CN110870777A - 一种用于对光子进行成像的方法、光子成像设备以及产品 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于对光子进行成像的方法、光子成像设备以及产品，一个实施例提供了一种用于对光子进行成像的方法，包括：接收与多个光子事件相关联的数据集，所述光子事件对应于与光子成像设备相互作用的光子，其中所述光子成像设备包括光子引导组件和检测器阵列；光子引导组件包括多个光子引导器，所述光子引导器相对于检测器阵列以一倾斜角度定位；以及通过处理所述数据集产生所述多个光子事件的倾斜平面投影图像。

Description

一种用于对光子进行成像的方法、光子成像设备以及产品
技术领域
本发明涉及利用CZT伽马照相机的治疗诊断成像。
背景技术
成像设备执行许多不同的功能，例如医学成像、安全筛查、图像获取等。成像源可以是放射源、可见光、不可见光或成像设备能够检测的任何类型的源。例如，在医疗环境中，可以向患者注射放射性药物示踪剂，并且成像设备可以获取来自患者身体的伽马光子辐射的发射以用于诊断分析。成像设备可以包括对发射源敏感的伽马照相机，例如，包括对发射源敏感或对发射源起反应的特定物质或物体的照相机。照相机可以包括可能允许成像源确定发射出的信号的位置、能量、时序和强度的各个像素。术语“治疗诊断”是2002年提出的包括“治疗”和“诊断”的混合词。治疗诊断已经成为基于特定靶向诊断测试结合特定靶向治疗的新的医学领域。将诊断能力和治疗能力结合到单光子发射显像剂中的一个示例是用于甲状腺癌的131I-mIBG。
发明内容
总之，一个方面提供了一种用于对光子进行成像的方法，包括：接收与多个光子事件相关联的数据集，所述光子事件对应于与光子成像设备相互作用的光子，其中所述光子成像设备包括光子引导组件和检测器阵列；光子引导组件包括多个光子引导器，所述多个光子引导器相对于所述检测器阵列以一倾斜角度定位；以及通过处理所述数据集产生所述多个光子事件的倾斜平面投影图像。
另一方面提供一种光子成像设备，包括：光子成像设备，其中所述光子成像设备包括光子引导组件和检测器阵列；光子引导组件，所述光子引导组件包括相对于所述检测器阵列以一倾斜角度定位的多个光子引导器；和处理器；存储装置，所述存储装置存储能够由所述处理器执行的指令以：接收与多个光子事件相关联的数据集，所述光子事件对应于与所述光子成像设备相互作用的光子；以及通过处理所述数据集产生所述多个光子事件的倾斜平面投影图像。
另一方面提供了一种产品，包括：存储代码的存储设备，所述代码能够由处理器执行，并且包括：接收与多个光子事件相关联的数据集的代码，所述光子事件对应于与光子成像设备相互作用的光子，其中所述光子成像设备包括光子引导组件和检测器阵列；所述光子引导组件包括多个光子引导器，所述多个光子引导器相对于所述检测器阵列以一倾斜角度定位；和通过处理所述数据集产生所述多个光子事件的倾斜平面投影图像的代码。
前述是概述，因此可以包含细节的简化、概括和省略；因此，本领域技术人员将理解，该概述仅是说明性的，并不旨在以任何方式进行限制。
为了更好地理解实施例连同其它和进一步的特征和优点，结合附图参考以下描述。本发明的范围将在所附权利要求中指出。
附图说明
图1A示出了用于利用CZT进行治疗诊断成像的方法的实施例；
图1B示出了用于利用CZT进行治疗诊断成像的方法的实施例；
图1C示出了用于利用CZT进行治疗诊断成像的方法的实施例；
图2示出了用于利用CZT进行治疗诊断成像的方法的实施例的另一方面；
图3示出了可以使用所公开的实施例的成像设备的另一个实施例；
图4示出了用于图3的可以使用所公开的实施例的示例性成像设备的信息处理装置电路的另一示例；
图5示出了信息处理设备电路的示例；
图6示出了信息处理设备电路的另一个示例。
具体实施方式
容易理解的是，除了所描述的示例性实施例之外，如在本文的附图中总体描述和示出的实施例的部件可以以各种不同的构造来布置和设计。因此，如附图中所表示的，以下对示例性实施例的更详细的描述并不旨在限制如所要求保护的实施例的范围，而仅仅是示例性实施例的代表。
在本说明书中对“一个实施例”或“实施例”(或类似的)的引用意味着结合该实施例描述的特定特征、结构或特性被包括在至少一个实施例中。因此，在本说明书中的各个地方出现的短语“在一个实施例中”或“在实施例中”等不一定全部指代同一实施例。
此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何适当的方式组合在一个或多个实施例中。在以下描述中，提供了许多具体细节以给出对实施例的透彻理解。然而，相关领域的技术人员将认识到，可以在没有一个或多个具体细节的情况下，或者利用其它方法、部件、材料等来实践各种实施例。在其它情况下，未详细示出或描述公知的结构、材料或操作以避免混淆。
