〇%"(&， 711，~）；所述探测器呈板状分布时，定义平行于探测器 板行的方向为X轴方向，平行于探测器板列的方向为Ζ轴方向，垂直于探测器板所在平面的 方向为Υ轴方向，三者交汇于〇 m(〇,〇，zm)点，每个探测器板中，对于第Μ行Ν列个探测器，取其 头部中心点为其位置信息，记为Dm, n( Xn，yn，Zm)，则：
[0023] 步骤(A)中，所述am, n为(-，-凡，0)与 - x;,，y，-凡，0)的夹角，其中 K为F在平面X(U〇l的投影，其坐标为(Xf，yf，0)根据向量的夹角公式：
[0025]所述厂xj/-_y"，z:r与的夹角，则根 据向量的夹角公式可知：
[0027]或，步骤⑶中，所述€^为^^,，0,2/-2(")与：^%/>0?0)的夹角，为?在直线 0%1上的投影，其坐标为(0，^，~），根据向量的夹角公式可知：
[0029]所述 βω, η 为为 X>,"，"0m (-，-J"，〇)与 A^FCXy - xn , 凡，％ -Zm)的夹角，根据向量 的夹角公式可知：
[0031]步骤(3)中，所述测量和成像包括以下步骤:根据所述用于测量或者成像探测器的 转动角度确定各种晶体的位置信息后，确定各个位置发生的湮灭事件被任意一对晶体探测 到的概率，从而确定系统响应矩阵，并用于迭代重建算法，获得成像图像。
[0032] 所述的辐射探测测量和成像方法，其应用于CT、SPECT、PET-CT、CT-SPECT的成像。 [0033] 一种实现所述辐射探测测量和成像方法的变结构PET设备，包括多个探测器组件， 每个探测器组件包括一探测器以及一前端电路，其特征在于:所述PET设备还包括至少一确 定对应探测器旋转角度建模模块以及至少一驱动对应探测器旋转丫^(<^"，匕,")角度的转 动控制模块，所述每个探测器与其中一建模模块以及其中一转动控制模块分别通信连接， 所述转动控制模块输入端与对应探测器的建模模块通信连接，以接受所述建模模块的指令 带动对应探测器转动相应旋转丫_(<^"，^")角度，使得所述探测器的中轴穿过所述放射 发生区域。
[0034]所述建模模块以及转动控制模块对应PET设备中的探测器数量设置，所述探测器 组件中均包括一用于确定对应探测器旋转角度丫^(<^"，匕,")的建模模块以及一用于带动 相应探测器转动γ m,n(am,n，i3m, n)的转动控制模块；
[0035]优选的，每组转动控制模块均包括第一转动单元以及第二转动单元，所述第一转 动单元和第二转动单元的输出端均与相应的探测器固定连接，且所述第一转动单元的输入 端与所述建模模块通信连接以接受所述建模模块的指令带动所述探测器转动a m,n度，所述 第二转动单元的输入端与所述建模模块通信连接以接受相应建模模块的指令带动所述探 测器转动' η度。
[0036] 变结构PET设备包括Μ组探测器环，所述每组探测器环呈环状分布，包括Ν个探测器 以及用于固定所述Ν个探测器的一模块安装板，Μ，Ν彡1;
[0037] 优选的，所述第二转动单元与相应探测器固定连接用于驱动所述探测器在垂直于 探测器环的平面内旋转?ν,η，所述第一转动单元用于驱动所述第二转动单元以及与所述第 二动力单元固定连接的探测器在探测器环所在平面旋转<vn，
[0038] 进一步的，所述第二转动单元包括与对应建模模块通信连接的第二动力组件、第 二传动组件、第二转动轴以及第一旋转架，所述第一旋转架包括垂直固定连接的第一安装 板与第二安装板，所述第一安装板平行于探测器环所在平面设置，所述第二安装板垂直于 所述探测器环面设置，所述第二动力组件的输出端与所述第二转动轴均切向设置，且所述 第二转动轴固定于所述探测器上，所述第二安装板对应所述第二转动轴以及所述第二动力 组件的输出端设置开孔，所述第二转动轴与所述第二动力组件的输出端穿过所述开孔后经 由所述第二传动组件连接;所述第一转动单元包括与对应建模模块通信连接的第一动力组 件、第一传动组件以及第一转动轴，所述第一动力组件固定设置于所示模块安装板上，所述 第一转动轴固定于所述第一安装板上，第一动力组件的输出端与第一传动轴均轴向设置且 二者经由所述第一传动组件传动连接；
[0039] 或，所述第二转动单元与所述探测器固定连接用于驱动所述探测器在目标平面 Dm,nFF 〃内旋i3m,n，所述第二传动单元包括与所述建模模块通信连接的第四动力组件、第四传 动组件、第四转动轴以及第二旋转架，所述第二旋转架包括垂直固定连接的第三连接板与 第四连接板，所述第三连接板平行于轴向设置、所述第四连接板平行于探测器环所在平面 设置，所述第四动力组件的输出端与所述第四转动轴均平行于轴向设置，且第四转动轴与 所述探测器固定连接，所述第四连接板对应所述第四动力组件的输出端与所述第四转动轴 分别设置两个开孔，所述第四动力组件的输出端与所述第四转动轴穿过所述开孔后经由所 述第四传动组件传动连接;所述第一转动单元包括与建模模块通信连接的第三动力组件、 第三转动轴，所述第三动力组件固定于所述模块安装板上，所述第三转动轴径向固定在所 述第三连接板上，且第三动力组件的输出端与所述第三转动轴转动连接以经由所述第一转 动单元带动所述第二转动单元以及探测器自转a m,n。
[0040] 所述的变结构PET设备，包括相对设置的两组探测器板，所述每组探测器板中，探 测器呈板状分布，包括Μ排N列探测器以及固定所述Μ排N列探测器的一平板机架，M，N多1;
[0041] 优选的，所述第二转动单元与所述探测器固定连接用于驱动所述探测器在垂直于 探测器环的平面内旋转K,n，所述第一转动单元用于驱动所述第二转动单元以及与所述第 二动力单元固定连接的探测器在探测器环所在平面旋转<v n;
[0042] 进一步的，所述第二转动单元包括与建模模块通信连接的第二动力组件、第二传 动组件、第二转动轴以及第一旋转架，所述第一旋转架包括垂直固定连接的第一安装板与 第二安装板，所述第一安装板平行于探测器环所在平面设置，所述第二安装板垂直于所述 探测器环面设置，所述第二动力组件的输出端与所述第二转动轴均切向设置，且所述第二 转动轴固定于所述探测器上，所述第二安装板对应所述第二转动轴以及所述第二动力组件 的输出端设置开孔，所述第二转动轴与所述第二动力组件的输出端穿过所述开孔后经由所 述第二传动组件连接;所述第一转动单元包括与建模模块通信连接的第一动力组件、第一 传动组件以及第一转动轴，所述第一动力组件固定设置于所示模块安装板上，所述第一转 动轴固定于所述第一安装板上，第一动力组件的输出端与第一传动轴均轴向设置且二者经 由所述第一传动组件传动连接；
[0043] 或，所述第二转动单元与所述探测器固定连接用于驱动所述探测器在目标平面内 旋后^，所述第二传动单元包括与所述建模模块通信连接的第四动力组件、第四传动组件、 第四转动轴以及第二旋转架，所述第二旋转架包括垂直固定连接的第三连接板与第四连接 板，所述第三连接板平行于轴向设置、所述第四连接板平行于探测器环所在平面设置，所述 第四动力组件的输出端与所述第四转动轴均平行于轴向设置，且第四转动轴与所述探测器 固定连接，所述第四连接板对应所述第四动力组件的输出端与所述第四转动轴分别设置两 个开孔，所述第四动力组件的输出端与所述第四转动轴穿过所述开孔后经由所述第四传动 组件传动连接;所述第一转动单元包括与建模模块通信连接的第三动力组件、第三转动轴， 所述第三动力组件固定于所述模块安装板上，所述第三转动轴径向固定在所述第三连接板 上，且第三动力组件的输出端与所述第三转动轴转动连接以经由所述第一转动单元带动所 述第二转动单元以及探测器自转<v n。
