CN112512428A - 用于医学成像的近2π康普顿摄像机 - Google Patents

Abstract

为了用康普顿摄像机捕集更多的发射光子，散射检测器（12）相对于来自成像系统的等中心的径向而倾斜（非正交角度）。倾斜创建了用于散射相互作用的更大体积。为了捕集更多散射光子，捕集器检测器（13）是非平面的，例如至少部分地围绕散射检测器（12）之后的体积的多面检测器。在康普顿摄像机中，单独使用倾斜散射检测器（12）、单独使用非平面捕集器检测器（13）、或者使用倾斜散射检测器（12）和非平面捕集器检测器（13）。

Description

用于医学成像的近2π康普顿摄像机

背景技术

本实施例涉及使用康普顿效应的医学成像。康普顿效应允许比针对单光子发射计算机断层摄影（SPECT）所使用的更高的成像能量。康普顿成像系统被构造为测试平台，例如组装散射层，然后捕集器层被安装到大框架。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，或者缺乏解决商业和诊断需要的设计和约束要求（即，灵活性和可扩展性）。

康普顿摄像机可能具有低灵敏度（$）和差的图像质量（IQ）。散射层中的散射光子的绝对数量很低，这是由于几何结构（例如，源散射立体角Ω＜＜4π）、材料（例如，有利于光电效应的检测材料中的低散射分数）和检测器制造限制（例如，可以为散射层和捕集器层两者制造的实际检测器厚度是有界的，诸如对于Si检测器的最大值为1mm，对于CZT检测器的最大值为2mm…10 mm）。在捕集器层中捕集的散射光子的数量很低，这是由于几何形状（例如，散射捕集器立体角Ω＜＜4π）。多普勒展宽降低了康普顿摄像机的图像质量。多普勒展宽对康普顿角不确定性的贡献取决于入射光子能量E₀、散射角θ和束缚于目标原子的移动电子的能量。有限的检测器能量分辨率导致了附加的康普顿角不确定性。在散射层和捕集器层两者中的有限检测器位置分辨率导致了附加的康普顿锥环偏移。

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。为了用康普顿摄像机捕集更多的发射光子，散射检测器相对于来自成像系统的等中心的径向而倾斜（非正交角度）。倾斜产生了用于散射相互作用的更大体积。为了捕集更多的散射光子，捕集器检测器是非平面的，例如至少部分地围绕散射检测器之后的体积的多面检测器。在康普顿摄像机中单独使用倾斜散射检测器、单独使用非平面捕集器检测器、或者使用倾斜散射检测器和非平面捕集器检测器。

在第一方面，提供了一种用于医学成像的康普顿摄像机。床用于具有等中心轴的患者空间。第一模块具有第一散射检测器和与第一散射检测器间隔开的第一捕集器检测器。第一散射检测器具有面向等中心轴的外表面，其中，外表面与和径向线正交相距至少20度的角度，所述径向线从等中心轴垂直延伸通过第一散射检测器的中心。第一捕集器检测器相对于患者空间在第一散射检测器之后形成基本半球形围绕。图像处理器配置成确定来自第一散射检测器和第一捕集器检测器的康普顿事件的入射角。

在第二方面，一种医学成像系统包括康普顿摄像机，该康普顿摄像机具有被布置为接收来自患者的发射的散射检测器。散射检测器具有面向患者的外表面，其中，外表面与和径向线正交相距至少20度的角度，所述径向线从所述患者的纵轴垂直延伸通过散射检测器。

在第三方面，一种医学成像系统包括具有散射检测器和捕集器检测器的康普顿摄像机。散射检测器被布置成接收来自患者的发射。捕集器检测器被布置成接收由于来自患者的发射而导致的来自散射检测器的散射。捕集器检测器包括相对于患者位于散射检测器之后的多侧检测表面。

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示出具有倾斜散射检测器和近2π捕集器检测器的模块的一个实施例；

