CN108289647B - 用于稀疏检测器的装置、方法和*** - Google Patents

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Abstract

提供了涉及一个或多个稀疏检测器的装置、***和方法。稀疏检测器可包括响应于辐射而生成闪光的闪烁晶体阵列(601)，以及响应于闪光而生成电信号的光电检测器阵列(702)。闪烁晶体(601)的一部分可以由替代物或间隙(602)间隔开。替代物或间隙(602)的分布可根据稀疏性规则。光电检测器阵列(702)的至少一部分可以耦合至闪烁晶体阵列(601)。提供了一种可包含一个或多个稀疏检测器的装置的成像***(101)。该成像***(101)可包括用于处理由包括该一个或多个稀疏检测器的装置或***获取的成像数据的处理器(102)。该方法可包括预处理所获取的图像数据以及通过图像重构来产生图像。

Description

用于稀疏检测器的装置、方法和***
技术领域
本申请涉及成像技术，并且尤其涉及稀疏检测器和使用稀疏检测器的成像方法和***。
背景技术
闪烁体是可以呈现闪光的材料。闪烁体可吸收电离辐射并且将所吸收的能量的一部分作为光来发射。例如，入射在闪烁体上的诸如伽马光子之类的传入粒子可通过康普顿(Compton)散射或通过光电吸收来产生高能电子；随着高能电子通过闪烁体，该电子可损失能量并且激发一个或多个其他的电子；(诸)被激发的电子可衰变成基态，从而发光。如此，闪烁体可产生对应于与该闪烁体材料交互的传入粒子的可视光或紫外光光子。光脉冲的强度可与由传入粒子在闪烁体中沉积的能量成比例。
可以通过将闪烁体耦合至电子光学传感器(例如，光电检测器)来形成检测器。检测器在包括例如国土安全辐射检测、中子和高能粒子物理实验、新能源探测、X射线检测、核相机、气体探测等的许多领域中的辐射检测中广泛使用。仅作为示例，检测器在医疗成像技术(诸如计算机断层扫描(CT)和正电子发射断层扫描(PET))中广泛使用。
例如，医疗成像技术中使用的闪烁体可以用包含稀土元素(诸如举例而言，镧、镥、钇等)的材料来制造。包含稀土元素的闪烁体由于包括例如结晶困难、经济上可开采的矿石矿床稀少等因素而可能是昂贵的。关于涉及一个或多个闪烁体的装置、***和/或方法的成本可能较高。因此，期望降低此类装置、***、和/或方法的成本。
发明内容
在本公开的第一方面，提供了一种装置。该装置可包括稀疏检测器。该稀疏检测器可包括响应于辐射而生成闪光的闪烁晶体阵列。闪烁晶体的至少一部分可根据稀疏性规则来间隔开。该稀疏检测器可进一步包括配置成响应于闪光而生成电信号的光电检测器元件阵列。该光电检测器元件阵列的至少一部分可耦合至该闪烁晶体阵列。
在一些实施例中，闪烁晶体阵列的至少一部分可以由一个或多个光透射材料块来间隔开。在一些实施例中，一个或多个光透射材料块中的至少一些光透射材料块的大小可以基本上等于闪烁晶体阵列中的闪烁晶体的大小。在一些实施例中，光透射材料可包括玻璃。
在一些实施例中，该装置可包括闪烁晶体阵列中的两个闪烁晶体之间的间隙。在一些实施例中，间隙的大小可基本上等于闪烁晶体阵列中的一个闪烁晶体的大小。
在一些实施例中，基于稀疏性规则，闪烁晶体的至少一部分被间隔开。在一些实施例中，稀疏性规则可以指定使用替代物取代非稀疏检测器中的闪烁晶体的方式，以基于稀疏性规则获得稀疏检测器。出于说明目的，通过对比稀疏检测器与非稀疏检测器对稀疏性规则进行描述。与非稀疏检测器相比较，根据稀疏性规则，通过使用替代物取代闪烁晶体阵列中的每两个相邻闪烁晶体中的最多一个闪烁晶体来形成稀疏检测器。本描述并未建议为了形成稀疏检测器，形成非稀疏检测器，并从非稀疏检测器中移除一些闪烁晶体以为替代物或间隙腾出空间。
在替换的实施例中，稀疏性规则可指定稀疏性。在一些实施例中，可被应用于稀疏检测器的稀疏性规则可指定1％到50％、或者10％到40％、或者20％到30％的稀疏性。
在一些实施例中，稀疏检测器的形状可以是块状、弧形、环形、矩形、或者多边形。在一些实施例中，该装置可包括一个、两个、或更多个稀疏检测器。在一些实施例中，该装置可包括彼此平行的两个稀疏检测器模块，一个检测器模块包括多个稀疏检测器。在一些实施例中，该装置可包括形成多边形的诸稀疏检测器模块，一个检测器模块包括多个稀疏检测器。在一些实施例中，该装置可包括形成环形的稀疏检测器。
在本公开的第二方面，提供一种成像***。该成像***可包括：包含一个或多个稀疏检测器的装置，其可生成成像数据。稀疏检测器可包括响应于辐射而生成闪光的闪烁晶体阵列。该闪烁晶体的至少一部分可被间隔开。该稀疏检测器可进一步包括配置成响应于闪光而生成电信号的光电检测器元件阵列。该光电检测器元件阵列的至少一部分可耦合至该闪烁晶体阵列。该成像***可进一步包括配置成基于成像数据来生成图像的处理器。
在一些实施例中，该成像***可以是单模态成像***。该单模态成像***可包括CT***、PET***、数字放射成像(DR)***、单光子发射计算机断层扫描(SPECT)***、X射线扫描、和超声扫描。在一些实施例中，成像***可以是多模态成像***。该多模态成像***可包括计算断层扫描-正电子发射断层扫描(CT-PET)***、计算机断层扫描-磁共振成像(CT-MRI)***、正电子发射断层扫描-磁共振成像(PET-MRI)***、单光子发射计算机断层扫描-正电子发射断层扫描(SPECT-PET)***。
在本公开的第三方面，提供了一种方法。该方法可包括：提供包括稀疏检测器的装置；使用该装置来获取成像数据；预处理该成像数据并获取经预处理的成像数据；以及基于经预处理的成像数据来重构图像。该稀疏检测器可包括响应于辐射而生成闪光的闪烁晶体阵列。该闪烁晶体的至少一部分可被间隔开。该稀疏检测器可进一步包括配置成响应于闪光而生成电信号的光电检测器元件阵列。该光电检测器元件阵列的至少一部分可耦合至该闪烁晶体阵列。
在一些实施例中，预处理步骤可进一步包括：根据稀疏检测器的稀疏性规则来生成虚拟闪烁体单元；计算该虚拟闪烁体单元的效率；以及计算响应线(LOR)的效率。
附加的特征将部分地在以下描述中阐述，且部分地将在本领域技术人员查阅了以下描述和附图后变得显而易见，或可通过示例的生产或操作来获知。可通过以下讨论的详细示例中所阐述的方法、手段、和组合的各个方面的实践或使用，来实现和达到本公开的特征。
附图说明
本公开进一步以示例性实施例的形式来描述。这些示例性的实施例将参考附图详述。这些实施例是非限定性的示例性实施例，其中在附图的几个视图中相同的附图标记表示相似的结构，并且其中：
图1是根据本公开的一些实施例所示的成像***的示意图；
图2是根据本公开的一些实施例所示的用于成像方法过程的流程图；
图3是根据本公开的一些实施例所示的成像设备的配置的框图；
图4是根据本公开的一些实施例所示的用于使用成像设备来获得成像数据的过程的流程图；
图5A到5D是根据本公开的一些实施例所示的装置的各种配置；具体地，图5A是根据本公开的一些实施例所示的包括两个检测器模块的装置，图5B是根据本公开的一些实施例所示的包括四个检测器模块的装置，图5C是根据本公开的一些实施例所示的包括八个检测器模块的装置，以及图5D是根据本公开的一些实施例所示的包括形成环形的多个检测器的装置；
图6A到6B是根据本公开的一些实施例所示的检测器中的闪烁体配置；具体地，图6A是根据本公开的一些实施例所示的非稀疏检测器，以及图6B是根据本公开的一些实施例所示的稀疏检测器；
图7A到7B是根据本公开的一些实施例所示的闪烁体与光电检测器之间的直接耦合和间接耦合；具体地，图7A是根据本公开的一些实施例所示的闪烁体与光电检测器之间的间接耦合，以及图7B是根据本公开的一些实施例所示的闪烁体与光电检测器之间的直接耦合；
图8A到8C是根据本公开的一些实施例所示的闪烁体与光电检测器之间的一对一耦合；具体地，图8A是根据本公开的一些实施例所示的侧视图中的闪烁体与光电检测器之间的一对一耦合；图8B是根据本公开的一些实施例所示的闪烁晶体与光电检测器之间的一对一耦合，以及图8C是根据本公开的一些实施例的替代物与光电检测器之间的一对一耦合；
图9是根据本公开的一些实施例所示的成像***的处理器的配置的框图；
图10是根据本公开的一些实施例所示的处理器的图像处理模块的框图；
图11是根据本公开的一些实施例所示的图像处理过程的流程图；
图12是根据本公开的一些实施例所示的另一图像处理过程的流程图。
图13是根据本公开的一些实施例所示的稀疏检测器中的闪烁晶体的示例性配置。
具体实施方式
在以下详细描述中，通过示例的方式阐述了许多具体细节以提供对本发明的透彻理解。然而，对本领域技术人员而言应当明了的是，没有这些细节也可实践本公开。在其它实例中，已在相对较高的层级描述了公知的方法、过程、***、组件和/或电路***而没有细节，以避免不必要地模糊本公开的各方面。对于所公开实施例的各种修改对本领域技术人员将是显而易见的，并且可将本文中所定义的一般原理应用于其他实施例和应用，而不脱离本公开的精神和范围。由此，本公开不被限定于所示实施例，而是应被授予与权利要求一致的最广范围。
应当理解，在此使用的术语“***”、“引擎”、“单元”、“模块”和/或“块”是以升序区分不同层级的不同组件、元件、部件、局部(section)、或组装件的一种方法。然而，如果其他表达可达成相同的目的，则这些术语可以由这些其它表达来代替。
