CN112512424B - 多模态康普顿和单光子发射计算机断层摄影医学成像系统 - Google Patents

Abstract

一种多模态成像系统允许可选择的光电效应和/或康普顿效应检测。摄像机或检测器是具有捕集器检测器（13）的模块（11）。根据用途或设计，散射检测器（12）和/或编码物理孔径（110）相对于患者空间定位在捕集器检测器（13）之前。对于低能量，通过散射检测器（12）的发射继续通过编码孔径（110），以由捕集器检测器（13）使用光电效应来检测。或者，不提供散射检测器（12）。对于较高能量，一些发射在散射检测器（12）处散射，并且从散射所产生的发射经过或通过编码孔径（110），以在用于使用康普顿效应进行检测的捕集器检测器（13）处被检测。或者，不提供编码孔径（110）。相同的模块（11）可以用于使用光电效应和康普顿效应两者进行检测，其中，散射检测器（12）和编码孔径（110）两者都设有捕集器检测器（13）。多个模块（11）可以定位在一起以形成更大的摄像机，或者单独使用模块（11）。通过使用模块（11），可以使用任何数量的模块（11）来与多模态成像系统进行配合。一个或多个这样的模块（11）可以被添加到用于多模态成像系统的另一成像系统（例如，CT或MR）。

Description

多模态康普顿和单光子发射计算机断层摄影医学成像系统

背景技术

本实施例涉及核成像，例如单光子发射计算机断层摄影（SPECT）成像。缓慢旋转大视场SPECT系统依赖于物理准直器的存在。与位置灵敏检测器组合的平行孔准直器形成图像。依赖于用于检测来自患者体内的放射性同位素的发射的光电效应，这些准直SPECT系统被限于低能光子发射同位素，例如Tc99m。图像质量和效率是用于SPECT医学应用的任何图像形成系统的关键参数。提高的灵敏度和图像质量是成像更高光子能量的增加可能性以及新SPECT图像形成系统中的期望特征。

康普顿效应允许成像更高能量。康普顿成像系统被构造为测试平台，例如组装散射环，然后捕集器环被安装到大框架。电子装置被连接以从幻象（phantom）的发射中检测基于康普顿的事件。康普顿成像系统未能解决在任何商业临床环境中实际使用的设计和约束要求。当前的建议缺乏集成到诊所中的成像平台中的能力，或者缺乏解决商业需要的设计和约束要求（即，灵活性和可扩展性）。

发明内容

作为介绍，下面描述的优选实施例包括用于医学成像的方法和系统。一种多模态成像系统允许可选择的光电效应和/或康普顿效应检测。摄像机或检测器是具有捕集器检测器的模块。根据用途或设计，散射检测器和/或编码物理孔径相对于患者空间定位在捕集器检测器之前。对于低能量，通过散射检测器的发射继续通过编码孔径，以由捕集器检测器使用光电效应进行检测。或者，不提供散射检测器。对于较高能量，一些发射在散射检测器处散射，并且来自散射的所得发射经过或通过编码孔径，以在用于使用康普顿效应进行检测的捕集器检测器处被检测。或者，不提供编码孔径。在散射检测器和编码孔径两者都设有捕集器检测器的情况下，可以使用相同的模块来使用光电效应和康普顿效应两者进行检测。多个模块可以定位在一起以形成更大的摄像机，或单独使用模块。通过使用模块，可以使用任何数量的模块来与多模态成像系统进行配合。一个或多个这样的模块可以被添加到用于多模态成像系统的另一成像系统（例如，CT或MR）。

在第一方面，多模态医学成像系统包括第一模块，所述第一模块具有第一捕集器检测器、用于与所述捕集器检测器间隔开的第一散射检测器的位置、以及用于患者空间与所述第一捕集器检测器之间的第一物理孔径的位置。图像处理器配置成在第一散射检测器包括在第一模块中的情况下确定康普顿事件的入射角，并且在第一物理孔径包括在第一模块中的情况下对光电事件进行计数。

在第二方面，一种医学成像系统包括固态检测器模块，每个固态检测器模块具有第一检测器，所述第一检测器被布置为与形成编码孔径的板和散射检测器中的任一者或两者一起使用。固态检测器模块在法向于来自纵向患者轴的径向的横截面中具有三个、五个或六个侧，使得固态检测器模块堆叠在一起以形成网格球顶的一部分。

在第三方面，提供了一种用于形成康普顿摄像机和/或单光子发射计算机断层摄影摄像机的方法。捕集器检测器被容纳在壳体中。捕集器检测器被布置为与编码孔径一起可用于相对较低发射能量，并且与散射检测器一起可用于相对较高发射能量。壳体被成形为网格球顶的一部分。壳体相对于具有编码孔径和散射检测器中的所选择的一个或两个的患者床来安装。

本发明由所附权利要求来限定，并且本部分中的任何内容都不应被认为是对那些权利要求的限制。本发明的其他方面和优点将在下面结合优选实施例进行讨论，并且可以在随后独立地或组合地要求保护。

附图说明

组件和附图不一定是按比例绘制的，而是将重点放在说明本发明的原理上。此外，在附图中，相同的附图标记遍及不同的视图表示对应的部分。

图1是根据一个实施例的康普顿摄像机的多个模块的透视图；

图2示出示例性散射检测器；

图3示出示例性捕集器检测器；

图4A是康普顿摄像机的一个实施例的侧视图，图4B是图4A的康普顿摄像机的端视图，并且图4C是图4B的康普顿摄像机的一部分的详细视图；

图5是医学成像系统中的康普顿摄像机的一个实施例的透视图；

图6是医学成像系统中的完整环康普顿摄像机的一个实施例的透视图；

图7是医学成像系统中的部分环康普顿摄像机的一个实施例的透视图；

图8是医学成像系统中的具有轴向延伸的部分环的完整环康普顿摄像机的一个实施例的透视图；

图9是医学成像系统中的基于单个模块的康普顿摄像机的一个实施例的透视图；

图10是用于形成康普顿摄像机的方法的示例性实施例的流程图；

图11示出具有用于使用光电效应和康普顿效应两者进行成像的介入（intervening）编码孔径的散射检测器和捕集器检测器；

图12是来自针对网格球顶状（geodesic dome-like）结构而成形的模块的完整环多模态摄像机的一个实施例的透视图；

图13是来自针对网格球顶状结构而成形的模块的双环多模态摄像机的一个实施例的透视图；

图14是来自针对网格球顶状结构而成形的模块的多模态摄像机中的轴向堆叠的多个完整环的一个实施例的透视图；

图15是由针对网格球顶状结构而成形的三个模块所形成的多模态摄像机的一个实施例的透视图；以及

图16是由针对网格球顶状结构而成形的三个模块所形成的光电效应摄像机的一个实施例的透视图。

附图说明

图1-9针对多模态兼容的康普顿摄像机。模块化设计用于形成供各种其他成像模态使用的康普顿摄像机。图11-16针对具有捕集器检测器的模块化设计，该捕集器检测器可以与用于康普顿成像的散射检测器或用于SPECT成像的编码孔径一起使用。模块为散射检测器和编码孔径中的一个或两个提供位置。在对可选择的SPECT-康普顿实施例进行总结之后，描述了图1-9的康普顿摄像机。图1-9的康普顿摄像机的许多特征和组件被用于图11-16中描述的SPECT-康普顿实施例。

