專利名稱：虛擬pet探測(cè)器和用于pet的準(zhǔn)像素化讀出方案的制作方法
虛擬PET探測(cè)器和用于PET的準(zhǔn)像素化讀出方案
本申請(qǐng)具體應(yīng)用于醫(yī)療應(yīng)用中使用不同尺寸像素等的正電子發(fā)射斷層 攝影(PET)和/或單光子發(fā)射計(jì)算斷層攝影(SPECT)掃描器中。然而， 將會(huì)認(rèn)識(shí)到，所述技術(shù)也可以應(yīng)用于其他類型的掃描系統(tǒng)和/或其他醫(yī)療應(yīng) 用中。
PET中的閃爍體像素尺寸是決定所得圖像的空間分辨率的主要因素。 于是，根據(jù)所關(guān)心的應(yīng)用，優(yōu)化掃描器的幾何形狀和像素尺寸以使掃描器 的性能和競(jìng)爭(zhēng)力最大化。例如，全身掃描器中使用的典型像素尺寸為 4x4mm2，而在腦部或動(dòng)物掃描器中，可以使用2x2mm2到lxlmm2的像素 尺寸以提高分辨率。常常使用閃爍體像素和光電探測(cè)器之間的h l耦合來(lái) 優(yōu)化性能，并將其轉(zhuǎn)換成針對(duì)每種專門應(yīng)用對(duì)定制設(shè)計(jì)的光電探測(cè)器的需 要。然而，這意味著也對(duì)光探測(cè)鏈路做出顯著改變。在常規(guī)的使用光電倍 增管和Anger邏輯的系統(tǒng)中，這還意味著必需要調(diào)整光導(dǎo)設(shè)計(jì)和光電倍增 管的尺寸，于是導(dǎo)致更高的系統(tǒng)開發(fā)和制造成本。
使更大數(shù)量的探測(cè)器與每個(gè)閃爍體元件耦合提高了空間分辨率，多個(gè) 探測(cè)器能夠確定閃爍體中哪里發(fā)生閃爍事件。然而，可能會(huì)影響到確定飛 行時(shí)間測(cè)量結(jié)果的時(shí)間分辨率，因?yàn)槎鄠€(gè)探測(cè)器的每個(gè)僅看到一小部分光 并可能以不同延遲接收光。相反，將每個(gè)閃爍體與對(duì)應(yīng)的探測(cè)器耦合優(yōu)化 了時(shí)間分辨率，但降低了空間分辨率。從晶體接收所有光的單個(gè)探測(cè)器能 夠提供精確的時(shí)間標(biāo)記，但分辨率限于閃爍體的尺寸。
此外，在常規(guī)的基于晶體的PET系統(tǒng)中，以1: 1的方式(像素化讀出) 或通過(guò)使用Anger邏輯的光導(dǎo)將閃爍體晶體耦合到光電探測(cè)器，用于晶體 識(shí)別。像素化讀出的缺點(diǎn)是巨大數(shù)量的通道，隨著晶體尺寸變小，光電探 測(cè)器的成本也成為缺點(diǎn)。另一方面，基于Anger邏輯的系統(tǒng)將很多晶體映 射到若干光電探測(cè)器上，以更大的堆積和停止時(shí)間(dead time)為代價(jià)獲 得更小數(shù)量的通道，從而導(dǎo)致計(jì)數(shù)速率能力降低。
于是，現(xiàn)有技術(shù)需要獲得便于克服上述缺點(diǎn)的系統(tǒng)和方法。根據(jù)一個(gè)方面， 一種用于診斷成像系統(tǒng)的虛擬像素陣列包括虛擬像 素，其至少包括閃爍體晶體；多個(gè)光電探測(cè)器，其以光學(xué)方式耦合到所述 閃爍體晶體，所述光電探測(cè)器響應(yīng)于所述晶體中的閃爍生成輸出信號(hào)；以
及虛擬器，所述虛擬器處理與所述多個(gè)光電探測(cè)器探測(cè)到的擊中所述閃爍 體晶體的伽馬射線相關(guān)聯(lián)的輸出信號(hào)，并計(jì)算所述伽馬射線擊中的時(shí)間標(biāo)記。
根據(jù)另一方面， 一種為虛擬像素計(jì)算時(shí)間標(biāo)記的方法包括接收擊中 所述虛擬像素的閃爍體晶體的伽馬射線；評(píng)估來(lái)自光學(xué)耦合到所述閃爍體
晶體的多個(gè)光電探測(cè)器的每個(gè)的輸出信號(hào)，以為與所述伽馬射線擊中相關(guān)
聯(lián)的每個(gè)光電探測(cè)器確定能量和光電探測(cè)器時(shí)間標(biāo)記；以及通過(guò)組合所述 多個(gè)光電探測(cè)器探測(cè)到的與所述伽馬射線擊中相關(guān)聯(lián)的能量來(lái)計(jì)算所述伽 馬射線擊中的總能量。該方法還包括根據(jù)所述多個(gè)光電探測(cè)器中至少一個(gè) 光電探測(cè)器記錄的所述光電探測(cè)器時(shí)間標(biāo)記計(jì)算所述伽馬射線擊中的時(shí)間 標(biāo)記。
又一方面涉及一種用于診斷成像裝置的探測(cè)器陣列，其包括布置成陣 列的多個(gè)光電探測(cè)器，以及布置成陣列并光學(xué)耦合到多個(gè)光電探測(cè)器的多 個(gè)閃爍體晶體，其中光電探測(cè)器陣列和閃爍體陣列彼此偏移，使得一些閃
爍體晶體較其它閃爍體晶體而言耦合到不同數(shù)量的光電探測(cè)器。探測(cè)器陣 列還包括處理器，所述處理器基于光學(xué)耦合到被伽馬射線擊中的閃爍體晶 體的多個(gè)光電探測(cè)器中一個(gè)或多個(gè)生成的輸出信號(hào)，識(shí)別被所述伽馬射線 擊中的閃爍體晶體。
一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是降低了探測(cè)器陣列設(shè)計(jì)成本。
另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于用于多種尺寸的掃描器的通用探測(cè)器陣列芯片。 另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于改善了使用不同尺寸晶體的探測(cè)器陣列或掃描器之間 的兼容性。
通過(guò)閱讀和理解以下詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到本主 題創(chuàng)新的其他優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明可以具體化為各種的部件和部件布置，以及各種的步驟和步驟 安排。附圖僅僅出于例示各方面的目的，不應(yīng)被視為限制本發(fā)明。

圖1示出了探測(cè)器芯片上采用的虛擬像素，將所述探測(cè)器芯片配置為 以光學(xué)方式與各種閃爍體陣列的任何陣列耦合；
