CN107667301A - 用于使用单个像素进行电荷共享识别和校正的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

提供了一种辐射检测器系统，其包括半导体检测器、多个像素化阳极和至少一个处理器。像素化阳极中的至少一个被配置成产生对应于由该像素化阳极收集的电荷的收集电荷信号，并且产生对应于由相邻阳极收集的电荷的非收集电荷信号。所述至少一个处理器包括其中存储有指令的有形和非暂时性存储器，所述指令被配置成指导所述至少一个处理器：确定收集电荷信号的收集值；确定非收集电荷信号的非收集值；确定非收集电荷信号的校准值；使用收集值和校准值确定由电荷共享事件产生的总电荷；并且如果总电荷超过预定值，则将电荷共享事件计数为单个事件。

Description

用于使用单个像素进行电荷共享识别和校正的系统和方法
技术领域
_本说明书公开的主题一般涉及医学成像系统，更具体地涉及识别和校正电荷共享事件。
背景技术
在诸如单光子发射计算机断层扫描(SPECT)或正电子发射断层扫描(PET)成像的核医学(NM)成像中，放射性药物在体内施用到患者。通常安装在扫描架上的检测器(例如，伽马照相机)捕获由放射性药物发射的辐射，并且该信息被计算机使用以形成图像。NM图像主要显示例如患者或患者被成像的部分的生理功能。
检测器可以包括像素化阳极的阵列。如果由放射性药物发射的辐射在导致在相邻像素之间共享检测到的所得电荷的位置处被检测器吸收，则可能发生共享电荷事件。在相邻的像素化阳极中的任一者上的共享电荷事件可能没有大到足以被识别为要被考虑的事件，导致信息丢失和少计数。用于恢复或校正电荷共享事件的某些已知方法采用组合来自共享共享电荷事件的两个相邻像素的信息的概念。然而，这种方法可能具有许多缺点。例如，如果一对事件中的一个事件低于阈值，则可能不会检测到该事件。作为另一示例，从两个像素恢复的信号可能遭受额外的噪声(例如，来自两个而不是一个像素的噪声)，这可能降低信噪比。使用来自两个像素的信息需要时间一致性检测，增加计算或处理的复杂性。此外，使用来自两个像素的信息可能导致表面复合损失和/或可能遭受被误解为共享电荷事件的相邻像素中的信号的随机符合。
发明内容
根据一个实施例，提供了一种辐射检测器系统，其包括半导体检测器，多个像素化阳极以及至少一个处理器(例如，可以包括在电子电路或设备中的至少一个处理器，所述设备为例如专用集成电路(ASIC)或现场可编程门阵列(FPGA))。半导体检测器具有表面。多个像素化阳极设置在半导体检测器的表面上。像素化阳极中的至少一个被配置成产生对应于由该像素化阳极收集的电荷的收集电荷信号，并且产生对应于由该像素化阳极的相邻阳极收集的电荷的非收集电荷信号。所述至少一个处理器可操作地联接到像素化阳极。所述至少一个处理器包括其中存储有指令的有形和非暂时性存储器，所述指令被配置成指导所述至少一个处理器：确定像素化阳极中的收集电荷信号的收集值；确定对应于由相邻阳极收集的电荷的像素化阳极中的非收集电荷信号的非收集值；使用由校准因子调整的非收集电荷信号的值来确定由相邻阳极收集的电荷的校准值；使用收集值和校准值来确定由像素化阳极和相邻阳极收集的电荷共享事件产生的总电荷；并且如果使用收集值和校准值确定的电荷共享事件的总电荷超过预定值，则将电荷共享事件计数为与像素化阳极或相邻阳极之一相关的单个事件。
根据另一个实施例，提供了一种辐射检测器系统，其包括半导体检测器、多个像素化阳极和至少一个处理器。多个像素化阳极设置在半导体检测器的表面上。像素化阳极包括第一组阳极和第二组阳极的阵列。第一组阳极中的阳极被提供有第一电压，第二组阳极中的阳极被提供有不同于第一电压的第二电压。相邻阳极之间的电荷共享线被定位在由第一组阳极限定的边界内。第一组阳极中的阳极限定第一表面区域，第二组阳极中的阳极限定第二表面区域。第一表面区域大于第二表面区域，第二电压大于第一电压。第一组阳极中的每个像素化阳极被配置成产生对应于由该像素化阳极收集的电荷的收集电荷信号，并产生对应于由第二组阳极中的相邻阳极收集的电荷的非收集电荷信号。所述至少一个处理器可操作地联接到像素化阳极。所述至少一个处理器包括其中存储有指令的有形和非暂时性存储器，所述指令被配置成指导所述至少一个处理器为第一组阳极：确定像素化阳极中的收集电荷信号的收集值；确定对应于由相邻阳极收集的电荷的像素化阳极中的非收集电荷信号的非收集值；使用由校准因子调整的非收集电荷信号的值来确定由相邻阳极收集的电荷的校准值；使用收集值和校准值来确定由像素化阳极和相邻阳极收集的电荷共享事件产生的总电荷；并且如果使用收集值和校准值确定的电荷共享事件的总电荷超过预定值，则将电荷共享事件计数为与像素化阳极相关的单个事件。
根据另一个实施例，提供了一种方法。该方法包括利用辐射检测器采集共享电荷事件信息，所述辐射检测器包括设置在辐射检测器表面上的多个像素化阳极。该方法还包括为共享电荷事件产生组合电荷信号，该组合电荷信号包括对应于由像素化阳极收集的电荷的收集电荷信号和对应于由相邻阳极收集的电荷的非收集电荷信号。此外，该方法包括：利用至少一个处理器来确定像素化阳极中的收集电荷信号的收集值；以及利用所述至少一个处理器来确定对应于由相邻阳极收集的电荷的像素化阳极中的非收集电荷信号的非收集值。该方法还包括使用由校准因子调整的非收集电荷信号的值来确定由相邻阳极收集的电荷的校准值。此外，该方法包括使用收集值和校准值来确定由像素化阳极和相邻阳极收集的电荷共享事件产生的总电荷。此外，该方法包括：如果使用收集值和校准值确定的电荷共享事件的总电荷超过预定值，则将电荷共享事件计数为与像素化阳极或相邻阳极之一相关的单个事件。
附图说明
图1提供了根据实施例的辐射检测器系统的示意图。
图2提供了图1的辐射检测器系统的半导体检测器的平面图。
图3示出了根据实施例的由于电荷共享事件引起的电子云共享的示例场景。
图4描绘了根据实施例的快速整形器的输入和输出的示例曲线图。
图5描绘了根据实施例的标准整形器的输入和输出的示例曲线图。
图6示出了根据实施例的检测系统的框图的示意图。
图7示出了用于导出校准因子K的两个信号的示意图，这两个信号从两个相邻阳极采集，前提条件是这两个相邻阳极中的一个是收集电荷阳极，并且另一个是非收集电荷阳极。
图8示出了根据实施例的像素化检测器阵列的平面图。
图9示出了根据实施例的方法的流程图。
图10示出了根据实施例的成像系统的示意图。
具体实施方式
当结合附图阅读时，将更好地理解以上发明内容以及某些实施例和权利要求的下面的详细描述。附图在某种程度上示出了各种实施例的功能框图，这些功能框未必表示硬件电路之间的划分。因此，例如，功能框中的一个或多个(例如，处理器、控制器或存储器)可以被实现为单件硬件(例如，通用信号处理器、ASIC、FPGA或随机存取存储器、硬盘驱动器等)或多件硬件中。同样，程序可为单独的程序，可作为子例程合并于操作系统中，可为安装软件包中的功能等。应了解各种实施例并不限于附图所示的布置和手段。
如本说明书所用的术语“系统”、“单元”或“模块”可以包括用来执行一个或多个功能的硬件和/或软件系统。例如，模块、单元或系统可以包括计算机处理器、控制器或根据存储于有形和非暂时计算机可读存储介质例如计算机存储器上的指令来执行操作的其他基于逻辑的设备。替代地，模块、单元或系统可以包括基于设备的硬接线逻辑执行操作的硬接线设备。在附图中示出的各种模块或单元可以表示根据软件或硬接线指令而操作的硬件，指导硬件执行操作的软件或其组合。
“系统”、“单元”或“模块”可以包括或者表示执行本说明书所描述的一个或多个操作的硬件和相关联的指令(例如，存储于有形和非暂时计算机可读介质诸如计算机硬盘驱动器、ROM、RAM等上的软件)。硬件可以包括电子电路，所述电子电路包括和/或连接到一个或多个基于逻辑的设备诸如微处理器、处理器、控制器等。这些设备可以是现成的设备，它们用上文所描述的指令适当地编程或者指导以执行在本说明书所描述的操作。作为补充或替代，这些设备中的一个或多个可以利用逻辑电路硬接线来执行这些操作。
如本说明书所用的以单数形式陈述且前面有词“一”的元件或步骤应被理解为并不排除多个所述元件或步骤，除非明确地陈述这种排除。另外，对“一个实施例”的提及的意图不应理解为排除也合并所陈述的特点的额外实施例的存在。此外，除非相反地明确说明，“包括”或“具有”带特定性质的元件或多个元件的实施例可包括没有那种性质的附加此类元件。
