專利名稱：可變延遲裝置、裝置調整方法及正電子放射斷層攝影系統的制作方法
技術領域：
本發明所述的實施方式一般涉及將PET(Positron Emission Computerized Tomography)傳感器(sensor)的模擬(analog)信號間的相對的延遲進行調整的可變延遲裝置以及校準該裝置的方法。
背景技術：
目前，在PET成像(Imaging)，即正電子(positron)放射斷層攝影中，放射性藥品經由注入、吸入以及食物攝取的全部或任一方式給與被檢體。之后，藥劑的物理及生物體分子的特性集中于人體內的特定部位。實際的空間分布、蓄積的位置及區域的雙方或一方的濃度以及從給與及攝入到最終排出的過程(process)的動態全都在臨床上具有重要性。在該過程中，附著于放射性藥品的正電子放射體根據半衰期、分支比等同位素的物理性質而放射正電子。各正電子與對象物的電子相互作用，產生湮滅而生成511keV的兩條 Y射線，它們實質上分開180度而進行飛翔。兩條、(gamma)射線在PET檢測器的閃爍 (scintillation)晶體中發生閃爍事件(scintillation event)，由此該檢測器檢測γ射線。通過檢測這兩條、射線，并在它們的位置之間畫線，即通過“應答線”，來決定實際的湮滅的推定位置。雖然該過程僅僅是識別能夠相互作用的1條直線，但將多條這些線蓄積并通過斷層攝影重建過程而有效且準確地推定實際的分布。除兩個閃爍事件的位置之外， 如果可以利用二、三百微微(Pico)秒以內的準確的定時(timing)，則也可以執行飛行時間 (time-of-flight)的計算，進一步增加與沿該直線的湮滅事件的推定位置相關的信息。掃描儀(scanner)的定時分辨率的界限決定沿該線的定位的精度。實際的閃爍事件的定位的界限決定掃描儀的最終空間分辨率。同位素的固有特性(例如，正電子的能量(energy)) 與(根據兩個Y射線的正電子范圍及共線性)特定的放射性藥品的空間分辨率的決定相關。對多個湮滅事件重復上述過程。由于為了支援所要的成像任務(Imaging task) 而決定需要幾次閃爍事件，因此需要解析每個事例，但目前，在典型的長度為100cm的氟脫氧葡萄糖(Fluoro-Deoxyglucose =FDG)的研究中，大約蓄積1億計數(count)即事件。蓄積該數量的計數所需的時間，根據注入量及掃描儀的靈敏度以及計數性能來決定。PET成像依存于借助產生上述閃爍事件的高速且明亮的閃爍晶體的γ射線向光的轉換。飛行時間PET需要亞納秒(subnanosecond)的定時分辨率，還考慮二、三百微微秒的分辨率。調整及調節閃爍晶體、光電倍增管(Photomultiplier Tube =PMT)以及電子儀器的兩個信道(channel)是十分復雜的，但在晶體及傳感器的較大的陣列(array)中變得更復雜。
現代的PET系統(system)與500 600ps的定時分辨率相對應。在該水平(level) 中，甚至構成元件較小的定時變動也非常重要，移行時間在該方程式中是最重要的變量。移行時間是光子撞擊PMT的光電陰極時、和在PMT的陽極測量出對應的電流脈沖(pulse)時之間的平均時間。通過該量從一方的PMT向另一方的PMT的變動，使得信號在不同的時間到達解析電路。檢測鏈(chain)的正確的移行時間的必要性大多情況是在到達晶體位置的傳感器的最短與最長的光路徑間，因內部或固有的飛行差而相互抵消。其為應該執行的復雜的理論性的推定，但測量值25 40ps示出了對光路徑的固有的定時變動。從而，在取得了檢測器的全部信道的移行時間的均衡的狀態下，25 40ps的精度是恰當的目標。也可以更準確，但對于系統性能產生的影響不可忽視。目前，存在若干控制或追加對Y射線檢測器內的PMT脈沖的時間延遲的方法。大部分的方法都包括使信號的頻率成分降低，以無需全部信號同步的精度為目標的有源的構成元件。其他現有的系統由于未補償不同的PMT組件(assembly)間的時間變動的移行，因此存在定時分辨率的劣化。另外，在目前的系統中有源(active)的電路方法增加費用，電路變得復雜，更重要的是降低了信號的質量與完整性。專利文獻1 日本特開2007-41007號公報

發明內容
本發明的課題在于，提供一種能夠以簡單的構成進行時間控制的可變延遲裝置 (device)、裝置調整方法以及正電子放射斷層攝影系統。本發明涉及的可變延遲裝置是與Y射線檢測系統的光傳感器連接的可變延遲裝置，具備基板、多個導電性管腳(pin)、第一端子、第二端子、跳線(jumper)。多個導電性管腳搭載在上述基板上。第一端子與上述多個導電性管腳中的第一導電性管腳連接。第二端子與上述多個導電性管腳中的第二導電性管腳連接。跳線以規定的距離將上述多個導電性管腳相對于上述基板相互電氣連接。通過該可變延遲裝置導入的時間延遲根據由上述跳線相互連接的上述多個導電性管腳形成的上述第一及第二端子間的電氣路徑來決定。本說明書所述的實施方式和與之伴隨的許多優點如果參照以下的詳細說明并與附圖建立關聯，則能夠更完全地理解。根據本發明涉及的可變延遲裝置、裝置調整方法以及正電子放射斷層攝影系統， 起到能夠以簡單的構成進行時間控制的效果。