圖2示出了以類似于上述基于軟件的虛擬像素的方式而在通用芯片上 采用的基于硬件的像素；
圖2A示出了響應(yīng)于具有相應(yīng)脈沖A、 B、 C和D的晶體的閃爍，來(lái)自 四個(gè)光電探測(cè)器的輸出信號(hào)；
圖3是有助于利用Anger邏輯確定擊中虛擬像素的伽馬射線的時(shí)間標(biāo) 記的基于硬件的虛擬像素圖示；
圖4示出了用于PET成像系統(tǒng)的準(zhǔn)像素化讀出方案的范例，該方案保 持了經(jīng)典像素化讀出方法的優(yōu)點(diǎn)，包括直接將晶體耦合到單獨(dú)光電探測(cè)器， 同時(shí)將讀出通道的數(shù)量減少了四倍；
圖5示出了利用基于軟件的虛擬像素輔助組合更小的真實(shí)像素的方法；
圖6示出了利用基于硬件的虛擬像素輔助組合更小的真實(shí)像素的方法；
圖7示出了為包括直接耦合到若干閃爍晶體的光電探測(cè)器的探測(cè)器實(shí) 現(xiàn)準(zhǔn)像素化讀出方案并減少讀出通道的方法；
圖8示出了例如可以結(jié)合這里所述的探測(cè)器、探測(cè)器陣列、像素陣列、 虛擬像素和/或方法的一種或多種使用的診斷成像裝置。
圖1示出了探測(cè)器芯片上采用的虛擬像素，將所述探測(cè)器芯片配置為 以光學(xué)方式與各種閃爍體陣列的任何陣列(未示出)耦合。"虛擬"像素可以 是光電探測(cè)器和閃爍體晶體的可配置組合，其被設(shè)計(jì)成充當(dāng)或表現(xiàn)為給定 標(biāo)準(zhǔn)類型的探測(cè)器，例如4x4陣列的lxlmm2光電探測(cè)器，或給定尺寸中 一些其他尺寸的陣列的光電探測(cè)器。通用芯片通過(guò)使相同的芯片能夠用在 多種PET掃描器上來(lái)降低制造成本。盡管主要針對(duì)PET系統(tǒng)給出了這里所 述的系統(tǒng)和方法，但要認(rèn)識(shí)到可以結(jié)合SPECT系統(tǒng)以及其他輻射探測(cè)系統(tǒng) 使用這種系統(tǒng)和/或方法。
對(duì)新的基于CMOS的光電探測(cè)器進(jìn)行重新設(shè)計(jì)、制造和測(cè)試是一項(xiàng)昂 貴的工作。為了克服這個(gè)障礙，希望設(shè)計(jì)一種適于PET和/或SPECT中各 種應(yīng)用的數(shù)字硅光電倍增探測(cè)器。可以通過(guò)將若干小像素組合成更大的虛 擬像素來(lái)克服這個(gè)問(wèn)題，其可以在硬件或軟件中進(jìn)行組合。例如，可以將 四個(gè)固態(tài)探測(cè)器布置成正方形，并可以作為四個(gè)獨(dú)立探測(cè)器來(lái)操作，組合
10在一起以作為單個(gè)探測(cè)器工作等。虛擬像素有助于向基于數(shù)字硅光電倍增
管向PET探測(cè)器引入虛擬化，這將光感測(cè)元件和讀出電路集成到芯片上。 于是，圖1所示的虛擬像素示出了基于軟件的虛擬化方案，后面的圖(示 出了基于硬件的虛擬化方案)示出了輔助將若干更小的光電探測(cè)器12連接 成更大虛擬像素的額外電路，這切合了應(yīng)用而沒(méi)有犧牲探測(cè)器性能。結(jié)果， 設(shè)計(jì)了一種"一個(gè)尺寸適合所有"的探測(cè)器，從而在設(shè)計(jì)和制造方面節(jié)省了成 本，并且與相同尺寸的單片像素相比獲得改善的讀出性能。
在一個(gè)實(shí)施例中，虛擬像素包括給定尺寸的閃爍體晶體IO和多個(gè)較小 的光電探測(cè)器像素12。根據(jù)各方面，由虛擬器14 (例如處理器)采用一種 算法來(lái)將部分探測(cè)器數(shù)據(jù)組合成最終的"擊中"，其描述了在虛擬像素晶體的 一部分處感知到的伽馬射線記錄事件。此外，可以結(jié)合虛擬像素采用提高 時(shí)間分辨率并降低數(shù)據(jù)率的硬件。
給出以下范例以例示虛擬像素有用的情形。例如，可能希望實(shí)現(xiàn)具有 最小實(shí)際像素尺寸的光電探測(cè)器，例如對(duì)于動(dòng)物掃描器而言為lximm2，然 后，如果探測(cè)器要用于腦部或人類掃描器中，將更大的晶體粘結(jié)到2x2或 4x4的光電探測(cè)器上。作為該范例的繼續(xù)，4個(gè)或16個(gè)光電探測(cè)器像素可 以探測(cè)從晶體發(fā)射的光子，在獨(dú)立的現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)等中實(shí)現(xiàn) 的外部邏輯可以組合像素，以得到伽馬擊中的能量和時(shí)間。然而，這可能 導(dǎo)致時(shí)間分辨率降低，因?yàn)橄袼貎H看到晶體所發(fā)光的1/4或1/16，當(dāng)在定時(shí) 信息尤其重要的飛行時(shí)間PET掃描器中使用大像素時(shí)，這可能尤其具有破 壞性。為了構(gòu)建虛擬像素而不影響時(shí)間分辨率，如下文針對(duì)圖2所述，可 以用對(duì)稱方式將光電探測(cè)器的觸發(fā)器線組合在一起。
根據(jù)其他方面，可以采用軟件以允許用戶(例如經(jīng)由下拉菜單或一些 其他界面)根據(jù)要在探測(cè)器陣列中采用虛擬像素的應(yīng)用來(lái)選擇虛擬像素尺 寸。也可以采用軟件在硬虛擬像素中選擇有效的觸發(fā)器線，這有助于操控 虛擬像素的行為。
圖2示出了以類似于上述基于軟件的虛擬像素的方式用于通用芯片上 W基于硬件的像素。虛擬像素包括連接含有虛擬像素的較小光電探測(cè)器12 的觸發(fā)器線22。此外，可以采用時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器(TDC) 26來(lái)測(cè)量第一個(gè) 光子到達(dá)組合像素的任一個(gè)的時(shí)間。此外，如2006年8月28日提交的題 為"Digital Silicon Photomultiplier"的美國(guó)專利申請(qǐng)No.11/467,670所述，采用確認(rèn)信號(hào)的組合來(lái)確認(rèn)所得的擊中。使用確認(rèn)信號(hào)來(lái)判斷該事件是否是真 實(shí)擊中還是已經(jīng)由暗計(jì)數(shù)開始采集。將它用于區(qū)分真實(shí)擊中與噪聲，同時(shí)
