CN116917773A - 辐射检测系统和方法 - Google Patents

Abstract

描述了一种处理来自一源的辐射的方法，包括：定位检测器以接收来自源的辐射；将准直器定位在所述源和所述检测器之间，其中所述准直器具有多个孔；允许来自所述源的辐射穿过所述准直器并入射到所述检测器上；接收多个响应，每个响应是针对与所述检测器内发生的入射辐射的交互做出的响应；针对所述多个响应中的每一个，确定所述交互的特性，其中所述特性至少包括所述交互在所述检测器内的位置和深度；通过同时处理交互数据的位置和深度来处理所述多个响应，其方式是适应由于投射辐射路径在检测器上的检测位置上的重叠而引起的复用效应，所述投射辐射路径来自检测器处的准直器中的多个孔。还描述了一种用于检测来自源的辐射的辐射检测系统，特别是用于执行该方法。

Description

辐射检测系统和方法

技术领域

本发明涉及一种用于检测来自一源(例如放射性同位素源)的辐射的辐射检测系统，并且特别地涉及一种适于检测来自一源的辐射的系统，其中所述源在检测器处产生低信号。本发明还涉及一种用于检测来自这种源的辐射的方法。

背景技术

存在广泛的场景，其中可能期望获得关于从一源发射并在检测系统处接收的辐射的更准确的信息。特别地，存在广泛的场景，其中可能期望例如在空间上和/或在光谱上解析信息，以提供关于所述源和/或关于辐射在所述源和检测器之间穿过的材料的附加信息。

这样的场景包括但不限于其中所述源和检测器被有意地间隔开的场景，并且在检测器处测量从测试对象中的高活动区域发射的辐射以确定关于测试对象的信息。

后一种情况的示例包括核医学成像方法，其中使来自放射性同位素源的辐射传递到研究中的受试者的身体的一部分，并且其中使用关于在远程检测器处接收的辐射的空间配准信息来获得关于患者解剖结构的该部分的结构和/或实时生理功能的信息，并且例如建立该结构和/或生理功能的图像。然而，这些应用的讨论仅作为示例，并且本发明不限于医学或成像应用。

本发明的原理特别适用于来自一源的信号相对较低的情况，并且来自从一源发射的入射到检测器上的相对较少数量的辐射粒子的可分辨数据的信号因此减少，使得更难以将有意义的信息与背景分离。这样的考虑可能特别适用于医疗应用中，其中显然必须使受试对象经历的辐射剂量最小化。因此，核医学成像再次提供了本发明的原理可以有利地适用的技术的良好范例。

然而，本发明的与来自低电平信号的较高电平信息的分辨率相关的优点通常适用于需要分辨来自所述源的低信号的所有情况。预期低信号的非医疗应用的示例可以是在使用便携式伽马相机检查核设施中。

在可能需要重建图像并且不需要或不期望重建图像的情况下，本发明的优点可以以类似和不同的方式产生。

已建立的核医学成像技术的示例是单光子发射计算机断层摄影(SPECT)，其是使用伽马射线的核医学断层摄影成像技术。该技术需要例如通过血流将γ发射放射性同位素递送到患者体内。在典型的应用中，放射性同位素与特异性配体结合，允许其被携带并结合在所研究的受试者体内的感兴趣的位置内。

放射性同位素发射γ射线，其穿过所研究的受试者的组织并且可以在合适的检测器处检测，并且例如通过γ相机检测。伽马相机的SPECT成像获取多个二维图像，然后使用标准断层重建技术将其构建成三维数据集。该技术潜在地不仅允许身体的相关部分的成像，而且允许生物过程的主动功能成像。

用于对乳房组织成像(例如检测可能导致乳腺癌早期检测的异常)的已知技术是乳房X线照相术。标准乳房X线摄影使用X射线来创建图像。然后分析这些图像的异常发现，特别是例如可能指示潜在肿瘤的特征性致密肿块。然后将这些患者转诊进行进一步的、通常更具侵入性的测试。因此，标准乳房X线摄影是广泛采用的第一阶段筛查技术。

然而，正常但相对致密的乳房组织对低能量x射线的响应可以类似于可能指示许多常见肿瘤的潜在发展的一类肿块的响应，并且该技术在具有高比例的高密度乳房组织的那些患者中区分的能力因此降低。

分子乳房成像(MBI)是一种开发的核医学成像技术，其利用SPECT型技术的许多上述原理。将放射性同位素源(同样通常与合适的配体结合以使其位于乳腺组织内)引入研究中的受试者中。在通常对应于用于更常规乳房X线照片的配置中的小型基于半导体的伽马相机的合适系统用于在来自所述源的辐射穿过乳房组织之后检测来自所述源的辐射。该技术在检测初期肿瘤方面特别有效，因为它可以检测生理活性。然而，它通常使研究中的患者经受更高的总辐射剂量，这倾向于限制其作为第一阶段筛选技术的应用。

在所有核医学成像技术中，显然必须保持所述源的放射性以及由被调查对象接收的辐射的后续剂量尽可能低。在检测器处收集的所得低信号呈现与数据的检测和分辨率相关的特定问题。

影响所需源信号的因素是检测效率。特别是关于成像技术，为了获得所需的空间分辨率，需要在多个单独可寻址的检测点或区域之间进行区分的检测系统。例如，在平面检测器的情况下，空间分辨率可以在x和y方向上。在当前实践中，通常使用二维(2D)检测器，但是也可以在三维(3D)中进行检测。

在成像系统中，检测器中的每个点可以对应于重建图像中的像素或体素，并且通常可以被称为检测器上的像素。为了在合成图像中实现有效的空间分辨率以及例如x，y分辨率，需要一种检测系统，其以允许针对x和y方向上的每个可单独寻址的“像素”单独获得有效信号的方式区分x和y方向上的“像素”。

任何类型的辐射检测器，特别是广泛用于常规医学成像应用中的固态检测器，通常以其效率取决于厚度的特征为特征。它不需要是微不足道的关系，但是在大多数情况下，检测器越厚，效率越高。常规地，通过在z方向上或与检测表面的x、y正交的方向上提供合适的深度来增强广泛用于常规医学成像应用中的固态检测器的效率。

然而，为了保持x、y上的位置配准，通常需要准直从入射到检测器上的源发射的信号。核医学成像技术中任何图像的质量和有用性受到准直器结构的严重影响。

通常使用诸如平行孔准直器的准直器，其在所述源和伽马相机或其他检测器之间具有非常低的扩展角，其在所述源和检测器之间的信号中产生配准，该配准接近x、y平面中的几乎一对一的配准。准直器由大量紧密堆积的平行孔组成，这些平行孔仅让辐射的几乎垂直于准直器表面的那部分穿过。因此，检测器将采集辐射源的单个正交投影。在2D伽马相机的情况下可以直接使用该图像，但是对于3D SPECT应用，必须从患者周围的多个角度位置重复采集，以获得用于重建算法的足够信息。