各种实施例提供了使用来自共享电荷的一对阳极的单个像素化阳极的信息来识别、恢复或校正共享电荷事件的系统和方法。通常，在各种实施例中，由对应于检测到的总电荷的像素化阳极产生的信号被采集。信号被分析以识别归因于由像素化阳极收集的电荷和/或收集的电荷值的总电荷信号的一部分。信号还被分析以识别归因于非收集电荷的总电荷信号的一部分，当电荷从阴极传播到阳极时，该非收集电荷被像素化阳极检测，但不被像素化阳极收集，而是由相邻的像素化阳极收集。收集的电荷和非收集的电荷然后可以被用于识别、恢复或校正共享电荷事件，该事件可以被计数并与其他计数事件包括在一起以重建图像。
在事件的总电荷在多个阳极(例如，像素化阳极)之间分配的电荷共享事件中，各个阳极的单独收集的电荷可能不超过可用于图像重建的值。在这种情况下，为了图像重建的目的，来自与事件相关联的多个阳极的电荷共享事件的信号可能不被考虑并相应地丢失。然而，通过恢复或校正电荷共享事件，由电荷共享事件(其分布在多个阳极上)产生的总电荷可以被计数，就好像它是在一个阳极中产生一样，并且因此将超过图像重建所需的必要的电荷值。因此，为了成像的目的，电荷共享事件可以被计数而不是丢失。
在各种实施例中，识别电荷事件可以被理解为包括：识别由多个阳极收集的由共享事件在检测器中产生的总电荷；以及将电荷共享事件计数为与多个阳极中的仅一个相关的恢复或校正的事件，其中由多个阳极收集的总电荷归因于其中一个阳极。在恢复或校正共享事件的过程中，可以使用校准因子K来确定由相邻阳极收集的电荷的值，例如通过将校准因子K应用于在非收集阳极上感应的电荷的值。
至少一个实施例的技术效果包括改善的图像质量(例如，由于事件的更准确或可靠的计数)。至少一个实施例的技术效果包括恢复低于单个像素的阈值能量的更多事件。至少一个实施例的技术效果包括改善的信噪比和改善的能量分辨率。至少一个实施例的技术效果包括减少或消除两个像素之间的定时重合信息的使用以识别共享电荷事件。至少一个实施例的技术效果包括减少或消除来自相邻像素的信息的随机符合错误。至少一个实施例的技术效果包括减少计算要求和/或减少计算元件部分的数量和/或复杂性。
图1提供了根据各种实施例的辐射检测器系统100的示意图。如图1所示，辐射检测器系统100包括半导体检测器110(图2提供半导体检测器110的平面图)和处理单元120。半导体检测器110具有其上设置有多个像素化阳极114的表面112。在各种实施例中，阴极(图1中未示出)可以设置在与其上设置有像素化阳极114的表面112相对的表面上。例如，单个阴极可以沉积在一个表面上，像素化阳极设置在相对的表面上。通常，辐射(例如一个或多个光子)经由阴极穿透并被吸收在表面112和像素化阳极114下方的检测器110的体积中。半导体检测器110产生对应于上述辐射的电信号。在图示实施例中，像素化阳极114以总共36个像素化阳极114的6×6阵列示出；然而，可以注意到，在各种实施例中可以使用像素化阳极的其他数量或布置。例如，每个像素化阳极114可以具有2.5平方毫米的表面积；然而，在各种实施例中可以采用其他尺寸和/或形状。如图2所示，像素化阳极114由电荷共享线113或分割线分开。电荷共享线可以被理解为对应于这样的位置：当电子云从阴极传播到阳极时，穿过该位置的电荷云的部分将由共享电荷共享线的相邻像素检测到。换句话说，对于将其至少一部分沿着电荷共享线或路径定位的电子云，该电子云的一部分将在该电子云从阴极传播到阳极时被沿着电荷共享线设置的一个阳极检测到，而该电子云的另一部分将在该电子云从阴极传播到阳极时被另一个或相邻的阳极检测。在图示实施例中，当电子云从阴极传播到像素化阳极时，电荷共享事件115导致由像素化阳极116和相邻的像素化阳极117共享的电子云。
在各种实施例中，半导体检测器110可以使用不同材料来构造，例如半导体材料，包括通常被称为CZT的碲锌镉(CdZnTe)、碲化镉(CdTe)和硅(Si)等。检测器110可以被配置成与例如核医学(NM)成像系统、正电子发射断层扫描(PET)成像系统和/或单光子发射计算机断层扫描(SPECT)成像系统一起使用。
在像素化阳极114下的检测器110的体积被定义为体素。对于每个像素化阳极114，检测器110具有对应的体素。通过对应于特定像素化阳极114的某个体素对光子的吸收导致由像素化阳极114产生信号。
在图示实施例中，至少一些像素化阳极114根据在表面112下方的检测器110的体积中的光子被吸收的位置产生不同的信号。例如，在一些实施例中，每个像素化阳极114产生对应于由该像素化阳极114收集的电荷的收集电荷信号，并产生对应于由相邻阳极收集的电荷的非收集电荷信号。可以注意到，收集电荷信号和非收集电荷信号可以被理解为一起形成或构成组合的电荷信号的有贡献部分。收集电荷信号可以被理解为响应于最终由给定的像素化阳极收集的从阴极传播到阳极的电子云的全部或一部分产生的信号，而非收集电荷信号可以被理解为响应于最终由相邻的像素化阳极收集的从阴极传播到阳极的电子云的一部分产生的信号。对于示例实施例，例如，电荷共享事件115最终导致从阴极传播并由像素化阳极116收集的电子云的一部分(在图3中描绘为A)。然而，由于电荷共享事件115导致电子云通过在像素化阳极116和相邻的像素化阳极117之间的电荷共享线113，电子云的一部分(在图3中描绘为B)被相邻的像素化阳极117检测。
图3示出了由于电荷共享事件115引起的电子云共享的示例场景。视图140提供了第一示例场景142和第二示例场景144的侧面示意图。在第一示例场景142中，电荷共享事件115在像素化的阳极116和相邻的像素化阳极117之间被大致均匀地分割，或者对应于电荷共享事件的电子云143被电荷共享线113几乎均匀地分开。曲线图150示出了相对于由第一示例场景142的电荷共享事件115产生的电子云143的漂移时间绘制的各种信号的电荷。曲线图150示出了对于像素化阳极116的收集电荷信号152、非收集电荷信号154和组合电荷信号156。在图示实施例中，像素化阳极中的每一个具有相同的电压，使得像素化阳极关于电荷共享线对称分布，收集电荷信号152对应于在电子云143从阴极119传播到阳极并由阳极收集期间设置在电荷共享线113的与像素化阳极116相同的一侧上的电子云143的部分A，并且非收集电荷信号154对应于在电子云143从阴极119传播到阳极期间设置在电荷共享线113的与相邻像素化阳极117相同的一侧上的电子云143的部分B。组合信号156对应于收集电荷信号152和非收集电荷信号154之和。
如曲线图150所示，由像素化阳极116产生的收集电荷信号152通常随着电子云143接近包括像素化阳极116的阳极而增加，直到在时间157处达到峰值位置，此时电子云143的部分A的电荷由像素化阳极116收集。在一些实施例中，收集电荷信号152的值可以存储在电荷灵敏放大器(CSA)(例如，处理单元120的板载部分121的CSA)的反馈电容器上，并且对于收集电荷信号152的部分159保持大体恒定。
同样如曲线图150所示，由像素化阳极116产生的非收集电荷信号154通常随着电子云143接近包括像素化阳极116和相邻像素化阳极117的阳极而增加，直到在时间155处达到峰值位置，随后非收集电荷信号154下降到零，因为导致由像素化阳极116产生的非收集电荷信号154的部分B被相邻像素化阳极117而不是像素化阳极116收集。非收集的电荷最初在像素化阳极116上引起正电流，同时非收集的电荷朝向阳极114移动。在即将被相邻阳极117收集之前，非收集的电荷离开像素化阳极116朝向相邻阳极117移动，因此，在像素化阳极116上产生负电流。因此，例如，联接到像素化阳极116的CSA的反馈电容器上的总积分电荷通过正电流的积分在时间155处达到最大值，并随后通过负电流的积分下降到零。因此，组合信号156在约时间155处增加到峰值，然后在时间157之后下降到收集电荷信号152的值。