[0044] 所述第一动力组件、第二动力组件、第三动力组件、第四动力组件为电机，所述第 一传动组件、第二传动组件以及第四传动组件为传动皮带；
[0045] 优选的，所述第一转动轴、第二转动轴设置于所述探测器用于安装晶体的头部位 置处，所述第一动力组件、第二动力组件设置于所述探测器底部的外部，所述第一安装板、 第一传动组件的长度高于所述探测器长度设置以传动连接所述第一动力组件与所述第一 转动轴，所述第二安装板以及第二传动组件长度高于所述探测器长度设置以传动连接所述 第二转动轴与第二动力组件；
[0046] 优选的，所述第四转动轴设置于所述探测器用于安装晶体的头部位置处，所述第 三转动轴设置于所述探测器的底部所在上，所述第三动力组件、第四动力组件设置于所述 探测器底部的外部，所述第四安装板以及第四传动组件长度高于探测器长度设置以传动连 接所述第四转动轴和第四动力组件；
[0047] 优选的，所述模块安装板对应所述第一动力组件的输出端、第一转动轴设置开孔， 所述第一动力组件的输出端、第一转动轴穿过所述开孔后经由所述第一传动组件传动连 接；
[0048]优选的，所述模块安装板为环形板，所述第三动力组件均匀分布，分布径向与所述 环形板的内壁固定连接。
[0049] 由于采用上述方案，本发明的有益效果是：
[0050] 本发明所示的辐射探测测量和成像方法，可应用于PET、CT、STOCT、PET-CT、CT-SPECT等成像设备中，在成像时，其调节探测器的旋转角度，使得探测器的中轴穿过待测量 和成像区域，即根据需要使得相应的探测器的中轴汇聚于待测量和成像区域，从而待测量 和成像区域发射的伽马射线能够已以较优的角度(最佳为垂直)入射至射到晶体内部，一方 面，能够可以尽量消除"深度效应"对此区域的空间分辨率恶化的影响；另一方面，由于消除 了晶体"深度效应"的影响，所以无需采用复杂的D0I探测器来提高系统的空间分辨率，降低 了成像设备的生产成本，同时，由于晶体的厚度对系统空间分辨率的影响不再明显。所以可 以采用更厚的晶体，在不降低系统空间分辨率的前提下，提高系统灵敏度。同时还可以采用 低密度、低成本的晶体材料，通过加大晶体的厚度，在不降低系统空间分辨率和系统灵敏度 的前提下，进一步的降低设备成本。
[0051] 在上述辐射探测测量和成像方法的基础上，本发明进一步的提供了一种应用所述 辐射探测测量和成像方法的变结构PET设备，在进行成像时，首先通过软硬件设计使得PET 设备的部分或者全部探测器可在固定机架内根据需求进行角度旋转，从而控制相应的探测 器的中轴汇聚于感兴趣区域以进行该区域内产生的γ射线的采集;然后在配合相应的数据 采集、数据处理以及图像重建等算法最终实现对感兴趣区域（即辐射探测的测量和成像区 域)成像，从而一方面，能够可以尽量消除"深度效应"对此区域的空间分辨率恶化的影响； 另一方面，由于消除了晶体"深度效应"的影响，所以无需采用复杂的DOI探测器来提高系统 的空间分辨率，降低了 PET设备的生产成本，同时，由于晶体的厚度对系统空间分辨率的影 响不再明显。所以可以采用更厚的晶体，在不降低系统空间分辨率的前提下，提高系统灵敏 度。同时还可以采用低密度、低成本的晶体材料，通过加大晶体的厚度，在不降低系统空间 分辨率和系统灵敏度的前提下，进一步的降低设备成本。
【附图说明】
[0052]图1是现有的PET成像方法原理不意图；
[0053]图2为本发明所示辐射探测测量和成像方法应用于环形PET实施例的原理示意图； [0054]图3为本发明所示辐射探测的测量和成像应用于平板PET实施例的原理示意图；
[0055] 图4为步骤(A)中应用于环形PET中时聚焦步骤示意图；
[0056] 图5(a)为步骤(B)中应用于环形PET中时的聚焦步骤示意图；
[0057] 图5 (b)为步骤(B)中应用于平板PET中时的聚焦步骤示意图；
[0058] 图6是本发明所示成像方法步骤(3)中系统响应矩阵计算示意图；
[0059]图7(a)是本发明所示变结构环形PET设备一实施例的结构示意图；
[0060]图7(b)是图7(a)所示变结构环形PET设备反面结构示意图；
[0061 ]图8是本发明所示的变结构平板PET-实施例的结构示意图；
[0062] 图9(a)、图9(b)、图9(c)、图9(d)是图7所示实施例中一转动控制模块的结构示意 图；
[0063] 图10是图9所示转动控制模块中探测器与第二转动轴的连接结构示意图；
[0064] 图11是图9所示转动控制模块中第一转接板与第一转动轴的连接结构示意图；
[0065] 图12是本发明所示变结构PET设备一实施例中转动控制模块的结构示意图；
[0066] 图13是图12所示转动控制模块另一视角的结构示意图；
[0067] 图中：模块安装板110、探测器120、第一转动单元310、第一动力组件311-1、第一传 动组件311-2、第一转动轴311-3、第二动力组件321-1、第二传动组件321-2、第二转动轴 321- 3、第一安装板321-4、第二安装板321-5、第三动力组件312-1、第三转动轴312-2、第二 转动单元320、第四动力组件322-1、第四传动组件322-2、第四转动轴322-3、第三连接板 322- 4、第四连接板322-5。
【具体实施方式】
[0068] 以下结合附图所示实施例对本发明作进一步的说明。
[0069] 本发明首先公开了一种辐射探测测量和成像方法，包括以下步骤：
[0070] (1)确定待测量和成像区域的空间位置；（2)调节至少一个探测器的角度，使得所 述调节后的探测器中轴穿过所述待测量和成像区域；（3)进行测量或者成像，所述进行测量 或者成像的探测器包括部分或全部调节后的探测器。
[0071]本发明所示的辐射探测测量和成像方法中，调节后的探测器的中轴穿过所述待测 量和成像区域后，利用至少一个调整的探测器进行辐射探测的测量和成像，待测量和成像 区域内发射的伽马射线可以一个更好的角度(垂直为最佳）的入射进入调整后探测器的晶 体，从而尽量的降低"深度效应"所带来的空间分辨率的损失，提高系统对聚焦区域的空间 分辨率，以得到对待测量和成像区域更精准的成像。
[0072] 上述成像辐射探测测量和成像方法可应用于PET、CT、SPECT、PET-CT、CT-SPECT等 设备的成像中。当其应用于CT设备成像时，待测量和成像区域为CT中射线产生区域，即X射 线源所在的位置，当其应用于PET或SPECT设备成像时，待测量和成像区域则为感兴趣的区 域，即病灶、某种生理代谢过程所在的区域，此区域具有较高的临床诊断或者科学研究价 值，需要对其进行精准成像。