因此，用于体现诸如SPECT或MBI的技术的核医学成像的仪器的有效开发是在对在x、y方向上具有基本上完全的一对一配准的有效准直(例如使用具有非常低的扩展角的平行孔准直器)的要求、随后由准直器减少信号以及对可能的最低辐射剂量源的要求之间的折衷。

特别地，在MBI领域中，存在关于使用具有适度乳房压迫的单平面检测器和双平面检测器的大量文献。现有技术的商业系统例如利用具有高分辨率平行孔准直器的CZT检测器。由于接近乳房，实现了良好的空间分辨率。在具有致密乳房的患者中，检测灵敏度优于常规乳房X线摄影，但辐射剂量更高。减少辐射剂量的努力包括选择准直器和图像滤波以减少噪声/增强对比度，但是这些没有实现足够的剂量减少以使MBI能够用作筛选工具。

通常期望提供替代的检测系统和方法，其允许在这种情况下更好地分辨率关于辐射的信息，并且例如来自低强度源、来自短持续时间测量等。

特别期望提供这样的替代方案，其可能在核医学成像中具有适用性，并且其可以以更有效和高效的方式解决那些冲突的考虑，并且提供来自患者的生理相关数据的改进的分辨率和/或关于核医学成像技术(诸如SPECT或MBI)的降低的辐射剂量水平。

已经探索了使用不具有低扩展角的多孔准直器，例如由在z方向上没有实质深度的针孔或狭缝组成。

例如，多针孔准直器已经广泛用于临床前系统，其中放大导致高分辨率性能。使用高固有分辨率与具有缩小的密集堆积的针孔组合作为实现高灵敏度的手段的概念不是新的，并且具有实现紧凑设计的附加优点。金属增材3D打印的发展使得设计具有更大的灵活性。对用于MBI的一系列可供选择的准直器进行了评估，包括可变角度斜孔(VASH)和狭缝-板条准直器。

不具有低扩展角的多孔准直器以及例如多狭缝或多针孔准直器的设计中的限制是可能发生的投影重叠(复用)，这可能导致图像伪像。常规方法是避免复用，例如通过分离针孔，引入内部屏蔽以限制暴露的检测器或使用快门系统顺序地暴露不同的针孔，但是这可能限制设计选项。还建议使用两个不同的相对准直器作为克服复用的手段。已经示出使用多个采集距离(合成准直)以减少临床前成像中的复用伪像。还提出了在修改的MLEM重建内迭代解复用的方法。在所有情况下，目的是显著减少以有效消除多孔准直器可能发生的投影重叠(复用)，或者至少减少由此可能产生的复用伪像。

本发明针对这个复用问题，并且提供减轻这种复用的一些影响和/或更好地利用可能存在这种复用的数据的替代解决方案。本发明特别涉及在设备和方法的背景下实现这些目的，所述设备和方法可能适用于核医学成像，例如用于诸如SPECT或MBI的技术，并且可以解决减少剂量水平和在准直损失之后保持足够的信号的冲突考虑，以提供来自患者的生理相关数据的改善的分辨率和/或降低的辐射剂量水平。

发明内容

根据本发明，在第一方面，一种处理来自一源的辐射的方法包括：

定位检测器以接收来自所述源的辐射；

将准直器定位在所述源和所述检测器之间，其中所述准直器具有多个孔；

允许来自所述源的辐射穿过所述准直器并入射到所述检测器上；

接收多个响应，每个响应是针对与所述检测器内发生的入射辐射的交互做出的响应；

针对所述多个响应中的每一个，确定所述交互的特性，其中所述特性至少包括所述交互在所述检测器内的位置和深度；

通过同时处理交互数据的位置和深度来处理所述多个响应，其方式是适应由于投射辐射路径在检测器上的检测位置上的重叠而引起的复用效应，所述投射辐射路径来自检测器处的准直器中的多个孔。

应当理解，在本文中参考检测器的情况下，这适用于有效地接收来自所述源的辐射的任何检测器形式(detector formation)，其分辨率使得能够针对多个响应中的每一个响应实现对交互特性按需确定，其中该特性至少包括检测器内的交互位置和深度。特别地，单数形式包括复数显示。本发明可以应用于包括多个离散检测器形式的检测系统和/或应用于限定多个离散检测区域的单个检测器形式和/或应用于限定单个连续检测区域的单个检测器形式，该单个连续检测区域实际上被细分为单独寻址的子区域。可以从多个检测器接收多个响应。

在本发明的一些应用中，至少一个检测器大致垂直于辐射入射方向定位，以限定垂直于辐射入射方向的x，y入射平面和对应于检测器深度的z方向，并且应当理解，检测器内的交互位置可以构成线性检测器的x位置和区域检测器的x，y位置，并且检测器内的交互深度可以构成z深度。

在本发明的一些应用中，检测器可以被像素化，也就是说，检测器可以被划分为可离散寻址子单元的一维或二维阵列，该可离散寻址子单元是离散元件和/或可离散寻址区域，例如在通常垂直于辐射入射方向的表面上定义的离散元件和/或可离散寻址区域，并且应当理解，检测器内的交互位置可以构成对特定可离散寻址子单元的定位，并且检测器内的交互深度可以构成所述子单元的表面下方的深度。子单元可以是离散的物理实体，或者可以以数字方式虚拟地定义，在某种意义上，可以是物理连续的检测区域被虚拟地细分，在x、y中确定位置，并且该经确定的位置用于将交互分配给子单元。

在本文中将这些子单元称为像素，除非上下文另有明确要求，否则该术语应被理解为包括物理上离散的像素子单元、像素子单元的簇以及如上所述以数字方式虚拟定义的子单元。

本发明明显优于上述现有技术的特征在于，使用具有多个孔的阵列的准直器，该多个孔的阵列固有地被配置为以趋于在检测器处产生复用效应的方式在来自不同孔的辐射图案之间产生重叠，使用具有非平凡深度的检测器通过确定检测器内的交互位置和深度来捕获这种复杂度，以及在处理阶段使用这种检测到的复杂度来适应并例如减轻这种复用的贡献，并且优选地还进一步使用复用来得出附加的有用推断。

也就是说，在本发明中固有的是，准直器对来自所述源的辐射具有引入的三维复杂性，其中在每个孔和检测器上的给定区域之间不一定存在直接配准，而是在相应区域中可能存在重叠，这可导致复用的潜在性。

这是孔的结构的结果，使得每个孔限定超出孔的辐射投影区域，其表现出非零角展度。例如，在多孔准直器的情况下，每个孔孔径被配置为使得其限定超出孔径的具有正角展度(positive angular spread)的辐射投影锥。因此，每个孔径实际上是成像孔径，如在成像领域中将理解的，因为至少一些复杂性(可以从该复杂性分辨出图像信息)固有地包含在来自单个孔径的辐射投影中。所述准直器还被配置为使得超出所述孔的所得到的辐射投影区域可以重叠并且在所述检测器处产生复用效应。