图12A示出具有平行的专用集成电路的倾斜散射检测器的一个实施例，并且图12B示出具有以不平行布置的专用集成电路的倾斜散射检测器；

图13A和图13B示出根据第一实施例的康普顿摄像机中的模块的多环配置的正交截面图；

图14A和图14B示出根据第二实施例的康普顿摄像机中的模块的多环配置的正交截面图；

图15示出根据一个实施例的不同模块中的散射检测器的不同倾斜；以及

图16A示出康普顿成像的散射角的全宽、半最大值（FWHM）的示例性曲线图，并且图16B示出示例性散射角。

具体实施方式

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11-15针对具有倾斜散射检测器和/或近2π捕集器检测器的康普顿摄像机。倾斜散射检测器和/或近2π捕集器检测器用于图1-9的模块、其他模块中或没有模块的情况下。在总结了倾斜散射检测器和/或近2π捕集器检测器实施例之后，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可用于稍后针对图11-15描述的倾斜散射检测器和/或近2π捕集器检测器实施例中。

倾斜散射检测器和/或近2π捕集器检测器提供了更高效的康普顿摄像机。可以提高灵敏度（$）和/或图像质量（IQ）。可以通过在模块内以更高的速率捕集光子来避免模块之间的同步和触发限制。与图1的平行板散射检测器和捕集器检测器相比，使散射检测器倾斜和/或使用近2π捕集器检测器可以将灵敏度（$）提高~15倍。使用倾斜散射检测器，散射光子的绝对数量可增加~3-5倍，并且使用近2π捕集器检测器，捕集光子的数量可增加~3-5倍。

倾斜散射检测器和/或近2π捕集器检测器可被应用于任何康普顿摄像机，而不管所使用的检测材料、读出电子装置和/或成像对象的尺寸如何。假设可以在设计期间在系统中为不同任务交换不同模块的量化数量，则可以为不同的成像任务重新布置和优化每个模块的设计配置。使用形成更大成像系统的模块化更小康普顿摄像机，其中由于屏蔽而在模块之间具有减少的或接近零的串扰，导致对高速率下的电子装置（例如ASIC/FPGA）串扰和模块间触发的更低要求。

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。针对不同同位素优化的模块11可以交错以覆盖能谱的任何范围（例如，整个范围）。例如，第一模块用于100-400keV，第二模块用于300-600keV，第三模块用于500以上，第四模块用于100-400keV，…覆盖整个完整环和/或部分地填充环。

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。发射的重建分布用于产生康普顿图像。

显示器22是CRT、LCD、投影仪、打印机或其他显示器。显示器22被配置为显示康普顿图像。图像或多个图像存储在显示平面缓冲器中并读出到显示器22。图像可以被单独显示或被组合，例如与SPECT图像重叠或邻近地显示康普顿图像。

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，但是可以提供具有小于1/2模块宽度的间隙。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10示出了用于形成、使用和修理康普顿摄像机的方法的流程图的一个实施例。康普顿摄像机以分段方法来形成。不是将整个摄像机手工组装在适当位置，而是将散射检测器和捕集器检测器对相对于彼此定位，以形成康普顿摄像机的期望配置。这种分段方法可以允许使用相同部件的不同配置、容易组装、容易修理和/或与其他成像模态集成。

其他实施例形成康普顿摄像机和SPECT摄像机的组合。使用图11的分段模块11。图13-16的模块可以用于形成SPECT摄像机。可以使用图11的检测器布置。

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13-16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，散射检测器和捕集器检测器对被容纳在单独的壳体中。模块被组装起来，其中，每个模块包括散射检测器和捕集器检测器两者。机器和/或人制造了壳体。

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。

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。

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。对于其他实施例，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（例如，康普顿入射锥）。