在第二示例场景144中，电荷共享事件115在像素化阳极116和相邻像素化阳极117之间较不均匀地分割，其中电子云145的部分A(对应于像素化阳极116的收集电荷信号的部分)比第一示例场景142中的部分B(对应于像素化阳极116的非收集电荷信号的部分或由相邻像素化阳极117收集的部分)明显更大。曲线图160示出了相对于由第二示例场景144的电荷共享事件115产生的电子云145的漂移时间绘制的各种信号的电荷。曲线图160示出了对于像素化阳极116的收集电荷信号162、非收集电荷信号164和组合电荷信号166。在图示实施例中，每个像素化阳极具有相同的电压，使得像素化阳极关于电荷共享线对称分布，收集电荷信号162对应于在电子云145从阴极119传播到阳极并由阳极收集期间设置在电荷共享线113的与像素化阳极116相同的一侧上的电子云145的部分A，并且非收集电荷信号164对应于电子云145从阴极119传播到阳极期间设置在电荷共享线113的与相邻像素化阳极117相同的一侧上的电子云145的部分B。组合信号166对应于收集电荷信号162和非收集电荷信号164之和。
可以注意到，与第一示例场景142相同的一般原理适用于第二示例场景144；然而，在第二示例场景中，收集电荷信号162的峰值相对大于收集电荷信号152的峰值(电子云143和145的总电荷相等)。此外，收集电荷信号162相对于非收集电荷信号164的值高于收集电荷信号152相对于非收集电荷信号154的值。
返回到图1，在图示实施例中，处理单元120(例如，处理单元120的板载部分121)通过路径123可操作地单独地联接到半导体检测器110的每个像素化阳极114。所描绘的处理单元120被配置成(例如，可以包括一个或多个ASIC和/或FPGA，和/或包括有形和非暂时性存储器或与有形和非暂时性存储器相关联，在该存储器上存储有配置成指导处理器的指令)：确定收集电荷信号的收集值；确定非收集电荷信号的非收集值；并识别像素化阳极的电荷共享事件(例如，像素化阳极116与相邻像素化阳极117的电荷共享事件)。例如，如果收集电荷信号和非收集电荷信号的组合值(和/或收集电荷信号或非收集电荷信号中的一者或两者的值)满足对应于具有对应于光子撞击的能量的事件的一个或多个阈值，共享电荷事件可以被计数为像素化阳极的事件并在图像重建中使用。如果该值不满足一个或多个阈值，则该事件可以被丢弃并且不被考虑。阈值可以设置为例如减少或消除噪声作为事件的计数，减少或消除共享事件的两个相邻像素化阳极的事件的双重计数，和/或减少或消除由于相邻像素之间的随机符合导致的错误。由于处理单元120能够使用来自仅单个像素的信息来识别给定的共享电荷事件，所以辐射检测系统100允许使用来自仅单个像素化阳极的信息识别、恢复或校正共享电荷并且对校正的电荷共享事件计数，消除了对用于识别和校正共享电荷事件的来自两个或更多个像素的定时重合信息的需求，并且简化了计算要求。
在各种实施例中，处理单元120包括配置成执行本说明书讨论的一个或多个任务、功能或步骤的处理电路。应当指出的是如本说明书所用的“处理单元”并非意图必需限于单个处理器或计算机。例如，处理单元120可以包括多个处理器、ASIC、FPGA和/或计算机，其可以集成在公共外壳或单元中，或者可以分布在各个单元或外壳之间。可以注意到，由处理单元120执行的操作(例如，对应于本说明书讨论的过程流程或方法的操作或其方面)可能足够复杂，使得这些操作可能无法在合理时间段内由人执行。例如，在与这种信号相关联的时间约束内确定收集、非收集和/或组合的电荷信号的值可以依赖于或利用在合理的时间段内可能无法由人完成的计算。
在图示实施例中，处理单元120包括板载部分121、非板载部分122和存储器124。可以注意到，其他类型、数量或组合的模块或部分可以用于备选实施例中，和/或本说明书所描述的模块或部分的各个方面可以附加地或备选地与不同的模块或部分结合使用。通常，处理单元120的各个方面单独地或与其他方面协作地执行，以执行本说明书所讨论的方法、步骤或过程的一个或多个方面。
存储器124可以包括一个或多个计算机可读存储介质。存储器124例如可以存储对应于一个或多个信号的值的信息、用于像素化阳极的计数信息、对应于所生成的图像的图像数据、中间处理步骤的结果、校准参数等。此外，本说明书讨论的过程流程和/或流程图(或其方面)可以表示存储在存储器124中用于指导辐射检测器系统100的操作的一个或多个指令集。
可以注意到，在各种实施例中，处理单元120的一个或多个方面可以与检测器110共享，与检测器110及其每个阳极114相关联，和/或以板载方式设置在检测器110上。例如，在一些实施例中，处理单元120的至少一部分与半导体检测器110集成。在各种实施例中，处理单元120的至少一部分包括至少一个专用集成电路(ASIC)或现场可编程门阵列(FPGA)，其以板载方式设置在半导体检测器110上或与半导体检测器110集成。
例如，所描绘的处理单元120包括板载部分121和非板载部分122。板载部分121以板载方式设置在半导体检测器110上或与半导体检测器110设置在相同的物理单元上。例如，板载部分121可以包括可操作地联接到一个或多个对应的像素化阳极的一个或多个ASIC。例如，板载部分121可以被配置成执行如本说明书所讨论的阈值分析和/或电荷共享校正和分析以识别事件并对其计数。非板载部分122在图示实施例中与半导体检测器110在物理上分开或设置在不同的外壳中，并且可操作地联接到非板载部分122和/或半导体检测器的像素化阳极。非板载部分122例如可以利用来自给予扫描的计数事件来重建图像。虽然存储器124被示意性地描绘为非板载部分122的一部分，但是可以注意到，存储器124或其一部分也可以设置在板上。
可以注意到，由于收集电荷信号152、162具有比非收集电荷信号154、164更长的持续时间，所以可以独立地检测或测量收集电荷信号152、162。然而，由于非收集电荷信号154、164仅可以在收集电荷信号152、162存在期间发生，所以非收集电荷信号154、164可能不能独立于收集电荷信号152、162直接检测或测量。在各种实施例中，处理单元120被配置成确定对应于收集电荷信号和非收集电荷信号之和的组合值，并且使用在组合值和收集电荷信号的值之间的差值来确定非收集值。例如，继续参考图3的曲线图150，在时间155处的组合信号156的峰值可以用作组合值A+B，并且部分159的收集电荷信号152的峰值可以用作收集电荷信号的值A，其中在部分159处的收集电荷信号152的峰值在时间155处被从组合信号156的峰值中减去，从而得到非收集电荷的值B。一旦确定，就可以确定值A和B以识别、校正电荷共享事件并对其正确地计数。例如，对应于事件的电荷的总值可以从A和B确定，并且如果电荷的总值在与要计数的事件相对应的范围内，和/或如果由电荷共享事件产生的总电荷经计算超过预定值，则可以对事件计数。然而，如果总值在范围之外(例如，对应于康普顿散射、噪声或随机符合)或者不超过预定值，则可以丢弃该事件并且不对其计数。如本说明书所讨论的，在确定总电荷并识别事件是否要被计数之前，可以通过校准因子来调整B的值。信号B的值可以被理解为对应于由给定像素中的非收集电荷引起的信号，该非收集电荷由在给定像素附近的像素中收集的电荷产生。校准因子是给出B的值与由相邻像素收集的电荷的量之间的数学关系的因子。因此，通过知道值B和校准因子K，可以确定由相邻像素收集的电荷的量。
可以使用整形器来确定各种检测值或测量值。整形器可以被理解为产生带通滤波器的一组低通和高通滤波器，带通滤波器被配置成识别在被称为成形时间的给定频率或速率(或一定范围的频率或速率)下的值。例如，在一些实施例中，处理单元120被配置成使用第一整形器产生第一成形信号并且使用第一成形信号确定收集值A。处理单元120还可以被配置成使用第二整形器产生第二成形信号，其中第二整形器具有比第一整形器更高的频率(更短的成形时间)。处理单元120可以使用第二成形信号确定组合值。第一整形器也可以被称为标准整形器，因为其用于产生对应于收集的电荷的信号，并且第二整形器可以被称为快速整形器，因为其用于产生对应于比收集的电荷更早的时间(或更高的频率)的信号。类似地，包括标准整形器的电子通道可以被称为标准通道，并且包括快速整形器的电子通道可以被称为快速通道。
图4描绘了根据各种实施例的快速整形器的输入和输出的示例曲线图170。通常，快速整形器被配置成提供对应于组合电荷信号的峰值的信号。例如，利用输入172(例如，来自像素化阳极的组合电荷信号)，快速整形器产生通常对应于在电荷收集时间之前上升、然后下降到零值或接近零值的组合电荷信号的输出174。输出174可以用于例如确定组合信号(A+B)的峰值。