本发明的实施例的另一特征是，检测器不仅在检测器x、y平面中而且在检测器交互深度或z方向中定位每个交互。然后，包括交互深度以及在x、y上的位置的该数据集用于以可以适应并且例如减轻复用效应的方式重建来自所述源的辐射图案的图片。也就是说，本发明的方法的特征在于使用具有多个孔径的准直器，所述多个孔径具有重叠的投影辐射区，接受在x、y中的交互位置的原始数据中的所得复用效应，但是使用z上的交互深度来适应并且例如减轻这种复用的贡献，并且优选地还进一步使用复用来得出额外的有用推断。

在一些实施例中，该方法包括处理收集的数据集，该收集的数据集包括检测器内的每个交互的经确定位置和深度，并由此产生修改的数据集，该修改的数据集至少包括每个交互的修改位置的数据，以及例如将每个交互定位在像素中和/或如上文所定义的x、y方向上的数据，其方式是适应由于投射辐射路径在表观位置上的重叠而引起的复用效应，所述投射辐射路径来自检测器处的准直器中的多个孔，在输入数据集中所述交互被定位到表观位置。

在一些实施例中，所述方法包括减少复用效应，并且例如从修改的数据集中基本上消除复用效应。

在优选实施例中，在数据可以用于重建一个或多个图像的情况下，本发明还可以包括使用交互深度来适应(一个或多个)重建图像中的复用效应，例如以改善图像质量并减少(一个或多个)重建图像中的伪像。

相比之下，在典型的现有技术中，常规采用的方法是通过硬件的适当配置以及例如准直和像素化的适当配置来减轻并且理想地基本上消除采集阶段处的重叠，以便维持针对逐像素地定位的被检测交互的单调配准。在典型的现有技术方法中，复用(即x、y位置与z的变化)不被视为可以被容纳在原始检测到的交互数据集中的特征，并且甚至不被视为可被利用，而是一种需要通过在采集阶段完全最小化或消除重叠而从原始检测到的交互数据集中最小化或消除的问题。

在该现有技术中，常规的准直系统旨在当辐射图案从所述源传递到检测器时在辐射图案中在x、y中保持基本上单调的1比1位置配准。

这样做的缺点是大量光子没有到达检测器。在典型的MBI系统中，可能只记录10⁴个光子中的1个。类似的水平对于其它SPECT型技术也是典型的。

结果是需要高得多的辐射源信号源，并且在医学成像的情况下，造成随后进入患者组织的更高辐射剂量，以在检测器处获得令人满意数量的光子交互以生成图像。替代方案(例如通过使用较大尺寸的孔来放松准直器所通过的角度)将损失图像中的分辨率。

相比之下，本发明的明显特征不在于在采集阶段消除硬件中的复用，而是在于收集固有复用的交互数据，其包括交互深度数据，并且在于提供处理步骤以重建该更复杂的数据并得出关于来自所述源的辐射的额外或替代推断，以适应并例如减轻复用效应，并且可选地还进一步利用复用来得出额外的有用推断。

因此，本发明对现有技术中存在的在保持足够的信号/减少剂量与损失图像对比度之间的明显冲突采取了截然不同的方法。它依赖于以下认识：如果每个光子交互的深度(即，在深检测器内的z方向上的位置)也可以在某种程度上被解析，则可以产生数据集，其中每个光子交互可以在所有x、y和z坐标中在某种程度上定位，这可以允许做出推断，并且数据集可以在合适的处理和重建模块中通过合适的重建方法进行去卷积，这可以消除对准直和像素化的需要，目标是接近一对一的x、y配准，并且因此可以显著减少被阻止通过滤波器的光子的数量，从而显著增加通过滤波器的光子的比例，以在检测模块处有用地收集并有意义地处理。可以从低得多的固有放射性源水平收集有效的数据集，并且例如在医学成像的情况下，随后进入患者组织的较低辐射剂量。

根据本发明，该方法包括使用具有多个孔的准直器，其不具有最小化的扩展角。在特别优选的情况下，准直器不是平行孔准直器，尽管即使是平行孔准直器和设计用于最小化扩展角的其他准直器也可能不会在所有情况下消除复用，并且因此可以使用本发明的方法的原理。

在实施例中，准直器可以具有不带最小化扩展角的多个孔的一维阵列或二维阵列。孔可以被配置为例如每个孔限定用于让辐射从其出射的部分，该部分被配置为例如参考在出射辐射方向上的短长度和/或扩展轮廓，以趋于使穿过孔的辐射在其出射时具有非零扩展角。合适的扩展角可以是至少15度。

在一些实施例中，该方法包括使用具有狭缝阵列和例如狭缝-板条布置的准直器。在其他实施例中，该方法包括使用具有针孔的一维或二维阵列的准直器。在这种情况下，狭缝或针孔可以具有等同或不同的构造，并且可以均匀地间隔开或不同地间隔开。可以设想多个孔的其他布置和配置。

根据本发明，该方法包括接收针对与检测器内发生的入射辐射的对应多个交互做出的多个响应，并且对于每个这样的响应，至少确定在所述交互的检测器内的交互的位置和交互的深度。

例如，本发明的方法包括使用检测器，该检测器适于或被配置为使得与检测器内发生的入射辐射的交互能够在三维中被定位到检测器内的交互位置。在这种情况下，该方法包括使来自所述源的辐射入射到这种检测器上并相应地执行接收和确定步骤的步骤。

在一些实施例中，例如，本发明包括使用具有三维体素阵列的检测器，其中针对多个响应中的每一个确定交互的特性包括将所述交互定位到一特定体素，所述交互的特性包括在所述交互的三个维度中的至少一个位置。

在一些实施例中，检测器包括一器件，其用于将检测器内的交互定位到大致垂直于入射辐射方向的平面中的x和y方向中的每一个以及定位到z方向，该z方向包括在大致正交于x，y平面的方向上的检测器内的深度。

例如，辐射检测器包括检测表面，该检测表面被分成多个可单独寻址的检测部分，该多个可单独寻址的检测部分在两个正交方向(以下称为x方向和y方向)中的每一个方向上跨检测表面可定位地限定，由此从所述源入射的辐射的粒子在检测模块处的交互可以定位于检测部分；以及

在第三正交方向上的深度，在下文中为z方向，所述辐射检测器被配置成使得从所述源入射的辐射的粒子在所述检测模块处的交互可以在位置上进一步定位到所述z方向上的深度。

该方法还包括例如在与辐射检测器数据通信的合适的处理模块处接收和处理来自检测器处的连续多个粒子交互的辐射数据，每个粒子交互由此在位置上定位到特定体素和/或x、y和z坐标。

