CN106999128A - 采用x射线和伽马检测的多检测器成像系统 - Google Patents

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Abstract

提供一种成像系统，其包含：台架，具有贯穿其中的膛；多个图像检测器，附连到台架，并且围绕膛的圆周径向间隔，使得间隙沿膛的圆周存在于图像检测器之间；x射线源，附连到台架，其中x射线源跨膛将x射线传送到图像检测器中的至少两个；其中至少两个检测器检测发射辐射和x射线辐射。

Description

采用X射线和伽马检测的多检测器成像系统
背景技术
本文所公开的主题一般涉及医疗成像系统，以及更具体来说涉及诊断成像系统，其将计算机断层扫描(CT)与核医学(NM)单光子发射计算机断层扫描(SPECT)系统相结合。
在CT成像中，将患者放置于台架中。台架能够包括用于支承旋转构件的固定框架。旋转构件包含中央开口或膛，其足够大以接纳沿扫描轴延伸的患者。旋转构件在扫描或成像规程期间围绕患者旋转。x射线管能够与x射线检测器阵列完全相反地跨中央开口定位在旋转构件上。随着旋转构件旋转，x射线管沿扫描平面将能量束或x射线投射经过患者并且投射到检测器阵列。通过围绕扫描轴并且相对于患者旋转x射线源，x射线从许多不同方向投射经过患者。患者的被扫描部分的图像能够使用计算机从由检测器阵列所提供的数据来构成。
在NM成像、例如SPECT或PET成像中，内部地向患者给予放射性药物。通常安装于台架上的检测器(例如伽马拍摄装置)捕获由放射性药物所发射的辐射，并且这个信息由计算机用来形成图像。NM图像主要示出例如患者或者被成像患者的一部分的生理功能。
在NM系统中，能够有利的是收集CT信息用于衰减校正、体形规划（body shapeplanning）、粗查(scouting)特定器官和CT数据的其他已知益处的目的。需要提供低成本和有效的这种系统。
发明内容
按照实施例，提供一种成像系统，其包含：台架，具有贯穿其中的膛；多个图像检测器，附连到台架，并且围绕膛的圆周径向间隔，使得间隙沿膛的圆周存在于图像检测器之间；x射线源，附连到台架，其中x射线源跨膛将x射线传送到图像检测器的至少两个；其中一个或多个检测器检测发射辐射和x射线辐射。
该系统还能够包含固定结构和旋转构件；其中x射线源附连到旋转构件，并且多个图像检测器附连到固定结构；并且其中旋转构件进行旋转，以允许x射线源绕膛内部的成像受检者的轨道运行，每个图像检测器还包括扫描马达；检测器头，包括检测器元件；以及其中，如果图像检测器处于x射线传输扇形束中，则扫描马达将检测器头的角度调整为指引在x射线源处。图像检测器还能够包括径向马达以用于将图像检测器延伸更靠近感兴趣区域并且更远离感兴趣区域收回图像；并且其中如果图像检测器不在x射线传输扇形束中，则扫描马达将检测器头的角度调整为指引在感兴趣区域处，以及径向运动马达基于其到感兴趣区域的距离来延伸或收回图像检测器。
在备选实施例中，多个图像检测器附连到旋转构件，以及x射线源附连到固定结构；并且其中旋转构件进行旋转，以允许成像检测器绕膛内部的成像受检者的轨道运行。备选地，台架能够包含两个旋转构件，其中两种旋转构件均是环形的；并且其中多个图像检测器附连到第一旋转构件，以及x射线源附连到第二旋转构件。在这种情况下，多个检测器能够围绕膛在外圆周上旋转；以及x射线源能够围绕膛在内圆周上旋转。
系统中的间隙可接收辐射，使得所传送的x射线在扇形束中传送；以及多于扇形束角的50%是间隙传输，因为x射线进入间隙并且没有碰撞图像检测器。在这种情况下，该系统还能够包括源准直仪；并且其中系统中的处理器指引准直仪阻塞间隙传输。图像检测器能够围绕膛的圆周规则地间隔，使得图像检测器之间的间隙是基本上相等的。备选地，图像检测器能够围绕膛的圆周不规则地间隔，使得图像检测器之间的间隙是不相等的。
该系统包含图像重构模块，其：接收来自多个图像检测器的发射辐射和x射线辐射，并且生成医疗图像；以及向显示器或存储器装置输出医疗图像。图像重构模块能够使用发射辐射来重构第一医疗图像，并且使用x射线辐射对第一医疗图像执行衰减校正，以生成第二医疗图像。如果图像检测器还包括:扫描马达；包括检测器元件的检测器头；以及用于延伸和收回图像检测器的径向马达；然后图像重构模块能够使用x射线辐射来确定感兴趣区域的位置；径向马达将图像检测器延伸到感兴趣区域；扫描马达将检测器头角调整为指引到感兴趣区域，以及检测器元件检测发射辐射。此外，图像重构模块能够使用发射辐射来重构第二医疗图像，并且使用x射线辐射来确定与第二医疗图像相关的解剖形状。
系统的附加特征能够包含如下配置：x射线源传送低功率x射线，图像检测器还包括由碲化镉锌(CZT)所制成的检测器元件，系统具有附连到台架的第二x射线源，x射线源和多个图像检测器共用X-Y平面，图像检测器是光子计数检测器，或者发射辐射是单光子发射计算机断层扫描(SPECT)辐射。
在实施例中，该系统能够激活处于x射线传输扇形束中的图像检测器，并且不激活处于x射线传输扇形束之外的图像检测器。