应当理解的是，当单元、引擎、模块或块被称为“在……上”或“连接到”或“耦合到”另一单元、引擎、模块或块时，其可以直接在该另一单元、引擎、模块或块上，连接到或耦合到该另一单元、引擎、模块或块，或者与之通信，或者可以存在居间单元、引擎、模块或块，除非上下文明确指示为其它情况。如本文所用，术语“和/或”包括一个或多个相关联的列出项目的任何和所有组合。
此处使用的术语仅为了描述特定示例和实施例的目的，而并不旨在构成限定。如本文所使用的，单数形式“一”、“某”和“该”也旨在包括复数形式，除非上下文另有明确指示。将进一步理解，当在本公开中使用时，术语“包括”和/或“包含”指定了整数、设备、行为、声明的特征、步骤、元件、操作和/或组件的存在，但是不排除一个或多个其他整数、设备、行为、特征、步骤、元件、操作、组件和/或其群组的存在或添加。
本申请涉及成像技术，并且尤其涉及稀疏检测器成像方法和***。该***可包括包含闪烁晶体阵列的稀疏检测器。在一些实施例中，可根据用于形成稀疏检测器阵列的稀疏性规则来将闪烁晶体的至少一部分间隔开。稀疏检测器阵列的配置可以减少用于在***中构建检测器的闪烁体材料的量，并且使得该***可被用于生成期望质量的图像。
图1是根据本公开的一些实施例的成像***的示意图。在一些实施例中，成像***可以是单模态成像***。单模态成像***可包括，例如计算机断层扫描(CT)***、正电子发射断层扫描(PET)***、数字放射成像(DR)***、单光子发射计算机断层扫描(SPECT)***等。在一些实施例中，成像***可以是多模态成像***。多模态成像***可包括，例如计算断层扫描-正电子发射断层扫描(CT-PET)***、计算机断层扫描-磁共振成像(CT-MRI)***、正电子发射断层扫描-磁共振成像(PET-MRI)***、单光子发射计算机断层扫描-计算机断层扫描(SPECT-CT)***。根据本公开的一些实施例，不同成像模态的操作机制可以相同或不同。相应地，由不同的成像模态获取的成像数据也可以相同或不同。具体而言，在一些实施例中，不同模态的成像数据可以彼此互补，由此提供从不同的分析角度来描述目标的一组成像数据。例如，在一些实施例中，多模态成像可达成结构和功能图像的合并。本文中描述的可以结合本***使用的示例性成像***不是穷尽性的且不是限定性的。许多其他的改变、替代、变形、更改、和修改对本领域技术人员而言是可以确定的，并且本公开旨在涵盖落入本公开的范围内的所有的此类改变、替代、变形、更改、和修改。
如图1所示，成像***可包括成像设备101、处理器102、终端103、数据库104、和网络105。成像设备101可被配置成检测一目标。在一些实施例中，成像设备101可以包括多个成像检测器。成像检测器可包括闪烁体和光电检测器。多个成像检测器可形成稀疏检测器阵列。
可被成像设备101检测的目标可以是自然或人造的任何有机或无机物质，该目标具有化学、生化、生物、生理、生物物理、和/或物理的活动或功能。仅作为示例，本公开中的目标可包括：细胞、组织、器官、一部分或者整个人类或者动物的身体。在一些实施例中，目标可包括物质、组织、器官、对象、样本、身体等、或者其任何组合。在一些实施例中，目标可包括头、胸、肺、胸膜、纵膈、腹、大肠、小肠、膀胱、胆囊、三焦、盆腔、骨干、四肢、骨架、血管等、或其任何组合。在其他的示例性实施例中，目标可包括但不限于具有或不具有生命的有机和/或无机物质的人造合成物。本文中所描述的与本***相关的目标可能并不详尽，也不是限制性的。许多其他的改变、替代、变形、更改、和修改对本领域技术人员而言是可以确定的，并且本公开旨在涵盖落入本公开的范围内的所有的此类改变、替代、变形、更改、和修改。
在一些实施例中，成像设备101可包括机架510(如图5A到5C中所示)。在成像期间，目标520可被放置在机架510内。在一些实施例中，成像设备101可以不包括机架。替代地，目标可被放置在成像设备101前面。在一些实施例中，目标可能是人类患者，人类患者可在成像期间采取任何合适的姿势。仅作为示例，人类患者可以在成像设备101的机架内或者在成像设备101的前面仰卧、俯卧、坐下、以及站立。
处理器102可被配置成处理成像数据。处理器102可被配置成执行图像处理和成像设备101控制的功能。在一些实施例中，处理器102可被配置成执行操作，这些操作包括，例如数据预处理、图像重构、图像修正、或类似操作等，或其组合。在一些实施例中，处理器102可被配置成生成与成像设备101配置相关的控制信号。在一些实施例中，处理器102可包括任何基于处理器和/或基于微处理器的单元。仅作为示例，处理器可包括微控制器、精简指令集计算机(RISC)、应用专用集成电路(ASICs)、应用专用指令集处理器(ASIP)、中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、物理处理单元(PPU)、微控制器单元、数字信号处理器(DSP)、现场可编程门阵列(FPGA)、Acorn精简指令集计算(RISC)机(ARM)、或者能够执行本文描述的功能的任何其它电路或处理器等、或其任何组合。在一些实施例中，处理器102还可包括存储器。在一些实施例中，存储器可包括随机存取存储器(RAM)。在一些实施例中，存储器可包括只读存储器(ROM)。可以结合本文中描述的本***使用的处理器不是穷尽性的且不是限定性的。许多其他的改变、替代、变形、更改、和修改对本领域技术人员而言是可以确定的，并且本公开旨在涵盖落入本公开的范围内的所有的此类改变、替代、变形、更改、和修改。
终端103可被配置成接收输入和/或显示输出。终端103可被配置成与处理器102进行通信，以及允许一个或多个操作者控制图像的产生和/或显示。终端103可包括，例如显示器、移动设备(例如，智能电话、平板设备、膝上型计算机等)、个人计算机、其他设备等、或其组合。其他设备可包括可以独立工作的设备、或者组装在另一设备(例如，智能家庭终端)中的处理单元或处理模块。终端103可被配置成接收输入。终端103可包括输入设备、控制面板(图中未示出)等。输入设备可以是键盘、触摸屏、鼠标、遥控器等、或其任何组合。输入设备可包括字母数字和可经由键盘来输入的其他键、触摸屏(例如，具有触感或触觉反馈)、语音输入、眼球跟踪输入、脑监视***、或任何其他相当的输入机制。通过输入设备接收到的输入信息可经由例如总线来传达给处理器102以供进一步处理。另一种类型的输入设备可包括光标控制设备，诸如鼠标、轨迹球、或光标方向键，以用于将方向信息和命令选择传达给例如处理器102并且用于控制显示设备上的光标移动。终端103可被配置成显示输出。示例性信息可包括，例如图象、对于与图象捕获和/或处理有关的输入或参数的请求、或类似信息等、或其组合。显示设备可包括液晶显示器(LCD)、基于发光二极管(LED)的显示器、平板显示器或曲面屏幕(或电视)、阴极射线管(CRT)等、或其组合。
数据库104可被配置成储存数据。要存储的数据可以来自成像设备101、处理器102、终端103、数据库104、和/或网络105。可以被存储的示例性数据可包括由成像设备101获取的成像数据、稀疏性规则、查找表、虚拟闪烁体单元的效率、响应线的效率、经重构的图像等。在一些实施例中，数据库104可以是硬盘驱动器。在一些实施例中，数据库104可以是固态驱动器。在一些实施例中，数据库104可以是可移除的存储驱动器。仅作为示例，可结合本公开使用的可移除的存储驱动器的非排他列表包括：闪存存储器盘驱动器、光盘驱动器等、或其组合。
在一些实施例中，成像设备101、处理器102、终端103、以及数据库104可以彼此直接连接或彼此直接处于通信。在一些实施例中，成像设备101、处理器102、终端103、以及数据库104可经由网络105来彼此连接或彼此处于通信。网络105可以是有线的或者无线的。有线连接可以包括使用金属电缆、光缆、混合电缆、接口等，或其任何组合。无线连接可包括使用局域网(LAN)、广域网(WAN)、蓝牙、ZigBee、近场通信(NFC)，或类似物等，或其任何组合。可以结合本文中描述的本***使用的网络不是穷尽性的且不是限定性的。许多其他的改变、替代、变形、更改、和修改对本领域技术人员而言是可以确定的，并且本公开旨在涵盖落入本公开的范围内的所有的此类改变、替代、变形、更改、和修改。
应当注意，以上关于成像***的描述都是用于说明目的，而并非旨在限定本公开的范围。显然，对于本领域普通技术人员而言，可在本公开的教导下进行各种变形和修改。然而，那些变形和修改并不脱离本公开的保护范围。
图2是根据本公开的一些实施例所示的用于成像方法过程的流程图；在获取目标或目标的一部分的成像数据之前，成像设备101和/或目标可被调节以获得最有利的分析位置或角度。可以手动地和/或自动地实现成像设备101和/或目标的定位。
如步骤201中所示，可以获取目标的成像数据。该获取可由成像设备101来完成。成像设备101可检测从目标释放的辐射并且将辐射信号转换成电信号。电信号可被进一步转换成计算机可读的信号。
在步骤202中，可以处理所获取的成像数据。数据处理可包括图像重构、图像修正、以及数据估计。数据处理可以由处理器102来执行。在一些实施例中，可以根据需要，在获取成像数据的过程中或获取所有的成像数据之后执行数据处理。
在步骤203中，***可以输出经处理的成像数据。可以由终端103来执行输出步骤。仅作为示例，经处理的成像数据可被传递给显示器、打印机、计算机网络、或其他设备。输出的成像数据还可以包括二维(2D)图像、三维(3D)体量、或者随时间的3D体量(4D)。