根据本发明，该方法包括得出关于来自所述源的辐射图案的推断。特别地，可以通过同时处理交互数据的位置和深度来得出推断，以便适应由于投射辐射路径在检测器上的表观位置上以及例如在其中发生交互的像素上的重叠而引起的复用效应，所述投射辐射路径来自检测器处的准直器中的多个孔。

在一些实施例中，该方法被应用为用于在通过测试对象传输之后收集辐射数据的方法，例如用于测试对象的成像，并且该系统适于用作用于在通过测试对象传输之后收集辐射数据的系统。

在这种情况下，该方法还包括：

将测试对象定位在所述源与所述准直器之间

使来自所述源的辐射入射到所述测试对象上，并且使从所述测试对象出射的所述辐射中的至少一些辐射通过所述滤波器并且入射到所述检测模块上。

在传输通过测试对象之后在检测模块处收集的连续多个粒子交互中的每一个在位置上定位，例如在x、y和z坐标中。

根据本发明的一般原理，该方法包括接收针对与检测器内发生的入射辐射的对应多个交互做出的多个响应，并且对于每个这样的响应，至少确定在所述交互的检测器内的交互的位置和交互的深度。

在一些实施方案中，该方法包括：

确定输入数据集，所述输入数据集包括所述检测器内的每个交互的所确定的位置和深度，以及

处理所述输入数据集并且从所述输入数据集产生修改的数据集，所述修改的数据集至少包括数据，所述数据包括以适应复用效应的方式修改的每个交互的位置，所述复用效应是由于来自所述多个孔的投射辐射路径的重叠而引起的。

在一些实施例中，该方法包括生成图像数据集。在可行的实施例中，处理连续多个粒子交互的输入数据集以生成图像数据集。该方法还可以包括生成图像并且可选地还显示图像。

在这样的实施例中，该方法包括同时处理交互数据的位置和深度，其方式是适应由于投射辐射路径在表观位置上以及例如在发生交互的像素上的重叠而引起的复用效应，所述投射辐射路径来自检测器处的准直器中的多个孔，以减少所得成像数据集或图像中的复用伪像。在此类实施例中，上文所提及的经重建数据集可包括图像数据集。

在一些实施方案中，该方法作为医学检查和例如医学成像的方法应用，并且测试对象是测试受试者(例如人或非人动物受试者)的身体的一部分。

在一些实施例中，该方法包括通过断层重建生成图像数据集和例如图像。在这种情况下，上文提到的重建数据集可以包括断层图像数据集或其一部分，例如表示其图像层。

在这样的实施例中，该方法包括同时处理交互数据的位置和深度，其方式是适应对重建的断层图像数据集的复用效应，以例如减少重建的断层图像中的复用伪像。

该方法还可以包括显示断层图像。

在一般原理中，断层重建包括通过将原始数据转换成3D图像数据集而从在检测器处收集的来自所述源的辐射数据构建的成像，所述原始数据呈辐射交互响应的数据集的形式，其可归因于入射在检测器上的来自所述源的辐射。来自有限数量和取向的投影角度的重建数据通常被称为断层合成。

在其最广泛的概念上，当应用于断层重建时，本发明包括通过根据检测器内的每个交互的确定的位置和深度两者处理所收集的辐射交互响应的数据集，来适应原始数据中的潜在复用效应，并使用后者来适应前者中的复用效应，从而例如减轻所得图像数据集中的复用效应。

合适的断层重建方法，例如基于已知的断层重建方法，可以与根据本发明原理的修改结合使用。在一些实施例中，可以使用最大似然期望最大化(ML-EM)图像重建的方法。在一些实施方案中，该方法可以与有序子集算法(OS-EM)组合。在其他实施例中，可以使用惩罚图像重建，诸如一步延迟方法或更高级的优化方法。

在一些实施例中，对包括检测器内的每个交互的经确定位置和深度的输入数据集进行处理，并且计入每个交互的经确定位置和深度两者，以适应复用效应并在随后的断层重建之前产生修改的数据集。在一些实施例中，对包括检测器内的每个交互的经确定位置和深度的输入数据集进行处理，并且计入每个交互的经确定位置和深度两者，以适应复用效应并与断层重建同时产生修改的数据集。在一些实施例中，对输入数据集进行并且计入每个交互的经确定位置和深度两者，以适应复用效应，并且在断层重建之前和期间产生修改的数据集。

因此，在一些实施例中，该方法包括：

确定输入数据集，所述输入数据集包括所述检测器内的每个交互的经确定位置和深度；

处理所述输入数据集以适应复用效应并在随后的断层重建之前和/或在断层重建期间产生修改的数据集。

在一些实施例中，迭代地执行上述步骤中的一些或全部。

例如，在一些实施例中，所述处理包括图像重建，由此将复用效应引入到在迭代重建过程中使用的系统矩阵中。在其他实施例中，所述处理包括在使用常规图像重建的最终图像重建之前在投影空间中执行单独的迭代解复用过程。在另外的实施例中，这些原理可以以迭代方式交替地组合和/或使用。

如本文所讨论的，复用由来自检测器空间中的不同孔的投影的重叠组成。最佳解复用过程可能取决于检测器空间中不同深度处的复用量。

解复用过程的可性实施例包括以下步骤中的任何一个或全部：

将所述检测器空间的深度划分为有限数量的不同深度的交互层(物理地或虚拟地定义)；

通过应用一算法来估计每个深度层的虚拟二维无复用投影，在该算法期间数据在二维数据格式和三维数据格式之间转换，由此引入复用；

通过计入相应的交互深度层中的不同复用程度来生成解复用的投影集。

可以在检测器中的选定DOI平面或任何期望的虚拟检测器平面处确定解复用数据。

在一些实施例中，估计步骤可以包括估计每个深度层的虚拟二维无复用投影，并应用迭代ML-EM算法，在该迭代ML-EM算法期间，通过二维和三维数据格式之间的前向投影和后向投影来变换数据。

在一些实施例中，解复用投影用于生成三维解并且例如生成三维图像数据集。

在所有这样的情况下，本发明特别地通过使用测量的交互数据深度来区分，所述测量的交互数据深度可以用于适应检测器处的重叠以及例如检测器上的多个像素上的重叠，并且能够减少所得到的图像伪像。这被呈现为寻求通过直接减少检测器处的重叠来减少图像伪像的现有技术方法的替代方案。根据本发明的原理，如果可以在某种程度上解析每个交互的深度，则可以产生数据集，其中每个光子交互可以在所有x、y和z坐标中在某种程度上定位，从而允许在所产生的图像中减少伪像，而不需要被严格地配置为避免来自相邻孔的投影之间的重叠的准直器。

