成像设备
发明领域
1.本发明涉及成像设备。具体地但不排他地，本发明涉及使用从受试者发出的伽马射线和光线的医学成像设备，以及使用该设备的方法。
2.发明背景
3.伽马相机(也称为γ相机或闪烁相机(scintillation camera))，是一种在医学成像中用于对从放射性同位素发出的伽马辐射进行成像的设备。因此，该设备必须适合于由放射性同位素释放的、施用给受试者的伽马辐射的水平，同时提供合适的分辨率以允许医疗从业者执行医学治疗、分析或诊断等。因此，伽马医学成像设备具有适合于其作用的灵敏度和分辨率。通常，该设备被要求通过对于70kg体重以约10mbq和1000mbq之间的水平对受试者施用约35kev和约511kev之间的伽马发射能量来形成放射性同位素的医学图像。剂量可以根据受试者的体型进行调整。
4.伽马相机通常被用于以一种称为闪烁照相术(scintigraphy)的技术创建二维图像。在闪烁照相术中，放射性同位素通常附着在到达特定器官或组织的示踪剂或药物(放射性药物)上，并可以以这种方式对这些目标组织进行成像。因此，这种技术可以为临床分析和医疗干预创建目标内部的视觉表示以及器官或组织功能的视觉表示。因此，这种技术不仅仅是揭示被受试者外部掩藏的内部结构，它还可以靶向某些器官或疾病状态和/或提供关于它们的解剖和功能的更多信息。
5.许多伽马相机体积大、价格贵且是固定的，因此通常被安置在医院的定制房间里。患者通常被要求前往该位置，并被插入该设备的主体内以进行扫描。具有比较有限视场的较小的伽马相机更便携，但是仍然相对较大和笨重，并且还可能缺乏灵敏度和/或分辨率和/或合适的视场。众所周知，一些便携式相机效率很低，且它们的电力使用可能会导致过热，这可能会限制相机在野外的实用性。
6.闪烁照相术中使用的伽马相机包括siemens healthineers的symbia intevo excel、oncovision的sentinella以及digirad的ergo
tm
成像系统。
7.此外，已经尝试将伽马射线图像与受试者的正常可见光(光学)图像对准。以这种方式，受试者体内的伽马辐射源可以与受试者的外表面相关联。这通常是通过使用伽马相机和可见光相机同时对受试者进行成像来完成的。然而，由于视差(parallax)现象(图1所示的示意表示)，即光学相机和伽马相机沿着两条不同的视线观察的对象的视位置(apparent position)的位移，很难获得伽马射线图像和光线图像的良好对准。
8.另参见us 7,173,251、us 2008/024290和bugby等人的《physica medica》30(2014)331至339。尽管这公开了一种便携式设备，但是该设备存在许多限制和缺点。它需要在每个单元的构造过程中手动调整和校准伽马和光学视场，这是一个耗时的过程。闪烁体(scintillator)和衬底被手动安装在emccd传感器上，并用胶带进行固定。emccd检测器需要主动冷却，并且在操作期间必须保持低于0℃，以最小化降低图像质量的电子噪声。从emccd移除的热量被相变材料吸收，该相变材料具有将传感器保持在所需温度的有限能力。因此，在连续操作期间将传感器维持在所需温度是不可能的。此外，传感器必须被保存在高
真空室中，以避免在这些低温处时在传感器上出现冷凝。同样，这也是困难的，并且在组装过程中花费几个小时的时间，并且要求能够在产品寿命年限内维持高真空的设计。这种设计包含一个单独的电子箱，以用于在传送到计算机进行离线图像重建和显示之前控制和数据处理，这既慢又不方便。该设备需要多根电缆来供电和传送来自伽马传感器和光学传感器的数据信号，以及为伽马和光学图像提供单独的通信通道(电缆)。
9.本领域对于伽马射线成像问题仍然需要改进的j9九游会真人的解决方案。
10.发明概述
11.本文公开了一种用于使用从受试者发出的伽马射线和光线对受试者进行成像的设备，该设备包括：
12.分离装置，该分离装置用于将从受试者发出的伽马射线和光线分离到包括伽马射线的伽马射线通道和包括光线的光线通道中；
13.第一传感器装置，该第一传感器装置被布置成接收和检测来自伽马射线通道的伽马射线，并生成用于形成受试者的第一图像的第一信号；
14.第二传感器装置，该第二传感器装置被布置成接收和检测来自光线通道的光线，并生成用于形成受试者的第二图像的第二信号；
15.其中，第一传感器装置和第二传感器装置被布置成分别接收伽马射线和光线，该伽马射线和该光线在基本上重合的路径上从受试者传播。
16.在本发明的第一方面中，提供了一种用于使用从受试者发出的伽马射线和光线对受试者进行成像的医学成像设备，该设备包括：
17.分离装置，该分离装置用于将从受试者发出的伽马射线和光线分离到包括伽马射线的伽马射线通道和包括光线的光线通道中；
18.第一传感器装置，该第一传感器装置被布置成接收和检测来自伽马射线通道的伽马射线，并生成用于形成受试者的第一图像的第一信号；
19.第二传感器装置，该第二传感器装置被布置成接收和检测来自光线通道的光线，并生成用于形成受试者的第二图像的第二信号；
20.其中，第一传感器装置和第二传感器装置被布置成分别接收伽马射线和光线，该伽马射线和该光线在基本上重合的路径上从受试者传播。
21.如本文下面进一步解释的，本发明提供了一种双重伽马和光线成像设备，该设备基本上没有视差问题，并且具有优异的分辨率和灵敏度。本发明还提供了一种轻巧便携的紧凑设计，且因此可以患者直接携带。本发明的可重复制造也相对简单。由于低功率使用和有效的集成散热结构，本发明还提供了延长的使用寿命。此外，本发明包括可变针孔准直器，允许操作者方便地针对手头的特定应用选择优选尺寸的针孔，而不需要拆卸设备、用替代准直器重新组装或重新对准/重新校准。在一个实施例中，可变针孔准直器包括盒式轮(cassette wheel)，该盒式轮可旋转以使一个或更多个针孔中的一个针孔与伽马射线通道对准。盒式轮可以包含具有不同直径或几何形状的孔洞。在另一个实施例中，这些孔洞可以均匀地间隔开，并与轮的圆周间隔开。此外，有利的是，可选择的针孔可用于根据应用的要求改变相机的分辨率/灵敏度(例如，较大针孔用于寻找辐射源或用于快速成像，以及较小针孔用于较高分辨率成像)。
22.伽马射线医学成像设备不适合对所有形式的电磁辐射(例如红外、紫外线和x射线
辐射类型)进行成像。特别地，尽管伽马射线辐射和x射线辐射都是电离辐射的类型，但是应该理解伽马射线与x射线的区别在于，伽马射线像α粒子和β粒子一样，源自不稳定原子核的放射性衰变，而x射线源自原子核外的电子。
23.因此，伽马射线源源自随时间衰变的放射性物质。另一方面，x射线是由x射线管主动产生的，在x射线管中，电子在真空中加速并撞击金属板。伽马射线通常比x射线具有更高的能量。x射线通常具有100ev至100,000ev(或100kev)范围内的能量，而伽马射线通常具有大于约100kev的能量。此外，x射线成像通常快速完成，且图像采集在几秒钟内或最多1分钟至2分钟内完成。伽马发射放射性同位素的闪烁图像(scintigraphic image)通常花费大约5分钟到40分钟来获取，这在成像设备设计方面提出了额外的挑战。这意味着，实际上，适合于伽马射线检测的设备不适合于x射线成像，以及适合于x射线成像的设备不适合于伽马射线检测。这是因为x射线检测/成像系统对于伽马射线检测具有低效率，因为较高能量的伽马射线易于穿过系统而不被检测到。相反，用于伽马射线成像的检测/成像系统对较低能量的x射线基本上没有反应。在一个实施例中，该设备被优化用于伽马射线检测。在一个实施例中，该设备不用于检测x射线。在一个实施例中，该设备检测能量大于约30kev的电离辐射。在一个实施例中，该设备检测能量大于约100kev的电离辐射。在一个实施例中，该设备适于检测从放射性同位素源发射的伽马射线。在一个实施例中，该设备适于检测从施用于受试者的放射性同位素源发射的伽马射线。