在步骤204中，可以存储在步骤201、步骤202、以及步骤203期间生成的数据。可以被存储的示例性数据可包括由成像设备101获取的成像数据、稀疏检测器的模式、稀疏性规则、查找表、虚拟闪烁体单元的效率、响应线的效率、经重构的图像等。数据可以存储在数据库104中。在一些实施例中，用于存储的方法可包括顺序存储、链接存储、哈希(hash)存储、索引存储，或类似方法等，或其任何组合。
应当注意，以上关于流程的描述都是用于说明目的，而并非旨在限定本公开的范围。显然，对于本领域普通技术人员而言，可在本公开的教导下进行各种变形和修改。然而，那些变形和修改并不脱离本公开的保护范围。
图3是根据本公开的一些实施例所示的成像设备的配置的框图。成像设备101可包括装置301和信号处理器302。应当注意，成像设备101可包括其他的模块或单元，诸如机架、患者工作台、高电压槽。在一些实施例中，成像设备101可进一步包括辐射生成单元，该辐射生成单元可被配置成在一些***(例如，CT***、DR***、CT-PET***)中发射辐射。辐射生成单元可以是冷阴极离子管、高真空热阴极管、旋转阳极管等。
装置301可指用于检测辐射并且根据所检测到的辐射提供输出的设备。本文中使用的辐射可包括粒子射线、光子射线，或类似物等，或其组合。粒子射线可包括中子、原子、电子、μ-介子、重离子，或类似物等，或其任何组合。光子束可包括X射线、γ射线、α射线、β射线、紫外线、激光，或类似物等，或其任何组合。在一些实施例中，由装置301接收到的辐射可直接来自辐射生成单元或其他辐射源。在一些实施例中，由装置301接收到的辐射可以是从受检查的目标发射出的辐射或者穿越受检查的目标的辐射。例如，在CT***中，检测器可检测来自X射线管并且穿越受检查的目标的辐射。另一个示例，在PET***中，从受检查的目标发射的伽马射线可被装置301接收到。
在本公开的一些实施例中，装置301可包括一个或多个检测器。在一些实施例中，装置301可以是一维装置、二维装置、三维装置等。装置301可采用不同的配置。与装置301的配置相关的细节将在图5A-5C中作进一步说明。在一个装置中，检测器的列和行的数目可以根据不同的需求(例如，图像分辨率、检测器和像素的整体大小、成本等)而变化。在一些实施例中，检测器可按均匀模式或不均匀的模式来排列。例如，检测器可被排列以形成角度，该角度可以是任意角度。
装置301中的检测器可包括闪烁体和光电检测器。闪烁体可包括闪烁晶体阵列。光电检测器可包括光电检测器元件阵列。闪烁晶体和光电检测器元件可被直接或间接地耦合。如本文中所使用的，耦合可以表示闪烁晶体或闪烁体中产生的光信号可以被传递到光电检测器或光电检测器元件。与闪烁晶体和光电检测器元件之间的耦合相关的细节将在图6到7中进一步说明。检测器310中的闪烁晶体可紧密地或者稀疏地排列。稀疏性可以在1％与50％之间、或者在2％与45％之间、或者在3％与40％之间、或者在4％与35％之间、或者在5％与30％之间、或者低于60％、或者低于50％、或者低于40％、或者低于30％、或者低于20％。仅作为示例，稀疏性可以是大约10％、或者15％、或者20％、或者25％、或者30％、或者35％、或者40％。每个检测器的稀疏性可以相同或者不同。与检测器的稀疏性相关的细节将在图8中进一步说明。
闪烁晶体可包括具有吸收电离辐射并且将所吸收的能量的一部分作为光来发射的能力的任何物质。以下提供的是适合的闪烁体物质的示例性实施例的非排他性列表：CdWO4、BaF2、CsF、CsI(Na)、CsI(Tl)、NaI(Tl)、CaF2(Eu)、氧正硅酸镥(LSO)晶体；锗酸铋(BGO)晶体、氧正硅酸钆(GSO)晶体、LYSO晶体、以及混合硅酸镥(MLS)晶体。闪烁晶体的大小可根据一个或多个状况而变化，该一个或多个状况包括例如图像分辨率、灵敏度、稳定性、检测器的大小等、或其任何组合。检测器中的闪烁晶体的大小可以相同或者不同。仅作为示例，闪烁体的长度和/或宽度的范围可以从几微米到几百微米。例如，闪烁体的高度的范围可以从几微米到几百微米，例如，500微米。闪烁晶体的横截面的形状可以是圆形、椭圆形、矩形等、或其任何组合。如本文中所使用的，闪烁晶体的长轴是与封装入检测器时闪烁体晶体附着的基底相垂直的方向。闪烁晶体的横截面是闪烁晶体内与闪烁晶体的长轴垂直的平面。
光电检测器元件可以是光电转换元件。光电转换元件可首先检查光信号，并且随后可将该光信号转换成包括例如电流、电压、和/或其他电现象的电信号。在本公开的一些实施例中，光电检测器元件可包括光电管、光电倍增管(PMT)、光电二极管、有源像素传感器、辐射热测量计、CCD、气体电离检测器、光敏电阻、光电晶体管、雪崩光电二极管(APD)、单光子雪崩二极管(SPAD)、硅光电倍增管(SiPM)、数字硅光电倍增管(DSiPM)等、或其任何组合。光电检测器元件的大小可根据一个或多个状况而变化，该一个或多个状况包括例如，图像分辨率、灵敏度、稳定性、闪烁体的大小、闪烁晶体的大小等、或其任何组合。仅作为示例，光电检测器元件的长度和/或宽度的范围可以从几微米到几百微米。仅作为示例，光电检测器的高度的范围可以从几微米到几百微米，例如，500微米。光电检测器元件的横截面可以是圆形、椭圆形、矩形等、或其任何组合。光电检测器元件可以被规则地或者不规则地布置。如本文中所使用的，光电检测器元件的长轴是与封装入检测器时闪烁体晶体附着的基底相垂直的方向。光电检测器元件的横截面是光电检测器元件内与光电检测器元件的长轴垂直的平面。
应当注意，上文关于检测器的描述仅是根据本公开的示例。显然，对于本领域技术人员而言，在了解检测器的基本原理之后，在不背离该原理的情况下，可以修正或者改变检测器的形式和细节。这些修改和变形仍然在上文描述的当前公开的范围之内。例如，装置中的检测器数目可以是一个、两个、三个、或者基于实际需求的任何数目。在一些实施例中，辐射生成单元可包括若干X射线管。
成像设备101的信号处理器302可被配置成将由装置301接收到的辐射转换成成像数据。本文中所使用术语“成像数据”可表示基于检测器检测到的信号且用于重构图像的数据。信号处理器302可基于来自光电检测器元件的输出来生成一些成像数据。在一些实施例中，信号处理器302可测量辐射可由装置301接收到的时间、计算由装置301接收到的辐射能量、以及确定穿过受检查的目标的辐射的位置等、或其任何组合。
例如，在PET***中，在PET示踪剂分子被引入目标内时，可以由该PET示踪剂分子发射正电子。在移动一距离(例如，1微米)之后，正电子可能与电子发生湮灭，并且电子-正电子湮灭可产生两个511keV的伽马光子，这两个伽马光子在其产生之际就开始沿相反的方向飞行。这一过程可被称为符合事件。符合事件被分配给将两个相关检测器连接起来的响应线(LOR)。因为两个伽马光子的不同轨迹，检测器检测到伽马光子的时间可能不同。信号处理器302可测量由两个相关检测器分别接收到的一对伽马光子的时间差、确定湮灭的位置、计算由该两个相关检测器接收到的辐射能量、以及计算符合事件的数目。信号处理器302可基于来自光电检测器的信号来执行上述的过程。
应当注意，上文关于信号处理器的描述仅是根据本公开的示例。显然，对于本领域技术人员而言，在了解信号处理器的基本原理之后，在不背离该原理的情况下，可以修正或者改变信号处理器的形式和细节。这些修改和变形仍然在上文描述的当前公开的范围之内。例如，在测量检测时间、计算位置、计算能量和/或计数之前，信号处理器可以放大、数字化、和/或分析来自光电检测器的信号。
图4是根据本公开的一些实施例所示的用于获得成像设备的成像数据的过程的流程图。应当注意，下文描述的过程仅作为辐射成像的示例，而并非旨在限定本公开的范围。本文中使用的辐射可包括粒子射线、光子射线，或类似物等，或者其组合。粒子射线可包括中子、原子、电子、μ-介子、重离子，或类似物等，或其任何组合。光子束可包括X射线、γ射线、α射线、β射线、紫外线、激光，或类似物等，或者其任何组合。
如图4中所示的，在步骤401中，获得光信号。可以由闪烁体或可以感测辐射并将辐射转换成光的其他组件来执行这一过程。在这一步骤之前，可以生成辐射。在一些实施例中，辐射可来自诸如X射线管之类的辐射生成单元。在一些实施例中，可由电子-正电子湮灭生成辐射。正电子可以由引入目标内的示踪剂分子来发射。在生成辐射之后，辐射可以被转换成可见光或不可见光的形式。
在步骤402中，光信号可随后被转换成电信号。这一步骤可以由装置301中的光电检测器来执行。光电检测器可感测从闪烁体发射的光信号并将它们转换成相应的电信号。可以结合本***来使用的示例性光电检测器可以包括光电倍增管(PMT)、雪崩光电二极管(APD)、单光子雪崩二极管(SPAD)、硅光电倍增管(SiPM)、数字硅光电倍增管(DSiPM)。本文中描述的可以结合本***来使用的示例性光电检测器不是穷尽性的且不是限定性的；
许多其他的改变、替代、变形、更改、和修改对本领域技术人员而言是可以确定的，并且本公开旨在涵盖落入本公开的范围内的所有的此类改变、替代、变形、更改、和修改。
在步骤403中，可以处理所获得的电信号。该步骤可以由信号处理器302或***中的其他模块或单元来执行。在一些实施例中，基于电信号，信号处理器302可记录辐射被检测到的时间、评估辐射能量、评估由装置301接收到的辐射量、确定穿过受检查的目标的辐射的位置等、或其任何组合。在一些实施例中，信号处理器302可计算符合事件的数目。此外，信号处理器302可放大、数字化、和/或分析来自光电检测器的信号。
在处理电信号之后，在步骤404中，可获得成像数据。成像数据可被用于重构受检查的目标的图像。可以由成像***的其他组件或者由成像***外部的图像处理设备或***来执行图像重构。