圖1是本發明的實施方式涉及的Y射線檢測系統的概略圖。圖2A是包括本發明的實施方式涉及的可變延遲裝置的光傳感器的概略圖(1)。圖2B是包括本發明的實施方式涉及的可變延遲裝置的光傳感器的概略圖(2)。圖3是本發明的實施方式涉及的連續可變延遲裝置的概略圖。圖4A是本發明的實施方式涉及的可變延遲裝置的延遲調整的概略圖(1)。圖4B是本發明的實施方式涉及的可變延遲裝置的延遲調整的概略圖(2)。圖4C是本發明的實施方式涉及的可變延遲裝置的延遲調整的概略圖(3)。
圖5A是本發明的實施方式涉及的其他可變延遲裝置的延遲調整的概略圖(1)。圖5B是本發明的實施方式涉及的其他可變延遲裝置的延遲調整的概略圖(2)。圖5C是本發明的實施方式涉及的其他可變延遲裝置的延遲調整的概略圖(3)。圖6A是本發明的實施方式涉及的調整后具有固定的延遲的時間延遲裝置的概略圖⑴。圖6B是本發明的實施方式涉及的調整后具有固定的延遲的時間延遲裝置的概略圖⑵。圖7是包括本發明的實施方式涉及的可變延遲裝置的其他光傳感器構造的概略圖。圖8是包括本發明的實施方式涉及的時間延遲裝置的光傳感器的更進一步構造的概略圖。圖9是本發明的其他實施方式涉及的不連續時間延遲裝置的概略圖。圖10是本發明的實施方式涉及的其他不連續時間延遲裝置的概略圖。圖11是根據本發明的實施方式涉及的計算機(computer)控制的不連續時間延遲裝置的概略圖。圖12是根據本發明的實施方式涉及的其他計算機控制的不連續時間延遲裝置的概略圖。圖13是本發明的實施方式涉及的時間延遲裝置用的校準電路的概略圖。圖14是本發明的實施方式涉及的時間延遲裝置用的其他校準電路的概略圖。圖15是本發明的實施方式涉及的時間延遲裝置的校準的概略圖。附圖符號說明205 基板210、215導電性管腳220 跳線240時間延遲裝置
具體實施例方式一般來說，在飛行時間Y射線檢測系統中，可變延遲裝置與光電倍增管、或光傳感器連接。可變延遲裝置包括有基板和搭載在基板上的多個導電性管腳。另外，可變延遲裝置包括有與多個導電性管腳中的第一導電性管腳連接的第一端子和與多個導電性管腳中的第二導電性管腳連接的第二端子。另外，以規定的距離將多個導電性管腳相對于基板電氣連接的跳線也包括在可變延遲裝置中。在此，通過可變延遲裝置導入的時間延遲根據由多個導電性管腳和跳線形成的第一及第二端子間的電氣路徑來決定。在用于細微的定時調整的一個實施方式中，能夠進行連續調整。在其他實施方式中，通過將跳線物理性地設定，或通過電子選擇各種延遲電路，從而能夠進行不連續調整。 還提供了由400ps構成的最大移行時間變動和由40ps構成的十個步驟的不連續延遲電路。 但是，對于本領域技術人員來說不言而喻，其他的最大移行時間變動及延遲步驟也能夠不脫離本發明的范圍。以下，參照若干附圖整體對同一或對應的部品表示類似的參照號碼的附圖。圖1是本發明的實施方式涉及的Y射線檢測系統的概略圖。在圖1中，將光電倍增管135及 140排列在光導(light guide) 130上，將閃爍晶體105的陣列排列在光導130之下。將閃爍晶體125的第二陣列與閃爍晶體105對置排列，并將光導115、光電倍增管195及110配
置在第二陣列上。在圖1中，如果從被檢體(未圖示)放射出Y射線，則Y射線在相反方向上相互以大致180°進行飛翔。在閃爍晶體100及120中，γ射線的檢測同時發生，在規定的制限時間內在由閃爍晶體100及120檢測出γ射線時，決定閃爍事件。這樣，Y射線定時檢測系統由閃爍晶體100及120同時檢測γ射線。在此，僅僅是為了便于理解，而對閃爍晶體 100中的γ射線的檢測進行敘述。但是，對于本領域技術人員而言不言而喻，在本說明書中關于閃爍晶體100進行敘述的說明同樣能夠適用于閃爍晶體120中的γ射線檢測。各光電倍增管(PMT) 110U35U40以及195分別與可變增益放大器(Variable Gain Amplifiers :VGA) 150、152、154 及 156 連接。VGA 使信號緩沖(buffer)工作，作為 PMT 制造工藝的一部分自然地發生，且能夠將由PMTl 10、135、140、195的經年變化引起的PMT增益的變動調整為使取得系統吸收。將從各VGA150、152、IM及156輸出的信號分為兩條各自的電子路徑。將一方的電子路徑用于測量Y射線的到達時間。去往該路徑的信號一般通過將來自相同的檢測器的兩個以上的信號在加法放大器184及186中進行合計來形成。通過將來自相同的檢測器的多個信號進行合計的作用，來提高對定時推定值的信噪比，減少電子構成元件的所需數量。合計之后，將信號傳向鑒別器187及188。典型的、具有能夠調節的閾值的鑒別器187或188當合計的信號移交閾值設定時，準確地生成設定了定時的電子脈沖。鑒別器187或188的輸出使時間數字轉換器(Time-To-Digital Converter :TDC) 189 及190啟動。