在实施例中，提供一种台架，其包含:贯穿其中的膛；旋转构件；x射线源，附连到旋转构件，其中旋转构件围绕膛的圆周旋转x射线源；多个图像检测器，附连到台架，并且围绕膛的圆周径向间隔，使得间隙沿膛的圆周存在于图像检测器之间；每个图像检测器还包括检测器头和扫描马达，以调整检测器头的角度；其中至少两个扫描马达将相应的检测器头的角度调整到x射线源；并且其中图像检测器检测x射线辐射。
在实施例中，提供一种成像方法，其包含：围绕台架膛的圆周旋转x射线源；在多个图像检测器处接收所传送的x射线辐射，该多个图像检测器围绕膛的圆周均匀间隔，使得间隙沿膛的圆周存在于图像检测器之间；在多个图像检测器处接收发射辐射；基于发射辐射和x射线辐射来生成医疗图像。该方法能够包含：发射数据用来生成中间图像；以及x射线数据用来对中间图像执行衰减校正，以生成医疗图像。该方法还能够包含：基于x射线辐射来确定感兴趣区域；以及将至少两个检测器头的角度调整为指引到感兴趣区域。
附图说明
图1按照实施例示出医疗成像系统。
图2按照实施例示出医疗成像系统的框图。
图3按照实施例示出检测器柱的实现。
图4按照实施例示出成像系统的径向构造。
图5按照实施例示出成像系统的径向构造，其中十二个检测器柱使其头放置在一致角度(consisitent angle)，并且向内径向移动以处于靠近患者的位置。
图6按照实施例示出医疗成像系统中的台架。
图7按照实施例示出医疗成像系统中的台架的侧视图。
图8按照实施例示出使用x射线和发射数据的成像操作的步骤。
图9按照实施例示出的并发成像操作的步骤。
图10按照实施例示出在图像扫描期间的台架的截面。
图11按照实施例示出如附连到围绕台架的膛中的受检者的旋转的旋转构件地那样移动的x射线管的初始移动。
图12按照实施例示出在x射线数据扫描期间的x射线管的第二移动位置。
图13按照实施例示出在x射线数据扫描期间的x射线管的第七移动位置。
图14按照实施例示出在x射线数据扫描期间的x射线管的最终移动位置。
图15按照实施例示出具有附连到台架的单个旋转构件的成像系统。
图16按照实施例示出具有附连到旋转构件的图像检测器的成像系统。
图17按照实施例示出具有多个x射线管的成像系统。
图18按照实施例示出成像系统，其中x射线管和图像检测器没有旋转。
图19按照实施例示出执行并发NM和CT扫描的医疗成像系统。
具体实施方式
在结合附图进行阅读时，将变得更好地理解以上概述以及某些实施例的以下详细描述和权利要求书。在附图图示各个实施例的功能块的简图的意义上，功能块不一定指示硬件电路系统之间的划分。因此，例如，功能块的一个或多个(例如处理器、控制器或存储器)可以在单件硬件(例如，通用信号处理器或随机存取存储器、硬盘等)或者多件硬件中实现。类似地，程序可以是独立程序，可结合为操作系统中的子例程，可以是已安装软件包中的功能等等。应当理解，各个实施例并不局限于附图所示的布置和工具。
如本文所使用的、以单数所述并且以词“一”或“一个”进行的元件或步骤应当被理解为并不排除多个所述元件或步骤，除非明确规定这种排除。此外，对“一个实施例”的提及并不意图要被解释为排除也结合了所述特征的附加实施例的存在。此外，除非相反的明确规定，否则，“包括”或“具有”带有特定性质的元件或者多个元件的实施例可包含没有那种性质的附加的这类元件。
各个实施例提供医疗成像系统，以及具体来说提供具有其中成像检测器安装于此的台架的核医学(NM)成像系统。例如，在NM成像系统的各个实施例中，提供一种单光子发射计算机断层扫描(SPECT)成像扫描仪，其包含具有不同类型的检测器(其获取SPECT和CT图像信息)的组合的多个检测器。这能够在不同时间间隔或同时地进行。各个实施例可包含具有不同配置或布置和/或具有不同准直的由不同材料形成的检测器。该系统可配置成执行单同位素或者多同位素成像。
应当注意，虽然结合特定NM成像系统、例如SPECT检测器系统来描述各个实施例，但是各个实施例可结合其他成像系统、例如正电子发射断层扫描(PET)成像系统来实现。
图1按照实施例示出医疗成像系统10。在一个实施例中，受检者18能够是人类患者。备选地，受检者18不是人类。在各个实施例中，它能够是一些其他生物或无生命对象。受检者18能够放置于托板14上，其能够水平移动受检者以用于将受检者18定位在最有利的成像位置中。床机构16能够垂直升高和降低托板14以用于将受检者18定位在最有利的成像位置中。在实施例中，台架12示为圆形。在其他实施例中，台架12可具有任何形状，例如正方形、椭圆形、“C”形或六边形。台架12具有对于受检者用来进入其中的膛。
图2按照实施例示出医疗成像系统20的框图。患者24的一部分定位在台架21的膛内部。可提供医疗成像系统20，其具有配置为双CT/SPECT检测器柱22a-22f的多个射线照相拍摄装置。检测器柱22附连到台架21，附连到台架21的固定段或者其旋转构件。应当注意，各个实施例并不局限于具有如所示的六个检测器柱22的医疗成像系统20或者所图示的检测器柱22的大小或形状。例如，医疗成像系统20可包含具有不同形状和/或大小或者由不同材料形成的更多或更少检测器柱22。在一些实施例中，检测器柱能够称作检测器单元。X射线源(例如x射线管)23也附连到台架21，附连到固定段或者台架的旋转构件。X射线源能够将低功率和高功率x射线传送到患者24。X射线源能够将低通量和高通量x射线传送到患者24。
