CN107550512B - 一种成像装置和多模态成像系统 - Google Patents

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Abstract

本披露提供了一种成像装置及多模态成像系统，所述成像装置包括支撑组件，所述支撑组件包括检测区域，用于容纳被检测对象；以及探测器组件，所述探测器组件设置于所述检测区域周围，用于探测处于所述检测区域内的被检测对象发射的辐射线，所述探测器组件包括多个探测环，每一个所述探测环包括闪烁体阵列以及多个光电传感器，所述多个探测环沿着所述支撑组件的轴向安装于所述支撑组件上，以形成长度不小于0.75米的轴向视野。

Description

一种成像装置和多模态成像系统
本申请要求2017年6月30日提交中国专利局、申请号为PCT/CN2017/091118、发明名称为“SYSTEM AND METHOD FOR PETIMAGING(PET成像的方法及系统)”的国际专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。
技术领域
本发明一般涉及医疗成像技术，尤其涉及一种用于PET成像的系统和方法。
背景技术
一般来说，正电子发射断层扫描(PET)的探测器单元已被设置于应用PET技术的多种医疗设备中，如正电子发射断层扫描设备、正电子发射断层扫描-计算机断层扫描(PET-CT)设备以及正子发射断层扫描-磁共振成像设备(PET-MRI)。PET探测器单元用于接收通过示踪剂分子而间接地从患者的身体生成的辐射线(例如，γ射线)，并且提供关于示踪剂分子的位置信息，示踪剂分子的位置信息又能反应患者的功能信息。PET探测器单元可以基于所述辐射线生成电信号，然后电信号可以被探测到并且用于重建图像。
PET成像系统的PET探测器组件可以包括多个探测器单元，所述多个探测器单元以近似圆柱体构型进行排列。一般来说，PET探测器组件包括的探测器单元越多，PET探测器组件就可以接收越多辐射线，并且PET成像系统的灵敏度越高。在一些实施例中，可以利用PET成像系统进行全身扫描。具有大的轴向视野(axial field-of-view(AFOV))的探测器组件在一次扫描中可以对一个目标(例如，患者的全身)的大部分成像，可以增加灵敏度并且缩短扫描时间。此外，大的轴向视野可以促进全身动态扫描，益处是辐射剂量低、速度快等。因此，本申请提出一种PET成像系统，所述PET成像系统包括具有大的轴向视野的探测器组件。
发明内容
本发明在于提供一种成像装置及多模态成像系统，可以增加系统灵敏度并缩短扫描时间。
为达到上述发明目的，本发明提供的技术方案如下：
一种成像装置，包括支撑组件，所述支撑组件包括检测区域，用于容纳被检测对象；以及探测器组件，所述探测器组件设置于所述检测区域周围，用于探测处于所述检测区域内的被检测对象发射的辐射线，所述探测器组件包括多个探测环，每一个所述探测环包括闪烁体阵列以及多个光电传感器，所述多个探测环沿着所述支撑组件的轴向安装于所述支撑组件上，以形成长度不小于0.75米的轴向视野。
在本发明中，所述探测器组件包括N个探测器模块，每一个探测器模块包括所述多个探测环的部分探测环，所述支撑组件包括N个支撑模块，其中，所述N个探测器模块与所述N个支撑模块被配置为N个成像单元，每一个所述成像单元包括所述N个探测器模块中的至少一个探测器模块以及所述N个支撑模块中的至少一个支撑模块，其中，N是大于1的整数。
在本发明中，所述N个成像单元中的至少一个成像单元是可分离的。
在本发明中，所述支撑组件进一步包括沿着所述轴向分布的支撑轨，用于引导所述N个成像单元的组装。
在本发明中，进一步包括位置调节组件，用于使得所述N个成像单元在所述轴向上对齐。
在本发明中，所述N个成像单元中的每一个成像单元具有一个中心，第一成像单元的中心与第二成像单元的中心之间的偏差小于或等于1毫米。
在本发明中，所述N个成像单元中的一个成像单元的轴向视野的长度在0.1米至0.5米之间。
在本发明中，所述N个成像单元中的第一成像单元具有第一横向直径，所述N个成像单元中的第二成像单元具有第二横向直径，所述第一横向直径不同于所述第二横向直径。
在本发明中，所述N个成像单元中的两个成像单元之间在所述轴向上存在第一间距，所述第一间距小于所述闪烁体阵列中的一个闪烁体在轴向上的宽度。
一种多模态成像系统，其特征在于，包括：第一成像装置及第二成像装置；所述第一成像装置包括计算机断层扫描仪、X射线扫描仪及MRI扫描仪中的一种或几种组合；所述第二成像装置包括以上描述的任意一种成像装置。
本发明中的有益效果表现如下：
可以具有较大的轴向视野，在进行全身扫描的同时，降低辐射剂量，增加系统灵敏度并缩短扫描时间。
本申请的一部分附加特性可以在下面的描述中进行说明。通过对以下描述和相应附图的检查或者对实施例的生产或操作的了解，本申请的一部分附加特性对于本领域技术人员是显而易见的。本披露的特性可以通过对以下描述的具体实施例的各种方面的方法、手段和组合的实践或使用得以实现和达到。
附图说明
根据示例性实施例可以进一步描述本申请。参考附图可以详细描述所述示例性实施例。所述实施例并非限制性的示例性实施例，其中相同的附图标记代表附图的几个视图中相似的结构，并且其中：
图1是根据本发明的一些实施例所示的成像系统的一个示意图；
图2是根据本发明的一些实施例所示的一个扫描仪的结构示意图；
图3是根据本发明的一些实施例所示的一个扫描仪的侧视图；
图4A-4C是根据本发明的一些实施例所示的一个探测器区块的结构示意图；
图5A-5D是根据本发明的一些实施例的所示的探测环的结构示意图；
图6A是根据本发明的一些实施例所示的一个扫描仪的结构示意图；
图6B是根据本发明的一些实施例所示的图6A中的探测器组件在二维平面内的结构示意图；
图6C是根据本发明的一些实施例所示的另一个扫描仪的结构示意图；
图6D是根据本发明的一些实施例所示的图6C中的探测器组件在二维平面内的结构示意图；
图6E是根据本发明的一些实施例所示的一个多模态扫描仪的结构示意图；
图7A是根据本发明的一些实施例所示的横向视野的示意图；
图7B是根据本发明的一些实施例所示的轴向视野的示意图；
图7C是根据本发明的一些实施例所示的探测器组件与成像系统的灵敏度之间的关系的示意图；
图8A是根据本发明的一些实施例所示的冷却组件的示意图；
图8B是根据本发明的一些实施例所示的空气冷却组件和多个探测器模块的示意图；
图9A是根据本发明的一些实施例所示的另一个冷却组件的示意图；
图9B是根据本发明的一些实施例所示的水冷却组件和多个探测器模块的示意图；
图9C是根据本发明的一些实施例所示的另一个水冷却组件和多个探测器模块的示意图；
图10是根据本发明的一些实施例所示的一个处理引擎的示意图；以及
图11是根据本发明的一些实施例所示的PET成像过程的一种示例性流程图。
具体实施方式
在以下详细描述中，以实例方式阐述许多特定细节，以便提供对相关发明的透彻理解。然而，对本领域技术人员应该显而易见的是，本发明可以在没有这样的细节的情况下实施。为了避免不必要地模糊本发明的各方面，已经以较高级别(没有细节)描述了众所周知的方法、程序、系统、部件和/或电路。对本发明的实施例的各种修改对于本领域技术人员将是显而易见的，并且在不脱离本发明的精神和范围的情况下，本发明定义的一般原理可以应用于其他实施例和应用场景中。因此，本发明不限于所示的实施例，而是符合与权利要求一致的最广范围。
本文中使用的术语只出于描述特定实例实施例的目的，不用于限制。如本文中所使用，单数形式“一”、“一种”和“所述”同样可以用于包括复数形式，除非上下文明确指示。应当进一步理解的是，在本说明书中使用时，术语“包括”，和/或“包括着”，“包括”和/或“包括着”指存在所述的整数、步骤、操作、元素和/或部件，但不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其组合。
应当理解的是，本申请中使用的术语“系统”、“引擎”、“单元”、“模块”和/或“区块”是以升序的形式区别不同等级的不同部件、元件、部件、区段或组件的方法。然而，如果其他表达方式达到相同的目的，则这些术语可能被其他表达方式所取代。
通常，如本申请所使用的“模块”、“单元”或“区块”是指以硬件或固件或软件指令的集合体现的逻辑。本申请描述的模块、单元或区块可以在软件和/或硬件上被执行，并且可以被存储在任何类型的非暂时性计算机可读介质或其他存储设备中。在一些实施例中，软件模块、单元、区块可以被编译并连接到可执行程序中。应当理解的是，软件模块可以从其他模块、单元、区块或其自身调用和/或可以响应于检测到的事件或中断而被调用。配置用于在计算设备上执行的软件模块/单元/区块(例如，如图1所示的处理引擎120)可以被提供在计算机可读介质上，诸如光盘、数字视频盘、闪存驱动器、磁盘或任何其他有形介质或作为数字下载(并且可以原始地以压缩或可安装的格式存储，在执行之前需要安装、解压缩或解密)。软件代码可以部分或全部存储在执行计算设备的存储设备上供计算设备执行。软件指令可以被嵌入到固件当中，例如EPROM。应当理解的是，硬件模块、单元或区块可以包括在连接的逻辑组件中，例如门和触发器和/或可以包括在诸如可编程门阵列或处理器之类的可编程单元中。本申请描述的模块、单元、区块或计算设备功能可以被实现为软件模块/单元/区块，但是可以用硬件或固件来表示。通常，这里描述的模块、单元、区块是指可以与其他模块、单元、区块组合或者分成子模块、子单元、子区块的逻辑模块、单元、区块，尽管它们的物理组织或存储。所述描述可以适用于系统、引擎或其一部分。
应当理解的是，当单元、引擎、模块或区块被称为“在…上”、“连接到”或“耦合到”另一单元、引擎、模块或区块时，其可以直接在另一单元、引擎、模块或区块通信、或者可以存在单元、引擎、模块或区块，除非上下文明确提示例外情形。如本申请所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关所列项目的任何一种和所有的组合。
参照附图并考虑以下描述，本申请的这些和其他特征以及相关的结构元件以及制造的部件和经济的结合的操作和功能的方法可以变得更加明显，且都构成本申请的一部分。然而，应当明确地理解，附图仅仅是为了说明和描述的目的，并不意图限制本申请的范围。应当理解附图不是按比例的。
为了描述目的，以下描述是为了更好的理解PET成像系统。应该理解的是，并不意图限制本发明的范围。对于本领域的技术人员来说，可以在本发明的引导下做出一定量的变体、变化和/或修改。这些变体、变化和/或修改不会脱离本发明的范围。
图1是根据本发明的一些实施例所示的成像系统100的一个示意图。如图所示，成像系统100可以包括扫描仪110、网络120、一个或多个终端130、处理引擎140以及存储器150。在一些实施例中，扫描仪110、处理引擎140、存储器150和/或终端130可以通过无线连接(例如，网络120)、有线连接或其组合相互连接和/或通信。成像系统100中的部件之间的连接可以是变化的。例如，如图1所示，扫描仪110可以通过网络120连接至处理引擎140。再例如，扫描仪110可以直接与处理引擎140连接。进一步地，如图1所示，存储器150可以通过网络120连接至处理引擎140，或直接连接至处理引擎140。
扫描仪110可以扫描一个目标和/或生成关于所述目标的多个数据。在一些实施例中，扫描仪110可以是医疗成像设备，例如PET设备、PET-CT设备、PET-MRI设备等。扫描仪110可以包括支撑组件111(例如，机架)、探测器组件112、检测区域113、扫描床114、电子模块115以及冷却组件116。被检测对象可以放置于扫描床114上以进行扫描。在本发明中，“目标”和“被检测对象”可交换使用。探测器组件112可以探测从检测区域113发射的辐射事件(例如，γ光子)。在一些实施例中，探测器组件112可以包括一个或多个探测器。所述探测器可以任何适合方式实施，例如环形、弧形、长方形、阵列等其中一种或几种的组合。参见图5A-5D及其描述。在一些实施例中，一个探测器可以包括一个或多个晶体元件和/或一个或多个光电倍增器(例如，硅光电倍增器、光电倍增管)。参见图4A-4C及其描述。扫描床114可以将被检测对象定位在检测区域113中。电子模块115可以采集基于探测器组件112探测到的辐射事件生成的电信号。冷却组件116可以冷却探测器组件112。关于支撑组件111、探测器组件112、扫描床114、电子模块115以及冷却组件116的更多描述可以参见本发明其它地方的相关描述。例如，参见图2及其描述。