[0073] 步骤(2)中，调节后的探测器的中轴只需穿过待测量和成像区域即可相对实现更 为精准的成像，各探测器的中轴可尽量平行待测的射线方向设置以实现待测量和成像区域 内发射的伽马射线垂直为的入射进入调整后探测器的晶体;各探测器的中轴也可自由组合 在待测量和成像区域形成至少一个交叉点。本实施例中，将各探测器的中轴汇聚至所述待 测量和成像区域内任意一点F(空间位置为？(^^，^))处进行后续的成像，作为一个优选 方案，所述F点为待测量和成像区域的中心点。
[0074] 步骤(3)在进行测量或者成像时，所述进行测量或者成像的原始探测器数量以及 调整后的探测器数量可根据实际需求进行自由组合，可包括成像设备中所有的原始探测器 以及所有调整后的探测器；或包括成像设备中部分的原始探测器以及部分调整后的探测 器;或包括所有的原始探测器以及部分调整后的探测器;或只包括所有调整后的探测器等 各种情况。
[0075] 以下以辐射探测测量和成像方法应用于PET设备进行成像对该测量和成像方法进 行进一步的说明。如图2和图3所示，为便于描述与理解，下述实施例中，均已探测器的中轴 汇聚至所述待测量和成像区域内任意一点F(空间位置为F( Xf，yf，zf))处进行后续的成像的 方法为例进行说明。
[0076] 在其中一实施例中，PET设备为环形PET，PET设备的探测器呈环状分布，包括Μ组探 测器环，所述每组探测器环中设置Ν个探测器，Μ，Ν彡1，或所述PET设备的探测器呈板状分 布，包括相对设置的两组探测器板，所述每组探测器板包括Μ排N列探测器以及固定所述Μ排 Ν列探测器的一平板机架，Μ，Ν多1，则辐射探测测量和成像方法包括以下步骤：
[0077] (1)确定待测量和成像区域即感兴趣区域位于视场中的空间位置;步骤（1)中，首 先确定待测量和成像区域（即感兴趣的区域）中任意一点位于视场中的空间位置F( Xf，yf， Zf);F(Xf，yf，Zf)可以在进行成像前通过医学预诊断判断待测量和成像区域，也可以在成像 过程中，根据实时的功能成像的结果，找出待测量和成像区域，选定待测量和成像区域中的 一点F( Xf，yf，zf)作为聚焦点，然后进行后续步骤⑵和步骤(3)，获得该区域更加精细的成 像结果。
[0078] 若在成像的同时确定待测量和成像区域时，则待测量和成像区域中任意一点已处 于视场内，其实际空间位置即为？(对，7^^)。一般的，可通过(：1'成像获取结构成像数据，找 到感兴趣的待检测点的准确位置，或通过MRI成像获得功能成像数据，以用于确定待测量和 成像区域中的待检测点，当在成像过程中确定待测量和成像区域时，还可以在成像过程中 实时的改变聚焦的位置，探索某些未知的感兴趣区域。
[0079] 若需要在成像前确定待测量和成像区域时，需要经由坐标转换的步骤以确定待测 量和成像区域中的某一点位于视场中的位置F(x f，yf，zf)。若被测物体实际所在的坐标系为 坐标系，其原点为V，根据被测物体的三维结构信息，可以知道感兴趣区域位于坐标系 内的位置为P(Xp，yP，Zp)。对物体进行成像时，根据被测物体在PET视场的位置，可以知道0 / 坐标系的原点亇位于PET视场0坐标系的位置(w，y。'，ζ。'）。所以可以换算出待测量和成像 区域位于PET视场0坐标系的位置F(xf，yf，zf)的坐标为(χρ+χ。'，y P+y。'，ζΡ+ζ。'）。同时，也可通 过CT或MRI预先对患者进行扫描获得结构成像数据或能成像数据，然后在进行PET成像。比 如通过事先的诊断或者上一次成像的结果，判断出患者的病灶可能处于膀胱处，那么感兴 趣区域就是膀胱;然后根据待测物体的结构模型或者其结构成像的信息，准确计算出感兴 趣区域的位置坐标信息。
[0080] 上述操作者可根据已有医疗条件选择合适的方式确定待测量和成像区域以及待 检测点，一般的，选择待测量和成像区域的中心点作为聚焦点，确定待测量和成像区域中心 点位于视场的空间位置作为聚焦的坐标。
[0081] 当确定？(对，^，^)后，进入步骤(2)，根据需求调整部分或者全部探测器的角度， 使得调整后探测器的中轴均汇聚至所述F( Xf，yf，zf)处。这样该待测量和成像区域内发射的 成对伽马射线可以尽量垂直的入射角度进入调整后的探测器晶体中，从而可以尽量消除 "深度效应"所带来的空间分辨率的损失，提高系统对聚焦区域的空间分辨率。
[0082] (2-1)首先分别确定探测器旋转角度ym,n(a m,n，0m,n)，其中m的取值为1，2,3,…，M， η的取值为1，2,3,…，N;(2_2)然后驱动每一个探测器旋转角度ym,n(am, n，i3m,n)以使得每个 探测器的中轴均汇聚至所述F(Xf，yf，zf)处。
[0083] 有多种方法可以确定每个探测器的旋转角度丫^…^馭丄本实施例中眉过步 骤(A)或步骤(B)两种方式确定(2-1)中旋转角度Ym, n(am,n，0m,n)。
[0084] 当使用步骤(A)使得每个探测器旋转角度7%"((^11，匕,11)以转动至指定位置确定 方式如下：首先驱动每一个探测器在其探测器环所在平面内旋转a m,n，然后驱动探测器在垂 直于其探测器环的平面内旋转仏^对应的，如图4所示，建立视场空间的模拟坐标系，经由 建模方式确定步骤(A)中<^, 11与0111的大小:定义PET系统的轴向为Z轴方向，每一组探测器环 所在的平面为X〇 mY，所述平面X〇mY与Z轴的交点为0m(0,0，Zm)，对于第m环的第η个探测器，取 其头部中心点为其位置信息，记为Dm, η ( Xη，y η，Z m ):则所述a m, η为(-, 0)与 _V",0)的夹角，根据向量的夹角公式：
[0086]所述βΜ，η为γ,-χ,ζ, -zM)与 的夹角，F' (xf，yf ,ζρ )为F(xf，yf，zf)在平面XOmY上的投影，贝帳据向量的夹角公式可知：
[0088]当使用步骤(B)使得每个探测器旋转角度7%"((^11，匕,11)以转动至指定位置确定 方式如下:首先驱动每一个探测器围绕其中轴自转am,n度以使得探测器旋转至目标平面，然 后驱动所述探测器在所述目标平面内旋转旋转K,n。如图5(a)所示，建立视场空间的模拟坐 标系，经由建模方式确定步骤(Β)中a m, "与0% η的大小:定义PET系统的轴向为Ζ轴方向，每一 组探测器环所在的平面为X〇mY，所述平面轴的交点为0 m(0,0，Zm)，对于第m环的第η 个探测器，取其头部中心点为其位置信息，记为Dm,n(Xn，y n，zm):F'为F在XOmY上的投影，其坐 标为(Xf，yf，Zm)，F〃为F在直线Dm, nOm上的投影，其坐标为(0，yf，Zm)，
[0089]所述z",)与？^(X/，0,0)的夹角，根据向量的夹角公式可知：
[0091 ]所述β??, η为为 X,,，-_y"，〇)与 - χ"，y, - - Zm )的夹角，根据向量 的夹角公式可知：
[0093] 当每个探测器移动到指定位置，即各个探测器的中轴线均汇聚至F(Xf，yf，Zf)时， 即可对待测量和成像区域聚焦成像。