24.在一个实施例中，光线通道中的光线在可见光、uv或ir区域中，可选地，光线由荧光引起，并且还可选地由uv、可见光或近红外荧光引起。可见光源可以采取任何合理的形式，并且被选择以适合该设备被用于的应用。例如，如果受试者包含uv荧光物质，则可以向受试者施用uv光以使得该物质发出荧光。该设备可以配备有集成光源，从而以适当的频率照射受试者。通常，以人眼可检测到的可见光照射对象。
25.在一个实施例中，该设备不包括用于将从受试者发出的伽马射线和光线分离到包括伽马射线的伽马射线通道和包括光线的光线通道中的分离装置。在一个实施例中，该设备不使用光线并且不生成用于形成受试者的第二图像的第二信号。
26.本文公开了根据本发明的多个方面的设备，该设备不包括用于将从受试者发出的伽马射线和光线分离到包括伽马射线的伽马射线通道和包括光线的光线通道中的分离装置；并且不包括被布置成接收和检测来自光线通道的光线并生成用于形成受试者的第二图像的第二信号的第二传感器装置。
27.本文公开了一种用于使用从受试者发出的伽马射线对受试者进行成像的设备，该设备包括：
28.引导装置(channelling means)，该引导装置形成伽马射线通道，该伽马射线通道包括从受试者发出的伽马射线；
29.第一传感器装置，该第一传感器装置被布置成接收和检测来自伽马射线通道的伽马射线，并生成用于形成受试者的第一图像的第一信号；以及
30.其中，第一传感器装置包括响应于伽马射线的伽马射线闪烁体装置，并且该伽马射线闪烁体装置响应于伽马射线的入射而产生闪烁体输出闪光，以及
31.其中，伽马射线闪烁体被沉积在光纤板(fop)的表面上，该光纤板可选地为锥形光纤板(tfop)。
32.本文公开了，引导装置被布置成允许从受试者发出的伽马射线束或柱传播到伽马射线检测装置，其中，伽马射线束或柱适合由伽马射线检测装置(例如，包括伽马射线闪烁体和/或cmos检测器的这种装置)进行检测。例如，引导装置可以包括在伽马射线屏蔽室中的窗口或针孔。在一些应用中，除了伽马射线图像之外，不需要生成可见光图像。有利地，当伽马射线闪烁体被沉积在光纤板(fop)或锥形光纤板(tfop)的表面上时，两层之间的交界面基本被消除；因此，与这种交界面相关联的信号和/或分辨率的损失同样被显著地减轻/消除。
33.在一个实施例中，分离装置被布置成基本上正交于伽马射线通道传播光线通道。在一个实施例中，分离装置包括反射或折射材料。在一个实施例中，分离装置包括反射镜、棱镜或透镜中的一者或更多者。在一个实施例中，分离装置包括反射表面，该反射表面反射入射到反射表面上的光线。在一个实施例中，分离装置在反射表面之前不包括透镜。在一个实施例中，相对于从受试者传播的伽马射线和光线，分离装置被布置在闪烁体之前。在一个实施例中，相对于从受试者传播的伽马射线和光线，分离装置未被布置在闪烁体之后。在一个实施例中，分离装置对伽马射线基本上是透明的。在一个实施例中，伽马射线基本上不被分离装置衰减。在一个实施例中，分离装置包括以与从受试者传播的伽马射线和光线大致成45度布置的反射镜。在一个实施例中，反射镜的厚度在0.01mm和3mm之间，可选地厚度在0.1mm和2mm之间，还可选地厚度在0.5mm和1.5mm之间，以便为设备的日常使用提供足够的机械坚固性，同时最小化对伽马射线的影响。应当注意，伽马射线通道的路径中的反射镜、透镜、光学部件等将吸收/衰减/散射伽马射线中的一些，并因此影响设备的灵敏度。例如，3mm厚的反射镜可以吸收/散射/衰减超过10％的150kev的伽马射线光子，而0.5mm厚的反射镜将吸收大约2％。这在其中伽马射线源可能在患者体内进行医学成像的情况下特别重要，且因此出于安全原因，被施用的放射性同位素的量尽可能低，因此对于相对低水平的伽马射线的高灵敏度是重要的。
34.分离装置被布置成将伽马射线和可见光线分离到两个单独的通道中。高能量的伽马射线穿过分离装置，而可见光被引导到不同的方向。以这种方式，在基本重合的路径上从受试者传播的伽马射线和光线被分离，并且可以被分别处理。例如，当分离装置是反射镜时，光线将被反射镜反射，而较高能量的伽马射线将穿过反射镜。适当的传感器可以被布置成分别接收伽马射线通道和光线通道。
35.在一个实施例中，伽马射线从分离装置行进到第一传感器装置的距离与光线从分离装置行进到第二传感器装置的距离是基本相同的距离。在一个实施例中，第一传感器装置和第二传感器装置的视场(fov)基本上完全对准。在一个实施例中，伽马射线从分离装置行进到针孔的距离与光线从分离装置行进到第二传感器装置(例如，到第二传感器中的透镜)的距离是基本相同的距离。在一个实施例中，第一传感器装置和第二传感器装置的视场(fov)基本上完全对准。在一个实施例中，伽马射线从分离装置行进到针孔的距离为0.1mm至100mm，可选地为0.5mm至20mm，还可选地为5mm至15mm，且又可选地为10mm-12mm。在一个实施例中，光线从分离装置行进到第二传感器装置的距离为0.1mm至100mm，可选地为0.5mm至20mm，且还可选地为5mm至15mm。该距离可以被确定为第一传感器装置和分离装置之间的路径，且其中该路径穿过针孔并以90
°
的角度与传感器相遇。因此，有利的是，在构建期间或者在装运或移动之后的调整/再校准期间不需要调整或校准fov的对准。
36.在一个实施例中，伽马射线从分离装置行进到第一传感器装置的距离为5mm至100mm，可选地为10mm至60mm，且还可选地为20mm至40mm。在一个实施例中，光线从分离装置行进到第二传感器装置的距离为5mm至100mm，可选地为10mm至60mm，且还可选地为20mm至40mm。在一个实施例中，伽马射线从分离装置行进到闪烁体检测平面的距离为5mm至100mm，可选地为10mm至60mm，且还可选地为20mm至40mm。该距离可以被确定为传感器和分离装置之间的最短路径，且其中该路径穿过针孔，例如，该路径连接/接触传感器和分离装置的相对的表面(facing surfaces)，并遵循穿过针孔的伽马射线通道的方向。因此，有利的是，在构建期间或者在装运或移动之后的调整/再校准期间不需要调整或校准fov的对准。
37.有利的是，通过本发明的布置基本上避免/减轻了视差的问题。现有技术的设备通常使用两个间隔开的相机(一个光学相机和一个伽马相机)，并且这种间隔开会导致沿着这两条不同视线观察的对象位置的明显可见位移。图1示意性地突出显示了这个问题。相比之下，有利的是，本发明的装置将由受试者发射的射线分成可见光线通道和伽马射线通道，并且因为第一传感器装置和第二传感器装置非常接近地在一起，所以该设备可以通过设计被配置成使得伽马图像和光学图像具有基本上相同直径的视场，并且视场的中心点基本上重合并且无论与受试者的距离如何都保持重合。有利的是，通过靠近在一起并且与受试者的距离相同意味着图像被对准；所以它们大小相同，且中心点相同。因此，例如，使用本发明来帮助从受试者移除肿瘤(其中肿瘤的癌细胞已经用放射性同位素标记)的外科医生可以确信可见光图像和伽马图像的叠加不会遭受未对准。这意味着肿瘤可以被更具体地靶向，并且可以较有信心地被移除，并且不太健康的组织可以被牺牲以允许与视差相关联的任何误差。
38.在一个实施例中，第二传感器装置包括用于检测光线的相机。在一个实施例中，相机具有用于检测光学的检测区域，该检测区域为10mm2至100mm2，可选地为20mm2至60mm2，以及还可选地为35mm2至45mm2。在一个实施例中，相机基本上是平面的。在一个实施例中，相机被安装在电路板上。在一个实施例中，相机是数码相机。在一个实施例中，相机适于在移动(蜂窝)电话或平板电脑中使用。在一个实施例中，相机包括全局快门(global shutter)或卷帘快门(rolling shutter)。优选地，全局快门便于视频图像的实时显示。