网络120可以包括可以实现成像系统100的信息和/或数据交换的任何适合的网络。在一些实施例中，成像系统100的一个或多个部件(例如，扫描仪110、终端130、处理引擎140、存储器150等)可以通过网络120与成像系统100的一个或多个其他部件进行信息和/或数据的通信。例如，处理引擎140可以通过网络120从扫描仪110获得图像数据。再例如，处理引擎140可以通过网络120从终端130获得用户指令。网络120可以是和/或包括公共网络(例如，互联网)、专用网络(例如，局域网、广域网等)、有线网络(例如，以太网)、无线网络(例如，802.11网络、Wi-Fi网络等)、蜂窝网络(例如，长期演进网络)、帧中继网络、虚拟专用网络("VPN")、卫星网络、电话网络、路由器、集线器、转换器、服务器计算机和/或其任意组合。例如，网络120可以包括电缆网络、有线网络、光纤网络、电信网络、内部网络、无线局域网、城域网、公共电话交换网络、BluetoothTM网络、ZigBeeTM网络、近场通信网络等其中一种或几种的组合。在一些实施例中，网络120可以包括一个或多个网络接入点。例如，网络120可以包括有线和/或无线网络接入点，如基站和/或互联网交换点。通过上述网络接入点，成像系统100的一个或多个部件可以连接至网络120以交换数据和/或信息。
终端130可以包括移动设备130-1、平板电脑130-2、笔记本电脑130-3等其中一种或几种的组合。在一些实施例中，移动装置130-1可以包括智能家用设备、可穿戴设备、移动设备、虚拟现实设备、增强现实设备等其中一种或几种的组合。在一些实施例中，智能家用设备可以包括智能照明设备、智能电装置的控制设备、智能监测设备、智能电视、智能摄影机、对讲机等其中一种或几种的组合。在一些实施例中，可穿戴设备可以包括手镯、鞋袜、眼镜、头盔、手表、衣服、双肩背包、智能附件等其中一种或几种的组合。在一些实施例中，移动设备可以包括移动电话、个人数字助理、游戏设备、导航设备、销售点设备、便携式电脑、平板电脑、台式电脑等其中一种或几种的组合。在一些实施例中，虚拟现实设备和/或增强现实设备可以包括虚拟现实头盔、虚拟现实眼镜、虚拟现实补丁、增强现实头盔、增强现实眼镜、增强现实补丁等其中一种或几种的组合。例如，虚拟现实设备和/或增强现实设备可以包括Google GlassTM、Oculus RiftTM、HololensTM、Gear VRTM等。在一些实施例中，终端130可以是处理引擎140的一部分。
处理引擎140可以处理来自扫描仪110、终端130和/或存储器150的数据和/或信息。例如，处理引擎140可以处理图像数据并且基于图像数据重建图像。在一些实施例中，处理引擎140可以是单个服务器或一个服务器组。服务器组可以是集中式的或分布式的。在一些实施例中，处理引擎140可以是本地的或远程的。例如，处理引擎140可以通过网络120读取存储于扫描仪110、终端130和/或存储器150中的信息和/或数据。再例如，处理引擎140可以直接连接至扫描仪110、终端130和/或存储器150以读取存储信息和/或数据。在一些实施例中，处理引擎140可以在云平台上实施。仅作为示例，云平台可以包括私有云、公共云、混合云、社区云、分布式云、云间、多云等其中一种或几种的组合。在一些实施例中，处理引擎140可以由计算设备实施。在一些实施例中，处理引擎140或处理引擎140的一部分可以集成至扫描仪110。
在一些实施例中，计算设备可以包括一个处理器、一个存储器、一个输入/输出端(I/O)以及一个通信端口。所述处理器可以根据本文中描述的技术执行计算机指令(例如，程序代码)并且执行处理引擎140的功能。计算机指令可以包括，例如例程、程序、目标、部件、数据结构、工序、模块和功能，所述计算机指令可以执行本文中描述的特定功能。在一些实施例中，所述处理器可以包括一个或多个硬件处理器，如微控制器、微处理器、精简指令计算机、特殊应用集成电路、特殊应用指令集处理器、中央处理器、图形处理器、物理处理器、微控制器单元、数字信号处理器、现场可编程门阵列、高级精简指令系统计算机、可编程逻辑装置、能够执行一个或多个功能的任何电路或处理器等其中一种或几种的组合。
所述存储器可以存储获自扫描仪110、终端130、存储器150和/或成像系统100的任何其他部件的数据/信息。在一些实施例中，所述存储器可以包括包括大容量存储器、可移除存储器、易失性读写存储器、只读存储器(ROM)等其中一种或几种的组合。大容量存储可以包括磁盘、光盘、固态硬盘、移动存储等。易失性读写存储器可以包括随机存取存储器(RAM)。RAM可以包括动态随机存储器(DRAM)、双数据率同步动态随机存取存储器(DDRSDRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、可控硅随机存取存储器(t-ram)、零电容随机存取存储器(Z-RAM)等。ROM可以包括掩模只读存储器(MROM)、可编程的只读存储器(PROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)，电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘的光盘等。在一些实施例中，存储器可以存储一个或多个程序和/或指令以执行本发明中描述的示例性方法。
所述I/O可以输入和/或输出信号、数据、信息等。在一些实施例中，I/O可以实现与处理引擎140的用户交互。在一些实施例中，I/O可以包括一个输入设备和一个输出设备。输入设备可以包括键盘、鼠标、触摸屏、麦克风等其中一种或几种的组合。输出设备的实例可以包括显示设备、扬声器、打印机、投影仪等其中一种或几种的组合。显示设备可以包括液晶显示器(LCD)、基于发光二极管(LED)的显示器、平板显示器、曲面屏幕、电视设备、阴极射线管(CRT)、触摸屏等其中一种或几种的组合。
所述通信端口可以连接至网络(例如，网络120)以促进数据通信。通信端口可以建立处理引擎140与扫描仪110、终端130和/或存储器150之间的连接。连接可以是有线连接、无线连接、可以实现数据传输和/或接收的任何其他通信连接和/或这些连接的任意组合。有线连接可以包括例如电缆、光缆、电话线、等其中一种或几种的组合。无线连接可以包括例如BluetoothTMw接、Wi-FiTM连接、WiMaxTM连接、WLAN连接、ZigBee连接、移动网络连接(例如，3G、4G、5G等)等其中一种或几种的组合。在一些实施例中，通信端口可以是和/或包括一个标准化通信端口，如RS232、RS485等。在一些实施例中，通信端口可以是一个专门设计的通信端口。例如，可以根据医学数字成像和通信(DICOM)协议来设计通信端口。
存储器150可以存储数据、指令和/或任何其他信息。在一些实施例中，存储器150可以存储获自终端130和/或处理引擎140的数据。在一些实施例中，存储器150可以存储处理引擎140可以执行或用于执行本发明中描述的示例性方法的数据和/或指令。在一些实施例中，存储器150可以包括大容量存储器、可移除存储器、易失性读写存储器、只读存储器(ROM)等其中一种或几种的组合。大容量存储可以包括磁盘、光盘、固态硬盘、移动存储等。可移除存储器可以包括闪存驱动器、软盘、光盘、存储卡、ZIP磁盘、磁带等。易失性读写存储器可以包括随机存取存储器(RAM)。RAM可以包括动态随机存储器(DRAM)、双数据率同步动态随机存取存储器(DDR SDRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、可控硅随机存取存储器(t-ram)、零电容随机存取存储器(Z-RAM)等。ROM可以包括掩模只读存储器(MROM)、可编程的只读存储器(PROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)，电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘的光盘等。在一些实施例中，存储装置130可以通过本申请中描述的云平台实现。例如，云平台可以包括私有云、公共云、混合云、社区云、分布式云、云间、多云等其中一种或几种的组合。
在一些实施例中，存储器150可以连接网络120，以与成像系统100中的一个或多个部件(例如，处理引擎140、终端130等)之间实现通信。成像系统100中的一个或多个部件可以通过网络120读取存储器150中存储的数据或指令。在一些实施例中，存储器150可以与成像系统100中的一个或多个部件(例如，处理引擎140、终端130等)直接连接或通信。在一些实施例中，存储器150可以是处理引擎140的一部分。
图2是根据本发明的一些实施例所示的一个扫描仪110的结构示意图。如图2所示，扫描仪110可以包括支撑组件111、探测器组件112、扫描床114、电子模块115以及冷却组件116。
支撑组件111可以支撑扫描仪110的一个或多个部件，例如探测器组件112、电子模块115、冷却组件116等。在一些实施例中，支撑组件111可以包括主机架、机架基座、前盖板以及后盖板(未示)。所述前盖板可以与所述机架基座连接。所述前盖板可以垂直于所述机架基座。所述主机架可以安装于所述前盖板的侧面。所述主机架可以包括一个或多个支撑架以容纳探测器组件112和/或电子模块115。所述主机架可以包括圆形的开口(例如，检测区域113)以容纳扫描目标。在一些实施例中，所述主机架的开口可以是其它形状，包括，例如椭圆形。除非另外说明，术语“被检测对象”和“目标”在本发明中可交换使用。所述后盖板可以安装于所述主机架上与所述前盖板相对的侧面。所述机架基座可以支撑所述前盖板、所述主机架和/或所述后盖板。在一些实施例中，扫描仪110可以包括一个外壳(例如，图3所示的外壳302)以覆盖并保护所述主机架。
探测器组件112可以探测从检测区域113发射的辐射事件(例如，γ光子)。在一些实施例中，探测器组件112可以接收辐射线(例如，γ射线)并且生成电信号。探测器组件112可以包括一个或多个探测器单元。一个或多个探测器单元可以被封装而形成一个探测器区块。关于探测器的更多描述可以参见本发明别处。参见，例如图4A-4C及其描述。一个或多个探测器区块可以被封装而形成一个探测器盒。一个或多个探测器盒可以被安装而形成一个探测环。一个或多个探测环可以被安装而形成一个探测器模块。关于探测环的更多描述可以参见本发明其它地方的描述。参见，例如图5A-5D及其描述。
扫描床114可以支撑被检测对象并将所述被检测对象定位于检测区域113中所需位置。在一些实施例中，所述被检测对象可以躺在扫描床114上。扫描床114可以在控制模块1004的控制下移动并且到达检测区域113中的所需位置。在一些实施例中，扫描仪110可以具有相对较长的轴向视野(参见图7B)，例如2米长的轴向视野。相应地，扫描床114可以沿着轴向在较广范围(例如，>2米)内移动。