在操作中，受检者、例如患者24定位成接近检测器柱22的一个或多个以进行成像。成像系统20则能够重新调整检测器柱22，以便根据需要另外从患者24或患者的感兴趣区域(ROI)28收回或者延伸更靠近患者24或患者的ROI 28(其在示例实施例中为心脏)。患者24的成像由检测器柱22的一个或多个来执行。成像基于从x射线源23始发的x射线传输数据并且基于由患者24体内的放射性药物示踪剂所引起的发射数据来执行。由检测器柱22的每个进行的成像可同时、并发或依次执行。
可改变检测器柱22的位置，包含检测器柱22之间的相对位置、倾斜、角度、旋转(swivel)和检测器柱22的其他特性。另外，检测器柱22的每个可具有安装或耦合于此的对应准直仪26a-26f。准直仪26a-26f同样可具有不同类型。一个或多个检测器柱22可耦合到不同类型的准直仪26(例如平行孔、针孔、扇形束、锥形束等)。相应地，在各个实施例中，检测器柱22完全包含准直仪26。
检测器柱22可包含单晶或多晶检测器或像素化检测器或者基于闪烁器的检测器，其配置成获取SPECT和CT图像数据。这些可称作检测器元件。例如，检测器柱22可具有由不同材料(例如半导体材料，除了别的以外包含碲化镉锌(CdZnTe)(常常称作CZT)、碲化镉(CdTe)和硅(Si)；或者非半导体闪烁器材料，例如不同类型的晶体闪烁器，例如碘化钠(NaI)、锗酸铋(BGO)、铈掺杂硅酸钇镥(LYSO)、氧原硅酸钆(GSO)、碘化铯(CsI)、溴化镧(III)(LaBr3))形成的检测器元件。另外可提供适当组件。例如，检测器柱22可耦合到光电传感器，例如光电倍增管(PMT)的阵列、雪崩光电二极管检测器(AFD)等。另外，在一些实施例中，能够获取PET图像数据。在一些实施例中，检测器元件是光子计数检测器。在一些实施例中，检测器元件是直接转换或固态。
考虑对各个实施例的变更和修改。例如，在多头系统、即具有两个或更多检测器柱22的系统中，每个检测器柱22可由不同材料形成，并且具有不同准直仪26。相应地，在至少一个实施例中，一个检测器组合可配置成得到整个视场(FOV)的信息，而另一个检测器组合配置成聚焦于较小的感兴趣区域(ROI)上，以提供更高质量信息(例如更准确光子计数)。另外，由一个检测器组合所获取的信息可用来在成像期间调整至少一个其他检测器组合的位置、取向等。
成像系统20还能够包含移动控制器30，其进行操作以控制x射线源23、检测器柱22和/或台架21中的其他移动部件、例如其旋转构件的移动。例如，移动控制器30可控制检测器柱22的移动，例如以便将检测器柱22围绕患者24旋转或绕轨道运行，并且其还可包含将检测器移动更靠近或更远离患者24并且枢轴转动/旋转检测器柱22，使得提供定域移动或运动。检测器控制器30另外可控制检测器柱22围绕台架膛的边缘的轨道旋转，使得与先前相比，检测器柱22对患者24处于新的角度。在各个实施例中，移动控制器30可以是控制每个单独设备的单个单元或者多个单元。
成像系统20还包含图像重构模块34，其配置成从所获取的图像数据36(其从检测器柱22所接收)来生成图像。例如，图像重构模块34可使用NM图像重构技术进行操作，以生成患者24的SPECT图像，其可包含ROI 28、例如患者的心脏。图像重构技术可基于获取图像数据36并且发送给图像重构模块34和/或处理器32的检测器柱22的安装状态来确定。
图像重构模块34可结合移动控制器30和/或处理器32来实现。可选地，图像重构模块34可实现为模块或装置，其耦合到或者安装于移动控制器30和/或处理器32。在各个实施例中，每个处理模块可以是单独硬件模块或软件模块，或者共同结合到一个芯片或模块中。
由处理器32和/或图像重构模块34所接收的CT和/或SPECT图像数据36可在短期(例如在处理期间)内或在长期(例如用于以后离线检索)内存储在存储器38中。存储器38可以是任何类型的数据存储装置，其还可存储信息的数据库。存储器38可与处理器32分开或者形成其组成部分。还提供用户输入39(其可包含用户接口选择装置，例如计算机鼠标、语音激活、轨迹球和/或键盘)，以接收用户输入。用户输入39可指导处理器32向移动控制器30发送移动控制信号，以用于变更台架中的检测器柱22和/或x射线源23布置。可选地，用户输入39可被处理器32看作是建议，以及处理器32可基于标准来选择不运行该建议。
因此，在操作期间，来自检测器柱22的输出(其可包含图像数据36，例如来自多个检测器/台架角的投影数据)被传送给处理器32和图像重构模块34，以用于一个或多个图像的重构和形成。重构图像和其他用户输出能够传送给显示器40、例如计算机监测器或打印机输出。重构图像和其他用户输出还能够经由网络42传送给远程计算装置。
图3按照实施例示出检测器柱22的实现。柱臂44附连到台架，以及包含径向运动轨46、径向运动马达48和检测器头50并且提供对其的支承。径向运动马达48通过沿径向运动轨46延伸或收回检测头50来控制检测器头50的移动。这提供对成像系统的可定制性和灵活性。检测器柱能够包含伸缩罩，其允许它在它径向移入和移出时延伸和收缩。