成像设备的用户经常期望高空间、时间和能量分辨率的图像输出。例如，具有高空间、时间和能量分辨率的医学图像可以通过将医生指引到患者体内的感兴趣位置来影响患者的护理。许多成像设备利用对被成像的发射类型敏感的照相机来准确地获取图像。照相机图像可以被划分成离散区域或图片元素(像素)，其中每个像素都可以表示所获取的图像内的位置、能谱和强度。
作为说明，在核医学(分子成像)环境中，可以向患者注射放射性药物示踪剂，并且成像设备(伽马照相机)可以获取来自患者体内的伽马光子辐射的发射以用于诊断分析。伽马照相机中的检测器可以包括具有被联接的光子检测器(例如，光电倍增管)的闪烁体，或者可以包括半导体直接转换材料，例如，CdZnTe(CZT)、CdTe、HgI和Si。包括半导体直接转换检测器材料的伽马光子检测器像素阵列具有优于闪烁体加光子检测器伽马照相机的优点，包括优异的能量和空间分辨率，这两者都对治疗诊断成像有贡献。
治疗诊断所需要的是对于诊断成像应用和治疗监测应用两者都表现良好的伽马照相机。举例来说，我们将考虑甲状腺癌的普通核医学治疗，其使用131I-mIBG或其它放射性药物试剂来消融在手术切除癌变甲状腺后剩余的甲状腺组织。出于诊断的目的，碘的甲状腺摄取可以用标准通用 SPECT或甲状腺专用伽马照相机非常适合的不同的同位素123I-mIBG(153 keV伽马发射)成像，这是因为标准9.5mm NaI(82％)或5mm CZT(75％)的阻止本领(由检测器吸收的光子)足以进行有效成像。然而，治疗剂131I-mIBG (364keV伽马发射)在能量上高得多，并且相同标准厚度的伽马照相机对于高能伽马光子的NaI仅阻止35％，并且对于CZT仅阻止29％。我们描述了一种针对这种挑战的新颖的、创造性的解决方案，该解决方案将在使用CZT 伽马照相机的治疗诊断成像中找到直接的临床应用。本文所描述的解决方案可以用于医疗环境中以减少成像时间、改进诊断、降低成本、改进患者结果，并向医疗保健专业人员提供更好的成像数据。
因此，一个实施例提供了使用平行斜孔准直器组件来选择在CZT检测器中具有较长最大路径长度的倾斜入射伽马光子，从而增加阻止本领(吸收)，并因此增加检测效率。描述并公开了改进用于治疗诊断同位素(例如，131I)的CZT检测器的性能的其它方法。
这样的系统和方法提供了对当前成像技术的技术改进。这些改进对于医学成像、降低成像试剂的患者剂量、减少检查/程序时间等可能是重要的。
通过参考附图，将最好地理解所示的示例性实施例。以下描述仅意在作为示例，并且简单地示出某些示例性实施例。
现在参考图1，成像设备和方法的实施例可以在医疗保健环境、安全筛选、制造或可以利用成像设备的任何应用中。例如，成像设备可以是放射成像设备，其中光子被传输通过或者放射成像剂被引入(注射、吸入、摄取)并且然后光子从患者身体发射。另一个示例可以包括用于出于安全目的对辐射或其它感兴趣的材料进行扫描的入口装置的端口或机场。成像设备的另一个示例可以由第一响应者使用以确定环境条件和/或位置的安全性。其它用途也被考虑和公开。
一个实施例可以获取光子发射的一个或多个投影图像。采集图像可以包括接收或获取在光子检测器像素阵列内发生的通信事件。接收或获取相互作用可以包括从一个或多个像素检测单元接收指示相互作用已经发生的一个或多个信号。为了便于阅读，这里的讨论将把光子称为引起相互作用并产生信号的对象。然而，应当理解，对象可以包括光子(任何光谱的光)、放射性粒子或检测单元能够检测的任何类型的能量。光子检测器像素阵列可以包括一个或多个像素检测器单元。光子检测器像素阵列可以以任何构型(例如，网格、砖式图案、散布图案等)被组织。光子检测器像素阵列可以在平面、曲面等中被定向。换句话说，光子检测器像素阵列可以以适合于检测来自发射源的相互作用的方式布置，并且对于不同的应用可以是不同的。例如，来自发射源的光子可以与作为医疗环境中的成像单元的一部分的光子像素阵列上的一个或多个像素相互作用。在SPECT成像中获取多个投影图像。例如，在诸如图3所示的系统310中，台架可以在每组两个投影图像之间旋转6度(每个伽马照相机318一个)，直到已经获取到总共60个投影图像。这些投影图像中的每一个都可以被处理以在被进一步处理以重建患者身体的3D图像之前对衰减和/或散射进行校正，特别是显示了所注入(或摄取或吸入)的放射性同位素示踪剂的分布。
在一个实施例中，像素(图像元素)是指在成像硬件表面上可以仅仅是被成像区域的子集的离散位置。来自一个或多个像素的数据或电子通信可以用于将图像形成为来自一个或多个像素的合成图像。成像设备可以使用许多方法来检测来自像素的通信事件。例如，在消费者照相机中，像素表示由该像素检测到的可见光的位置、强度和波长(能量)。作为另一个示例，在癌症筛查、辐射检测器等中使用的放射成像设备使用由源发射并且可由具有相关联的电路的传感器测量的一类原子粒子或光子，以提供所检测到的放射性粒子或光子的位置、能量和强度(或计数密度)。使用来自像素的通信事件，可以基于来自像素的通信事件的位置、强度和能量或波长来创建图像。换句话说，实施例可以使用在成像期间从像素传输的信号以基于包含在该信号内的信息来创建图像。可以从多个像素收集数据以创建更大面积的图像。