电子模块115可以采集和/或处理由探测器组件112生成的电信号。电子模块115可以包括加算器、乘法器、减法器、放大器、驱动器电路、差动电路、积分电路、计数器、过滤器、模数转换器、下限检测电路、恒定系数鉴别器电路、时间-数字转换器、符合电路等其中一种或几种的组合。电子模块115可以将与探测器组件112接收到的辐射线的能量相关的模拟信号转化为数字信号。电子模块115可以比较多个数字信号、分析所述多个数字信号并且确定探测器组件112中所接收辐射线的交互位置和/或交互时间。电子模块115可以基于所述多个数字信号确定一个或多个符合事件。电子模块115可以基于符合事件和被确定为符合事件的辐射线的能量确定图像数据。在一些实施例中，如果探测器组件112具有一个大的轴向视野(例如，0.75米至2米)，则电子模块115可以具有来自多个探测器通道的高数据输入速率。例如，电子模块115可以每秒处理数百亿事件(例如，符合事件、单事件等)。在一些实施例中，数据输入速率可以与探测器组件112中探测器单元的数量有关。
冷却组件116可以产生、转移、传送、传导冷却介质或使冷却介质在扫描仪110中循环以吸收成像过程中扫描仪110产生的热量。在一些实施例中，冷却组件116可以完全集成入扫描仪110并且成为扫描仪110的一部分。在一些实施例中，冷却组件116可以部分集成入扫描仪110并且与扫描仪110相关联。冷却组件116可以允许扫描仪110维持适合且稳定的工作温度(例如，25℃、30℃、35℃等)。在一些实施例中，冷却组件116可以控制扫描仪110的一个或多个目标部件的温度。目标部件可以包括探测器组件112、电子模块115和/或在操作中生成热量的任何其他部件。冷却介质可以是气态、液态(例如，水)等其中一种或几种的组合。在一些实施例中，气态冷却介质可以是空气。关于冷却组件116的更多描述可以参见本发明其它地方的描述。参见，例如图8A-9B及其描述。
图3是根据本发明的一些实施例所示的一个扫描仪110的侧视图。如图3所示，多个探测器盒304可以在横截面上以环状配置(还称为探测环)进行排列。探测器盒304可以包括一个或多个探测器区块306。典型的探测器区块306可以参见图4A-4C。探测器盒304可以由外壳302覆盖和保护。在一些实施例中，外壳302可以是空心圆筒。由探测器盒304环绕的区域可以是检测区域113。检测区域113可以容纳待扫描的被检测对象308。被检测对象308可以由扫描床114支撑。在一些实施例中，如果被检测对象308处于横向视野(FOV)的范围内，则从被检测对象308发射的辐射线可以由探测器盒304探测到。关于横向视野FOV的更多描述可以参见本发明其它地方的描述。参见，例如图7A及其描述。
图4A-4C是根据本发明的一些实施例所示的一个探测器区块的结构示意图。探测器区块306可以包括一个或多个晶体元件(例如，闪烁体晶体阵列410)和一个或多个光电传感器阵列420。
如图4A所示，晶体元件可以被配置为闪烁体晶体阵列410(也称为闪烁体阵列410)。闪烁体阵列410可以包括一个或多个闪烁体(例如，图4B所示的闪烁体410-1、闪烁体410-2、闪烁体410-3、闪烁体410-4等)。当辐射线(例如，γ射线)光子撞击闪烁体时，闪烁体可以闪烁。闪烁体可以吸收辐射线(例如，γ射线)光子的能量，并且将所吸收的能量转化成可见光。在一些实施例中，闪烁体阵列410的闪烁体可以以N行和M列分布排列。N可以是大于0的整数。M可以是大于0的整数。在一些实施例中，N可以等于M。在一些实施例中，N可以不同于M。在一些实施例中，N×M闪烁体阵列可以通过使用锯子局部切割晶体而获得。在一些实施例中，可以进行各种深度的切割。在一些实施例中，最深切割可以位于探测器区块306的边缘。在一些实施例中，闪烁体阵列410的两个相邻的闪烁体之间可以填充有屏障材料(例如，反光膜等)。闪烁体可以使用一个或多个类型的晶体，包括，例如NaI(TI)、BGO、LSO、YSO、GSO、LYSO、LaBr3、LFS、LuAP、LuI3、BaF2、CeF、CsI(TI)、CsI(Na)、CaF2(Eu)、CdWO4、YAP等其中一种或几种的组合。一些闪烁体的典型物理特性可以见于表1。
图4B所示的是典型的4×4闪烁体阵列。闪烁体阵列410可以具有第一表面和第二表面，所述第二表面与所述第一表面相对。所述第一表面可以是闪烁体阵列410的多个闪烁体的一端的共同面(例如，顶表面)。所述第二表面可以是闪烁体阵列410的多个闪烁体的另一端的共同面(例如，底表面)。在一些实施例中，所述第一表面或所述第二表面可以是朝向检测区域113。
光电传感器阵列420可以包括一个或多个光电传感器(例如，图4C所示的光电传感器420-1、光电传感器420-2、光电传感器420-3、光电传感器420-4等)。光电传感器可以将光信号(例如，从闪烁体输出的光)转化为电信号。在一些实施例中，光电传感器可以是光电倍增管、硅光电倍增器等。在一些实施例中，光电传感器可以是单通道光电传感器或多通道光电传感器。光电传感器阵列420可以与闪烁体阵列410连接。在一些实施例中，光电传感器阵列420可以安装于闪烁体阵列410的第一表面或第二表面。在一些实施例中，两个光电传感器阵列可以分别安装于闪烁体阵列410的第一表面和第二表面。在一些实施例中，光电传感器阵列420的光电传感器可以以N’行和M’列分布排列。N’可以是大于0但不大于N的整数。M’可以是大于0但不大于M的整数。在一些实施例中，一个光电传感器可以同时与闪烁体阵列410的一个或多个闪烁体连接。
表1 PET中闪烁体的典型的物理特性(能量分辨率和衰减系数是在511keV下测量的)
Figure BDA0001419579570000181
应该注意的是，上述关于探测器区块306的描述仅仅出于说明性目的，并不用于限制本发明的范围。对于本领域的技术人员来说，可以在本发明的教导下对探测器模块200做出多种变动和修改。然而，这些变动和修改不会脱离本发明的范围。例如，闪烁体阵列410与光电传感器阵列420之间可以包括一个或多个光导。
图5A-5D是根据本发明的一些实施例的所示的一个探测环的结构示意图。在一些实施例中，多个探测器盒(或探测器区块)可以以全环阵列或部分环阵列分布排列。一个探测环可以包括一个或多个环的探测器区块。例如，如图5A-5D所示，一个探测环可以包括四环的探测器区块。一个探测环可以具有70厘米至100厘米的直径。在一些实施例中，具有全环配置的探测环可以被配置为圆形形式(见图5A)、六角形形式(见图5D)、椭圆形式或其它多边形形式。在一些实施例中，具有部分环配置的探测环可以基于两个或两个以上探测器区块实现。探测器区块可以是弯曲的或平坦的。图5B所示的部分环配置的探测环具有两个弯曲的探测器区块，所述两个弯曲的探测器区块之间的角度变化为15°。图5C所示的一个部分环配置的探测器环具有六个均匀隔开的弯曲探测器区块。在一些实施例中，根据部分环几何特征，在晶体材料总体积一样的情况下，采用部分环配置的探测环性相对于全环配置的探测环，可以获得更大的横向视野。。在一些实施例中，多个探测环可以轴向连续配置以形成具有大的轴向长度(例如，0.75米至2米)的探测器组件。在一个探测器组件中，至少一个探测环可以具有全环配置和/或至少一个探测环可以具有部分环配置。具有大的轴向长度的探测器组件可以具有大的轴向视野(AFOV)(例如，0.75m至2m)。在一些实施例中，具有大的轴向长度的探测器组件可以实现全身扫描。
图6A是根据本发明的一些实施例所示的一个扫描仪110的结构示意图。如图6A所示，扫描仪110可以包括支撑组件602、探测器组件604以及扫描床606。支撑组件602可以支撑扫描仪110中的其他部件，包括，例如探测器组件604、冷却组件(图6A中未示)等。例如，支撑组件602可以支撑探测器组件604和/或驱动探测器组件604移动，如旋转、平移、摇摆等。在一些实施例中，支撑组件602可以包括孔(例如，检测区域113)。所述孔可以具有第一横向直径(或称为孔横向直径)和第一轴向长度(或称为孔轴向长度)。所述孔轴向长度可以定义为沿着如图6A所示箭头指示的Z轴方向(即，轴向)，从孔的一端到孔的相对端的距离。所述孔轴向长度也可以指支撑组件602沿着Z轴方向的长度。在一些实施例中，支撑组件602的孔轴向长度的范围可以是0.75米到2米。在一些实施例中，支撑组件602的孔轴向长度可以超过2米。
探测器组件604可以包括一个或多个探测器模块(例如，如图6B所示的探测器模块604-1、604-2、…、604-(N-1)、604-N)。探测器模块可以包括一个或多个探测器区块。在一些实施例中，探测器区块可以以一定环数安装于支撑组件602的内壁。在一些实施例中，探测器组件604可以具第二横向直径(或称为探测器组件的横向直径)和第二轴向长度(或称为探测器组件的轴向长度)。探测器组件的轴向长度可以定义为沿着Z轴方向，由探测器组件604的一端到探测器组件604的相对端的距离。探测器组件的轴向长度也可以指探测器组件604在Z轴方向的长度。探测器组件的横向直径可以定义为探测环在垂直于Z轴方向的横向平面上的直径。
在一些实施例中，探测器组件的轴向长度与扫描仪110的轴向视野(AFOV)有关。如本文中所使用的，轴向视野(AFOV)可以指沿着探测器组件604的Z轴方向，可以有效探测符合事件的最大长度(见图7B)。探测器组件604的轴向长度越大，扫描仪110的轴向视野(AFOV)越大。例如，探测器组件604的轴向长度的范围可以是0.75米到2米。在一些实施例中，探测器组件604的轴向长度可以大于0.75米，或大于1米，或大于1.5米，或大于2米。相应地，轴向视野(AFOV)的轴向长度可以大于0.75米，或大于1米，或大于1.5米，或大于2米。被检测对象的多个器官(例如，头部、心脏、肺、肝脏、胃、胰脏、膀胱、膝盖等)可以在单次扫描中被扫描。再例如，探测器组件604的轴向长度的范围可以是0.75米到1.25米。被检测对象(例如，成年患者)的头部与大腿之间的区域可以在单次扫描中被扫描，或具有较小尺寸的被检测对象(例如，儿童)的全身扫描可以在的单次扫描中实现。又例如，探测器组件604的轴向长度的范围可以是1.25米到2米，或超过2米。在一些实施例中，支撑组件602的孔轴向长度可以等于或大于探测器组件604的轴向长度。
探测器组件604的横向直径可以与扫描仪110的横向视野(FOV)有关。横向视野(FOV)可以与探测器组件604的闪烁体在横向平面上探测的符合事件的接受角(见图7A)有关。探测器组件604的横向直径越大，扫描仪110的横向FOV越大。探测器组件604的横向直径可以小于孔横向直径。
图6B是根据本发明的一些实施例所示的图6A中的探测器组件604在二维平面内的结构示意图。如图6B所示，支撑组件602可以是一个集成结构。探测器组件604可以包括一个或多个探测器模块(例如，探测器模块604-1、604-2、……、604-(N-1)、604-N等)。多个探测器模块可以安装于支撑组件602上。两个相邻探测器模块可以在Z轴方向上存在第一间距(或称为模块间距)d1。在一些实施例中，两个相邻探测器模块之间的第一间距d1可以小于20毫米(例如，1毫米、2毫米、5毫米、10毫米等)。在一些实施例中，探测器组件604中任何两个相邻探测器模块之间的第一间距d1可以小于或等于20毫米，或小于或等于15毫米，或小于或等于10毫米，或小于或等于8毫米，或小于或等于5毫米，或小于或等于3毫米，或小于或等于2毫米，或小于或等于1毫米。在一些实施例中，第一间距d1可以小于闪烁体在Z轴方向上的宽度。在一些实施例中，不同探测器模块之间的第一间距d1可以相同或不同。例如，两个相邻探测器模块(例如，第一探测器模块和第二探测器模块)可以相距1毫米，而两个相邻探测器模块(例如，第三探测器模块和第四探测器模块)可以相距5毫米。再例如，探测器组件604中探测器模块可以在Z轴方向均匀隔开。
探测器模块可以包括如图4A、4B和/或4C描述的一个或多个探测器区块(或探测器单元、探测器盒)。探测器区块(或探测器单元、探测器盒)可以被配置为探测器模块中的一个或多个探测环(例如，具有全环配置的探测环和/或具有部分环配置的探测环)。在探测器模块中，两个相邻探测环可以在Z轴方向存在第二间距(或称为环间距)d2。在一些实施例中，第二间距d2可以小于1mm(例如，0.1mm、0.2mm、0.5mm等)。在一些实施例中，两个相邻探测环之间的第二间距d2可以小于5毫米。在一些实施例中，两个相邻探测环之间的第二间距d2可以小于2毫米，或者小于10毫米，或者小于20毫米。在一些实施例中，两个相邻探测器模块的第一间距d1可以与两个相邻探测环的第二间距d2相同或不同。