检测器头50包含扫描马达52、检测器元件54和准直仪56。检测器元件54能够是用于检测CT和SPECT图像数据的CZT模块或其他检测器元件模块。扫描马达52控制检测器头50相对于臂44的旋转角。扫描枢轴转动轴53示出检测器头50的旋转角轴。移动控制器30能够向径向运动马达48和扫描马达52的任一个或两者提供指令和控制。因此，每个检测器柱22在径向位置以及检测器头50的倾斜角是独立可控的。径向运动马达48和扫描马达52能够是如图3的实施例所示的两个单独马达。备选地，两个马达的功能性可由一个马达来提供。
图4按照实施例示出成像系统的径向构造，其中十二个检测器柱22沿台架膛的圆周以相互之间的一致角度(在这个示例中为三十度)放置。图4还示出检测器柱22之间的物理间隙。因此，检测器柱22在这个示例中均匀分布。每个检测器柱22沿径向轴是可活动的。这允许检测器柱22上的检测器头更靠近或更远离受检者18以进行成像。随着检测器柱延伸到膛的中心，两个检测器头之间的间隙减少。图中的圆圈描绘检测器柱22的检测器头50的位置。在一个实施例的这个视图中，检测器柱沿作为其外极限位置的虚线示出。双头径向箭头描绘检测器柱22的运动的进-出方向。
图5按照实施例示出径向构造，其中十二个检测器柱22使其头部放置在一致角度，并且向内径向移动以处于靠近患者24的位置。如图5示出，与其他相比,检测器头的一些进一步朝向其径向轴的中心。这允许关于变化大小对象的高质量成像结果。随着图像检测器更远离发射源地移动，SPECT检测的分辨率能够降级。
图6按照实施例示出医疗成像系统中的台架60。附连到台架60的是检测器柱62，其围绕膛的圆周径向间隔，其能够包含活动柱66和不活动柱64。空间74存在于检测器柱之间，使得图像检测覆盖中存在间隙。X射线管68还附连到台架60。X射线管68跨X-Y或扫描平面来传送x射线辐射。图6按照实施例示出扇形束中的x射线传输。在一个实施例中，仅激活处于扇形束内的活动柱66以用于图像检测。活动柱66是当前用来(in use to)检测从x射线管68所传送的x射线辐射的柱。不活动柱64当前没有用来检测x射线辐射。来自住院病人示踪剂的发射检测能够从活动柱或者不活动柱来检测，因为在这个上下文中的活动和不活动表示x射线辐射检测。
图6还示出成角度以便指向x射线管68以取得最佳图像质量的活动柱66的检测器头。在实施例中，活动柱66能够指向x射线管焦点。扫描马达52使检测器头朝x射线管68成角度（如果检测器柱62处于x射线传输的活动区的话），以及能够使检测器头角返回到标准位置或者在发射ROI成角度（如果检测器柱62不在x射线传输的活动区的话）。
检测器柱62可经由旋转构件70或固定结构来附连到台架。检测器柱62可如由图6的示例所示地那样围绕膛的圆周规则地间隔或者如由图2的示例所示的围绕膛的圆周不规则地间隔。X射线管68可经由旋转构件70或固定结构来附连到台架。在一些实施例中，检测器柱62和x射线管68均经由旋转构件70来附连到台架。在实施例中，旋转构件70为环形的。在一个实施例中，环形构件72能够是旋转构件70的组成部分。环形构件72能够是第二旋转构件，如以下针对图7进一步论述。
图7按照实施例示出医疗成像系统中的台架80的侧视图。患者能够沿z轴定位到台架膛中，以用于如图1所示的医疗成像。固定结构82为系统提供壳体和支承。第一旋转构件84附连到固定结构82，其中检测器柱86与其附连。第二旋转构件88附连到固定结构82，其中x射线管90与其附连。图7示出x射线管90能够沿内圆周按照围绕膛的中心的轨道旋转，而检测器柱86能够沿外圆周绕膛的中心的轨道运行。这防止元件的任何碰撞以及由膛的相同侧上的检测器柱对x射线传输的任何阻塞。在备选实施例中，两个旋转构件中的一个能够是固定的，固定到台架。在备选实施例中，x射线管附连到与检测器柱相同的旋转构件，下面进一步论述。
在实施例中，x射线管90在未使用时在Z方向上移出成像检测器的X-Y平面。这允许NM成像阶段期间的检测器柱86的完全延伸和收回。在备选实施例中，x射线管90能够由第二旋转构件88沿轨道来旋转到处于两个检测器柱86之间的位置，还允许NM成像阶段期间的检测器柱86的完全延伸和收回。
图8按照实施例示出检测x射线和发射数据的成像操作的步骤。成像系统能够使用x射线数据来得出CT信息，以帮助体形确定和/或ROI粗查。这允许NM成像操作通过允许检测器柱聚焦于患者的正确方面上以较高精度和性能来执行。因此，检测器柱具有在适当时间延伸或收回的有帮助信息。扫描马达能够确定检测器头应当定位成哪些角度。以及支承检测器柱的旋转构件具有关于应当旋转的时间的信息用于最大成像。这个过程可称作规划聚焦获取。它包含规划检测器的定位和运动，以便将检测器的关注聚焦到目标区上的能力。这能够节省获取时间，降低患者移动的风险，增加患者舒适以及图像检测器的有用输出。
在步骤102中，系统执行x射线扫描，这通篇进一步论述。在步骤104中，将x射线扫描数据转换成CT数据，以用于确定体形信息和/或感兴趣区域粗查。身体外形确定帮助系统规划NM成像获取，并且帮助避免在具有可延伸和可收回的检测器柱的这种系统中的检测器头与身体的碰撞。粗查体中的待成像感兴趣器官帮助系统聚焦到正确位置上用于器官的最好图像质量。因此，系统还能够检测哪些检测器柱(如果检测器柱并非全部相同的话)对特定扫描可能是最好的。这能够是在其中一些检测器柱具有较高质量材料或者专门适合待执行扫描的需要的材料的情况中。待执行扫描能够取决于扫描的类型以及由用户或系统基于某个标准所选的扫描协议。选择能够跨计算机网络传递给成像系统。