在图1中示意性地示出的具有半导体检测器材料100的实施例中，光子检测器像素阵列可以具有两侧，且金属电极沉积在半导体检测器晶体上。第一侧(在该图中为底部)可以包括多个像素101，也被称为像素化侧，所述多个像素101可以以网格图案布置。该侧可以联接到读出电子器件(为了简化而未示出)，该读出电子器件可以获取来自像素化侧的信号。在电子迁移率远大于空穴迁移率的CdZnTe(CZT)或CdTe的情况下，像素化侧可以是阵列的阳极侧并提供阳极信号。在一些配置中，该侧可以连接到地电位。在一个实施例中，检测器像素阵列的第二侧(在该图中为顶部)可以基本上与第一侧相反，例如，在厚的片状检测器的情况下，第一侧可以是底侧，而第二侧可以是顶侧，典型地是伽马光子120可以从其入射在检测器上的一侧。检测器像素阵列的该第二侧可以是阴极，并且可以连接到负电压偏置。
在图1中，单个像素101由CZT晶体100的板中的竖直虚线示出。作为示例，对于临床应用，像素101可以是具有1.0mm到2.5mm的像素间距的正方形，并且CZT检测器的厚度可以是5mm。为了形成聚焦图像，伽马照相机318需要准直器组件317或准直器组件110，如图1中由黑色填充条111的阵列所示。图1a中的图示表示平行孔准直器组件，所述平行孔准直器组件可以具有六边形或方形孔112的阵列。隔片111通常可由铅(Pb)或钨(W)制成。准直器在效率(灵敏度)、空间分辨率和隔片穿透度方面的性能由准直器设计的几个几何参数确定：孔114的直径、隔片115的材料和厚度、隔片 (和孔)116的长度、以及准直器110与伽马检测器100之间的间隔117。如本领域技术人员将认识到的，存在基于这些参数预测准直器性能的很好地制定的教科书公式。还存在其它类型的准直器组件，包括平行孔(如图1a中所示)、平行斜孔(如图1b中所示)、聚焦孔、狭缝板条、旋转板条、多针孔、编码孔眼和康普顿散射准直器。
如将参考图2更详细地讨论的，标准5mm厚CZT检测器的厚度不足以有效地对治疗的131I(364keV)进行成像。明显的解决方案是使用更厚的 CZT，例如7mm厚。这种明显的解决方案的主要问题是CZT昂贵，并且构成伽马照相机成本的重要部分。如果CZT的成本与体积成线性比例，则 7mm厚的CZT检测器的成本将比5mm厚的CZT检测器的成本高40％。实际成本可比线性更快地放大。需要一种不明显的新颖解决方案。
图1b示出了这种解决方案。在图1b中发现与图1a中相同的元件。然而，图1b中的平行孔准直器组件110以角度θ113倾斜。像素化101CZT检测器100 不变。图1b中的平行斜孔准直器组件110将冲击在检测器100上的入射伽马光子120限制到倾斜角113周围的小立体角范围。非显而易见的效果是，入射光子现在在CZT检测器中具有更长的最大路径长度，并且更可能被阻止和检测到。因此，效果是增加检测器的效率(灵敏度)。实际上，如将关于图2所讨论的，倾斜角113根据公式L＝T/cos(θ)增加最大路径长度L，其中T 是检测器100的厚度。如果T＝5mm以及θ＝45°，则L＝7.1mm。由于较长的最大路径长度以及因此在倾斜入射角处的较大的阻止本领，这种效率的几何提升意味着通过使用平行斜孔准直器并调整图像重建算法以考虑不同的准直器-检测器响应，可以避免较厚、较昂贵的检测器。应当注意，总的系统效率是准直器和检测器分辨率的卷积。如果平行斜孔准直器没有被设计成考虑效率和空间分辨率之间的折衷，则在倾斜光子入射角处增加的检测器效率的益处可能会丧失。
本领域技术人员将认识到，存在基于使用倾斜入射光子轨迹的原理的其它准直实施例，以受益于检测器中较长的最大路径长度的较高阻止本领。例如，一个实施例可以利用一个或多个针孔孔眼。通常，针孔孔眼将允许倾斜入射的光子撞击检测器。此外，针孔的中心轴线可以倾斜于检测器的法向矢量(垂直于表面平面)，在这种情况下，入射光子方向的分布将朝向倾斜的中心轴线偏斜。另一个实施例可以使用倾斜编码孔眼准直器，或聚焦准直器(会聚或发散)。
为了有效地使用具有像素化CZT检测器100的倾斜入射伽马光子120，必须解决一些额外的考虑因素。首先，注意在图1a中，入射光子120的路径被限制到单个像素101。如本领域技术人员将认识到的，这是一种简化。有几种机制用于将入射光子120的信号扩散到相邻像素101中。伽马光子 120与CZT检测器100的相互作用产生包括电子和空穴的电荷云。施加到阴极的偏置电压(典型地约-100V/mm)生成电场，该电场使电子朝向地电位像素化阳极(图1中的底部)加速，并使空穴朝向负电位阴极(图1中的顶部)加速。如果相互作用发生在像素101的边缘附近，则电荷云可以与相邻像素 101重叠，并且电荷可以被共享。在使光子120的剩余能量在光电相互作用中被转移之前，光子120将发生康普顿散射一次或几次也是可能的。那些康普顿散射事件可以导致光子120能量在两个或更多个像素之间被共享。在本发明的一个实施例中，相邻像素之间的电荷共享可以被校正，以提高 CZT检测器100的光峰效率。可以对多个康普顿散射事件以及电荷云共享进行校正，如2018年3月15日提交的美国专利申请15/922,598中详细描述的。