[0094] 步骤(3)中，根据步骤(2)中每个探测器的转动角度确定整个成像系统精确的系统 响应矩阵，以用于重建算法，获得成像图像。具体的，如图6所示，首先根据每个探测器的旋 转角度丫￥(\ 11，^11)计算出每个晶体表面四个顶点的坐标。对于任意一对晶体，它们的表 面用其四个顶点表示，分别记为以1，81，(^，0〇和以」，8」，(：」，0」），设1^ 2为视场中待成像图 片上某一像素点，采用立体角的方法计算点Ix,y, z处产生的湮灭事件被某一对晶体探测到的 概率?^(^7,2)。计算方法如下，将晶体表面(、，8」，(：」，0」)通过点1", 2在晶体表面^#， 所在平面上进行投影，其投影四边形为(Α、，Β、，(Λ，Ο、），0$Β(Α、，Β、，(Λ，Ο、） 与四边形(仏瓜义心撤公共部分咽中阴影部分伪以^凡^丄计算点^^到公共四 边形(Α7 ιΗΑ,?' j)的立体角Si,j(x，y，z)，由于Si,j(x，y，z)与Pi,j(x，y，ζ)成正比，从而可以 得到点Ix, y,z处产生的湮灭事件被某一对晶体探测到的概率P^(x，y，z)。所有的Pu(X，y， Z) 组成系统的响应矩阵R。根据此响应矩阵响R，采用迭代重建的方法进行图像重建，得到被测 物体的聚焦成像图片。
[0095]在另外一实施例中，PET设备为平板PET，探测器呈板状分布时，定义平行于探测器 板行所在的方向为X轴方向，平行于探测器板列所在方向为Z轴方向，垂直于探测器板所在 平面的方向为Z轴方向，三者交汇于0 m(0,0，Zm)点，每个探测器板中，对于第m行η列个探测 器，取其头部中心点为其位置信息，记为〇?,"(&， 711，~），辐射探测测量和成像方法步骤与环 形PET成像相同。
[0096] (1)确定待测量和成像区域的空间位置；
[0097] (2)调节平板PET中至少一个探测器的角度^^^，^丄使得所述调节后的探 测器中轴穿过所述待测量和成像区域；
[0098]步骤(A)中，所述<^为获^：(-xH,-_y",〇)与瓦^(*厂χ"，々-Λ，〇)的夹角，其中 Κ为F在平面X(U〇:的投影，其坐标为(Xf，yf，0)根据向量的夹角公式：
[0100]所述γΛ A,,"F(X/ - χ?, l - Λ，分-\)与 A"."广（χ/ - χ", y / -八,〇)的夹角，则根据 向量的夹角公式可知：
[0102]或，步骤⑶中，如图5(b)所示，am,n为砰(χ,.Ο,ζ,-zm)与；pr f(X/,〇,〇)的夹角，F〃 为F在直线Dm,n(U：的投影，其坐标为(0，^，~），根据向量的夹角公式可知：
[0104]所述 βω,η 为为 A,A(-x"，-凡，〇)与1U(xrx, ;，y/-凡，2/ -z,")的夹角，根据向量 的夹角公式可知：
[0106] (3)进行测量或者成像，所述进行测量或者成像的探测器包括部分或全部调节后 的探测器。根据步骤(2)中每个探测器的转动角度确定整个成像系统精确的系统响应矩阵， 以用于重建算法，获得成像图像。此处不再赘述。
[0107] 应用上述方法进行成像时，通过调节相应探测器的旋转角度，使得探测器的中轴 穿过待测量和成像区域，即根据需要使得相应的探测器的中轴汇聚于待测量和成像区域， 从而待测量和成像区域发射的伽马射线能够已以较优的角度(最佳为垂直)入射至射到晶 体内部，从而一方面能够可以尽量消除"深度效应"对此区域的空间分辨率恶化的影响；另 一方面，由于消除了晶体"深度效应"的影响，所以无需采用复杂的D0I探测器来提高系统的 空间分辨率，降低了成像设备的生产成本。同时，由于晶体的厚度对系统空间分辨率的影响 不再明显，所以可以采用更厚的晶体，在不降低系统空间分辨率的前提下，提高系统灵敏 度。同时还可以采用低密度、低成本的晶体材料，通过加大晶体的厚度，在不降低系统空间 分辨率和系统灵敏度的前提下，进一步的降低设备成本。
[0108] 对应上述成像方法，本发明还公开了应用辐射探测测量和成像方法的变结构PET 设备，其包括多个探测器组件，每个探测器组件包括探测器以及前端电路，所述PET设备还 包括至少一确定对应探测器旋转角度建模模块以及至少驱动对应探测器旋转 γ m,n(am,n， iVn)角度的一转动控制模块，所述每个探测器与其中一建模模块以及其中一转动控制模块 分别通信连接，所述转动控制模块输入端与对应探测器的建模模块通信连接，以接受所述 建模模块的指令带动对应探测器转动相应旋转丫^^^^^彡角度^吏得所述探测器的中 轴穿过所述放射发生区域。
[0109] 每个探测器只需要同时与其中一建模模块和一转动控制模块分别通信连接，通过 一个或多个建模模块确定相应探测器的旋转角度后，在经由一个或多个转动控制模块即可 带动相应的探测器旋转至丫^(<^"，^")角度，同时由于使用人员的对空间分辨率需求不 同，需要进行角度调整的探测器的数量不一样，对应的整个PET设备中，建模模块、转动控制 模块数量设置也不一样，对于不同的PET设备，建模模块与转动控制模块可根据实际需要具 体设置。此外，由于PET设备的型号与种类不同，探测器在PET设备中的分布与连接方式也各 部相同，故建模模块、转动控制模块在PET设备中相应的空间设置有所区别；
[0110] 为便于对变结构PET设备的结构以及工作原理解释说明，以下结合图7至图13所示 的四个实施例对对应用辐射探测测量和成像方法的变结构PET设备的结构进行进一步的说 明，四个实施例中，建模模块、转动控制模块数量与均与PET设备中探测器一一对应，即每个 探测器的角度均可调整。
[0111] 图7(a)和图7(b)所示实施例中，PET设备为环形PET，其内的探测器组件呈环状分 布，PET设备包括Μ组探测器环，每组探测器环包括N个探测器组件以及用于固定N个探测器 组件的一模块安装板，模块安装板对应为环形板，Μ，Ν多1;每个探测器组件包括一探测器 120以及驱动探测器120工作的前端电路，每组探测器组件中还包括确定对应探测器120设 置的建模模块以及带动相应探测器120旋转指定角度的转动控制模块，转动控制模块的输 入端与建模模块通信连接、转动控制模块的输出端与探测器分别固定连接，从而当该组建 模模块在确定相应探测器应该转动的角度丫^((^,"，仏,")之后，建模模块发送指令至转动 控制模块，转动控制模块接受建模模块的指令带动每个探测器转动，最终使得每个探测器 的中轴汇聚至F(xf，yf，zf)处。
[0112] 每组探测器组件的转动控制模块中，其包括第一转动单元310以及第二转动单元 320,第一转动单元310和第二转动单元320整体的输出端均与相应的探测器120固定连接， 同时第一转动单元310的输入端与建模模块通信连接以接受建模模块的指令带动对应的探 测器120转动<^"度，第二转动单元320的输入端与建模模块通信连接以接受建模模块的指 令带动带动探测器转动ftn, η度。
