CN109891268A - 具有视差补偿的伽马辐射探测器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种伽马辐射探测器，其提供视差效应的补偿。所述伽马辐射探测器(100)包括多个闪烁体元件(101)、平面光学探测器阵列(102)和包括针孔孔口(104)的针孔准直器(103)。每个闪烁体元件具有伽马辐射接收面(101’)和相对的闪烁光输出面(101”)。每个闪烁体元件的伽马辐射接收面面向针孔孔口，以用于响应于从针孔孔口接收的伽马辐射而生成闪烁光。闪烁体元件被布置到组(105)中。每个组具有组轴(106)，其与针孔孔口(104)对齐并且垂直于该组中的每个闪烁体的辐射接收面。所述闪烁体元件中的每个的所述闪烁光输出面与所述平面光学探测器阵列(102)光学连通。
Description
技术领域
本发明涉及闪烁型伽马探测器。更具体而言，所述伽马探测器提供对视差效应的补偿。所述伽马探测器适用于一般的伽马探测器。然而，它特别适用于伽马成像系统，例如单光子发射计算机断层摄影，即SPECT，核医学领域中的成像系统，并将参考其进行描述。
背景技术
在核医学领域，通过测量放射性示踪剂在体内的分布来研究各种器官的功能。放射性示踪剂通常是由医师注射到患者体内的伽马发射体。放射性示踪剂与各种生物分子和过程具有亲和力，这导致放射性示踪剂在体内的特定感兴趣区域中被选择性地吸收。在预定的摄取时间之后，使用一个或多个伽马探测器来对这些感兴趣的区域进行监测或成像，所述伽马探测器探测放射性示踪剂在其放射性衰变期间发射的伽马量子。
伽马探测器的一个子类是闪烁型探测器。在这些中，闪烁体元件响应于每个接收的伽马量子而生成光脉冲。取决于闪烁体材料和要被探测的伽马量子的能量，闪烁体元件的长度可以是3至30mm。光学探测器随后探测在闪烁体元件内生成的光脉冲，并且从而指示已经接收到伽马量子。为了控制每个伽马探测器的方向灵敏度，准直器通常被设置在闪烁体的辐射接收侧。用于伽马探测器的准直器通常采取在例如铅或钨的致密金属板中形成的一个或多个孔的形式。孔或隔板通过衰减源自视场外部的伽马量子来限制伽马探测器的视场。隔板的长度可以为大约10-40mm，这取决于伽马量子的能量。包括准直器的这种伽马探测器可以被布置为监视，即确定来自感兴趣区域(例如体内器官)的总发射，或者实际上是对其进行成像，以确定如上所述的放射性示踪剂分布。
在伽马探测器中应用的准直器的子类是针孔准直器。在其最简单的形式中，针孔准直器由伽马衰减板中的小孔限定。可以设置孔的尺寸和形状，特别是纵横比，以及孔与探测器之间的距离，以便在空间分辨率和灵敏度之间进行折衷。伽马接收角，即相对于伽马衰减板上的法线入射的角度，受到孔本身的纵横比的限制，并且由沿着辐射接收方向的孔的宽度与长度的比率决定。另外，伽马接收角可以由隔板限制，所述隔板被布置为将通过特定针孔接收伽马辐射的探测器的部分彼此分开。孔的高的纵横比、每个针孔下方的宽探测器区域或针孔与探测器之间的短距离都提供了宽的接收角，其提供高灵敏度但引入了视差问题。
这种伽马探测器配置中的视差源于闪烁体元件中伽马量子的吸收的统计特性。虽然大多数伽马量子在吸收深度处被吸收(所述吸收深度是特定闪烁体元件材料的特征)，但是一些伽马量子在更短的深度处被吸收而一些在更长的深度处被吸收。当受益于来自针孔准直器的宽接收角时，量子被吸收的深度范围导致在伽马量子被吸收的点处相对于针孔的横向分布。这导致闪烁体中在确定闪烁光脉冲的来源中的横向变化，并因此导致接收伽马量子的方向的不确定性。这种不确定性被称为视差效应，或相互作用深度，即DOI效应。特别是在伽马成像系统中，这种视差效应会降低空间分辨率。
文献WO2007089962A1通过将至少一个辐射探测头设置在视场附近以探测来自视场的辐射来解决上述视差效应问题。所述辐射探测头包括具有开口的准直器，从视场发出的辐射光线可以通过所述开口，并且形成弧形表面的探测系统聚焦在准直器开口上，用于探测辐射，使得通过准直器开口接收的辐射射线基本上垂直于辐射撞击的弧形表面的渐增区域而撞击所述弧形表面。
文献US 7692156 B1描述了一种具有光束定向闪烁体的辐射探测设备。一种辐射探测设备，包括设置在基板上的光束定向的像素化闪烁体，所述闪烁体具有第一像素和第二像素，所述第一像素具有第一像素轴，所述第二像素具有第二像素轴，其中，所述第一轴和所述第二轴相对于彼此成一角度，并且其中，每个轴基本上平行于用于照射相应的像素的预定光束方向。
