带有PET检测器模块的高分辨率和高灵敏度PET扫描仪

测量装置的制造及其应用技术mm2sipm像素来在半峰全宽(fwhm)处实现9%和3 mm的能量和doi分辨率。然而，由于缺乏光分享邻近物，这些阵列沿着它们的边缘和拐角遭受较差的晶体识别，这是必须解决的问题，因为边缘和拐角像素分别占4×4和8×8 sipm读出芯片的75%和44%。而且，当使用均匀的玻璃光导时，晶体间光分享效率低，因为许多向上传播的光子反射回到主柱中，而其余光子在邻近物当中以一高斯强度分布各向同性地分享。关于各向同性光分享的问题为低强度信号跨过许多sipm的分布，其完整性将受到暗计数的严重影响，从而导致能量和doi分辨率下降。7.进一步，为了尝试增加doi分辨率，已创造了其他pet检测器，但是这些检测器需要圆柱形几何结构，该圆柱形几何结构必须具有足够大的直径以延伸越过人体的任何部分，这使读数易受几何伪影的影响。8.因此，需要一种可克服以上缺陷并且具有成本效益的pet检测器系统。本公开的实施例提供了解决以上需求等的装置和方法。技术实现要素：9.在一个方面中，本公开涉及一种装置，该装置包括腔，其由多个轨道形成，所述多个轨道各自围绕第一支承件和第二支承件的圆周以一预定间隔连接到第一支承件和第二支承件两者；以及至少一个粒子检测装置，其可操作地连接到多个轨道中的每个轨道。10.在另一方面中，本公开涉及一种包括装置和处理器的扫描仪。附图说明11.图1为本公开的pet装置的透视图。12.图2a为包括附加元件的装置100的分解图。13.图2b和图2c为装置100的两个截面图。14.图3为装置100的侧视图。15.图4为包括装置100的pet扫描仪。16.图5为包括装置100和患者的pet扫描仪。具体实施方式17.参照附图做出对本公开的实施例的以下详细描述。为了清楚地理解本发明的构思，省略了关于在本领域中已知的相关功能或构造的说明，以避免以不必要的细节混淆本发明。在本文中提供了所描述的本公开的实施例。18.在本文中的论述和权利要求书中，用语“大约”指示所列出的值可有所改变，只要该改变不导致过程或装置的不一致。例如，对于一些元件而言，用语“大约”可是指±0.1％的变化，对于其他元件而言，用语“大约”可是指±1％或±10％或其中的任何点的变化。19.如在本文中所使用的那样，用语“大致上”或“大致上的”在以否定含义使用时同样适用，以表示完全或几乎完全缺乏动作、特性、属性、状态、结构、项目、或结果。例如，“大致上”平坦的表面可完全平坦，或几乎平坦以致于效果与完全平坦一样。20.如在本文中所使用的那样，诸如“一”、“一个”，以及“该”的用语并非旨在仅指单个实体，而是也包括可使用特定示例以用于说明的一般类别。21.如在本文中所使用的那样，以单数限定的用语旨在包括以复数限定的那些用语，并且反之亦然。22.在说明书中对“一个实施例”、“某些实施例”、“一些实施例”或“实施例”的引用指示的是，所描述的(多个)实施例可包括特定的特征或特性，但是每个实施例可不一定包括特定的特征、结构或特性。此外，此类短语不一定是指相同的实施例。进一步，当结合实施例描述特定的特征、结构或特性时，认为结合其他实施例(不管是否明确描述)来改变此类特征、结构或特性在本领域技术人员的知识范围内。针对下文的描述，用语“上”、“下”、“右”、“左”、“竖直”、“水平”、“顶部”、“底部”及其派生词将与本发明有关，如其被定向在图中的那样。用语“上覆”、“在…的顶上”、“定位在…上”或“定位在…的顶上”意指第一元件存在于第二元件上，其中居间元件对接在第一元件与第二元件之间。用语“直接接触”或“附接到”意指第一元件和第二元件被连接，而在所述两个元件的对接部处没有任何中间元件。23.在本文中对任何数值范围的引用明确地包括由该范围涵盖的每个数值(包括小数和整数)。为了示出，在本文中对“至少50”或“至少大约50”的范围的引用包括整数50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60等，以及小数50.1、50.2、50.3、50.4、50.5、50.6、50.7、50.8、50.9等。