应当注意，上文关于获得成像数据过程的描述仅是根据本公开的示例。明显地，对于本领域技术人员而言，在了解获得成像数据过程的基本原理之后，可以修改或者改变过程的形式和细节而不会背离这些原理。在一些实施例中，其它步骤可以加入该过程中。例如，在该过程中，产生的中间数据和/或最终数据可被存储。该修改和变形仍然在上文描述的当前公开的范围之内。
图5A至图5C是根据本公开的一些实施例所示的采用不同配置的装置301。图5A至5C示出了装置301、机架510、以及目标520的位置关系。该装置可包括如图中示出的多个检测器模块501。在一些实施例中，该装置可包括两个或更多个检测器模块501。检测器模块501可包括一个或多个检测器。机架510可具有如图5A至5C示出的圆形横截面。在一些实施例中，机架510可具有适于成像的任何其他形状的横截面。仅作为示例，机架510可具有矩形横截面、椭圆形横截面、多边形横截面等。机架510可具有沿着与横截面垂直的方向的各种形状和/或大小的横截面。要被检查的目标520可被放置在机架510中。在一些实施例中，检测器模块501可围绕机架510的周向设置。在一些实施例中，检测器模块501可以不围绕机架510设置而是紧邻于目标520设置。在一些实施例中，检测器模块501可固定设置在患者工作台(图中未示出)上。在一些实施例中，检测器模块501在成像期间可以是静止的。在一些实施例中，检测器模块501可围绕目标520作周向移动。在一些实施例中，一个检测器模块501可以相对于另一个检测器模块501独立地移动。
如图5A中示出的，装置301可包括两个检测器模块501。一个检测器模块的闪烁体的侧面可朝向或对着另一检测器模块的闪烁体的侧面。在一些实施例中，这两个检测器模块501可以彼此平行。在一些实施例中，这两个检测器模块501可以彼此成一角度(例如，倾斜角或直角)。在一些实施例中，这两个检测器模块501可相对于机架510的中心对称地设置。在一些实施例中，这两个检测器模块501可相对于机架501的中心不对称地设置。
图5B是根据本公开的一些实施例所示的装置301的另一种配置。如图5B中示出的，装置301可包括四个检测器模块501。在一些实施例中，相邻的检测器模块501之间的角度大约可以是90度。这四个检测器模块501可围绕机架510。目标520可被放置在机架内。在一些实施例中，这四个检测器模块可以不围绕机架510而是紧邻目标520设置。检测器模块501的闪烁体的侧面可朝向目标520。两个检测器模块501可形成一对。检测器模块对501的闪烁体的侧面可彼此相对。
图5C是根据本公开的一些实施例的装置301的另一种配置。如图5C中示出的，装置301可包括八个检测器模块501。在一些实施例中，这八个检测器模块501可以大体上形成八边形。这八个检测器模块501可均匀地分布，其中，每个检测器模块501朝向360度场的一个单独的八分圆。检测器模块501的闪烁体的侧面可朝向目标520。两个检测器模块501可形成一对。检测器模块对501的闪烁体的侧面可彼此相对。
图5D是根据本公开的一些实施例的装置301的另一种配置。如图5D中示出的，装置可包括形成环形的多个检测器。由多个检测器模块形成的环形相对于机架510可以是同心的。该环形中的检测器模块的闪烁体的侧面可朝向目标520。彼此相对的检测器模块的闪烁体的侧面可以是彼此面对的。
应当注意，以上关于检测器的配置的描述都是用于说明目的，而并非旨在限定本公开的范围。显然，对于本领域普通技术人员而言，可在本公开的教导下进行各种变形和修改。然而，那些变形和修改并不脱离本公开的保护范围。
在一些实施例中，检测器模块501可以包括稀疏检测器。该稀疏检测器可以指基于稀疏性规则使闪烁晶体的至少一部分被间隔开的检测器。
图6A和6B分别是根据本公开的一些实施例所示的非稀疏检测器和稀疏检测器。如图6A中示出的，非稀疏检测器中的闪烁体610可包括挨在一起且未间隔开的闪烁晶体601的阵列。
图6B是稀疏检测器的闪烁体620。如图6B中示出的，闪烁体620可包括闪烁晶体601和替代物或间隙602。在一些实施例中，闪烁晶体601的至少一部分可以由替代物或间隙602间隔开。在一些实施例中，闪烁晶体601的至少一部分可以由替代物602间隔开。在一些实施例中，闪烁晶体601的至少一部分可以由间隙602间隔开。在一些实施例中，稀疏检测器可即包括替代物也包括间隙，并且闪烁晶体601的至少一部分可以由替代物或间隙602间隔开。
替代物602可以是光透射材料。替代物602可以呈固态、液态、或气态。仅作为示例，替代物602可以是玻璃、空气、或者一种或多种其他材料。在一些实施例中，一个替代物602可与一个闪烁晶体占据相同的体积。所述替代物的体积与闪烁体的体积的比值可至多达60％、或者至多达50％、或者至多达40％、或者至多达30％、或者至多达25％、或者至多达20％、或者至多达15％、或者至多达10％、或者至多达8％、或者至多达5％。在本公开的一些实施例中，闪烁体620中的相邻闪烁晶体的侧壁之间的空间可以用反射性材料来填充，以增大沿着晶体的侧壁的内反射，同时减小相邻晶体之间的串扰。如本文中所使用的，闪烁晶体的侧壁可指形成闪烁晶体的侧面的壁，该壁可以平行于或者基本上平行于闪烁晶体的长轴。
稀疏检测器620的稀疏性可遵循稀疏性规则。在一些实施例中，稀疏性规则可指定通过用替代物或间隙替代掉非稀疏检测器中的一个或多个闪烁晶体来创建稀疏检测器的方式。
仅作为示例，用于稀疏检测器(如相对于非稀疏检测器)的稀疏性规则可被用于将非稀疏检测器的闪烁晶体分群成包含第一数目的闪烁晶体子集，并且在一个或多个子集中，用于用一个或多个替代物或间隙来替代一个或多个闪烁晶体。闪烁晶体子集可包括相等或不同的第一数目的闪烁晶体。例如，闪烁晶体子集可包括两个、三个、四个、五个、或任何数目的闪烁晶体。子集中的闪烁晶体可以相邻、部分地相邻、或者由替代物或间隙完全地围绕。在一些实施例中，子集的每个闪烁晶体紧邻于该子集的至少一个闪烁晶体在一些实施例中，子集中的至少两个闪烁晶体彼此紧邻；子集中的至少两个闪烁晶体由替代物或间隙间隔开。在一些实施例中，包含至少部分地相邻的闪烁晶体的闪烁晶体子集可呈现几何图案。例如，在一些实施例中，闪烁晶体子集可包括：定位在一个方向上(例如，沿着直线等)的四个至少部分地相邻的闪烁晶体、定位在两个方向上(例如，呈现L形、方形、T形、矩形等)的闪烁晶体。
闪烁晶体子集可根据相同的稀疏性规则或不同的稀疏性规则来间隔。稀疏性规则可包括：子集中的(诸)替代物的数目(即，第二数目)、(诸)替代物相对于该子集中的(诸)闪烁晶体的位置而言的位置、子集中的(诸)闪烁晶体的数目(即，第一数目)等、或其组合。例如，子集中的闪烁晶体的第二数目可以是零、1、2、3、或者小于或等于子集中的闪烁晶体的第一数目的任何数目。在一些实施例中，子集的稀疏性(即子集中的替代物或间隙的第二数目与子集中的闪烁晶体的第一数目的比值)可以在1％与50％之间、或在2％与45％之间、或在3％与40％之间、或在4％与35％之间、或在5％与30％之间、或低于60％、或低于50％、或低于40％、或低于30％、或低于20％。每个子集的稀疏性可以相等或各有不同。在一些实施例中，稀疏检测器的整体稀疏性可以在1％与50％之间、或在2％与45％之间、或在3％与40％之间、或在4％与35％之间、或在5％与30％之间、或低于60％、或低于50％、或低于40％、或低于30％、或低于20％。
仅作为示例，可结合本公开的一些实施例使用的可能的稀疏性规则可包括：用替代物或间隙从两个相邻闪烁晶体的子集中替代最多一个闪烁晶体、用替代物或间隙从三个相邻闪烁晶体的子集中替代不超过一个闪烁晶体、用替代物或间隙从五个相邻闪烁晶体的子集中替代不超过两个个闪烁晶体、或类似规则等、或其任何组合。例如，稀疏性规则可包括：在每个子集中分别包含两个以及三个闪烁晶体的两种类型的闪烁晶体子集，以及用替代物或间隙从两个相邻闪烁晶体的子集中替代最多一个闪烁晶体，用替代物或间隙从三个相邻闪烁晶体的子集中替代不超过一个闪烁晶体。应当理解，本描述是用于说明与非稀疏检测器相对的稀疏检测器的示例性结构、配置、或闪烁晶体布局，而非旨在说明或建议制造稀疏检测器的方式。例如，“用替代物或间隙从两个相邻闪烁晶体中替代最多一个闪烁晶体”的描述并非建议为了形成稀疏检测器而形成了非稀疏检测器，并且从该非稀疏检测器移除一些闪烁晶体以为替代物或间隙腾出空间。
在一些实施例中，稀疏检测器可呈现闪烁晶体被间隔开的周期性图案。如本文中所使用的，术语“周期性图案”可指包括通过闪烁晶体的每个子集和闪烁晶体之间的替代物或间隙在稀疏检测器中重复而呈现出的几何图案的周期性单元。周期性单元可包括一个或多个子集。
仅作为示例，在一些实施例中，稀疏检测器可遵循稀疏性规则来替代两个相邻闪烁晶体的子集中的一个闪烁晶体，并且这一个被替代的闪烁晶体可占据这两个相邻闪烁晶体中的相同的相对位置(例如，想象一下，取沿着机架的圆周方向的一列闪烁晶体且将其如矩形一样在我们前面展开，并且我们正从左向右看，子集中的两个相邻闪烁晶体中的左边一个闪烁晶体或右边一个闪烁晶体总是被替代)。在这一示例中，周期性单元可包括两个相邻闪烁晶体的子集以及如以上描述来定位的一个被替代的闪烁晶体。呈现此类图案的稀疏检测器可被称为呈现周期性图案。