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。

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。

图11-15针对具有倾斜散射检测器和/或近2π捕集器检测器的康普顿摄像机。使用图1-9的模块或另一康普顿摄像机，散射层和/或捕集器层被布置为捕集来自患者的更大百分比的发射和/或散射。散射层被配置成倾斜配置。捕集器层形成为近2π捕集器层。可以在模块之间使用准直来排除使图像质量降级的大康普顿角事件，从而改进图像中的信噪比并且减少对ASIC/FPGA的需求。

图11示出了用于医学成像系统的康普顿摄像机的模块11的一个实施例。提供了倾斜散射层和近2π捕集器层。倾斜散射层导致更大的用于散射的体积。近2π捕集器检测器通过捕集更宽角范围内的散射而产生捕集散射光子的更大机会。

模块11可以是整个康普顿摄像机，或者多个这样的模块11形成康普顿摄像机。医学成像系统的模块11包括散射检测器12的倾斜散射层、底部捕集器检测器13A和侧面捕集器检测器13B、用于减少串扰的模块间屏蔽112、以及用于阻挡大散射康普顿角事件并减少检测器12、13的ASIC或FPGA上的负载的模块间狭缝和/或板条（即，准直器）114。可以提供附加的、不同的或更少的组件。例如，在没有近2π捕集器检测器13A、13B的情况下提供倾斜散射检测器12，反之亦然。作为另一示例，未提供屏蔽112和/或狭缝或板条114。在另一示例中，提供ASIC或FPGA、电路板、壳体或其他组件。

附图中的尺寸是任意的并且被定尺寸以用于说明。可以使用其他相对尺寸。由于图11是截面图，所以可以在图11的前面或之前提供其他组件。例如，侧壁捕集器检测器13B、屏蔽112和/或狭缝或板条114被提供在与图纸平面平行的侧壁上。在其他实施例中，一个或多个侧壁不包括侧壁捕集器检测器13B、屏蔽112和/或狭缝或板条114。

模块11相对于患者空间、医学成像系统的膛（bore）和/或床60定位，如上文针对图5-9或另一配置所讨论的。患者床60支撑患者空间中的患者。床60可以是可移动的，例如用于将患者移入和移出医学成像系统的机器人或滚轮系统。医学成像系统和/或散射层的外部壳体创建了患者床60定位在其中的膛。膛限定了用于对患者成像的患者空间。膛在与纵轴或等中心轴正交的横截面中可以是任何尺寸，例如70 cm。沿着圆柱形膛的纵轴的膛的中心或患者空间的中心是等中心轴。床60沿等中心轴移动。

散射检测器12被布置成接收来自患者的发射。在图11中，示出了平行指向散射检测器12正面的伽马射线。从患者发射的伽马射线不是全部平行的，因此可以以各种角中的任何角到达正面。模块11被定位成使得被引导到模块11的伽马射线可能在捕集器检测器13之前与散射检测器12相交。散射检测器12具有面向等中心轴的外表面。

由于倾斜，外表面与从等中心轴经散射检测器12的中心或其他部分垂直延伸的径向线偏离正交至少10-80度（例如，至少20、30或45度）的角度。可以使用任何角度，例如35、45、65或75度。在散射检测器12是与径向线正交的板的情况下，给定区域可以装配在模块11中。通过倾斜，使面向患者的外表面可以具有更大的面积。这导致随着用于相互作用的体积变大而散射的可能性更大。更大的角度会导致检测器12的面的面积和体积更大，从而导致对于任何给定光子的更大散射可能性。

倾斜是相对于径向的，其来自垂直于等中心轴。没有倾斜对应于散射检测器12是正交于径向的板，其垂直于等中心轴。倾斜可相对于模块11的正面或后表面、或者背或后壁捕集器检测器13A。