[0113] 图7(a)和图7(b)所示实施例中，第一转动单元310整体固定在模块安装板110上， 用于驱动探测器120以及与探测器相连的第二转动单元320二者整体在探测器环所在平面 旋转，其中，如图9(a)至图9(b)所示，第一转动单元310包括第一动力组件311-1、第一传 动组件311-2以及第一转动轴311-3,其中，第一动力组件311-1直接固定设置于模块安装板 110上且与建模模块通信连接，如图9所示，第一转动轴311-3固定于第一安装板321-4上，第 一动力组件311-1的输出端与第一转动轴311-3二者平行于轴向设置，且第一动力组件311-1的输出端与第一转动轴311-3经由第一传动组件311-2传动连接，从而当第一动力组件 311-1工作时，第一动力组件311-1的输出端转动，然后经由第一传动组件311-2带动第一转 动轴311-3在平行于探测器环所在的平面内转动，由于第一转动轴311-3直接固定在第一安 装板321-4上，故可带动第二转动单元320以及固定在第二转动单元320上的探测器120整体 在在平行于探测器环所在的平面内转动，最终第一转动单元310可根据建模模块的指令带 动探测器120在探测器环所在平面旋转a m,n。
[0114] 第二转动单元320直接与探测器120固定连接用于驱动该探测器120在垂直于探测 器环所在的平面内旋转，如图9(c)至图9(d)所示，第二转动单元320包括与建模模块通 信连接的第二动力组件321-1、第二传动组件321-2、第二转动轴321-3以及一旋转架，如图8 所示，旋转架包括垂直固定连接的第一安装板321-4与第二安装板321-5,其中第一安装板 321-4平行于该对应的探测器环所在平面设置，第二安装板垂直于该探测器环面设置，第二 动力组件321-1的输出端以及第二转动轴322-3均平行于切向设置，且第二转动轴321-3直 接固定在对应的探测器120上，第二安装板322-5对应第二转动轴321-3以及第二动力组件 321-1的输出端分别设置两组开孔，第二转动轴321-3与第二动力组件321-1的输出端穿过 开孔后经由第二传动组件321-2传动连接；当第一转动单元310带动第二转动单元320以及 探测器120在探测器环所在平面转动a m,n度后，第二动力组件321-1接受建模模块的指令开 始转动，由于第二动力组件321-1的输出端与第二转动轴经由第二传动组件传动连接，故固 定在探测器120上的切向设置的第二转动轴也跟随转动，最终带动探测器120在垂直于探测 器环所在的平面转动，最终探测器120被旋转至指定位置，使得各个探测器的中轴均汇 聚至F点处，以进行后续的成像步骤。本文中所述轴向和径向均以探测器和探测器环为参 照，所述轴向是指平行于探测器环的中轴线的方向，所述径向是指探测器的径向，所述的切 向是指探测器环的切向。
[0115] 第一动力组件311-1、第二动力组件321-1均为电机，第一传动组件311-2与第二传 动组件321-2为传动皮带，此外第一转动轴311-3、第二转动轴321-3设置于探测器120用于 安装晶体的头部位置处，从而可直接带动晶体转动至指定位置。此外，考虑到探测器环内可 操作空间较小，故模块安装板对应第一动力组件311-1的输出端、第一转动轴311-3设置开 孔，第一动力组件311-1的输出端、第一转动轴311-3穿过开孔后经由第一传动组件传动连 接以将第一转动单元设置在探测器环的外部，同时第二传动组件以及第二安装板的长度高 于探测器的高度设置，从而第二动力组件设置在探测器120的底部位置时也可经由第二传 动组件与设置在探测器120头部的第二转动轴传动连接，以提供安装空间。
[0116] 第二实施例中，PET设备的探测器组件仍然呈环状分布，PET设备包括Μ组探测器 环，每组探测器环包括Ν个探测器120以及用于固定所述Ν个探测器120的一模块安装板，Μ，Ν 多1模块安装板为环形板;每组探测器组件中也包括用于确定相应探测器120旋转角度ym,n (am, η，n)的建模模块以及用于带动相应探测器120转动的转动控制模块，转动控制模块的 输入端的与建模模块通信连接、转动控制模块的输出端与探测器固定连接，从而建模模块 在确定每个探测器应该转动的角度之后，发送指令至转动控制模块，转动控制模块接受建 模模块的指令带动对应探测器120转动，最终使得探测器的中轴汇聚至F( Xf，yf，zf)处。 [0117]转动控制模块的结构发生变化，每组转动控制模块均包括第一转动单元310以及 第二转动单元320,第一转动单元310和第二转动单元320整体的输出端均与相应的探测器 120固定连接，同时第一转动单元310的输入端与建模模块通信连接以接受建模模块的指令 带动对应的探测器120转动a m,n度，第二转动单元320的输入端与建模模块通信连接以接受 建模模块的指令带动带动探测器转动iVn度。
[0118]与第一实施例相比，第二实施例中，如图11和图12所示，第一转动单元310固定于 模块安装板上，其用于驱动第二转动单元320以及与第二转动单元320固定连接的探测器 120围绕中轴自转am,J人而到达目标平面，第二转动单元320与探测器120固定连接用于驱动 探测器120在目标平面内旋转i3 m,n，具体而言，第二传动单元320包括依次连接的第四动力组 件322-1、第四传动组件322-2、第四转动轴322-3以及第二旋转架，第二旋转架包括垂直固 定连接的第三连接板322-4与第四连接板322-5,第三连接板322-4平行于轴向设置、第四连 接板322-5平行于探测器环所在平面设置，第四动力组件322-1的输出端与第四转动轴322-3均平行于轴向设置，且第四转动轴322-3设置在探测器上与探测器120固定连接，第四连接 板322-5对应第四动力组件322-1的输出端和第四转动轴322-3分别设置两个开孔，从而第 四动力组件322-1的输出端与第四转动轴322-3能够穿过开孔后经由第四传动组件322-2传 动连接，第一转动单元310包括第三动力组件312-1以及第三转动轴312-2,第一动力组件 312-1固定在模块安装板上，第三转动轴312-2径向固定在第三连接板上，且第一动力组件 312-1的输出端与第三转动轴312-2转动连接。当第三动力组件312-1接受建模模块的指令 转动时，带动第三转动轴312-2转动，由于第三转动轴312-2径向设置在第三连接板322-4 上，故整个第二转动单元320以及与第二转动单元320相连的探测器120均跟随第三动力组 件312-1输出端的转动而围绕探测器的中轴自转a m,n以到达目标平面内，此时建模模块发送 指令至第四动力组件322-1处，第四动力组件322-1接受指令经由第四传动组件322-2带动 第四转动轴322-3转动，又由于第四转动轴322-3设置在探测器上，故探测器120在目标平面 内根据指令转动仏, n从而使得各探测器均能到达指定位置处，以聚焦后为后续成像做好准 备。
[0119]第三动力组件312-1、第四动力组件322-1为电机，第四传动组件322-2为传动皮 带，且第四转动轴322-3设置于探测器120用于安装晶体的头部位置处从而可直接带动晶体 转动指指定位置处。此外，考虑到探测器环内安装空间较小，故模块安装板110上对应第四 动力组件的输出端、第四转动轴设置开孔，第四动力组件的输出端、第四转动轴穿过上述开 孔后经由第一传动组件传动连接，同时第四传动组件以及第四安装板的长度高于探测器的 高度设置，从而第四动力组件设置在探测器120的底部位置时也可经由第四传动组件与设 置在探测器120头部的第四转动轴传动连接，以提供安装空间。