根据本发明，在另一方面，提供了一种用于检测来自源的辐射的辐射检测系统，包括：

辐射检测器；

准直器，其在使用中可定位在所述源和所述检测器之间，其中所述准直器具有多个孔；

处理模块，所述处理模块能操作为：

接收多个响应，每个响应是针对与所述检测器内发生的入射辐射的交互做出的响应；

针对所述多个响应中的每一个，确定所述交互的特性，其中所述特性至少包括所述交互在所述检测器内的位置和深度；

根据每个交互的经确定位置和深度，通过同时处理交互数据的位置和深度来处理所述多个响应，其方式是适应由于投射辐射路径在检测器上的检测位置上的重叠而引起的复用效应，所述投射辐射路径来自检测器处的准直器中的多个孔。

特别优选地，该系统是适于执行本发明的第一方面的方法的系统。

因此，在实施例中，处理模块还可操作用于以任何适当的组合执行如本文所定义的本发明的方法的确定或处理步骤中的一个或多个。

在实施例中，检测器本身适于或被配置为使得与检测器内发生的与入射辐射的交互能够被定位到检测器内的所述交互的至少一位置和深度。

该系统特别是适于执行第一方面的方法的系统，并且每个方面的优选特征将被理解为适用于另一个方面。

特别地，系统的处理模块可以操作为执行本发明的第一方面的方法的方法的任何步骤，和/或系统可以进一步包括附加模块，诸如成像模块，其能操作为执行本发明的第一方面的方法的方法的任何步骤。

在示例实施例中，检测器具有检测器x、y平面和与其正交的检测器z方向；并且所述处理模块能操作为将每个交互定位到检测器x、y平面中的一位置并且定位到在检测器z方向上的一交互深度。在一些实施例中，检测器适于或被配置为使得与检测器内发生的入射辐射的交互能够被如此定位。

在示例实施例中，检测器被像素化成如上定义的多个单独可寻址的检测器子单元；并且所述处理模块能操作为将每个交互定位到特定子单元并定位到其中的交互的深度。在一些实施例中，检测器适于或被配置为使得与检测器内发生的入射辐射的交互能够被如此定位。

在实施例中，准直器可以具有多个孔的一维阵列或二维阵列。孔可以例如参考在出射辐射方向上的短长度和/或发散轮廓来配置，以趋于使穿过孔的辐射在其出射时具有非零扩展角。合适的扩展角可以是至少15度。

在一些实施例中，准直器包括多个狭缝，并且例如包括狭缝-板条布置。在其他实施例中，准直器包括针孔的二维阵列。可以设想多个发散孔的其他布置。

在一些实施例中，检测器适于或被配置为使得与检测器内发生的与入射辐射的交互能够在三维中被定位到检测器内的交互位置。

在一些实施例中，例如，检测器是包括三维体素阵列的体素检测器。在这种情况下，对于多个响应中的每一个，确定所述交互的特性包括将所述交互定位到一特定体素，所述交互的特性包括在所述交互的三个维度中的至少一个位置。

在一些实施例中，检测器包括一器件，其用于将检测器内的交互定位到大致垂直于入射辐射方向的平面中的x和y方向中的每一个以及定位到z方向，该z方向包括在大致正交于x，y平面的方向上的检测器内的深度。

例如，检测器包括检测表面，该检测表面被分成多个可单独寻址的检测部分，该多个可单独寻址的检测部分在两个正交方向(以下称为x方向和y方向)中的每一个方向上跨检测表面可定位地限定，由此从所述源入射的辐射的粒子在检测模块处的交互可以定位于检测部分；以及

在第三正交方向上的深度，在下文中为z方向，所述辐射检测器被配置成使得从所述源入射的辐射的粒子在所述检测模块处的交互可以在位置上进一步定位到所述z方向上的深度。

因此，检测器被配置为能够确定发生每个光子交互的交互深度(即，z方向上的维度)。这可以通过材料、结构特征和处理电子器件的组合以任何合适的方式实现。

例如，检测器可以由固有地允许提取交互深度信息的材料制成，诸如块状晶体碲化镉型固态半导体检测器。构成半导体检测器的材料例如选自碲化镉、碲化镉锌(CZT)、碲化镉锰(CMT)及其合金，并且例如包括晶体Cd_1-(a+b)Mn_aZn_bTe，其中a+b<1并且a和/或b可以为零。块状单晶检测器可以是特别优选的。

附加地或替代地，检测器可以包括合适的检测器材料在z方向上的多个离散层。例如，多层闪烁体检测器可以适合于实施本发明。

在一些实施方案中，所述方法还包括生成图像并且任选地进一步显示所述图像。该系统还可以包括用于生成图像和图像显示的图像生成模块。该方法还可以包括生成连续图像作为断层重建。该系统还可以包括用于实现上述目的的断层重建模块。

在一些实施例中，图像是断层图像，并且图像生成模块包括断层图像重建模块，用于生成连续图像作为断层重建，例如利用检测到的事件的3D位置来计入放射性原点的不确定性。可选地，这可以直接在重建内完成或作为先前的处理步骤完成。任选地，可以采用混合方法，例如下面探索的混合方法。

在一些实施例中，图像是适合于验证系统操作的所选物体平面的估计的活动分布，并且图像生成模块涉及后向投影，利用检测到的事件的3D位置来计入放射性原点的不确定性作为先前处理步骤。

第二方面的系统的其他优选特征将通过从第一方面的方法的讨论中类推来理解，反之亦然。

附图说明

现在将参考附图中的图1至图11仅通过示例的方式描述本发明，其中：

图1示出了示例现有技术的多针孔系统，其中检测区域被间隔开以避免复用；

图2示出了具有固定高分辨率检测器和小放大率的替代多针孔系统；

图3示出了针孔投影的复用的原理；

图4是描述根据本发明的原理的复用数据的断层重建的示例方法的示意性流程图；

图5是应用于具有信息深度分辨率的检测器的图4的方法的示意图；

图6至图11示出了具体示例实施方式的各方面。

具体实施方式

图1示出了示例现有技术的多针孔系统(multiple pinhole system)，其中检测区域被间隔开以避免复用(multiplexing)。针孔准直器(pinhole collimator)6被示出为从对象2投影到检测器8上，检测器8具有被限定为充分间隔开以避免重叠的大检测区域或像素。

准直器6中的每个针孔4将在检测器平面8上创建对象2的至少部分图像。从检测器数据重建完整对象图像将包括组合来自被每个针孔4创建的所有单独图像的信息。

在这种布置中的部分图像的重叠(在本文中通常被称为复用(multiplexing))会趋于将伪像(artefact)引入完整对象图像中。当然，复用区域越大，所得到的重建对象图像伪像将越大。在所示的示例系统中，选择检测区域或像素的间隔以及针孔的间隔，使得对应于准直器中的针孔的每个检测区域或像素基本上是离散的，以避免在重建完整对象图像时图像伪像的重叠和生成。