散射光子的绝对数量增加是通过：a）使用有利于康普顿散射相对于光电效应的散射层检测器材料（低Z材料，其中，低Z为30或更小）；b）在散射层中添加更多的散射材料；以及c）通过使用物理或数字准直消除具有大的康普顿角不确定性的康普顿事件来最大化有助于具有更好的整体图像质量的散射事件的数量。通过增加从散射层逃逸并到达捕集器层的散射光子的数量（倾斜），康普顿事件从散射层逃逸的概率通过减少散射层处的这些事件的平均自由路径而增加。散射的增加增加了到达捕集器层的散射光子的数量。由于使用倾斜几何结构的较大逃逸概率，可以使用较少的散射检测器模块（按照到达捕集器层的散射事件的每个绝对数量）。倾斜导致了在与散射检测器12中的径向正交的投影中的更大数量的像素，从而增加了分辨率。

在图11所示的实施例中，散射检测器12由以折叠布置定位的多个板来形成。为了增加散射事件的数量，散射检测器12的板被配置成倾斜配置，其中在检测器板之间没有间隙。板邻接以创建折叠布置。在其他实施例中可以设置间隙。板以两个角的重复序列倾斜。可以使用以三个或更多个板和三个或更多个对应角的序列的其他布置。在替选实施例中，散射检测器是倾斜的单个板。在又其他实施例中，检测器的一个或多个板与径向正交（例如，与后壁捕集器检测器13A平行），而其他板是倾斜的。或者，板不邻接，而是全部以相同角度且彼此平行地倾斜（见图15）。

使用板和折叠布置，相同的布置在侧壁之间延伸进入和离开图的平面。在其他实施例中，散射检测器12在进入和离开图平面以及通过图的横截面的角度或倾斜方面变化。可以使用非平面的任何3D表面。

倾斜使散射层的散射光子的绝对数量最大化，从而增加到达捕集器层的散射光子的绝对数量。因为由于倾斜而更可能发生散射，所以可以使用更多种类的检测器材料，例如Si、HPGe、CdTe、CZT、GaAs、TlBr等，这是由于制造具有更薄厚度的更均匀检测器的固有容易性。倾斜抵消了在较薄的检测器中散射体积的一些损失。由于使用倾斜几何结构的较大逃逸概率，按照到达捕集器的散射事件的每个绝对数量需要较少的散射检测器模块。由于倾斜，相对于从等中心轴观察，散射检测器的像素密度较大。由于沿着径向的每单位投影面积的像素（ASIC通道）的较大数目，使用倾斜几何形状改进了位置分辨率。

捕集器检测器13相对于患者空间定位在散射检测器12之后。捕集器检测器13与散射检测器12间隔开，从而在检测器12、13之间形成一定体积。捕集器检测器13的一个或多个部分可接触散射检测器12的一个或多个部分，例如在模块11的侧面处。在散射检测器12和捕集器检测器13之间可以设置间隙而不接触。捕集器检测器13可以延伸到与散射检测器12的部分相同的z深度，例如由于散射检测器12的倾斜和/或由于捕集器检测器13的围绕形状。

捕集器检测器13相对于患者空间在散射检测器12之后形成基本半球形的围绕。基本上用于计及接合处的间隙、不包括侧壁捕集器检测器13B的四个侧面中的一个或两个侧面，侧壁捕集器检测器13B开始于z深度（即，沿着垂直于等中心轴的径向），该z深度在散射检测器12的最深部分的深度处与正交于径向的平面成30度或更小，和/或侧壁捕集器检测器13B开始于z深度（即，沿着垂直于等中心轴的径向），该z深度在散射检测器12的最深部分的深度处比正交于径向的平面深10 cm或更小。提供了多侧检测器正面。捕集器检测器13是非平面的。散射光子进入检测器13所通过的正面或表面是非平面的。捕集器检测器13形成在杯形、盒形或三个或更多侧面的半球中，以至少部分地（即基本上）围绕散射检测器12之后的体积。这相对于患者在散射检测器12之后提供了近2π结构。