在一些实施例中，不同探测器模块中探测器区块(或探测器单元、探测器盒)的数量可以相同或不同。例如，探测器模块604-1和探测器模块604-2可以包括相同数量的探测器区块。再例如，探测器模块604-(N-1)和探测器模块604–N可以具有不同数量的探测器区块。在一些实施例中，不同探测器模块中探测器区块(或探测器单元、探测器盒)的大小可以相同或不同。在一些实施例中，相同探测器模块中探测器区块(或探测器单元、探测器盒)的尺寸可以相同或不同。在一些实施例中，不同探测器模块中探测环的横向直径可以相同或不同。在一些实施例中，相同探测器模块中探测环的横向直径可以相同或不同。
图6C是根据本发明的一些实施例所示的一个扫描仪110的结构示意图。如图6C所示，扫描仪110可以包括支撑组件602、探测器组件604以及扫描床606。在一些实施例中，支撑组件602可以是一个集成结构。支撑组件602可以包括一个或多个支撑模块，例如支撑模块602-1、支撑模块602-2、…、支撑模块602-(N-1)、支撑模块602-N等。探测器组件604可以包括一个或多个探测器模块，例如图6A所述的探测器模块604-1、探测器模块604-2、…、探测器模块604-(N-1)、探测器模块604-N等。如图6C所示，多个探测器模块可以分别安装于多个支撑模块。例如，探测器模块604-1可以安装于支撑模块602-1，探测器模块604-2可以安装于支撑模块602-2，探测器模块604-(N-1)可以安装于支撑模块602-(N-1)，探测器模块604-N可以安装于支撑模块602-N。在一些实施例中，两个相邻支撑模块可以通过，例如焊接、铆接、螺栓等方式相互连接。在一些实施例中，一个探测器模块可以组装至一个支撑模块上以形成一个成像单元(例如，PET单元)。在一些实施例中，不同成像单元可以用于扫描被检测对象的不同部分。在一些实施例中，一个成像单元的轴向视野(AFOV)的长度的范围可以是0.16米至0.3米。在一些实施例中，一个成像单元的轴向视野(AFOV)的长度的范围可以是0.1米至0.5米。在一些实施例中，一个成像单元的轴向视野(AFOV)的长度可以等于或大于一个探测器区块在轴向上的宽度。在一些实施例中，一个或多个成像单元可以在扫描仪110中沿着Z轴方向组装以获得一个大的轴向视野(AFOV)(例如，0.75米到2米)以用于全身扫描(见图6E)。在一些实施例中，轴向视野(AFOV)的轴向长度可以大于0.75米，或大于1米，或大于1.5米，或大于2米。
在一些实施例中，各成像单元可以具有一个中心(例如，横向平面中的中心)。在一些实施例中，第一成像单元(即，支撑模块602-1和探测器模块604-1组装形成的成像单元)的中心与第二成像单元(即，除了第一成像单元之外的一个成像单元，例如支撑模块602-N和探测器模块604-N组装形成的成像单元)的中心的偏差可以低于或等于x毫米。在一些实施例中，x可以小于1毫米。在一些实施例中，x的范围可以是0.2毫米至1毫米。在一些实施例中，x可以小于0.2毫米。在一些实施例中，第一成像单元的中心和与第一成像单元相邻的第二成像单元的中心的偏差小于或等于1毫米，或小于或等于0.5毫米，或小于或等于0.2毫米。在一些实施例中，可以调节一个或多个成像单元的横向平面，使得成像单元的横向平面可以基本上平行于扫描仪110的横向平面。
图6D是根据本发明的一些实施例所示的图6C中的探测器组件604在二维平面内的结构示意图。如图6D所示，两个相邻探测器模块之间可以存在第一间距d1。在一些实施例中，第一间距d1可以小于闪烁体在Z轴方向上的宽度。相邻探测环之间的第二间距d2可以类似于图6B所描述的。两个相邻支撑模块之间可以存在第三间距d3。在一些实施例中，第三间距d3可以小于第一间距d1。在一些实施例中，两个相邻支撑模块之间的第三间距d3可以小于20毫米。在一些实施例中，两个相邻支撑模块之间的第三间距d3可以小于5毫米。在一些实施例中，两个相邻支撑模块之间的第三间距d3可以小于2毫米。在一些实施例中，第一间距d1、第二间距d2和/或第三间距d3可以相同或不同。例如，第一间距d1和第二间距d2可以是相等的。再例如，第三间距d3可以大于第二间距d2。
图6E是根据本发明的一些实施例所示的一个多模态扫描仪110的结构示意图。如图6E所示，多模态扫描仪110可以包括第一扫描仪610、PET扫描仪620、位置调节组件630、轨640以及检测区域(未示)。
在一些实施例中，第一扫描仪610可以包括计算机断层(CT)扫描仪、X射线扫描仪、MRI扫描仪等其中一种或几种的组合。第一扫描仪610可以设置于PET扫描仪620在Z轴方向上的前面。在一些实施例中，第一扫描仪610可以包括X射线发射装置和第一探测器组件。第一探测器组件可以形成所述检测区域的第一部分。第一探测器组件可以用于探测X射线发射装置发射并穿过位于所述检测区域的第一部分内的被检测对象的X射线束的至少部分的X射线束。
PET扫描仪620可以包括一个或多个PET单元(例如，PET单元621、PET单元622、PET单元623、PET单元624、PET单元625、PET单元626、PET单元627、PET单元628等)。在一些实施例中，所述PET单元可以包括探测器模块(例如，如图6C和6D所示的探测器模块604-1、604-2、…、604-N)以及支撑模块(例如，如图6C和6D所示的支撑模块602-1、602-2、…、602-N)。在一些实施例中，PET扫描仪620的一个或多个探测器模块可以形成所述检测区域的第二部分。两个相邻的PET单元可以通过例如螺栓、铆接、螺钉、焊接等方式中的一种或几种的组合连接。在一些实施例中，两个相邻PET单元可以存在间距650，间距650的范围可以是1毫米至20毫米。在一些实施例中，两个相邻PET单元之间的间距650的范围可以是2毫米至10毫米。在一些实施例中，两个相邻PET单元之间的间距650的范围可以是2毫米至5毫米。在一些实施例中，间距650可以小于闪烁体在Z轴方向的宽度。在一些实施例中，一个PET单元的轴向视野(AFOV)的长度的范围可以是0.16米至0.3米。在一些实施例中，一个PET单元的轴向视野(AFOV)的长度的范围可以是0.1米至0.5米。在一些实施例中，一个成像单元的轴向视野(AFOV)的长度可以等于或大于一个探测器区块在轴向上的宽度。
位置调节组件630可以用于调节PET扫描仪620(例如，多个PET单元)和/或第一扫描仪610的位置以使得PET扫描仪620(例如，多个PET单元)和/或第一扫描仪610在Z轴方向和/或横向平面上对齐。在一些实施例中，位置调节组件630可以包括一个或多个位置调节模块。位置调节模块可以与多个PET单元中的一个PET单元相关联。位置调节模块可以用于移动与位置调节模块相关联的PET单元。
在一些实施例中，各PET单元可以具有一个中心(例如，横向平面中的中心)。在一些实施例中，第一PET单元(例如，PET单元621)的中心与第二成像单元(即，除了第一PET单元之外的PET单元，例如PET单元622、PET单元623、PET单元624、PET单元625、PET单元626、PET单元627、PET单元628等)的中心的偏差可以小于或等于y毫米。在一些实施例中，y可以小于1毫米。在一些实施例中，y的范围可以是0.2毫米至1毫米。在一些实施例中，y可以小于0.2毫米。在一些实施例中，第一PET单元(例如，PET单元621)的中心与位于第一PET单元附近的第二PET单元(例如，PET单元622)的中心的偏差可以小于或等于1毫米，或小于或等于0.5毫米，或小于或等于0.2毫米。在一些实施例中，不同PET单元的中心的偏差可以通过位置调节组件630调节。在一些实施例中，第一扫描仪610与PET扫描仪620的中心偏差可以通过另一个位置调节组件(未示)调节。在一些实施例中，可以调节一个或多个PET单元的横向平面，使得PET单元的横向平面可以大致平行于多模态扫描仪110的横向平面。在一些实施例中，可以调节第一扫描仪610和/或PET扫描仪620的横向平面，使得第一扫描仪610和/或PET扫描仪620的横向平面可以大致平行于多模态扫描仪110的横向平面。
轨640可以包括支撑轨641和服务轨642。在一些实施例中，支撑轨641可以用于支撑位置调节组件630。支撑轨641可以引导PET单元的组装或分离。在一些实施例中，支撑轨641可以包括一个或多个滑件。位置调节组件630可以沿着所述一个或多个滑件移动。在一些实施例中，一个或多个PET单元可以是可分离的。PET单元可以通过所述滑件组装至PET扫描仪620或从PET扫描仪620分离。服务轨642可以用于支撑多模态扫描仪110。在一些实施例中，服务轨642可以包括多个轮子。多模态扫描仪110可以随着所述轮子移动。在一些实施例中，服务轨642可以从多模态扫描仪110分离。关于多模态扫描仪110，可以参考文献，例如，美国专利申请No.15/609,251，申请日为2017年3月31日，标题为“SYSTEM AND METHOD FORMEDICAL IMAGING”以及中国专利申请No.201710075120.1，申请日为2017年2月13日，标题为“PET成像设备及PET-CT成像设备”，文献中的内容以引用方式被包含于此。
如图6A-6E所示，具有大的轴向视野(AFOV)(例如，0.75米到2米)的PET扫描仪可以实现全身扫描。从而可以实现低剂量扫描、快速扫描、全身动态扫描。对于使用传统PET扫描仪的进行的扫描，氟脱氧葡萄糖的注射剂量可以是10mci，相应的辐射剂量是7mSv。对于具有大的轴向视野(AFOV)(例如，0.75米到2米)的PET扫描仪，一次扫描的辐射剂量可以小于1mSv或者小于5mSv，约当前水平的十分之一。具有大的轴向视野(AFOV)(例如，0.75米到2米)的PET扫描仪可以用于身体检查、儿童扫描等。对于PET-CT扫描仪，用于全身CT扫描的辐射剂量的可以是2mSv到15mSv(120kV，20-150mAs/片层)，例如，辐射剂量可以小于5mSv。CT扫描的辐射剂量可以通过剂量调整、迭代重建、使用PET定位像代替CT定位像等方式减少。
在一些实施例中，具有大的轴向视野(AFOV)(例如，0.75米到2米)的PET扫描仪的灵敏度可以不小于400cps/kBq或者不小于300cps/kBq。在一些实施例中，用于扫描的扫描时间可以小于30秒。在一些实施例中，用于全身扫描的扫描时间可以在8秒到20秒内。一次屏气可以完成全身扫描。在一些实施例中，快速扫描可以减少运动伪影。在一些实施例中，具有大的轴向视野(AFOV)(例如，0.75米到2米)的PET扫描仪的空间分辨率可以不小于5毫米，或不小于4毫米，或不小于3毫米，或不小于2毫米，或1不小于毫米。例如，具有大的轴向视野(AFOV)(例如，0.75米到2米)的PET扫描仪的空间分辨率可以是2.8毫米，或2.5毫米，或2毫米，或小于2毫米。
应该注意的是，上述关于图6A-6E的描述仅仅出于说明性目的，并不用于限制本发明的范围。对于本领域的技术人员来说，可以在本发明的指示下做出多种变动或修改。然而，这些变动和修改不会脱离本发明的范围。例如，图6A-6D中的扫描仪110可以进一步包括一个或多个部件，如一个或多个电子模块。再例如，图6E中PET单元的数量可以是大于0的任何整数(例如，8)。再例如，图6C和6D中成像单元的数量可以是大于0的任何整数(例如，8或2和20之间的整数)。