在步骤106中，成像系统按照在步骤104或步骤118中所形成的信息经过电子器件、处理器和计算机代码来调整系统配置。调整能够包含但不限于在步骤108-114中的动作。在步骤108中，系统围绕膛的圆周径向地或者在Z方向上来调整x射线管位置。这能够是要继续进行x射线获取，或者将x射线管定位在备用位置中。在步骤110中，系统调整径向围绕膛的圆周的一个或多个检测器柱的轨道位置。在步骤112中，系统延伸或收回一个或多个独立可活动的检测器柱。在步骤114中，系统通过使用扫描马达来调整独立可控检测器头的一个或多个的扫描角。一般进行这些步骤以改进NM或CT成像。虽然图8中未示出，但是系统还可在X、Y和/或Z方向上调整在步骤106中的支承患者的台架的位置。
在步骤116中，系统通过检测来自受检者或患者体内的发射数据来执行NM成像。可对步骤116激活检测器柱的一些或全部。在步骤118中，系统如由步骤106所进行地那样确定是否需要硬件配置调整。如果是，则系统返回到步骤106用于待完成的一个或多个系统重新配置动作。如果否，则系统移动到步骤120。在步骤120中，系统确定成像操作是否完成。如果否，则在步骤116处收集附加数据。如果是，则系统移动到步骤122。在步骤122中，系统重构图像。重构能够只从发射数据进行或者从发射和x射线数据结合进行。这个重构能够经过迭代重构或者医疗成像领域中已知的其他技术进行。按照实施例，重构图像则存储在计算机存储器中和/或在屏幕上向用户显示。
图9按照实施例示出并发成像操作的步骤。在步骤130中，系统通过指示x射线管经过台架膛将x射线传送到一个或多个检测器柱来执行x射线扫描。如本文进一步论述，x射线传输的扇形束中的活动检测器柱能够使其检测器头成角度以指向x射线管。按照一个实施例，x射线扫描能够是低功率或通量的。这允许某些材料、例如一些CZT配置被用于同时获取x射线和伽马射线(发射)数据。按照一个实施例，低功率x射线传输一般低于1千瓦。按照一个实施例，低功率x射线传输能够低至1到25瓦。在其他配置中，系统可采用高功率或通量x射线传输最好地执行。按照一个实施例，高功率可高于10或20千瓦。
在步骤132中，同时发射辐射检测发生。步骤130或132可比另一个要长，但是“同时”在这里表示它们在重叠时间周期中发生。按照实施例，检测器柱是双重用途。如图6所示，不活动柱64能够采取仅NM检测模式。如果x射线管68围绕台架的圆周移动以使得扇形束包含不活动柱64，则系统能够将该柱改变为活动柱66，其能够工作在双获取模式中。在这种双获取模式中，检测器柱能够获取x射线和发射信息，并且采用光子计数模式、组织类型辨别的能量加窗或者本领域已知的其他技术来分离两者。按照实施例，发射数据能够通过能量值来减去和过滤。
在步骤134中，进行在步骤132中所获取的发射数据的图像重构。图像重构通过结合来自从130的x射线扫描数据的结果的一些来改进。这类改进能够是衰减校正、NM发现相对于身体器官的定域(localization)以及对来自x射线数据的诊断解剖图像的交叉配准。由于衰减，各种投影中的定量图像值没有准确地表示身体内的放射性同位素分布的线积分。因此必需校正这个失真。如果将对发射数据校正以用于衰减，则x射线传输数据必须在每个站处获取。因此，衰减校正提供患者的密度的计算机图，以校正发射数据。按照实施例，衰减计算机图和发射数据能够用于创建衰减校正同位素分布图像，而甚至没有创建未校正图像。
按照实施例，图9的步骤可包含步骤106的系统配置调整。
图10按照实施例示出在图像扫描期间的台架的截面。旋转构件140附连到台架，并且沿膛外部沿内圆周，如由箭头138所指示，沿膛的外部绕轨道运行。在实施例中，旋转构件140为环形的。X射线管142附连到旋转构件140。X射线箭头144示出当旋转构件旋转时的x射线管的移动。X射线管位置146示出x射线管142在围绕膛旋转了某个距离之后它的位置。
X射线管142传送x射线，其经过受检者148传递到图像检测器152。图像检测器152附连到固定结构150。因此，在这个实施例中，成像系统中仅包含一个旋转构件。这与二旋转构件实施例相比能够节省金额。图像检测器152能够调整其扫描运动156，因此它们在x射线管142围绕膛的圆周移动到不同位置(例如x射线管位置146)时指向x射线管142。因此，图像检测器152捕获最高强度x射线。
x射线管传输能够按照如图10所示的扇形束配置。扇形束具有角β，其在实施例中能够为大约80度。它能够基于所安装的特定x射线管以及硬件和软件中的特定设定发生变化。碰撞每个检测器的扇形束的成角量是通过角α所定义的窗口154。如图10所示，四个检测器具有四个窗口：α1、α2、α3和α4。总覆盖角α1+α2+α3+α4小于扇形束的总角度β。这定义存在于图像检测器152之间的间隙。按照实施例，图10所示的间隙高于β的50%。在备选实施例中，间隙可高于80%或者低至10%。这能够基于图像检测器大小、系统中的图像检测器的量、扇形束角和其他因素发生变化。系统必须进行工作以克服覆盖中的这些间隙，以获取质量x射线图像数据。