在一个实施例中，基本半球形围绕由多个平板形成，例如后壁捕集器检测器13A和两个或更多个侧壁捕集器检测器13B（例如，后壁捕集器检测器13A和四个侧壁捕集器检测器13B形成五个侧的立方体，其中，一个开口侧指向散射检测器12）。板可以彼此成直角，但也可以设置更大或更小的角度。板是位于模块11内的不平行平面中的基板。用于将检测器形成为厚片的半导体或其他工艺可用于形成板，然后将其定位在模块11中以提供基本半球形的围绕。在图11中使用四侧正方形或矩形板，但是可以使用三个、五个、六个或其他数量的侧。

捕集器层几何结构至少部分地围绕散射层之后的空间，从而提供近2π立体角几何结构。这种围绕可以导致捕集更多散射光子。例如，接近100%的散射/捕集比可通过在模块（即，侧壁捕集器检测器13B）之间添加捕集器层来实现。提供康普顿摄像机在Z方向（床方向）上的更大视场。光子的散射/捕集比的绝对数通过以下增加：a）增大散射层和捕集器层之间的立体角；b）增大捕集器层的面积；c）减小散射层和捕集器层之间的距离；d）增大捕集器层的有效厚度；e）和/或选择有利于捕集器层中的光电效应相对于康普顿散射的材料。可以通过将捕集器检测器13成形为在散射检测器12之后的体积的多边围绕，使立体角增大，捕集器检测器的正面的面积增大，散射检测器12与捕集器检测器13之间的距离可以减小，且捕集器层的有效厚度增大。

屏蔽112是屏蔽材料，例如铅或钨。屏蔽112是伽马射线屏蔽。对于给定百分比（例如75-100%）的同位素能量发射不透明的材料和厚度被定位在侧壁（例如覆盖部分或整个壁）处或者是模块11的侧壁。屏蔽材料提供在整个侧壁之上（例如邻近的端）以及在散射检测器12和捕集器检测器13的z轴范围（即沿着径向的深度）之上。在其他实施例中，屏蔽材料具有较小的范围，例如在散射检测器12的最深范围处的侧壁上开始到捕集器检测器13或者到捕集器检测器13的最深部分。

屏蔽112可以在除了模块11的面向患者空间的一侧之外的所有壁上。或者，一个或多个侧壁和/或后壁不包括屏蔽112。在多个模块11彼此邻接的情况下，可以设置它们之间的一个屏蔽112，而不具有来自两个模块11的邻接屏蔽112。屏蔽材料将模块11分开。通过添加模块间屏蔽来减少模块间串扰。

狭缝和/或板条114是由板形成的准直器。板彼此平行地定位，从而形成光子可以通过的狭缝。在其他实施例中，狭缝和/或板条114是具有处于期望角的孔的准直器。可以使用任何尺寸的孔。

狭缝和/或板条114是成角度的而允许以某些角度的光子通过并吸收或阻挡以其他角度的光子。例如，狭缝和/或板条114成角度以吸收大角度散射光子（例如，与径向成80-110度）。大角度散射光子包含大角度不确定性，并且可能是邻近模块的噪声。狭缝和/或板条114可通过减少噪声相关光子来改进图像质量且降低ASIC或FPGA 122要求。

狭缝和/或板条114被设置为邻近散射检测器12，诸如在模块11的两个或更多个侧壁上具有相同的深度范围。可以提供其他范围或定位。狭缝和/或板条114可以是模块11的一部分或者位于模块11之间。

散射检测器12包括用于读取散射检测器12的专用集成电路（ASIC）或现场可编程门阵列（FPGA）。为散射检测器12中的每组像素提供单独的ASIC或FPGA。ASIC或FPGA与散射检测器12一起形成为基板的一部分，或者可以单独地形成。ASIC或FPGA 122与散射检测器12平行定位，如图12A所示。在该位置，在ASIC或FPGA 122中捕集一些散射光子，这导致康普顿事件的丢失。