图5描绘了根据各种实施例的标准整形器的输入和输出的示例曲线图180。通常，标准整形器被配置成提供对应于收集电荷信号的峰值的信号。例如，利用输入182(例如，来自像素化阳极的组合电荷信号)，标准整形器产生输出184，其在电荷收集之后的一时间处相对缓慢地累积到收集电荷信号的值。因此，在图示实施例中，输出184对应于在足够迟的漂移时间处的收集电荷信号A，使得非收集电荷信号(其在先前时间由不同的像素化阳极收集)的贡献无助于输出184的峰值。输出184可以用于例如确定收集电荷信号的峰值。
图6示出了根据各种实施例的检测系统200的框图的示意图。检测系统200包括测量像素202、前置放大器204和对应于测量像素202的电子通道206。尽管图6中为了方便和清楚图示而描绘了单个像素202和电子通道206，但是可以注意到，多个像素202可以各自具有分配或唯一对应的电子通道206。电子通道206可以是处理单元120的一部分或一方面。在一些实施例中，电子通道206可以是处理单元120的板载部分121的ASIC的一部分或一方面。通常，测量像素202经由前置放大器204将组合电荷信号(例如，156、166)提供给电子通道206。
所描绘的电子通道206又包括两个并行通道-标准通道210和快速通道220。通常，标准通道210被配置成确定收集电荷值(例如，收集电荷信号152、162的峰值)，并且快速通道220被配置成确定组合电荷值(例如，组合信号156、166的峰值)。通常，标准整形器可用于导出收集电荷信号的值(或多个值)A，快速整形器用于导出组合信号的值(或多个值)A+B。然后，可以通过从确定的组合值A+B中减去确定的值A来确定非收集信号的值(或多个值)B。
如图6所示，标准通道210包括串联连接的标准整形器212、比较器214、放大器216和峰值及保持模块218。通常，标准整形器212从测量像素202接收组合电荷信号，并提供对应于组合电荷信号的收集电荷信号部分A的峰值的输出(例如，图5的输出184)。比较器214、放大器216和峰值及保持模块218执行附加处理以从标准整形器212的输出识别峰值。
类似地，快速通道220包括串联连接的快速整形器222、比较器224、放大器226和峰值及保持模块228。通常，快速整形器222从测量像素202接收组合电荷信号，并提供对应于组合电荷信号(A+B)的峰值的输出(例如，图4的输出174)。比较器224、放大器226和峰值及保持模块228执行附加处理以从快速整形器222的输出识别峰值。
在一些实施例中，处理单元120可以被配置成使用校准因子来确定非收集值，以将非收集值调整到校准值。图7提供了描绘根据各种实施例的校准因子的确定的示例曲线图250。在曲线图250中示出了相对于漂移时间绘制的两个信号-第一像素的非收集电荷信号252和与第一像素相邻的第二像素的收集电荷信号254。为了提供曲线图250中所示的信号，利用准直成小辐射点的已知校准的辐射源照射第一和第二像素之间的电荷共享线。例如，辐射点可以在检测器上对齐，以在检测器的电荷共享线附近产生电荷云，使得电荷云靠近检测器的电荷共享线产生，但不在像素之间共享。该配置类似于图3所示的情况，不同的是，电荷云的部分A等于零，并且电荷云的部分B等于整个云。在这种情况下，像素116根本不收集电荷，而像素117收集电荷云的所有电荷。在这种情况下，在像素116上形成的信号是图7的信号252，对应于由非收集电荷产生的信号。信号254由整个云的收集的电荷在像素117处产生。信号252和254分别是图3的像素116和117的信号B和A，可以通过上述方法得到。等于C/B的图7的校准因子K可以被理解为等于分别从像素117和116导出的A/B。
或者，使用与上述类似但电荷云均匀分割在相邻像素之间的方法，可以使用在相邻像素之一中的来自快速和标准通道(整形器)的值(A+B)和A来导出相邻像素之一中的值B。图7的校准因子K为K＝C/B。由于电荷云在相邻像素之间被均匀分割，相邻像素中的值C等于两个像素中的值A。因此，对于这种情况，K＝C/B等于K＝A/B。因此，值A可以从导出值B的相同像素中或另一相邻像素中的标准整形器导出。值A对于两个像素是相同的，因此可以从相邻像素中的任一个导出。
理论上，在电荷均匀分割的情况下，非收集电荷信号252和收集电荷信号254应该具有相似的值，直到电荷收集的时间或附近。然而，在实践中，非收集电荷信号252将较小并且将不会达到收集电荷信号254的峰值。因此，为了有助于将非收集电荷信号252调整到更加代表不是为共享电荷事件收集的电荷的实际量的更高值，可以确定校准因子K。在图示实施例中，通过将收集电荷信号254的峰值C除以非收集电荷信号252的峰值B来确定K。非收集电荷信号252的峰值B可以使用第一像素(非采集像素)的快速通道来确定，并且收集电荷信号254的峰值C可以使用第二像素(收集像素)的标准通道来确定。当电荷被均匀地共享时，非收集信号的调整值(B*K)将等于收集信号的值C。
因此，通过确定信号A和B的值，并且利用校准因子K，共享事件的总能量或总电荷可以由单个像素校正为A+K*B，其对应于或表示在由两个相邻像素收集的电荷共享事件的情况下的总电荷。在各种实施例中，当值A+K*B超过阈值(例如，超过成像所需的值)时，将共享事件计数为在相邻像素中的仅一个处产生的单个事件。
在其他实施例中，可以采用其他技术来确定校准因子。例如，可以为不同比例的共享电荷单独地确定K(例如，将10％的电荷提供到非收集像素的校准辐射事件的第一值K1，将33％的电荷提供到非收集像素的校准辐射事件的第二值K2，以及将50％的电荷提供到非收集像素的校准辐射事件的第三值K3)，其中K的特定值用于调整基于非收集值的幅度选择的非收集值。可以注意到，在一些实施例中，为单对相邻像素确定的K的值可以用作给定检测器模块的所有像素的K的近似值。作为另一示例，可以针对检测器模块的多个相邻像素组执行校准以确定多个单独的K因子，这些K因子可以被平均化或以其他方式组合，从而得到可以用于给定检测器模块的所有像素的K因子。
可以注意到，一些共享电荷事件可能导致对于共享电荷事件的每个相邻像素的确定的收集和非收集电荷信号。在各种实施例中，可以采用各种技术来消除或减少冗余计数或对共享事件的两个相邻像素的共享事件均计数的可能性。例如，在一些实施例中，处理单元120被配置成当非收集值的强度超过预定值时，去除冗余计数的事件。例如，在一些实施例中，可以将非收集值(例如，由校准因子调整的峰值非收集值)与收集值进行比较。如果非收集值超过收集值，则可以确定，使用来自相邻像素(对于该像素，事件的收集值将超过非收集值)的信息更准确或可靠地分析了事件。因此，在经由相邻像素对事件计数(或以其他方式分析)的情况下，可以相对于非收集值超过收集值的像素来丢弃该事件。
可以采用其他技术来减少或消除共享电荷事件的冗余计数。在一些实施例中，像素化阳极114可以被组织成如图2所示的阳极的第一组130和阳极的第二组132的阵列。第一组130和第二组132可以交替地交错或像棋盘一样布置，使得对于任何相邻的一对像素化阳极，其中一个阳极将在第一组130中，另一个将在第二组132中。然后，处理单元120可以被配置成使用本说明书讨论的各种技术为第一组130而不是第二组132识别和校正电荷共享事件。例如，第一组130的阳极可以与具有标准通道210和快速通道220两者的第一电子通道207(参见图6)相关联，使得可以为第一组130识别共享电荷事件和非共享电荷事件两者。相比之下，第二组132的阳极可以与第二电子通道211(或具有标准通道210而不是快速通道220)相关联，使得仅可以为第二组132识别非共享电荷事件。
在各种实施例中，可以将不同的电压施加到不同的阳极以将电荷共享线的位置移位。通常，相对于相邻阳极增加给定阳极的电压将使电荷共享线路朝向具有较低电压的阳极移位。通过将电荷共享线的位置移位到像素化阳极的正上方，可以增加由非收集电荷产生的信号的值，从而降低K的值，并提高精度和/或减少与校准过程和/或未检测到(或未充分检测到)非收集电荷相关联的误差。