將用于停止TDC的第一觸發(fā)電平設(shè)置成恰好高于噪聲基底以獲得最佳的時(shí) 間分辨率。在虛擬像素中，確認(rèn)信號(hào)是有用的，因?yàn)殚W光的第一單元停止 TDC并開始采集。因此，對(duì)于暗計(jì)數(shù)而言，確認(rèn)防止像素執(zhí)行完整的采集 并隨后立刻丟棄數(shù)據(jù)。這樣做會(huì)增加像素的停止時(shí)間，因?yàn)樵谠摃r(shí)間期間 的任何擊中都會(huì)導(dǎo)致不正確的時(shí)間標(biāo)記并還可能導(dǎo)致不正確的能量。
以如下方式進(jìn)行確認(rèn)在數(shù)字硅光電倍增管中，按等級(jí)將觸發(fā)器網(wǎng)絡(luò) 細(xì)分成觸發(fā)水平觸發(fā)器線的豎直列線，然后將其連接到TDC。對(duì)擊中的確 認(rèn)表示有超過(guò)一個(gè)列觸發(fā)器線指出有針對(duì)要確認(rèn)擊中的擊中。例如，根據(jù) 范例，如果四個(gè)列在大約5ns之內(nèi)表現(xiàn)出活動(dòng)，那么可以將該事件視為真正 的擊中。否則，可以迅速將像素復(fù)位，以為下次擊中做準(zhǔn)備。在5ns之內(nèi)在 相應(yīng)線中探測(cè)到4個(gè)暗計(jì)數(shù)的概率充分地低，從而使得上述確認(rèn)方案效率 很高。于是，為了確認(rèn)虛擬像素中的擊中，至少一個(gè)光電探測(cè)器確認(rèn)該擊 中。要認(rèn)識(shí)到，可以結(jié)合這里所述的各種確認(rèn)方案采用顯示出活動(dòng)的列的 其它數(shù)目(例如超過(guò)四個(gè)、不到四個(gè)等)以及其他時(shí)間期間(例如超過(guò)5ns， 小于5ns等)，上述范例本質(zhì)上是例示性的并非意在限制所述各方面的范圍。
"軟"和"硬"虛擬化之間的一個(gè)差別在于，在硬虛擬化的情況下，虛擬像 素中包括的光電探測(cè)器12直接對(duì)擊中的時(shí)間標(biāo)記做貢獻(xiàn)，因?yàn)樗鼈兊挠|發(fā) 器線是通過(guò)連接到額外的TDC部件26的平衡網(wǎng)絡(luò)相連的。在一些實(shí)施例 中，TDC部件還包括累積器，累積器將來(lái)自由虛擬像素構(gòu)成的相應(yīng)光電探 測(cè)器的部分光子計(jì)數(shù)求和。于是，光子統(tǒng)計(jì)保持基本不變。盡管圖2中示 出了 2x2mn^的虛擬像素，但如果需要，可以使用四個(gè)虛擬像素來(lái)實(shí)現(xiàn) 4Mmm2的像素，等等。選擇器復(fù)用器28選擇向一個(gè)或多個(gè)輸出緩沖器(未 示出)轉(zhuǎn)發(fā)哪些數(shù)據(jù)。在一個(gè)實(shí)施例中，軟件確定在硬虛擬像素中激活哪 個(gè)觸發(fā)器線，以便操控像素的行為。
在軟虛擬化中，通過(guò)一種算法計(jì)算最終擊中的時(shí)間標(biāo)記和能量，如果 需要，也可以出于性能的原因在外部FPGA中實(shí)現(xiàn)該算法。該算法使用來(lái) 自虛擬像素中包括的所有像素的時(shí)間標(biāo)記和能量，并如同所有像素連接在 一起那樣來(lái)計(jì)算擊中的時(shí)間標(biāo)記和能量。盡管計(jì)算總能量是簡(jiǎn)單直接的， 計(jì)算時(shí)間標(biāo)記卻可能更加復(fù)雜?？赡苡袔追N方式計(jì)算組合擊中的時(shí)間標(biāo)記。例如，可以用類似于Anger 邏輯中使用的方式將時(shí)間標(biāo)記作為部分時(shí)間標(biāo)記的能量加權(quán)和來(lái)計(jì)算時(shí)間 標(biāo)記。亦即，如圖2A中所示，四個(gè)圖示探測(cè)器的每個(gè)以相應(yīng)的脈沖A、 B、 C和D對(duì)閃爍做出響應(yīng)，脈沖的開始表示時(shí)間，面積表示能量。然而，這 種方法涉及到要在硬件中實(shí)施的若干乘法-加法運(yùn)算和定點(diǎn)除法。另一種方 法使用具有最高能量的擊中的時(shí)間標(biāo)記(例如，圖2A范例中的C)，假設(shè) 該時(shí)間標(biāo)記因?yàn)楣庾咏y(tǒng)計(jì)的原因是最精確的?；蛘?，可以獨(dú)立于部分擊中 的能量，使用最早的時(shí)間標(biāo)記(例如圖2A中的A)，這種方法模擬了虛擬 像素觸發(fā)器線的硬布線。與在硬虛擬化情況下相比，盡管有一些可能更加 影響時(shí)間標(biāo)記的誤差源(例如量子噪聲、TDC漂移和數(shù)值誤差)，但軟虛擬 化較為便宜，且不需要任何額外硬件，這可能會(huì)因?yàn)楦贁?shù)量的柵極而獲 得潛在更高的制造成品率。
圖3是有助于利用Anger邏輯確定擊中虛擬像素的伽馬射線的時(shí)間標(biāo) 記的基于硬件的虛擬像素圖示。例如，如圖所示，可以針對(duì)具有2x2mm2 晶體的掃描器優(yōu)化光電探測(cè)器芯片。可以在全身掃描器中使用相同的芯片， 其中組合了 2x2像素以實(shí)現(xiàn)具有針對(duì)飛行時(shí)間(TOF)優(yōu)化的時(shí)間分辨率 的4x4imi^虛擬像素。另一方面，也可以將相同的探測(cè)器連接到光導(dǎo)和 lxlmi^晶體，例如在動(dòng)物掃描器中?；蛘?，也可以不用光導(dǎo)而使用映射方 案。可以將實(shí)現(xiàn)Anger邏輯的電路放在芯片本身上，從而使得讀出的類型 對(duì)于系統(tǒng)其余部分而言是透明的?？梢詢?yōu)化包括虛擬像素的光電探測(cè)器像 素12的取向以使由于電子線路導(dǎo)致的任何"死區(qū)"最小化，如圖3所示。此 外，可以將像素12之間的空間用于處理電路等。
為了使用于虛擬化的電路量最小化，可以重復(fù)利用一些現(xiàn)有的部件(例 如TDC、 1/0緩沖器、累加器等)。觸發(fā)器網(wǎng)絡(luò)22形成了緩沖器的對(duì)稱均 衡樹。此外，以類似方式連接擊中確認(rèn)邏輯(未示出)，以輔助將由于暗計(jì) 數(shù)導(dǎo)致的觸發(fā)與真實(shí)擊中分開。至少一個(gè)來(lái)自每個(gè)像素的確認(rèn)信號(hào)可以指 示有效擊中，使采集繼續(xù)下去?？梢杂锰摂M像素的確認(rèn)邏輯取代真實(shí)像素 中的確認(rèn)邏輯，以便完成這項(xiàng)工作。此外，可以由虛擬像素狀態(tài)機(jī)控制采 集序列。