对于可选择的SPECT-康普顿实施例，提供了一种用于医学成像的临床多模态兼容和模块化的摄像机。对于较低能量发射，编码孔径可被包括在每个模块中以用于SPECT操作。对于较高能量发射，散射检测器可以被包括在每个模块中以用于康普顿操作。模块化设计允许足够的灵活性，使得可选择的SPECT-康普顿摄像机可以作为轴向分离的系统或作为完全集成的系统被添加到现有的计算机断层摄影（CT）、磁共振（MR）或正电子发射断层摄影（PET）平台。模块化允许高效的制造和可服务性。提高的灵敏度和图像质量是成像更高光子能量的增加可能性以及新SPECT图像形成系统中的期望特征。混合成像使用针对较高能量的康普顿效应和针对低能量~140.5keV的具有物理准直的光电效应，其中，散射检测器和编码孔径两者被设置在同一模块的相应位置中。

参考图1-9，医学成像系统包括具有分段检测模块的多模态兼容康普顿摄像机。康普顿摄像机（例如康普顿摄像机环）被分段成容纳检测单元的模块。每个模块是独立的，并且当被组装成环或部分环时，模块可以彼此通信。模块是独立的，但可以组装成产生基于康普顿散射的图像的多模块单元。可以使用圆柱形对称模块或球壳分段模块。

散射捕集器对模块化布置允许高效制造，可在现场服务，并且是成本和能量高效的。模块允许改变每个径向检测单元的半径、一个模块的角跨度和/或轴向跨度的设计自由度。散射捕集器对模块是多模态兼容的和/或形成用于临床发射成像的模块化环康普顿摄像机。这种设计允许灵活性，因此康普顿摄像机可以作为轴向分离的系统或作为完全集成的系统被添加到现有的计算机断层摄影（CT）、磁共振（MR）、正电子发射断层摄影（PET）或其他医学成像平台。每个模块可以解决散热、数据收集、校准和/或允许高效组装以及服务。

每个散射捕集器配对模块由适于商用的固态检测器模块（例如Si、CZT、CdTe、HPGe或类似物）形成，允许100-3000KeV的能量范围。康普顿成像可以设置有更宽范围的同位素能量（＞2MeV），从而通过选择散射捕集器检测器来实现新的示踪物/标记。模块化允许单独的模块去除或替换，从而允许时间和成本高效的服务。模块可以独立地操作和隔离，或者可以针对串扰而被链接，从而允许在使用一个模块的散射检测器和另一模块的捕集器检测器来检测康普顿事件时的改进的图像质量和更高的效率。

模块化允许针对个体需求优化的灵活设计几何结构，诸如使用用于与CT系统（例如，连接在X射线源和检测器之间）集成的部分环、用于与单光子发射计算机断层摄影伽马摄像机或其他空间受限成像系统集成的几个模块（例如，拼块）或完整环。基于康普顿检测事件的功能成像可以被添加到其他成像系统（例如，CT、MR或PET）。多个完整或部分环可以彼此邻近放置，以用于康普顿摄像机的更大轴向覆盖。可以形成专用的或独立的基于康普顿的成像系统。在一个实施例中，模块包括较低能量（例如，＜300keV）的准直器，从而提供多通道和复用成像（例如，使用用于康普顿事件的散射捕集器检测器的高能量以及使用用于SPECT或PET成像的检测器之一的低能量）。模块可以是静止的或快速旋转的（0.1rpm＜＜ω＜＜240rpm）。维度、安装、服务和/或成本约束由散射捕集器配对模块解决。

图1示出了用于康普顿摄像机的模块11的一个实施例。示出了四个模块11，但是可以使用附加的或更少的模块。根据康普顿摄像机的期望设计，康普顿摄像机由一个或多个模块形成。

康普顿摄像机用于医学成像。提供了相对于模块的用于患者的空间，使得模块被定位成检测从患者发射的光子。患者体内的放射性药物包括放射性同位素。光子由于放射性同位素的衰变而从患者发射。来自放射性同位素的能量可以是100-3000keV，这取决于检测器的材料和结构。各种放射性同位素中的任一种可以用于对患者成像。

每个模块11包括相同的或许多相同的组件。散射检测器12、捕集器检测器13、电路板14和挡板15设置在同一壳体21中。可以设置附加的、不同的或更少的组件。例如，散射检测器12和捕集器检测器13在没有其他组件的情况下设置在壳体21中。作为另一示例，在所有模块11或其子集中设置光纤数据线16。

模块11被成形用于堆叠在一起。模块11彼此配合，例如具有匹配的凹陷和延伸、闩锁、舌榫槽、或夹子。在其他实施例中，提供平坦或其他表面以用于彼此抵靠或抵靠分隔件。提供了用于将模块11附接到任何邻近模块11的闩锁、夹子、螺栓、舌榫槽或其他附接机构。在其他实施例中，模块11在直接连接到或不直接连接到任何邻近模块11的情况下附接到台架或其他框架。

与其他模块11或台架的连接可以是可释放的。模块11被连接并且可以被断开。连接可以是可释放的，从而允许去除一个模块11或一组模块11而不会去除所有模块11。

为了由多于一个模块11形成康普顿摄像机，模块11的壳体21和/或外部形状是楔形的。由于楔形，模块11可以围绕轴堆叠以形成环或部分环。更靠近轴的部分具有比更远离轴的部分的宽度尺寸更窄的沿垂直于轴的维度的宽度尺寸。在图1的模块11中，壳体21具有最远离轴的最宽部分。在其他实施例中，最宽部分更靠近轴，但与最靠近轴的最窄部分相隔开。在楔形中，散射检测器12比捕集器检测器13更靠近楔形的更窄部分。该楔形在沿着法向于轴的平面的横截面中允许模块11在邻接位置邻近地堆叠和/或连接以形成围绕轴的环的至少一部分。

楔形的锥度提供了数量为N的模块11，以形成围绕轴的完整的环。可以使用任何数量N，例如N=10-30个模块。数量N可以是可配置的，例如使用用于不同数量N的不同壳体21。用于给定康普顿摄像机的模块11的数量可以根据康普顿摄像机的设计（例如，部分环）而变化。楔形可以沿其他维度来设置，例如在平行于轴的横截面中具有楔形。

堆叠的模块11是圆柱形对称的，如与医学成像系统的台架连接。楔形横截面的最窄端最靠近医学成像系统的患者空间，并且楔形横截面的最宽端可以最远离患者空间。在替选实施例中，可以设置除了楔形之外的允许堆叠在一起以提供环或大体弯曲形状的堆叠的其他形状。

壳体21是金属、塑料、玻璃纤维、碳（例如，碳纤维）和/或其他材料的。在一个实施例中，壳体21的不同部分是不同材料的。例如，锡被用于电路板14周围的壳体。铝被用于保持散射检测器12和/或捕集器检测器13。在另一示例中，壳体12是相同材料的，例如铝。

壳体21可由不同结构形成，例如具有楔形的端板、容纳电路板14的接地平面片材、以及用于保持散射检测器12和捕集器检测器13的壁的单独结构，其中，单独结构由来自康普顿事件的所需能量的光子可通过其的材料（例如，铝或碳纤维）形成。在替选实施例中，针对放置散射检测器12和/或捕集器检测器13的区域在端板之间不为模块11提供壁，从而避免干扰光子从一个模块11的散射检测器12传递到另一个模块11的捕集器检测器13。检测器12、13旁边和/或用于保持检测器12、13的壳体21是由低衰减材料制成的，例如铝或碳纤维。