TDC189或190對系統時鐘(system clock)(未圖示)生成將鑒別器脈沖的時間進行編碼(code)的數字輸出。在飛行時間PET系統的情況下，TDC189或190以15 25ps的精度生成時間戳(time stamp)。在各PMT110、135、140、195 的情況下，在各 PMT110、135、140、195 上具有測量信號的振幅所使用的獨立的電子路徑。該路徑由濾波器(filter)160、162、164及166與模擬數字轉換器(Analog To Digital Converter :ADC) 176、177、178 及 179 構成。濾波器 160、162、164或166例如，頻帶濾波器用于測量值的信噪比的優化，且在由ADC176、177、 178或179進行的向數字信號的轉換前執行抗混疊(anti-aliasing)。ADC176、177、178 或179以100MHz進行工作，例如，此時，中央運算處理裝置(Central Processing Unit CPU) 170可以是執行數字積分的自激型(free-running type)。或者，ADC176、177、178或 179也可以是峰值感測型(peak-sensing type)。ADC及TDC的輸出被供給到CPU170進行處理。處理工序由推定對于各事件的、來自ADC輸出的能量及位置、及來自TDC輸出的到達時間的工序構成，根據以前的校準，為了使能量、位置及到達時間的推定值的精度提高， 可以包括許多的訂正步驟。對于本領域技術人員而言不言而喻，作為不連續邏輯門，可以將 CPU170 安裝成專用集成電路(Application Specific Integrated Circuit :ASIC)、可編程門陣列(Field Programmable Gate Array :FPGA)、或其他復雜可編程(program)邏輯器件(Complex Programmable Logic Device :CPLD)。也可以將 FPGA 或 CPLD 的安裝編碼成VHDL、VERIL0G或其他任意的硬件(hardware)描述語言。也可以將編碼在直接FPGA或CPLD內存儲于電子存儲器(memory)，或者也可以作為單獨的電子存儲器來存儲。另外， 電子存儲器可以是 ROM (Read Only Memory)、EPROM (Erasable Programmable Read only Memory)> EEPROM(ElectronicalIy Erasable and Programmable Read Only Memory)、或閃存器(flash memory)等非易失性的存儲器。電子存儲器還可以是靜態(static)或動態 (dynamic) RAM (Random Access Memory)等易失性存儲器。不僅用于FPGA或CPLD與電子存儲器之間的相互作用還用于管理電子存儲器，還可以設置微控制器(microcontroller)或微處理器(microprocessor)等處理器(processor)。或者，可以將CPU170安裝成容納于上述電子存儲器中的任一個、及硬盤(hard disk)裝置、CD (Compact Disc)、DVD (Digital Versatile Disc)、閃盤驅動器(flash drive)或其他已知的存儲介質的全部或任一個中的一式的計算機可讀指令。另外，計算機可讀指令也可以作為美國因特爾公司的ΧΕ0Ν(注冊商標)、或美國AMD公司的0PTER0N(注冊商標)等處理器、及微軟(Microsoft) VISTA (注冊商標)、UNIX (注冊商標)、Solaris (注冊商標)、LINUX (注冊商標)、Apple公司的Mac-OS (注冊商標)以及與本領域技術人員公知的其他操作系統(operating system)等一起工作的應用程序(utility application)、 背景程式(background daemon)、或操作系統的構成元件、或它們的組合來提供。一旦由CPU170進行處理，則被處理的信號進行保存于電子存儲部180、以及顯示于顯示部145的雙方或一方。對于本領域技術人員而言不言而喻，電子存儲部180可以是硬盤裝置、CD-ROM裝置、DVD裝置、閃存裝置、RAM、ROM、或本行業公知的所有的其他電子存儲裝置。顯示部 145 可以安裝成 LCD (Liquid Crystal Display)顯示裝置、CRT (Cathode-Ray Tube)顯示裝置、等離子(plasma)顯示裝置、OLED(Organic Light Emitting Display)、 LED (light-Emitting Diode)、或本行業熟知的所有的顯示裝置。如上所述，本說明書提供的電子存儲部180及顯示部145的敘述僅僅是具體例，并不限定本發明的范圍。圖1還包括Y射線檢測系統與其他外部裝置及用戶(user)雙方或一方連接而發揮作用的接口 interface) 175。