此外，與讀出時(shí)間隨著像素尺寸增大而增大的單片式大像素相比，虛 擬像素的讀出時(shí)間基本與構(gòu)成虛擬像素的小像素的讀出時(shí)間相同。這是并行讀出較小像素的結(jié)果，這可以比在具有更多要讀的線的大像素中做得更 快。
要理解，盡管這里所述的各方面在基于軟件的虛擬像素和基于硬件的 虛擬像素之間做了區(qū)分，但軟硬虛擬像素的組合也意在落入本申請(qǐng)的范圍 和精神中。例如，可以在單個(gè)虛擬像素陣列中采用獨(dú)立硬虛擬像素和軟虛 擬像素的組合。根據(jù)另一范例，單個(gè)虛擬像素可以采用軟虛擬像素的任何 或所有特征，如結(jié)合圖1所述的特征，以及硬虛擬像素的任何或所有特征，
如結(jié)合圖2和3所述的特征。此外，無(wú)論采用軟還是硬虛擬像素，虛擬像 素陣列都能夠采用不同尺寸的虛擬像素，以便在給定研究區(qū)等上對(duì)期望的 像素尺寸進(jìn)行局域化。
在另一個(gè)實(shí)施例中，在單個(gè)探測(cè)器陣列中使用虛擬像素的組合。例如， 可以對(duì)于一研究區(qū)采用lxl虛擬像素，以使該位置的空間分辨率最大化， 同時(shí)可以在別處使用更大的虛擬像素(例如2x2、 4x4等)。根據(jù)另一實(shí)施 例，為了空間分辨率采用lxl的虛擬像素，與其相鄰，為了時(shí)間分辨率釆 用2x2或4x4虛擬像素。在該范例中，在相同的探測(cè)器陣列中采用交替變 化虛擬像素尺寸的圖案。
圖4示出了用于PET或SPECT成像系統(tǒng)的準(zhǔn)像素化讀出方案的范例， 該方案保持了經(jīng)典像素化讀出方法的優(yōu)點(diǎn)，包括直接將晶體耦合到各個(gè)光 電探測(cè)器，同時(shí)將讀出通道的數(shù)量減少了四倍。描述一種探測(cè)器陣列50， 其中減少了用于實(shí)現(xiàn)給定靈敏度水平的光電探測(cè)器52和電子通道的數(shù)量， 從而能夠降低探測(cè)器前端的成本。此外，將晶體54直接耦合到光敏表面減 少了對(duì)光導(dǎo)的需求。此外，晶體間距可以是光電探測(cè)器間距尺寸的一半。 如圖4所示，晶體54直接連接到光電探測(cè)器52的敏感表面。晶體大小大 約為光電探測(cè)器間距的1/2，從而導(dǎo)致4: 1的映射。將晶體布置為使得一個(gè) 晶體僅向中心光電探測(cè)器提供所有光，2個(gè)晶體以1: l方式與每側(cè)一半相 鄰的探測(cè)器共享光，4個(gè)晶體與角部相鄰的探測(cè)器共享％的光?？梢允褂煤?jiǎn) 單的基于査找表的邏輯(例如離散化Anger邏輯等)來(lái)通過(guò)測(cè)量相鄰光電 探測(cè)器之間共享光的比例來(lái)識(shí)別晶體。
探測(cè)器陣列50實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)是僅以常規(guī)設(shè)計(jì)所需的l/4通道進(jìn)行像素化讀 出，從而降低了電子線路后端的成本。與真正的像素化讀出相反，僅僅25% 的伽馬射線擊中導(dǎo)致單通道停止時(shí)間。50%的擊中導(dǎo)致雙通道停止時(shí)間，在
14其余25%的擊中中，由于相鄰光電探測(cè)器之間共享光，四個(gè)通道都停止工 作。該探測(cè)器還允許在各個(gè)交互被至少兩個(gè)晶體分隔時(shí)探測(cè)Compton串?dāng)_。
為了對(duì)抗可能導(dǎo)致晶體錯(cuò)誤識(shí)別的X射線熒光，可以使用3x3光電探 測(cè)器場(chǎng)的觀測(cè)值作為更細(xì)化的離散化查找表的輸入。在圖4中，例如晶體1 向光電探測(cè)器1提供其接收的100%的光，晶體2和3均向光電探測(cè)器對(duì)1 和2以及1和3分別提供它們接收的光的50%。晶體4將其接收到的光均 等地分配給全部四個(gè)光電探測(cè)器等。
根據(jù)另一范例，相對(duì)于光電探測(cè)器52以交錯(cuò)偏移的位置安裝晶體54 提高了空間分辨率。例如，如果僅由光電探測(cè)器之一接收來(lái)自給定晶體的 100%的光，那么處理器56確定晶體處于記錄光的光電探測(cè)器中心下方。例 如，處理器評(píng)估存儲(chǔ)器58中存儲(chǔ)的查找表，以識(shí)別向已知位置的光電探測(cè) 器傳送光的特定晶體。在圖4中，在光電探測(cè)器1記錄光傳輸，其他光電 探測(cè)器均未記錄傳輸時(shí)，處理器確定擊中發(fā)生于晶體1上，因?yàn)榫w1是 唯一能夠?qū)⒄麄€(gè)光脈沖傳輸?shù)焦怆娞綔y(cè)器1的晶體。
如果兩個(gè)相鄰光電探測(cè)器接收的光量相等，那么處理器類似地確定光 來(lái)自跨越這兩個(gè)光電探測(cè)器的閃爍晶體。例如，如果光電探測(cè)器1記錄光 傳輸，由處理器56在存儲(chǔ)器58中的表格中進(jìn)行査找將表明擊中是在晶體1、 晶體2或晶體3處被接收的。通過(guò)評(píng)估其他光電探測(cè)器是否記錄了相等的 光傳輸，處理器能夠?qū)怆娞綔y(cè)器進(jìn)行參照索引以隔離出精確的晶體。在 該范例中，如果光電探測(cè)器2記錄了與光電探測(cè)器1所記錄的相等的光傳 輸，那么處理器確定擊中發(fā)生于晶體2處?；蛘?，如果光電探測(cè)器3記錄 了與光電探測(cè)器1記錄的相等的光脈沖，那么處理器確定晶體3接收到擊 中。
如果由四個(gè)相鄰光電探測(cè)器接收的光量相等，那么確定閃爍體晶體等 距離地位于四個(gè)探測(cè)器下方。在圖4中，如果全部四個(gè)光電探測(cè)器記錄了 基本相等的光傳輸，那么處理器確定在晶體4處接收到擊中。通過(guò)這種方 式，可以使用相對(duì)簡(jiǎn)單的比例來(lái)以小于探測(cè)器尺寸的分辨率解析閃爍的空 間位置。
要認(rèn)識(shí)到，良好的空間分辨率和良好的時(shí)間分辨率并非互相排斥的因 素。例如，實(shí)施例能夠采用具有一個(gè)Geiger模式的雪崩光電二極管(APD) 的像素，這能夠輔助針對(duì)給定長(zhǎng)寬比的任何尺寸閃爍體晶體實(shí)現(xiàn)良好的時(shí)間分辨率。
圖5示出了利用基于軟件的虛擬像素輔助對(duì)更小的真實(shí)像素進(jìn)行組合