图7A是根据本发明的一些实施例所示的横向视野(FOV)的示意图。在一些实施例中，探测环700的探测器单元(例如，探测器单元701)可以通过具有时间窗口的电子模块115的符合电路(未示)与其所在的横向平面中多个相对的探测器单元连接。在一些实施例中，时间窗口可以根据探测器的类型设置为1纳秒到20纳秒。在一些实施例中，探测环700可以具有P个探测器单元。在一些实施例中，探测器单元701可以与相对边上的Q个探测器单元通过符合电路进行符合事件的探测。在一些实施例中，Q可以是P的分数，例如Q＝P/3、Q＝P/2、Q＝2P/3等。因此，Q个投影可以用于探测器单元701。用于探测器单元701的Q个投影可以在横向平面中形成一个接受角707。在一些实施例中，类似于探测器单元701，各探测器单元可以在横向平面中可以形成一个接受角，并且探测环700中所有探测器单元的接受角可以形成横向视野
(FOV)。在一些实施例中，横向视野(FOV)可以是由探测环700中所有探测器单元的投影形成的重叠区域。探测器单元与各探测器单元多层重合的数量越多，接受角越大，因此成像系统100的横向视野(FOV)越大。在一些实施例中，横向视野(FOV)可以通过用户输入或成像系统100的默认设置确定。在一些实施例中，横向视野(FOV)可以根据成像系统100的性能确定，例如灵敏度、空间分辨率、时间分辨率、响应时间等。在一些实施例中，横向视野(FOV)可以基于探测环700的配置确定，例如探测器单元的尺寸、探测器单元的厚度、探测环700的直径、探测环700的两个相邻探测器单元之间的间距等。在一些实施例中，横向视野(FOV)可以与探测环700的直径和/或横向接受角有关。在一些实施例中，横向视野(FOV)的直径的范围可以是60厘米至90厘米。
图7B是根据本发明的一些实施例所示的轴向FOV的示意图。在一些实施例中，探测器组件112的探测器单元(例如，探测器单元A)可以通过具有时间窗口的电子模块115的符合电路(未示)与轴向平面中多个相对的探测器单元连接，所述轴向平面指的是与探测环中心点所在的轴向平面以及与所述中心点所在的轴向平面平行的轴向平面。在一些实施例中，时间窗口可以根据探测器的类型设置为1纳秒到20纳秒。在一些实施例中，探测器组件112可以具有E个环的探测器单元。在一些实施例中，探测器单元A可以与在所述轴向平面上的，与所述探测器单元A相对的F个探测器单元进行符合事件的探测。在一些实施例中，F可以是E的分数，例如F＝E/3、F＝E/2、F＝2E/3、F＝E等。因此，F个投影可以用于探测器单元A。F个投影中的每个投影可以相对于横向平面702形成一个角。所述投影可以指探测到符合事件的两个探测器之间的连线。F个投影的最大角(例如，α)可以构成轴向接受角。探测器单元A和探测器单元B(或探测器单元A’和探测器单元B’)可以置于横向平面702的相对边。探测器单元A和探测器单元B(或探测器单元A’和探测器单元B’)两者可以形成轴向接受角(如图所示，2α)。然后，探测器单元A与探测器单元B(或探测器单元A’与探测器单元B’)之间的距离可以形成轴向视野(AFOV)。在一些实施例中，轴向视野(AFOV)可以根据用户输入或成像系统100的默认设置确定。在一些实施例中，轴向视野(AFOV)可以根据成像系统100的性能确定，例如灵敏度、空间分辨率、时间分辨率、响应时间等。在一些实施例中，轴向视野(AFOV)可以根据探测器组件112的配置确定，例如探测器单元的尺寸、探测环的轴向厚度、探测环的直径、两个相邻探测环之间的间隔、探测器组件112的轴向长度等。在一些实施例中，轴向视野(AFOV)可以小于0.75米。在一些实施例中，轴向视野(AFOV)可以大于0.75米，例如0.75米到2米等。在一些实施例中，对于大的轴向视野(AFOV)(例如，0.75米到2米)，符合电路的时间窗口可以相对较大(例如，10纳秒、20纳秒、25纳秒等)。在一些实施例中，对于大的轴向视野(AFOV)(例如，0.75米到2米)，探测器单元与不同探测器单元之间的符合电路可以具有不同的时间窗口。例如，远离横向平面702的探测器单元(例如，探测器单元A和探测器单元B’)可以具有20纳秒的时间窗口，而接近横向平面702的探测器单元(例如，探测器单元C和探测器单元C’)可以具有1纳秒的时间窗口。
图7C是根据本发明的一些实施例所示的探测器组件112与成像系统的灵敏度之间的关系的示意图。如图7C所示，成像系统100可以包括八个PET单元(例如，如图6E所示的PET单元621、PET单元622、PET单元623、PET单元624、PET单元625、PET单元626、PET单元627、PET单元628)。在一些实施例中，八个PET单元中的每个的轴向视野(AFOV)的长度可以是0.25米。应该注意的是，八个PET单元中每个的轴向视野(AFOV)仅仅出于说明性目的，并不用于限制本发明的范围。三角区域(例如，0-0、1-1、2-2、3-3、4-4、5-5、6-6和7-7)可以指PET单元探测到的符合事件的灵敏度。例如，三角区域0-0可以指PET单元621探测到的符合事件的灵敏度。菱形区域(例如，0-1、1-2、2-3、3-4、4-5、5-6、6-7等)可以指示不同PET单元(例如，两个相邻PET单元)探测到的交叉符合事件的灵敏度。例如，菱形区域0-1(或1-0)可以指PET单元621和PET单元622探测到的交叉符合事件的灵敏度。PET单元之间的响应线(line ofresponse(LOR))可以由用户通过终端130设置。如本文中所述，响应线(LOR)指可以探测一个符合事件的两个闪烁体之间的连线。响应线(line of response(LOR))(即符合线)相对于所述PET单元的长轴方向(即轴向)的倾斜角与成像系统100的灵敏度有关。响应线(lineof response(LOR))的倾斜角越大，成像系统100的灵敏度越高。在一些实施例中，响应线(line of response(LOR))的倾斜角可以通过响应线的偏移定义。在一些实施例中，如果需要处理两个相邻PET单元探测到的符合事件，则响应线的偏移可以等于0，并且成像系统100的灵敏度可以与三角区域(例如，0-0、1-1、2-2、3-3、4-4、5-5、6-6以及7-7)中的灵敏度的累积有关。偏移越大，成像系统100的灵敏度越高。
图8A是根据本发明的一些实施例所示的冷却组件116的示意图。冷却组件116可以使用气体、液体等其中一种或几种的组合等冷却介质。此处对冷却组件116的描述是方便说明，不会限制本发明的范围，图8A和图8B的冷却组件116可以使用气态冷却介质，或简称为冷却气体。冷却组件116可以产生、传递、输送、传导冷却气体或使冷却气体在扫描仪110中循环以吸收成像过程中扫描仪110产生的热量。在一些实施例中，冷却组件116可以完全集成入扫描仪110并且成为扫描仪110的一部分。在一些实施例中，冷却组件116可以部分集成入扫描仪110并且与扫描仪110相关联。例如，冷却组件116的一部分(例如，腔820)可以集成到扫描仪110，而冷却组件116的另一部分(例如，冷却机810)可以被配置在扫描仪110外部。冷却组件116可以控制扫描仪110维持适合和/或稳定的工作温度。在一些实施例中，冷却组件116可以控制在扫描仪110的一个或多个目标位置处的温度。目标位置可以包括探测器组件112、电子模块115和/或可以生成热量的任何其他部件。如图8A所示，冷却组件116可以包括一个冷却机810和一个腔820。
冷却机810可以处理或冷却冷却介质。冷却介质可以被引入腔820以吸收来自扫描仪110(例如，探测器组件112)的热量。典型的气态冷却介质可以包括惰性气体、氮气、二氧化碳、空气等其中一种或几种的组合。在一些实施例中，冷却机810可以冷却吸收了扫描仪110的热量的冷却介质。
如图所示，冷却机810可以包括压缩机812和鼓风机814。压缩机812可以增加冷却剂的压力以使得冷却剂冷凝，并且冷却剂中的热量可以通过散热片散去。在一些实施例中，冷凝后的冷却剂可以通过蒸发器(未示)蒸发，并且吸收冷却气体中的热量，然后加热后的冷却气体可以被冷却以进行再使用。冷却气体可以被鼓风机814驱动并在冷却组件116中循环流动。在一些实施例中，压缩机812可以包括离心压缩机、轴向压缩机、往复式压缩机、旋转压缩机等其中一种或几种的组合。例如，轴向压缩机可以包括对角线或混合流动压缩机、轴向流动压缩机等。往复式压缩机可以包括双作用压缩机、单作用压缩机等。旋转压缩机可以包括旋转叶压缩机、涡旋压缩机旋转、螺杆压缩机、离子液体活塞压缩机、叶压缩机、液环压缩机等。鼓风机814(也可称为风扇)可以驱动冷却气体在腔820中流动。在一些实施例中，鼓风机814可以包括机械轴承鼓风机、磁悬浮鼓风机、气态悬浮轴承鼓风机等。在一些实施例中，可以通过鼓风机814确定和/或调节冷却处理的一个或多个参数，如冷却气体的流率。例如，冷却气体的流率可以通过鼓风机814的旋转速度的调整。
腔820可以用于传输冷却气体至扫描仪110的一个或多个目标位置(例如，探测器组件112周围)。如图8A所示，腔820可以包括一个或多个空气腔822、压缩机腔824以及一个或多个冷却腔826。压缩机腔824可以被配置以接收由压缩机812处理的冷却气体。在一些实施例中，压缩机腔824可以放置压缩机812。在一些实施例中，压缩机腔824可以通过例如管与压缩机812连接。冷却腔826可以围绕发热部件(例如，扫描仪110的探测器组件112、电子模块115等)以冷却发热部件。
空气腔822可以提供用于压缩机腔824与一个或多个冷却腔826之间的气体交换的空间。例如，空气腔822可以包括连接压缩机腔824和冷却腔826的一个或多个进气室。离开压缩机812的冷却气体可以被鼓风机814驱动以通过进气室从压缩机腔824流到冷却腔826。再例如，空气腔822可以包括连接压缩机腔824和冷却腔826的一个或多个出气腔。吸收了发热部件(例如，扫描仪110的探测器组件112、电子模块115等)的热量的气体可以被驱动以通过出气室从冷却腔826流到压缩机腔824。
在一些实施例中，探测器组件112与冷却腔826之间的配置可以是多样的。例如，探测器组件112的一个探测器模块可以具有一个冷却腔826。再例如，探测器组件112的多个探测器模块(例如，所有探测器模块)可以共享一个冷却腔826。在一些实施例中，第一数量的探测器模块可以共享一个冷却腔826。第一数量可以高于2，但低于探测器组件112中探测器模块的数量。
在一些实施例中，空气腔822与冷却腔826之间的配置可以是多样的。例如，冷却腔826中的一个冷却腔可以具有一个空气腔822。再例如，多个(例如，所有)冷却腔826可以共享一个空气腔822。在一些实施例中，第二数量的冷却腔826可以共享单个空气腔822。第二数量可以高于2，但低于冷却腔826的数量。
图8B是根据本发明的一些实施例所示的空气冷却组件和多个探测器模块的示意图。
冷却机810可以提供如图8A所描述的冷却气体。控制器803可以控制冷却机810、冷却腔805、进气室和/或出气室。在一些实施例中，控制器803可以集成至控制模块1004。在一些实施例中，控制器803可以根据，例如由用户通过终端130设置的指令，分别控制冷却机810、冷却腔805、进气室和/或出气室中冷却气体的参数。冷却气体的参数可以包括压力、温度、冷却气体的流率、热量生成速率、除去所生成热量的冷负荷、冷却速率等其中一种或几种的组合。例如，控制器803可以调节进气室(例如，进气室1、进气室2、……、进气室N)中冷却气体的压力(例如，气体压力)。再例如，控制器803可以分别控制多个进气室和/或出气室中的一个的冷却气体的流率。此外，进气室(例如，进气室1、进气室2、……、进气室N)中和/或出气室(例如，出气室1、出气室2、……、出气室N)中冷却气体的参数(例如，压力、温度、流率等)可以不同或相同。
在一些实施例中，多个进气室中的一个可以与冷却腔805中的一个连接。一个冷却腔805可以配置有一个探测器模块(例如，探测器模块1、探测器模块2、……、探测器模块N)。探测器模块可以包括一个或多个探测环。例如，探测器模块805-1可以包括k个探测环。再例如，探测器模块805-2可以包括m个探测环。再例如，探测器模块805-N可以包括j个探测环。多个出气室中的一个出气室可以连接冷却腔805中的一个。冷却机810提供的冷却气体可以通过多个进气室，分别流到多个冷却腔805。数量k、m、j和N是大于0的整数。数量k、m、j和N可以相同或不同。