Fares Alhassen等人的题为“Depth-of-Interaction Compensation UsinGaFocused-Cut Scintillator for a Pinhole Gamma Camera”，IEEE Transactions onnuclear Science，第58卷第3期(2011年6月1日)的文献描述了临床前SPECT系统。公开了一种像素化的聚焦切割(FC)闪烁体，其像素被激光切割以使它们与入射光线共线，以补偿由SPECT系统的针孔准直器引入的视差误差。
发明内容
本发明旨在减少伽马探测器中的视差效应。所描述发明的其他优点对于技术人员也是显而易见的。此外，提供了伽马辐射探测器、SPECT成像系统、伽马成像相机、图像重建方法和计算机程序产品。
所述伽马辐射探测器包括多个闪烁体元件、平面光学探测器阵列和包括针孔孔口的针孔准直器。每个闪烁体元件包括伽马辐射接收面和相对的闪烁光输出面。每个闪烁体元件的伽马辐射接收面被布置为面向针孔孔口，以便响应于从针孔孔口接收的伽马辐射而生成闪烁光。所述多个闪烁体元件被布置成多个组；每个组包括一个或多个闪烁体元件，并且每个组具有组轴，所述组轴与针孔孔口对齐，并且垂直于每个组中的所述一个或多个闪烁体中的每个的辐射接收面。此外，所述多个闪烁体元件中的每个的所述闪烁光输出面与所述平面光学探测器阵列光学连通。
由于每个组轴与所述针孔孔口对齐，因此其被布置为在不同组内吸收的伽马量子沿着它们各自的组轴被吸收。与例如使闪烁体元件的组轴彼此平行定向相比，这通过减小每组的伽马量子接收角来减小视差效应。通过将每个组的所述辐射接收面布置为垂直于(即在与精确垂直的+/-5度内)它们各自的组轴，实现了闪烁体元件内更均匀的闪烁光分布图案。有利地，因为每个闪烁体元件的闪烁光输出面与平面光学探测器阵列光学连通，所以可以使用平坦的光学探测器阵列。这简化了光学探测器阵列的制造和组装。
根据本发明的一个方面，所述多个组包括第一组和第二组。此外，所述第二组的所述组轴相对于所述第一组的所述组轴倾斜一倾斜角。所述第二组中的所述一个或多个闪烁体元件中的每个的所述闪烁光输出面也相对于其对应的伽马辐射接收面以所述倾斜角倾斜，使得所述第二组中的所述一个或多个闪烁体元件中的每个的所述闪烁光输出面平行于(即，在精确平行的+/-5度内)所述第一组中的所述一个或多个闪烁体元件中的每个的所述闪烁光输出面。有利地，所述闪烁光输出面的平行布置提供了将闪烁体元件耦合到平面光学探测器阵列的鲁棒手段。此外，利用所述阵列可以实现高的光耦合效率。
根据本发明的另一方面，所述多个组包括第一组和第二组。所述第二组的所述组轴相对于所述第一组的所述组轴倾斜一倾斜角。此外，所述第二组中的每个闪烁体元件的闪烁光输出面平行于其对应的伽马辐射接收面。此外，所述第二组包括设置在第二组中的每个闪烁体元件与所述平面光学探测器阵列之间的一个或多个楔形光导。每个楔形光导具有第一面和第二面。所述第二面以相对于所述第一面的倾斜角布置，以便经由所述第一面和所述第二面来在对应的闪烁体元件的闪烁光输出面与平面光学探测器阵列之间对闪烁光进行耦合。有利地，每个闪烁体元件的伽马辐射接收面相对于其闪烁光输出面的平行布置结合楔形光导提供了与所述阵列的高的光耦合效率。此外，其允许使用更简单的制造方法来制造闪烁体元件。这种闪烁体形状在组装期间对于处理更加鲁棒。
根据本发明的另一方面，一种SPECT成像系统包括本发明的伽马辐射探测器。有利地，所述SPECT成像系统由于包括本发明的伽马辐射探测器而生成具有改进的分辨率的图像。
根据本发明的另一方面，一种图像重建方法包括：i)从本发明的伽马辐射探测器的平面光学探测器阵列接收伽马衰减事件数据，所述伽马衰减事件数据对应于响应于接收到的伽马量子由所述平面光学探测器的一部分探测到的闪烁光脉冲的数量和/或由所述平面光学探测器阵列的一部分探测到的多个闪烁光脉冲中的每个闪烁光脉冲中的闪烁光子的数量；ii)根据所述伽马衰减事件数据重建SPECT图像或伽马闪烁成像图像。有利地，由于使用了本发明的伽马辐射探测器，因而重建的图像具有改善的分辨率。
附图说明