如另一个示例，在一些实施例中，遵循不止一个稀疏性规则的稀疏检测器也可以呈现周期性图案。例如，在一些实施例中，稀疏检测器可遵循稀疏性规则来替代两个相邻闪烁晶体的子集中的最多一个闪烁晶体。此类情形中的子集可呈现三个几何图案，例如，没有替代物的图案一、两个闪烁晶体的子集中的左边一个闪烁晶体被替代的图案二、以及两个闪烁晶体的子集中的右边一个闪烁晶体被替代的图案三。这三个图案可全部存在于稀疏检测器中。在一些实施例中，这三个图案可形成遵循一定次序的周期性。进一步详细而言，第一子集可呈现图案一，第二子集可在第一子集的右边呈现图案二，第三子集可在第二子集的右边呈现图案三，第四子集可再次呈现图案一，第五子集可在第四子集的右边呈现图案二，第六子集可在第五子集的右边呈现图案三，以此类推。在这一示例中，周期性单元可包括三个子集，呈现图案一的第一子集、呈现定位于第一子集的右边的图案二的第二子集、以及呈现定位于第二子集的右边的图案三的第三子集。
稀疏检测器可包括多个周期性单元。周期性单元可包括至少10个闪烁晶体、或至少20个闪烁晶体、或至少30个闪烁晶体、或至少40个闪烁晶体、或至少50个闪烁晶体、或至少60个闪烁晶体、或至少70个闪烁晶体、或至少80个闪烁晶体、或至少90个闪烁晶体、或至少100个闪烁晶体。周期性单元可包括至少10个替代物或间隙、或至少20个替代物或间隙、或至少30个替代物或间隙、或至少40个替代物或间隙、或至少50个替代物或间隙、或至少60个替代物或间隙、或至少70个替代物或间隙、或至少80个替代物或间隙、或至少90个替代物或间隙、或至少100个替代物或间隙。在周期性单元中，闪烁晶体根据一个或多个稀疏性规则来由替代物或间隙间隔开。
应当理解，以上描述的周期性次序仅是示例且并非旨在限定，呈现图案的子集可遵循适用的任何可能的次序。在一些实施例中，第一子集群可呈现图案一，第二子集群可呈现图案二，第三子集群可呈现图案三，第四子集群可再次呈现图案一，以此类推。子集群可包括任何数目的闪烁晶体子集，诸如5、10、20、50、以及100个。
在一些实施例中，稀疏检测器可呈现闪烁晶体被间隔开的随机图案。通过本文中所使用的“随机图案”，其可指闪烁晶体子集呈现非周期性几何图案或非周期单元。使用前一段中描述的示例：稀疏检测器遵循用于替代两个相邻闪烁晶体的子集中的最多一个闪烁晶体的稀疏性规则。在此类子集中，没有闪烁晶体或一个闪烁晶体可由替代物或间隙替代。被替代的闪烁晶体可以是这两个相邻闪烁晶体中的任何一者。在此类情形中，两个相邻闪烁晶体的子集可呈现三种可能的几何图案。这三种图案可以不是周期性的。整个稀疏检测器可呈现闪烁晶体被间隔开的随机图案。
可以结合本文中描述的本***使用的稀疏检测器不是穷尽性的且不是限定性的。许多其他的改变、替代、变动、更改、和修改对本领域技术人员而言是可以确定的，并且本公开旨涵盖落入本公开的范围内的所有的此类改变、替代、变动、更改、和修改。
图7A是根据本公开的一些实施例所示的在闪烁体与光电检测器之间经由光导的间接耦合。如所示的，闪烁体和光电检测器可形成稀疏检测器。在一些实施例中，闪烁体701可包括闪烁晶体601的阵列以及该阵列中的闪烁晶体之间的替代物或间隙602。闪烁晶体601可由替代物或间隙602间隔开。替代物或间隙602的分布可根据稀疏性规则。
光电检测器702可包括光电检测器元件703的阵列。在一些实施例中，光电检测器702上的光电检测器元件703的数目可等于闪烁体701上的闪烁晶体601和替代物或间隙602的数目。在此类实施例中，闪烁晶体601和替代物或间隙602可以按一对一模式来耦合至光电检测器元件703。在一些实施例中，光电检测器702上的光电检测器元件703的数目可能不等于闪烁体701上的闪烁晶体601和替代物或间隙602的数目。在此类实施例中，多个闪烁晶体601和/或替代物或间隙602可被耦合至光电检测器元件703。仅作为示例，四个闪烁晶体601和替代物或间隙602可被耦合至一个光电检测器元件703。在一些实施例中，光电检测器702上的光电检测器元件703的数目可能等于闪烁体701上的闪烁晶体601的数目。在此类实施例中，一个闪烁晶体601可耦合至一个光电检测器元件703，且替代物或间隙602可以不耦合至光电检测器元件703。
光导704可被用于向光电检测器702传送从闪烁体701发出的光。光导704可传播由闪烁晶体阵列内的单个闪烁晶体输出的光信号(或者被称为光学信号)，以使得该光信号可以由至少一个光电检测器元件检测到。在一些实施例中，光导704可包括光传送中介体，例如，光纤、光纤束、光学胶、光学耦合物质、浸镜油等、或其任何组合。在一些实施例中，闪烁体701可经由一个或多个光纤或光纤束来光学地耦合至光电检测器702。光纤的一端可被附连至闪烁体701的输出端，而光纤的另一端可被附连至光电检测器702的输入端。在各种实施例中，光纤束可采取关于例如长度、宽度等的各种配置。
图7B是根据本公开的一些实施例所示的在闪烁体701与光电检测器702之间的直接耦合。如所示的，闪烁体701和光电检测器702可形成稀疏检测器。在一些实施例中，闪烁体701可包括闪烁晶体601的阵列以及该阵列中的闪烁晶体601之间的替代物或间隙602。闪烁晶体601可由替代物或间隙602间隔开。替代物或间隙602的分布可根据稀疏性规则。
光电检测器702可包括光电检测器元件703的阵列。在一些实施例中，光电检测器702上的光电检测器元件703的数目可等于闪烁体701上的闪烁晶体601和替代物或间隙602的数目。在此类实施例中，闪烁晶体601和替代物或间隙602可以按一对一模式来耦合至光电检测器元件703。在一些实施例中，光电检测器702上的光电检测器元件703的数目可能不等于闪烁体701上的闪烁晶体601和替代物或间隙602的数目。在此类实施例中，多个闪烁晶体601和/或替代物或间隙602可被耦合至光电检测器元件703。仅作为示例，四个闪烁晶体601和替代物或间隙602可被耦合至一个光电检测器元件703。在一些实施例中，光电检测器702上的光电检测器元件703的数目可能不等于闪烁体601上的闪烁晶体601和替代物或间隙602的数目。在此类实施例中，闪烁晶体601的一部分可耦合至一个光电检测器元件703，且替代物或间隙602的一部分可以不耦合至光电检测器元件703。仅作为示例，一个闪烁晶体601可耦合至一个光电检测器元件703，而替代物或间隙602可以不耦合至光电检测器元件703。
光导可以是不必要的。如图7B中示出的，闪烁体701可以在不使用光导的情况下直接耦合至光电检测器702。具体地，闪烁体701的输出端可直接耦合至光电检测器702的输入端。
应当注意，以上描述的闪烁体与光电检测器之间的耦合仅用于说明目的，而并非旨在限定本公开的范围。显然，对于本领域普通技术人员而言，可在本公开的教导下进行各种变形和修改。然而，那些变形和修改并不脱离本公开的保护范围。
图8A是根据本公开的一些实施例所示的闪烁体与光电检测器之间的一对一耦合如所示的，闪烁体和光电检测器可形成稀疏检测器。在一些实施例中，闪烁体701可包括闪烁晶体601的阵列以及在该阵列中的闪烁晶体之间的替代物或间隙602。闪烁晶体601可由替代物或间隙602间隔开。替代物或间隙602的分布可根据稀疏性规则。
在一些实施例中，闪烁体701可直接耦合至光电检测器702。例如，闪烁体701的输出端可直接耦合至光电检测器702的输入端。在一些实施例中，闪烁体701和光电检测器702可经由光传送中介体(包括例如，光纤、光纤束、光学胶、光学耦合物质、浸镜油等、或其任何组合)来间接耦合。
图8B是根据本公开的一些实施例所示的闪烁晶体601与光电检测器元件703之间一对一耦合。如本文中所使用的，闪烁晶体与光电检测器元件之间的一对一耦合可指示可以向光电检测器元件传送的在闪烁晶体中检测到的光学信号。在一些实施例中，闪烁晶体601的输出端可直接耦合至光电检测器元件703的输入端。在一些实施例中，闪烁体701的闪烁晶体601的输出端可经由例如光传送中介体来间接耦合至光电检测器702的光电检测器元件703的输入端。
图8C是根据本公开的一些实施例所示的替代物与光电检测器元件之间的一对一耦合。在一些实施例中，替代物602的一端可直接耦合至光电检测器元件703的输入端。在一些实施例中，替代物602的一端可经由光传送中介体来间接耦合至光电检测器元件703的输入端。
本公开的各种实施例可包括稀疏检测器的闪烁体与光电检测器之间的其他方式的耦合。例如，在一些实施例中，光电检测器也可具有稀疏配置。光电检测器可包括光电检测器元件之中的替代物或间隙，并且光电检测器元件可由这些替代物或间隙间隔开。在一些实施例中，光电检测器元件可以根据稀疏性规则来间隔开。在一些实施例中，光电检测器元件和闪烁体可共享相同图案。在此类实施例中，闪烁体的一个闪烁晶体可耦合至光电检测器的一个光电检测器元件。
在其中光电检测器可以是稀疏检测器的一些实施例中，闪烁体的替代物或间隙可耦合至光电检测器的替代物或间隙。根据本公开的各种实施例对于本领域技术人员而言可以是确定的。例如，稀疏光电检测器可仅包括间隙，并且闪烁体中的替代物或间隙可坐落在稀疏光电检测器的间隙上且不耦合至光电检测器元件。可以结合本文中描述的本***使用的闪烁体与光电检测器之间的耦合不是穷尽性的且不是限定性的。许多其他的改变、替代、变动、更改、和修改对本领域技术人员而言是可以确定的，并且本公开旨在涵盖落入本公开的范围内的所有的此类改变、替代、变动、更改、和修改。
根据本公开的一些实施例的稀疏检测器可具有若干优点。在一些实施例中，与具有非稀疏检测器的成像设备相比较，可以降低相同视场的具有稀疏检测器的成像设备制造成本。如以上提及的，医疗成像技术中使用的闪烁体可以用包含稀土元素(诸如举例而言，镧、镥、钇等)的材料来制造。包含稀土元素的闪烁体由于包括例如结晶困难、经济上可开采的矿石矿床稀少等因素而可能是昂贵的。与具有非稀疏检测器的成像设备相比较，为了达成相同的视场，具有稀疏检测器的成像设备可减少用于闪烁体的(诸)材料的量。具有稀疏检测器的成像设备可在相同的扫描时间期间保持高的图像质量和空间解决方案。关于图像质量和空间解决方案的细节将在下文中进一步所示。