例如，接口 175 可以是USB(Universal Serial Bus)接口、 PCMCIA (Personal Computer Memory Card International Association)接口、以太網(注冊商標)接口、或本行業公知的其他所有接口。接口 175可以是有線或無線的、為了與用戶進行對話，還可以包括鍵盤或鼠標雙方或一方、或本行業公知的其他人機接口裝置(human interface device)0接下來，對本實施方式涉及的可變延遲裝置進行說明。本實施方式涉及的可變延遲裝置是與Y射線檢測系統的光傳感器連接的可變延遲裝置，具備基板、多個導電性管腳、第一端子、第二端子、跳線。多個導電性管腳搭載在上述基板上。第一端子與上述多個導電性管腳中的第一導電性管腳連接。第二端子與上述多個導電性管腳中的第二導電性管腳連接。跳線以規定的距離將上述多個導電性管腳相對于上述基板相互電氣連接。通過該可變延遲裝置導入的時間延遲根據由上述跳線相互連接的上述多個導電性管腳形成的上述第一及第二端子間的電氣路徑來決定。 另外，在本實施例中，可變延遲裝置與光傳感器的端子串聯連接。另外，光傳感器可以為硅(silicon)光電倍增管。 圖2A及2B是組裝了本實施方式涉及的連續時間延遲裝置的光電倍增管、即光傳感器的概略圖。在圖2A及2B中，光電倍增管140與圖1的光電倍增管140相同。來自光電倍增管140的信號導線200與時間延遲裝置MO電氣連接。時間延遲裝置240包括搭載有導電性管腳210、215的基板、即印刷電路基板205。為了導入與由導電性管腳210、215及跳線220形成的電氣路徑相對應的時間延遲，而將跳線220與導電性管腳210、215電氣連接。高壓電纜(cable) 230及信號電纜225也與基板205連接。另外，雖然圖2A及2B未圖示出，但連接于高壓電纜230與光電倍增管之間的分壓器、或泄放(bleeder)電路用于使向光電倍增管140的倍增極(dynode)供給的電壓遞減到所希望的值。圖3是圖2A及2B的連續延遲裝置240的概略圖。如上所述，導電性管腳210、215 搭載在電路基板上、即基板205上，跳線220用于將上述導電性管腳相互電氣連接。圖4A 4C是在連續延遲裝置140中設定所希望的延遲的工序的概略圖。在圖4A 中，為了將導電性管腳210、215電氣連接，而將跳線220可滑動地與導電性管腳210、215連接。如虛線的箭頭所示，為了設定所希望的延遲，跳線220使導電性管腳210、215上下滑動。圖4B中，通過使跳線在導電性管腳210、215的規定的位置滑動來設定傳導路徑 405。那樣，從第一導電性管腳210向第二導電性管腳215的合計延遲為從基板205到跳線 220的各導電性管腳的長度以及跳線220自身的長度的函數。如圖4C所示，通過使跳線220 在導電性管腳210、215上向基板205的更遠處滑動，由此傳導路徑410變得更長。這樣，圖 4C的構成比圖4B的構成導入更大的延遲。當跳線220位于距離導電性管腳210、215上的基板205最遠的位置時，發生連續延遲裝置140的最大延遲。S卩，時間延遲的最大延遲根據上述多個導電性管腳的全長來決定。對于本領域技術人員來說很明白，導電性管腳210及215由銅、鋁(aluminum)及金的全部或任一個等任意的導電性材料制成即可。另外，跳線220也由銅、鋁及金的全部或任一個等任意的導電性材料制成即可。導電性管腳210、215還可以是任意形狀或長度。如上所述，本說明書所述的導電性管腳210、215及跳線220的形狀、尺寸(size)及材料構成僅僅是事例，并不限定本發明的范圍。在較小的延遲的情況下，參照圖3及圖4A 4C說明的兩個導電性管腳的構成較恰當，但在較大的延遲的情況下，導電性管腳的管腳長可能變得過大。從而，如圖5A所示， 本發明的其他實施方式涉及的連續時間延遲裝置500包括搭載于基板510的多個導電性管腳501 506。如上所述，基板是印刷電路基板即可。跳線520為了將導電性管腳501 506相互電氣連接，而包括多個連接點(point)。如圖5B所示，為了制成傳導路徑及對應的延遲，將跳線520可滑動地與導電性管腳501 506連接。如圖5C所示，為了設定由各導電性管腳501 506的長度及跳線520自身的長度構成的傳導路徑525，而將跳線520設定為距離基板510規定的距離。另外，在圖5A 5C中，將連續時間延遲裝置500以包括6根導電性管腳501 506的方式示出，但對于本領域技術人員來說不言而喻，連續時間延遲裝置500并不限定于此。為了實現所希望的最大延遲，可以更多或更少的導電性管腳。圖5A 5C的連續時間延遲裝置500只要將導電性管腳的管腳長保持為較短，就可以實現比圖3的連續時間延遲裝置更大的延遲。另外，可變延遲裝置也可以具備將跳線搭載在多個導電性管腳的規定的位置的固定單元。另外，如圖6A及6B所示，一旦將連續時間延遲裝置500調整為所希望的延遲，則使用粘著劑等固定劑600將跳線520保持在規定位置即可。在圖6A及6B中，示出了固定劑600將跳線520搭載在最外側的導電性管腳501及506上的例子，但也可以是其他的構成。