39.在一个实施例中，第二传感器装置包括第二信号数字化装置，该第二信号数字化装置用于将由第二传感器装置检测到的光线转换成用于形成受试者的第二图像的第二信号。有利的是，将检测到的可见光数字化是有用的。这允许根据需要存储、操作和传输图像数据。
40.第一传感器装置和/或第二传感器装置的数字化信号可以在设备上(on-board the device)处理，或者它们可以被传输到另一个设备进行处理或进一步处理。例如，滤波器和数据调节过程可以在必要时被应用于数据，以改善所产生的最终图像。因此，使用设备内的固件的预处理提供了光学视频和伽马图像的使用单个数据连接的实时流传输，并且低功耗要求使得该单根电缆也能够用作电源。因此，有益的是，单根电缆连接可以提供电力需求和通信需求两者。在传输伽马数据流和光数据流之前的板载信号处理还可以提供数据的高效无线传输。有利的是，板载信号处理使两个信号通道(即伽马通道和光学通道)能够同时实时流传输。
41.在一个实施例中，第一传感器装置被安置在对伽马射线基本不透明的室中，该室
包括被布置成接收来自伽马射线通道的伽马射线的窗口，并且其中，该窗口对伽马射线基本透明。有利的是，室被布置成允许来自伽马射线通道的伽马射线被第一传感器装置检测到，并且基本上阻挡其他伽马射线源。
42.在一个实施例中，分离装置在靠近窗口的位置处分离伽马射线和光线。分离装置与窗口的紧密靠近最大化了设备的灵敏度，同时有助于小的形状因子。在一个实施例中，分离装置在距离窗口1mm至50mm之间，可选地在距离窗口5mm至30mm之间，且还可选地在距离窗口10mm至20mm之间的距离处分离光线。在一个实施例中，第二传感器装置的视场的中心与窗口的中心成一直线。有利的是，如前所述，使第一传感器装置和第二传感器装置尽可能接近意味着通过设计实现对准伽马图像和光学图像的fov，并且该设备也可以制成非常紧凑。
43.在一个实施例中，该室包括逐渐变细的端部(tapered end)，该逐渐变细的端部朝向窗口逐渐变细。在一个实施例中，该室包括基本上锥形的端部，该锥形朝向窗口变窄。在一个实施例中，该室包括靠近窗口的凹陷区域。在一个实施例中，逐渐变细的、锥形端部和/或凹陷区域被布置成容纳或部分容纳第二传感器。在一个实施例中，逐渐变细的、锥形端部和/或凹陷区域被布置成容纳第二传感器装置，使得第二传感器装置紧密靠近窗口。有利的是，第一传感器装置和第二传感器装置彼此紧密靠近，例如允许它们的视场良好对准，并有助于产生整体紧凑的设计。然而，当室接近分离装置时，该室实际上可能将第二传感器装置所需的空间排挤在外。有利的是，通过使室朝向窗口逐渐变细，实际上在分离装置附近和邻近分离装置产生空间，且因此这提供了使第二传感器装置更接近分离装置并使分离装置接近窗口的空间。因此，通过使室逐渐变细，可以使第一传感器装置和第二传感器装置二者尽可能接近分离装置，从而提供它们各自视场的更好对准，并大大减小安置设备所需的总体积。虽然逐渐变细的锥形室是获得上述益处的方便方式，但这也可以通过其他方式实现，例如通过在室中制造凹部或凹陷区域以允许第二传感器装置接近窗口。设备的尺寸和/或重量和/或成本也可以由于对室使用较少的材料而减小。
44.在一个实施例中，该室被布置成基本上排除背景伽马辐射。在一个实施例中，该室被布置成衰减大于90％的150kev的入射伽马射线。在一个实施例中，该室被布置成衰减大于95％的150kev的入射伽马射线。在一个实施例中，该室被布置成衰减大于98％的150kev的入射伽马射线。在一个实施例中，该室被布置成排除大于99％的背景伽马辐射。在一个实施例中，该室被布置成衰减大于99.99％的150kev的入射伽马射线。在一个实施例中，该室包括密度大于11g/cm3，并且可选地大于19g/cm3的材料。
45.在一个实施例中，该设备或室包括用于从设备移除热量的散热装置。在一个实施例中，该设备或室包括导热的材料或由导热的材料构成。在一个实施例中，该设备或室包括热导率在10w/mk至500w/mk，可选地在50w/mk至300w/mk，且还可选地在100w/mk至200w/mk之间的材料或由热导率在10w/mk至500w/mk，可选地在50w/mk至300w/mk，且还可选地在100w/mk至200w/mk之间的材料构成。在一个实施例中，该设备或室包括散热器，或者热连接到外部散热装置或散热器。通过这种方式，被动冷却装置降低了电力需求，并促进了单根电缆、互联网供电(poe)的连接。越少的电缆也有助于方便地使用设备并提供较小的更便携的设备。在一个实施例中，该设备或室包括低功率珀耳帖、热交换管和/或冷却风扇。在一个实施例中，该设备或室包括低功率珀耳帖。在一个实施例中，该设备或室不包括风扇。在一个
实施例中，该设备或室连接到低功率珀耳帖、热交换管和/或冷却风扇。在一个实施例中，低功率珀耳帖的泵浦功率在0.1w和20w之间，可选地在0.5w和10w之间，且还可选地在4w和6w之间。在一个实施例中，该设备或室包括铅或钨。在一个实施例中，该室包括铅或钨，或由铅或钨构成。在一个实施例中，该室由钨构成。在一个实施例中，铅或钨被布置成向室提供伽马射线屏蔽并将热量从室传导出去。例如，钨屏蔽可用于防止热量移动到核心中，和/或通过将任何热量消散/传递到外部环境。在一个实施例中，该设备不包括用于提供冷却的相变材料。热量在设备中的积聚会对像传感器或图像增强器等部件的性能产生不利影响，且因此会限制设备的使用。例如，电信号噪声根据温度增加，且因此这会降低图像质量。随着温度的下降，噪声再次降低。在现有技术的设备中，例如在上面提到的《physica medica》出版物中的设备，发现该设备不能长时间连续操作，并且需要长时间的休息来允许该设备冷却。过热甚至可能会损坏设备。以简单方便的方式从设备中移除热量而不增加设备的体积/复杂性将是有益的。有利的是，在一个实施例中，使用室中的钨来执行双重功能，既防止不需要的伽马射线到达第一传感器装置，又作为通过热传导将热量从设备消散到外部环境的有用且方便的方式，在宽范围操作温度下的连续操作中提供稳定的性能。在本发明的实施例中，该设备的一个益处是其小的形状因子和轻的重量，因此避免有限容量的散热器、风扇、冷却管、冷却流体等也是有利的。通过热传导消散多余的热量对于符合人体工程学的设计来说是有利方便的，例如，由于不需要通风口或格栅(grill)来允许空气冷却，因此可以容易被清洁。有利的是，通过避免对机箱等中的风扇/翅片或孔洞的需要，简化了设备的卫生维护，且因此在繁忙的医院环境中变得更容易。
46.在一个实施例中，该室包括一条或更多条通信线路，或被布置成接收通信线路的端口。该室可以被布置成允许必要的通信线路，同时仍然用于屏蔽第一传感器装置免受不需要的伽马射线的影响。
47.允许伽马射线进入室的窗口可以采取多种形式。通常其会采取“针孔”的形式。针孔的尺寸可以被选择以适合需要，例如平衡分辨率和灵敏度。在一个实施例中，窗口是孔(aperture)。在一个实施例中，窗口包括对光线不透明但对伽马射线透明的区域。在一个实施例中，窗口基本上是圆形的。在一个实施例中，窗口的尺寸为直径在0.1mm至10mm，可选地0.5mm至7.5mm，且还可选地1mm至5mm的范围内。在一个实施例中，窗口的尺寸是固定的。在一个实施例中，窗口的尺寸可以根据需要选择，例如盒式轮。在一个实施例中，窗口的尺寸选自1mm、2mm、3mm或5mm中的任何一个，例如以用于对人进行成像。可以提供一组可供选择的针孔，使得盒式轮被配置为针对灵敏度、分辨率和图像采集时间的最佳折衷可能不同的应用具有最佳尺寸范围。因此，有利的是，该设备易于针对各种应用进行修改。例如，对于小动物成像，可能需要高分辨率，但是较长的采集可能是可接受的，且因此较小的针孔可能是优选的；在对非常大的视场感兴趣的情况下，例如无生命的对象，高分辨率不太重要，并且较大的针孔可能是优选的。在要被成像的放射性水平高的情况下，较小的针孔可能仍然是可接受的，从而不需要为了更快的成像而牺牲分辨率，并且在对高水平伽马辐射进行成像的情况下，在减轻潜在的检测器饱和方面可能是有利的。