在一些实施例中，与非稀疏检测器相比较，对于相同量的闪烁体材料，可以制造比非稀疏检测器更多的稀疏检测器。相应地，使用相同量的闪烁体材料，具有一个或多个稀疏检测器的成像设备可允许较大或较长的扫描区域；因此，为了扫描相同的区域，具有一个或多个稀疏检测器的成像设备可以比不具有稀疏检测器的成像设备花费更少时间。
在一些实施例中，在扫描相同区域时，与具有非稀疏检测器的成像设备相比较，具有稀疏检测器的成像设备可获取较少的数据(由于缺失一个或多个闪烁晶体)，并且由此减少处理电子器件的带宽或信道消耗。稀疏检测器可比非稀疏检测器接收更少的投影。要处理的数据的总量可得以减少。由此，可以减少对于处理电子器件的带宽或信道的需要。
图9是所示根据本公开的一些实施例所示的成像***的处理器102的框图。应当注意，下文描述的处理器是仅为了所示处理器的示例来提供，而并非旨在限定本公开的精神和范围。处理器102可被配置成处理从成像设备101、终端103、数据库104、或***中的其他模块或单元接收到的信号或指令，并且处理器102可向***中的模块或单元发送信息。例如，它可以执行图像处理的功能以及控制成像设备101的操作。应当注意，上文关于获得处理器102的结构的描述仅是示例，且并非旨在限定。在一些实施例中，处理器102可包括其他模块，并且这些模块可被集成到一个模块中以按需要一起运行。
参照图9，处理器102可包括图像处理模块901和控制模块902。图像处理模块901可被配置成执行包括图像重构、图像修正以及预处理的功能。图像处理模块901可从或者向成像设备101、终端103、数据库104、控制模块902、或***中的其他模块或单元接收信号或指令或者发送信息。关于图像处理模块901的功能和结构的更多细节将在图10中描述。
控制模块902可被配置成控制成像***的不同组件以达成对目标的最优分析，并且控制模块902可以从或者向成像设备101、终端103、数据库104、控制模块901、或***中的其他模块或单元接收信号或指令或者发送信息。在一些实施例中，控制模块902可控制成像设备，例如，控制模块902可控制检测器模块301的位置、目标的位置、***中的机架的旋转速度。在一些实施例中，控制模块902可控制成像***的数据存储，包括数据的存储位置、数据的内容、存储的方式等、或其任何组合。例如，控制模块902可确定成像数据何时和/或以哪种格式来存储在数据库104中，和/或确定是否要将成像数据或图像处理模块901的输出数据存储在数据库104中。在一些实施例中，控制模块902可控制图像处理模块901。例如，它可以控制图像处理模块901，以选择不同的重构算法和/或修正算法来处理成像数据。在一些实施例中，控制模块902可控制终端103。例如，控制模块902可向终端103传送一些命令，包括图像的大小、图像的位置、或图像保留在显示器屏幕上的时长。在本公开的一些实施例中，图像可被划分成若干子部分供显示，并且控制模块902控制子部分的数目。
应当注意，关于控制模块902的上述描述仅是示例，且并非旨在限定本公开的范围。对于本领域普通技术人员而言，可在本公开的教导下做出多种变化和修改。例如，控制模块902还可以控制成像***的数据传输。在一些实施例中，控制模块902可确定应当何时、如何和/或是否向图像处理模块901传送从成像设备101获得的成像数据。在一些实施例中，控制模块902可确定来自成像设备101、处理器102、终端103、和数据库104的输出信息是否应当在网络105中传送。在一些实施例中，控制模块902可确定终端103可在何时、如何、和/或是否接收输入信息或者呈现输出信息。
尽管以上已经描述了特定实施例，但是这些实施例仅作为示例来呈现。明显地，对于本领域技术人员而言，在了解处理器102的基本原理之后，在不背离该原理的情况下，可以修正或者改变处理器102的模块。这些修改和改变仍在本公开的范围内。
图10是所示根据本公开的一些实施例的处理器102的图像处理模块901的框图。如图10中所示的，图像处理模块901可以包括图像重构单元1001，图像修正单元1002、以及预处理单元1003。应当注意，上文关于图像处理模块901的结构的描述仅是示例，且并非旨在限定。在一些实施例中，图像处理模块901可包括其他单元，并且这些单元可被集成到一个单元中以按需要一起运行。
参照图10，在一些实施例中，图像重构单元1001可使用重构算法来重构接收到的成像数据。重构算法可以是分析重构算法、迭代重构算法、或基于压缩感测(CS)。分析重构算法可以是滤波反投影(FBP)算法、反投影过滤(BPF)算法、ρ滤波分层图(layergram)等。迭代重构算法可以是有序子集期望最大化(OSEM)算法、最大似然期望最大化(MLEM)算法等。在一些实施例中，上文提及的算法可以用一些支持约束来组合。支持约束可以根据一些因素来预定义，这些因素诸如检测器上的闪烁晶体的布置、或者成像设备中的检测器的布置、或者其他参数(诸如图像分辨率、灵敏度、稳定性、晶体的大小等、或其任何组合)。应当注意，基于数据获取过程的数学和统计知识、以及本文中所公开的成像***的几何的任何重构技术都可接受被使用在图像重构单元1001中。
图像修正单元1002可被配置成修改从成像设备101生成的成像数据、从图像重构单元1001生成的图像等、或其任何组合。例如，图像修正单元1002可修改从例如校准问题、检测器故障、分辨率和部分容积效应、患者运动、衰减、散射、或可能影响图像质量的其他因素、或其组合导致的低质量图像。在一些实施例中，图像修正单元1002可在图像重构过程之前、之后、或结合图像重构过程来执行其功能。例如，当迭代重构算法使用在图像重构过程中时，在每次迭代之后，图像修正单元1002可执行修正。作为另一个示例，图像修正单元可由于成像设备的物理特性(包括例如，散射、随机符合、衰减、归一化等)而在图像重构之前执行修正，而在图像被重构之后执行衰变修正。应当注意，上文关于图像修正单元1002的描述仅是根据本公开的示例。明显地，对于本领域技术人员而言，在了解图像修正单元的基本原理之后，可以在不背离原理的情况下修改或者改变处理的形式和细节。修改和变形仍然在上文描述的当前公开的范围之内。
仍参照图10，在一些实施例中，预处理单元1003可被配置成处理用于重构和/或修正图像的信息等、或其任何组合。例如，预处理单元1003可确定来自图像重构和图像修正中的任何步骤的输出数据是否满足预定义的阈值。仅作为示例，预定义的阈值可以是期望的图像分辨率、迭代图像重构中的迭代的总数目、临床上可接受的目标的视图、和/或经重构图像的可接受的变异程度等。在一些实施例中，预处理单元1003可在图像处理步骤和/或图像修正步骤之前、之后、或结合图像处理步骤和/或图像修正步骤来执行其功能。
尽管上文已经描述了某些实施例，但是这些实施例仅作为示例的方式来呈现，且并非旨在限定本公开的范围。此外，可以按本文中描述的方法和***的形式作出各种省略、替代、和改变，而不会背离本发明的精神和范围。
图11是所示根据本公开的一些实施例的图像处理过程的流程图。应当注意，此处描述的步骤仅是示例，且并非旨在限定。
在步骤1101中，可获取成像数据。可以由处理器102或***中的能够获取数据的其他模块或单元来执行获取。在一些实施例中，成像数据可以从目标可能在受检查的成像设备获取。所获取的成像数据可被存储在数据库104或其他能够存储数据的模块或单元中。所获取的成像数据的存储格式可包括但不限于列表模式或正弦图。
在步骤1102中，可以预处理所获取的成像数据。所获取的成像数据可以由处理器102的图像处理模块901的预处理单元1003、或***中能够处理数据的其他模块或单元来预处理。可以按需与所有的成像数据都被获取平行地执行成像数据预处理，或者在所有的成像数据都被获取之后执行成像数据预处理。所获取的成像数据可以用列表模式格式或用正弦图格式来预处理，并且正弦图格式可能是从列表模式格式转换成的。在一些实施例中，所获取的成像数据的预处理可包括但不限于：基于实际闪烁晶体生成虚拟闪烁体单元、计算虚拟闪烁体单元和响应线的效率、估计空间分辨率等。经预处理的成像数据可以存储在数据库104中。经预处理的成像数据的存储格式可包括但不限于列表模式或正弦图。存储方法可以包括但不限于顺序存储、链接存储、索引存储、哈希(hashing)存储等、或其组合。
在步骤1103中，可执行图像修正。可以由处理器102的图像处理模块901的图像修正单元1001来完成图像修正。图像修正可包括但不限于：针对随机符合的修正、散射光子的估计和减除(subtraction)、检测器停滞时间修正(在光子的检测之后，检测器可能需要“冷却”)、针对放射性核素衰变的修正、检测器灵敏度修正(针对固有的检测器灵敏度和由于入射角而引起的灵敏度上的变化两者)、针对由于目标中的符合事件的吸收或散射出检测器视场而引起的衰减的修正等、或其组合。经修正的图像可以存储在数据库104中。存储方法可以包括但不限于顺序存储、链接存储、索引存储、哈希(hashing)存储等、或其组合。