壳体21可密封模块或包括开口。例如，诸如在电路板14处在楔形的最宽部分的顶部设置用于气流的开口。壳体21可以包括孔、槽、舌片、闩锁、夹子、支座、缓冲器、或用于安装、配合和/或堆叠的其他结构。

每个固态检测器模块11包括康普顿传感器的散射检测器12和捕集器检测器13两者。通过堆叠每个模块，康普顿传感器的尺寸得以增加。给定模块11本身可以是康普顿传感器，因为散射检测器12和捕集器检测器13两者都包括在模块中。

模块11可以单独地去除和/或添加到康普顿传感器。对于给定的模块11，散射检测器12和/或捕集器检测器13可以从模块11可去除。例如，模块11被去除以便服务。从模块11中去除有故障的一个或两个检测器12、13以进行替换。一旦替换，则翻新的模块11被放回到医学成像系统中。螺栓、夹子、闩锁、舌榫槽、或其他可释放连接器可以将检测器12、13或用于检测器12、13的壳体21的一部分连接到模块11的其余部分。

散射检测器12是固态检测器。可以使用任何材料，例如Si、CZT、CdTe、HPGe和/或其他材料。散射检测器12通过晶片制造以任何厚度来创建，例如用于CZT的大约4 mm。可以使用任何尺寸，例如约5×5 cm。图2示出了用于散射检测器12的正方形形状。也可以使用除正方形之外的其他形状，例如矩形。对于图1的模块11，散射检测器12可以是在两个楔形端板之间延伸的矩形。

在模块11中，散射检测器12具有任何范围。例如，散射检测器12从一个楔形端壁延伸到另一个楔形端壁。可以提供更小或更大的范围，例如在模块11内的安装件之间延伸、或者轴向地延伸超过一个或两个端壁。在一个实施例中，散射检测器12在一个端壁处、上或旁边，而不延伸到另一个端壁。

散射检测器12形成传感器阵列。例如，图2的5×5 cm散射检测器12是具有大约2.2mm像素间距的21×21像素阵列。可以使用其他数的像素、像素间距和/或阵列尺寸。

散射检测器12包括被格式化用于处理的半导体。例如，散射检测器12包括用于感测散射检测器12中的光子与电子的相互作用的专用集成电路（ASIC）。ASIC与散射检测器12的像素并置（collocate）。ASIC具有任何厚度。可以提供多个ASIC，例如在3×3栅格的散射检测器12中的9个ASIC。

散射检测器12可以以任何计数率操作，例如>100kcps/mm。由于相互作用，由像素产生了电。该电由专用集成电路感测。对位置、时间和/或能量进行感测。可以调节（例如放大）所感测的信号，并将其发送到一个或多个电路板14。柔性电路、线材或其他通信路径将信号从ASIC载送到电路板14。

康普顿感测在没有准直的情况下操作。作为代替，使用散射检测器12处的光子相互作用相对于捕集器检测器13处的光子相互作用的能量、位置和角之间的固定关系来确定进入散射检测器12的光子的角。使用散射检测器12和捕集器检测器13来应用康普顿过程。

捕集器检测器13是固态检测器。可以使用任何材料，例如Si、CZT、CdTe、HPGe和/或其他材料。捕集器检测器13通过晶片制造以任何厚度来形成，例如用于CZT的约10 mm。可以使用任何尺寸，例如约5×5 cm。与散射检测器12相比，该尺寸沿至少一个维度可以更大，这是由于楔形以及散射检测器12和捕集器检测器13的间隔开的位置。图3示出捕集器检测器13的矩形形状，但是可以使用其他形状。对于图1的模块11，捕集器检测器13可以是在两个端板之间延伸的矩形，其中，长度与散射检测器12相同并且宽度大于散射检测器12。

捕集器检测器12形成传感器阵列。例如，图3的5×6 cm捕集器检测器13是具有大约3.4 mm像素间距的14×18像素阵列。像素尺寸大于散射检测器12的像素尺寸。像素数量小于散射检测器12的像素数量。可以使用其他数的像素、像素间距和/或阵列尺寸。可以使用其他相对像素尺寸和/或像素数量。

在模块11中，捕集器检测器13具有任何范围。例如，捕集器检测器13从一个楔形端壁延伸到另一个楔形端壁。可以提供更小或更大的范围，例如在模块11内的安装件之间延伸、或者轴向地延伸超过一个或两个端壁。在一个实施例中，捕集器检测器13位于一个端壁处、上或旁边，而不延伸到另一端壁。

捕集器检测器13包括被格式化用于处理的半导体。例如，捕集器检测器13包括用于感测捕集器检测器13中的光子与电子的相互作用的ASIC。ASIC与捕集器检测器13的像素并置。ASIC可以具有任何厚度。可提供多个ASIC，例如在2×3栅格的捕集器检测器13中的6个ASIC。

捕集器检测器13可以以任何计数率操作，例如>100kcps/mm。由于相互作用，由像素产生了电。该电由ASIC感测。对位置、时间和/或能量进行感测。可以调节（例如放大）所感测的信号，并将其发送到一个或多个电路板14。柔性电路、线材或其他通信路径将信号从ASIC载送到电路板14。

捕集器检测器13与散射检测器12间隔任何距离，所述距离沿着从轴起的径向线或法向于平行的散射检测器12和捕集器检测器13。在一个实施例中，间隔为大约20 cm，但是可以提供更大或更小的间隔。捕集器检测器13和散射检测器12之间的空间填充有空气、其他气体、和/或对于以期望能量的光子具有低衰减的其他材料。

电路板14是印刷电路板，但是可以使用柔性电路或其他材料。可以使用用于每个模块的任何数量的电路板14。例如，为散射检测器12提供一个电路板14，并且为捕集器检测器13提供另一个电路板14。

电路板14在壳体21内，但可延伸到壳体21之外。壳体21可接地，从而充当电路板14的接地平面。电路板14彼此平行地安装或不平行，例如按楔形扩展开。电路板通常与捕集器检测器13正交定位。通常用于计及由于楔形引起的任何扩展。支架、螺栓、螺钉、和/或与彼此和/或与壳体21的支座被用于将电路板14保持在适当位置。

电路板14通过柔性电路或线材连接到散射检测器12和捕集器检测器13的ASIC。ASIC输出检测信号。电路板14是采集电子装置，其处理检测信号以将参数提供给康普顿处理器19。可以使用检测信号的任何参数化。在一个实施例中，输出三维中的能量、到达时间和位置。可以提供其他采集处理。

电路板14例如通过模块11内的电连接向彼此、向数据桥17和/或向光纤数据链路16进行输出。光纤数据链路16是用于将电信号转换成光信号的光纤接口。一个或多个光纤缆将由散射检测器12和捕集器检测器13检测的事件的采集参数提供给康普顿处理器19。

数据桥17是电路板、线材、柔性电路和/或用于电连接以允许模块11之间的通信的其他材料。壳体或保护板可以覆盖数据桥17。数据桥17可释放地连接到一个或多个模块11。例如，数据桥17的插头或配对连接器与壳体21和/或电路板14上的对应插头或配对连接器配对。闩锁、夹子、舌榫槽、螺钉和/或螺栓连接可用于将数据桥17可释放地保持在关于模块11的适当位置。