在进一步的说明中，在本文中对“小于50”或“小于大约50”的范围的引用包括整数49、48、47、46、45、44、43、42、41、40等，以及小数49.9、49.8、49.7、49.6、49.5、49.4、49.3、49.2、49.1、49.0等。24.本公开的装置100的透视图在图1中示出。装置100包括腔2，该腔2沿着轴向长度轴线4延伸一距离。腔2由多个轨道6(其中的两个被指示在图1中)形成，它们各自延伸一距离。在一些实施例中，多个轨道6延伸一大致上与轴线4平行的距离。图1中的装置100的实施例包括十四个轨道6，然而，在其他实施例中，装置100可包括一个轨道6、两个轨道6或更多个、在两个和十八个之间的任何整数个轨道6(诸如8个轨道6、10个轨道6、12个轨道6等)，或者十九个或更多个轨道6。在一些实施例中，冷却剂可被传输穿过每个轨道6的任何部分，并接触粒子检测装置12中的每个的一个或多个部分。25.轨道6中的每个可为(在下面进一步详细地论述的)与每个单独的粒子检测装置12分离的元件(诸如杆、管等)，并且/或者可通过以任何合适的方式将相邻的检测装置12连结到彼此来形成每个轨道。26.多个轨道6以任何合适的方式(诸如通过机械连接(例如，螺栓、铆钉等)和/或通过焊接)连接到第一支承件8和第二支承件10两者。多个轨道6围绕第一支承件8和第二支承件10的圆周以预定间隔连接到第一支承件8和第二支承件10两者。这些预定间隔由第一支承件8和第二支承件10中的每个的直径以及所需包含的轨道6的数量来确定。进一步，预定间隔可为在相邻的轨道之间的相同间隔，或在相邻的轨道之间的可变间隔。27.可操作地连接到每个轨道6的是至少一个粒子检测装置12。在该实施例中，每个轨道6包括十个粒子检测装置12。然而，在其他实施例中，每个轨道6可包括一个粒子检测装置12、两个粒子检测装置12或更多的、在两个和十二个之间的任何整数个粒子检测装置12，或者十三个或更多粒子检测装置12。在美国专利申请no.16/899,636中更详细地论述了这些粒子检测装置12，该美国专利申请no.16/899,636的全部内容通过引用并入。每个粒子检测装置12至少包括以下构件14：闪烁体阵列，其包括多个闪烁体晶体；多个检测器，其设在闪烁体阵列的底部端部上；以及多个拟柱体(prismatoid)(16)，其设在闪烁体阵列的顶部端部上，其中多个拟柱体中的每个拟柱体被构造成使粒子在闪烁体阵列的闪烁体晶体的顶部端部之间重新定向，其中闪烁体阵列的第一组闪烁体晶体的底部端部被构造成将粒子引导至多个检测器中的第一检测器，并且其中闪烁体阵列的第二组闪烁体晶体的底部端部被构造成将粒子引导至第二检测器，该第二检测器大致上邻近于第一检测器。在美国专利申请no.16/899,636中更详细地论述了这些构件12中的每个，该美国专利申请no.16/899,636的全部内容通过引用并入。28.粒子检测装置12中的每个的多个拟柱体16被定向成朝向装置100的腔2。而且，用于多个轨道6中的每个的每个粒子检测装置12的多个拟柱体16形成大致上呈平面的(尽管由于单独的拟柱体几何形状而具有变化)拟柱体表面18，当一个或多个粒子检测装置12可操作地连接到轨道6时，所述大致上平坦的拟柱体表面18形成大致上呈平面的拟柱体轨道表面20。因此，如果装置100具有图1中示出的结构，则存在十四个大致上呈平面的拟柱体轨道表面20。29.第一支承件8的内部边缘9和第二支承件10的内部边缘(从该视图不可见)可包括多个大致上平坦的部分，所述多个大致上平坦的部分大致上对应于大致上呈平面的拟柱体轨道表面20中的每个。第一支承件8和第二支承件10中的每个的内部边缘(连同它们对应的大致上呈平面的拟柱体轨道表面20))导致腔2的大致上非圆柱形的几何形状。30.包括附加元件的装置100的分解图在图2a中示出。如可在图2a的实施例中看到的那样，可选的内部护罩30被构造在多个粒子检测装置12中的每个与腔2之间。