图8提供了根据各种实施例形成的检测器阵列500的平面图。检测器阵列500例如可以与本说明书讨论的半导体检测器110结合使用。在图示实施例中，检测器阵列500包括第一组阳极510和第二组阳极520。如图8所示，第一组阳极510和第二组阳极520被间距P分隔开。第一组阳极510具有宽度W1，并且第二组阳极具有宽度W2。另外，第一组阳极510被提供以电压V1，而第二组阳极被提供以比V1大ΔV的电压V2。如图8所示，由于第二组阳极520的电压V2大于第一组阳极510的电压V1，因此像素化阳极之间的电荷共享线502与阳极的物理边界或轮廓线不重合，而是被移位以相对于第二组阳极520的物理区域增加第二组阳极520的电荷收集区域522，并且减少第一组阳极510的电荷收集区域512。在电荷共享线502如图8所示移位的情况下，电荷共享线502被定位在由第一组阳极510限定的边界内(例如，通常在由第一组阳极510限定的八边形内)，但不在由第二组阳极520限定的边界内(例如，不在由第二组阳极520限定的正方形内)。通过将电荷共享线502移位使得电荷共享线的至少一部分被定位在第一组阳极510的边界内(与定位在相邻阳极之间的分隔线或间隙上相反)，由第一组阳极510产生的非收集电荷信号(例如，图3的非收集电荷信号152、162)增加，从而减小K并提高精度。
而且，通过适当地调整或匹配第一组阳极510和第二组阳极520之间的电压差与第一组阳极510和第二组阳极520之间的表面积的差，可以为两组阳极提供相同的体素大小或收集区域。在图示实施例中，电荷共享线502被示出为提供用于第二组阳极520的略大的收集区域522；然而，通过减少ΔV，可以移位电荷共享线以减少收集区域522并增加收集区域512以提供均匀尺寸(或几乎均匀的尺寸)收集区域。
在图示实施例中，第一组阳极510限定第一表面区域514，第二组阳极限定第二表面区域524。第一表面区域514大于第二表面区域524，而第二电压V2大于第一电压V1。因此，可以将电荷共享线移位到位于第一组阳极510下方或由第一组阳极510限定的边界内，同时为两组阳极保持均匀尺寸的收集区域。在图示实施例中，第一表面区域514对应于八边形，第二表面区域524对应于正方形。在各种实施例中，使用八边形和正方形有助于尺寸交替的像素化阳极在二维阵列中的有效放置。
此外，在图示实施例中，例如，利用第一组阳极510的减小的校准因子，处理单元120(图1所示)可以被配置成为第一组阳极510而不是为第二组阳极520识别电荷共享事件。例如，第一组阳极510可以与具有标准信道210和快速信道220两者的第一电子信道207(图6所示)相关联，使得可以为第一组阳极510识别和校正共享和非共享电荷事件。相比之下，第二组阳极520可以与第二电子通道211(或具有标准通道210但不是快速通道220)相关联，使得可以为第二组阳极520识别和处理仅非共享电荷事件。
图9提供了根据各种实施例的用于共享电荷事件的成像(包括检测)的方法900的流程图。例如，方法900可以采用本说明书所讨论的各种实施例的结构或方面(例如，系统和/或方法和/或过程流程)或由其执行。在各种实施例中，某些步骤可以被省略或添加，某些步骤可以被组合，某些步骤可以并发地执行，某些步骤可以被分成多个步骤，某些步骤可以以不同的顺序执行，或者某些步骤或一系列步骤可以以迭代的方式重新执行。在各种实施例中，方法900的部分、方面和/或变型可能能够用作指导硬件(例如，图1的处理单元120的一个或多个方面)执行本说明书所述的一个或多个操作的一个或多个算法。为了便于描述，本说明书中参考单个像素或单对相邻像素来描述方法900的各个方面。一般原理可以应用于检测器系统的多个像素或相邻像素对。
在901处，将待成像的对象定位在检测器系统附近。该对象可以是例如已经施用放射性药物的人类患者或其部分。可以由检测器系统检测从患者发射的辐射，以提供要从其重建核医学图像(例如，PET图像、SPECT图像、NM图像)的信息。
在902处，由检测器系统的辐射检测器采集至少一个共享电荷事件，该检测器系统包括设置在检测器的表面上的多个像素化阳极。共享电荷事件可以被理解为导致在相邻像素化阳极之间共享电荷的检测器中的电子云的产生和收集的事件(例如，光子撞击)。共享电荷事件的一部分由一个阳极收集，而共享事件的另一部分由相邻阳极收集。由于由任一像素收集的电荷的部分可能不够大，不能单独被识别为要计数的事件，因此可能需要额外的分析来将事件识别为要计数的事件。在图示实施例中，可以仅使用来自单个像素的信息来执行额外的分析，如本说明书所讨论的。
在904处，组合电荷信号由经历共享电荷事件的检测器系统的像素产生(例如，响应于光子撞击而产生的电荷，其中一部分电荷由像素检测到，一部分电荷由相邻像素收集)。组合电荷信号包括对应于由给定阳极收集的电荷的收集电荷信号和对应于由相邻阳极收集(但是由相邻阳极收集之前由所述给定阳极检测)的电荷的非收集电荷信号或由其形成。
在906处，确定收集电荷信号和非收集电荷信号的组合值。例如，因为非收集电荷的值在电荷收集时间或接近电荷收集时间变为零，所以可以使用配置成捕获或确定在电荷收集时间之前的组合信号的峰值的快速整形器来确定组合值。
在908处，为收集电荷信号确定收集值。例如，因为非收集电荷的值在电荷收集时间或接近电荷收集时间变为零，所以收集电荷信号将具有更长的持续时间，并且可以通过检查在电荷收集时间之后的时间从所述像素输出的信号来确定。可以使用标准整形器来确定由收集的电荷产生的信号的值，该标准整形器被配置成捕获或确定在电荷收集时间之后来自所述像素的信号的峰值。在一些实施例中，如果收集值被确定为在非共享事件的预期范围内，则方法900可以直接进行到922，并且可以针对所述像素对事件进行计数，而不进一步分析组合和/非收集的值。
在910处，确定非收集电荷信号的非收集值。例如，可以通过从在906处确定的组合电荷信号的峰值减去在908处确定的收集电荷信号的峰值来确定或估计非收集电荷信号的峰值。
在912处，使用校准因子将在910处确定的非收集值调整为校准值。可以如本说明书讨论的那样确定校准因子，例如使用在相邻电极之间均匀分割的已知辐射量，并比较由相邻电极产生的信号的峰值，其中校准因子使用由收集阳极产生的峰值除以由非收集阳极产生的峰值来确定。
在914处，确定导致在906-910处或906-912处确定的收集电荷和非收集电荷的值的事件是否是由像素化阳极和相邻像素化阳极两者对事件双重计数的结果。例如，可以将非收集值与预定值进行比较，并且如果非收集值超过预定值，则可以丢弃或移除对应的事件。预定值可以限定或对应于这样的值：在该值处，可能的情况是，来自共享电荷事件的电子云的较大比例的电荷被相邻像素而不是当前像素收集，并且因此共享电荷事件可以使用来自相邻像素而不是当前像素的信息来更可靠或准确地分析。例如，预定值可以是为相同事件确定的收集电荷的值。作为另一示例，预定值可以是未共享电荷的预期值的一半。可以注意到，对于只针对一对相邻电极中的一个成员考虑收集值和非收集值两者(仅针对该对中的另一成员考虑收集值)的实施例，冗余事件计数的可能性可以在不执行步骤914的情况下减少或消除。例如，在仅对每隔一个像素识别电荷共享事件的实施例中(例如，针对第一组像素，但不针对第二组像素识别电荷共享事件，其中第一和第二组以交替或棋盘方式布置)。
如果事件是双重计数的结果，则方法900进行到916，并且事件被移除、丢弃或以其他方式不计数。在918处，确定是否存在要分析的附加事件。如果存在要分析的附加事件，则方法900进行到902。如果没有附加事件，则该方法进行到926。
如果事件不是双重计数的结果，则方法900进行到920。在920处，确定事件是否对应于可计数事件(例如，光子撞击)。可以使用收集值和非收集值(例如，在912处确定的经调整的非收集值)来识别和校正给定阳极和相邻阳极之间的电荷共享事件，以提供在两个相邻像素之间分配的电荷共享事件的总电荷。在各种实施例中，如果收集值和经调整的非收集值的总和在对应于可计数事件的范围内，或者如果由电荷共享事件产生的总电荷另外计算为超过预定值，则该事件可以被计数。如果事件被确定为不可计数的事件，则该方法进行到916。然而，如果总和在该范围内，则该事件可以被识别为电荷共享事件，并且该方法可以进行到922。
在922处，事件被计数。在924处，确定是否存在要分析的附加事件。如果存在要分析的附加事件，则方法900进行到902。如果没有附加事件，则该方法进行到926。在926处，使用所有像素的所有计数事件来重建图像。