数据桥17允许模块之间的通信。例如，光纤数据链路16设置在一个模块11中而不是另一个模块11中。避免每个模块11中的光纤数据链路16的成本。作为代替，由另一模块11输出的参数经由数据桥17提供给具有光纤数据链路16的模块11。具有光纤数据链路16的模块11的一个或多个电路板14将参数输出路由到光纤数据链路16，使用光纤数据链路16报告来自多于一个模块11的检测事件。在替选实施例中，每个模块11包括光纤数据链路16，因此不提供数据桥17或数据桥17传送其他信息。

数据桥17可以连接模块11之间的其他信号。例如，数据桥17包括用于功率的导体。或者，不同的桥向模块11提供功率，或者模块11被单独地供电。作为另一示例，使用数据桥17在模块11之间传送时钟和/或同步信号。

在图1的实施例中，提供了单独的时钟和/或同步桥18。时钟和/或同步桥18是电路板、线材、柔性电路和/或用于电连接以允许模块11之间的时钟和/或同步信号的通信的其他材料。壳体或保护板可覆盖时钟和/或同步桥18。时钟和/或同步桥18可释放地连接到一个或多个模块11。例如，时钟和/或同步桥18的插头或配合连接器与壳体21和/或电路板14上的对应插头或配合连接器配合。闩锁、夹子、舌榫槽、螺钉和/或螺栓连接可用于将时钟和/或同步桥18可释放地保持在关于模块11的适当位置。

时钟和/或同步桥18可以与和数据桥17相同或不同的模块11的组连接。在图1所示的实施例中，数据桥17连接在模块11对之间，并且时钟和/或同步桥18连接在四个模块11的组之上。

时钟和/或同步桥18提供公共时钟信号和/或同步信号，以用于使模块11的时钟同步。由每个模块11的电路板14形成的参数之一是事件的检测时间。康普顿检测依赖于事件对（散射事件和捕集器事件）。定时用于使来自不同检测器12、13的事件成对。公共时钟和/或同步允许在不同模块11中检测到事件对的情况下的准确成对。在替选实施例中，仅使用在同一模块11中检测到的散射事件和捕集器事件，因此可以不提供时钟和/或同步桥18。

可以提供在不同模块11之间的其他链路或桥。由于桥17、18是可去除的，所以可以去除单独的模块11以便服务，同时使剩余的模块11留在台架中。

每个模块11是空气冷却的。可以设置孔以迫使空气通过模块11（即，入口孔和出口孔）。可以设置一个或多个挡板15以在模块11内引导空气。可以替代地或附加地提供水、传导传送和/或其他冷却。

在一个实施例中，楔形模块11或壳体21的顶部是开口的（即，在离患者区域最远的一侧上没有盖）。沿着一个或多个电路板14和/或壳体21的中心来设置一个或多个挡板15。风扇和热交换器20迫使冷却或环境温度空气进入每个模块11，例如在与捕集器检测器13间隔开的位置（例如，模块11的顶部）沿着模块11的一半。挡板15和/或电路板14将至少一些空气引导到散射检测器12和捕集器检测器13之间的空间。然后空气经过模块11的另一部分（例如另一半）上的挡板15和/或电路板14，以离开到热交换器20。可以提供空气的其他路线。

热交换器和风扇20为每个单独的模块11提供，因此可以完全或部分地在模块11内。在其他实施例中，管道、挡板或其他结构将空气引导到多个模块11。例如，四个模块11的组共享公共的热交换器和风扇20，其安装到台架或其他框架以用于冷却模块11的组。

为了形成康普顿传感器，使用一个或多个模块11。例如，两个或更多个模块11相对于患者床或成像空间定位以检测来自患者的光子发射。更多数量的模块11的布置可以允许检测更多数量的发射。通过使用楔形，模块11可以彼此抵靠、邻近和/或连接定位，以形成围绕患者空间的弧形。弧形可以具有任何范围。模块11彼此直接接触或通过间隔件或台架接触，其中在模块11之间具有小的间隔（例如，10 cm或更小）。

在一个示例中，四个模块11被安置在一起，共享时钟和/或同步桥18、一个或多个数据桥17以及热交换器和风扇20。为模块11的组提供一个、两个或四个光纤数据链路16。多个这样的模块11的组可以被安置为对于相同的患者空间彼此分开或邻近。

由于模块化方法，可以使用任何数量的模块11。通过构建多个相同的组件，制造是更高效且成本高效的，尽管采用与用于其他模块11不同的布置来使用任何给定模块11。

模块11或模块11的组的光纤数据链路16连接到康普顿处理器19。康普顿处理器19接收针对不同事件的参数的值。使用能量和定时参数，散射事件和捕集器事件被成对。对于每对，事件对的空间位置和能量用于找到光子在散射检测器12上的入射角。在一个实施例中，事件对被限于同一模块11中的事件。在另一实施例中，来自相同或不同模块11的捕集器事件可以与来自给定模块11的散射事件成对。可以使用多于一个康普顿处理器19，例如以用于使来自部分环40的不同部分的事件成对。

一旦链接了成对事件，康普顿处理器19或另一处理器就可以执行计算机断层摄影以重建检测到的发射的二维或三维中的分布。在重建中使用每个事件的入射角或入射线。

图4A-6示出了模块11的一个示例性布置。模块11形成围绕患者空间的环40。图4A示出了轴向堆叠的四个这样的环40。图4B示出了环40中的模块11的散射检测器12和对应的捕集器检测器13。图4C示出了环40的一部分的细节。三个模块11提供了对应的散射检测器12和捕集器检测器13的对。可以使用除了所示尺寸之外的其他尺寸。可以使用任意数量的模块11来形成环40。环40完全围绕患者空间。在医学成像系统的壳体内，环40与台架50或另一框架连接，如图5所示。环40可以被定位成允许患者床60将患者移动到环40中和/或通过环40。图6示出了该配置的示例。

环可以用于来自患者的发射的基于康普顿的成像。图7示出了使用相同类型的模块11但采用不同配置的示例。形成部分环40。在环40中提供一个或多个间隙70。这可以允许在间隙中使用其他组件和/或通过使用较少的模块11来制造成本较低的系统。

图8示出了模块11的另一种配置。环40是完整环。附加的部分环80相对于床60或患者空间轴向地堆叠，从而延伸检测到的发射的轴向范围。部分环80采用每隔一个或每组N个模块11（例如N=4）分布，而不是图7的两个间隙70部分环40。附加环可以是完整环。完整环40可以是部分环80。不同的环40和/或部分环80轴向地堆叠，没有或几乎没有（例如，小于模块11的轴向范围的1/2）分开。可以提供更宽的间隔，例如具有大于一个模块11的轴向范围的间隙。

图9示出了模块11的又另一种配置。一个模块11或单组的模块11位于患者空间或床60旁边。多个间隔开的单个模块11或组（例如，四个一组）可以设置在相对于床60和/或患者空间的不同位置处。

在任何一种配置中，模块11通过附接到台架、多个台架和/或其他框架而保持在位置中。保持是可释放的，例如使用螺栓或螺钉。期望数量的模块11用于组装给定医学成像系统的期望配置。聚集的模块11被安装在医学成像系统中，限定或相对于患者空间。所得是用于对患者成像的康普顿传感器。