在实施例中，x射线管142能够包含准直仪，其具有阻塞对α覆盖外部的区的x射线传输的能力，因此降低对受检者148的辐射剂量。系统能够执行检测围绕膛的圆周的x射线管的当前位置的方法。系统然后能够检测图像检测器位置和角度，并且将它们与管位置进行比较。系统然后能够激活束内的图像检测器，并且计算间隙角(在束内部但是没有碰撞检测器。然后，系统能够指示自适应准直仪阻塞对间隙角的传输。如果源与检测器之间的相对定位是固定的，则可使用固定准直仪，其阻塞间隙辐射。
图11-14按照实施例示出以图像检测器之间的间隙的x射线数据扫描。这些图像检测器能够是具有如上所述的扫描检测器头的检测器柱。
图11按照实施例示出如附连到围绕台架的膛中的受检者168的旋转的旋转构件162地那样移动的x射线管160的初始移动。在实施例中，图像检测器围绕台架外部附连在与台架的固定结构所附连的固定位置中。活动检测器166用于x射线数据获取。不活动检测器164没有用于x射线数据获取。系统还可在x射线管在前面通过时完全关掉某些检测器，从而阻塞光子检测。按照实施例，这将会是阻塞检测器。图11示出对五个活动检测器166的传输的五个角度α。图11示出已经扫描的受检者168的部分。为了解决检测器之间的间隙，旋转构件162继续其轨道。
图12按照实施例示出在x射线数据扫描期间的x射线管160的第二移动位置。受检者168的附加部分因移动而已经能够被扫描。当x射线管160已经移动时，其传输束也已移动。因此，图12仅示出对四个活动检测器166的传输的四个角度α。最右的检测器、图11中的活动检测器变成不活动检测器164。
图13按照实施例示出在x射线数据扫描期间的x射线管160的第七移动位置。受检者168的附加部分因移动而已经能够被扫描。当x射线管160已经移动时，其传输束也已移动。因此，图13示出对五个活动检测器166的传输的五个角度α。左下的另一个检测器变成活动检测器166。
图14按照实施例示出在x射线数据扫描期间的x射线管160的最终移动位置。受检者168的附加部分因移动而已经能够被扫描。当x射线管160已经移动时，其传输束也已移动。因此，图14示出对四个活动检测器166的传输的四个角度α。右下的另一个检测器变成不活动检测器164。在没有完成围绕膛的圆周的完全旋转的情况下,受检者168使膛中的X-Y截面的几乎全部区扫描。例如所示的快速扫描能够给予低质量数据，以帮助同时或将来发射(例如PET或SPECT或NM)成像。应当注意，图14示出检测器头在它围绕膛的圆周移动时继续朝x射线管160成角度。对于例如衰减校正的应用，x射线管160的180度或360度单旋转可以是足够的。因此，充分CT图像甚至在20%总角度α覆盖时也能够从x射线扫描数据来制作。在其他应用中，系统可通过包含作为x射线扫描数据的组成部分的工作台的移动来运行螺旋扫描。还可调整床/托板的高度，以改进图像质量。本文论述改进x射线扫描覆盖和CT图像结果的附加方式。
图15按照实施例示出具有附连到台架的单个旋转构件170的成像系统。X射线管172、发射检测器174和双检测器176全部附连到旋转构件170。X射线管172附连到两个发射检测器174的安装之间的旋转构件170。因此，系统中只有图像检测器的一部分、(双检测器176)需要能够操控x射线传输数据。图15按照实施例示出六个双检测器176和六个发射检测器174。因此，系统能够包含仅发射检测器。这些在一些实施例中能够是优选的，因为它们在图像传输中能够是不太昂贵的或者更快的。旋转构件170沿轨道围绕受检者旋转，并且连同它一起移动X射线管172、发射检测器174和双检测器176，以执行x射线扫描成像。在这个实施例中，双检测器176始终具有朝x射线管172的相同检测器头角。因此，然后在这种情况下对双检测器176可以不需要扫描马达，从而节省成本和复杂度。这个实施例能够是不太昂贵的、更轻的并且对于生产和维护是更简单的。备选地，检测器柱能够从系统中去除，并且x射线管放置于其位置中。这在其中x射线管是大的情况下是有帮助的。
图16按照实施例示出具有附连到旋转构件184的图像检测器188的成像系统。旋转构件184可执行360度或更小的旋转。X射线管186附连到固定结构182，其是台架180的组成部分。在这个实施例中，x射线管186是固定的，以及图像检测器188通过旋转构件184围绕膛的圆周沿轨道旋转。图16示出当图像检测器188围绕台架旋转时调整为指向x射线管186的检测器头角。
图17按照实施例示出具有多个x射线管的成像系统。第一x射线管190和第二x射线管192附连到旋转构件194。系统中的图像检测器检测x射线数据，以重构CT图像并且校正/增强NM图像。x射管线可设置在相同或变化功率级。x射管线可设置在类似或变化偏移量(offset)。这些变更允许检测器拣选不同的x射线扫描数据集用于最好的图像质量结果。x射线管可同时或依次使用。虽然未示出，但是多于两个x射线管可包含在系统中。在实施例中，每个检测器柱具有用于传送x射线的集成x射线管。在实施例中，x射线管放置在检测器柱之间的每个间隙中。在实施例中，可使用具有非旋转阳极的x射线管。在实施例中，具有多个焦点的x射线管可用于使x射线源位置电子偏移。