图1图示了伽马辐射探测器100的第一实施例，其包括多个闪烁体元件1011..n，平面光学探测器阵列102和针孔准直器103。
图2图示了伽马辐射探测器200的第二实施例，其包括多个闪烁体元件2011..n，平面光学探测器阵列202和针孔准直器203。
图3图示了伽马辐射探测器300的第三实施例，其包括多个闪烁体元件3011..n，平面光学探测器阵列302和针孔准直器303。
图4图示了伽马辐射探测器400的第四实施例，其包括一个或多个闪烁体元件401ort2的正交组405ort2。
图5图示了伽马辐射探测器500，其中，所述平面光学探测器阵列502仅包括一个规则隔开的光探测器元件的连续阵列509x，y，并且其中，每组闪烁体元件505a、505b的闪烁光输出面限定组足的占用面积GFPa、GFPb。
图6图示了伽马辐射探测器600，其中,平面光学探测器阵列602包括规则间隔的光学探测器元件609Ax，y，609bx，y多个连续阵列Aa、Ab，每个连续阵列被设置在共同的平坦表面610上。
图7示出了SPECT成像系统710，其包括至少一个伽马辐射探测器700。
具体实施方式
为了说明本发明的原理，具体参考SPECT成像系统中伽马量子的探测描述了伽马辐射探测器。然而，应当理解，伽马辐射探测器可应用于其他医学成像应用，例如闪烁成像图像的生成，以及超出医学领域的成像应用。此外，其可以用于医学领域内外的非成像应用。
图1图示了伽马辐射探测器100的第一实施例，其包括多个闪烁体元件1011..n，平面光学探测器阵列102和针孔准直器103。闪烁体元件1011..n可各自由多种闪烁体材料形成，包括碘化铯，例如CsI：Tl，铈掺杂的石榴石，如钇铝石榴石，即YAG，钆铝石榴石，即GAG，钆-镓-铝石榴石，即GGAG，它们的组合或与其他稀土材料如镥或铽的组合，以及其他闪烁体材料。平面光学探测器阵列102将在闪烁体元件1011..n内生成的闪烁光脉冲转换成电信号。平面光学探测器阵列102可以例如包括光电探测器阵列，例如光电二极管。优选地，使用硅光电倍增管阵列，即SiPM，光电二极管，例如飞利浦数字光子计数、PDPC、SiPM光电探测器阵列。替代地，平面光学探测器阵列102可包括光电倍增管的阵列，位置敏感光电探测器等。针孔准直器103包括至少一个针孔孔口104。优选地，针孔是直径在1-5毫米的范围内的圆孔。可以替代地使用其他形状的针孔，例如狭缝，矩形，正方形或六边形。此外，针孔准直器103在垂直于其辐射接收面的方向上的厚度可以在准直器的主体部分与针孔孔口104之间呈阶梯状或锥形，并且在孔口处包括刀边，圆边，倒角边缘或者方形边缘。主体部分的厚度可以在2至20毫米的范围内。针孔可以例如具有1-5毫米的直径。针孔准直器103可以由诸如铅或钨或金的致密金属形成。任选地，围绕针孔孔口104的针孔准直器的一部分可以由插入件形成，该插入件由与针孔准直器的主体的材料不同的材料形成。因此，例如，准直器的主体可以由铅形成，并且包括针孔的插入件可以由钨或金形成。
图1中的每个闪烁体元件1011..n包括伽马辐射接收面101’1..n和相对的闪烁光输出面101”1..n。每个闪烁体元件的伽马辐射接收面101’1..n被布置为面向针孔孔口104，以便响应于从针孔孔口104接收到伽马辐射而生成闪烁光。此外，多个闪烁体元件1011..n被布置为多个组105a..z。每个组105a..z包括一个或多个闪烁体元件，并且每个组具有组轴106a..z，所述组轴与针孔孔口对齐，并且垂直于每个组中的所述一个或多个闪烁体中的每个的辐射接收面。因此，可以提供针孔孔口104与每个组105a..z中的(一个或多个)闪烁体元件之间的一对一耦合或一对多耦合。
此外，图1中的多个闪烁体元件1011..n中的每个的闪烁光输出面101”1..n与平面光学探测器阵列102光学连通。可以预期各种形式的这种光连通。这些包括空气路径，其中，在每个闪烁体元件1011..n内生成的闪烁光被投射到平面光学探测器阵列102上，使用光学耦合介质，例如光学油脂、油或硅树脂或光纤。图1中未示出的附加光屏障可以另外设置在相邻的闪烁体元件之间，以便将在每个闪烁体元件内生成的闪烁光限制在平面光学探测器阵列102的预定部分。