图2示出了包括具有固定的高分辨率检测器和小放大率的多针孔准直器布置16的替代系统。准直器16从对象12投射到对应的检测器18上。该系统将寻求利用较高分辨率的检测器来采用较低的放大率，同时保持预期的分辨率，这意味着我们可以显著增加针孔的数量而不必增加检测器表面。所得到的多针孔不仅可以帮助改善图像质量参数，还可以导致获得3D成像而不需要从多个方向单独获取的能力。

设计多针孔准直的标准方式确保各个针孔的投影之间没有重叠。由于其他原因，针孔密度的增加可能是有利的，但是将引入重叠区域，结果必须处理。如果相邻针孔的投影确实重叠，则它们将在检测器上创建出记录源自两个或更多个针孔的事件的区域。由于不可能知道事件的实际起源，因此将额外的模糊性引入到检测到的信号中。取决于整个系统设计、要使用的重建方法以及源分布本身的性质，这种不确定性可能导致重建的3D图像上的严重伪像。

除了检测表面的x、y平面中的交互的数据之外，本发明还利用针对检测器z方向上的交互深度(depth of interaction)获得的数据，以减轻这种影响并消除伪像。尽管例如参考图3讨论了这一点，但是在多针孔准直的背景下，相同的原理将适用于其他合适的孔阵列。存在可以以相同方式使用的其他准直器配置，例如“狭缝-板条(slit-slat)”或“扇形-束(fan-beam”)”。它们可以提供类似于多针孔准直器的角度采样，从而允许应用下面描述的相同的图像重建原理。

需要在检测器处收集交互深度数据。固有地能够做到这一点的检测器是优选的，并且在一个实施例中，使用碲锌镉(CZT)的厚块状半导体检测器(thick bulksemiconductor detector)。这种检测器固有地允许确定光子交互在z方向上的深度以及特定像素在x、y上的位置。然而，本发明不限于这种检测器。这种半导体检测器可以由任何“深度感测”或“3D位置感测”检测器结构代替，包括例如由几层制成的闪烁体检测器模块(scintillator detector module)以提供一些深度感测。

该实施例利用半导体检测器的厚度来获得交互深度(DOI)数据，并且实现图像与相邻针孔之间的一定分离。检测器的固有深度分辨率实际上意味着我们具有多个独立的检测层。针孔投影可以在每个检测层中重叠，但是重叠量不同，并且投影的不同部分经历重叠。DOI层中的重叠的这种变化为重建过程提供了额外的信息，并且最终使得来自复用的模糊性是可解决的，这是无伪像成像的关键。

图3示出了针孔投影的复用的原理。重叠的量和位置在每个检测层中是不同的。这通过本发明的方法来利用。

在一般原理中，本发明包括：多孔准直器，其不被配置为避免来自相邻孔的投影之间的重叠；具有交互能力的3D位置的检测器；以及重建方法。准直器被配置为将至少两个重叠投影投影到检测器上，检测器将辐射配准在多个深度层中。通过使用多层投影数据的重建算法提供伪像减少的并且理想地无伪像的重建图像。

重建算法可以是能够处理多层数据的常规算法，或者

可替代地，重建算法可以结合新颖的解复用方法步骤，诸如由下面的实施例并参考图4所例示的，图4是描述根据本发明的原理的复用数据的断层重建(tomographicreconstruction)的示例方法的示意性流程图。

复用数据的断层重建可以遵循不同的路径，其包括通过ML-EM或OS-EM或结合正则化的更新近的算法的迭代重建。

·直接重建，其中复用(MX)效应被并入到在迭代重建过程中使用的系统矩阵(SM)中。(选项A)

·在使用常规图像重建的最终图像重建之前，在投影空间中执行单独的迭代解复用过程。(选项B)

·通过利用来自具有解复用数据的重建的输出，选项A和B可以通过直接重建的初始化来进行组合。(选项C)

·解复用和重建之间的交替方案，其中先前图像被用作下一步骤的初始化或正则化。(Option D)

·混合方法：涉及使用解复用和复用投影两者并结合上述选项A和B(选项E)的更新的重建。

最佳算法(在给定计算成本的图像质量方面)将取决于不同层中的复用量。可以基于模拟数据来选择算法及其参数。

在体现本发明的原理的范例方法中，复用(MX)包括来自检测器空间(detectorvolume)中的不同针孔的投影的重叠(图5的上半部分)。

在de-MX(解复用)过程期间，分别处理来自不同针孔的投影数据(图5的下半部分)。

·利用迭代ML-EM算法来估计虚拟的无MX的2D投影，在此期间，通过2D和3D数据格式之间的前向投影和后向投影(forward-projection/back-projection：FP/BP)来变换数据，并且引入MX。

·自动计入不同DOI层中的不同MX度，从而产生稳定的解决方案。

复用操作FP/BP可以通过对重叠/复用区域中的计数求和来实现，并且非常快。在更复杂的实现方式中，FP/BP还可以计入每个检测器层的分辨率属性和/或针孔穿透效应。

这仅作为示例呈现。本发明的关键是使用如图5所示的具有固有的或经构造的DOI层的检测器。如果每个光子交互的深度(即，在深检测器(deep detector)内的z方向上的位置)也可以在某种程度上被解析，则可以产生数据集，其中每个光子交互可以在所有x、y和z坐标中在某种程度上定位，从而允许在所产生的图像中减少伪像，而不需要被严格地配置为避免来自相邻孔的投影之间的重叠的准直器。

一个可能的优点是，可以在检测器处以低得多的固有放射源水平收集有效的数据集，并且例如在医学成像的情况下，对患者组织的辐射剂量随之降低。

具体示例算法如下。

解复用

所采集的复用3D投影数据可以利用一种算法来解复用，该算法涉及在相对于物理检测器的某个选定位置处使用2D虚拟数据平面。解复用算法可以通过以下步骤来描述，这些步骤重复多次迭代：

其中，和/>分别是在k次迭代后检测器i和针孔j的2D虚拟数据平面和3D检测器数据，并且N_d和N_p分别是每个检测器的2D平面数量和针孔数量，A_i,j是用于从2D到3D数据表示的变换的矩阵，B是表示复用Q_i算子的矩阵，并且是Q_i是检测器i的测量数据。矩阵A和B由针孔和检测器几何构造确定。

图像合并

根据解复用的投影数据，可以通过加权求和过程产生活动分布的简单图像：

其中，x是图像中的2D位置坐标，x_j是针孔j的位置，f_i是检测器i的放大因子，其取决于所选择的成像平面，并且U(·)是用于归一化的均匀分布。

这种类型的图像可以用于获得对象中的活动分布的快速初始概览，并且还用于质量保证目的。

图像重建

可以使用各种方法来使用ML-EM并基于复用或解复用(2D或3D)数据来获得最终图像[Shepp&Vardi 1982]：

中，H_i,j是检测器i针孔j的系统矩阵。还可以使用OS-EM算法[Hudson&Larkin1994]或本领域技术人员已知的其他图像重建算法。投影数据P可以被V替换，在这种情况下，需要经修改的系统矩阵H。为了加速的目的，该算法可以用检测器子集和针孔子集两者来实现。针孔子集的使用是可以的，因为针对不同针孔的解复用投影数据是独立的。