在步骤1104中，可通过使用重构算法来重构经修正的成像数据。可以由处理器102的图像处理模块901的图像重构单元1001来完成对经预处理图像的重构。用于重构图像的算法可包括但不限于：滤波反投影(FBP)、最大似然期望最大化(MLEM)、有序子集期望最大化(OSEM)、或者完全有序子集期望最大化(C-OSEM)、或者基于压缩感测(CS)的算法。在一些实施例中，重构方法可包括将每个检测器作为单独的实体，以使得仅检测器内的符合被检测。来自每个检测器的成像数据可随后被个体地重构(2D重构)。在一些实施例中，重构方法可包括允许检测器之间以及检测器内的符合被检测，随后一起重构整个体量(3D重构)。三维重构技术具有比二维重构技术更好的灵敏度(因为可检测到和使用更多的符合)以及因此更少的噪声。三维重构技术可能对于散射和随机符合的效应是灵敏的，并且与二维重构技术相比较可消耗更多的计算机资源。可以按需与所有的成像数据都被预处理平行地执行经预处理成像数据的重构或者在所有的成像数据都被获取之后执行经预处理成像数据的重构。可基于从列表模式的经预处理成像数据的一部分或者全部转换成的正弦图或者直接基于列表模式的经预处理成像数据来进行重构。经重构的成像数据可以存储在数据库104中。存储方法可以包括但不限于顺序存储、链接存储、索引存储、哈希(hashing)存储等、或其组合。经重构的图像可以包括二维(2D)图像、三维(3D)体量、随时间的3D体量(4D)等。***可输出经重构的图像。经重构的图像可以向打印机、计算机网络、或一个或多个其他设备提供以用于显示。
在一些实施例中，可使用图像修正算法来修正经重构的图像。例如，可执行衰变修正以计算在相对于粒子数目被测量的时间稍后的时间点处的粒子数目的衰变率。在一些实施例中，可以再次重构经修正的图像。在一些实施例中，经修正的图像可被存储和输出。
应当注意，上文关于处理成像数据以及获取图像的过程的描述仅是根据本公开的示例。明显地，对于本领域技术人员而言，在了解处理成像数据以及获取图像的过程的基本原理之后，在不背离该原理的情况下，可以修正或者改变过程的形式和细节。
图12是根据本公开的一些实施例所示的用于处理成像数据以及获取图像的过程。应当注意，此处描述的步骤仅是示例，且并非旨在限定。
在步骤1201中，可获取成像数据。基于根据稀疏性规则的检测器的闪烁晶体的配置，可以获得闪烁晶体的查找表。这一步骤可以由***中的处理器102的图像处理器901来执行。应当注意，可以在获得闪烁晶体的查找表之前、之后、或大约相同的时间获得成像数据。在一些实施例中，检测器的闪烁晶体可按均匀的图案(例如，棋盘式图案、阶梯式(stepped)图案)来布置。在一些实施例中，检测器的闪烁晶体可以通过沿着圆周方向或沿着轴向方向或这两个方向地间隔来布置。行的间隔可以与列的间隔相同或不同。在一些实施例中，检测器的闪烁晶体可以根据稀疏性规则来布置。例如，根据稀疏性规则，在多个闪烁晶体中可以从每两个闪烁晶体中移除最多一个闪烁晶体。参见本公开中的其他地方的相关描述。在一些实施例中，检测器的闪烁晶体可以用根据考虑事项(包括例如，图像分辨率、灵敏度、稳定性、晶体的大小等、或其任何组合)而预定义的稀疏性来随机地布置。稀疏性可以是0与1之间的任何值。步骤中获得的查找表可以是可被称为检测器中的闪烁晶体的位置映射图的二维映射图。在一些实施例中，如果一个位置由闪烁晶体占据，则查找表中的相应位置可被记为1；而如果该位置没有由闪烁晶体占据，则查找表中的相应位置可被记为0。
根据步骤1201中生成的查找表，可以在步骤1202中生成虚拟闪烁体单元，并且该步骤可以由***的图像处理模块901的预处理单元1003来执行。在一些实施例中，术语“虚拟闪烁体单元”可指包括存在于沿着一个方向(例如，沿着在其内放置检测器的机架的轴向方向)的两个或更多个位置(例如，相邻位置)中的事物的单元。位置可指可以定位闪烁晶体的地方。在稀疏检测器中，位置可以由闪烁晶体占据、或者可以是空的(或被称为间隙)、或者可以由替代物占据。
仅作为示例，虚拟闪烁体单元可包括存在于沿着在其内放置检测器的机架的轴向方向的两个相邻位置中的事物。在一些实施例中，在两个位置中的每一者是由闪烁晶体占据时，虚拟闪烁体单元可包括两个闪烁晶体。在一些实施例中，在这两个位置之一由闪烁晶体占据而另一位置是空的(或间隙)或由替代物占据时，虚拟闪烁体单元可包括一个闪烁晶体。在一些实施例中，在这两个位置中的每一者是空的或者由替代物占据时，虚拟闪烁体单元可不包括闪烁晶体。
虚拟闪烁体单元可包括任意数目的闪烁晶体，例如，0、1、2、3、4。在一些实施例中，检测器中的虚拟闪烁体单元可包括相同数目的闪烁晶体。在一些实施例中，检测器中的至少两个虚拟闪烁体单元可包括不同数目的闪烁晶体。
在一些实施例中，在步骤1201中获取的成像数据可以存储在列表模式中，在一些实施例中，在步骤1201中获取的成像数据可以存储在正弦图中。
在一些实施例中，虚拟闪烁体单元可以由以下表达式生成：
晶体N(ia,Ra)＝晶体(ia,2Ra)+晶体(ia,2Ra+1),Ra＝0,1,2…， (1)
其中，(ia,Ra)可被记为检测器上的位置，其中ia可表示圆周方向上的数目，Ra可表示轴向方向上的数目，晶体N可表示虚拟闪烁体单元，以及晶体(ia,2Ra)可指示位置(ia,2Ra)是否可由闪烁晶体占据。
在步骤1203中，可以计算虚拟闪烁体单元的效率。该步骤可以由***的图像处理模块901的预处理单元1003来执行。如本文中所使用的，虚拟闪烁体单元的效率可指虚拟闪烁体单元中的闪烁晶体的数目。在一些实施例中，例如，虚拟闪烁体单元的效率可根据步骤1201中建立的查找表来计算。
Ca(ia,Ra)＝0.5×(Lut(ia,2Ra)+Lut(ia,2Ra+1))， (2)
其中Ca可表示虚拟闪烁体单元的效率，Lut可表示查找表中的值。在一些实施例中，如果一个位置由闪烁晶体占据，则查找表中的相应位置可被记为1，而如果该位置没有由闪烁晶体占据，则查找表中的相应位置可被记为0。应当注意，上文描述的表达式仅是示例，且并非旨在限定。在一些实施例中，上文的表达式可以变化，例如，用于添加到一起的项数可大于二、项可以在相同的圆周方向上、或者在不同行上或不同列上、或者前面的系数在一些情况下可以变化。
在生成虚拟闪烁体单元的效率之后，可以在步骤1204中计算出符合事件的响应线(LOR)的效率。该步骤可以由***的图像处理模块901的预处理单元1003来执行。如本文中所使用的，响应线的效率可指诸虚拟闪烁体的效率的乘积。在一些实施例中，响应线的效率可根据以下表达式来计算：
C响应线＝1/(Ca×Cb)， (3)
其中C响应线可表示响应线的效率，并且Ca和Cb可分别表示相同的响应线(LOR)中的符合事件的两个光子可以入射的虚拟闪烁体单元的效率。应当注意，上文描述的表达式仅是示例，且并非旨在限定。在一些实施例中，表达式在一些情况下可以变化。
在步骤1205中，可以执行图像修正，并且该步骤可以由图像处理模块901的图像修正单元1002或***中能够修正图像的其他模块或单元来执行。图像修正可包括衰减修正、散射修正、可影响图像质量的一个或多个其他修正、或其组合。本领域中已知的用于衰减修正和散射修正的各种方法可结合本***来使用。在一些实施例中，可构造以及投影示出目标和/或目标周围的环境的衰减属性的映射图，以修正经重构图像(例如，PET图像)中的光子衰减。在一些实施例中，可基于由多模态成像***(诸如MRI和/或CT)的不同成像模态生成的成像信息来构造衰减映射图。
随后，在步骤1206中，可以执行图像重构，并且该步骤可以由图像处理模块901的图像重构单元1001或***中能够重构图像的其他模块或单元来执行。该步骤中使用的重构算法可以是分析重构算法、迭代重构算法、或基于压缩感测(CS)。分析重构算法可以是经滤波的反投影(FBP)算法、反投影过滤(BPF)算法、ρ滤波分层图(layergram)等。迭代重构算法可以是有序子集期望最大化(OSEM)算法、最大似然期望最大化(ML-EM)算法等。在一些实施例中，上文提及的算法可以用一些支持约束来组合。支持约束可以根据一些因素来预定义，这些因素诸如检测器上的闪烁晶体的布置、或者成像设备中的检测器的布置、或者其他参数(诸如图像分辨率、灵敏度、稳定性、晶体的大小等、或其任何组合)。
出于所示目的，可在下文描述OSEM方法。在这种方法中，可能需要预先指定的起始图像，以及成像数据可被划分成若干子集，并且子集的数目可基于参数来设置，这些参数包括例如，图像重构的时间(例如，可用于图像构造的时间)、图像质量、检测器的大小、成像数据量等、或其组合。迭代过程可被描述为以下表达式：
Figure BDA0001652157500000281
其中，
Figure BDA0001652157500000282
可表示第n个迭代中的第j个像素的成像数据，Sk可表示第k个子集，
Figure BDA0001652157500000283
可表示第k个子集中的第ik个LOR，
Figure BDA0001652157500000284
可表示第
Figure BDA0001652157500000285
个LOR的第jp个像素的成像数据，M可表示***矩阵，以及C响应线可表示响应线的效率。在若干次迭代之后，可以获得可满足的图像质量需要的图像的数据。
应当注意，以上关于处理成像数据和获取图像的过程的描述仅仅作为本公开的示例。显然，对于本领域技术人员而言，在了解处理成像数据的过程以及获取图像的过程的基本原理之后，可以修改或者改变过程的形式和细节而不会背离这些原理。在一些实施例中，可在该过程中添加其他步骤，例如，该过程的中间数据和/或最终数据可以在过程中被存储，并且存储位置可以是在数据库104中或能够存储数据的其他模块或单元中。在一些实施例中，步骤的次序可以改变。例如，可以在获取成像数据之前执行步骤1202、1203、1204以及建立查找表的过程，以及可以在扫描目标之前修正***。修改和变形仍然在上文描述的当前公开的范围之内。