的方法60。在62，采用基于軟件的虛擬像素，例如參考圖l所述的虛擬像 素。在64，評(píng)估來(lái)自虛擬像素中所有真實(shí)像素的時(shí)間標(biāo)記和能量。在66， 例如通過(guò)將記錄于虛擬像素中真實(shí)像素上的所有能量求和來(lái)計(jì)算總能量。 在68，計(jì)算虛擬像素上記錄的擊中的時(shí)間標(biāo)記。根據(jù)一種或多種不同技術(shù) 進(jìn)行時(shí)間標(biāo)記的計(jì)算。
例如，根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，利用Anger邏輯技術(shù)計(jì)算時(shí)間標(biāo)記，其中所 計(jì)算的時(shí)間標(biāo)記是部分時(shí)間標(biāo)記的能量加權(quán)和。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，在68
計(jì)算的時(shí)間標(biāo)記是最高能量擊中的時(shí)間標(biāo)記，假設(shè)根據(jù)光子統(tǒng)計(jì)這是最精 確的。根據(jù)又一個(gè)實(shí)施例，在68計(jì)算的時(shí)間標(biāo)記是獨(dú)立于部分擊中能量的 與擊中相關(guān)聯(lián)的最早時(shí)間標(biāo)記。本實(shí)施例模擬硬連線的觸發(fā)器線，例如參 考圖2和3以及下面的圖6的基于硬件的虛擬像素描述的觸發(fā)器線。通過(guò) 這種方式，虛擬像素成本得到最小化，因?yàn)榛谲浖奶摂M像素不需要任 何額外的硬件。
圖6示出了利用基于硬件的虛擬像素輔助對(duì)更小真實(shí)像素進(jìn)行組合的 方法80。在82，采用基于硬件的虛擬像素，其包括多個(gè)更小的真實(shí)像素， 例如上文參考圖2和3所述。在84，評(píng)估每個(gè)真實(shí)像素對(duì)虛擬像素的總能 量和時(shí)間標(biāo)記的貢獻(xiàn)。在86，例如通過(guò)將虛擬像素中所有真實(shí)像素的能量 求和來(lái)計(jì)算虛擬像素處記錄的總能量。
在88，利用硬連線觸發(fā)器線和TDC以及部件確定伽馬射線擊中的時(shí)間 標(biāo)記。例如，由于硬虛擬像素包括的所有像素都具有通過(guò)平衡網(wǎng)絡(luò)連接到 TDC的觸發(fā)器線，所以所有像素都能夠?qū)糁械臅r(shí)間標(biāo)記直接做出貢獻(xiàn)。
根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，可以采用Anger邏輯輔助將具有給定晶體大小的 標(biāo)準(zhǔn)芯片用于更大或更小的掃描應(yīng)用。例如，可以針對(duì)具有2x2mr^晶體的 掃描器優(yōu)化光電探測(cè)器芯片，并且如果組合四個(gè)2x2像素來(lái)實(shí)現(xiàn)具有針對(duì) TOF優(yōu)化的時(shí)間分辨率的4x4mn^虛擬像素，可以將同樣的芯片用在全身 掃描器中。此外或替代地，例如在動(dòng)物掃描器中，可以將同樣的探測(cè)器芯 片連接到光導(dǎo)和lximn^晶體。再者，可以用例如上文參考圖4所述的映射 將2x2mm2芯片耦合到lxlmm2的晶體?？梢詫?shí)現(xiàn)Anger邏輯的電路放在 同樣的芯片上，從而使得讀出的類型對(duì)于系統(tǒng)其余部分而言是透明的?？?br> 16以優(yōu)化構(gòu)成虛擬像素的光電探測(cè)器像素的取向以使由于電子線路導(dǎo)致的死 區(qū)最小化，如以上圖3所示。
圖7示出了為包括直接耦合到若干閃爍晶體的光電探測(cè)器的探測(cè)器， 例如上述探測(cè)器50，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)像素化讀出方案并減少讀出通道的方法100。 在該范例中，晶體的間距是它們耦合到的光電探測(cè)器間距尺寸的二分之一。 根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，在102，在第一光電探測(cè)器上探測(cè)到擊中。在104，對(duì)與 第一光電探測(cè)器相鄰的第二光電探測(cè)器是否記錄了包括基本相等量的光進(jìn) 行判斷。在106，針對(duì)所有記錄基本相等的擊中的相鄰光電探測(cè)器進(jìn)行表格 查找，以便確定在哪里接收到擊中。在108，根據(jù)記錄基本相等的擊中的光 電探測(cè)器識(shí)別接收擊中的晶體。
根據(jù)范例，第一光電探測(cè)器在102記錄擊中，在104根據(jù)判斷沒(méi)有第 二光電探測(cè)器記錄擊中。在這種情形下，在106査找表格導(dǎo)致在108識(shí)別 單個(gè)晶體，這是單獨(dú)耦合到第一光電探測(cè)器且未與任何其他光電探測(cè)器交 迭的晶體。根據(jù)另一范例，在102和104探測(cè)到兩個(gè)相鄰光電探測(cè)器接收 到基本相等大小的擊中，那么106的査找將導(dǎo)致在108識(shí)別出與兩個(gè)光電 探測(cè)器都交迭而不和其他光電探測(cè)器交迭的晶體。根據(jù)又一個(gè)實(shí)施例，在 102和104確定，四個(gè)光電探測(cè)器記錄了基本相等的擊中。在這種情況下， 在106的查找將會(huì)在108識(shí)別出與全部四個(gè)光電探測(cè)器的角部交迭的晶體。
圖8示出了例如可以結(jié)合這里所述的探測(cè)器、探測(cè)器陣列、像素陣列、 虛擬像素和/或方法的一種或多種使用的診斷成像裝置120。診斷成像裝置 120包括外殼122和受檢者支撐124。外殼122之內(nèi)封裝的是探測(cè)器陣列126。 探測(cè)器陣列126包括多個(gè)單獨(dú)探測(cè)器元件128。將陣列126布置為使得探測(cè) 器元件128均勻地分布在成像區(qū)域130中。探測(cè)器陣列126可以是一圈或 多圈探測(cè)器128，或彼此相對(duì)設(shè)置的離散平板。無(wú)論探測(cè)器128的實(shí)際放置 或布置如何，優(yōu)選將探測(cè)器布置為使得每個(gè)探測(cè)器具有多個(gè)跨越成像區(qū)域 的對(duì)應(yīng)探測(cè)器，以輔助并發(fā)探測(cè)。在正電子發(fā)射斷層攝影(PET)中，在成 像區(qū)域中由正電子湮沒(méi)事件產(chǎn)生成對(duì)的伽馬射線且其沿相反方向行進(jìn)。成 對(duì)地探測(cè)到這些伽馬射線，如果一個(gè)伽馬射線到達(dá)探測(cè)器行進(jìn)得比另一個(gè) 遠(yuǎn)，探測(cè)之間有微小延遲(納秒量級(jí))。