例如，固定劑600可以將跳線520搭載在各導電性管腳501 506上，或搭載在1根導電性管腳上，或者搭載于其他可能的所有導電性管腳的組合。另外，跳線520也可以軟釬焊或壓接在導電性管腳上。如上所述，圖6僅僅是事例，對于本領域技術人員來說不言而喻， 將跳線520固定在導電性管腳501 506的其他方法也能夠不脫離本提案的范圍。圖7是連續延遲裝置500經由信號導線700與光電倍增管140連接的光電倍增管 140、即光傳感器的其他構成的概略圖。在圖7中，連續延遲裝置500的導電性管腳501 506將跳線520設置在其間，與光電倍增管140相對。但是，對于本領域技術人員不言而喻， 那樣的構成僅僅為事例，并不限定本提案。例如，為了使導電性管腳501 506的朝向偏離光電倍增管140，可以配置連續延遲裝置500。圖7還示出了與連續延遲裝置500連接的信號電纜705、以及與基板510連接的高壓電纜(Cable)710。這些電纜可以包括如上所述的分壓器。另外，可變延遲裝置的基板可以遠離光傳感器進行配置。另外，圖8是連續延遲裝置MO的其他構成的概略圖。圖8中，連續延遲裝置240 搭載于遠離光電倍增管140配置的第一印刷電路基板800上。信號電纜805將第二印刷電路基板810與電路基板800上的連續延遲裝置相互連接。信號導線815將光電倍增管140 與印刷電路基板810連接。高壓電纜820還與包括上述分壓器的印刷電路基板810連接。對于本領域技術人員來說不言而喻，具有兩個導電性管腳的連續延遲裝置雖在圖 8中示出，但這樣的實施方式并不限定于具有兩個導電性管腳的連續延遲裝置。實際上，可以使用組裝有所有數量的導電性管腳及對應的跳線的連續延遲裝置，而不脫離本提案的范圍。另外，在其他實施方式中，可變延遲裝置具備多個延遲元件和至少一個跳線。多個延遲元件將根據該延遲元件的長度而固定的時間延遲導入。跳線將多個延遲元件中的至少兩個延遲元件相互連接。并且，該可變延遲裝置的整體延遲根據由至少一個跳線與至少兩個延遲元件形成的整體傳導路徑長度來決定。在傳導路徑中，信號通過傳播導體內的電場的變化來進行傳遞。在本提案的其他實施方式中敘述了具有事先設定的不連續的延遲元件的延遲裝置。圖9中示出了不連續延遲裝置900。在圖9中，事先設定的延遲元件905 950各自實現40微微秒的延遲。但是，對于本領域技術人員來說不言而喻，延遲元件905 950并沒有脫離本提案的范圍，可以實現大于40微微秒的延遲或小于40微微秒的延遲。同樣，圖9 中示出了 10個不連續元件905 950，但對于本領域技術人員來說不言而喻，在本提案中， 可以使用所有數量的不連續延遲元件。例如，在圖9的例子中，通過可變延遲裝置導入的時間延遲的范圍是0 400微微秒。在圖9中，第一導線960與延遲元件中的第一元件905連接。第二導線955與延遲元件中的第二元件925連接。為了形成全長為延遲元件905 925及跳線965 980的長度的總和的傳導路徑，附加的跳線965 980在延遲元件905與延遲元件925之間將全部的延遲元件相互連接。根據該傳導路徑長度可以得到延遲總和。
圖9示出了各延遲元件905 950具有相同長度的固定延遲，但本發明還包括具有不同長度的不連續延遲的不連續時間延遲裝置。在圖10中，時間延遲裝置1000包括四個不連續延遲1005、1010、1015以及1020，各自具有不同的延遲。例如，示出了 40微微秒、 80微微秒、160微微秒以及320微微秒的延遲。對于本領域技術人員來說不言而喻，可以為其他的延遲值而不脫離本發明的范圍，。在圖10中，第一導線1025與延遲元件1005連接。第二導線1030與延遲元件1015 連接。跳線10；35除了延遲元件1010外，還將延遲元件1005與1015相互連接。如上所述， 通過圖10的不連續延遲裝置1000實現的復合延遲由延遲元件1005的長度、延遲元件1015 的長度以及跳線1030的長度來決定。另外，雖然圖10中未示出，但為了構成各種延遲，還可以使用附加的跳線。這樣，包括各自具有不同的事先設定的延遲的多個不連續延遲元件 1005 1020的不連續延遲裝置1000可以用于大范圍的延遲值的安裝。另外，在延遲裝置1000中設定所希望的延遲的工序可以通過手動或計算機控制來執行。如圖11所示，在計算機控制下設定延遲的再一實施方式中，將900及1000雙方或一方的跳線置換為與控制部1105連接的電子控制開關(switch) 1101、1102、1103、1104。從而，通過不關閉開關1101、1102、1103、1104中的任一個，或關閉幾個或全部，并通過控制部 1105來設定延遲裝置1000的延遲。將各開關1101、1102、1103、1104配置成例如使銅制的阻抗(impedance)控制的導電性痕跡(trace)的一部分迂回。從而，通過電子開關(1101、 1102、1103、1104)，使信號可以選擇性地將導線較長的路徑1107、1108、1109、1110迂回，從而可以將阻抗控制的導電性痕跡內的PMT信號路徑的有效移行長度逐漸增加地進行整。