图12B示出了另一实施例。ASIC或FPGA 122通过柔性电路材料上的迹线或通过线材电连接到散射检测器12。ASIC或FPGA 122被定位成与来自等中心轴的径向线平行，从而使与散射相互作用的区域最小化。ASIC或FPGA 122是定位成与散射检测器12的外表面或向前表面不平行的板或基板。在其他实施例中，散射检测器12的ASIC或FPGA 122从视场中去除，例如相对于患者在捕集器检测器13之后。ASIC或FPGA 122被定位成减小对康普顿运动学的影响。

图11示出了一个模块11。康普顿摄像机由单个模块11或多个模块11形成。每个模块11包括倾斜散射检测器12和/或近2π捕集器检测器13。模块11可以具有壳体形状，其堆叠或邻接以形成环或部分环，例如具有图1的楔形。可以使用其他形状。

对于多模块康普顿摄像机，散射层由多个散射检测器12形成，例如使用图1-9的模块系统。类似地，捕集器层13由多个捕集器检测器13形成。例如，十八个模块11提供了十八对散射检测器12和捕集器检测器13。可以使用更多或更少的模块11。模块11可以具有任何布置，例如一个或多个轴向间隔的环和/或部分环或者一个或多个稀疏分布的模块11或模块组。模块11可以是多模态成像系统的一部分或者用于仅康普顿摄像机的系统。散射检测器12和捕集器检测器13（例如模块11）被定位成接收来自患者床60上或以其他方式在患者空间中的患者的发射。

模块11可以定位成不邻近其他模块11、邻近一个、两个、三个或四个其他模块11。在散射检测器12沿着一个维度以重复样式倾斜的情况下，模块11可以定位成沿着两侧彼此邻接或邻近。在散射检测器12沿着两个维度以重复样式倾斜的情况下，模块11可以定位成沿着四侧彼此邻接或邻近。在其他实施例中，模块11可以沿着1-4个侧邻接，而不管倾斜布置如何。

在一个实施例中，模块11被定位以形成一个或多个轴向间隔的部分环或完整环。图13A和13B示出了围绕患者空间和患者床60的至少三个完整环或部分环。可以提供附加的或更少的环和/或部分环。图13A是在环或部分环之一处正交于等中心轴的截面视图。图13B是平行于床60并沿着等中心轴的平面的截面视图。

模块的近2π捕集器检测器13包括侧壁捕集器检测器13B，其位于与相同环中的模块11和其他环的模块11邻接的侧上。每个模块11独立地操作，使得来自一个模块11的散射不与另一模块11的捕集器检测器13中的捕集成对。定时、功率或其他信息可以在模块之间共享或可以不在模块之间共享。由于模块11是完全隔离的模块，所以模块11可以堆叠或邻接在四个侧中的任何一个上。

在替选实施例中，康普顿事件可以由来自一个模块11的散射和在另一模块11中的散射光子的捕集形成。图14A和14B示出了其中用于与其他环或部分环邻近的侧的侧壁捕集器检测器13B被去除或未设置的截面。给定环或部分环内的模块11彼此隔离。跨环的邻近模块11共享用于由检测器12、13的ASIC或FPGA进行的事件检测的公共同步和/或时钟，从而允许使用一个模块11中的散射和另一模块11中的散射光子的捕集的康普顿事件对。在轴向外环或部分环的模块中的捕集器检测器13的围绕在三侧上具有侧壁捕集器检测器13B。在轴向内环或部分环中的捕集器检测器13的围绕在两侧（在同一环或部分环中的邻近模块11的侧）上具有侧壁捕集器检测器13B。在替选实施例中，模块在环或部分环内不隔离，而是在环或部分环之间隔离。在又其他实施例中，一个或多个模块11可以不在环内和环之间隔离。近2π捕集器层由多个模块11的捕集器检测器13形成。

图15示出了模块11的部分环。模块11具有楔形以便更紧密地堆叠。图13和14示出了立方体形状，其中，当模块11在环或部分环中彼此邻近堆叠时，至少更远离等中心轴提供间隙。