在PET掃描開始之前，為受檢者注射放射性藥物。放射性藥物包含耦 合到標(biāo)記分子的放射元素。標(biāo)記分子與要成像的區(qū)域相關(guān)聯(lián)，并且容易通過(guò)正常身體過(guò)程聚集在那里。例如，迅速繁殖的癌細(xì)胞往往會(huì)消耗異常大 量的能量來(lái)復(fù)制自身。因此，可以將放射性藥物鏈接到分子，所述分子例 如是通常細(xì)胞通過(guò)新陳代謝而產(chǎn)生能量的葡萄糖，其在這種區(qū)域中聚集并 表現(xiàn)為圖像中的"熱斑"。其他技術(shù)監(jiān)測(cè)被標(biāo)記分子在循環(huán)系統(tǒng)中的流動(dòng)。
對(duì)于PET成像而言，選擇的放射性同位素發(fā)出正電子。在生成兩個(gè)相
反方向的伽馬射線的湮沒(méi)反應(yīng)中湮沒(méi)之前，正電子僅能夠移動(dòng)非常短的距 離(納米量級(jí))。 一對(duì)伽馬射線以光速沿相反方向行進(jìn)并入射到相對(duì)的一 對(duì)探測(cè)器上。
當(dāng)伽馬射線入射到探測(cè)器陣列126時(shí)，由所得電脈沖的前沿生成時(shí)間 信號(hào)。觸發(fā)處理器132監(jiān)測(cè)每個(gè)探測(cè)器128以找到能量峰值，例如，脈沖 下方的積分面積，這是每個(gè)所接收伽馬射線的能量特征。觸發(fā)處理器132 檢査時(shí)鐘133并利用前沿接收標(biāo)記的時(shí)間為每個(gè)探測(cè)到的伽馬射線打上標(biāo) 記。首先由事件證實(shí)處理器134使用時(shí)間標(biāo)記來(lái)確定哪些伽馬射線是界定 響應(yīng)線(LOR)的射線對(duì)。因?yàn)橘ゑR射線是以光速行進(jìn)的，如果探測(cè)到伽 馬射線相差超過(guò)幾納秒到達(dá)，那么它們就可能不是由相同湮沒(méi)事件產(chǎn)生 的，并丟棄它們。在TOF-PET中定時(shí)尤其重要，因?yàn)榭梢允褂没就瑫r(shí)事 件中細(xì)微的差異來(lái)進(jìn)一步沿著LOR定位湮沒(méi)事件。隨著計(jì)算機(jī)處理器時(shí)鐘 速度變得越來(lái)越快，沿其LOR定位事件的精確度越來(lái)越高。在SPECT攝 像機(jī)中，通過(guò)校準(zhǔn)確定每個(gè)探測(cè)到的伽馬射線的LOR或軌跡。
LOR存儲(chǔ)在事件存儲(chǔ)緩沖器144中，重建處理器146利用濾波反投影 或其他適當(dāng)?shù)闹亟ㄋ惴▽OR重建成受檢者的圖像表示。然后可以在顯示 裝置148上為用戶顯示重建，將重建保存下來(lái)供將來(lái)使用，等等。
權(quán)利要求
1、一種用于診斷成像系統(tǒng)的虛擬像素陣列，其包括虛擬像素，其至少包括閃爍體晶體(10)；多個(gè)光電探測(cè)器(12)，其光學(xué)耦合到所述閃爍體晶體(10)，所述光電探測(cè)器響應(yīng)于所述晶體中的閃爍生成輸出信號(hào)；以及虛擬器(14)，其處理與所述多個(gè)光電探測(cè)器探測(cè)到的在所述閃爍體晶體上的伽馬射線擊中相關(guān)聯(lián)的輸出信號(hào)并計(jì)算所述伽馬射線擊中的時(shí)間標(biāo)記。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述虛擬像素是基于軟件的虛 擬像素，所述虛擬器(14)采用的是計(jì)算所述時(shí)間標(biāo)記的算法。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中，所述虛擬器(14)根據(jù)所述多 個(gè)光電探測(cè)器(12)的每個(gè)的輸出信號(hào)計(jì)算所述時(shí)間標(biāo)記為部分光電探測(cè)器 時(shí)間標(biāo)記的能量加權(quán)和。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中，所述虛擬器(14)根據(jù)所述虛 擬像素中相對(duì)于其他光電探測(cè)器(12)而言記錄最高能量水平的光電探測(cè) 器(12)的所述輸出信號(hào)來(lái)計(jì)算所述時(shí)間標(biāo)記。
5、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中，所述虛擬器(14)根據(jù)所述虛 擬像素中的光電探測(cè)器(12)所記錄的最早光電探測(cè)器時(shí)間標(biāo)記來(lái)計(jì)算所 述時(shí)間標(biāo)記。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述虛擬像素是基于硬件的虛 擬像素，并且包括將來(lái)自所述多個(gè)光電探測(cè)器(12)的每個(gè)的觸發(fā)器線(22) 連接到時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器(26)的網(wǎng)絡(luò)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，還包括選擇器/復(fù)用器(28)，其根據(jù)通過(guò)所述網(wǎng)絡(luò)接收的所有光電探測(cè)器時(shí)間標(biāo)記來(lái)選擇時(shí)間標(biāo)記數(shù)據(jù)，以轉(zhuǎn) 發(fā)到至少一個(gè)輸出緩沖器。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述虛擬像素陣列置于診斷成像裝置中，并且所述虛擬器(14)包括用于響應(yīng)于伽馬射線擊中來(lái)評(píng)估與所述虛擬像素中的多個(gè)光電探測(cè)器相關(guān)聯(lián)的能量和時(shí)間標(biāo)記的例程或模塊(64， 84);用于計(jì)算與所述伽馬射線擊中相關(guān)聯(lián)的總能量的例程或模塊(66， 86);以及用于計(jì)算所述伽馬射線擊中的時(shí)間標(biāo)記的例程或模塊(68， 88)。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述多個(gè)光電探測(cè)器(12)包 括布置成4x4陣列的16個(gè)光電探測(cè)器。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述多個(gè)光電探測(cè)器(12) 包括布置成2x2陣列的4個(gè)光電探測(cè)器。