在一些实施例中，可以基于探测器模块中热量生成速率，控制传输到该探测器模块的冷却气体的流率。例如，若探测器模块的温度以超过阈值，或探测器模块的温度以超过阈值的速率增加，则可以增加传输到该探测器模块的冷却气体的流率。在一些实施例中，可以单独地控制冷却气体传输到多个发热部件。例如，冷却气体传输至多个探测器模块的流率可以不同。可以通过改变冷却腔805和/或进气室中配置的一个或多个阀门(未示)的开口，来改变冷却气体传输至发热部件的流率。
应该注意的是，上述关于图8A和8B的描述仅仅出于说明性目的，并不用于限制本发明的范围。对于本领域的技术人员来说，可以在本发明的指示下做出多种变动或修改。例如，冷却组件116可以进一步包括一个或多个部件，如一个或多个热绝缘层。再例如，冷却组件116可以进一步包括一个或多个腔，所述一个或多个腔可以配置为冷却气体通道。再例如，探测器模块1和探测器模块2可以配置一个冷却腔，也称作冷却腔805-1和冷却腔805-2可以集成为一个冷却腔。又例如，冷却腔805-1和冷却腔805-2可以相互连通。在一些实施例中，冷却腔805-1和冷却腔805-2可以配置有一个进气室和/或一个出气室。然而，这些变体和修改不会脱离本发明的范围。关于空气冷却组件的更多描述，可以参考文献，例如，美国专利申请No.15/175,785，申请日为2016年6月7日，标题为“SYSTEM AND METHOD FORCOOLING COMPONETS IN AN IMAGING SYSTEM，文献中的内容以引用方式被包含于此。
图9B是根据本发明的一些实施例所示的水冷却组件和多个探测器模块的示意图。冷却组件116可以使用气体、液体等其中一种或几种的组合等冷却介质。此处对冷却组件116的描述是方便说明，不会限制本发明的范围，图9A和图9B的冷却组件116可以使用液态冷却介质，或简称为冷却液。如图9A所示，冷却组件116可以包括冷却液902、阀门904、泵906、进口/出口908、热交换器910、液体分配器912以及温度控制器914。在一些实施例中，泵906、热交换器910和/或液体分配器912可以通过一个或多个管相互连接。在一些实施例中，温度控制器914可以通过无线连接和/或有线连接而连接到阀门904、泵906、进口/出口908、热交换器910和/或液体分配器912。
冷却液902可以通过吸收和/或转移发热部件产生的热量来冷却发热部件(例如，扫描仪110的探测器组件112、电子模块115等)。在一些实施例中，冷却液902可以包括水、油、聚亚烷基二醇(PAG)、切削流体、纳米流体(例如，氧化铜、氧化铝、钛、碳纳米管等)、液化气体(例如，二氧化碳)、氟里昂等。
阀门904可以控制管的开/关状态和/或冷却液的流率。在一些实施例中，阀门904可以控制冷却液902从泵906、热交换器910和/或液体分配器912或到泵906、热交换器910和/或液体分配器912的流动速度和/或流率。
泵906可以驱动冷却液在液体冷却组件中流动。在一些实施例中，泵906可以包括正排量泵、脉冲泵、速度泵、重力泵、汽动泵、无阀泵、离心泵等其中一种或几种的组合。例如，正排量泵可以包括凸轮旋转泵、螺杆泵、旋转齿轮泵、活塞泵、隔膜泵、螺旋泵、齿轮泵、液压泵、转叶泵、蠕动泵、绳索泵、挠性叶轮泵等。在一些实施例中，泵906可以通过进口/出口908与热交换器910进行流体交换。
进口/出口908可以连接热交换器910。在一些实施例中，液体冷却组件可以包括一个进口和一个出口。在一些实施例中，泵906、热交换器910和/或液体分配器912可以共享进口/出口908。例如，冷却液902可以通过进口/出口908流入或流出泵906、热交换器910和/或液体分配器912。在一些实施例中，泵906、热交换器910和/或液体分配器912可以具有各自的进口/出口908。
热交换器910可以实现冷却液902与制冷剂(还称为冷却剂)之间的热量转移。制冷剂包括例如氟里昂、共沸混合物、烃类制冷剂等其中一种或几种的组合。例如，冷却液902可以吸收来自发热部件(例如，扫描仪110的探测器组件112、电子模块115等)的热量，并且可以流动至泵906驱动的热交换器910。热交换器910中所使用后的冷却液902可以将吸收自发热部件的热量转移到制冷剂。在一些实施例中，制冷剂可以通过一个实壁与冷却液902隔开，以预防两者的混合。在一些实施例中，热交换器910可以包括壳管式热交换器、板式热交换器、板壳式热交换器、隔热轮式热交换器、板翅式换热器、枕板式热交换器、流体热交换器、动态刮板式热交换器、相变热交换器、直接接触式热交换器、微通道热交换器等其中一种或几种的组合。
液体分配器912可以将冷却液902分配到不同通道。所述通道可以将冷却液902传输到目标位置(例如，扫描仪110的探测器组件112、电子模块115等周围)。在一些实施例中，液体分配器912可以控制分配到一个通道的冷却液902的量。例如，如果一部分探测器组件112处于高温，则液体分配器912可以增加冷却液902在所述部分探测器组件112对应的通道的流率。再例如，液体分配器912可以将冷却液902均等地分配到不同通道。在一些实施例中，液体分配器910可以包括多种类型，包括，例如单程型、堰型、压力型液体分配器、喷雾型、多孔管型等。
温度控制器914可以通过控制水冷却组件中的一个或多个模块(例如，阀门904、泵906、进口/出口908、热交换器910和/或液体分配器912)来控制发热部件(例如，扫描仪110的探测器组件112、电子模块115等)的温度。例如，温度控制器914可以控制液体分配器910以增加冷却液902传输至对应于探测器组件112的通道的流率，从而降低探测器组件112的温度。再例如，温度控制器914可以控制泵906以增加冷却液902的压力和/或流动速度，从而降低发热部件的温度。再例如，温度控制器914可以控制热交换器910以降低冷却液902的温度，从而降低发热部件的温度。在一些实施例中，温度控制器914可以包括与目标位置(例如，扫描仪110的探测器组件112、电子模块115等)连接的一个或多个温度传感器以监测目标位置的温度。
图9B为示出了根据本发明的一些实施例的一个示例性水冷却组件和多个探测器模块的示意图。如图9B所示，液体分配器912可以将冷却液902分配到多个管道。所述多个管道可以实现流体在多个探测器模块(例如，第一探测器模块921、第二探测器模块922、第三探测器模块923、第四探测器模块924、第五探测器模块925、第六探测器模块926、第七探测器模块927、第八探测器模块928等)周围的不同目标位置处流动。多个管中的一个管可以与一个探测器模块连接。在一些实施例中，一个管可以附着在一个探测器模块的一个或多个表面，因此所述管道中流动的冷却液902可以从探测器模块吸收热量。
图9C是根据本发明的一些实施例所示的水冷却组件和多个探测器模块的示意图。如图9C所示，水冷却组件可以包括水冷装置916和至少两个水分配器(例如，水分配器918-1和水分配器918-2)。水冷装置916可以包括如图9A所描述的泵、进口/出口、热交换器和/或温度控制器914。水分配器918-1可以根据特定流率将较低温度冷却液(例如，水)分配到多个探测器模块周围的多个目标区域。一个探测器模块可以包括一个或多个探测环。在一些实施例中，一个探测器模块可以指如图6E所示的一个PET单元。如图9C所示，水分配器918-1可以将冷却液(例如，水)分配到第一PET单元920-1、第二PET单元920-2、第三PET单元920-3、第四PET单元920-4、第五PET单元920-5、第六PET单元920-6、第七PET单元920-7、第八PET单元920-8等。应该注意的是，此处对于PET单元的数量仅出于说明的目的，并不用于限制本发明的范围。水分配器918-2可以聚合吸收了多个探测器模块周围的目标区域的热量的冷却液并将加热液体转移到水冷装置916。
在一些实施例中，水冷装置916可以在一个时间段内通过热交换器(例如，热交换器910)将特定量的冷却液冷却到较低温度。泵可以驱动冷却液通过进口流到水分配器918-1。水分配器918-1可以将处于较低温度的特定量的冷却液分配为多个部分并将多个部分的冷却液传输到多个探测器模块周围的多个目标区域。较低温度冷却液可以吸收探测器模块或目标区域周围的其他发热部件(例如，电子组件115)生成的热量。使用后的冷却液可以在吸收热量之后处于更高温度。然后，使用后的具有更高温度的冷却液可以被转移到水分配器918-2并在水分配器中混合。混合的所使用冷却液可以转移回水冷装置916中的热交换器。然后，在热交换器中，使用后的具有更高温度的冷却液可以被冷却以提供较低温度的冷却液，以进行再使用。水冷却组件可以循环执行上述操作以冷却扫描仪110。关于扫描仪110中水冷却组件的更多描述，可以参考文献，例如中国专利申请No.201710075120，申请日为2017年2月13日，标题为“PET成像设备及PET-CT成像设备”，文献中的内容以引用方式被包含于此。
应该注意的是，上述关于图9A-9C的描述仅仅出于说明性目的，并不用于限制本发明的范围。对于本领域的技术人员来说，可以在本发明的指示下做出多种变体或修改。例如，阀门904和/或进口/出口908可以集成到冷却组件116中的其他模块，例如泵906、热交换器910和/或液体分配器912。再例如，冷却组件116可以包括用于将冷却液902转移到一个或多个目标位置的一个或多个管道。再例如，一个或多个探测器模块(例如，PET单元)可以与同一个管道连接。又例如，PET单元的数量可以是大于0的任何整数。然而，这些变体和修改不会背离本发明的范围。
图10是根据本发明的一些实施例所示的一个处理引擎140的示意图。处理引擎140可以包括获取模块1002、控制模块1004、处理模块1006、存储模块1008。处理引擎140的至少部分可以在计算设备上实施。
获取模块1002可以获取数据或信号。在一些实施例中，获取模块1002可以从扫描仪110、存储器150、终端130和/或外部数据源(未示)获取数据。在一些实施例中，数据可以包括图像数据(例如，投影数据)、指令等其中一种或几种的组合。例如，可以基于从置于检测区域113中的被检测对象发射的辐射线(例如，γ射线)，生成图像数据。在一些实施例中，图像数据可以包括关于辐射线(例如，γ射线)的能量的信息、与探测器组件112中辐射线(例如，γ射线)的交互位置相关的信息和/或与探测器组件112中辐射线(例如，γ射线)的交互时间相关的信息。指令可以由处理引擎140的处理器执行以执行本发明中描述的方法。在一些实施例中，已获取数据可以传输至存储模块1008以进行存储。
控制模块1004可以生成一个或多个控制参数，用于控制获取模块1002、处理模块1006、存储模块1008、扫描床114、探测器组件112、冷却组件116、电子模块115等其中一种或几种的组合。例如，控制模块1004可以控制获取模块1002是否获取图像数据。再例如，控制模块1004可以控制电子模块115是否获取电信号、获取电信号的时间或获取电信号的频率。再例如，控制模块1004可以控制扫描仪110(例如，探测器组件112、扫描床114、电子模块115、冷却组件116等)的操作。又例如，控制模块1004可以控制处理模块1006选择不同算法以处理由获取模块1002获取的数据或由电子模块115获取的电信号。在一些实施例中，控制模块1004可以接收实时指令或用户(例如，医生、技术员等)提供的预定指令以控制扫描仪110、获取模块1002和/或处理模块1006的一项或多项操作。例如，控制模块1004可以调节获取模块1002和/或处理模块1006以根据实时或预定指令生成被检测对象的图像。在一些实施例中，控制模块1004可以与PET成像系统100中的其他模块通信以进行信息和/或数据交换。