有利地，在图1的布置中，由于每个组轴105a..z与针孔孔口104对准，因此其被布置为在不同组内吸收的伽马量子沿着它们各自的组轴被吸收。与例如使闪烁体元件的组轴彼此平行定向相比，这通过减小每组的伽马量子接收角来减小视差效应。通过将每个组的所述辐射接收面布置为垂直于它们各自的组轴，实现了闪烁体元件内更均匀的闪烁光分布图案。有利地，因为每个闪烁体元件的闪烁光输出面与平面光学探测器阵列光学连通，所以可以使用平坦的光学探测器阵列。这简化了光学探测器阵列的制造和组装。
任选地，图1中的每个闪烁体元件包括在其伽马辐射接收面与其闪烁光输出面之间延伸的一个或多个侧面。此外，所述伽马辐射接收面和每个闪烁体元件的一个或多个侧面还可包括光学散射和/或光学反射层。这些层可以由已知材料形成，例如PTFE，特氟龙，TiO2，增强型镜面反射体(ESR)膜，金属(包括银和铝)。有利地，上述层改善了闪烁光在生成其的闪烁体元件内的保留。
图2图示了伽马辐射探测器200的第二实施例，其包括多个闪烁体元件2011..n，平面光学探测器阵列202和针孔准直器203。图2的布置对应于关于图1所描述的，附加的特征是，在图2中的闪烁体元件2011..n中的每个闪烁体元件201”1..n的闪烁光输出面彼此平行。
更详细地，在图2的实施例中的伽马辐射探测器200中，所述多个组205a..z包括第一组205a和第二组205b。第二组205b的组轴206b以倾斜角θt相对于第一组205a的组轴206a倾斜。另外，所述第二组205b中的所述一个或多个闪烁体元件中的每个闪烁体元件的闪烁光输出面201”2也以倾斜角θt相对于它的相应的伽马辐射接收面201’2倾斜，使得所述第二组205b中的所述一个或多个闪烁体元件中的每个的闪烁光输出面平行于所述第一组205a中的所述一个或多个闪烁体元件中的每个闪烁体元件的闪烁光输出面201”1。
通过如此成形图2中的闪烁体元件，改善了闪烁体元件2011..n与平面光学探测器阵列202之间的闪烁光的光学耦合效率。此外，闪烁光输出面201”1..n的平行布置提供了将闪烁体元件耦合到平面光学探测器阵列202的鲁棒手段。闪烁体元件2011..n可以例如通过光学透明粘合剂或借助于机械安装而被附接到平面光学探测器阵列202，所述机械安装件被配置为接收闪烁体元件2011..n并且其未在图2中示出。
任选地，图2中所示的伽马辐射探测器200，或者相应地，图1或图3中所示的伽马辐射探测器200可以还包括与平面光学探测器阵列202通信的晶体效率归一化单元。晶体效率归一化单元可以例如是处理器。晶体效率归一化单元被配置为从平面光学探测器阵列的多个离散部分接收数据，其中，每个离散部分与单独的闪烁体元件光学连通，并且其中，所述数据对应于由闪烁体元件响应于接收的伽马量子而生成的光脉冲中的闪烁光子的数量。此外，晶体效率归一化单元被配置为将闪烁体元件归一化因子应用于从平面光学探测器阵列的每个离散部分接收的数据。闪烁体元件归一化因子基于辐射接收面与相应闪烁体元件的闪烁光输出面之间的距离。在使用中，图2的配置中的不同尺寸，或更具体地，不同长度的闪烁体元件可导致针对每个探测到的伽马量子的不同数量的探测到的闪烁光子。这可以例如由闪烁体内的闪烁光子的光学衰减引起。由于探测到的闪烁光子的数量表示探测到的伽马量子的数量，因此前者的误差可能引起伽马源的活性的误差。因此，归一化单元所应用的与长度相关的校正因子可用于减少这些误差。
图3图示了伽马辐射探测器300的第三实施例，其包括多个闪烁体元件3011..n，平面光学探测器阵列302和针孔准直器303。图3的布置对应于关于图1所描述的布置，其额外的特征是，图3的实施例还包括设置在第二组305b的每个闪烁体元件3012与平面光学探测器阵列302之间的一个或多个楔形导光体3012。
更详细地，在图3的实施例中的伽马辐射探测器300中，所述多个组305a..z包括第一组305a和第二组305b。第二组305b的组轴306b以倾斜角θt相对于第一组305a的组轴306a倾斜。所述第二组305b中的所述一个或多个闪烁体元件中的每个闪烁体元件的闪烁光输出面301”2平行于其相应的伽马辐射接收面301’2。此外，第二组305b包括设置在第二组305b的每个闪烁体元件3012与上述平面光学探测器阵列302之间的一个或多个楔形光导307b。每个楔形光导307b具有第一面307’b和第二面307”b，所述第二面307”b被布置为与应的第一面307'b成倾斜角θt，用于经由第一面307’b和第二面307”b来耦合对应的闪烁体元件3012的闪烁光输出面301”2与平面光学探测器阵列302之间的闪烁光。