本说明书中讨论的各种实施例允许使用来自仅一个像素化阳极的信息，而不是来自共享该事件的两个像素化阳极的信息来识别共享电荷事件。因此，噪声降低，因为仅来自像素之一的噪声而不是来自两个像素的噪声可以影响分析的信号。此外，由于非收集信号与收集信号一起被测量或检测，所以即使小的非收集信号也可以与收集信号一起通过阈值水平，从而提供关于电荷共享事件的更多信息。而且，由于仅使用来自一个像素的信息，因此不需要来自两个不同像素的信号的时间一致性分析和验证，也不需要执行相邻像素的求和或映射以识别电荷共享事件。此外，在各种实施例中，表面复合损失减少或消除。另外，在分析的信号由单个像素产生的情况下，分析不受包括随机符合信号的相邻像素的信号影响。此外，各种实施例可以更容易地在检测器的ASIC内实现，因为计算要求降低(例如，不需要来自相邻像素的信号的时间一致性分析)。
上文所述并且由图1-9示出的本发明可以在诸如SPECT、SPECT-CT、PET和PET-CT的医学成像系统中实现。本说明书描述的各种方法和/或系统(和/或其方面)可以使用医学成像系统来实现。例如，图10是具有安装在扫描架上的多个成像检测器头组件(其可以例如以行、虹膜形状或其他配置安装，例如其中可移动检测器载体1016朝向患者身体1010径向对齐的配置)的NM成像系统1000的示意图。应当注意，为了说明的目的，通过举例的方式提供了图10的布置，并且在各种实施例中可以采用其他布置(例如，检测器布置)。在图示示例中，多个成像检测器1002安装到扫描架1004。在图示实施例中，成像检测器1002被配置为联接到受检者1010(例如，患者)上方和下方的扫描架1004的两个单独的检测器阵列1006和1008，如图10所示。检测器阵列1006和1008可以直接联接到扫描架1004，或者可以经由支撑构件1012联接到扫描架1004，以允许整个阵列1006和/或1008相对于扫描架1004的移动(例如，如图9中的箭头T所示的在左或右方向上的横向平移移动)。另外，每个成像检测器1002包括检测器单元1014，其中至少一些安装到从扫描架1004延伸的可移动检测器载体1016(例如，可由马达驱动以引起其移动的支撑臂或致动器)。在一些实施例中，检测器载体1016允许检测器单元1014朝向和远离受检者1010例如线性地移动。因此，在图示实施例中，检测器阵列1006和1008平行地安装在受检者1010上方和下方并且允许检测器单元1014在图示为垂直于支撑构件1012(大体水平地联接在扫描架1004上)的一个方向(由箭头L指示)上的线性移动。然而，如本说明书所述，其他配置和取向是可能的。应当注意，可移动检测器载体1016可以是允许检测器单元1014相对于支撑构件1012和/或扫描架1004移动的任何类型的支撑件，其在各种实施例中允许检测器单元1014朝向和远离支撑构件1012线性地移动。
在各种实施例中，每个成像检测器1002小于常规的全身或通用成像检测器。常规的成像检测器可以足够大以对患者身体的大部分或全部宽度一次成像，并且可以具有大约50cm或更大的直径或更大的尺寸。相比之下，每个成像检测器1002可以包括联接到相应的检测器载体1016并具有例如4cm至20cm的尺寸的一个或多个检测器单元1014，并且可以由碲锌镉(CZT)贴片或模块形成。例如，每个检测器单元1014的尺寸可以是8×8cm，并且由多个CZT像素化模块(未示出)构成。例如，每个模块的尺寸可以是4×4cm，并且具有16×16＝256个像素(像素化阳极)。在一些实施例中，每个检测器单元1014包括多个模块，例如，1×7个模块的阵列。然而，可以想到不同的配置和阵列尺寸，包括例如具有多行模块的检测器单元1014。
应当理解，成像检测器1002可以相对于彼此具有不同的尺寸和/或形状，例如正方形、矩形、圆形或其他形状。每个成像检测器1002的实际视场(FOV)可以与相应的成像检测器的尺寸和形状成正比。
扫描架1004可以形成有穿过扫描架1004的孔口1018(例如开口或孔)，如图所示。患者台1020(例如患者床)被配置有支撑机构(未示出)，以在孔口1018内的多个观察位置中的一个或多个中且相对于成像检测器1002支撑和传送受检者1010。或者，扫描架1004可以包括多个扫描架段(未示出)，每个扫描架段可以独立地移动支撑构件1012或一个或多个成像检测器1002。
扫描架1004也可以被配置成其他形状，例如“C”、“H”和“L”形，并且可以是围绕受检者1010可旋转的。例如，扫描架1004可以形成为封闭环或圆形，或者形成为开放的弧形或拱形，其允许受检者1010在成像时容易地进入并且便于受检者1010的加载和退出，并且减轻一些受检者1010的幽闭恐惧症。
附加的成像检测器(未示出)可以被定位成在受检者1010周围形成成行的检测器阵列或弧或环。通过将多个成像检测器1002相对于受检者1010定位在多个位置，例如沿着成像轴线(例如，受检者1010的头到脚方向)，可以更快地采集特定于较大FOV的图像数据。
每个成像检测器1002具有辐射检测面，其被指向受检者1010或受检者内的感兴趣区域。
为便于说明，图10中的准直器1022(和检测器)被描绘为每个检测器头中的单个准直器。可选地，对于采用一个或多个平行孔准直器的实施例，多孔准直器可以构造成与检测器单元1014的像素配准，该检测器单元在一个实施例中是CZT检测器。然而，可以使用其他材料。通过使光子强制通过一个孔以主要由一个像素收集，配准的准直可以提高空间分辨率。另外，配准的准直可以提高像素化检测器的灵敏度和能量响应，因为在像素边缘附近或两个相邻像素之间的检测器区域可能具有降低的灵敏度或降低的能量分辨率或其他性能下降。在像素边缘正上方具有准直器隔板减少了在这些性能下降位置光子撞击的机会，而不会降低光子穿过准直器的总概率。
控制器单元1030可以控制患者台1020、成像检测器1002(其可以被配置为一个或多个臂)、扫描架1004和/或准直器1022(在各种实施例中与联接到其的成像检测器1002一起移动)的移动和定位。在采集之前或期间或在不同图像采集之间的一系列运动设置为将每个成像检测器1002的实际FOV保持例如朝向或“瞄准”受检者1010的特定区域或区或沿着整个受检者1010。该运动可以是在多个方向上同时、并发或顺序地组合的或复合的运动。
控制器单元1030可以具有扫描架马达控制器1032、台控制器1034、检测器控制器1036、枢转控制器1038和准直器控制器1040。控制器1030、1032、1034、1036、1038、1040可以由处理单元1050自动地命令，由操作者手动地控制，或其组合。扫描架马达控制器1032可以使成像检测器1002相对于受检者1010移动，例如以段或子集单独地，或者以彼此固定的关系同时地移动。例如，在一些实施例中，扫描架控制器1032可以使成像检测器1002和/或支撑构件1012相对于受检者1010移动或围绕受检者1010旋转，这可以包括小于或高达180度(或更多)的运动。
台控制器1034可以移动患者台1020以相对于成像检测器1002定位受检者1010。患者台1020可以例如在上下方向、内外方向和左右方向上移动。检测器控制器1036可以控制每个成像检测器1002的移动以作为一组一起或单独地移动。在一些实施例中，检测器控制器1036还可以控制成像检测器1002的移动，以使其更靠近和更远离受检者1010的表面移动，例如通过控制检测器载体1016线性地朝向或远离受检者1010的平移移动(例如滑动或伸缩移动)。可选地，检测器控制器1036可以控制检测器载体1016的移动以允许检测器阵列1006或1008的移动。例如，检测器控制器1036可以控制由T箭头所示(并且示出为左和右，如图10所示)的检测器载体1016的横向移动。在各种实施例中，检测器控制器1036可以控制检测器载体1016或支撑构件1012以在不同的横向方向上移动。检测器控制器1036可以控制检测器1002与其准直器1022一起的回转运动。在一些实施例中，检测器1002和准直器1022可以围绕轴线回转或旋转。
枢转控制器1038可以控制检测器单元1014在检测器载体1016的端部处的枢转或旋转移动，和/或检测器载体1016的枢转或旋转移动。例如，检测器单元1014或检测器载体1016中的一个或多个可以围绕至少一个轴线旋转以从多个角度取向来观察受检者1010，以采集例如3D SPECT或3D成像操作模式中的3D图像数据。准直器控制器1040可以调整可调整准直器(例如具有可调整条(或叶片)或(多个)可调整针孔的准直器)的位置。