备选地，再次使用MLEM作为范例，能够从复用的投影数据直接重建图像：

其中，H_i是检测器i的系统矩阵，包括利用复用的所有针孔。在一些实施例中，可以使用系统矩阵H_i,j和复用，即 在分阶段过程中计算系统矩阵H_i(或与系统矩阵的乘法)。该算法可以用检测器子集来实现。然而，针孔子集的使用是不可能的，因为对应于不同针孔的数据由于复用效应而是相互依赖的。

还可以在这些各种处理步骤之间交替。示例实施例将在解复用的几次迭代、解复用数据的重建的几次迭代、未复用数据的重建的几次迭代之间交替。在这些步骤中，包括来自其他步骤的信息可能是有利的。特定示例将是解复用步骤包括解复用数据必须接近先前获得的图像估计的解复用投影的惩罚。另一个例子是没有交替，但是上述步骤是顺序执行的，使用解复用数据的重建作为最终重建的初始化。最后的选择是将投影的解复用与系统矩阵中的直接使用组合，在重建算法中的更新内组合这些。因此，更新基于非复用的估计投影与解复用的原始数据的比率，以及估计的复用投影与原始数据的比率。

示例方法的详细讨论

以下提供了根据本发明原理的用于静态低剂量分子乳房断层合成的高度复用数据的重建的示例性新方法的讨论。这些旨在解决围绕复用(MX)的问题，这种复用会导致关于检测到的γ-光子的入射方向的模糊性。我们已经开发了各种新颖的方法来通过在DOI信息的辅助下在图像重建之前或期间执行de-MX来解决该问题。我们已经表明，通过优化系统几何构造，与没有MX的系统相比，可以在有效敏感性方面获得因子2。

申请人正在开发用于MBI的固定断层合成系统，其是基于具有DOI和MPH准直的CZT检测器。我们的基本思想是使用大量针孔，允许MX，从而导致更高的灵敏度和改进的采样。对于MX，在检测到的γ-光子的入射方向方面存在一定程度的模糊性，这可能导致重建图像中的伪像。然而，过去已经表明，通过组合复用和非复用数据可以获得无伪像图像。DOI信息具有提供具有可变MX量的数据的潜力，这因此可有助于解复用。

我们已经在多参数空间中研究了各种设计配置以便优化系统性能。我们还开发了一种新颖的de-MX方法，其可以在重建之前应用于投影数据。这里，我们将该方法与在系统矩阵中结合MX的直接重建以及混合方法进行比较。

材料和方法

数据生成

示例系统由彼此相对放置的两个平面CZT检测器阵列组成(图6，示出了完整的系统几何构造(左)，以及角部区域的放大图，示出了复用(右))。我们假设对于6cm的平均厚度使用轻度乳房压迫。我们对像素尺寸为1×1mm的16×16cm检测器尺寸和1mm层中的DOI估计进行了模拟。为了系统优化，我们研究了以下参数：针孔数量、针孔孔径尺寸、针孔开口角度和准直器到检测器的距离。

我们首先使用对比度噪声比(contrast-to-noise ratio：CNR)的分析计算来缩小参数空间。接下来，我们执行分析模拟，生成对应于体模(phantom)的投影数据，所述体模在每个具有36个球体的四个象限中包含一层球形病变。在四个象限中，球体直径为6mm，并且球体与背景比分别为5、10、15和20。还用间隔15mm的四层球体进行了模拟。该模拟代表注射了150MBq的^99mTc-MIBI后经过10分钟的患者扫描。我们估计这将导致760Bq/mL的背景放射性浓度。

解复用和重构

该算法由迭代过程组成，其中数据在表示每个针孔的虚拟2D平面和3D检测器块之间前向投影和后向投影(图7，其是解复用算法中的正向变换过程的图示。虚拟平面被投影(FP)到多层检测器块上，然后通过复用(MX)合并)。

该de-MX方法与现有技术示例的不同之处在于它完全独立于断层重建过程。

对于断层重建，我们实施了三种不同的方法：1)一步法：直接图像重建，将MX并入系统矩阵[选项A]；2)两步法：在断层重建之前将de-MX应用于投影数据[选项B]；以及3)两种方法的组合，其中，在每次迭代时，使用从MX数据和de-MX数据获得的校正因子的平均值来更新图像[选项E](图8示出了混合重建算法的示意性描述。校正因子是基于MX和de-MX数据计算的)。对于重建，我们使用MAP算法，其具有通过距离相关平滑(distance dependentsmoothing)获得的先验(prior)，以用于分辨率均衡。

这里，我们在对比度和噪声方面比较三种方法。我们还将结果与针对相同几何构造但没有MX(这在实践中是不可能的)从理想投影数据重建的图像进行比较。

结果

计算单层体模中球体的目标背景比(target-to-background ratio：TBR)，并计算远离球体平面的均匀区域中的变异系数。图9显示了TBR vs CoV的曲线，具有从每个头部8×8到16×16个针孔的不同MPH配置，间隔为10-16、18和20mm。具有圆圈的实线表示理想的(但不可实现的)无MX情况，而具有圆圈的虚线表示用于MX数据的不同重建方法。虚线连接具有相同针孔间隔的点。具有20mm间隔的8×8配置对应于真正的无MX情况。该图类似于“弓和箭”，其中“箭”对应于理想的无MX情况，并且其他三条曲线对应于不同的重建方法。从图右侧的无MX情况开始，所有三条曲线最初差不多在与理想曲线相同的方向上移动。然后，由于未分辨的MX或噪声放大，它们似乎撞击不可见的屏障并在不同方向上反弹。沿着“不可见屏障”，存在多个解决方案，其基本上是等效的，但具有不同的偏差vs.噪声权衡。“弓”在对应于～14.3mm针孔间隔的点处与“箭”交叉。与不含MX的情况相比，这对应于针孔密度增加(20/14.3)²≈2倍，这表示灵敏度的有效增加。

选择具有12mm间隔的14×14个针孔的MPH配置，用于进一步评估。对于不同的重建方法，重建的图像如图10所示。针对14×14针孔配置(12mm间隔)示出了使用不同重建方法的重建图像(跨轴、冠状和矢状)：a)没有MX的理想情况，b)一步法，c)两步法，以及d)混合重建。

图11显示了TBR vs.CoV与用于单层体模和多层体模中的不同重建方法的曲线。针对单层(顶部)和多层体模(底部)中的不同重建方法示出了具有不同迭代次数(1-8)的BRvs CoV曲线。无MX曲线总是最好的，因为它表示没有MX的理想情况，这在实践中是不可能的。可以看出，最佳方法(除了理想的无MX情况之外)对于这两个体模是不同的；一步法用于单层体模，并且两步法用于多层体模。在这两种情况下，混合方法的结果在另外两种情况之间，表示良好的折衷。