[0120]图8为第三实施例，PET设备为平板PET，包括相对设置的两组探测器板，每组探测 器板上的探测器120呈板状分布，每组探测器板包括Μ排N列探测器组件以及固定所述Μ排N 列探测器的一平板机架，Μ，Ν多1。每组探测器组件中也包括用于确定相应探测器120旋转角 度γ m,n(am,η，η)的建模模块以及用于带动相应探测器120转动的转动控制模块，转动控制 模块的输入端的与建模模块通信连接、转动控制模块的输出端与探测器固定连接，从而建 模模块在确定每个探测器应该转动的角度之后，发送指令至转动控制模块，转动控制模块 接受建模模块的指令带动对应探测器120转动，最终使得探测器的中轴汇聚至FUf，y f，Zf) 处。每组探测器组件的转动控制模块中，其包括第一转动单元310以及第二转动单元320,第 一转动单元310和第二转动单元320整体的输出端均与相应的探测器120固定连接，同时第 一转动单元310的输入端与建模模块通信连接以接受建模模块的指令带动对应的探测器 120转动<^"度，第二转动单元320的输入端与建模模块通信连接以接受建模模块的指令带 动带动探测器转动'η度。
[0121]如图9(a)至图9(b)所示，第一转动单元310整体固定在模块安装板110上，用于驱 动探测器120以及与探测器相连的第二转动单元320二者整体在探测器环所在平面旋转 am,n，第一转动单元310包括第一动力组件311-1、第一传动组件311-2以及第一转动轴311-3,其中，第一动力组件311-1直接固定设置于模块安装板110上且与建模模块通信连接，如 图9所示，第一转动轴311-3固定于第一安装板321-4上，第一动力组件311-1的输出端与第 一转动轴311-3二者平行于轴向设置，且第一动力组件311-1的输出端与第一转动轴311-3 经由第一传动组件311-2传动连接，从而当第一动力组件311-1工作时，第一动力组件311-1 的输出端转动，然后经由第一传动组件311-2带动第一转动轴311-3在平行于探测器环所在 的平面内转动，由于第一转动轴311-3直接固定在第一安装板321-4上，故可带动第二转动 单元320以及固定在第二转动单元320上的探测器120整体在在平行于探测器环所在的平面 内转动，最终第一转动单元310可根据建模模块的指令带动探测器120在探测器环所在平面 旋转a m,n。
[0122] 如图9(c)至图9(d)所示，第二转动单元320直接与探测器120固定连接用于驱动该 探测器120在垂直于探测器环所在的平面内旋转i3 m,n，第二转动单元320包括与建模模块通 信连接的第二动力组件321-1、第二传动组件321-2、第二转动轴321-3以及一旋转架，如图8 所示，旋转架包括垂直固定连接的第一安装板321-4与第二安装板321-5,其中第一安装板 321-4平行于该对应的探测器环所在平面设置，第二安装板垂直于该探测器环面设置，第二 动力组件321-1的输出端以及第二转动轴322-3均平行于切向设置，且第二转动轴321-3直 接固定在对应的探测器120上，第二安装板322-5对应第二转动轴321-3以及第二动力组件 321-1的输出端分别设置两组开孔，第二转动轴321-3与第二动力组件321-1的输出端穿过 开孔后经由第二传动组件321-2传动连接；当第一转动单元310带动第二转动单元320以及 探测器120在探测器环所在平面转动a m,n度后，第二动力组件321-1接受建模模块的指令开 始转动，由于第二动力组件321-1的输出端与第二转动轴经由第二传动组件传动连接，故固 定在探测器120上的切向设置的第二转动轴也跟随转动，最终带动探测器120在垂直于探测 器环所在的平面转动，最终探测器120被旋转至指定位置，使得各个探测器的中轴均汇 聚至F点处，以进行后续的成像步骤。本文中所述轴向和径向均以探测器和探测器环为参 照，所述轴向是指平行于探测器环的中轴线的方向，所述径向是指探测器的径向，所述的切 向是指探测器环的切向。
[0123] 第一动力组件311-1、第二动力组件321-1均为电机，第一传动组件311-2与第二传 动组件321-2为传动皮带，此外第一转动轴311-3、第二转动轴321-3设置于探测器120用于 安装晶体的头部位置处，从而可直接带动晶体转动至指定位置。此外，考虑到探测器环内可 操作空间较小，故模块安装板对应第一动力组件311-1的输出端、第一转动轴311-3设置开 孔，第一动力组件311-1的输出端、第一转动轴311-3穿过开孔后经由第一传动组件传动连 接以将第一转动单元设置在探测器环的外部，同时第二传动组件以及第二安装板的长度高 于探测器的高度设置，从而第二动力组件设置在探测器120的底部位置时也可经由第二传 动组件与设置在探测器120头部的第二转动轴传动连接，以提供安装空间。
[0124] 第四实施例中，PET设备也为平板PET，大体结构类似于第三实施例，包括相对设置 的两组探测器板，每组探测器板上的探测器120呈板状分布，每组探测器板包括Μ排N列探测 器组件以及固定所述Μ排Ν列探测器的一平板机架，Μ，Ν多1。每组转动控制模块均包括第一 转动单元310以及第二转动单元320,第一转动单元310和第二转动单元320整体的输出端均 与相应的探测器120固定连接，同时第一转动单元310的输入端与建模模块通信连接以接受 建模模块的指令带动对应的探测器120转动<^"度，第二转动单元320的输入端与建模模块 通信连接以接受建模模块的指令带动带动探测器转动iVn度。
[0125] 如图11和图12所示，第一转动单元310固定于模块安装板上，其用于驱动第二转动 单元320以及与第二转动单元320固定连接的探测器120围绕中轴自转a m,n从而到达目标平 面，第二转动单元320与探测器120固定连接用于驱动探测器120在目标平面内旋转i3 m,n，具 体而言，第二传动单元320包括依次连接的第四动力组件322-1、第四传动组件322-2、第四 转动轴322-3以及第二旋转架，第二旋转架包括垂直固定连接的第三连接板322-4与第四连 接板322-5,第三连接板322-4平行于轴向设置、第四连接板322-5平行于探测器环所在平面 设置，第四动力组件322-1的输出端与第四转动轴322-3均平行于轴向设置，且第四转动轴 322-3设置在探测器上与探测器120固定连接，第四连接板322-5对应第四动力组件322-1的 输出端和第四转动轴322-3分别设置两个开孔，从而第四动力组件322-1的输出端与第四转 动轴322-3能够穿过开孔后经由第四传动组件322-2传动连接，第一转动单元310包括第三 动力组件312-1以及第三转动轴312-2,第一动力组件312-1固定在模块安装板上，第三转动 轴312-2径向固定在第三连接板上，且第一动力组件312-1的输出端与第三转动轴312-2转 动连接。当第三动力组件312-1接受建模模块的指令转动时，带动第三转动轴312-2转动，由 于第三转动轴312-2径向设置在第三连接板322-4上，故整个第二转动单元320以及与第二 转动单元320相连的探测器120均跟随第三动力组件312-1输出端的转动而围绕探测器的中 轴自转 n以到达目标平面内，此时建模模块发送指令至第四动力组件322-1处，第四动力 组件322-1接受指令经由第四传动组件322-2带动第四转动轴322-3转动，又由于第四转动 轴322-3设置在探测器上，故探测器120在目标平面内根据指令转动i3 m,n从而使得各探测器 均能到达指定位置处，以聚焦后为后续成像做好准备。