11、 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的系統(tǒng)，還包括 多個(gè)所述閃爍體晶體，將其布置成矩形網(wǎng)格；多個(gè)所述2x2陣列的光電探測(cè)器，其以偏移關(guān)系光學(xué)耦合到所述閃爍 體晶體，使得在每個(gè)2x2陣列中，所述光電探測(cè)器之一僅光學(xué)耦合到一個(gè) 閃爍體晶體，所述光電探測(cè)器之一光學(xué)耦合到所述閃爍體晶體中的兩個(gè)， 以及所述光電探測(cè)器中的兩個(gè)光學(xué)耦合到所述閃爍體晶體中的四個(gè)。
12、 一種用于為根據(jù)權(quán)利要求1所述的虛擬像素計(jì)算時(shí)間標(biāo)記的方法， 所述虛擬像素用于診斷成像裝置中，所述方法包括在記錄伽馬射線擊中時(shí)，評(píng)估與所述虛擬像素中的所述多個(gè)光電探測(cè) 器(12)相關(guān)聯(lián)的能量和時(shí)間標(biāo)記；計(jì)算與所述伽馬射線擊中相關(guān)聯(lián)的總能量；以及 計(jì)算所述伽馬射線擊中的所述時(shí)間標(biāo)記。
13、 一種利用根據(jù)權(quán)利要求1所述的虛擬像素陣列設(shè)計(jì)核成像裝置的方法，其包括為了設(shè)計(jì)具有高空間分辨率的裝置，以至少為l: l的比例將所述閃爍 體晶體光學(xué)耦合到所述光電探測(cè)器；以及 為了設(shè)計(jì)具有高時(shí)間分辨率的裝置，以閃爍體晶體與光電探測(cè)器比例 為1: 4或更小的比例將所述閃爍體晶體光學(xué)耦合到所述光電探測(cè)器。
14、 一種為虛擬像素計(jì)算時(shí)間標(biāo)記的方法，其包括 接收所述虛擬像素的閃爍體晶體(10)上的伽馬射線擊中； 評(píng)估來(lái)自光學(xué)耦合到所述閃爍體晶體的多個(gè)光電探測(cè)器(12)的每個(gè)的輸出信號(hào)，以為與所述伽馬射線擊中相關(guān)聯(lián)的每個(gè)光電探測(cè)器確定能量 和光電探測(cè)器時(shí)間標(biāo)記；通過(guò)組合由所述多個(gè)光電探測(cè)器(12)探測(cè)到的與所述伽馬射線擊中相 關(guān)聯(lián)的能量來(lái)計(jì)算所述伽馬射線擊中的總能量；以及根據(jù)所述多個(gè)光電探測(cè)器中至少一個(gè)光電探測(cè)器(12)記錄的光電探 測(cè)器時(shí)間標(biāo)記來(lái)計(jì)算所述伽馬射線擊中的時(shí)間標(biāo)記。
15、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，還包括根據(jù)來(lái)自所述多個(gè)光電探測(cè) 器(12)的每個(gè)的與所述伽馬射線擊中相關(guān)聯(lián)的部分光電探測(cè)器時(shí)間標(biāo)記 的能量加權(quán)和來(lái)計(jì)算所述伽馬射線擊中的所述時(shí)間標(biāo)記。
16、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，還包括根據(jù)所述虛擬像素中相對(duì)于 其他光電探測(cè)器而言記錄最高能量水平的光電探測(cè)器(12)的光電探測(cè)器 時(shí)間標(biāo)記來(lái)計(jì)算所述時(shí)間標(biāo)記。
17、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，還包括根據(jù)所述虛擬像素中的光電 探測(cè)器記錄的最早光電探測(cè)器時(shí)間標(biāo)記來(lái)計(jì)算所述時(shí)間標(biāo)記。
18、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，還包括根據(jù)經(jīng)由連接來(lái)自所述多個(gè)光電探測(cè)器的每個(gè)的觸發(fā)器線的網(wǎng)絡(luò)在時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器(26)處接收的部 分時(shí)間標(biāo)記來(lái)計(jì)算所述時(shí)間標(biāo)記。
19、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，還包括 將多個(gè)所述閃爍體晶體布置成矩形網(wǎng)格；以偏移關(guān)系將多個(gè)2x2陣列的光電探測(cè)器光學(xué)耦合到所述閃爍體晶體， 使得在每個(gè)2x2陣列中，使得所述光電探測(cè)器之一僅光學(xué)耦合到一個(gè)閃爍 體晶體，所述光電探測(cè)器之一光學(xué)耦合到所述閃爍體晶體中的兩個(gè)，以及 所述光電探測(cè)器中的兩個(gè)光學(xué)耦合到所述閃爍體晶體中的四個(gè)。
20、 一種處理器或者計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，編程控制其以執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要 求14所述的方法。