48.窗口也可以采取其他形式。在一个实施例中，窗口的尺寸和/或位置可以被改变(例如，使用iris)。在一个实施例中，该室包括被布置成接收从受试者发出的伽马射线的两个或更多个窗口。在一个实施例中，该设备被布置成对从一个或更多个窗口获得的信号进
行反卷积。在一个实施例中，窗口是编码孔径(coded aperture)。在一个实施例中，该设备被布置成对从编码孔径获得的信号进行反卷积。在光学器件和成像中，术语“反卷积”被用于指使用光学/成像仪器进行逆转光学失真(reversing optical distortions)的过程。反卷积通常由数字领域的技术人员通过使用一种或更多种算法来完成。因此，反卷积可用于根据记录的数据来增强信号或恢复原始信号。有利地，反卷积产生更清晰的合成图像。
49.在一个实施例中，窗口包括以下中的任何一种：一个针孔、两个或更多个针孔、准直器、iris、快门和编码孔径。在一个实施例中，窗口包括针孔或由针孔组成。在一个实施例中，窗口具有倒角。有利的是，倒角被形成以产生由系统的期望角度视场限定的锥角，并且就在最小空间中实现所需的屏蔽水平方面提供最有效的设计。在一个实施例中，窗口不包括编码孔径。在一个实施例中，窗口不是钛窗口。在一个实施例中，窗口不包括钛编码孔径。
50.窗口/针孔可以根据需要布置/改变。在一个实施例中，窗口的角度视场是固定的，并且基本上与第二传感器装置的角度视场相同。在一个实施例中，窗口是针孔，且其被布置成提供固定角度、可变直径的视场。在一个实施例中，窗口的角度视场为30
°
至130
°
，可选地为45
°
至75
°
，且还可选地为60
°
。在一个实施例中，针孔的尺寸/大小被确定为提供伽马图像分辨率和灵敏度之间的最佳平衡。在一个实施例中，针孔的尺寸/大小被确定为减少由穿过针孔的伽马射线引起的光学伪影。在一个实施例中，针孔紧密靠近分离装置。
51.可以针对一种特定用途对设备进行配置和优化。这样，可以使用固定的窗口/针孔。可选地，该装置可以配备有改变窗口的性质的方式，使得一个窗口/针孔可以根据用途替换为另一个窗口/针孔。在一个实施例中，该室包括可移动构件，该可移动构件包括不同尺寸和/或形状的两个或更多个可移动窗口，其中可移动构件可逆地移动，使得不同尺寸和/或形状的可移动窗口中的至少一个被布置成在该室中形成窗口。在一个实施例中，可移动构件是可可逆地旋转或可滑动的板。在一个实施例中，板具有基本上圆形的横截面。在一个实施例中，可移动构件包括钨或铅，或由钨或铅构成。在一个实施例中，可移动窗口的定位被控制以维持伽马视场和光学视场的对准。在一个实施例中，通过可逆锁定机构控制可移动窗口的定位以维持伽马视场和光学视场的对准。在一个实施例中，可移动构件被手动驱动或由电动机驱动。在一个实施例中，可移动构件由致动器驱动。有利的是，通过类似致动器的简单装置，用户可以改变窗口的性质，而不需要打开设备。
52.在一个实施例中，第一传感器装置包括响应于伽马射线的伽马射线闪烁体装置，且该伽马射线闪烁体装置响应于伽马射线的入射而产生闪烁体输出闪光。这样，高能量的伽马射线被吸收并被转化为光子。应当注意，图像增强器不是直接从伽马射线产生电子(即，通过光电效应，例如通过被暴露于强伽马射线源的光电阴极，这不适合于医学成像)。在一个实施例中，伽马射线闪烁体被布置成在伽马射线通道中接收从受试者发出的伽马射线。在一个实施例中，图像增强器的光电阴极不被布置成在伽马射线通道中接收从受试者发出的伽马射线。在一个实施例中，穿过伽马射线闪烁体的伽马射线光子基本上被tfop吸收并且不到达图像增强器。在一个实施例中，第一传感器装置在伽马射线闪烁体装置之前不包括光电阴极。
53.在一个实施例中，伽马射线闪烁体装置被布置成提供固定角度视场。在一个实施例中，窗口和伽马射线闪烁体装置被布置在一起以提供固定角度视场。有利的是，通过优化窗口/针孔的尺寸和形状以及闪烁体装置远离窗口的距离，可以最佳地使用闪烁体的整个
表面积。
54.在一个实施例中，伽马射线闪烁体被沉积在光纤板(fop)的表面上。有利的是，通过这样做，减轻或基本上消除了两层之间的任何交界面。在一个实施例中，伽马射线闪烁体被沉积在锥形光纤板(tfop)的表面上。
55.在一个实施例中，伽马射线闪烁体装置对能量值在35kev至750kev范围内的伽马射线进行响应。在一个实施例中，伽马射线闪烁体是诸如cdte或cdznte的半导体。在一个实施例中，伽马射线闪烁体是指无机金属卤化物晶体或掺杂有活化剂杂质的金属卤化物晶体。在一个实施例中，无机金属卤化物包括碱金属卤化物。在一个实施例中，伽马射线闪烁体装置包括选自以下项中的一种或更多种的无机晶体：氟化钡、锗酸铋、钨酸镉、掺铕的氟化钙、钨酸钙、碘化铯、掺钠的碘化铯、掺铊的碘化铯、氧硫化钆、掺铈的溴化镧、掺铈的氯化镧、钨酸铅、碘化镥、氧正硅酸镥(lutetium oxyorthosilicate)、lyso(lu
1.8y0.2
sio5(ce)、掺铊的碘化钠、钇铝石榴石或钨酸锌。在一个实施例中，晶体包括微柱状晶体(例如具有针状晶体)。在一个实施例中，微柱状晶体是csi、csi(na)或csi(ti)晶体中的任何一种。在一个实施例中，伽马射线闪烁体装置包括接收伽马射线的闪烁体检测平面，并且其中在闪烁体中生成的闪烁体输出闪光的相对位置由微柱状晶体保持为准直光输出。在一个实施例中，入射到闪烁体检测平面上的伽马射线的相对位置被保持在闪烁体输出闪光的相对位置中。在一个实施例中，闪烁体输出闪光的峰值波长在200nm至700nm范围内。在一个实施例中，闪烁体输出闪光的峰值波长为275nm至325nm、375nm至425nm、或525nm至575nm。在一个实施例中，闪烁体将伽马射线光子转换为可见光光子，其效率为每kev 5个至250个光子，且可选地为每kev 25个至75个光子。在一个实施例中，伽马射线闪烁体装置吸收入射到闪烁体检测平面上的5％至70％，可选地20％至60％，以及还可选地30％至50％的伽马射线。在一个实施例中，伽马射线闪烁体装置的厚度为约0.5mm至2.5mm，可选地厚度为约1mm至2mm，以及还可选地厚度为约1.5mm。在一个实施例中，微柱状晶体的厚度为约0.5mm至2.5mm，可选地厚度为约1mm至2mm，以及还可选地厚度为约1.5mm。在一个实施例中，微柱状晶体是csi晶体，且厚度为约0.5mm至2.5mm，可选地厚度为约1mm至2mm，且还可选地为约1.5mm。在一个实施例中，伽马射线闪烁体是微柱状晶体，微柱状晶体是csi晶体，且其厚度为1.5mm。有利的是，厚度为1.5mm的csi晶体以良好的空间分辨率和合理的成本提供有效的伽马射线检测。较大的闪烁体面积提高了分辨率，但导致较大的器件，这是不太有利的。较大的闪烁体还需要增加tfop的缩小倍数，以便保持与商业上可获得的和负担得起的cmos或ccd检测器兼容，导致了光损失增加，且因此灵敏度降低。在一个实施例中，闪烁体具有检测平面(接收伽马射线)表面积，该表面积为10mm2至10,000mm2，可选地为400mm2至2000mm2，以及还可选地为700mm2至1,400mm2。在一个实施例中，圆形检测平面的直径为25mm-45mm(约450mm