处理模块1006可以处理由处理引擎140的多个模块提供的信息。处理模块1006可以处理由获取模块1002获取的数据、由电子模块115获取的信号、从存储模块1008检索到的数据等。在一些实施例中，处理模块1006可以根据重建技术、基于数据或信号重建一个或多个图像，生成包括一个或多个图像和/或其他相关信息的报告，和/或执行用于图像重建的任何其他功能。重建技术可以包括迭代重建算法(例如，最大似然期望最大化算法、有序子集期望最大化算法)、滤过反投影算法、3D重建算法、分析等其中一种或几种的组合。在一些实施例中，处理模块1006可以基于一个或多个校正技术，校正数据或重建的图像。校正技术可以包括随机校正、散射校正、衰减校正、死时间校正、归一化校正等其中一种或几种的组合。在一些实施例中，处理模块1006可以执行图像重建中的一个或多个校正。
存储模块1008可以存储数据或信号、控制参数、处理的数据或信号等其中一种或几种的组合。在一些实施例中，存储模块1008可以存储可以由处理引擎140的处理器执行的一个或多个程序和/或指令以执行本发明中描述的示例性方法。例如，存储模块1008可以存储可以由处理引擎140的处理器执行的程序和/或指令，从而获取数据或信号，基于数据或信号重建图像，和/或显示任何中间结果或合成图像。
在一些实施例中，图10中所示的一个或多个模块可以在如图1所示的PET成像系统100的至少部分中实施。例如，获取模块1002、控制模块1004、存储模块1008和/或处理模块1006可以集成到一个控制台(未示)。通过所述控制台，用户可以设置用于扫描被检测对象的参数，获取数据或信号等。在一些实施例中，控制台可以通过处理引擎140和/或外部设备(未示)实施。
图11是根据本发明的一些实施例所示的PET成像过程1100的一种示例性流程图。在一些实施例中，图11所示的过程1100用于PET成像的一项或多项操作可以在图1所示的PET成像系统100中实施。例如，图11所示的过程1100可以以指令的形式存储于存储器150，并且由处理引擎140(例如，计算设备的处理器)调用和/或执行。再例如，过程1100的一部分可以在扫描仪110中实施。
在1101中，可以初始化扫描。在一些实施例中，操作1101可以由控制模块1004执行。在一些实施例中，可以基于扫描协议、用户输入、成像系统100的默认设置等其中一种或几种的组合执行初始化。扫描协议可以包括目标的扫描区域、示踪同位素的剂量、示踪同位素的摄取周期等其中一种或几种的组合。
在一些实施例中，探测器组件112可以在1101中被初始化。在一些实施例中，扫描仪110可以具有一个大的轴向视野(AFOV)(例如，0.75m到2m之间)，并且探测器组件112可以具有大于或等于轴向视野(AFOV)的轴向长度。由于具有大的轴向视野(AFOV)的扫描仪110的探测器的数量可以大于具有正常轴向视野(AFOV)(例如，0.16米到0.3米、0.16米到0.5米等)的扫描仪的探测器的数量，因此探测器的对齐和功能对于实现优良性能是很重要的。在一些实施例中，探测器组件112的有效性测试可以在1101中执行。例如，可以测试探测器是否轴向对齐。再例如，可以测试轴向视野(AFOV)范围内的探测器是否具有功能性。通过具有大的轴向视野(AFOV)，可以探测更多辐射线，并且可以增加识别晶体具有辐射线交互的复杂度。通过具有更多探测器，可以强化晶体识别中的空间失真。在一些实施例中，可以基于位置校准算法校准探测器(或晶体)的位置，例如，基于晶体位置查阅表的位置校准算法校准探测器(或晶体)的位置。晶体位置查阅表可以将不精确的交互位置映射到精确的交互晶体位置。可以基于一个或多个算法，包括例如基于主成分分析(PCA)的算法、分层融合算法、基于区域分割的算法等其中一种或几种的组合，生成晶体位置查阅表。在一些实施例中，晶体位置查阅表可以在1101中生成或获得。例如，晶体位置查阅表可以从存储器150、存储模块1008或外部数据源(未示)获取。关于晶体位置查阅表的更多描述，可以参考文献，例如美国专利申请No.20160321808A1，公开日日2016年11月3日，标题为“METHOD AND SYSTEM FORCRYSTAL IDENTIFICATION”，文献中的内容以引用方式被包含于此。
在一些实施例中，探测器组件112可以被初始化以“激活”部分探测器，同时使得其余探测器“无效”。例如，如果需要扫描目标的头部，则可以“激活”一定轴向范围(例如，20厘米)内的部分探测器以探测从头部发射的辐射线，同时其余探测器可以不探测辐射线，即使辐射线可能到达其余探测器。再例如，如果需要扫描目标的全身，则可以选择围绕全身的多个探测器(例如，沿着1.8米轴向视野(AFOV)长度的探测器)以探测信号。在一些实施例中，可以选择探测器组件112的不同探测器在不同时间探测信号。可以基于扫描协议，在1101中初始化探测器的选择和开始扫描时间。例如，可以“激活”第一部分的探测器以在时间T1扫描头部，同时可以“激活”第二部分的探测器以在时间T2扫描足部。
在一些实施例中，冷却组件116可以在1101中被初始化。在一些实施例中，可以初始化冷却空气或冷却剂的流率(或流量)。在一些实施例中，可以初始化哪个空气腔(或哪个阀门)需要打开。由于冷却组件116的主要功能可以是冷却生成热的探测器，因此可以基于探测器组件112的初始化来初始化冷却组件116。例如，如果需要“激活”第一部分的探测器以使其在时间T1工作，则可以在时间T1或早于时间T1打开将冷却空气(或冷却剂)引入第一部分的探测器的表面的空气腔(或阀门)，或可以在时间T1增加穿过第一部分的探测器的冷却空气或冷却剂的流率(或流量)。
在一些实施例中，一个或多个参数可以在1101中被初始化。参数可以包括扫描参数、重建参数等。扫描参数可以包括扫描开始时间、扫描时长、信号获取频率、符合时间窗口、偏移(如图7C所示)、能量阈值等。在一些实施例中，符合时间窗口可以与偏移有关。偏移越大，符合时间窗口越大。在一些实施例中，可以基于偏移，设置可变的符合时间窗口。例如，如果偏移为0，则可以设置相对较小的符合时间窗口，而如果偏移大于0，则可以设置相对较大的符合时间窗口。重建参数可以包括图像分辨率、过滤器、用于重建技术的一个或多个参数(例如，迭代重建中的迭代次数、系数阈值等)等其中一种或几种的组合。在一些实施例中，可以基于用户输入、系统默认等其中一种或几种的组合初始化参数。
在一些实施例中，扫描床114的所需位置可以在1101中被初始化。所需位置可以位于检测区域113的扫描视野(例如，横向视野和轴向视野)。在一些实施例中，可以基于扫描协议、用户输入、系统默认等其中一种或几种的组合初始化扫描床114的所需位置。例如，可以基于被检测对象的扫描区域，确定扫描床114的所需位置。在一些实施例中，扫描床114的所需位置可以与“激活”的探测器相关。例如，扫描床114的所需位置可以位于由“激活”的探测器围绕的专门的区域内。在一些实施例中，置于扫描床114上的被检测对象可以被移动到所需位置。扫描床114可以在轴向、竖直位置以及垂直于轴向和竖直位置的水平方向上移动。
在1103中，可以采集通过扫描生成的电信号。在一些实施例中，操作1103可以由电子模块115执行。可以使用探测器组件112接收多个辐射线。辐射线可以是从置于检测区域113中的被检测对象发射的γ射线。扫描之前，放射性示踪同位素可以注射入被检测对象。示踪同位素的一个或多个原子可以以化学方法结合与被检测对象中的生物学活性分子结合。活性分子可以在被检测对象内的一个或多个感兴趣组织中变浓。示踪同位素可以经历正电子发射衰变并且发射一个或多个正电子。正电子可以在感兴趣组织内较短距离内传播
(例如，约1mm)，损失动力学能量并且与被检测对象的电子交互。正电子和电子可以湮灭并产生一对湮灭光子。所述湮灭光子(或辐射线)可以在大致相对方向中移动。多个辐射线可以到达探测器组件112并且由探测器组件112中的闪烁体(例如，闪烁体阵列410)接收。然后，闪烁体可以吸收辐射线(例如，γ射线)光子的能量，并且将所吸收能量转化成可见光。可以基于所吸收辐射线，由耦合到闪烁体的光电传感器生成多个电信号。
在一些实施例中，所接收辐射线的交互位置和/或交互时间可以通过电子模块115确定。交互位置可以用于识别探测器组件112的闪烁体中哪个闪烁体与所接收辐射线具有辐射线交互，和/或经识别闪烁体中所接收辐射线的交互深度。可以基于电信号的能量和一个或多个算法，包括例如质心算法、Anger逻辑算法、最大似然估计算法或基于人工神经网络模型的定位算法等其中一种或几种的组合，来确定交互位置。在一些实施例中，可以基于电信号的能量和/或采集时间来确定交互时间。在一些实施例中，可以基于下限检测电路(或恒定系数鉴别器电路)和时间-数字转换器来确定交互时间。在一些实施例中，可以基于交互深度和时间校正技术来校正交互时间。时间校正技术可以包括死时间校正、时间漫游校正等。
在1105中，可以基于1103中采集的电信号，获得图像数据。在一些实施例中，操作1105可以由电子模块115执行。在一些实施例中，图像数据可以包括关于一个或多个响应线(LOR)的数据。在一些实施例中，可以基于多个所接收辐射线的交互位置和交互时间，确定一个或多个符合事件。如果两个辐射线被接收且在某一时间窗口(例如，1纳秒、2纳秒、5纳秒、10纳秒、20纳秒等)内与两个闪烁体交互，则可以确定两个辐射线来自相同湮灭并将其作符合事件。在一些实施例中，可以通过电子模块115的符合电路确定符合事件。符合事件可以被分配到连接探测符合事件的两个相关闪烁体的响应线。可以投影分配到相同响应线(LOR)的符合事件，并且可以生成图像数据。在一些实施例中，图像数据可以作为正弦图存储于存储器150、存储模块1008、外部数据源等。在一些实施例中，可以通过获取模块1002从存储器150存储模块1008外部的数据源等获取图像数据。
在1107中，可以基于1105中获得的图像数据生成图像。在一些实施例中，操作1107可以由处理模块1006执行。在一些实施例中，可以处理图像数据以生成图像。可以基于一个或多个算法，包括例如降噪算法、重建算法、校正算法等处理图像数据。在一些实施例中，重建算法可以包括迭代重建算法(例如，最大似然期望最大化算法、有序子集期望最大化算法)、滤过反投影算法、3D重建算法、分析等其中一种或几种的组合。在一些实施例中，校正算法可以包括随机校正、散射校正、衰减校正、死时间校正、归一化校正等其中一种或几种的组合。重建图像可以展示被检测对象内的示踪剂分配。在一些实施例中，可以基于大的轴向视野(AFOV)扫描仪(例如，扫描仪110)生成的电信号，生成全身图像。在一些实施例中，可以在图像重建中校正机械安装错误(例如，图6C所描述的两个成像单元的中心的偏差)。
在1109中，可以输出1107中生成的图像。在一些实施例中，操作1109可以由控制模块1004执行。在一些实施例中，图像可以输出至存储模块1008、存储器150、外部数据源等以进行存储。在一些实施例中，图像可以输出至终端130以用于显示。
应该注意的是，上述关于过程1100的描述仅仅出于说明性目的，并不用于限制本发明的范围。对于本领域的技术人员来说，可以在本发明的指示下对过程1100做出多种变体和修改。然而，这些变体和修改不会脱离本发明的范围。例如，可以在操作1107之后添加图像分割操作。
以上概述了成像系统的不同方面和/或通过程序实现其他步骤的方法。技术中的程序部分可以被认为是以可执行的代码和/或相关数据的形式而存在的“产品”或“制品”，是通过计算机可读的介质所参与或实现的。有形的、永久的储存介质包括任何计算机、处理器、或类似设备或相关的模块所用到的内存或存储器。例如各种半导体存储器、磁带驱动器、磁盘驱动器或者类似任何时间能够为软件提供存储功能的设备。
所有软件或其中的一部分有时可能会通过网络进行通信，如互联网或其他通信网络。此类通信能够将软件从一个计算机设备或处理器加载到另一个。例如：从按需服务系统的一个管理服务器或主机计算机加载至一个计算机环境的硬件平台，或其他实现系统的计算机环境，或与提供按需服务所需要的信息相关的类似功能的系统。因此，另一种能够传递软件元素的介质也可以被用作局部设备之间的物理连接，例如光波、电波、电磁波等，通过电缆、光缆或者空气实现传播。用来载波的物理介质如电缆、无线连接或光缆等类似设备，也可以被认为是承载软件的介质。在这里的用法除非限制了有形的“储存”介质，其他表示计算机或机器“可读介质”的术语都表示在处理器执行任何指令的过程中参与的介质。