[0126] 第三动力组件312-1、第四动力组件322-1为电机，第四传动组件322-2为传动皮 带，且第四转动轴322-3设置于探测器120用于安装晶体的头部位置处从而可直接带动晶体 转动指指定位置处。此外，考虑到探测器环内安装空间较小，故模块安装板110上对应第四 动力组件的输出端、第四转动轴设置开孔，第四动力组件的输出端、第四转动轴穿过上述开 孔后经由第一传动组件传动连接，同时第四传动组件以及第四安装板的长度高于探测器的 高度设置，从而第四动力组件设置在探测器120的底部位置时也可经由第四传动组件与设 置在探测器120头部的第四转动轴传动连接，以提供安装空间。
[0127] 上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用本发 明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的 一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例， 本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发 明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种福射探测测量和成像方法，其特征在于:包括W下步骤： (1) 确定待测量和成像区域的空间位置； (2) 调节至少一个探测器的角度，使得所述调节后的探测器中轴穿过所述待测量和成 像区域； (3) 进行测量或者成像，所述进行测量或者成像的探测器包括部分或全部调节后的探 测器。2. 根据权利要求1所述的福射探测测量和成像方法，其特征在于:所述步骤(2)中，所述 调节后的探测器的中轴均汇聚至所述待测量和成像区域内任意一点F处，所述F点的空间位 置为F(xf ,yf ,zf); 优选的，所述F点为待测量和成像区域的中屯、点。3. 根据权利要求1或2所述的福射探测测量和成像方法，其特征在于:其应用于PET设备 成像，所述待测量和成像区域为感兴趣区域，所述待测量和成像区域的空间位置为感兴趣 区域在视场中的空间位置； 优选的，经由成像前诊断步骤确定感兴趣区域、所述F点在视场中的空间位置;或，在成 像过程中确定感兴趣区域、所述F点在视场中的空间位置； 优选的，经由结构成像数据或经由功能成像数据确定F点在视场中的空间位置F(xf，yf， Zf )。4. 根据权利要求3所述得的福射探测测量和成像方法，其特征在于:所述PET设备的探 测器呈环状分布，包括Μ组探测器环，所述每组探测器环中设置N个探测器，M，N>1，或所述 PET设备的探测器呈板状分布，包括相对设置的两组探测器板，所述每组探测器板包括Μ排N 列探测器W及固定所述Μ排Ν列探测器的一平板机架，Μ，Ν>1，则步骤(2)中： (2-1)分别确定每个探测器旋转角度丫。,。(而,。，0",。），其中111的取值为1，2,3^''，1，11的 取值为1，2,3，···，Ν; (2-2巧Ε动每一个探测器旋转角度丫 m,n(am,η, η) W使得每个探测器的中轴均汇聚至 所述 F(xf ,yf ,zf)处。5. 根据权利要求4所述的福射探测测量和成像方法，其特征在于:所述步骤(2-2)中，包 括步骤(A):首先驱动每一个探测器在其探测器环所在平面内旋转am,n，然后驱动探测器在 垂直于其探测器环的平面内旋转0m, η ; 或，包括步骤(Β):首先驱动每一个探测器围绕其中轴自转am,η度W使得探测器旋转至 目标平面，然后驱动所述探测器在所述目标平面内旋转旋转0m, η。6. 根据权利要求4或5所述福射探测测量和成像方法，其特征在于：建立视场的空间模 拟坐标系，经由建模方式确定所述<Vn与iVn的大小： 所述探测器呈环状分布时，定义探测器环的轴向为Z轴方向，每一组探测器环所在的平 面为XOmY，所述平面XOmY与巧由的交点为0m(0,0，Zm)，对于第m环的第η个探测器，取其头部中 屯、点为其位置信息，记为Dm,n(Xn，yn，Zm);所述探测器呈板状分布时，定义平行于探测器板行 的方向为X轴方向，平行于探测器板列的方向为Z轴方向，垂直于探测器板所在平面的方向 为Y轴方向，Ξ者交汇于0m(0,0，Zm)点，每个探测器板中，对于第Μ行N列个探测器，取其头部 中屯、点为其位置信息，记为Dm, η( Χη，yn，Zm)，则： 步骤(A)中，所述 <vn 为 ZOl'(-χ,,.-.>·,,,o)与巧；：：^\χ,,-χ,,，y,-r,,，o)的夹角，其中F/为F 在平面XOmY上的投影，其坐标为(Xf，yf，0)根据向量的夹角公式：所述βm,n为。"。,巧X/-x"，y广J'"，Zf-zJ与?戸知/-x,,，y,-.v,,，0)的夹角，则根据向量 的夹角公式可知：或，步骤(B )中，所述am, η为巧巧X f，0, Z广Z J与戸巧X , 0, 0)的夹角，F"为F在直线Dm, nOm 上的投影，其坐标为(0，yf，Zm)，根据向量的夹角公式可知：所述0m, η为为(-X。，-y。，0)与化.:"巧X广X。:，y广乂，兮-苗)的夹角，根据向量的夹 角公式可知：7. 根据权利要求3所述的福射探测测量和成像方法，其特征在于:步骤(3)中，所述测量 和成像包括W下步骤:根据所述用于测量或者成像探测器的转动角度确定各种晶体的位置 信息后，确定各个位置发生的煙灭事件被任意一对晶体探测到的概率，从而确定系统响应 矩阵，并用于迭代重建算法，获得成像图像。8. 根据权利要求1至7任一项所述的福射探测测量和成像方法，其特征在于：其应用于 CT、S阳 CT、PET-CT、CT-S阳 CT 的成像。9. 一种实现所述权利要求1至7任一项所述福射探测测量和成像方法的变结构PET设 备，包括多个探测器组件，每个探测器组件包括一探测器W及一前端电路，其特征在于:所 述PET设备还包括至少一确定对应探测器旋转角度建模模块W及至少一驱动对应探测器旋 转丫 m,n(am,η, η)角度的转动控制模块，所述每个探测器与其中一建模模块W及其中一转 动控制模块分别通信连接，所述转动控制模块输入端与对应探测器的建模模块通信连接， W接受所述建模模块的指令带动对应探测器转动相应旋转丫 m,n(am,η, η)角度，使得所述 探测器的中轴穿过所述放射发生区域。 