2-1,600mm2)，可选地为30mm-40mm(约700mm
2-1,300mm2)，还可选地为33mm-37mm(约800mm
2-1100mm2)，以及又还可选地为34mm-36mm(约900mm
2-1,200mm2)。在一个实施例中，闪烁体具有检测平面(接收伽马射线)表面积，该表面积大于窗口的表面积的100、250、500、1000、10,000、100,000或1,000,000倍。在一个实施例中，闪烁体具有检测平面(接收伽马射线)表面积，该表面积大于窗口的表面积的100、250、500、1000、10,000、100,000或1,000,000倍，其中窗口是针孔。在一个实施例中，从针孔投影的图像覆盖闪烁体表面积的90％-110％之间，可选地覆盖闪烁体表面积的93％-97％之间，还可选地覆盖闪烁体表面积的94％-96％之
间。例如，如果闪烁体的输入表面是圆形的并且具有35mm的直径(约960mm2)，则当使用具有60
°
锥角的针孔时，远离传感器的间距为29.6mm，将得到直径为34.2mm(约920mm2或对应于闪烁体表面积的约95％覆盖率)的投影图像。有利的是，这最佳地利用了闪烁体的检测表面积，而不损失闪烁体边缘上的光，同时避免使用闪烁体表面的边缘进行成像。因此，在上面的示例中，为了获得闪烁体表面积的90％和100％之间的覆盖率，可以使用28.8mm和30.3mm之间的距离。使用更锐利的锥角(例如40
°‑
59
°
)将需要更大的距离，增加设备的尺寸，以获得相同闪烁体表面积的相同覆盖率。使用更宽的锥角(例如61
°‑
90
°
)将需要较小的距离，这将降低设备的分辨率，以获得相同闪烁体表面积的相同覆盖率。可选地，可以使用更大的闪烁体表面积，尽管这也将增加设备的尺寸，并且更大的闪烁体的成本可能令人难以承受。在一个实施例中，锥角和闪烁体表面积被配置成实现设备尺寸、分辨率和成本的最佳平衡。在一个实施例中，针孔的锥角在40
°‑
90
°
之间，可选地在50
°‑
70
°
之间，还可选地为55
°
至65
°
之间，以及又还可选地为60
°
。在一个实施例中，在锥角在40
°‑
90
°
之间并且闪烁体的直径在25mm-45mm之间的情况下，那么针孔到闪烁体的距离可以在15mm-45mm的范围内，可选地在25mm-35mm的范围内，还可选地为在28mm-32mm的范围内。
56.在一个实施例中，第一传感器装置包括倍增单元(multiplication unit)，以集中和/或增强由伽马射线闪烁体装置产生的闪烁体输出闪光。有利的是，这实际上大大放大了来自由伽马射线闪烁体检测到的伽马射线的信号。
57.在一个实施例中，倍增单元包括集中装置，用于集中闪烁体输出闪光。
58.在一个实施例中，倍增单元包括用于集中闪烁体输出闪光的集中装置，并且其中集中装置包括透镜或透镜阵列。
59.在一个实施例中，倍增单元包括用于集中闪烁体输出闪光的集中装置，并且其中集中装置包括锥形光纤板(tfop)，该锥形光纤板(tfop)包括用于接收闪烁体输出闪光的tfop输入表面和用于输出缩小的输出闪光的tfop输出表面，其中，tfop输入表面的表面积大于tfop输出表面的表面积。有利的是，通过闪烁体输出闪光检测到的伽马射线被集中到较小的表面积中；这意味着最终可以使用第一信号数字化装置中的较小传感器。这种传感器，如互补金属氧化物半导体(cmos)检测器或电荷耦合器件(ccd)，价格昂贵，因此最小化它们的尺寸在经济上是有益的。
60.在一个实施例中，控制倍增单元的温度以最小化可能降低伽马射线源图像质量的电子噪声。在一个实施例中，倍增单元被冷却。在一个实施例中，倍增单元的温度被控制或冷却到低于35℃、30℃或25℃。
61.在一个实施例中，闪烁体的表面积大于第一信号数字化装置中传感器的表面积。在一个实施例中，闪烁体的表面积是第一信号数字化装置中传感器的表面积的至少两倍那么大。在一个实施例中，闪烁体的表面积大于检测器的表面积。在一个实施例中，闪烁体的表面积是检测器表面积的至少两倍那么大。
62.在一个实施例中，tfop输入表面的表面积是tfop输出表面的至少两倍那么大。在一个实施例中，tfop输入表面与tfop输出表面的表面积的比率为约10:1至约1.1:1，可选地为5:1至1.5:1，还可选地为约2:1。在一个实施例中，tfop输入表面的表面积相对于tfop输出表面积为约10:1、8:1、6:1、4:1或2:1。在一个实施例中，tfop输入表面应大于tfop输出表面，但附带条件是，tfop输入表面与tfop的表面积之比不应大于约10:1、8:1、6:1、4:1或2:
1。应当理解，当输入表面的尺寸相对于锥形fop中的输出表面增大时，光会损失，并且相应的伽马闪光会变得难以与图像增强器的噪声区分开来。因此，例如，大的输入表面需要相应大的tfop输出表面，并且因此得到的装置将不是便携式的，并且tfop、图像增强器和cmos或ccd检测器的成本将令人难以承受。
63.在一个实施例中，闪烁体输出闪光的相对位置被保持在缩小的输出闪光的相对位置中。在一个实施例中，入射到闪烁体检测平面上的伽马射线的相对位置被保持在缩小的输出闪光的相对位置中。在一个实施例中，tfop包括芯间距(core pitch)，该芯间距的范围为0.5μm至100μm，可选地为1μm至50μm，以及还可选第为3μm至20μm。在一个实施例中，tfop输入表面具有等于或大于50mm2、100mm2、150mm2、160mm2、180mm2、200mm2、300mm2、500mm2、1000mm2、2000mm2或5000mm2的表面积。在一个实施例中，tfop输入表面具有等于或小于75mm2、100mm2、150mm2、160mm2、180mm2、200mm2、300mm2、500mm2、1000mm2、2000mm2、5000mm2或10000mm2的表面积。在一个实施例中，tfop输入表面基本上是圆形、正方形或矩形。在一个实施例中，tfop输入表面与伽马射线闪烁体装置光学耦合。在一个实施例中，tfop输入表面与伽马射线闪烁体装置接触。在一个实施例中，在tfop输入表面上生长/沉积伽马射线闪烁体装置。在一个实施例中，tfop输入表面的表面积基本上与闪烁体检测平面表面积相匹配。
64.本文公开了，集中装置不是根据本发明的第一方面和/或其实施例的设备的一部分。
65.在一个实施例中，倍增单元包括用于将闪烁体输出闪光转换成输出电子的电子输出装置。在一个实施例中，电子输出装置包括光电阴极。在一个实施例中，光电阴极的量子效率为0.5％至100％，可选地为5％至50％，还可选地为10％至20％。在一个实施例中，光电阴极包括接收缩小的输出闪光的光电阴极输入表面和输出输出电子的光电阴极输出表面。在一个实施例中，缩小的输出闪光的相对位置被保持在输出电子的相对位置中。在一个实施例中，入射到闪烁体检测平面上的伽马射线的相对位置被保持在输出电子的相对位置中。在一个实施例中，光电阴极输入表面包括被布置成接收闪烁体输出闪光的输入fop。在一个实施例中，光电阴极输入表面包括被布置成接收集中闪烁体输出闪光的输入fop。在一个实施例中，光电阴极输入表面和输入fop光学耦合。在一个实施例中，光电阴极输入表面和输入fop接触。在一个实施例中，伽马射线闪烁体被沉积在光电阴极输入表面上。在一个实施例中，光电阴极输入表面是fop或tfop。