应当注意，一个或多个成像检测器1002的运动可以在除了严格轴向地或径向地以外的方向上，并且在各种实施例中可以使用在多个运动方向上的运动。因此，术语“运动控制器”可以用于指示所有运动控制器的统称。应当注意，各种控制器可以组合，例如，检测器控制器1036和枢转控制器1038可以组合以提供本说明书所述的不同移动。
在采集受检者1010或受检者1010的一部分的图像之前，成像检测器1002、扫描架1004、患者台1020和/或准直器1022可以被调整例如到第一或初始成像位置以及随后的成像位置。成像检测器1002可以各自被定位成对受检者1010的一部分进行成像。或者，例如在小体型受检者1010的情况中，成像检测器1002中的一个或多个可以不用于采集数据，例如如图9所示，处于远离受检者1010的缩回位置的在检测器阵列1006和1008的端部处的成像检测器1002。定位可以由操作者手动地和/或自动地完成，其可以包括使用例如诸如在当前采集之前采集的其他图像的图像信息，例如通过诸如X射线计算机断层扫描(CT)、MRI、X射线、PET或超声波的另一成像模态。在一些实施例中，诸如其他图像的用于定位的附加信息可以由相同的系统采集，例如在混合系统(例如，SPECT/CT系统)中。另外，检测器单元1014可以被配置成采集诸如X射线CT数据的非NM数据。在一些实施例中，可以提供多模态成像系统，例如，以允许执行NM或SPECT成像以及X射线CT成像，其可以包括如本说明书更详细描述的双模态或扫描架设计。
在成像检测器1002、扫描架1004、患者台1020和/或准直器1022被定位之后，使用成像检测器1002中的一个或多个采集诸如三维(3D)SPECT图像的一个或多个图像，成像检测器1002可以包括使用减少或最小化检测器单元1014之间的间距的组合运动。在各种实施例中，由每个成像检测器1002采集的图像数据可以被组合和重建成合成图像或3D图像。
在一个实施例中，检测器阵列1006和/或1008、扫描架1004、患者台1020和/或准直器1022中的至少一个在最初定位之后移动，其包括检测器单元1014中的一个或多个的单独移动(例如，组合的横向和枢转移动)以及检测器1002的回转运动。例如，检测器阵列1006和/或1008中的至少一个可以在枢转时横向移动。因此，在各种实施例中，诸如检测器单元1014的多个小尺寸的检测器可以用于3D成像，例如当与其他移动结合移动或掠动检测器单元1014时。
在各种实施例中，数据采集系统(DAS)1060接收由成像检测器1002产生的电信号数据，并将该数据转换成数字信号以用于后续处理。然而，在各种实施例中，数字信号由成像检测器1002产生。除了处理单元1050之外，可以提供图像重建设备1062(其可以是处理设备或计算机)和数据存储设备1064。应当注意，与数据采集、运动控制、数据处理和图像重建中的一个或多个相关的一个或多个功能可以通过可以位于成像系统1000内或附近或可以远程定位的硬件、软件和/或共享处理资源来实现。另外，可以提供用于接收用户输入(例如，控制命令)的用户输入设备1066和用于显示图像的显示器1068。DAS 1060接收来自检测器1002的采集的图像以及扫描架1004、支撑构件1012、检测器单元1014、检测器载体1016和检测器1002的对应的横向、垂直、旋转和回转坐标以用于精确重建包括3D图像及其切片的图像。
应当注意，图示实施例的部件的特定布置(例如，数量、类型、放置等)可以在各种备选实施例中进行修改。例如，在各种实施例中，可以采用不同数量的给定模块或单元，可以采用一种或多者不同类型的给定模块或单元，可以组合多个模块或单元(或其方面)，给定的模块或单元可以被划分为多个模块(或子模块)或单元(或子单元)，一个或多个模块的一个或多个方面可以在模块之间共享，可以添加给定的模块或单元，或者可以省略给定的模块或单元。
如本说明书所用的“被配置成”执行特定任务或操作的结构、限制或元件特别地以对应于任务或操作的形式在结构上形成、构建或调适。出于清楚目的并且为了避免疑惑，只能通过修改来执行任务或操作的物体并非“被配置成”执行如本说明书所用的任务或操作。替代地，如本说明书所用的“被配置成”表示结构适应或特征，并且表示被描述为“配置成”执行任务或操作的任何结构、限制或元件的结构要求。例如，“被配置成”执行任务或操作的处理单元、处理器或计算机可以理解为特别地结构化为执行该任务或操作(例如，具有在上面存储或与之相结合地使用、被定制成执行或计划执行任务或操作的一个或多个程序或指令和/或具有被定制成执行或计划执行任务或操作的处理电路布置)。出于清楚目的并且避免疑惑，通用计算机(如果适当地编程的话，其甚至可以变成“被配置成”执行该任务或操作)并非“被配置成”执行任务或操作，除非或者直到具体编程或者结构上修改成执行该任务或操作。
如本说明书所用，术语“计算机”、“处理器”或“模块”可以包括任何基于处理器或基于微处理器的系统，包括使用微控制器、精简指令集计算机(RISC)、专用集成电路(ASIC)、逻辑电路、以及能够执行本说明书所述功能的任何其他电路或处理器的系统。以上示例仅为示例性的，并且因此不打算以任何方式限制术语“计算机”、“处理器”或“模块”的定义和/或含义。
计算机或储器执行存储于一个或多个储存元件中的指令集合，以便处理输入数据。存储元件也可以根据需要或要求来存储数据或其他信息。存储元件可以呈在处理机器内的信息源或物理存储元件的形式。
指令集可以包括指示计算机或处理器作为处理机来执行诸如本发明的各个实施例的方法和过程的具体操作的各种命令。指令的集合可以呈软件程序的形式。软件可采取各种形式，例如系统软件或应用软件。另外，软件可以呈单独程序或模块的集合的形式、在较大程序内的程序模块或者程序模块的一部分的形式。软件还可以包括呈面向对象编程形式的模块式编程。由处理机器对输入数据的处理可以响应于操作者命令或者响应于先前处理的结果，或者响应于由另一处理机器做出的请求而进行。
如本说明书所用，术语“软件”和“固件”可以包括存储在存储器中用于由计算机执行的任何计算机程序，包括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。上文所述的存储器类型只是示例性的，且因此并不限制可用于存储计算机程序的存储器类型。
应了解上文的描述预期是说明性的而不是限制性的。例如，上述实施例(和/或其方面)可彼此组合地使用。另外，可对本发明的各个实施例的教导在不脱离其范围的情况下进行多种修改以适合具体情况或材料。虽然本说明书所述材料的尺寸和类型意图限定本发明的各个实施例的参数，但是这些实施例决不是限制性的，而只是示例性实施例。通过阅读上文的描述，本发明的许多其他实施例将对于本领域技术人员显而易见。因此，本发明的各个实施例的范围应当参照所附权利要求书连同授予给这种权利要求书的等同物的全部范围共同确定。
在所附权利要求中，术语“包括”和“在其中”用作相应术语“包含”和“其中”的纯语言等同物。此外，在所附权利要求中，术语“第一”、“第二”和“第三”等仅用作标签，且预期并不对其目标施加任何数值要求。此外，下面的权利要求书的限制并不按照装置加功能格式编写，并且并非意图根据35 U.S.C.§112(f)来解释，除非这类权利要求限制明确使用短语“用于…的装置”加上没有其他结构的功能陈述。
本书面描述用示例来公开包括最佳模式的本发明的各个实施例，并且还使本领域技术人员能实施本发明的各个实施例，包括制造和使用任何设备或系统以及执行任何包括在内的方法。本发明的各个实施例的可专利范围由权利要求所限定，并且可包括本领域技术人员想到的其他示例。如果这种其他示例具有与权利要求的字面语言没有不同的结构元件，或者如果这些示例包括与权利要求的字面语言无实质差别的等同结构元件，则这种其他示例意图在所附权利要求的范围内。

Claims (25)

1.一种辐射检测器系统，包括：
半导体检测器，其具有表面；
设置在所述表面上的多个像素化阳极，所述像素化阳极中的至少一个被配置成产生对应于由所述像素化阳极收集的电荷的收集电荷信号，并产生对应于由所述像素化阳极的相邻阳极收集的电荷的非收集电荷信号；和
至少一个处理器，其可操作地联接到所述像素化阳极，所述至少一个处理器包括其中存储有指令的有形和非暂时性存储器，所述指令被配置成指导所述至少一个处理器以：
确定在所述像素化阳极中的所述收集电荷信号的收集值；
确定对应于由所述相邻阳极收集的电荷的所述像素化阳极中的所述非收集电荷信号的非收集值；