有利地，在图3中，每个闪烁体元件的伽马辐射接收面相对于其闪烁光输出面的平行布置结合楔形光导提供了与所述阵列的高的光耦合效率。此外，其允许使用更简单的制造方法来制造闪烁体元件。这种闪烁体形状在组装期间对于处理更加鲁棒。
任选地，图5中的第一组305a和第二组305b中的每个闪烁体元件具有其伽马辐射接收面(301’1、301’2)的中心与其闪烁光输出面(301”1、301”2)的中心之间的长度。此外，第一组305a中的每个闪烁体元件的长度任选地等于第二组305b中的每个闪烁体元件的长度。有利地，通过使长度相等，简化了伽马辐射探测器的制造，因为可以使用共同尺寸的闪烁体元件。
图4图示了伽马辐射探测器400的第四实施例，其包括一个或多个闪烁体元件401ort2的正交组405ort2。因此，本发明中的闪烁体元件组可以布置在组的二维阵列中，其中，每个组具有与针孔准直器403的针孔孔口404对准的组轴。更详细地，在图4所示的伽玛辐射探测器包括一个或多个闪烁体元件401ort2的正交组405ort2。正交组405ort2的组轴406ortb以倾斜角θi相对于第一组405a的组轴406a倾斜。此外，正交组轴406ortb在平面Pi中倾斜，该平面Pi相对于包括第二组405b的倾斜角θt的倾斜的平面Pt正交。有利地，通过提供正交组来改善伽马辐射探测器400的视场。尽管在图4中仅示出了三个闪烁体元件组，但是也可以使用形成完整的例如2X2、4X4等，矩形、六边形、圆形等、闪烁体元件的2D阵列的额外组。此外，尽管图4的闪烁体元件几何形状被示出为图2的闪烁体元件几何形状，即，其中第二正交组的闪烁光输出面相对于其相应的辐射接收面倾斜，但是还应当理解，图4的伽马辐射探测器也可以与图1或图3的闪烁体元件几何结构一起使用，具有相应的益处。
图5图示了伽马辐射探测器500，其中，所述平面光学探测器阵列502仅包括一个规则隔开的光探测器元件的连续阵列509x，y，并且其中，每组闪烁体元件505a、505b的闪烁光输出面限定组足的占用面积GFPa、GFPb。因此，阵列502中的光学探测器元件，例如光电探测器或光电二极管，例如在线性阵列的情况下在一个方向上具有固定的间距，或者在2D阵列的情况下在例如正交的方向上具有固定的间距。此外，图5中的每个组占用面积GFPa、GFPb与其一个或多个相邻组占用面积GFPa、GFPb横向分开相应的空间SPab。所述一个或多个空间SPab各自限定具有不与闪烁体元件5011、5012光学连通的光学探测器元件的所术仅一个连续阵列的区域。一个或多个空间SPab可以例如是1、2、5、或10或更多像素宽。因此，存在光学探测器阵列的未使用部分。有利地，在伽马辐射探测器500中使用单个光电探测器元件阵列减轻了设计精确匹配每组覆盖区的阵列的需要，从而简化了制造。任选地，可以忽略光学探测器阵列的未使用部分，即在探测闪烁光期间不读出，从而减少读出时间。
图6图示了伽马辐射探测器600，其中,平面光学探测器阵列602包括规则间隔的光学探测器元件609ax，y、609bx，y多个连续阵列Aa、Ab，每个连续阵列被设置在共同的平坦表面610上。在图6中，每个连续阵列因此是光学探测器元件的单独或离散阵列。此外，图6中的每个连续阵列Aa、Ab与其一个或多个相邻阵列Aa、Ab横向分开相应的间隙Gab。因此，在间隙中没有光电探测器元件，或者至少与每个连续阵列中的光电探测器元件相比，光电探测器元件的面积密度减小。此外，每个组的多个闪烁体元件组605a、605b中的光学耦合到不同的连续阵列(Aa、Ab。这样，伽马辐射探测器600节省了光探测器区域。因此，可以以低成本制造这种稀疏阵列。