66.在一个实施例中，电子输出装置包括用于放大输出电子的数目并生成放大的电子输出的电子放大装置。在一个实施例中，电子放大装置包括微通道板。在一个实施例中，电子放大装置包括两个或更多个微通道板。在一个实施例中，微通道板包括间距约为1μm至100μm，可选地为5μm至50μm，以及还可选地为10μm至20μm的孔洞。在一个实施例中，微通道板具有用于接收输出电子的微通道板检测平面，并且其中入射到微通道板检测平面上的输出电子的位置被微通道板保持为准直放大的电子输出。在一个实施例中，微通道板包括用于接收输出电子的微通道板输入表面和用于输出放大的电子输出的微通道板输出表面。在一个实施例中，输出电子的相对位置被保持在放大的电子输出的相对位置中。在一个实施例中，入射到闪烁体检测平面上的伽马射线的相对位置被保持在放大的电子输出的相对位置中。
67.本文公开了，电子输出装置不是根据本发明第一方面和/或其实施例的设备的一
部分。
68.在一个实施例中，倍增单元包括用于将放大的电子输出转换成磷光体输出光子的磷光体装置。在一个实施例中，磷光体被选择为使得磷光体输出光子具有适于由cmos或ccd检测器进行有效检测的波长。在一个实施例中，磷光体输出光子的波长范围为200nm至900nm，可选地为300nm至800nm，且还可选地为450nm至700nm。在一个实施例中，磷光体具有与cmos或ccd检测器的读取速率兼容的荧光寿命，使得在很大程度上避免了磷光体闪光在检测器帧之间的扩散。在一个实施例中，磷光体的荧光寿命的范围为0.1ms至10ms，可选地为0.5ms至5ms，以及还可选地为1ms至2ms。在一个实施例中，磷光体装置具有用于接收放大的电子输出的磷光体检测平面，并且其中，保持入射到磷光体检测平面上的放大的电子输出的位置。在一个实施例中，磷光体装置包括用于接收放大的电子输出的磷光体输入表面和用于输出磷光体输出光子的磷光体输出表面。在一个实施例中，放大的电子输出的相对位置被保持在磷光体输出光子的相对位置中。在一个实施例中，入射到闪烁体检测平面上的伽马射线的相对位置被保持在磷光体输出光子的相对位置中。在一个实施例中，磷光体输出表面包括被布置成输出磷光体输出光子的输出fop。在一个实施例中，磷光体输出表面和输出fop光学耦合。在一个实施例中，磷光体输出表面和输出fop接触。
69.本文公开了，磷光体装置不是根据本发明的第一方面和/或其实施例的设备的一部分。
70.在一个实施例中，电子输出装置和磷光体装置一起限定了增强单元。在一个实施例中，该设备包括用于增强由伽马射线闪烁体装置产生的闪烁体输出闪光的增强单元。在一个实施例中，倍增单元包括用于增强由伽马射线闪烁体装置产生的闪烁体输出闪光的增强单元。在一个实施例中，由增强单元产生的增强的闪烁体输出闪光是磷光体输出光子。有利的是，闪烁体输出闪光因此被增强(例如，被产生和离开增强单元的光子比最初进入增强单元的光子多)，并且它们相对于彼此的空间位置被保持。在一个实施例中，增强单元包括被布置成接收闪烁体输出闪光的输入fop和被布置成输出磷光体输出光子的输出fop。在一个实施例中，增强单元是模块化单元。在一个实施例中，增强单元是商业上可获得的单元。在一个实施例中，可以根据用户的需要使用/更换增强单元。有利的是，模块化单元，特别是商业上可获得的单元，是制造该设备的简单和方便的方式。因此，这提供了一个简单的“插入式(drop in)”装配设计。这意味着该设备更容易制造。
71.本文公开了，电子输出装置和磷光体装置一起限定了增强单元，该增强单元不是根据本发明第一方面和/或其实施例的设备的一部分。
72.本文公开了，闪烁体被沉积在tfop或fop上，并直接耦合到cmos或ccd(例如emccd)。当以这种方式被沉积/直接耦合时，层之间的交界面基本上被消除。有利的是，对于给定尺寸的检测器，tfop比fop提供更好的图像分辨率。锥形fop(tfop)有助于提高图像质量，并通过提高图像分辨率，同时仍然采用小型标准尺寸的cmos检测器，降低了生产成本。
73.在一个实施例中，tfop输入表面与伽马射线闪烁体装置光学耦合。在一个实施例中，tfop输入表面与伽马射线闪烁体装置接触。在一个实施例中，tfop输出表面具有与放大装置的输入表面基本相同的表面积。在一个实施例中，在tfop输入表面上生长/沉积伽马射线闪烁体装置。在一个实施例中，tfop输出表面与光电阴极输入表面光学耦合。在一个实施例中，tfop输出表面与光电阴极输入表面接触。在一个实施例中，tfop输出表面与光电阴极
的输入fop光学耦合。在一个实施例中，tfop输出表面与光电阴极的输入fop接触。在一个实施例中，tfop包括两个或更多个单独的板。在一个实施例中，光电阴极的输入fop包括两个或更多个单独的板。在一个实施例中，单独的板光学耦合。在一个实施例中，折射率匹配的光学润滑脂或流体用于单独的板的光学耦合。在一个实施例中，tfop输出表面和微通道板输入表面的光纤尺寸和/或光电阴极的输入fop被选择为最小化干涉图案。在一个实施例中，闪烁体被沉积在tfop输入表面上，并且tfop输出表面直接耦合到cmos或ccd(例如emccd)检测器。在一个实施例中，tfop输出表面具有与cmos检测器的输入表面基本相同的表面积，但是例如圆形输出可以被投影到正方形输入表面上等。
74.有利的是，tfop对于给定尺寸的cmos提供更好的图像分辨率，并且当以这种方式被沉积/直接耦合时，层之间的交界面基本上被消除；因此，由这种交界面引起的相关联的干涉问题同样基本上被减轻/消除。
75.莫尔干涉图案效应是本领域中已知的，并且是当具有透明间隙的不透明规则图案被覆盖在另一个类似图案上时可以产生的干涉图案。在一个实施例中，tfop输出表面和微通道板输入表面的光纤尺寸和/或光电阴极的输入fop被选择为最小化莫尔干涉图案效应。在一个实施例中，tfop输出表面和要与其光学耦合或接触的板/表面的光纤尺寸的比率不是大约1:1。在一个实施例中，tfop输出表面和要与其光学耦合或接触的板/表面的光纤尺寸的比率在大约10:1到大约1:10之间。在一个实施例中，该比率约为2:1或1:2。在一个实施例中，tfop输出表面和微通道板输入表面的光纤尺寸和/或光电阴极的输入fop的比率在大约10:1到大约1:10之间。在一个实施例中，该比率约为2:1或1:2。
76.有利的是，已经发现在上述比率范围内(特别是大约2:1的比率)的非匹配图案可以减少莫尔干涉图案效应。通常，当比率偏离2:1或1:2时，莫尔干涉图案效应变得比较显著。
77.在一个实施例中，tfop输出表面的光纤尺寸为约1μm至50μm，可选地为2μm至30μm，且还可选地为约10μm。在一个实施例中，微通道板输入表面的光纤尺寸和/或光电阴极的输入fop为约1μm至50μm，可选地为2μm至20μm，以及还可选地为约5μm。在一个实施例中，tfop输出表面的光纤尺寸约为10μm，以及要与其光学耦合或接触的板/表面的光纤尺寸约为5μm。已经发现约2:1的比率在减少莫尔干涉图案效应方面特别有效。在一个实施例中，tfop输出表面的光纤尺寸约为10μm，以及微通道板输入表面和/或光电阴极的输入fop约为5μm。在一个实施例中，光电阴极的tfop、输入fop、光电阴极和/或微通道板被布置成防止相对于彼此的移动。
78.在一个实施例中，第一传感器装置包括第一信号数字化装置，该第一信号数字化装置用于将闪烁体输出闪光或增强的闪烁体输出闪光转换成用于形成受试者的第一图像的第一信号。在一个实施例中，第一传感器装置包括用于将磷光体输出光子转换成用于形成受试者的第一图像的第一信号的第一信号数字化装置。有利的是，将磷光体输出光子数字化是有用的。这允许根据需要存储、操作和传输图像数据。数字化信号可以在设备上被处理，或者它们可以被传输到另一个设备进行处理或进一步处理。例如，滤波器和数据调节过程可以在必要时被应用于数据，以改善所产生的最终图像。