床60可以移动患者以在不同时间扫描患者的不同部位。作为替选或附加，台架50移动形成康普顿传感器的模块11。台架50沿患者空间轴向平移和/或围绕患者空间旋转康普顿传感器（即，围绕床60和/或患者的长轴旋转）。可以提供其他旋转和/或平移，例如围绕与床60或患者的长轴不平行的轴旋转模块11。可以提供不同平移和/或旋转的组合。

具有康普顿传感器的医学成像系统被用作独立的成像系统。康普顿感测用于测量患者体内的放射性药物的分布。例如，完整环40、部分环40和/或轴向堆叠的环40、80被用作基于康普顿的成像系统。

在其他实施例中，医学成像系统是多模态成像系统。由模块11形成的康普顿传感器是一种模态，并且还提供了另一种模态。例如，另一种模态是单光子发射计算机断层摄影（SPECT）、PET、CT或MR成像系统。完整环40、部分环40、轴向堆叠环40、80和/或单个模块11或模块11的组与用于其他类型的医学成像的传感器进行组合。康普顿传感器可以与其他模态共享床60，例如沿着床60的长轴定位，其中，床使患者沿一个方向定位在康普顿传感器中，而在其他模态中沿另一个方向。

康普顿传感器可以与其他模态共享外部壳体。例如，完整环40、部分环40、轴向堆叠环40、80和/或单个模块11或模块11的组被布置在用于其他模态的一个或多个传感器的相同成像系统壳体内。床60使患者相对于期望的传感器定位在成像系统壳体内。康普顿传感器可以轴向地邻近其他传感器定位和/或在相同轴向位置处的间隙中定位。在一个实施例中，部分环40被用在计算机断层摄影系统中。保持X射线源和X射线检测器的台架也保持部分环40的模块11。X射线源在一个间隙70中，而检测器在另一个间隙70中。在另一实施例中，单个模块11或稀疏分布的模块11与SPECT系统的台架相连接。模块11邻近伽马摄像机放置，因此伽马摄像机的台架可以移动模块11。或者，准直器可以位于模块11和患者之间或者散射检测器12和捕集器检测器13之间，从而允许模块11的散射检测器12和/或捕集器检测器13用于SPECT成像的光电事件检测，以代替康普顿事件的检测或作为康普顿事件的检测的附加。

康普顿传感器的基于模块的分段允许在任何不同的配置中使用模块11的相同设计。因此，不同数量的模块11、模块位置和/或模块11的配置可以用于不同的医学成像系统。例如，一种布置被提供以供一种类型的CT系统使用，而对于不同类型的CT系统使用不同的布置（例如，模块11的数量和/或位置）。

康普顿传感器的基于模块的分段允许更高效和成本高效的服务。不是替换整个康普顿传感器，而是可以断开和修复或替换任何模块11。模块11可彼此和/或与台架50单独连接和断开。去除任何桥，然后从医学成像系统中去除模块11，而保留其他模块11。替换单独模块11更便宜。可以减少服务的时间量。可以容易地替换有缺陷的模块11的单独组件，例如替换散射检测器12或捕集器检测器13，同时留下另一个。模块11可以被配置用于通过使用对应的检测器12、13利用不同的放射性同位素（即，不同的能量）来操作。

图11-15示出了其中模块11可选择地包括用于使用光电效应进行SPECT检测的物理孔径的实施例。模块可以可选择地包括用于康普顿检测的散射检测器。模块可以用于康普顿检测和光电检测两者。多模态医学成像系统由一个或多个模块形成。针对图1-9讨论的模块11的布置和组件可被用于具有物理孔径的模块11。

分段的检测模块11可被用于形成网格球顶状多层多模态摄像机。摄像机被分段成容纳检测单元的模块。每个模块11是独立的，并且当组装成环、部分环或其他配置时，模块11可以彼此通信。每个模块11包括称为散射层的内壳状层和称为捕集器层的外壳状层。在使用多个模块11的情况下，模块可以至少部分地围绕成像对象。

图16示出了其中模块11不包括散射检测器因此使用物理孔径和检测器来提供SPECT摄像机的模块化创建的医学成像系统的实施例。图15示出了其中模块11包括散射检测器因此使用散射检测器来提供康普顿摄像机的模块化创建的医学成像系统的实施例。图15的模块11可以包括物理孔径，因此既作为康普顿摄像机又作为SPECT摄像机来操作。取决于要针对任何给定系统而成像的期望能量，具有捕集器检测器的基础模块可以与散射检测器（例如，较高能量）或物理孔径（例如，较低能量）中的任一者或两者进行配合。

图11示出了一个模块11的检测器结构，其中，物理孔径110和散射检测器12两者都被选择并且包括在同一模块11中。模块11包括散射检测器12和捕集器检测器13。散射检测器12和/或捕集器检测器13是固态检测器，因此模块11是固态检测器模块。设置了支架、框架、夹子或其他机械结构，以用于将散射检测器12定位在模块11内，其中，选择要包括散射检测器12。位置可以在离捕集器检测器13给定距离处，或者可以在组装时或组装后可调整。可以为模块11中的附加捕集器检测器和/或散射检测器的位置提供机械结构，使得给定成像系统的设计者可以选择要包括的捕集器层和/或散射层的数量。

可以提供附加的捕集器检测器或散射检测器12、13，诸如法向于来自患者空间的径向（例如，沿着图11中的旋转轴）平行地分层检测器12、13。通过一个捕集器检测器13的任何发射都可在另一个捕集器检测器13中相互作用。类似地，中间检测器可由于发射通过初始散射检测器12而作为散射检测器12来操作。中间检测器可具有与散射检测器12或捕集器检测器13相同的结构，但作为散射检测器12和/或捕集器检测器13来操作。散射检测器12之一产生康普顿散射光子，其由随后的捕集器层13之一捕集。

模块11是独立的，但可以组装成产生基于多模态图像形成图像的单元。模块11允许形状的设计自由度，以改变每个径向检测单元的半径、一个模块11的角跨度、和/或轴向跨度。模块11相对于患者空间的尺寸和位置可以根据需要在设计中改变，例如通过使用不同的壳体。

可以使用针对图1-9所述的任何形状。例如，图1示出了模块11，其在与患者空间的径向正交的横截面中具有四个侧。在一个实施例中，模块11在与患者空间的径向正交的横截面中具有三个、五个、六个或更多个侧。图11示出了六侧模块11。在要一起使用多个模块11的情况下，所有模块具有相同数量的侧。或者，一起使用具有不同数量侧的不同模块11，例如具有五个和六个侧的模块11的组合。

三、五或六侧模块具有比更远离患者空间的正交截面更窄的更靠近患者空间的正交截面，从而允许网格球顶。模块11可以定位成形成球形或网格球顶。对于任何给定的成像系统，不使用完整的圆顶。两个或更多个模块11可以被定位以形成网格球顶的一部分。在替选实施例中，模块11未成形为用于形成球形或网格球顶，例如图1的模块11成形为形成环或圆柱形。

模块11是圆柱形对称的。每个模块11的最窄端最靠近医学成像系统的患者空间。每个模块11的最宽端离患者空间更远或最远。散射检测器12比捕集器检测器13更窄并且具有更小的面积。