在图1b中示出了第二种考虑，其中倾斜入射光子120的路径穿过多个像素101。如本领域技术人员将认识到的，视差误差可能由该几何结构引入。如图1b所示，三个不同的像素101被倾斜入射光子120的路径穿过。大部分相互作用能量可以沉积在这三个像素101中的任一个中，这三个像素 101又可以与相邻像素共享一些电荷云。如果相互作用靠近阴极(CZT检测器100的顶部表面)发生，则光子120的位置可以被正确地分配，但是如果相互作用靠近像素化阳极(CZT检测器100的底部表面)发生，则光子120的位置可以被不正确地分配。该视差误差导致图像模糊。本发明的实施例通过估计相互作用深度来避免视差问题，如在2018年3月15日提交的共同拥有的美国专利申请15/922,598中详细描述的。因此，CZT检测器优于闪烁体检测器的另一个优点是测量相互作用深度的能力。
本发明的实施例仅在应用图1b的平行斜孔准直器组件110时工作良好。然而，包括相邻电荷共享校正和/或相互作用深度估计的实施例将表现出改进的性能。本发明的另一个优点是，几乎所有的SPECT成像系统都包括两个或更多个伽马照相机。考虑在患者的两侧上直接相反180度的两个伽马照相机的更常见配置，如图1c或图3中所示。如果两个伽马照相机(100 或318)都被配置有指向相同方向的平行斜孔准直器组件(110或317)，则记录立体图像。患者130可以具有包括一定浓度的放射性示踪剂的器官或病变131，所述一定浓度的放射性示踪剂在所有方向上发射伽马光子120。平行斜孔准直器110允许窄立体角范围的伽马光子120冲击在检测器100上。每个检测器100上的器官或病变131的2D投影图像取决于检测器相对于器官或病变131的3D位置。该对图像具有在由倾斜准直器孔选择的2D投影图像位移中被编码的深度信息。图像重建软件可以考虑该立体信息以改善患者体内放射性同位素分布的三维图像。实际上，仅有一个投影角度(即平面图像，而不是多个投影角度的SPECT图像)，立体定向图像重建将包含重要的3D信息。
因此，本文所描述的各种实施例代表对可能需要对所成像材料的高灵敏度和分辨率的成像设备的技术改进。使用本文所描述的技术，可以显著地提高系统的检测效率，使得不需要更长的成像期和/或更高的放射剂量，可以利用更低的成像期持续时间和/或更低的放射剂量来实现更完整的图像。
现在参考图2，我们可以量化由本发明的实施例实现的效率改进的一个方面。曲线图200示出了通过各种厚度范围为0至15mm的CZT检测器的总伽马光子吸收。用于医学诊断成像应用的典型厚度是5mm。最常用的成像同位素是99mTc(140keV伽马发射)，如实线曲线201所示。总吸收包括用于伽马-CZT相互作用的光电和康普顿散射机制。最常用的治疗同位素是131I(364keV伽马发射)，如另一条实线曲线202所示。其它医学成像同位素用虚线曲线绘制。有两种特定的CZT厚度被调出以用于比较：5mm(竖直虚线205)和7.1mm(竖直虚线206)。这些值被示出是因为5mm是用于医疗应用 CZT检测器的标准厚度，并且如在前述示例中，如果T＝5mm并且倾斜角 (113)θ＝±45°，则L＝7.1mm，其中L是最大伽马光子路径长度。下表列出了图2中所包括的伽马发射能量和医学成像同位素，CZT中用于各种伽马光子能量的光电和康普顿相互作用的分数，以及5mm和7.1mm CZT以及用于比较的大多数伽马照相机中所用的标准9.5mm NaI闪烁体的三种阻止本领 (总伽马光子吸收(％))。
Figure BDA0002184157890000091
7.1mm CZT柱代表本发明的45度的准直器倾斜角(113)的能力。将该柱与9.5mmNaI闪烁体的阻止本领进行比较，表明CZT伽马检测器可能比NaI 检测器更有效。为了匹配NaI性能，可以使用大约37度的倾斜角。如本领域技术人员将认识到的，准直器和伽马光子检测器两者都有助于检测效率，因此完整的分析将要求也考虑准直器设计。