因此，一个计算机可读的介质可能有多种形式，包括但不限于，有形的存储介质，载波介质或物理传输介质。稳定的储存介质包括：光盘或磁盘，以及其他计算机或类似设备中使用的，能够实现图中所描述的系统组件的存储系统。不稳定的存储介质包括动态内存，例如计算机平台的主内存。有形的传输介质包括同轴电缆、铜电缆以及光纤，包括计算机系统内部形成总线的线路。载波传输介质可以传递电信号、电磁信号，声波信号或光波信号，这些信号可以由无线电频率或红外数据通信的方法所产生的。通常的计算机可读介质包括硬盘、软盘、磁带、任何其他磁性介质；CD-ROM、DVD、DVD-ROM、任何其他光学介质；穿孔卡、任何其他包含小孔模式的物理存储介质；RAM、PROM、EPROM、FLASH-EPROM，任何其他存储器片或磁带；传输数据或指令的载波、电缆或传输载波的连接装置、任何其他可以利用计算机读取的程序代码和/或数据。这些计算机可读介质的形式中，会有很多种出现在处理器在执行指令、传递一个或更多结果的过程之中。
本申请各部分操作所需的计算机程序编码可以用任意一种或多种程序语言编写，包括面向对象编程语言如Java、Scala、Smalltalk、Eiffel、JADE、Emerald、C++、C#、VB.NET、Python等，常规程序化编程语言如C语言、Visual Basic、Fortran 2003、Perl、COBOL 2002、PHP、ABAP，动态编程语言如Python、Ruby和Groovy，或其他编程语言等。该程序编码可以完全在用户计算机上运行、或作为独立的软件包在用户计算机上运行、或部分在用户计算机上运行部分在远程计算机运行、或完全在远程计算机或服务器上运行。在后种情况下，远程计算机可以通过任何网络形式与用户计算机连接，例如，局域网(LAN)或广域网(WAN)，或连接至外部计算机(例如通过因特网)，或在云计算环境中，或作为服务使用如软件即服务(SaaS)。
本领域技术人员能够理解，本申请所披露的内容可以出现多种变型和改进。例如，以上所描述的不同系统组件都是通过硬件设备所实现的，但是也可能只通过软件的解决方案得以实现。例如：在现有的服务器上安装系统。此外，这里所披露的位置信息的提供可能是通过一个固件、固件/软件的组合、固件/硬件的组合或硬件/固件/软件的组合得以实现。
以上内容描述了本申请和/或一些其他的示例。根据上述内容，本申请还可以作出不同的变形。本申请披露的主题能够以不同的形式和例子所实现，并且本申请可以被应用于大量的应用程序中。后文权利要求中所要求保护的所有应用、修饰以及改变都属于本申请的范围。
同时，本申请使用了特定词语来描述本申请的实施例。如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本申请至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本申请的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。
此外，除非权利要求中明确说明，本申请所述处理元素和序列的顺序、数字字母的使用、或其他名称的使用，并非用于限定本申请流程和方法的顺序。尽管上述披露中通过各种示例讨论了一些目前认为有用的发明实施例，但应当理解的是，该类细节仅起到说明的目的，附加的权利要求并不仅限于披露的实施例，相反，权利要求旨在覆盖所有符合本申请实施例实质和范围的修正和等价组合。例如，虽然以上所描述的系统组件可以通过硬件设备实现，但是也可以只通过软件的解决方案得以实现，如在现有的服务器或移动设备上安装所描述的系统。
同理，应当注意的是，为了简化本申请披露的表述，从而帮助对一个或多个发明实施例的理解，前文对本申请实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。但是，这种披露方法并不意味着本申请对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。实际上，实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。
一些实施例中使用了描述属性、数量的数字，应当理解的是，此类用于实施例描述的数字，在一些示例中使用了修饰词“大约”、“近似”或“大体上”来修饰。除非另外说明，“大约”、“近似”或“大体上”表明所述数字允许有±20％的变化。相应地，在一些实施例中，说明书和权利要求中使用的数值参数均为近似值，该近似值根据个别实施例所需特点可以发生改变。在一些实施例中，数值参数应考虑规定的有效数位并采用一般位数保留的方法。尽管本申请一些实施例中用于确认其范围广度的数值域和参数为近似值，在具体实施例中，此类数值的设定在可行范围内尽可能精确。
针对本申请引用的每个专利、专利申请、专利申请公开物和其他材料，如文章、书籍、说明书、出版物、文档、物件等，特将其全部内容并入本申请作为参考。与本申请内容不一致或产生冲突的申请历史文件除外，对本申请权利要求最广范围有限制的文件(当前或之后附加于本申请中的)也除外。需要说明的是，如果本申请附属材料中的描述、定义、和/或术语的使用与本申请所述内容有不一致或冲突的地方，以本申请的描述、定义和/或术语的使用为准。
最后，应当理解的是，本申请中所述实施例仅用以说明本申请实施例的原则。其他的变形也可能属于本申请的范围。因此，作为示例而非限制，本申请实施例的替代配置可视为与本申请的教导一致。相应地，本申请的实施例不限于本申请明确介绍和描述的实施例。

Claims (21)

1.一种成像装置，其特征在于，包括：
支撑组件，所述支撑组件包括检测区域，用于容纳被检测对象；
探测器组件，所述探测器组件设置于所述检测区域周围，用于探测处于所述检测区域内的被检测对象发射的辐射线，所述探测器组件包括多个探测环，每一个所述探测环包括闪烁体阵列以及多个光电传感器，所述多个探测环沿着所述支撑组件的轴向安装于所述支撑组件上，以形成长度不小于0.75米的轴向视野；
所述探测器组件包括N个探测器模块，每一个探测器模块包括所述多个探测环的部分探测环，所述支撑组件包括N个支撑模块，其中，所述N个探测器模块与所述N个支撑模块被配置为N个成像单元，且每个所述探测器模块组装至对应的所述支撑模块以形成一个成像单元，其中，N是大于1的整数；
所述N个成像单元中的至少一个成像单元可以沿所述轴向组装且可分离，且轴向组装以使：相邻两个所述成像单元之间在所述轴向上存在第一间距，所述第一间距小于20毫米；
所述探测环的横向直径相同；以及
所述探测器组件的探测器单元可以通过具有时间窗口的电子模块的符合电路与轴向平面中多个相对的探测器单元连接以探测每个成像单元内符合事件以及不同成像单元之间的交叉符合事件。
2.根据权利要求1所述的成像装置，其特征在于，所述支撑组件进一步包括沿着所述轴向分布的支撑轨，用于引导所述N个成像单元的组装。
3.根据权利要求1所述的成像装置，其特征在于，进一步包括位置调节组件，用于使得所述N个成像单元在所述轴向上对齐。
4.根据权利要求1所述的成像装置，其特征在于，所述N个成像单元中的每一个成像单元具有一个中心，第一成像单元的中心与第二成像单元的中心之间的偏差小于或等于1毫米。
5.根据权利要求1所述的成像装置，其特征在于，所述N个成像单元中的一个成像单元的轴向视野的长度在0.1米至0.5米之间。
6.根据权利要求1所述的成像装置，其特征在于，进一步包括水冷却组件，所述水冷却组件包括水冷装置和至少两个水分配器，其中一个水分配器将冷却液分配到多个探测器模块周围的多个目标区域，另一个水分配器聚合吸收了多个探测器模块周围的目标区域的热量的冷却液并将加热液体转移到所述水冷装置。
7.根据权利要求1所述的成像装置，其特征在于，进一步包括冷却组件，所述冷却组件包括液体分配器，所述液体分配器将冷却液分配到不同通道以实现流体在多个探测器模块周围不同目标位置处流动，多个管中的一个管与一个探测器模块连接。
8.根据权利要求7所述的成像装置，其特征在于，所述液体分配器控制分配到一个通道的冷却液的量。
9.根据权利要求7所述的成像装置，其特征在于，所述冷却组件进一步包括温度控制器，所述温度控制器通过控制冷却组件中的一个或多个模块来控制发热部件的温度。
10.根据权利要求1-9任一项所述的成像装置，其特征在于，所述不同成像单元之间的交叉符合事件包括相邻成像单元之间的交叉符合事件以及不相邻成像单元之间的交叉符合事件。
11.一种成像装置，其特征在于，包括：
支撑组件，所述支撑组件包括检测区域，用于容纳被检测对象；
探测器组件，所述探测器组件设置于所述检测区域周围，用于探测处于所述检测区域内的被检测对象发射的辐射线，所述探测器组件包括多个探测环，每一个所述探测环包括闪烁体阵列以及多个光电传感器，所述多个探测环沿着所述支撑组件的轴向安装于所述支撑组件上，以形成长度不小于0.75米的轴向视野；
所述探测器组件包括N个探测器模块，每一个探测器模块包括所述多个探测环的部分探测环，所述支撑组件包括N个支撑模块，其中，所述N个探测器模块与所述N个支撑模块被配置为N个成像单元，且每个所述探测器模块组装至对应的所述支撑模块以形成一个成像单元，其中，N是大于1的整数；
所述N个成像单元中的至少一个成像单元可以沿所述轴向组装且可分离，且轴向组装以使：相邻两个所述成像单元之间在所述轴向上存在第一间距，所述第一间距小于所述闪烁体阵列中的一个闪烁体在轴向上的宽度；
所述探测环的横向直径相同；以及
所述探测器组件的探测器单元可以通过具有时间窗口的电子模块的符合电路与轴向平面中多个相对的探测器单元连接以探测每个成像单元内符合事件以及不同成像单元之间的交叉符合事件。
12.根据权利要求11所述的成像装置，其特征在于，所述支撑组件进一步包括沿着所述轴向分布的支撑轨，用于引导所述N个成像单元的组装。
13.根据权利要求11所述的成像装置，其特征在于，进一步包括位置调节组件，用于使得所述N个成像单元在所述轴向上对齐。
14.根据权利要求11所述的成像装置，其特征在于，所述N个成像单元中的每一个成像单元具有一个中心，第一成像单元的中心与第二成像单元的中心之间的偏差小于或等于1毫米。
15.根据权利要求11所述的成像装置，其特征在于，所述N个成像单元中的一个成像单元的轴向视野的长度在0.1米至0.5米之间。
16.根据权利要求11所述的成像装置，其特征在于，进一步包括水冷却组件，所述水冷却组件包括水冷装置和至少两个水分配器，其中一个水分配器将冷却液分配到多个探测器模块周围的多个目标区域，另一个水分配器聚合吸收了多个探测器模块周围的目标区域的热量的冷却液并将加热液体转移到所述水冷装置。
17.根据权利要求11所述的成像装置，其特征在于，进一步包括冷却组件，所述冷却组件包括液体分配器，所述液体分配器将冷却液分配到不同通道以实现流体在多个探测器模块周围不同目标位置处流动，多个管中的一个管与一个探测器模块连接。
18.根据权利要求17所述的成像装置，其特征在于，所述液体分配器控制分配到一个通道的冷却液的量。
19.根据权利要求17所述的成像装置，其特征在于，所述冷却组件进一步包括温度控制器，所述温度控制器通过控制冷却组件中的一个或多个模块来控制发热部件的温度。
20.根据权利要求11-19任一项所述的成像装置，其特征在于，所述不同成像单元之间的交叉符合事件包括相邻成像单元之间的交叉符合事件以及不相邻成像单元之间的交叉符合事件。
21.一种多模态成像系统，其特征在于，包括：第一成像装置及第二成像装置；
所述第一成像装置包括X射线扫描仪及MRI扫描仪中的一种或几种组合；
所述第二成像装置为如权利要求1-20任一项所述的成像装置。
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