图13是根据本公开的一些实施例所示的稀疏检测器中的闪烁晶体的示例性配置。在此类实施例中，多个稀疏检测器可形成检测器环。多个检测器环可沿着机架的轴向方向来布置。参照该图，横轴可表示沿着机架的圆周方向的闪烁晶体的数目，并且竖轴可表示沿着轴向方向的检测器环中的闪烁晶体的数目。图13中的黑点可包括替代物或间隙，并且空白区域可表示闪烁晶体。如图13中所示的，替代物或间隙的分布可根据稀疏性规则。稀疏检测器中的闪烁晶体的稀疏性可以是10％。应当注意，本文中所使用的稀疏检测器中的闪烁晶体的配置仅是根据本公开的示例，且并非旨在限定。许多其他的改变、替代、变动、更改、和修改对本领域技术人员而言是可以确定的，并且本公开旨在涵盖落入本公开的范围内的所有的此类改变、替代、变动、更改、和修改。
上文已对基本概念做了描述，显然，对于本领域技术人员而言，上述发明披露仅仅作为示例，而并不构成对本公开的限定。虽然此处并没有明确说明，本领域技术人员可能会对本申请进行各种修改、改进和修正。该类修改、改进和修正在本公开中被建议，所以该类修改、改进、修正仍属于本公开的示范实施例的精神和范围。
而且，已使用某些术语来描述本公开的实施例。例如，术语“一个实施例”、“一实施例”和/或“一些实施例”意指与本公开的至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本申请的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。
此外，本领域技术人员可以理解，本公开的各方面可以通过若干具有可专利性的种类或情况进行说明和描述，包括任何新的和有用的工序、机器、产品或物质的组合，或对他们的任何新的和有用的改进。相应地，本申请的各个方面可以完全由硬件执行、可以完全由软件(包括固件、常驻软件、微码等)执行、也可以由硬件和软件组合执行。以上硬件或软件均可被称为“块”、“模块”、“引擎”、“单元”、“组件”或“***”。此外，本公开的各方面可能表现为位于一个或多个计算机可读介质中的计算机产品，该产品包括计算机可读程序编码。
计算机可读信号介质可能包含一个内含有计算机程序编码的传播数据信号，例如在基带上或作为载波的一部分。该传播信号可能有多种表现形式，包括电磁形式、光形式等、或合适的组合形式。计算机可读信号介质可以是除计算机可读存储介质之外的任何计算机可读介质，该介质可以通过连接至一个指令执行***、装置或设备以实现通讯、传播或传输供使用的程序。位于计算机可读信号介质上的程序编码可以通过任何合适的介质进行传播，包括无线电、电缆、光纤电缆、RF、或类似介质、或任何上述介质的组合。
本公开的各部分操作所需的计算机程序编码可以用任意一种或多种程序语言编写，包括面向对象编程语言如Java、Scala、Smalltalk、Eiffel、JADE、Emerald、C++、C#、VB.NET、Python等，常规程序化编程语言如“C”编程语言、Visual Basic、Fortran2003、Perl、COBOL2002、PHP、ABAP，动态编程语言如Python、Ruby和Groovy，或其他编程语言。该程序代码可以完全在用户计算机上运行、部分在用户计算机上运行、作为独立软件包、部分在用户计算机上运行部分在远程计算机运行、或完全在远程计算机或服务器上运行。在后种情况下，远程计算机可以通过任何网络形式与用户计算机连接，包括局域网(LAN)或广域网(WAN)，或连接至外部计算机(例如，通过因特网使用因特网服务提供商)，或在云计算环境中，或作为服务使用如软件即服务(SaaS)。包括局域网(LAN)或广域网(WAN))将远程计算机连接至用户的计算机，或可作出至外部计算机的连接(例如，使用因特网服务提供商通过因特网)或在云计算环境中或作为服务使用如软件即服务(SaaS)。
此外，除非权利要求中明确说明，所述处理元素和序列的顺序、数字字母的使用、或其他名称的使用，并非用于限定本公开的流程和方法的顺序。尽管上述披露中通过各种示例讨论了一些目前认为有用的发明实施例，但应当理解的是，该类细节仅起到说明的目的，本公开并不仅限于披露的实施例，相反，本公开旨在覆盖所有符合本公开的实施例精神和范围的修正和等价组合。例如，虽然以上所描述的***组件可以通过硬件设备实现，但是也可以只通过软件的解决方案得以实现，如在现有的服务器或移动设备上安装所描述的***。
同理，应当注意的是，为了简化披露，从而帮助对一个或多个发明实施例的理解，在前文对本公开的实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。但是，这种披露方法并不意味着要求保护的主题所需要的特征比权利要求中提及的特征多。实际上，实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。

Claims (16)

1.一种成像装置，包括稀疏检测器，所述稀疏检测器包括：
响应于辐射而生成闪光的闪烁晶体阵列，所述闪烁晶体的至少一部分根据至少一种稀疏性规则被间隔开；所述闪烁晶体阵列的至少一部分由一个或多个光透射材料块来间隔开；以及
配置成响应于所述闪光而生成电信号的光电检测器元件阵列，
其中，所述光电检测器阵列的至少一部分耦合至所述闪烁晶体阵列；所述闪烁晶体的相邻闪烁晶体的侧壁之间的空间填充以反射性材料；所述一个或多个光透射材料块中的一个光透射材料块的大小基本上等于所述闪烁晶体阵列中的一个闪烁晶体的大小；所述稀疏检测器用于生成成像数据，根据所述稀疏检测器的稀疏性规则来生成虚拟闪烁体单元，计算所述虚拟闪烁体单元的效率，以及计算响应线的效率。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述光透射材料块包括玻璃。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置包括所述闪烁晶体阵列中的两个闪烁晶体之间的间隙。
4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述间隙的大小基本上等于所述闪烁晶体阵列中的一个闪烁晶体的大小。
5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述稀疏性规则包括从所述闪烁晶体阵列之中的每两个相邻闪烁晶体中移除最多一个闪烁晶体。
6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述稀疏检测器的形状是弧形、环形或者多边形。
7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置包括彼此平行的两个检测器模块，所述两个检测器模块中的至少一个检测器模块包括一个或多个所述稀疏检测器。
8.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置包括形成多边形的检测器模块，所述检测器模块中的至少一个检测器模块包括一个或多个所述稀疏检测器。
9.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置包括形成环形的稀疏检测器。
10.一种成像***，包括：
一种如权利要求1所述的装置，所述装置包括多个稀疏检测器，其生成成像数据；以及
配置成基于所述成像数据来生成图像的处理器；所述处理器用于根据所述稀疏检测器的稀疏性规则来生成虚拟闪烁体单元；计算所述虚拟闪烁体单元的效率；以及计算响应线的效率；
其中，所述闪烁晶体的相邻闪烁晶体的侧壁之间的空间填充以反射性材料。
11.如权利要求10所述的成像***，其特征在于，所述成像***是计算机断层扫描（CT）***、数字放射成像（DR）***、正电子发射断层扫描（PET）、单光子发射计算机断层扫描（SPECT）***、计算断层扫描-正电子发射断层扫描（CT-PET）***、计算机断层扫描-磁共振成像（CT-MRI）***、正电子发射断层扫描-磁共振成像（PET-MRI）***或单光子发射计算机断层扫描-正电子发射断层扫描（SPECT-PET）***。
12.一种成像方法，包括：
提供如权利要求1所述的装置；所述装置中的相邻闪烁晶体的侧壁之间的空间填充以反射性材料；
使用所述装置来获取成像数据；
基于经预处理的成像数据来重构图像；其中，所述预处理的过程包括：根据所述稀疏检测器的稀疏性规则来生成虚拟闪烁体单元；计算所述虚拟闪烁体单元的效率；以及计算响应线的效率。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述光透射材料块包括玻璃。
14.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述装置包括所述闪烁晶体阵列中的两个闪烁晶体之间的间隙。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述间隙的大小基本上等于所述闪烁晶体阵列中的一个闪烁晶体的大小。
16.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述稀疏性规则包括从所述闪烁晶体阵列之中的每两个相邻闪烁晶体中移除最多一个闪烁晶体。
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