内部护罩30可由任何合适的材料(例如，塑料、金属、碳基材料、陶瓷、玻璃、它们的组合等)形成，并且可具有任何合适的厚度。内部护罩30可包括多个大致上平坦的面板31，所述多个大致上平坦的面板31可为形成内部护罩30的单件材料的成角度面板，或者为连结在一起的一件或多件材料。大致上平坦的面板31可大致上对应于大致上呈平面的拟柱体轨道表面20中的每个。31.内部护罩30以及第一支承件8和第二支承件10的尺寸全部为可构造的，以确定尺寸为大致上包围哺乳动物的不同身体部位，所述哺乳动物包括但不限于灵长类动物(例如，人类和非人类灵长类动物)、实验动物(例如，啮齿动物(诸如老鼠(mouse)、大鼠(rat)等))、农场动物(诸如牛、猪、羊、马等)以及家畜(诸如狗、猫等)。身体部位(装置100可被确定尺寸成用于该身体部位)的一个示例为哺乳动物的头部和/或颈部，身体部位(装置100可被确定尺寸成用于该身体部位)的另一个示例为哺乳动物的躯干。32.在该上下文中，“针对…确定尺寸”是指足以使身体部位穿过的直径，该直径在身体部位与装置之间具有相对少量的间隙。在一些实施例中，该“针对…确定尺寸”可包括更加卵形的形状，而不是在图中示出的更加圆形的形状。例如，如果装置100针对人类的头部确定尺寸，则装置100可为大致上卵形的，使得左右尺寸(短轴)小于上下尺寸(长轴)，其近似于人类头部的卵形截面。33.具有大致上圆形的截面形状的装置的示例在图2b中示出，其中出于论述目的仅示出了第一支承件8。如可看到的那样，第一支承件8的形状大致上为圆形的，具有大致上恒定的半径42。另一个实施例在图2c中示出，其中出于论述目的仅示出了第一支承件8。如可看到的那样，第一支承件8的形状为大致上卵形的(或大致上椭圆形的，或大致上半圆形的，或具有大致上卵形的整体形状的大致上多边形的)，具有短于长轴46的短轴44。短轴44可以任何量短于长轴46，诸如短大约0.1%、短大约0.5%、短大约1%、短大约2.5%、短大约5%、短大约7.5%、短大约12.5%、短大约15%、短大约17.5%、短大约20%、短大约25%、短大约30%、短大约35%、短大约40%、短大约50%、短大约60%，或更多。34.在图2c的示例中，如果装置100被用于人类的头部，则装置100靠近短轴44的部分将相对靠近人类的耳朵，而装置靠近长轴46的部分将相对靠近人类的前额和后脑勺。进一步，尽管图2c示出处于大致上水平定向上的短轴，但是在其他实施例中，短轴和长轴两者可在360°内的任何旋转点处。在图2b以及图2c两者中，第一支承件8被示出为没有内部边缘9，但是装置100可呈在图2b和图2c中示出的任一构造，并且仍然包括内部边缘9，使得装置100看起来是多边形(诸如三边多边形、四边多边形、五边多边形、六边多边形、七边多边形、八边多边形、九边多边形、十边多边形、十一边多边形、十二边多边形，或更多边的多边形)。35.还如图2a中所看到的那样，在多个轨道6中的每个之间，可选的内部防护件32可沿着轴线4在轴向上延伸，以将相邻的轨道6(和相邻的轨道6的粒子检测装置12)充分分离以免彼此靠近。尽管在图2a中，内部防护件32被示出在每个相邻的轨道6之间，但是在其他实施例中，仅一个内部防护件32被包括在成对的相邻轨道6之间。在其他实施例中，两个或更多个内部防护件32被包括在两对或更多对(但不是全部)相邻的轨道6之间。36.在图2a中示出的另一个元件为可选的外部防护件34。该外部防护件34被构造成位于轨道6(及它们的相关联的一个或多个粒子检测装置12)与装置100的外部之间，使得沿着轴线4，可选的外部防护件34将轨道6(及它们的相关联的一个或多个粒子检测装置12)与装置100的其他装置和/或使用者分离。外部防护件34可由任何合适的材料形成(例如，塑料、金属、碳基材料、陶瓷、玻璃、它们的组合等)并且可具有任何合适的厚度。37.外部防护件34可选地包括多个开口36，所述多个开口36如图2a中所示出的那样可在轴向方向上，但是在其他实施例中，可在任何地点并且呈任何型式。38.装置100还可包括可选的第一盖38和/或可选的第二盖40。