21、 一種用于診斷成像裝置的探測(cè)器陣列(50)，其包括 布置成陣列的多個(gè)光電探測(cè)器(52);多個(gè)閃爍體晶體(54)，將其布置成陣列并光學(xué)耦合到所述多個(gè)光電探 測(cè)器，所述光電探測(cè)器陣列和所述閃爍體陣列彼此偏移，使得所述閃爍體 晶體(54)中的一些耦合到與其他閃爍體晶體(54)不同數(shù)量的光電探測(cè) 器(52);以及處理器，其基于光學(xué)耦合到被伽馬射線擊中的閃爍體晶體(54)的所 述多個(gè)光電探測(cè)器(52)中一個(gè)或多個(gè)生成的輸出信號(hào)，識(shí)別已經(jīng)被所述 伽馬射線擊中的所述閃爍體晶體(54)。
22、 根據(jù)權(quán)利要求21所述的探測(cè)器陣列，其中，每個(gè)閃爍體晶體(54) 的每邊的長(zhǎng)度大致為每個(gè)光電探測(cè)器(52)的每邊的長(zhǎng)度的1/2，使得每個(gè)光 電探測(cè)器(52)與九個(gè)閃爍體晶體(54)相關(guān)聯(lián)。
23、 根據(jù)權(quán)利要求21所述的探測(cè)器陣列，還包括 布置成矩形網(wǎng)格的多個(gè)所述閃爍體晶體；多個(gè)2x2陣列的光電探測(cè)器，其以偏移關(guān)系光學(xué)耦合到所述閃爍體晶體，使得在每個(gè)2x2陣列中，使得所述光電探測(cè)器之一僅光學(xué)耦合到一個(gè) 閃爍體晶體，所述光電探測(cè)器之一光學(xué)耦合到所述閃爍體晶體中的兩個(gè)， 所述光電探測(cè)器中的兩個(gè)光學(xué)耦合到所述閃爍體晶體中的四個(gè)。
24、 根據(jù)權(quán)利要求21所述的探測(cè)器陣列，其中，所述處理器(56)包括用于探測(cè)第一光電探測(cè)器(52)上的光記錄的例程或模塊(102);用于確定與所述第一光電探測(cè)器(52)相鄰的至少第二光電探測(cè)器(52) 是否記錄了與所述第一光電探測(cè)器(52)上記錄的光量相等的光量的例程 或模塊(104);用于對(duì)記錄基本相等量光的光電探測(cè)器(52)進(jìn)行表格查找的例程或 模塊(106);以及用于將與記錄基本等量光的所有光電探測(cè)器(52)交迭的閃爍體晶體 (54)識(shí)別為接收所述伽馬射線擊中的所述閃爍體晶體(54)的例程或模 塊(108)。
25、 一種在根據(jù)權(quán)利要求21所述的探測(cè)器陣列(50)中識(shí)別閃爍體晶 體(54)的方法，其包括,在第一光電探測(cè)器(52)處探測(cè)來(lái)自伽馬射線的光記錄；確定與所述第一光電探測(cè)器(52)相鄰的至少第二光電探測(cè)器(52)是否記錄了與所述第一光電探測(cè)器(52)上記錄的光量相等的光量； 對(duì)記錄基本等量光的光電探測(cè)器(52)進(jìn)行表格查找；以及 將與記錄所述基本等量光的所有光電探測(cè)器(52)交迭的閃爍體晶體 (54)識(shí)別為所述伽馬射線擊中的所述閃爍體晶體(54)。
26、 一種識(shí)別根據(jù)權(quán)利要求21所述的探測(cè)器陣列(50)上的伽馬射線 擊中位置的方法，其包括將多個(gè)所述閃爍體晶體布置成矩形網(wǎng)格；以偏移關(guān)系將多個(gè)2x2陣列的光電探測(cè)器光學(xué)耦合到所述閃爍體晶體， 使得在每個(gè)2x2陣列中，所述光電探測(cè)器之一僅光學(xué)耦合到一個(gè)閃爍體晶體，所述光電探測(cè)器之一光學(xué)耦合到所述閃爍體晶體中的兩個(gè)，所述光電探測(cè)器中的兩個(gè)光學(xué)耦合到所述閃爍體晶體中的四個(gè)。
27、 一種可重配置的像素陣列，其包括一列光電探測(cè)器(12);一列閃爍體晶體(IO)，其中，所述晶體是多種可選擇尺寸的任意尺寸;以及處理模塊(14)，其處理與所述列光電探測(cè)器(12)的相應(yīng)部分探測(cè)到的所述閃爍體晶體(10)之一上的伽馬射線擊中相關(guān)聯(lián)的輸出信號(hào)，以計(jì)算所述伽馬射線擊中的時(shí)間標(biāo)記。
28、 根據(jù)權(quán)利要求27所述的像素陣列，其中，將每個(gè)像素配置成具有l(wèi)xl、 2x2或4x4中至少一個(gè)的光電探測(cè)器陣列尺寸。
29、 根據(jù)權(quán)利要求28所述的像素陣列，其中，所述陣列尺寸是可選擇的。
30、 根據(jù)權(quán)利要求27所述的像素陣列，用在全身掃描器、動(dòng)物掃描器或腦部嵌入掃描器的至少一種中。
31、 根據(jù)權(quán)利要求28所述的像素陣列，其中，將閃爍體晶體(10)與光電探測(cè)器(12)的比例選擇為4: 1、 1: l和l: 4之一。
32、 一種制造根據(jù)權(quán)利要求27所述的像素陣列的方法，其包括利用第一像素陣列配置的探測(cè)器構(gòu)建第一掃描器；以及利用第二像素陣列配置的探測(cè)器構(gòu)建第二掃描器；其中，所述第一和第二像素陣列配置采用不同的光電探測(cè)器(12)與閃爍體晶體(10)的比例。
全文摘要
在設(shè)計(jì)用于諸如PET或SPECT裝置的診斷成像裝置的探測(cè)器陣列時(shí)，虛擬探測(cè)器或像素以與常規(guī)的1∶1的比例偏離的比例組合閃爍體晶體(10，20，40)與光電探測(cè)器(12)。例如，可以將多個(gè)光電探測(cè)器粘結(jié)到單個(gè)晶體上以生成可以是基于軟件或基于硬件的虛擬像素(10，20，40)?？梢岳锰摂M器處理器或利用觸發(fā)器線網(wǎng)絡(luò)和時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換器邏輯計(jì)算擊中晶體的伽馬射線的光能和時(shí)間標(biāo)記信息。此外或替代地，多個(gè)晶體(54)可以與多個(gè)光電探測(cè)器(52)的每個(gè)相關(guān)聯(lián)。然后通過(guò)記錄有相等光強(qiáng)度的相鄰光電探測(cè)器(52)的表格查找確定擊中特定晶體的伽馬射線，并將這種光電探測(cè)器(52)共有的晶體(54)識(shí)別為擊中位置。
文檔編號(hào)G01T1/00GK101680953SQ200880015943
公開日2010年3月24日 申請(qǐng)日期2008年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月16日
發(fā)明者A·托恩, T·弗拉奇 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司