参考图3，各种实施例的像素化检测器和/或伽马照相机可以被设置为不同类型的成像系统的一部分，例如，诸如正电子发射断层显像(PET)成像系统、单光子发射计算机断层显像(SPECT)成像系统和/或x射线成像系统和x射线计算机断层显像(CT)成像系统等的核医学(NM)成像系统。例如，图3是根据各种实施例构造的医学成像系统310的示例性实施例的透视图，在该示例性实施例中，该医学成像系统310是SPECT成像系统。系统310包括一体式台架312，所述一体式台架312进一步包括围绕台架中心孔332定向的转子314。转子314被配置成支撑一个或多个NM像素化照相机318和相关联的准直器组件317(示出了两个照相机318和两个准直器317)，例如但不限于伽马照相机、SPECT检测器、多层像素化照相机(例如，康普顿照相机)和/或PET检测器。应当注意，当医学成像系统310包括CT照相机或x射线照相机时，医学成像系统310还包括用于朝向检测器(318或未示出的单独的x射线检测器)发射x射线辐射的x射线管(未示出)。在各种实施例中，照相机318由像素化检测器形成，如本文更详细地描述的。转子314还被配置成围绕检查轴线319轴向旋转。
患者台320可以包括滑动地联接到床支撑系统324的床322，所述床支撑系统324可以直接联接到地板或者可以通过机械地联接到台架312的基座326联接到台架312。床322可以包括滑动地联接到床322的上表面330的担架328。患者台320被配置成便于患者(未示出)进入和离开检查位置，该检查位置与检查轴线319基本上对准，并且其中患者定位于伽马照相机318 的视场中。在成像扫描期间，可以控制患者台320以将床322和/或担架328 轴向移动到孔332中和从孔332中移出。成像系统310的操作和控制可以以本领域已知的任何方式执行。应当注意，各种实施例可以结合包括旋转台架或固定台架的成像系统来实施。
现在参考图4，其示出了说明成像系统450的框图，该成像系统450具有安装在台架上的根据各种实施例配置的多个像素化成像检测器和/或伽马照相机。应当注意，成像系统也可以是多模态成像系统，例如NM/CT 成像系统。图示为SPECT成像系统的成像系统450通常包括安装在台架456 上的多个像素化成像检测器452和454(图示了两个)。应当注意，可以提供额外的成像检测器。成像检测器452和454相对于患者458位于台架456的孔 460中的多个位置处(例如，如图所示，处于“L模式”90度配置)。患者458 被支撑在患者台462上，使得可以获取患者458体内的感兴趣结构(例如，心脏)所特有的辐射或成像数据。应当注意，尽管成像检测器452和454被配置成用于台架456的可移动操作(在方位角周围、径向地进出、可围绕轴线旋转、可围绕枢轴倾斜等)，但是在一些成像系统中，成像检测器固定地联接到台架456并且处于静止位置，例如在PET成像系统中(例如，成像检测器的环)。还应当注意，成像检测器452和454可以由与如本文所描述的不同材料形成，并且以本领域已知的不同构造(例如，平板或弯曲面板)设置。
一个或多个准直器可以设置在成像检测器452和成像检测器454中的一个或多个的辐射检测面(图3中的317，但在图4中未示出)的前面。成像检测器452和454获取2D图像，该2D图像可以由像素的x和y位置以及成像检测器452和454的位置来限定。辐射检测面(未示出)指向例如患者458，患者 458可以是人类患者、动物、机场行李等。
控制器单元464可以控制患者台462相对于成像检测器452和成像检测器454的移动和定位以及成像检测器452和454相对于患者458的移动和定位，以将患者458的期望的解剖结构定位在成像检测器452和454的视场 (FOV)内，这可以在获取感兴趣的解剖结构的图像之前执行。控制器单元 464可以具有患者台控制器465和台架电机控制器467，所述患者台控制器 465和台架电机控制器467每一个都可以由处理单元468自动命令、由操作者手动控制、或其组合。患者台控制器465可以移动患者台462，以相对于成像检测器452和成像检测器454的FOV来定位患者458。另外，或可选地，成像检测器452和成像检测器454可以在台架电机控制器467的控制下相对于患者458移动、定位或定向，或围绕患者458旋转。
成像数据可以被组合并重建为图像，所述图像可以包括2D图像、3D 体积或随时间(4D)推移的3D体积。数据采集系统(DAS)470接收由成像检测器452和成像检测器454生成的模拟和/或数字电信号数据，并解码该数据以用于如本文更详细描述的后续处理。图像重建处理器472从DAS470接收数据，并使用本领域已知的任何重建过程重建图像。可以提供数据存储设备474以存储来自DAS 470的数据或重建的图像数据。还可以提供诸如键盘、鼠标、触摸屏等的输入设备476来接收用户输入，并且可以提供显示器478 来显示所重建的图像。电荷位置确定模块480可以为每个伽马光子与像素化成像检测器452和像素化成像检测器454的相互作用提供x和y位置。在一个实施例中，可以确定相互作用深度的z位置。