图7图示了SPECT成像系统710，其包括至少一个伽马辐射探测器700。SPECT成像系统710可用于对检查区域711内的感兴趣区域ROI成像，以便确定其中的放射性示踪剂的分布。SPECT成像系统710包括固定机架712，其支撑可旋转机架713，一个或多个伽马辐射探测器700被安装在所述可旋转机架713上。支撑托盘714可用于将包括感兴趣区域ROI的对象传送到检查区域711中，以便执行这样的成像过程。伽马辐射探测器700可以是上述伽马辐射探测器的任何实施例。优选地，使用多个这样的伽马辐射探测器，这些探测器i)如图所示地被布置在共同平面上，或者ii)关于检查区域711周围径向布置，使得它们的针孔各自指向，即聚焦在，感兴趣区域ROI的一部分上。在操作中，SPECT成像系统710可以以下面的方式操作。(一个或多个)伽马辐射探测器700朝向感兴趣区域ROI定向，以便探测在放射性示踪剂衰变期间由放射性示踪剂发射的伽马量子。可以通过任选的探测器位置单元715探测(一个或多个)伽马辐射探测器700各个检查区域711的位置。探测器位置单元可以例如包括角度传感器，该角度传感器被配置为确定可旋转机架713的一部分相对于固定机架712的旋转位置φ。(一个或多个)伽马辐射探测器700的(一个或多个)平面光学探测器阵列(图7中未示出)生成电信号，即对应于探测到的伽马量子的伽马衰减事件数据716。伽玛衰变事件数据716指示以下中的一个或多个：i)衰变事件的数量，ii)响应于探测到的衰减事件而生成的闪烁光子的数量，iii)对应于衰减事件数据的每个伽马辐射探测器中的每个光学探测器元件的识别码700，iv)探测到每个衰减事件的时间。数据存储器717接收并存储伽马衰减事件数据716，并将该数据提供给重建处理器718。重建处理器718使用已知的图像重建方法将该数据重建为一幅或多幅断层摄影图像，所述数据任选地包括由探测器位置单元715生成的位置数据，所述一幅或多幅断层摄影图像对应于感兴趣区域ROI内的放射性示踪剂的分布。视频处理器719随后格式化重建的图像数据以在显示设备720上显示。
在另一种配置中，图7的SPECT成像系统可以在可旋转机架处于静止位置的情况下操作，在静态位置期间，以与上述类似的方式采集对应于感兴趣区域ROI内的放射性示踪剂分布的数据。在该配置中，重建处理器生成放射性示踪剂分布的图像，其中可旋转机架处于静止位置，即闪烁成像图像。
在未示出的另一种配置中，可以通过伽玛成像相机来生成闪烁成像图像。伽马成像相机可以包括与重建处理器组合的如本文所述的一个或多个伽马辐射探测器。如在上述SPECT成像系统710中那样，伽马成像相机可以布置在感兴趣区域附近，以便探测在放射性示踪剂衰变期间由放射性示踪剂发射的伽马量子。伽马辐射探测器的平面光学探测器阵列生成电信号，即对应于探测到的伽马量子的伽马衰减事件数据。伽玛衰变事件数据指示以下中的一个或多个：i)衰变事件的数量，ii)响应于探测到的衰减事件而生成的闪烁光子的数量，iii)对应于衰减事件数据的每个伽马辐射探测器中的每个光学探测器元件的识别码700，iv)探测到每个衰减事件的时间。然后，数据存储器接收并存储伽马事件数据，并将该数据提供给重建处理器，该重建处理器使用已知的重建方法将数据重建成对应于感兴趣区域内的放射性示踪剂分布的一个或闪烁成像图像。
图7中的SPECT成像系统700还可以包括未在图7中示出的系统处理器。系统处理器可以与至少数据存储器717和重建处理器718通信。此外，重建处理器718和视频处理器719中的一个或两者也可以被包括在系统处理器内。系统处理器可以被配置为控制SPECT成像系统700。系统处理器可以包括计算机可读指令，所述计算机可读指令当在系统处理器上执行时令使所述处理器执行以下方法步骤：i)从根据权利要求1所述的伽马辐射探测器的平面光学探测器阵列接收伽马衰减事件数据716，所述伽马衰减事件数据716对应于响应于接收的伽马量子由平面光学探测器阵列的一部分多个闪烁光子探测到的闪烁光脉冲的数量和/或由平面光学探测器阵列的一部分探测到的多个闪烁光脉冲中的每个中的闪烁光的数量；并且ii)从伽马衰减事件数据716重建SPECT图像或伽马闪烁成像图像。此外，本文公开的上述方法步骤和/或其他方法步骤可以以计算机可读介质上的指令的形式记录，该指令可由计算机程序产品执行。计算机程序产品可以由专用硬件以及能够执行与适当软件相关联的软件的硬件提供。当由处理器提供时，所述功能可以由单个专用处理器、单个共享处理器或者由多个独立处理器(其中一些可能是共享的)来提供。此外，术语“处理器”或“控制器”的明确使用不应当被解释为排他性地指代能够执行软件的硬件，并且其能够隐含地包括，但不限于：数字信号处理器“DSP”硬件、用于存储软件的只读存储器“ROM”、随机存取存储器“RAM”、非易失性存储器等。