為了根據啟動的開關1101、1102、1103、1104，能夠進行大范圍的調整，可以將各自具有不同的長度的幾個比較長的路徑1107、1108、1109、1110沿阻抗控制的導電性痕跡1100來進行排列。將較長的路徑1107、1108、1109、1110各自的有效移行時間劃定為表示調整的細分性的規定的最小值。為了使對具有最高的重要性的信號部分的被短路的短截線的有害影響最小，而選擇所迂回的較長的路徑1107、1108、1109、1110各自的有效的短路的短截線(stab) 長。圖11包括四根較長的路徑1107、1108、1109、1110，但也可以包括所有數量的更長的路徑，而不脫離本發明。開關1101、1102、1103、1104還可以是常開或常閉的任一種開關， 在控制部中，為了控制開關，可以使用正邏輯或負邏輯的任一種。如上所述，圖11僅僅是事例，并不限定本發明。這樣，例如，可變延遲裝置具備規定長度的導電性痕跡、與導電性痕跡的第一端部連接的第一端子、與導電性痕跡的第二端部連接的第二端子、將導電性痕跡的一部分迂回的多個開關、以及為了設定可變延遲裝置的整體延遲而控制多個開關的控制部。并且，可變延遲裝置的整體延遲根據由導電性痕跡的未迂回一部分和關閉的多個開關的任一個，在第一端子與第二端子之間形成的傳導路徑長度來決定。例如，控制部為了使導電性痕跡的一部分迂回，而將多個開關中的至少一個子集關閉。另外，可變延遲裝置還可以具備存儲分別對于多個開關的設定值的非易失性存儲
ο例如，如圖12所示，可以將EEPR0M1106等非易失性存儲器與控制部1105連接，并存儲開關的設定。那樣，控制部1105變更對信號延遲施加影響的構成元件或變更其他系統時，能夠將開關的設定再寫入EEPR0M1106中。不言而喻，也可以使用閃存器、EPR0M、 PROM (Programmable Read Only Memory)以及備用電池(battery back-up) RAM等其他非易失性存儲器，而不脫離本發明的范圍。非易失性存儲器還可以裝入控制部1105，或者也可以是圖12所示的單獨的裝置。然后，說明延遲裝置的調整方法。將下述方法適用于連續及不連續的兩個延遲裝置的校準。延遲裝置M0、500及1000的全部或任一個都可以組裝于電子基板等，該電子基板包括用于在PMT的各階段(stage)向檢測器或PET系統的PMT或電子基板供給適當的電壓的分壓器。調整機構如果被單獨地組裝于各PMT，則細微延遲可以使用脈沖激光(pulsed laser)、同時產生、射線源及閃爍晶體來設定。在一個方法中，將脈沖激光1300的輸出由光束分離器(beam splitter) 1315進行分割，并送至圖13所示的兩臺檢測器1305、1310。激光1300 —般產生微微秒脈沖，但也可以使用飛秒(femtosecond)或納秒(nanosecond)的脈沖激光而不脫離本發明的范圍。一個檢測器1305及電纜的組合是“基準檢測器”。將被調整的全部裝置相對于同一基準檢測器1305進行校準。通常為了將兩個檢測器1305、1310總是確實地放置在同一場所，而使用固定件(未圖示)。將基準檢測器1305及試驗下的檢測器1310的輸出雙方都送至示波器 (oscilloscope) 1320、或其他適宜的電子測量裝置。然后，以在來自基準檢測器1305的脈沖與來自試驗下的檢測器1310的脈沖之間生成所希望的相對延遲的方式，來調整可變延遲裝置240,500或1000。這樣，例如，調整時間延遲裝置的裝置調整方法是對閃爍器照射同時產生Y射線，并由基準檢測器檢測閃爍事件。另外，由多個光傳感器檢測上述閃爍事件，按多個光傳感器的每一個測量與閃爍事件被檢測的時間相對應的到達時間。并且，根據測量到的各到達時間，對時間延遲裝置上的多個導電性管腳調整時間延遲裝置的跳線。在圖14所示的其他方法中，將閃爍晶體與基準檢測器1405及試驗下的檢測器 1410相結合。將兩個檢測器1405、1410放置在同時產生、射線源1400 (例如，來自22Na 或68Ge的511keV的湮滅光子)的兩側。將所調整的全部裝置相對于同一基準檢測器1405 進行校準。為了總是將兩個檢測器確實地放置在同一場所，而使用固定件(未圖示)。將基準檢測器1405及試驗下的檢測器1410的輸出雙方都送至示波器1415或其他適宜的電子測量裝置。然后，以在來自基準檢測器的脈沖與來自試驗下的檢測器的脈沖之間生成所希望的相對延遲的方式，來調整可變延遲元件。上述任一方法均可以將延遲調整通過手動或計算機控制來執行。在手動調整的情況下，連續可變延遲裝置的可滑動元件的位置應該可以通過手、或通過由與可滑動的元件連結的千分尺(micrometer)進行手動移動階段來設定。或者在能夠不連續地調整的延遲裝置中，應該可以由手來設定跳線位置。在由計算機控制進行的調整的情況下，連續可變延遲裝置的可滑動元件應該可以通過使用步進電機(st印per motor)并由計算機控制進行的移動階段來進行設定。另外，在具備電子控制開關(switching)元件的實施方式中，計算機應該可以選擇電子開關的設定。