79.在一个实施例中，第一信号数字化装置包括互补金属氧化物半导体(cmos)检测器或电荷耦合器件(ccd)或电子倍增ccd(emccd)。在一个实施例中，第一信号数字化装置包括
cmos或scmos检测器。在一个实施例中，cmos检测器对磷光体输出光子进行响应。在一个实施例中，cmos检测器包括cmos数字化装置，该cmos数字化装置被布置成接收cmos输出电子并将其转换成用于形成受试者的第一图像的第一信号。有利的是，cmos传感器比等效的ccd/emccd传感器更快、成本更低并且具有更低的读取噪声。发现cmos检测器不需要显著的冷却，避免了对(用于消除会凝结在emccd的冷却表面上并导致检测器劣化的水分痕迹的)压力真空的需要。
80.在一个实施例中，倍增单元包括用于将磷光体输出光子从磷光体装置输送到第一信号数字化装置的光纤板导管(fopc)。在一个实施例中，倍增单元包括用于将磷光体输出光子从磷光体装置传输到cmos检测器的fopc。在一个实施例中，fopc是磷光体输出表面的输出fop。在一个实施例中，fopc光学耦合到磷光体输出表面的fop。在一个实施例中，fopc与磷光体输出表面的fop接触。在一个实施例中，fopc包括用于接收磷光体输出光子的fopc输入表面和用于输出所输送的磷光体输出光子的fopc输出表面。在一个实施例中，磷光体输出光子的相对位置被保持在所输送的磷光体输出光子的相对位置中。在一个实施例中，入射到闪烁体检测平面上的伽马射线的相对位置被保持在所输送的磷光体输出光子的相对位置中。在一个实施例中，fopc输入表面与磷光体装置光学耦合。在一个实施例中，fopc输入表面与磷光体装置接触。在一个实施例中，fopc输出表面与cmos检测器光学耦合。在一个实施例中，fopc输出表面与cmos检测器接触。在一个实施例中，fopc包括两个或更多个单独的板。在一个实施例中，单独的板光学耦合。在一个实施例中，单独的板基本上平行。在一个实施例中，所有单独的板基本上平行。在一个实施例中，单独的板光学耦合以最小化干涉图案。在一个实施例中，所有单独的板光学耦合以最小化干涉图案。在一个实施例中，单独的板光学耦合以最小化莫尔干涉图案。在一个实施例中，所有单独的板光学耦合以最小化莫尔干涉图案。在一个实施例中，第一fopc输出表面和第二fopc输入表面的光纤尺寸的比率在大约10:1到大约1:10之间。在一个实施例中，该比例为2:1或1:2。在一个实施例中，第一fopc输出表面的光纤尺寸约为1μm至50μm，可选地为5μm至30μm，以及还可选地为约4μm。在一个实施例中，第二fopc输入表面的光纤尺寸约为1μm至50μm，可选地为5μm至30μm，以及还可选地为约8μm。在一个实施例中，第一tfop输出表面的光纤尺寸约为10μm，以及第二fopc输入表面的光纤尺寸约为8μm。在一个实施例中，第一fopc板和第二fopc板被布置成防止相对于彼此的移动。在一个实施例中，使用折射率匹配的光学润滑脂或流体来耦合fopc的单独的板。
81.在一个实施例中，伽马射线闪烁体装置位于窗口和集中装置之间。在一个实施例中，集中装置位于伽马射线闪烁体装置和电子输出装置之间。在一个实施例中，电子输出装置位于集中装置和电子放大装置之间。在一个实施例中，电子放大装置位于电子输出装置和磷光体装置之间。在一个实施例中，磷光体装置位于电子放大装置和第一信号数字化装置之间。在一个实施例中，fopc位于磷光体装置和第一信号数字化装置之间。
82.在一个实施例中，该设备包括控制装置，该控制装置用于控制第一传感器装置和第二传感器装置以响应于来自受试者的同时的伽马射线和光线同时生成相应的第一信号和第二信号。在一个实施例中，该设备包括信号处理装置，该信号处理装置被布置成接收第一信号并由根据伽马射线表示受试者的图像的第一信号生成第一图像数据；以及接收第二信号并由根据光线表示受试者的图像的第二信号生成第二图像数据。在一个实施例中，该
设备包括信号处理装置，该信号处理装置被布置成接收第一信号和第二信号，并由根据伽马射线和同时根据光线表示受试者的图像的图像合成的第一信号和第二信号生成合成图像数据。在一个实施例中，该设备被布置成使得从cmos输出的信号可以被反卷积以增强伽马图像分辨率。在一个实施例中，该设备包括信号输出装置，该信号输出装置被布置成传输合成图像数据和/或第一图像数据和/或第二图像数据；可选地，这是无线传输的。在一个实施例中，信号处理装置被布置成以基本避免数据的缓冲以及在所得到的图像的重构和显示中的延迟的帧速率来传输第一图像数据和/或第二图像数据。有利的是，该装置配备有板载控制装置以使该设备有效地工作。控制装置可以例如完全或部分地处理任何信号数据，从而减少或基本上消除下游处理。处理可以使用一个或更多个滤波器或数据调节过程。减少下游处理可以改善由第一传感器和第二传感器捕获的图像的实时显示。因此，提供由第一传感器和第二传感器捕获的图像数据的第一信号和第二信号的同时处理可以被实时地或接近实时地处理并显示为第一图像和第二图像。所得到的第一图像和第二图像也可以被组合，实际上是重叠，以生成合成图像，并作为合成图像信号进行传输。
83.在一个实施例中，该设备由市电供电或电池供电。有利的是，该设备需要低功率，且因此可以使用单根电缆来提供电力和传输数据。在一个实施例中，该设备经由以太网供电(poe)电缆供电。这样，一根(poe)电缆可用于设备控制、来自两个信号通道的数据传输以及作为电源装置。可选地，由于低功率使用，电池可以为延长使用提供足够的功率。在一个实施例中，电池是可充电的。在一个实施例中，该设备是即插即用的。在一个实施例中，该设备包括操作该设备所需的所有电子器件。在一个实施例中，该设备包括用于显示图像数据或操作数据的显示装置。在一个实施例中，该设备被布置成直接或无线地连接到智能电话、平板电脑、处理器或计算机；或其上托管的应用/程序。在一个实施例中，该设备被布置用于双同位素成像(duel isotope imaging)。在一个实施例中，该设备被布置用于单同位素成像(single isotope imaging)。在一个实施例中，该设备被布置用于对能量为35kev至750kev的伽马光子进行成像。在一个实施例中，该设备被布置用于tc-99m、i-123、i-131、lu-177、in-111、y-90、sc-47、ga-67、cr-51、sn-177m、cu-67、tm-167、ru-97、re-188、au-199、pb-203、ce-141、co-57、f-18、ga-68、c-11、o-15、n-13、zr-89、rb-82、cu-64的成像。
84.在一个实施例中，该设备可在室温和压力下操作。在一个实施例中，该设备可以在整个工作日在室温和压力下连续操作而不降低图像质量。在一个实施例中，在使用中，该设备不包括温度等于或低于10℃、5℃、0℃、-5℃或-10℃的区域。在一个实施例中，该设备不包括需要冷却到等于或低于10℃的温度的区域。在一个实施例中，该设备不包括用于提供冷却的相变材料。在一个实施例中，该设备不包括处于真空下的区域。在一个实施例中，该设备不包括对大气湿度破坏性地敏感的(destructively sensitive)区域。
85.在一个实施例中，该设备是小型的。在一个实施例中，该设备是便携式的。在一个实施例中，该设备具有等于或小于5kg、4kg、3kg、2kg或1kg的质量。在一个实施例中，该设备具有等于或大于4.5kg、4kg、3kg、2kg、1kg或0.5kg的质量。在一个实施例中，该设备的质量在2kg至3kg之间。在一个实施例中，该设备具有等于或小于5升、4升、3升、2.5升、2升、1.5升、1升、0.5升、0.25升的体积。在一个实施例中，该设备具有等于或大于4.5升、4升、3升、2.5升、2升、1.5升、1升、0.5升、0.1升的体积。在一个实施例中，该设备是符合人体工程学的，并且可选地，基本上是圆柱形的。有利的是，该设备可以是小型的和便携式的。例如，它