在模块11包括散射检测器12和捕集器检测器13两者的情况下，可以提供基于康普顿的成像。为了使用SPECT的光电效应来检测事件，在模块11中包括物理孔径110。物理孔径110是板或片的材料。物理孔径110是对于较低能量（例如，大约为或小于140.5 keV）不透明的任何材料，例如铅或钨。可以使用任何厚度，例如0.5-5 mm（例如1-3 mm）。厚度被选择成允许所有或一些较高能量发射或光子（例如，＞＞140.5 keV）通过以进行康普顿检测。

物理孔径110定位在散射检测器12和捕集器检测器13的位置之间。在设置了中间检测器的情况下，物理孔径110可以在任何检测器层之间。编码孔径可以与捕集器检测器13邻近，例如在1 cm内（例如在5 mm内），或者与捕集器检测器13间隔更远。在替选实施例中，物理孔径110位于散射检测器12的位置之前（即更靠近患者空间）。

设置支架、框架、夹子或其他机械结构，以用于在模块11内定位物理孔径110，其中，物理孔径110被选择包括。位置可以在离捕集器检测器13给定距离处，或者可以在组装时或组装后可调整。

物理孔径110与来自患者空间的径向正交，因此与检测器12、13平行。或者，物理孔径110与检测器12、13中的一个或两个不平行，和/或与来自患者空间的径向不正交。径向在图11中被示出为旋转轴。

物理孔径110具有与检测器12、13相同的形状。例如且如图11所示，物理孔径110和检测器12、13是六侧的。物理孔径110可以具有与一个或两个检测器12、13不同的外周形状。

物理孔径110是编码孔径。提供规则或变化样式的孔以在捕集器检测器13上投射阴影。孔具有相同或不同的形状和/或尺寸。孔具有足够的尺寸，使得来自不同角度（例如，与和物理孔径11正交相距0-40度）的发射可以通过孔。当从源（例如，患者）照射时，孔径的孔中的编码在捕集器检测器13上引起重叠阴影。阴影的编码可以用作重建中的掩模以对图像去卷积。在替选实施例中，物理孔径110是平行孔准直器（例如，只有离正交0-1度的发射通过孔）。

为了减少噪声、源尺寸和/或散射问题，编码孔径可以是时间编码的编码孔径。物理孔径110绕中心轴（例如，来自患者空间的径向）旋转。为了在不同时间进行检测，阴影中的编码被移位或改变。来自编码孔径110相对于捕集器检测器13的不同位置的检测被用于降低噪声和/或区分背景发射与来自患者的发射。捕集器检测器13附近的时间编码的编码孔径绕旋转轴旋转，以改善图像质量并增大视场。在其他实施例中，代替旋转或除了旋转之外，物理孔径110平移。平移使模块11内的物理孔径110相对于捕集器检测器13的位置移位。可以使用其他时间编码。

在一个实施例中，物理孔径110相对于捕集器检测器定位以将阴影投射在捕集器检测器13的中心区域112上，而不是捕集器检测器13的外部区域114上。例如，物理孔径110具有与散射检测器12相同或相似（例如，在10%内）的面积以及比捕集器检测器13小的面积。由于康普顿检测中的散射，用于康普顿效应的捕集器层所检测到的光子更可能是远离捕集器检测器13的中心。相反，由于散射不被用于光电效应，所以使用光电效应检测到的光子更可能是在中心区域112中。中心区域112记录康普顿散射光子以及不与内部检测器相互作用的光电事件。外部区域114仅或主要记录来自内部散射检测器12或其他散射检测器12的康普顿散射事件。

捕集器检测器13的实际结构对于中心区域112和外部区域114两者可以是均匀的或相同的，但对于不同区域112、114可以具有不同的像素尺寸、厚度和/或其他特性。基于所执行的成像的类型，来自捕集器检测器13的读数可被限于区域112、114中的一者或两者。或者，使用不同的结构，或者使用整个捕集器检测器13之上的检测，而不管成像的类型如何。在模块11被布置成通信的情况下，可以利用另一个模块11的任一区域112、114来检测来自一个模块11的康普顿事件。

图像处理器19被配置成使用物理孔径110和捕集器检测器13来检测具有光电效应的发射，并使用散射检测器12和捕集器检测器13来检测具有康普顿效应的发射。由电路板14输出的检测事件由图像处理器19用于SPECT或康普顿成像。对于SPECT，使用编码或时间编码的编码孔径，而没有来自散射检测器12的事件。使用光电效应来检测能量在大约140.5keV或更低处的光子。对于康普顿散射，使用散射检测器12和捕集器检测器13，而没有来自物理孔径110的遮蔽。使用康普顿效应来检测能量大一个数量级（例如1450 keV或更大）的光子。相同的模块11和图像处理器19被用于光电和康普顿成像两者。

对于康普顿检测，来自散射检测器12和捕集器检测器13的事件被成对，并且用于确定一个或多个模块11中的康普顿事件的入射角。光子可以首先通过康普顿散射在（一个或多个）散射层中相互作用，然后通过光电效应在捕集器层中相互作用。这些光子触发（一个或多个）散射层和捕集器层两者，并将它们的全部能量沉积在所有层上（多层事件）。由于散射，在捕集器检测器13中检测到的事件的超过一半或大部分在外部区域114中。光子相互作用事件主要（超过一半或大部分）在外部区域114中被检测。康普顿重建被用于通过基于成对事件的测量位置（x，y，z）和能量（E）知道（估计）康普顿运动学来确定正确的源方向。

对于光电检测（即SPECT成像），对来自捕集器检测器13的光电事件进行计数。使用模块11的物理孔径110和捕集器检测器13。光子可以仅在捕集器层中通过光电效应相互作用。低能量光子可能不触发散射层，而是将其全部能量沉积在捕集器层上（单层事件）。由于不使用散射，光电事件是从捕集器检测器13的中心区域112而不是外部区域114计数的。来自外部区域114的事件可以用作背景的量度。

时间编码的编码孔径可以绕模块11的轴旋转，并且被用于确定正确的源方向。时间编码的编码孔径可以减少背景（例如，散射、由源发射的较高能量光子等）。

图像处理器19被配置成生成SPECT图像。在捕集器检测器13上的计数和位置（即，指示响应线的位置）被用于重建患者的二维或三维表示。发射的位置被表示。图像处理器19被配置为从康普顿事件生成康普顿图像。根据康普顿散射事件和对应的估计角来重建二维或三维表示。针对对象或图像空间的三维表示，可以从该表示三维地渲染出二维图像。

显示器22是CRT、LCD、投影仪、打印机或其他显示器。显示器22被配置为显示SPECT图像和/或康普顿图像。一个或多个图像被存储在显示平面缓冲器中并被读出到显示器22。图像可以被单独地或组合地显示，例如显示与SPECT图像重叠或邻近的康普顿图像。

图12-16示出了由两个或更多个模块11形成的医学成像系统。固态检测器模块11的形状允许模块11直接接触地或不直接接触地堆叠在一起，以形成网格球顶的一部分。模块11可以被组合以形成3D网格球顶状SPECT-康普顿摄像机。图12-16示出了分别具有18、34、54、3和3个模块的相同概念的不同实现。

图12示出了用于形成完整环120的模块11。基于环的半径和模块11的尺寸，十八个模块11形成完整环120。更多或更少的模块11可用于形成完整环120。可以替代地形成一个或多个部分环。