第一盖38和第二盖40大致上垂直于轴线4，并且各自在存在于内部护罩30与外部防护件34之间的空间之间沿周向延伸，并且在内部护罩30和外部防护件34两者被包括时可操作地连接到内部护罩30和外部防护件34两者。在其他实施例中，仅存在内部护罩30和外部防护件34中的一个，在此类实施例中，第一盖38和第二盖40可操作地连接到内部护罩30或外部防护件34中的任一个。39.图3为装置100的视图，该装置100包括参照图2a论述的附加元件。在该视图中，包括外部防护件34的装置100处于可操作的构造中，该可操作的构造是可作为用于获取pet图像的正电子发射断层扫描(pet)扫描仪的一部分而被包括的构造，如在图4中所示出的那样。40.如可在图4中看到的那样，示出了用于获取pet图像的pet扫描仪200。被示出在扫描仪202的合适外壳202内的是装置100。在患者开口204(其大致上与轴线4同轴并且大致上与腔2共存)内，患者支承件206可被构造成能够在轴向上(大致上与轴线4同轴地)移动，以将患者的所选择的一个或多个区域暴露到pet扫描。可在若干区域中获取pet扫描，并且取决于用以覆盖待扫描的区域所需的患者支承件206位置的数量，完整的pet扫描可需要大约1、大约2、大约5、大约10、大约15、大约20、大约25、大约30、大约35、大约40、大约45、大约50、大约60或更多分钟。扫描仪200的装置100具有扫描高达大约100 cm或更大的组合轴向长度的能力。41.扫描仪200可在扫描仪200本身的外壳202内或者以充分连接(无线或有线)的方式包括至少一个硬件处理器208，所述至少一个硬件处理器208被构造成与至少一个粒子检测装置12中的每个的多个检测器中的每个操作地通信。42.至少一个处理器208被构造成处理多个算法，所述多个算法的示例包括但不限于监督机器学习算法，其被构造成在至少一个粒子检测装置12中的一个的多个闪烁体晶体中的至少一个闪烁体晶体内执行至少一个相互作用位点的三维(3d)伽马射线定位。43.至少一个处理器208还可被构造成通过恢复多个闪烁体晶体之间的至少一个康普顿事件(compton event)散射来确定康普顿事件定位，并且基于用于至少一个粒子检测装置12中的每个的3d伽马射线定位来以闪烁体水平定位至少一个康普顿事件。至少一个处理器208可进一步被构造成使用算法(诸如能量加权算法)来在闪烁体晶体内执行相互作用深度(doi)定位。至少一个处理器208可进一步被构造成基于在多个闪烁体晶体中吸收的至少两种相互作用的分解能量来定位至少一个康普顿事件，其中分解的能量基于至少一种光分享型式，并且所述至少一种光分享型式基于多个闪烁体晶体相对于多个检测器和粒子检测装置12中的每个的多个拟柱体的位置。44.基于以上提及的处理器208中的各种过程，处理器208还可被构造成使用任何合适的(多个)重建算法来重建患者感兴趣区域的断层图像(二维以及三维两者)。45.该重建图像可被示出在显示器210上。作为使用显示器210的一个示例，处理器208可从tof数据重建被扫描的患者或对象的区域。该重建可接着被用于患者的组织的功能的三维渲染、多平面重建或二维成像。图像可接着被显示在显示器210上。显示器210可为crt、lcd、等离子屏幕、投影仪、打印机或用于示出图像的其他输出装置，并且可为与至少一个处理器208充分连接(无线或有线)的方式。46.进一步，扫描仪可包括控制装置212，其可被构造成控制扫描仪200和装置100。控制装置212可具有存储介质214，在该存储介质214上可执行地储存用于控制扫描仪200和装置100的计算机程序。扫描仪200还具有用于输入控制信息(例如，成像参数和检查参数)的输入216，以及用于输出控制信息和重建图像的输出。47.还在图5中示出了扫描仪200，其中人类患者218由患者支承件206支承。在该示例中，患者218的头部已经被插入到患者开口204中，以准备患者218的头部的pet扫描。48.在本技术中，包括以下定义，可利用用语“电路”代替用语“处理器”或用语“控制器”。