在图15中，散射检测器12是倾斜的。形成倾斜散射检测器12的检测器板被布置在平行的平面中。模块11中的散射检测器12的所有板在相同的方向上倾斜或朝向给定的侧倾斜。在环或部分环内，不同模块11的散射检测器12在相同方向或不同方向上倾斜。不同的样式或倾斜结构可以在不同的模块11之间或者按照模块11的组来设置，例如图15的邻近模块11之间的每隔一个的相反倾斜样式。

样式或分组可以对应于模块11之间的隔离或串扰。例如，具有相反倾斜的散射检测器12的模块11对共享同步信号和/或时钟，但是与其他对隔离。不提供共享同步信号和/或时钟（即，具有串扰）的模块11之间的侧壁捕集器检测器13B。提供未分组的模块11之间的侧壁捕集器检测器13B。在其他实施例中，用于串扰的成对或成组的模块11具有彼此相同的倾斜。用于其他组的倾斜是相同和/或不同的。

康普顿处理器19（例如，图像处理器）被配置为根据从倾斜散射检测器12和近2π捕集器检测器13检测到的康普顿事件来生成康普顿图像。模块11的电子装置或其他电子装置输出从检测器12、13检测到的事件。由康普顿处理器19接收事件的位置、能量和时间。使用位置、能量和/或时间使这些事件成对。基于成对、位置和能量，确定从患者到散射检测器12上的发射的入射角。角可以以概率来表示，例如入射椎体。使用根据许多检测到的康普顿事件和入射角的重建来确定发射在患者或对象空间中的空间分布。从空间分布来渲染康普顿图像。

显示器22显示康普顿图像。其他图像可以与康普顿图像一起显示。倾斜散射检测器12和/或近2π捕集器检测器13引起捕集到更多数量的康普顿事件，因此所得的康普顿图像具有更多信息。这种更好的图像质量导致诊断上改进的图像。

康普顿处理器19被配置为执行数字准直。一旦事件成对，就确定对于给定事件来自散射检测器12的散射角。成对事件的能量和角和位置的关系指示了散射光子的角。可以基于角拒绝康普顿事件，诸如应用一个或多个散射角阈值。从未被拒绝的康普顿事件中生成康普顿图像。在其他实施例中，可以不使用数字准直。

图16A示出了作为康普顿角的函数的康普顿角中的角不确定性。具有一些散射角的康普顿事件可能会导致更差的图像质量。例如，反投影锥体的FWHM将处于期望的水平，例如由水平虚线表示的。对于给定的康普顿事件的FWHM基于散射角在期望的FWHM以上或以下。例如，40度至120度之间的角度提供了具有足够FWHM的信息。图16B示出了正交于散射检测器的不同散射角给定发射。不使用针对较小（例如，小于40度）和/或较大（例如，大于120度）散射角的康普顿事件（即，被数字准直拒绝）。剩余的康普顿事件用于产生康普顿图像。

在一个示例中，CZT散射检测器12和CZT捕集器检测器13在散射层和捕集器层之间具有30cm的距离，其中具有70cm膛直径。通过拒绝康普顿角大于~40°的事件，产生FWHM＜40.0mm的PSF。可以使用其他阈值。

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 (20)

1.一种用于医学成像的康普顿摄像机，所述康普顿摄像机包括：

床（60），用于具有等中心轴的患者空间；

第一模块（11），具有第一散射检测器（12）和与所述第一散射检测器（12）间隔开的第一捕集器检测器（13），所述第一散射检测器（12）具有面向所述等中心轴的外表面，其中，所述外表面与和径向线正交相距至少20度的角度，所述径向线从所述等中心轴垂直延伸通过所述第一散射检测器（12）的中心，所述第一捕集器检测器（13）相对于所述患者空间在所述第一散射检测器（12）之后形成基本半球形围绕；