Claims (25)

1.一种处理来自一源的辐射的方法，包括：

定位检测器以接收来自所述源的辐射；

将准直器定位在所述源和所述检测器之间，其中所述准直器具有多个孔；

允许来自所述源的辐射穿过所述准直器并入射到所述检测器上；

接收多个响应，每个响应是针对与所述检测器内发生的入射辐射的交互做出的响应；

针对所述多个响应中的每一个，确定所述交互的特性，其中所述特性至少包括所述交互在所述检测器内的位置和深度；

通过同时处理交互数据的位置和深度来处理所述多个响应，其方式是适应由于投射辐射路径在检测器上的检测位置上的重叠而引起的复用效应，所述投射辐射路径来自检测器处的准直器中的多个孔。

2.根据前述权利要求中任一项所述的方法，包括：

确定输入数据集，所述输入数据集包括每个交互在所述检测器内的经确定位置和深度，以及

处理所述输入数据集并且从所述输入数据集产生修改的数据集，所述修改的数据集至少包括数据，所述数据包括以适应复用效应的方式修改的每个交互的位置，所述复用效应是由于来自所述多个孔的投射辐射路径的重叠而引起的。

3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，包括处理所述连续多个粒子交互的数据，以生成图像数据集。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述图像数据集是通过断层重建生成的，并且所述方法包括以适应对重建的断层摄影图像数据集的复用效应的方式处理交互数据的位置和深度，以减少重建的断层摄影图像中的复用伪像。

5.根据权利要求4所述的方法，包括：

确定输入数据集，所述输入数据集包括每个交互在所述检测器内的经确定位置和深度；

处理所述输入数据集，以适应复用效应并在随后的断层重建之前产生修改的数据集。

6.根据权利要求4或5所述的方法，包括：

确定输入数据集，所述输入数据集包括每个交互在所述检测器内的经确定位置和深度；

处理所述输入数据集，以适应复用效应并产生修改的数据集，以作为所述断层重建的一部分。

7.根据权利要求4至6中任一项所述的方法，其中，通过解复用过程执行处理，以适应对重建的断层图像数据集的复用效应，所述解复用过程包括以下步骤中的任何一个或全部：

将所述检测器空间的深度划分为有限数量的不同深度的交互层；

估计每个深度层的虚拟二维无复用投影，并应用一算法，在该算法期间数据在二维数据格式和三维数据格式之间转换，由此引入复用；

通过计入交互层的相应深度中的不同复用程度来生成解复用的投影集。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述估计包括：估计每个深度层的虚拟二维无复用投影，并应用迭代ML-EM算法，在所述迭代ML-EM算法期间，通过二维数据格式和三维数据格式之间的前向投影和后向投影来变换数据。

9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中：

所述检测器具有检测器x、y平面和与其正交的检测器z方向；

该方法包括将每个交互定位到检测器x、y平面中的一位置并定位到检测器z方向上的一交互深度。

10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中：

所述检测器被像素化成多个可单独寻址的检测器子单元；

该方法包括将每个交互定位到特定子单元并定位到其中的交互深度。

11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述准直器包括以下中的一个或多个：

针孔阵列，例如针孔的二维阵列；

狭缝阵列，例如狭缝-板条布置中的狭缝阵列。

12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，包括使用检测器，所述检测器适于或被配置为使得与在所述检测器内发生的入射辐射的交互能够在三个维度中被定位到所述检测器内的交互位置。

13.根据权利要求12所述的方法，包括使用具有三维体素阵列的检测器，其中针对所述多个响应中的每一个确定所述交互的特性包括将所述交互定位到一特定体素，所述交互的特性包括在所述交互的三个维度中的至少一个位置。

14.一种用于检测来自一源的辐射的辐射检测系统，包括：

辐射检测器；

准直器，其在使用中能定位在所述源和所述检测器之间，其中所述准直器具有多个孔；

处理模块，所述处理模块能操作为：

接收多个响应，每个响应是针对与所述检测器内发生的入射辐射的交互做出的响应；

针对所述多个响应中的每一个，确定所述交互的特性，其中所述特性至少包括所述交互在所述检测器内的位置和深度；

根据每个交互的经确定位置和深度，通过同时处理交互数据的位置和深度来处理所述多个响应，其方式是适应由于投射辐射路径在检测器上的检测位置上的重叠而引起的复用效应，所述投射辐射路径来自检测器处的准直器中的多个孔。

15.根据权利要求14所述的系统，其中，所述处理模块还能操作为执行根据权利要求2至8中任一项所述的确定或处理步骤中的一个或多个。

16.根据权利要求14或15所述的系统，其中，所述检测器适于或被配置为使得在所述检测器内发生的与入射辐射的交互能够被定位到所述交互在所述检测器内的至少一位置和深度。

17.根据权利要求14至16中的一项所述的系统，其中：

所述检测器具有检测器x、y平面和与其正交的检测器z方向；

所述处理模块能操作为将每个交互定位到检测器x、y平面中的一位置并定位到在检测器z方向上的一交互深度。

18.根据权利要求14至17中的一项所述的系统，其中：

所述检测器被像素化成多个可单独寻址的检测器子单元；

处理模块能操作为将每个交互定位到特定子单元并定位到其中的交互的深度。

19.根据权利要求14至18中的一项所述的系统，其中，所述准直器包括以下中的一个或多个：

针孔阵列，例如针孔的二维阵列；

狭缝阵列，例如狭缝-板条布置中的狭缝阵列。

20.根据权利要求14至19中的一项所述的系统，其中，所述检测器是包括三维体素阵列的体素检测器。

21.根据权利要求14至20中的一项所述的系统，其中，所述检测器是半导体检测器。

22.根据权利要求21所述的系统，其中，所述半导体检测器包括选自碲化镉、碲化镉锌(CZT)、碲化镉锰(CMT)及其合金的半导体检测器材料，并且例如包括结晶Cd_1-(a+b)Mn_aZn_bTe，其中a+b<1并且a和/或b可以为零。

23.根据权利要求14至22中的一项所述的系统，还包括用于生成图像的图像生成模块。

24.根据权利要求23所述的系统，其中，所述图像是断层图像，并且所述图像生成模块包括断层图像重建模块，所述断层图像重建模块用于生成连续图像作为断层重建，所述断层重建利用检测到的事件的3D位置来计入放射性原点的不确定性。

25.根据权利要求23或24所述的系统，其中，所述图像是适合于验证系统操作的所选择物平面的经估计活动分布，并且所述图像生成模块涉及后向投影，利用检测到的事件的3D位置来计入放射性原点中的不确定性作为先前处理步骤。