此外，本发明的实施例可以采取计算机程序产品的形式，可由提供程序代码的计算机可用或计算机可读介质访问所述计算机程序产品，以供计算机或者任何指令执行系统使用或者与之结合使用。就本说明书的目的而言，计算机可用或计算机可读介质能够是可以包括、存储、交换、传播或发送程序的任何装置，所述程序供指令执行系统、装置或设备使用或者与之结合使用。所述介质能够是电子、磁、光、电磁、红外或半导体系统(或者装置或设备)或传播介质。计算机可读介质的示例包括半导体或固态存储器、磁带、可移除计算机软盘、随机存取存储器“RAM”、只读存储器“ROM”、刚性磁盘和光盘。当前的光盘的示例包括光盘-只读存储器“CD-ROM”、光盘-读/写“CD-R/W”、蓝光碟TM和DVD。
总之，已经描述了提供视差效应补偿的伽马辐射探测器100、200、300、400、500、600、700。伽马辐射探测器包括多个闪烁体元件1011..n、2011..n、3011..n，平面光学探测器阵列102、202、302，以及包括针孔孔口104、204、304的针孔准直器103、203、303。每个闪烁体元件具有伽马辐射接收面101’1..n、201’1..n、301’1..n和相对的闪烁光输出面101”1..n、201”1..n、301”1..n。每个闪烁体元件的伽马辐射接收面面向针孔孔口，以用于响应于从针孔孔口接收的伽马辐射而生成闪烁光。闪烁体元件被布置为组105a..z、205a..z、305a..z。每个组具有组轴106a..z、206a..z、306a..z，其与针孔孔口对齐并且垂直于该组中的每个闪烁体的辐射接收面。所述闪烁体元件中的每个的所述闪烁光输出面与所述平面光学探测器阵列光学连通。
Claims (13)
1.一种伽马辐射探测器(100、200、300、400、500、600、700)，包括：
多个闪烁体元件(1011..n、2011..n、3011..n)；
平面光学探测器阵列(102、202、302)；
针孔准直器(103、203、303)，其包括针孔孔口(104、204、304)；
其中，每个闪烁体元件包括伽马辐射接收面((101’1..n、201’1..n、301’1..n)和相对的闪烁光输出面(101”1..n、201”1..n、301”1..n)，每个闪烁体元件的所述伽马辐射接收面被布置为面对所述针孔孔口以用于响应于从所述针孔孔口接收的伽马辐射而生成闪烁光；
其中，所述多个闪烁体元件被布置成多个组(105a..z、205a..z、305a..z)；每个组包括一个或多个闪烁体元件，并且每个组具有组轴(106a..z、206a..z、306a..z)，所述组轴与所述针孔孔口对齐并且垂直于所述每个组中的所述一个或多个闪烁体中的每个闪烁体的所述辐射接收面；
并且其中，所述多个闪烁体元件中的每个闪烁体元件的所述闪烁光输出面(101”1..n、201”1..n、301”1..n)与所述平面光学探测器阵列(102、202、302)光学连通。
2.根据权利要求1所述的伽马辐射探测器(200)，其中，所述多个组包括第一组(205a)和第二组(205b)；
其中，所述第二组(205b)的组轴(206b)以一倾斜角(θt)相对于所述第一组(205a)的组轴(206a)倾斜；
其中，所述第二组(205b)中的所述一个或多个闪烁体元件中的每个闪烁体元件的闪烁光输出面(201”2)也以所述倾斜角(θt)相对于其对应的伽马辐射接收面(201’2)倾斜，使得所述第二组(205b)中的所述一个或多个闪烁体元件中的每个闪烁体元件的闪烁光输出面平行于所述第一组(205a)中的所述一个或多个闪烁体元件中的每个闪烁体元件的所述闪烁光输出面(201”1)。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的伽马辐射探测器，还包括晶体效率归一化单元；
其中，所述晶体效率归一化单元被配置为从所述平面光学探测器阵列的多个离散部分接收数据，其中，每个离散部分与单独的闪烁体元件光学连通，并且其中，所述数据对应于由闪烁体元件响应于接收的伽马量子而生成的光脉冲中的闪烁光子的数量；并且
其中，所述晶体效率归一化单元被配置为将闪烁体元件归一化因子应用于从所述平面光学探测器阵列的每个离散部分接收的所述数据，并且其中，所述闪烁体元件归一化因子基于对应的闪烁体元件的所述辐射接收面与所述闪烁光输出面之间的距离。