在一个实施例中，成像设备可以安装在用于安全扫描的位置。例如，该设备可以位于机场安全检查站、行李筛查位置等。该设备可以包括多个 x射线源和多个像素化光子检测器阵列。在一个实施例中，成像设备可以是永久性地固定的、可移动的或完全便携的。例如，成像设备可以是供第一响应者、安全或评估团队使用的手持式设备。在安全环境之外的其它使用是预期的并且被公开的。如本领域技术人员应当理解的，医疗保健成像和安全筛查都仅仅是示例。如本文中所描述的技术的其它可能的应用是可能的和预期的。
在一个实施例中，接收设备可以包括对亚原子粒子或光子敏感的传感器。接收设备可以记录位于接收设备中的传感器阵列上的通信事件(也被称为相互作用)。阵列中的传感器中的每个都可以表示为最终图像中的像素。在成像过程中，光子或粒子可能会撞击一个或多个像素检测单元。在一个实施例中，从一个或多个像素检测单元接收到的信号可以用于分离未散射的光子发射和散射的光子发射，并且使用这两者来重建图像。在医疗保健环境中，这可以允许医疗保健专业人员在更少的时间内获得更好的成像，并且向患者递送更少的放射性标记剂量，从而可以导致更好的治疗计划并降低医疗成本，例如，可以获得更好的效率并且可以减少成像期的持续时间。
本领域技术人员将认识到，使用CZT伽马照相机的治疗诊断成像的示例已经被描述为本发明的一个实施例，其旨在用于更广泛的应用范围。因此，通过像素化CZT伽马照相机的示例已经示出了光子成像设备，并且通过相应的伽马光子准直器组件已经示出了光子引导组件。光子成像设备的预期的更一般的描述可以应用于任何波长或能量的光子，其中相应的光子引导组件可以包括适当的技术，例如用于光学光子照相机的玻璃透镜组件或用于红外照相机的蓝宝石透镜组件。
治疗诊断成像的一个实施例应用于智能电话、平板电脑等，其普遍包括像素化光学摄影照相机和像素化图像的显示器。虽然各种其它电路、电路系统或部件可以用在信息处理设备中，但是关于智能电话和/或平板电脑电路系统500，图5中所示的示例包括例如在平板电脑或其它移动计算平台中找到的芯片设计上的系统。软件和(一个或多个)处理器被组合在单个芯片510中。如本领域所公知的，处理器包括内部运算单元、寄存器、高速缓冲存储器、总线、I/O端口等。内部总线等取决于不同的供应商，但是基本上所有的外围设备(520)都可以附接到单个芯片510。电路系统500将处理器、存储器控制和I/O控制器集线器全部组合到单个芯片510中。此外，这种类型的系统500通常不使用SATA或PCI或LPC。公共接口例如包括SDIO 和I2C。
存在(一个或多个)电力管理芯片530，例如，电池管理单元BMU，所述电力管理芯片530管理例如经由可再充电电池540供应的电力，可再充电电池540可通过连接到电源(未示出)来再充电。在至少一种设计中，使用诸如510的单个芯片来提供类似BIOS的功能和DRAM存储器。
系统500通常包括用于连接到诸如电信网络和无线因特网设备(例如，接入点)的各种网络的WWAN收发器550和WLAN收发器560中的一个或多个。另外，通常包括设备520，例如，诸如照相机的图像传感器。系统500 通常包括用于数据输入和显示/呈现的触摸屏570。系统500通常还包括各种存储器设备，例如快闪存储器580和SDRAM 590。本文所描述的部件可以适用于在成像设备中使用。
图6描述了信息处理设备电路、电路系统或部件的另一个示例的框图。图6中示出的示例可以对应于诸如个人计算机、膝上型计算机的计算系统或可以体现由这样的设备普遍包括的像素化数字照相机检测到的治疗诊断成像的其它设备。例如在医学成像应用中，当计算系统被附接到伽马照相机时，散射成像也可以在计算系统上执行。从本文的描述中显而易见的是，实施例可以包括图6中所示出的示例的其它特征或仅一些特征。
图6的示例包括所谓的芯片组610(一起工作的一组集成电路或芯片、芯片组)，所述芯片组610具有可以根据制造商(例如，INTEL、AMD、ARM 等)而变化的架构。INTEL是Intel公司在美国和其它国家的注册商标。AMD 是Advanced Micro Devices，Inc.在美国和其它国家的注册商标。ARM是 ARM Holdings plc在美国和其它国家的未注册商标。芯片组610的架构包括核和存储器控制组620以及经由直接管理接口(DMI)642或链路控制器644 交换信息(例如，数据、信号、命令等)的I/O控制器集线器650。在图6中， DMI 642是芯片到芯片接口(有时称为“北桥”与“南桥”之间的链路)。核和存储器控制组620包括经由前端总线(FSB)624交换信息的一个或多个处理器622(例如，单核或多核)和存储器控制器集线器626；注意，组620 中的部件可以被集成在代替传统的“北桥”型架构的芯片中。如本领域所公知的，一个或多个处理器622包括内部运算单元、寄存器、高速缓冲存储器、总线、I/O端口等。