10 .根据权利要求9所述的变结构PET设备，其特征在于:所述建模模块W及转动控制模 块对应PET设备中的探测器数量设置，所述探测器组件中均包括一用于确定对应探测器旋 转角度丫 m,n(am, η , 0m,n)的建板板块W及一用于市动相应换测器转动丫 m, η( Qm, η , Pm, η)的转动 控制模块； 优选的，每组转动控制模块均包括第一转动单元W及第二转动单元，所述第一转动单 元和第二转动单元的输出端均与相应的探测器固定连接，且所述第一转动单元的输入端与 所述建模模块通信连接W接受所述建模模块的指令带动所述探测器转动am,η度，所述第二 转动单元的输入端与所述建模模块通信连接w接受相应建模模块的指令带动所述探测器 转动Pm, η度。11. 根据权利要求10所述的变结构PET设备，其特征在于:包括Μ组探测器环，所述每组 探测器环呈环状分布，包括Ν个探测器W及用于固定所述Ν个探测器的一模块安装板，Μ，Ν> 1; 优选的，所述第二转动单元与相应探测器固定连接用于驱动所述探测器在垂直于探测 器环的平面内旋转0m,η，所述第一转动单元用于驱动所述第二转动单元W及与所述第二动 力单元固定连接的探测器在探测器环所在平面旋转<Vn， 进一步的，所述第二转动单元包括与对应建模模块通信连接的第二动力组件、第二传 动组件、第二转动轴W及第一旋转架，所述第一旋转架包括垂直固定连接的第一安装板与 第二安装板，所述第一安装板平行于探测器环所在平面设置，所述第二安装板垂直于所述 探测器环面设置，所述第二动力组件的输出端与所述第二转动轴均切向设置，且所述第二 转动轴固定于所述探测器上，所述第二安装板对应所述第二转动轴W及所述第二动力组件 的输出端设置开孔，所述第二转动轴与所述第二动力组件的输出端穿过所述开孔后经由所 述第二传动组件连接;所述第一转动单元包括与对应建模模块通信连接的第一动力组件、 第一传动组件W及第一转动轴，所述第一动力组件固定设置于所示模块安装板上，所述第 一转动轴固定于所述第一安装板上，第一动力组件的输出端与第一传动轴均轴向设置且二 者经由所述第一传动组件传动连接； 或，所述第二转动单元与所述探测器固定连接用于驱动所述探测器在目标平面Dm,nFF" 内旋0m,n，所述第二传动单元包括与所述建模模块通信连接的第四动力组件、第四传动组 件、第四转动轴W及第二旋转架，所述第二旋转架包括垂直固定连接的第Ξ连接板与第四 连接板，所述第Ξ连接板平行于轴向设置、所述第四连接板平行于探测器环所在平面设置， 所述第四动力组件的输出端与所述第四转动轴均平行于轴向设置，且第四转动轴与所述探 测器固定连接，所述第四连接板对应所述第四动力组件的输出端与所述第四转动轴分别设 置两个开孔，所述第四动力组件的输出端与所述第四转动轴穿过所述开孔后经由所述第四 传动组件传动连接;所述第一转动单元包括与建模模块通信连接的第Ξ动力组件、第Ξ转 动轴，所述第Ξ动力组件固定于所述模块安装板上，所述第Ξ转动轴径向固定在所述第Ξ 连接板上，且第Ξ动力组件的输出端与所述第Ξ转动轴转动连接W经由所述第一转动单元 带动所述第二转动单元W及探测器自转<Vn。12. 根据权利要求9所述的变结构PET设备，其特征在于：包括相对设置的两组探测器 板，所述每组探测器板中，探测器呈板状分布，包括Μ排N列探测器W及固定所述Μ排N列探测 器的一平板机架，Μ，Ν>1; 优选的，所述第二转动单元与所述探测器固定连接用于驱动所述探测器在垂直于探测 器环的平面内旋转0m,η，所述第一转动单元用于驱动所述第二转动单元W及与所述第二动 力单元固定连接的探测器在探测器环所在平面旋转<Vn; 进一步的，所述第二转动单元包括与建模模块通信连接的第二动力组件、第二传动组 件、第二转动轴W及第一旋转架，所述第一旋转架包括垂直固定连接的第一安装板与第二 安装板，所述第一安装板平行于探测器环所在平面设置，所述第二安装板垂直于所述探测 器环面设置，所述第二动力组件的输出端与所述第二转动轴均切向设置，且所述第二转动 轴固定于所述探测器上，所述第二安装板对应所述第二转动轴w及所述第二动力组件的输 出端设置开孔，所述第二转动轴与所述第二动力组件的输出端穿过所述开孔后经由所述第 二传动组件连接;所述第一转动单元包括与建模模块通信连接的第一动力组件、第一传动 组件W及第一转动轴，所述第一动力组件固定设置于所示模块安装板上，所述第一转动轴 固定于所述第一安装板上，第一动力组件的输出端与第一传动轴均轴向设置且二者经由所 述第一传动组件传动连接； 或，所述第二转动单元与所述探测器固定连接用于驱动所述探测器在目标平面内旋 0m,n，所述第二传动单元包括与所述建模模块通信连接的第四动力组件、第四传动组件、第 四转动轴W及第二旋转架，所述第二旋转架包括垂直固定连接的第Ξ连接板与第四连接 板，所述第Ξ连接板平行于轴向设置、所述第四连接板平行于探测器环所在平面设置，所述 第四动力组件的输出端与所述第四转动轴均平行于轴向设置，且第四转动轴与所述探测器 固定连接，所述第四连接板对应所述第四动力组件的输出端与所述第四转动轴分别设置两 个开孔，所述第四动力组件的输出端与所述第四转动轴穿过所述开孔后经由所述第四传动 组件传动连接;所述第一转动单元包括与建模模块通信连接的第Ξ动力组件、第Ξ转动轴， 所述第Ξ动力组件固定于所述模块安装板上，所述第Ξ转动轴径向固定在所述第Ξ连接板 上，且第Ξ动力组件的输出端与所述第Ξ转动轴转动连接W经由所述第一转动单元带动所 述第二转动单元W及探测器自转<Vn。13.根据权利要求10所述的变结构PET设备，其特征在于:所述第一动力组件、第二动力 组件、第Ξ动力组件、第四动力组件为电机，所述第一传动组件、第二传动组件W及第四传 动组件为传动皮带； 优选的，所述第一转动轴、第二转动轴设置于所述探测器用于安装晶体的头部位置处， 所述第一动力组件、第二动力组件设置于所述探测器底部的外部，所述第一安装板、第一传 动组件的长度高于所述探测器长度设置W传动连接所述第一动力组件与所述第一转动轴， 所述第二安装板W及第二传动组件长度高于所述探测器长度设置W传动连接所述第二转 动轴与第二动力组件； 优选的，所述第四转动轴设置于所述探测器用于安装晶体的头部位置处，所述第Ξ转 动轴设置于所述探测器的底部所在上，所述第Ξ动力组件、第四动力组件设置于所述探测 器底部的外部，所述第四安装板W及第四传动组件长度高于探测器长度设置W传动连接所 述第四转动轴和第四动力组件； 优选的，所述模块安装板对应所述第一动力组件的输出端、第一转动轴设置开孔，所述 第一动力组件的输出端、第一转动轴穿过所述开孔后经由所述第一传动组件传动连接； 优选的，所述模块安装板为环形板，所述第Ξ动力组件均匀分布，分布径向与所述环形 板的内壁固定连接。
【文档编号】G01T1/29GK106094005SQ201610374975
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年5月31日
【发明人】郑睿, 谢庆国, 肖鹏, 张博
【申请人】武汉数字派特科技有限公司