图18按照实施例示出成像系统,其中位置200a、200b、200c中的x射线管和图像检测器202没有旋转。因此，使系统更简单并且具有旋转维护问题的更少机会。X射线管和图像检测器202改为具有多个步(step)。因此，系统中的每项具有例如三个步位置。例如左、右和中间。系统具有用于扫描和检测数据的许多配置而没有旋转构件。通过将x射线管调整到位置200a、200b和200c，系统增加x射线扫描覆盖。这个多步特征能够包含在先前实施例的任何中，以增加扫描数据覆盖。图18还按照实施例示出成像系统，其中x射线管可收回或延伸到受检者。患者床或托板也能够具有步，以便将患者定位在X-Y平面中的不同位置，例如更高、更低、右或左。这还为图像检测提供附加覆盖。
在实施例中，系统能够具有一个旋转构件和一个步构件。例如，x射线管对于围绕患者的全轨道能够附连到旋转构件。检测器柱能够附连到步构件，其仅步进到一至三个新位置。
图19按照实施例示出执行并发NM和CT扫描的医疗成像系统。X射线管210附连到旋转构件208。X射线管210经过患者214将x射线212发射到双x射线/发射活动检测器216。活动图像检测器216、不活动发射检测器218和阻塞检测器218能够附连到旋转构件208或固定结构206。活动图像检测器216朝患者214径向移动，并且使其检测器头指向x射线管210。不活动图像检测器218朝患者径向移动，并且使其检测器头指向患者ROI 220。不活动图像检测器218也可不只直接指向ROI 220，而是还定义跨整个ROI 220距离或宽度的小扫描的成角扫描范围。阻塞检测器218被收回以允许x射线管210的经过，并且可在x射线管210已经通过之后设置为使用。
系统获益于对于CT传输和NM/PET发射仅需要检测器的一个轨道。这节省需要具有两组检测器的成本和室空间。因衰减、体形、ROI确定和CT数据的其他使用而对NM/PET图像的改进有助于系统是有效的，并且为用户(其在实施例中可以是医生)提供最好的图像质量输出。
如本文所使用的,术语“计算机”或“模块”可包含任何基于处理器或者基于微处理器的系统，包含使用微控制器、简化指令集计算机(RISC)、专用集成电路(ASIC)、逻辑电路以及能够运行本文所述功能的任何其他电路或处理器的系统。上述示例只是示范性的，并且因而并不是意图以任何方式限制术语“计算机”的定义和/或含意。
计算机或处理器运行一个或多个存储元件中存储的指令集，以便处理输入数据。存储元件还可根据预期或需要存储数据或其他信息。存储元件可采取处理机内的信息源或物理存储器元件的形式。
指令集可包含各种命令，这些命令指示作为处理机的计算机或处理器执行诸如本发明的各个实施例的方法和过程的特定操作。指令集可采取软件程序的形式。软件可采取诸如系统软件或应用软件的各种形式。此外，软件可采取单独程序或模块的集合、较大程序内的程序模块或者程序模块的一部分的形式。软件还可包含采取面向对象编程的形式的模块化编程。由处理机对输入数据的处理可响应于操作员命令或者响应于先前处理的结果或者响应于由另一个处理机所进行的请求。
本文所使用的,术语“软件”和“固件”可包含存储器中存储的供由计算机运行的任何计算机程序，存储器包含RAM存储器、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器和非易失性RAM(NVRAM)存储器。上述存储器类型只是示范性的，并且因而并不是限制可用于存储计算机程序的存储器的类型。
要理解，以上描述意图是说明性的而不是限制性的。例如，上述实施例(和/或其方面)可相互结合使用。另外，可进行多种修改以使具体情况或材料适合本发明的各个实施例的教导，而没有背离其范围。虽然本文所述材料的尺寸和类型意图定义本发明的各个实施例的参数，但是实施例决不是意味着限制，而只是示范实施例。在审查上面描述时，许多其他实施例对于本领域的技术人员将是显而易见的。因此，应参考所附权利要求书连同这类权利要求书所被赋予的等同物的全部范围来确定本发明的各个实施例的范围。
在所附权利要求书中，术语“包含”和“其中”用作相应术语“包括”和“其中”的易懂英语等同物。此外，在下面权利要求书中，术语“第一”、“第二”和“第三”等只用作标记，而不是意图对其对象强加数字要求。此外，下面的权利要求书的限制没有以方法加功能形式来书写并且不意图基于35 U.S.C.§ 112第六段，除非并且直到这类权利要求限制确切地使用后面是缺乏进一步结构的功能陈述的短语“用于…的部件”。
本书面描述使用包含最佳模式的示例来公开本发明的各个实施例的若干实施例，并且还使本领域的任何技术人员能够实施本发明的各个实施例，包含制作和使用任何装置或系统以及执行任何包含的方法。本发明的各个实施例的可取得专利的范围由权利要求书限定，并且可包含本领域的技术人员想到的其他示例。如果这类其他示例具有没有不同于权利要求书的文字语言的结构元件，或者如果它们包含具有与权利要求书的文字语言的无实质差异的等效结构元件，则它们意图处于权利要求书的范围之内。

Claims (27)

1.一种成像系统，包括：
台架，具有贯穿其中的膛；
多个图像检测器，附连到所述台架，并且围绕所述膛的圆周径向间隔，使得间隙沿所述膛的所述圆周存在于图像检测器之间；
x射线源，附连到所述台架，其中所述x射线源跨所述膛将x射线传送到所述图像检测器中的至少两个；
其中至少一个图像检测器检测发射辐射和x射线辐射。
2.如权利要求1所述的成像系统，所述台架还包括：
固定结构和旋转构件；
其中所述x射线源附连到所述旋转构件，并且所述多个图像检测器附连到所述固定结构；以及