這些方法的優點在于這些調整能夠在PMT制造中實施。激光法特別需要較短的設置和測量時間，其結果使全部成本(cost)下降。或者，如果調整機構單獨地組裝于各PMT，或調整機構組裝于一個以上的單獨的電子基板，則可以將PMT組裝于檢測器之后，設定對各PMT/電纜的所希望的延遲。對于本領域技術人員而言不言而喻， 上述的調整方法同樣適用于裝置1000等不連續延遲裝置，以及具有裝置240及500等兩個導電性管腳或多個導電性管腳的連續延遲裝置。組裝檢測器之后實行調整的情況下，是在校準之前，將全部的PMT與圖15所示的延遲基板1600連接。將延遲基板1600與掃描儀(未圖示)及示波器的前置模擬電路連接。 在圖15中示出了 4信道的示波器，但對于本領域技術人員而言不言而喻，也能夠使用多于 4信道或少于4信道的示波器。如上所述，圖15的示波器信道的數量僅僅為事例。將位于延遲基板1600上的全部的跳線設定在默認(default)位置。(為了使光飛行延遲均衡)將射線源配置成使、射線入射至第一觸發區域 (trigger zone) 1500的中心點1501。通過(例如，使用鉛或鎢準直器)物理性瞄準，或通過(使用用于開始取得來自試驗下的檢測器的信號而適宜地定位的基準檢測器)電子瞄準，或通過用于選擇只入射至檢測器的中心的事件而使用檢測器的位置檢測功能，來實現 Y射線向附近觸發區域中心的區域的瞄準。然后，將包括于第一觸發區域的PMTl 4分別與延遲鏈基板1600連接。將來自各PMT的光脈沖例如在示波器(未圖示)上視覺化成脈沖1505 1520，并調整延遲裝置1525 1540，直到脈沖1505及1545 1555排列成相同的時間延遲tl。然后，在其余的觸發區域2 5中重復該工序。雖然敘述了一定的實施方式，但這些實施方式僅僅是作為例證而被提示出，并不限定本發明的范圍。實際上，本發明所述的新的方法、裝置及系統能夠以各種各樣的其他形式來具體化。另外，在本說明書所述的方法、裝置及系統的形式中，各種省略、置換及改變都可以不脫離本發明的精神而實行。附加的權利要求的范圍及它們的同等物都是屬于本發明的范圍及精神的范圍內的形式或改變。例如，本說明書所述的方法、裝置及系統可以適用于包括多個Y射線檢測器的正電子放射斷層攝影系統。在該情況下，各、射線檢測器具備陣列狀排列的多個閃爍晶體、 與閃爍晶體相鄰并陣列狀排列的多個光傳感器、分別與多個光傳感器對應的多個可變延遲裝置。另外，各可變延遲裝置具備基板、搭載于基板上的多個導電性管腳、與多個導電性管腳中的第一導電性管腳連接的第一端子、與多個導電性管腳中的第二導電性管腳連接的第二端子、以規定的距離將上述多個導電性管腳相對于基板相互電氣連接的跳線。并且，通過可變延遲裝置導入的時間延遲由用跳線相互連接的多個導電性管腳形成的第一及第二端子間的電氣路徑來決定。另外，本說明書所述的方法、裝置及系統可以適用于例如包括多個檢測器模塊的正電子放射斷層攝影系統。在該情況下，各檢測器模塊具備陣列狀排列的多個閃爍晶體、與閃爍晶體相鄰并陣列狀排列的多個光傳感器、相對于分別與多個光傳感器對應的信號產生可變的時間延遲的單元。另外，本說明書所述的方法、裝置及系統還可以適用于例如包括多個Y射線檢測器的正電子放射斷層攝影系統。在該情況下，各Y射線檢測器具備陣列狀排列的多個閃爍晶體、與閃爍晶體相鄰并陣列狀排列的多個光傳感器、分別與多個光傳感器對應的多個可變延遲裝置。另外，各可變延遲裝置具備根據該延遲元件的長度來導入固定的時間延遲的多個延遲元件、和將多個延遲元件中的至少兩個延遲元件相互連接的至少一個跳線。并且，該可變延遲裝置的整體延遲根據由至少一個跳線與至少兩個延遲元件形成的整體傳導路徑長度來決定。
權利要求
1.一種可變延遲裝置，其與Y射線檢測系統的光傳感器連接，該可變延遲裝置的特征在于，具備基板；多個導電性管腳，它們搭載在上述基板上； 第一端子，其與上述多個導電性管腳中的第一導電性管腳連接； 第二端子，其與上述多個導電性管腳中的第二導電性管腳連接； 跳線，其以規定的距離將上述多個導電性管腳相對于上述基板相互電氣連接， 根據由上述跳線相互連接的上述多個導電性管腳形成的上述第一端子及上述第二端子間的電氣路徑，來決定由該可變延遲裝置導入的時間延遲。
2.根據權利要求1所述的可變延遲裝置，其特征在于，還具備固定單元，該固定單元將上述跳線在上述多個導電性管腳上搭載在規定的位置。
3.根據權利要求1所述的可變延遲裝置，其特征在于， 上述時間延遲的范圍為0 400微微秒。
4.根據權利要求1所述的可變延遲裝置，其特征在于，上述時間延遲的最大延遲根據上述多個導電性管腳的全長來決定。
5.根據權利要求1所述的可變延遲裝置，其特征在于， 上述基板安裝于上述光傳感器。
6.根據權利要求4所述的可變延遲裝置，其特征在于， 該可變延遲裝置與上述光傳感器的端子串聯連接。
7.根據權利要求1所述的可變延遲裝置，其特征在于， 上述基板遠離上述光傳感器配置。
8.根據權利要求1 7中任一項所述的可變延遲裝置，其特征在于， 上述光傳感器是光電倍增管。