在图6中，存储器控制器集线器626与存储器640接口(例如，以提供对可被称为“系统存储器”或“存储器”的RAM类型的支持)。存储器控制器集线器626还包括用于显示装置692(例如，CRT、平板、触摸屏等)的低电压差分信号(LVDS)接口632。方框638包括可以经由LVDS接口632支持的一些技术(例如，串行数字视频、HDMI/DVI、显示端口)。存储器控制器集线器626还包括可以支持离散图形636的PCI-Express接口(PCI-E)634。
在图6中，I/O集线器控制器650包括SATA接口651(例如，用于HDD、 SDD等680)、PCI-E接口652(例如，用于无线连接682)、USB接口653(例如，用于诸如数字转换器、键盘、鼠标、照相机、电话、麦克风、存储器、其它连接设备等的设备684)、网络接口654(例如，LAN)、GPIO接口655、LPC 接口670(用于ASIC 671、TPM 672、超级I/O 673、固件集线器674、BIOS支持675以及诸如ROM 677、闪存678和NVRAM 679的各种类型的存储器 676)、电源管理接口661、时钟发生器接口662、音频接口663(例如，用于扬声器694)、TCO接口664、系统管理总线接口665和SPI闪存666，SPI闪存 666可以包括BIOS 668和引导代码690。I/O集线器控制器650可以包括千兆位以太网支持。
该系统在通电时可以被配置为执行存储在SPI闪存666中的用于BIOS 668的引导代码690，并且此后在一个或多个操作系统和应用软件(例如，存储在系统存储器640中)的控制下处理数据。操作系统可以被存储在各种位置中的任一位置中，并且例如根据BIOS668的指令来访问。如本文所述，设备可以包括比图6的系统中所示的更少或更多的特征。
例如如图5或图6中所概述的信息处理设备电路可以一般地用于诸如平板电脑、智能电话、个人计算机设备和/或用户可以在这里所描述的系统中使用或与这里所描述的系统一起使用的电子设备的设备中。例如，图5 中概述的电路系统可以在平板电脑或智能电话实施例中被实施，而图6中概述的电路系统可以在个人计算机实施例中被实施。
SPECT的医学模态已经在本发明的说明书中使用以用于说明。如本领域技术人员将理解的，其它医疗、安全或非破坏性测试应用也可以从本发明受益。SPECT、PET和伽马照相机是光子发射模态；相比之下，诸如X 射线CT、X射线荧光、X射线乳房照相术和X射线放射照相术的光子传输模态可以使用所描述的方法来改善性能，包括检测效率、图像对比度、空间分辨率和图像定量中的至少一个。
如本领域技术人员将理解的，各个方面可以体现为系统、方法或产品设备。因此，各方面可以采取完全硬件的实施例或包括软件的实施例的形式，该形式在本文中通常可以全部被统称为“电路”、“模块”或“系统”。此外，各方面可以采取在一个或多个设备可读介质(一个或多个)中实现的产品设备的形式，所述一个或多个设备可读介质(一个或多个)具有与其一起实现的设备可读程序代码。
应当注意，可以使用存储在诸如非信号存储设备的可读存储介质设备上的、由处理器执行的指令来实现这里描述的各种功能。存储设备可以是例如电、磁、光、电磁、红外或半导体系统、装置或设备，或者前述的任何合适的组合。存储介质的更具体的示例将包括以下内容：便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或闪存)、便携式光盘只读存储器(CD-ROM)、光存储设备、磁存储设备或前述的任何合适的组合。在本文件的上下文中，存储设备不是信号，并且“非瞬态”包括除信号介质之外的所有介质。
可以使用任何适当的介质来传输在存储介质上实现的程序代码，包括但不限于无线、有线、光纤电缆、RF等，或者前述的任何合适的组合。
用于执行操作的程序代码可以用一种或多种编程语言的任意组合来编写。程序代码可以完全在单个设备上执行，部分地在单个设备上执行，作为独立的软件包执行，部分地在单个设备上执行，以及部分地在另一设备上执行，或者完全在另一设备上执行。在一些情况下，设备可以通过任何类型的连接或网络连接，所述连接或网络包括局域网(LAN)或广域网 (WAN)，或者可以通过其它设备(例如，通过使用因特网服务提供商的因特网)、通过无线连接(例如，近场通信)或通过诸如通过USB连接的硬线连接进行连接。
在此参考附图描述了示例性实施例，附图示出了根据各种示例性实施例的示例性方法、设备和程序产品。应当理解，动作和功能可以至少部分地由程序指令来实现。这些程序指令可以被提供给设备的处理器、专用信息处理设备或其它可编程数据处理设备以产生机器，使得经由设备的处理器执行的指令实现指定的功能/动作。
值得注意的是，虽然在附图中使用了特定的方框，并且已经示出了方框的特定顺序，但是这些是非限制性示例。在某些上下文中，可以组合两个或更多个方框，可以将方框分割成两个或更多个方框，或者可以适当地对某些方框进行重新排序或重新组织，因为明确示出的示例仅用于描述的目的，而不应被解释为限制性的。
如本文所用，除非另外清楚地指出，单数“一”和“一个”可以解释为包括复数“一个或多个”。