其中所述旋转构件进行旋转，以允许所述x射线源绕所述膛内部的成像受检者的轨道运行。
3.如权利要求2所述的成像系统，每个图像检测器还包括：
扫描马达；
检测器头，包括检测器元件；以及
其中如果所述图像检测器处于x射线传输扇形束中，则所述扫描马达将所述检测器头的角度调整为指引在所述x射线源处。
4. 如权利要求3所述的成像系统，每个图像检测器还包括：
径向马达，用于将所述图像检测器延伸更靠近感兴趣区域并且更远离感兴趣区域收回所述图像；以及
其中如果所述图像检测器不在所述x射线传输扇形束中，则所述扫描马达将所述检测器头的角度调整为指引在所述感兴趣区域处，并且所述径向运动马达基于其到所述感兴趣区域的距离来延伸或收回所述图像检测器。
5.如权利要求1所述的成像系统，所述台架还包括：
固定结构和旋转构件；
其中所述多个图像检测器附连到所述旋转构件，并且所述x射线源附连到所述固定结构；以及
其中所述旋转构件进行旋转，以允许所述成像检测器绕所述膛内部的成像受检者的轨道运行。
6. 如权利要求1所述的成像系统，所述台架还包括：
第一旋转构件和第二旋转构件，其中两种旋转构件均为环形的；以及
其中所述多个图像检测器附连到所述第一旋转构件，并且所述x射线源附连到所述第二旋转构件。
7. 如权利要求6所述的成像系统，其中：
所述多个检测器围绕所述膛在外圆周上旋转；以及
所述x射线源围绕所述膛在内圆周上旋转。
8. 如权利要求1所述的成像系统，其中：
所传送的x射线在扇形束中传送；以及
多于所述扇形束角的50%是间隙传输，因为x射线进入所述间隙，并且没有碰撞图像检测器。
9. 如权利要求8所述的成像系统，所述x射线源还包括：
准直仪；以及
其中所述系统中的处理器指引准直仪阻塞间隙传输。
10. 如权利要求1所述的成像系统，还包括图像重构模块，其：
接收来自所述多个图像检测器的发射辐射和x射线辐射，以及
生成医疗图像；以及
向显示器或存储器装置输出所述医疗图像。
11.如权利要求10所述的成像系统，其中：
所述图像重构模块使用所述发射辐射来重构第一医疗图像，并且使用所述x射线辐射对所述第一医疗图像执行衰减校正，以生成第二医疗图像。
12.如权利要求10所述的成像系统，其中：
每个图像检测器还包括：
扫描马达；
检测器头，包括检测器元件；
径向马达，用于延伸和收回所述图像检测器；
所述图像重构模块使用所述x射线辐射来确定感兴趣区域的位置；
所述径向马达将所述图像检测器延伸到所述感兴趣区域；
所述扫描马达将所述检测器头角调整为指引到所述感兴趣区域处；以及
所述检测器元件检测发射辐射。
13.如权利要求10所述的成像系统，其中：
所述图像重构模块使用所述发射辐射来重构第二医疗图像，并且使用所述x射线辐射来确定与所述第二医疗图像相关的解剖形状。
14.如权利要求1所述的成像系统，其中：
所述x射线源传送低功率x射线。
15.如权利要求1所述的成像系统，其中：
所述图像检测器围绕所述膛的所述圆周规则地间隔，使得图像检测器之间的所述间隙是基本上相等的。
16.如权利要求1所述的成像系统，其中：
所述图像检测器围绕所述膛的所述圆周不规则地间隔，使得图像检测器之间的所述间隙是不相等的。
17.如权利要求1所述的成像系统，所述图像检测器还包括：
由碲化镉锌（CZT）所制成的检测器元件。
18.如权利要求1所述的成像系统，还包括：
第二x射线源，附连到所述台架。
19.如权利要求1所述的成像系统，其中：
所述多个图像检测器是11个图像检测器或12个图像检测器。
20.如权利要求1所述的成像系统，其中：
所述系统激活处于x射线传输扇形束中的所述图像检测器，并且不激活处于所述x射线传输扇形束之外的所述图像检测器。
21.如权利要求1所述的成像系统，其中：
所述图像检测器是光子计数检测器。
22.如权利要求1所述的成像系统，其中：
所述发射辐射是单光子发射计算机断层扫描(SPECT)辐射。
23.如权利要求1所述的成像系统，其中：
所述x射线源和所述多个图像检测器共用X-Y平面。
24.一种台架，包括：
贯穿其中的膛；
旋转构件；
x射线源，附连到所述旋转构件，其中所述旋转构件围绕所述膛的圆周旋转所述x射线源；
多个图像检测器，附连到所述台架，并且围绕所述膛的圆周径向间隔，使得间隙沿所述膛的所述圆周存在于图像检测器之间；
每个图像检测器还包括检测器头和扫描马达，以调整所述检测器头的角度；
其中至少一个扫描马达将其相应的检测器头的角度调整到所述x射线源；以及
其中所述图像检测器检测x射线辐射。
25.一种成像方法，包括：
围绕所述台架膛的所述圆周旋转x射线源；
在多个图像检测器处接收所传送的x射线辐射，所述多个图像检测器围绕所述膛的所述圆周均匀间隔，使得间隙沿所述膛的所述圆周存在于图像检测器之间；
在所述多个图像检测器处接收发射辐射；
基于所述发射辐射和x射线辐射来生成医疗图像。
26. 如权利要求25所述的成像方法，其中：
所述发射数据用来生成中间图像；以及
所述x射线数据用来对所述中间图像执行衰减校正，以生成所述医疗图像。
27. 如权利要求25所述的成像方法，还包括：
基于所述x射线辐射来确定感兴趣区域；以及
将至少两个检测器头的成角扫描范围调整为指引到所述感兴趣区域。
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