图像处理器（19），被配置为确定来自所述第一散射检测器（12）和所述第一捕集器检测器（13）的康普顿事件的入射角。

2.根据权利要求1所述的康普顿摄像机，其中，所述第一散射检测器（12）包括采用折叠布置的一系列板。

3.根据权利要求1所述的康普顿摄像机，其中，所述角度为至少45度。

4.根据权利要求1所述的康普顿摄像机，其中，所述第一散射检测器（12）包括相对于所述径向线的倾斜布置。

5.根据权利要求1所述的康普顿摄像机，其中，所述基本半球形围绕包括具有与所述第一散射检测器（12）邻近的开口侧的五侧立方体。

6.根据权利要求1所述的康普顿摄像机，其中，所述基本半球形围绕包括位于所述第一模块（11）内的不平行平面上的多个平面捕集器基板。

7.根据权利要求1所述的康普顿摄像机，还包括用于读取所述第一散射检测器（12）的专用集成电路或现场可编程门阵列（122），所述专用集成电路或现场可编程门阵列形成被定位为与所述外表面不平行的板。

8.根据权利要求1所述的康普顿摄像机，还包括在所述第一模块（11）的侧壁上的屏蔽材料（114）。

9.根据权利要求8所述的康普顿摄像机，还包括第二模块（11），所述第二模块具有第二散射检测器（12）和与所述第二散射检测器（12）间隔开的第二捕集器检测器（13），所述屏蔽材料将所述第一模块（11）与所述第二模块（11）分开。

10.根据权利要求1所述的康普顿摄像机，还包括第二模块（11），所述第二模块具有第二散射检测器（12）和与所述第二散射检测器（12）间隔开的第二捕集器检测器（13），所述围绕包括所述第二捕集器检测器（13）。

11.根据权利要求1所述的康普顿摄像机，还包括附加模块（11），所述附加模块具有附加散射检测器（12）和与所述附加散射检测器（12）间隔开的附加捕集器检测器（13），所述第一模块（11）和所述附加模块（11）形成绕所述患者空间的环或部分环。

12.根据权利要求1所述的康普顿摄像机，其中，所述图像处理器（19）被配置为根据所述康普顿事件和角来生成康普顿图像，并且还包括被配置为显示所述康普顿图像的显示器。

13.一种医学成像系统，包括：

康普顿摄像机，包括被布置为接收来自患者的发射的散射检测器（12），所述散射检测器（12）具有面向所述患者的外表面，其中，所述外表面与和径向线正交相距至少20度的角度，所述径向线从所述患者的纵轴垂直延伸通过所述散射检测器（12）。

14.根据权利要求13所述的医学成像系统，其中，所述康普顿摄像机还包括相对于所述患者在所述散射检测器（12）之后的近2π结构。

15.根据权利要求13所述的医学成像系统，其中，所述散射检测器（12）的所述外表面包括由所述散射检测器（12）的邻接板形成的折叠表面。

16.根据权利要求13所述的医学成像系统，其中，所述散射检测器（12）在模块（11）中，并且还包括在所述模块（11）的一侧上的伽马射线屏蔽材料。

17.一种医学成像系统，包括：

康普顿摄像机，包括散射检测器（12）和捕集器检测器（13），所述散射检测器（12）被布置为接收来自患者的发射，所述捕集器检测器（13）被布置为接收由于来自患者的所述发射而导致的来自所述散射检测器（12）的散射，所述捕集器检测器（13）包括相对于所述患者位于所述散射检测器（12）之后的多侧检测表面。

18.根据权利要求17所述的医学成像系统，其中，所述散射检测器（12）具有面向所述患者的外表面，其中，所述外表面与和径向线正交相距至少20度的角度，所述径向线从所述患者的纵轴垂直延伸通过所述散射检测器（12）。

19.根据权利要求17所述的医学成像系统，其中，所述多侧检测表面包括近2π结构。

20.根据权利要求17所述的医学成像系统，其中，所述散射检测器（12）和捕集器检测器（13）在模块（11）中，并且还包括在所述模块（11）的一侧上的伽马射线屏蔽材料。

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