已经出于说明和描述的目的呈现了本公开，但是并不旨在穷举或限制。许多修改和变化对于本领域的普通技术人员来说是显而易见的。选择和描述示例性实施例是为了解释原理和实际应用，并且使本领域的其他普通技术人员能够理解具有适于预期的特定用途的各种修改的各种实施例的公开。
因此，尽管在此已经参考附图描述了说明性示例实施例，但是应当理解，本描述不是限制性的，并且在不背离本公开的范围或精神的情况下，本领域技术人员可以在其中影响各种其它改变和修改。

Claims (20)

1.一种用于对光子进行成像的方法，包括：
接收与多个光子事件相关联的数据集，所述光子事件对应于与光子成像设备相互作用的光子，其中所述光子成像设备包括光子引导组件和检测器阵列；
所述光子引导组件包括多个光子引导器，所述多个光子引导器相对于所述检测器阵列以一倾斜角度定位；以及
通过处理所述数据集产生所述多个光子事件的倾斜平面投影图像。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述光子成像设备包括伽马照相机。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述检测器阵列包括闪烁体，所述闪烁体具有光电检测器阵列和像素化固态检测器阵列中的至少一个。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述检测器阵列包括像素化固态检测器阵列；以及
其中所述像素化固态检测器阵列包括碲锌镉(CdZnTe或CZT)晶体和碲化镉(CdTe)晶体中的一种。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述光子引导组件包括准直器，所述准直器具有平行斜孔、多个针孔、倾斜编码孔眼和聚焦孔中的至少一个。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，处理所述数据集包括：
应用像素电荷共享校正。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，处理所述数据集包括：
针对光子事件中的每一个测量相互作用深度。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，处理所述数据集包括：
组合康普顿散射事件。
9.根据权利要求1所述的方法，还包括：
使用多个倾斜平面投影图像对选自由立体图像和层析图像构成的组的图像进行重建。
10.根据权利要求1所述的方法，还包括选自由光学光子照相机和红外照相机构成的组的照相机。
11.一种光子成像设备，包括：
光子成像设备，其中所述光子成像设备包括光子引导组件和检测器阵列；
光子引导组件，所述光子引导组件包括相对于所述检测器阵列以一倾斜角度定位的多个光子引导器；和
处理器；
存储装置，所述存储装置存储能够由所述处理器执行的指令以：
接收与多个光子事件相关联的数据集，所述光子事件对应于与所述光子成像设备相互作用的光子；以及
通过处理所述数据集产生所述多个光子事件的倾斜平面投影图像。
12.根据权利要求11所述的光子成像设备，其中，所述光子成像设备包括伽马照相机。
13.根据权利要求11所述的光子成像设备，其中，所述检测器阵列包括闪烁体，所述闪烁体具有光电检测器阵列和像素化固态检测器阵列中的至少一个。
14.根据权利要求13的光子成像设备，其中所述检测器阵列包括像素化固态检测器阵列；以及
其中所述像素化固态检测器阵列包括碲锌镉(CdZnTe或CZT)晶体和碲化镉(CdTe)晶体中的一种。
15.根据权利要求11所述的光子成像设备，其中，所述光子引导组件包括准直器，所述准直器具有平行斜孔、多个针孔、倾斜编码孔眼和聚焦孔中的至少一个。
16.根据权利要求11所述的光子成像设备，其中，处理所述数据集包括：
应用像素电荷共享校正。
17.根据权利要求11所述的光子成像设备，其中，处理所述数据集包括：
针对光子事件中的每一个测量相互作用深度。
18.根据权利要求11所述的光子成像设备，其中，处理所述数据集包括：
组合康普顿散射事件。
19.根据权利要求11所述的光子成像设备，还包括：
使用多个倾斜平面投影图像对选自由立体图像和层析图像构成的组的图像进行重建。
20.一种产品，包括：
存储代码的存储设备，所述代码能够由处理器执行，并且包括：
接收与多个光子事件相关联的数据集的代码，所述光子事件对应于与光子成像设备相互作用的光子，其中所述光子成像设备包括光子引导组件和检测器阵列；
所述光子引导组件包括多个光子引导器，所述多个光子引导器相对于所述检测器阵列以一倾斜角度定位；和
通过处理所述数据集产生所述多个光子事件的倾斜平面投影图像的代码。
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