4.根据权利要求1所述的伽马辐射探测器(300)，其中，所述多个组包括第一组(305a)和第二组(305b)；
其中，所述第二组(305b)的组轴(306b)以一倾斜角(θt)相对于所述第一组(305a)的组轴(306a)倾斜；
其中，所述第二组(305b)中的所述一个或多个闪烁体元件中的每个闪烁体元件的所述闪烁光输出面(301”2)平行于其对应的伽马辐射接收面(301’2)；并且
其中，所述第二组(305b)包括设置在所述第二组(305b)的每个闪烁体元件(3012)与所述平面光学探测器阵列(302)之间的一个或多个楔形光导(307b)，每个楔形光导(307b)具有第一面(307’b)和第二面(307”b)，所述第二面(307”b)被布置为与对应的第一面(307’b)成所述倾斜角(θt)以经由所述第一面(307’b)和所述第二面(307”b)来耦合对应的闪烁体元件(3012)的所述闪烁光输出面(301”2)与所述平面光学探测器阵列(302)之间的闪烁光。
5.根据权利要求4所述的伽马辐射探测器，其中，所述第一组(305a)和所述第二组(305b)中的每个闪烁体元件具有其伽马辐射接收面(301’1、301’2)的中心与其闪烁光输出面(301”1、301”2)的中心之间的长度；并且
其中，所述第一组(305a)中的每个闪烁体元件的长度等于所述第二组(305b)中的每个闪烁体元件的长度。
6.根据权利要求2或权利要求4所述的伽马辐射探测器，其中，所述多个组包括正交组(405ort2)，所述正交组包括一个或多个闪烁体元件(401ort2)；
其中，所述正交组(405ort2)的组轴(406ortb)以一倾斜角(θⅰ)相对于所述第一组的(405a)的所述组轴(406a)倾斜，所述正交组轴(406ortb)在一平面(Pi)中倾斜，所述平面(Pi)相对于包括所述第二组(405b)的所述倾斜角(θt)的倾斜的平面(Pt)正交。
7.根据权利要求1所述的伽马辐射探测器，其中，每个闪烁体元件还包括在其伽马辐射接收面与其闪烁光输出面之间延伸的一个或多个侧面；并且
其中，每个闪烁体元件的所述伽马辐射接收面和所述一个或多个侧面还包括光学散射和/或光学反射层。
8.根据权利要求1至7中的任一项所述的伽马辐射探测器(500)，其中，所述平面光学探测器阵列(502)包括规则间隔开的光学探测器元件(509x，y)的仅一个连续阵列；并且其中，每个组(505a、505b)的所述闪烁光输出面限定的组占用面积(GFPa、GFPb)；并且其中，每个组占用面积(GFPa、GFPb)与其一个或多个相邻组占用面积横向间隔开相应的空间(SPab)；并且其中，所述一个或多个空间(SPab)各自限定所述仅一个连续阵列的具有不与所述闪烁体元件光学连通的光学探测器元件的区域。
9.根据权利要求1至5中的任一项所述的伽马辐射探测器(600)，其中，所述平面光学探测器阵列(602)包括规则间隔的光学探测器元件(609ax，y、609bx，y)的多个连续阵列(Aa、Ab)，每个连续阵列被设置在共同的平坦表面(610)上；
其中，每个连续阵列(Aa、Ab)与其一个或多个相邻阵列(Aa、Ab)横向间隔开相应的间隙(Gab)；并且其中，所述多个闪烁体元件组(605a,605b)中的每个组被光学耦合到不同的连续阵列(Aa、Ab)。
10.一种SPECT成像系统，其包括至少一个根据权利要求1所述的伽马辐射探测器。
11.一种用于生成伽马闪烁成像图像的伽玛成像相机，所述伽马成像相机包括根据权利要求1所述的伽马辐射探测器。
12.一种图像重建方法，包括以下步骤：
从根据权利要求1所述的伽马辐射探测器的平面光学探测器阵列接收伽马衰减事件数据716，所述伽马衰减事件数据对应于响应于接收到的伽马量子由所述平面光学探测器阵列的一部分探测到的闪烁光脉冲的数量和/或由所述平面光学探测器阵列的一部分探测到的多个闪烁光脉冲中的每个闪烁光脉冲中的闪烁光子的数量，
利用所述伽马衰减事件数据716来重建SPECT图像或伽马闪烁成像图像。
13.一种包括指令的计算机程序产品，所述指令当在处理器上执行时使所述处理器执行根据权利要求12所述的方法。
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