9.根據權利要求1 7中任一項所述的可變延遲裝置，其特征在于， 上述光傳感器是硅光電倍增管。
10.一種可變延遲裝置，其與Y射線檢測系統的光傳感器連接，該可變延遲裝置的特征在于，具備多個延遲元件，它們將根據該延遲元件的長度而固定的時間延遲導入； 至少一個跳線，其將上述多個延遲元件中的至少兩個延遲元件相互連接， 根據由上述至少一個跳線和上述至少兩個延遲元件形成的整體傳導路徑的長度，來決定該可變延遲裝置的整體延遲。
11.一種裝置調整方法，是為了在Y射線檢測系統中產生時間延遲而對時間延遲裝置進行調整的方法，其特征在于，包括以下步驟對閃爍器照射同時產生Y射線的步驟； 由基準檢測器來檢測閃爍事件的步驟； 由多個光傳感器來檢測上述閃爍事件的步驟；按上述多個光傳感器的每一個測量與上述閃爍事件被檢測的時間對應的到達時間的步驟；根據測量到的各到達時間，對上述時間延遲裝置上的多個導電性管腳調整上述時間延遲裝置的跳線的步驟。
12.根據權利要求11所述的裝置調整方法，其特征在于， 上述同時產生Y射線的Y射線源是22Na或68Ge放射性源。
13.根據權利要求11所述的裝置調整方法，其特征在于， 調整上述跳線的步驟利用手動來執行。
14.根據權利要求11所述的裝置調整方法，其特征在于，調整上述跳線的步驟通過使用千分尺使上述跳線沿上述多個導電性管腳平行移動來執行。
15.根據權利要求11所述的裝置調整方法，其特征在于， 上述調整步驟在計算機控制下使用步進電機來執行。
16.根據權利要求11 15中任一項所述的裝置調整方法，其特征在于， 上述光傳感器是光電倍增管。
17.根據權利要求11 15中任一項所述的裝置調整方法，其特征在于， 上述光傳感器是硅光電倍增管。
18.—種正電子放射斷層攝影系統，其包括多個Y射線檢測器，該正電子放射斷層攝影系統的特征在于，各Y射線檢測器具備多個閃爍晶體，它們排列成陣列狀；多個光傳感器，它們與上述閃爍晶體相鄰并排列成陣列狀；多個可變延遲裝置，它們分別與上述多個光傳感器對應；各可變延遲裝置具備基板；多個導電性管腳，它們搭載在上述基板上； 第一端子，其與上述多個導電性管腳中的第一導電性管腳連接； 第二端子，其與上述多個導電性管腳中的第二導電性管腳連接； 跳線，其以規定的距離將上述多個導電性管腳相對于上述基板相互電氣連接， 根據由上述跳線相互連接的上述多個導電性管腳形成的上述第一端子及上述第二端子間的電氣路徑，來決定由該可變延遲裝置導入的時間延遲。
19.一種正電子放射斷層攝影系統，其包括多個檢測器模塊，該正電子放射斷層攝影系統的特征在于，各檢測器模塊具備多個閃爍晶體，它們排列成陣列狀；多個光傳感器，它們與上述閃爍晶體相鄰并排列成陣列狀；以及對分別與上述多個光傳感器對應的信號產生可變的時間延遲的單元。
20.—種正電子放射斷層攝影系統，其包括多個Y射線檢測器，該正電子放射斷層攝影系統的特征在于，各Y射線檢測器具備多個閃爍晶體，它們排列成陣列狀；多個光傳感器，它們與上述閃爍晶體相鄰并排列成陣列狀； 多個可變延遲裝置，它們分別與上述多個光傳感器對應， 各可變延遲裝置具備多個延遲元件，它們導入根據該延遲元件的長度而固定的時間延遲； 至少一個跳線，其將上述多個延遲元件中的至少兩個延遲元件相互連接， 根據由上述至少一個跳線和上述至少兩個延遲元件形成的整體傳導路徑的長度，來決定該可變延遲裝置的整體延遲。
21.一種可變延遲裝置，其與Y射線檢測系統的光傳感器連接，該可變延遲裝置的特征在于，具備規定長度的導電性痕跡；第一端子，其與上述導電性痕跡的第一端部連接；， 第二端子，其與上述導電性痕跡的第二端部連接； 多個開關，它們將上述導電性痕跡的一部分迂回；控制部，為了設定上述可變延遲裝置的整體延遲，該控制部控制上述多個開關， 根據由上述導電性痕跡的未迂回的一部分和被關閉的上述多個開關的任一個在上述第一端子與上述第二端子間形成的傳導路徑的長度，來決定上述整體延遲。
22.根據權利要求21所述的可變延遲裝置，其特征在于，為了將上述導電性痕跡的一部分迂回，上述控制部將上述多個開關中的至少一個子集關閉。
23.根據權利要求21或22所述的可變延遲裝置，其特征在于，還具備非易失性存儲器，其將分別對于上述多個開關的設定值進行存儲。
全文摘要
本發明提供可變延遲裝置、裝置調整方法及正電子放射斷層攝影系統，能夠以簡單的構成進行時間控制。可變延遲裝置具備與飛行時間γ射線檢測系統的光傳感器連接，并搭載有多個導電性管腳的基板。在基板上還搭載有與多個導電性管腳中的第一導電性管腳連接的第一端子、及與多個導電性管腳中的第二導電性管腳連接第二端子。跳線以規定的距離將多個導電性管腳相對于基板電氣連接，可變延遲裝置的時間延遲根據由多個導電性管腳和跳線形成的第一及第二端子間的電氣路徑來決定。
文檔編號A61B6/03GK102551779SQ20111034265
公開日2012年7月11日 申請日期2011年10月27日 優先權日2010年10月29日
發明者丹尼爾·加格農, 約翰·S·耶德澤耶夫斯基, 肯特·布爾 申請人:東芝醫療系統株式會社, 株式會社東芝