用语“处理器”可指下者，可为下者的部分，或可包括下者：执行代码的(分享的、专用的或成组的)处理器硬件和储存由处理器硬件执行的代码的(分享的、专用的或成组的)存储器硬件。49.处理器可包括一个或多个接口电路。在一些示例中，接口电路可包括有线或无线接口，所述有线或无线接口连接到局域网(lan)、互联网、广域网(wan)或它们的组合。本公开的任何给定处理器的功能可分布在经由接口电路连接的多个处理器之间。例如，多个处理器可允许负载平衡。在进一步的示例中，服务器(也被称为远程或云)处理器可代表客户端处理器完成一些或所有功能。50.进一步，本发明的至少一个实施例涉及非暂时性计算机可读存储介质，该非暂时性计算机可读存储介质包括储存在其上的电子可读控制信息，其被构造成使得当在磁共振装置的控制器中使用存储介质时，执行该方法的至少一个实施例。51.更进一步，任何前述方法可以以程序的形式实施。程序可被储存在非暂时性计算机可读介质上，并且适用于当在计算机装置(包括处理器的装置)上运行时执行前述方法中的任何一种。因此，非暂时性有形计算机可读介质适用于储存信息，并且适用于与数据处理设施或计算机装置相互作用，以执行任何以上提及的实施例的程序，并且/或者执行任何以上提及的实施例的方法。52.计算机可读介质或存储介质可为安装在计算机装置主体内部的内置介质，或布置成使得其可与计算机装置主体分离的可移动介质。如在本文中所使用的那样，用语计算机可读介质不包括通过介质(诸如在载波上)传播的瞬态电或电磁信号；因此，用语计算机可读介质被认为是有形的和非暂时的。非暂时性计算机可读介质的非限制性示例包括但不限于可重写非易失性存储装置(包括例如闪存装置、可擦除可编程只读存储装置，或掩模只读存储装置)；易失性存储装置(包括例如静态随机存取存储装置或动态随机存取存储装置)；磁性存储介质(包括例如模拟或数字磁带，或硬盘驱动器)；以及光学存储介质(包括例如cd、dvd，或蓝光光盘)。具有内置可重写非易失性存储器的介质的示例包括但不限于存储卡；并且具有内置rom的介质包括但不限于rom卡带；等等。此外，关于储存图像的各种信息(例如，属性信息)可以以任何其他形式储存，或者可以以其他方式提供。53.用语存储器硬件为用语计算机可读介质的子集。如在本文中所使用的那样，用语计算机可读介质不包括通过介质(诸如在载波上)传播的瞬态电或电磁信号；因此，用语计算机可读介质被认为是有形的和非暂时的。非暂时性计算机可读介质的非限制性示例包括但不限于可重写非易失性存储装置(包括例如闪存装置、可擦除可编程只读存储装置，或掩模只读存储装置)；易失性存储装置(包括例如静态随机存取存储装置或动态随机存取存储装置)；磁性存储介质(包括例如模拟或数字磁带，或硬盘驱动器)；以及光学存储介质(包括例如cd、dvd，或蓝光光盘)。具有内置可重写非易失性存储器的介质的示例包括但不限于存储卡；并且具有内置rom的介质包括但不限于rom卡带；等等。此外，关于储存图像的各种信息(例如，属性信息)可以以任何其他形式储存，或者可以以其他方式提供。54.本公开的所描述的实施例和示例旨在为说明性而非限制性的，并且不旨在表示本公开的每个实施例或示例。虽然已经示出、描述和指出了如应用到本公开的各种特定实施例那样的本公开的固有新颖特征，但是还将理解的是，可由本领域技术人员作出所示装置的形式和细节及其操作中的各种省略、替换和改变，而不背离本公开的精神。例如，所明确意图的是，以大致上相同的方式执行大致上相同的功能以实现相同结果的那些元件和/或方法步骤的所有组合在本公开的范围内。此外，应当认识到，结合本公开的任何公开形式或实施例示出和/或描述的结构和/或元件和/或方法步骤可作为设计选择的一般事项并入在任何其他所公开或所描述或所建议的形式或实施例中。进一步，可作出各种改型和变型，而不背离如在所附权利要求书字面意思和法律认可的等同形式两者中所阐述那样的、本公开的精神或范围。









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