图13示出了用于形成两个完整环130、132的模块11。两个环130、132相交，因此共享两个模块134。环130中的一个与其他环132成90度。取决于模块134的边的数量和/或形状，可以提供其他角度。在图13的示例中，三十四个模块11形成两个环130、132。可以使用其他数量的模块11。环130、132中的一个或两个可以是部分环。环130、132是单独的但相交。在其他实施例中，环130、132不相交，并且在平行或不平行平面中彼此间隔开。可以包括附加的环。

环130、132保持在适当位置或静止。在其他实施例中，环130、132连接到铰链或旋转轴。环130、132绕公共轴枢转（pivot），例如通过两个共享模块134的轴。可以提供两个环130、132或每个环130、132的独立平移和/或旋转。

图14示出了用于将三个环形成为比图12和13更大的网格球顶140的部分的模块11。球形壳的一部分由分段模块11形成。三个环彼此轴向邻近，几乎没有（例如，小于模块11的1/2宽度）间隔或没有间隔。环可以彼此直接接触和/或安装到相同的台架或框架。示出了三个完整环，但是一个或多个环可以是部分环。可以使用两个、四个或更多个环。在图14的示例中，五十四个模块11被用于三个环，但是可以使用附加的或更少数量的模块11。

图15示出了相对于患者床60定位的三个模块11。可以使用一个、两个、四个或更多个模块11。模块11彼此间隔开一个或多个模块宽度，但是可以使用更小的间隔或邻近放置。模块11可以与另一模态相连接，例如专用SPECT摄像机。模块11与台架相连接以允许绕患者旋转和/或沿着患者平移（例如，横轴地（transaxially））。作为替选或附加，床60相对于模块11移动患者。

图16示出了使用不同类型模块160的图15的三模块布置。散射检测器12被去除，从而允许模块160具有沿着来自患者空间的径向的较低高度或较小范围。可以使用相同的高度，例如使用相同的壳体，但没有散射检测器12。没有提供康普顿成像，因此模块160使用物理孔径110与一个或多个捕集器检测器13。捕集器检测器13与时间编码的编码孔径110一起用于基于SPECT或光电效应的成像。捕集器检测器13通过光电效应吸收光子。捕集器层附近的时间编码的编码孔径110可以绕旋转轴旋转以改善图像质量。编码孔径也可以在XY检测器平面（侧向）中移动以增大视场。可以使用用于SPECT成像的模块160的其他布置，例如图12-14的布置。可以使用单个模块160。可以使用以任何不同配置构建的更少或更多的模块。

图10示出了用于形成、使用和修理摄像机的方法的流程图的一个实施例，所述摄像机可选择为康普顿摄像机、SPECT摄像机、或两者。以分段方法来形成摄像机。不是将整个摄像机手动组装在适当位置，而是将一个或多个捕集器检测器相对于彼此定位以形成摄像机的期望配置。捕集器检测器被布置成可用于编码孔径情况下的相对较低发射能量，并且可用于散射检测器情况下的相对较高发射能量。这种可选择的和分段的方法可以允许使用相同部分的不同配置、组装的容易性、修理的容易性和/或与其他成像模态的集成。

其他实施例形成康普顿摄像机和SPECT摄像机的组合，其中，散射检测器和编码孔径两者被选择以在具有捕集器检测器的相同摄像机中使用。使用图11的分段模块11。图16的模块160可以用于形成SPECT摄像机，而不包括散射检测器。图11的模块11可以用于形成没有编码孔径的康普顿摄像机。

该方法可以由图1的系统实现，以组装如图4-9中任何一个所示的康普顿传感器。该方法可以由图11的系统实现，以组装如图12-16中任何一个所示的康普顿传感器。可以使用其他系统、模块和/或配置的康普顿传感器。

以所示的顺序（即，从上到下或数字地）或其他顺序执行动作。例如，动作108可以作为动作104的一部分来执行。

可以提供附加的、不同的或更少的动作。例如，提供动作102和104以用于在不执行动作106和108的情况下组装康普顿摄像机。作为另一示例，执行动作106而不执行其他动作。

在动作102中，捕集器检测器被容纳在单独的壳体中。模块被组装，其中，每个模块包括捕集器检测器。机器和/或人制造了壳体。可以使用仅一个壳体和对应的模块。

模块成形为邻接不同壳体的散射检测器和捕集器检测器对为非平面的位置。例如，提供楔形和/或定位，使得检测器对形成弧形，如图4C所示。当模块彼此抵靠定位时，该形状允许和/或迫使成弧形。

对于康普顿-SPECT摄像机（例如，图11），散射检测器、编码孔径和捕集器检测器容纳在壳体中。壳体和对应的模块具有任何形状，例如被成形为网格球顶的一部分或形成网格球顶的一部分。壳体可选择地包括散射检测器和编码孔径中的一个或两个。根据设计和/或发射能量要求，即使在定位或安装散射检测器或编码孔径中的仅一个的情况下，也可以使用具有用于散射检测器和编码孔径两者的位置的相同壳体。或者，根据要包括散射检测器和/或编码孔径中的哪个来使用不同的壳体。

在动作104中，壳体被邻接。人或机器从壳体组装康普顿传感器。通过在直接接触或通过间隔件、台架或框架接触的情况下将壳体彼此邻近地堆叠，邻接的壳体形成弧形。完整环或部分环围绕患者空间形成并且至少部分地限定患者空间。基于康普顿摄像机、SPECT摄像机或康普顿-SPECT摄像机的设计，具有对应的散射检测器和捕集器检测器对的任何数量的壳体被定位在一起以形成摄像机。可以使用单个壳体。

壳体可以作为多模态系统的一部分邻接或形成单个成像系统。对于多模态系统，壳体与用于其他模态的传感器（例如SPECT、PET、CT或MR成像系统）位于相同的外部壳体中和/或相对于相同的床定位。相同或不同的台架或支撑框架可以用于康普顿摄像机的壳体和用于其他模态的传感器。对于图11-15的实施例，模块通过提供康普顿摄像机和SPECT成像系统两者来提供多模态。

康普顿摄像机的配置或设计限定了壳体的数量和/或位置。一旦邻接，壳体就可以被连接用于通信，诸如通过一个或多个桥。壳体可以与其他组件连接，例如空气冷却系统和/或康普顿处理器。

在动作106中，组装的康普顿摄像机对发射进行检测。给定的发射光子与散射检测器相互作用。结果是另一光子以与发射光子的入射线成特定角散射。该次级光子具有较小的能量。次级光子由捕集器检测器检测。基于所检测的散射事件和捕集器事件两者的能量和定时，事件被成对。成对事件的位置和能量提供了检测器之间的线和散射角。结果，确定了发射光子的入射线。

为了增加检测次级光子的可能性，来自一个壳体的捕集器事件可以与另一壳体的散射事件成对。由于角，来自一个散射检测器的散射可以入射到同一壳体中的成对捕集器检测器上或另一壳体中的捕集器检测器上。通过使壳体在检测器区域中开口和/或使用低光子衰减材料，可以检测更多数量的康普顿事件。

对检测到的事件进行计数或收集。在重建中使用响应线或沿着其发生不同康普顿事件的线。可以基于康普顿感测来重建来自患者的发射的三维中的分布。重建不需要准直器，因为康普顿感测计及或提供发射光子的入射角。