使用由校准因子调整的所述非收集电荷信号的所述值确定由所述相邻阳极收集的电荷的校准值；
使用所述收集值和所述校准值来确定由所述像素化阳极和所述相邻阳极收集的电荷共享事件产生的总电荷，并且
如果使用所述收集值和所述校准值确定的所述电荷共享事件的总电荷超过预定值，则将所述电荷共享事件计数为与所述像素化阳极或所述相邻阳极之一相关的单个事件。
2.根据权利要求1所述的检测器系统，其中，所述至少一个处理器被配置成确定对应于所收集电荷信号和所述非收集电荷信号的和的组合值，并且使用在所述组合值和所述收集值之间的差值来确定所述非收集值。
3.根据权利要求2所述的检测器系统，其中，所述至少一个处理器被配置成：
使用第一整形器产生第一成形信号，
使用所述第一成形信号确定所述收集值，
使用第二整形器产生第二成形信号，其中，所述第二整形器具有比所述第一整形器更高的频率，以及
使用所述第二成形信号确定所述组合值。
4.根据权利要求1所述的检测器系统，其中，所述至少一个处理器被配置成当所述非收集值的强度超过预定值时，去除冗余计数的事件。
5.根据权利要求1所述的检测器系统，其中，所述像素化阳极包括第一组阳极和第二组阳极的阵列，其中，所述至少一个处理器被配置成为所述第一组阳极而不是为所述第二组阳极确定由电荷共享事件产生的电荷。
6.根据权利要求1所述的检测器系统，其中，所述像素化阳极包括第一组阳极和第二组阳极的阵列，其中，所述第一组阳极中的所述阳极被提供有第一电压，并且其中，所述第二组阳极中的所述阳极被提供有不同于所述第一电压的第二电压，其中，相邻阳极之间的电荷共享线被定位在由所述第一组阳极限定的边界内。
7.根据权利要求6所述的检测器系统，其中，所述第一组阳极中的所述阳极限定第一表面区域，并且所述第二组阳极中的所述阳极限定第二表面区域，其中，所述第一表面区域大于所述第二表面区域，并且所述第二电压大于所述第一电压。
8.根据权利要求7所述的检测器系统，其中，所述第一和第二电压被配置成提供用于所述第一组阳极的第一电荷收集区域和用于所述第二组阳极的第二电荷收集区域，其中所述第一电荷收集区域和所述第二电荷收集区域基本相同。
9.根据权利要求7所述的检测器系统，其中，所述至少一个处理器被配置成为所述第一组阳极而不是为所述第二组阳极确定由电荷共享事件产生的电荷。
10.根据权利要求6所述的检测器系统，其中，所述第一表面区域对应于八边形形状，并且所述第二表面区域对应于正方形形状。
11.根据权利要求1所述的检测器系统，其中，所述至少一个处理器包括专用集成电路(ASIC)或现场可编程门阵列(FPGA)中的至少一个。
12.根据权利要求1所述的检测器系统，其中，所述半导体检测器包括碲锌镉(CdZnTe或CZT)，碲化镉(CdTe)或硅(Si)中的至少一种。
13.一种辐射检测器系统，包括：
半导体检测器，其具有表面；
设置在所述表面上的多个像素化阳极，其中，所述像素化阳极包括第一组阳极和第二组阳极的阵列，其中，所述第一组阳极中的所述阳极被提供有第一电压，并且其中，所述第二组阳极中的所述阳极被提供有不同于所述第一电压的第二电压，其中，相邻阳极之间的电荷共享线被定位在由所述第一组阳极限定的边界内，其中，所述第一组阳极中的所述阳极限定第一表面区域，并且所述第二组阳极中的所述阳极限定第二表面区域，其中，所述第一表面区域大于所述第二表面区域，并且所述第二电压大于所述第一电压，并且其中，所述第一组阳极中的每个像素化阳极被配置成产生对应于由所述像素化阳极收集的电荷的收集电荷信号，并且产生对应于由所述第二组阳极的相邻电极收集的电荷的非收集电荷信号；和
至少一个处理器，其可操作地联接到所述像素化阳极，所述至少一个处理器包括其中存储有指令的有形和非暂时性存储器，所述指令被配置成指导所述至少一个处理器为所述第一组阳极：
确定用于电荷共享事件的所述第一组阳极中的像素化阳极中的收集电荷信号的收集值；
确定用于所述电荷共享事件的对应于由所述第二组阳极中的相邻阳极收集的电荷的所述像素化阳极中的对应的非收集电荷信号的非收集值；
使用由校准因子调整的所述非收集电荷信号的所述值确定由所述相邻阳极收集的电荷的校准值；
使用所述收集值和所述校准值确定由所述电荷共享事件产生的总电荷；和
如果使用所述收集值和所述校准值确定的所述电荷共享事件的所述总电荷超过预定值，则将所述电荷共享事件计数为与所述像素化阳极相关的单个事件。
14.根据权利要求13所述的检测器系统，其中，所述至少一个处理器包括对应于所述第一组阳极的第一通道，其中，每个第一通道包括被配置成确定对应于所述收集电荷信号和所述非收集电荷信号之和的组合值的快速通道和用于确定所述收集值的标准通道，其中，所述至少一个处理器被配置成使用在所述组合值和所述收集值之间的差值来确定所述非收集值，并且其中，所述至少一个处理器包括对应于所述第二组阳极的第二通道，其中，所述第二通道不包括所述快速通道。
15.根据权利要求14所述的检测器组件，其中：
所述标准通道被配置成使用第一整形器产生第一成形信号，并且使用所述第一成形信号确定所述收集值，并且
所述快速通道被配置成使用第二整形器产生第二成形信号，其中，所述第二整形器具有比所述第一整形器更高的频率，并且
使用所述第二成形信号确定所述组合值。
16.根据权利要求13所述的检测器组件，其中，所述第一表面区域对应于八边形形状，并且所述第二表面区域对应于正方形形状。
17.根据权利要求13所述的检测器组件，其中，所述第一和第二电压被配置成提供用于所述第一组阳极的第一电荷收集区域和用于所述第二组阳极的第二电荷收集区域，其中所述第一电荷收集区域和所述第二电荷收集区域基本相同。
18.根据权利要求13所述的检测器组件，其中，所述至少一个处理器包括专用集成电路(ASIC)或现场可编程门阵列(FPGA)中的至少一个。
19.根据权利要求13所述的检测器组件，其中，所述半导体检测器包括碲锌镉(CdZnTe或CZT)，碲化镉(CdTe)或硅(Si)中的至少一种。
20.一种方法，包括：
利用辐射检测器采集共享电荷事件信息，所述辐射检测器包括设置在所述辐射检测器的表面上的多个像素化阳极；
为共享电荷事件产生组合电荷信号，所述组合电荷信号包括对应于由像素化阳极收集的电荷的收集电荷信号和对应于由相邻阳极收集的电荷的非收集电荷信号；
利用至少一个处理器确定所述像素化阳极中的所述收集电荷信号的收集值；
利用所述至少一个处理器确定对应于由所述相邻阳极收集的所述电荷的所述像素化阳极中的所述非收集电荷信号的非收集值；
使用由校准因子调整的所述非收集电荷信号的所述值确定由所述相邻阳极收集的电荷的校准值；
使用所述收集值和所述校准值来确定由所述像素化阳极和所述相邻阳极收集的电荷共享事件产生的总电荷；以及
如果使用所述收集值和所述校准值确定的所述电荷共享事件的总电荷超过预定值，则将所述电荷共享事件计数为与所述像素化阳极或所述相邻阳极之一相关的单个事件。
21.根据权利要求20所述的方法，还包括确定对应于所收集电荷信号和所述非收集电荷信号的和的组合值，以及使用在所述组合值和所述收集值之间的差值来确定所述非收集值。
22.根据权利要求21所述的方法，还包括：
使用第一整形器产生第一成形信号，
使用所述第一成形信号确定所述收集值，
使用第二整形器产生第二成形信号，其中，所述第二整形器具有比所述第一整形器更高的频率，以及
使用所述第二成形信号确定所述组合值。
23.根据权利要求20所述的方法，还包括：当所述非收集值的强度超过预定值时，移除冗余计数的事件。
24.根据权利要求20所述的方法，其中，所述像素化阳极包括第一组阳极和第二组阳极的阵列，所述方法还包括为所述第一组阳极而不是为所述第二组阳极确定由电荷共享事件产生的电荷。
25.根据权利要求20所述的方法，其中，所述像素化阳极包括第一组阳极和第二组阳极的阵列，其中，所述第一组阳极中的所述阳极限定第一表面区域，并且所述第二组阳极中的所述阳极限定第二表面区域，其中，所述第一表面区域大于所述第二表面区域，并且所述第二电压大于所述第一电压，所述方法还包括将第一电压提供到所述第一组阳极和将第二电压提供到所述第二组阳极，其中，所述第一和第二电压被配置成提供用于所述第一组阳极的第一电荷收集区域和用于所述第二组阳极的第二电荷收集区域，其中，所述第一电荷收集区域和所述第二电荷收集区域基本上相同。
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