使用图11的康普顿-SPECT模块11，模块还可用于检测作为光电事件的发射。较低能量发射通过散射检测器。这些发射可以通过编码孔径中的孔或者被编码孔径阻挡。捕集器检测器检测通过编码孔径的孔的发射中的至少一些。取决于包括散射检测器和编码孔径中的任一个或两者的选择来检测相对较低和/或较高能量处的发射。

所检测的事件被用于重建放射性同位素的位置。从所检测的事件和来自事件的对应线信息生成康普顿和/或光电图像。

在动作108中，人或机器（例如，机器人）去除壳体之一。当壳体的检测器或相关电子装置之一失效或要被替换以便以不同能量进行检测时，可以去除壳体。其他壳体留在医学成像系统中。这允许更容易地修理和/或替换壳体和/或检测器，而没有对整个康普顿摄像机进行更大的拆卸和/或替换的成本。

尽管上面已经参考各种实施例描述了本发明，但是应当理解，在不脱离本发明范围的情况下，可以进行许多改变和修改。因此，前面的详细描述应被认为是说明性的而不是限制性的，并且应当理解，包括所有等同物的以下权利要求旨在限定本发明的精神和范围。

Claims (17)

1.一种多模态医学成像系统，包括：

第一模块，具有第一捕集器检测器、与所述第一捕集器检测器间隔开的第一散射检测器的位置、以及患者空间与所述第一捕集器检测器之间的第一物理孔径的位置；以及

图像处理器，被配置为在所述第一模块中包括所述第一散射检测器的情况下确定康普顿事件的入射角，并且在所述第一模块中包括所述第一物理孔径的情况下对光电事件进行计数，

其中，所述第一物理孔径处于所述第一物理孔径的位置处，并且所述第一物理孔径包括铅或钨的编码孔径，

其中，所述编码孔径包括时间编码孔径，其绕轴可旋转和/或在垂直于所述轴的平面中可平移，以在所述第一捕集器检测器上投射具有不同位置的阴影。

2.根据权利要求1所述的多模态医学成像系统，其中，所述第一物理孔径处于所述第一物理孔径的位置处，并且所述第一捕集器检测器和所述第一物理孔径是平行的，所述第一物理孔径在所述第一捕集器检测器的中心区域并且不是所述第一捕集器检测器的外部区域中具有在所述第一捕集器检测器上的阴影，并且其中，所述图像处理器被配置为对来自所述中心区域并且不是所述外部区域的光电事件进行计数，并且确定主要来自所述外部区域的光子相互作用事件以及康普顿事件的入射角。

3.根据权利要求1所述的多模态医学成像系统，还包括第二模块，所述第二模块具有第二捕集器检测器以及用于第二散射检测器和第二物理孔径的位置；以及

其中，所述第一模块和所述第二模块在与来自患者空间的径向正交的横截面中是三、五、或六侧的。

4.根据权利要求3所述的多模态医学成像系统，其中，所述第一模块和所述第二模块是圆柱形对称的，所述第一模块和所述第二模块中的每个的最窄端最靠近所述医学成像系统的患者空间，所述第一模块和所述第二模块中的每个的最宽端最远离所述患者空间。

5.根据权利要求1所述的多模态医学成像系统，其中，所述第一模块还包括与所述第一捕集器检测器正交的电路板、具有所述第一捕集器检测器的专用集成电路、将所述专用集成电路连接到所述电路板的柔性电路、以及用于所述第一捕集器检测器与所述第一散射检测器之间的一个或多个附加捕集器层和/或散射层的位置。

6.根据权利要求1所述的多模态医学成像系统，其中，所述第一模块是绕所述医学成像系统的患者空间的部分环或环的一部分。

7.根据权利要求6所述的多模态医学成像系统，还包括用于环或部分环以及用于在附加模块中的两个处与所述环或部分环相交的另一环或部分环的附加模块。

8.根据权利要求7所述的多模态医学成像系统，其中，环或部分环以及另一环或部分环分开90度。

9.根据权利要求6所述的多模态医学成像系统，还包括与具有所述第一模块的所述环或部分环在轴向上邻近的模块的附加环或部分环，所述附加环或部分环以及所述环或部分环形成网格球顶的部分。

10.根据权利要求1所述的多模态医学成像系统，其中，所述第一散射检测器处于所述第一模块中的所述第一散射检测器的位置处，所述第一物理孔径处于所述第一模块中的所述第一物理孔径的位置处，并且其中，所述图像处理器被配置为根据所述计数来生成单光子发射计算机断层摄影图像并且根据所述康普顿事件来生成康普顿图像，并且还包括显示器，所述显示器被配置为显示所述单光子发射计算机断层摄影图像和所述康普顿图像。

11.根据权利要求1所述的多模态医学成像系统，其中，所述第一散射检测器在要检测相对较高能量的情况下被包括在所述第一模块中在用于所述第一散射检测器的位置处，并且其中，所述第一物理孔径在要检测相对较低能量的情况下被包括在所述第一模块中在用于所述第一物理孔径的位置处。

12.一种医学成像系统，包括：

固态检测器模块，每个固态检测器模块具有第一检测器，所述第一检测器被布置为与形成编码孔径的板和散射检测器中的任一者或两者一起使用；

所述固态检测器模块在法向于来自纵向患者轴的径向的横截面中具有三、五或六侧，使得所述固态检测器模块堆叠在一起以形成网格球顶的一部分，

其中，所述固态检测器模块中的每个包括所述板，所述板相对于相应的固态检测器模块内的所述第一检测器可旋转和/或可平移。

13.根据权利要求12所述的医学成像系统，其中，所述固态检测器模块中的每个还包括所述散射检测器和所述板，所述板在所述散射检测器与所述第一检测器之间，还包括图像处理器，所述图像处理器被配置为使用所述板和所述第一检测器来检测具有光电效应的发射，并且使用所述散射检测器和所述第一检测器来检测具有康普顿效应的发射。

14.根据权利要求12所述的医学成像系统，其中，形成网格球顶的一部分的堆叠包括共享固态模块中的两个固态模块的两个单独的环。

15.一种用于形成康普顿摄像机和/或单光子发射计算机断层摄影摄像机的方法，所述方法包括：

将捕集器检测器容纳在壳体中，所述捕集器检测器被布置为与编码孔径一起可用于相对较低发射能量，并且与散射检测器一起可用于相对较高发射能量，所述壳体被成形为网格球顶的一部分；

其中，所述编码孔径包括时间编码孔径，其绕轴可旋转和/或在垂直于所述轴的平面中可平移，以在所述捕集器检测器上投射具有不同位置的阴影，以及

相对于具有所述编码孔径和所述散射检测器中的所选择的一个或两个的患者床安装所述壳体。

16.根据权利要求15所述的方法，其中，安装包括用所述壳体和所述壳体的附加壳体形成环或部分环作为多模态系统的一部分，所述多模态系统包括使用所述壳体中的所述散射检测器的所述康普顿摄像机和使用所述壳体中的所述编码孔径的单光子发射计算机断层摄影成像系统。

17.根据权利要求15所述的方法，还包括：

用所述散射检测器和所述捕集器检测器检测作为康普顿事件的第一发射；以及

用所述捕集器检测器检测作为通过所述编码孔径的光电事件的第二发射。

Images