可以很容易地用一只手握持，并且可以很容易地由一个人携带。在使用中，谨慎的做法是使用双手，或者设备可以由支架支撑。这意味着该设备可以被带到需要的地方，例如直接带给病人。例如，该设备可以被带给行动不便的老年人，或者被带到诊所，或甚至被带到一个人的家。
86.在一个实施例中，该设备包括用于照射受试者的光源，可选地，该光源包括led。在一个实施例中，光源发出可见光、uv或ir光，可选地，该光在被照射的受试者体内引起荧光。在一个实施例中，光源具有适于在荧光成像中使用的波长。在一个实施例中，led形成围绕受试者面向的设备部分的周边。在一个实施例中，该设备包括用于测量和/或记录在设备和对象之间的距离的距离传感器。在一个实施例中，该设备包括用于在图像采集期间校正受试者运动的运动传感器。在一个实施例中，伽马射线闪烁体装置不直接与电荷耦合器件(ccd)或cmos接触。在一个实施例中，该设备具有等于或大于5％、10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％的量子效率。
87.在本发明的第二方面，提供了一种系统，该系统包括根据本发明第一方面的一个或更多个设备，以及以下中的一个或更多个：显示器；显示监视器、支撑支架/框架、可移动臂、电源、电池、存储器、wi-fi功能、蓝牙功能、通信接口和通信电缆。
88.在一个实施例中，该系统包括被布置成生成3d图像的一个或更多个设备。在一个实施例中，该系统是便携式的。有利的是，本发明的第一方面的设备可以被组合成较大的系统，以便提供对设备的方便使用。这可以包括将图像数据从设备传输出去的方法和将信息/指令中继到设备的方法。该系统可包括专用显示设备，如显示监视器。该系统可包括外部数据处理单元或存储器单元。该系统可包括额外的和/或外部冷却装置以从设备移除热量。该系统可以被支撑在框架上，该框架可以配备有轮子以有助于移动。该框架可以具有可移动臂来支撑和定位设备。
89.在本发明的第三方面，提供了一种根据本发明的第一方面或第二方面的设备或系统使用从受试者发出的伽马射线和光线对受试者进行成像的用途。
90.在一个实施例中，仅使用从受试者发出的伽马射线对受试者进行成像。在一个实施例中，来自第一传感器装置的第一图像和来自第二传感器装置的第二图像被叠加。在一个实施例中，在对受试者成像之前向受试者施用成像剂。在一个实施例中，成像剂是荧光剂。在一个实施例中，荧光剂选自以下项中的一种或更多种：活性和共轭染料、核酸染料、细胞功能染料或荧光蛋白。在一个实施例中，荧光剂选自以下项中的一种或更多种：羟基香豆素、氨基香豆素、甲氧基香豆素、级联蓝(cascade blue)、太平洋蓝、太平洋橙、荧光黄、nbd、r-藻红蛋白(pe)、pe-cy5缀合物、pe-cy7缀合物、红613、percp、trured、fluorx、荧光素、bodipy-fl、g-dye100、g-dye200、g-dye300、g-dye400、cy2、cy3、cy3b、cy3.5、cy5、cy5.5、cy7、tritc、x-罗丹明、丽丝胺罗丹明b、德克萨斯红、别藻蓝蛋白(apc)、apc-cy7缀合物、赫斯特荧光染料33342(hoechst 33342)、dapi、赫斯特荧光染料33258(hoechst 33258)、sytox蓝、色霉素a3、普卡霉素、yoyo-1、溴化乙锭、吖啶橙、sytox绿、toto-1、to-pro-1、to-pro：花青单体、噻唑橙、cytrak橙、碘化丙锭(pi)、lds 751、7-aad、sytox橙、toto-3、to-pro-3、draq5、draq7、染料、indo-1、fluo-3、fluo-4、dcfh、dhr、snarf、gfp(y66h突变)、gfp(y66f突变)、ebfp、ebfp2、石青(azurite)、gfpuv、t-sapphire、cerulean、mcfp、mturquoise2、ecfp、cypet、gfp(y66w突变)、mkeima-red、tagcfp、amcyan1、mtfp1、gfp(s65a
突变)、midoriishi cyan、野生型gfp、gfp(s65c突变)、turbogfp、taggfp、gfp(s65l突变)、绿宝石(emerald)、gfp(s65t突变)、egfp、azami green、zsgreen1、tagyfp、eyfp、黄玉(topaz)、venus、mcitrine、ypet、turboyfp、zsyellow1、kusabira orange、morange、别藻蓝蛋白(apc)、mko、turborfp、tdtomato、tagrfp、dsred单体、dsred2(“rfp”)、mstrawberry、turbofp602、asred2、mrfp1、j-red、r-藻红蛋白(rpe)，b-藻红蛋白(bpe)、mcherry、hcred1、katusha、p3、多甲藻黄素-叶绿素(percp)、mkate(tagfp635)、turbofp635、mplum或mraspberry。
91.在一个实施例中，成像剂是伽马射线发射剂。在一个实施例中，伽马射线发射剂包括一种或更多种放射性同位素。在一个实施例中，伽马射线发射剂选自以下中的一种或更多种：tc-99m、i-123、i-131、lu-177、in-111、y-90、sc-47、ga-67、cr-51、sn-177m、cu-67、tm-167、ru-97、re-188、au-199、pb-203、ce-141、co-57。在一个实施例中，伽马射线发射剂在待被成像的细胞、组织和/或器官中积聚。在一个实施例中，荧光剂在待被成像的细胞、组织和/或器官中积聚。在一个实施例中，待被成像的细胞、组织和/或器官选自以下中的一种或更多种：膀胱、骨头、血液、血管、脑、结肠、眼睛、胆囊、心脏、肠、肾、肝、肺、胰腺、皮肤、胃、甲状腺或甲状旁腺。在一个实施例中，待被成像的细胞、组织和/或器官包括异常细胞生长。在一个实施例中，待被成像的细胞、组织和/或器官包括癌症。在一个实施例中，细胞、组织和/或器官被成像以执行一种或更多种生物功能。在一个实施例中，生物功能包括生理功能。在一个实施例中，生理功能包括填充、排空、收缩或放松。在一个实施例中，生理功能被实时成像。
92.本文公开了，一种使用第一方面或第二方面的设备使用从受试者发出的伽马射线对受试者进行成像的方法。
93.在本发明的第四方面，提供了一种使用根据本发明的第一方面或第二方面的设备或系统对受试者进行成像的方法，该方法包括：
94.允许从受试者发出的伽马射线和光线被传送到分离装置，
95.该分离装置被布置成将从受试者发出的伽马射线和光线分离到包括伽马射线的伽马射线通道和包括光线的光线通道中；
96.第一传感器装置被布置成接收和检测来自伽马射线通道的伽马射线，并生成用于形成受试者的第一图像的第一信号；
97.第二传感器装置被布置成接收和检测来自光线通道的光线，并生成用于形成受试者的第二图像的第二信号；
98.根据第一信号形成受试者的第一图像；
99.根据第二信号形成受试者的第二图像；以及
100.显示第一图像和第二图像。
101.在一个实施例中，第一图像和第二图像被单独地、相邻地或叠加地显示。在一个实施例中，第一图像和第二图像完全或部分重叠。在一个实施例中，第一图像和第二图像被叠加。
102.本文公开了，一种分析或诊断方法，该方法包括使用根据本发明的第一方面或第二方面的设备或系统对受试者进行成像的步骤。
103.在一个实施例中，设备或系统是便携式的，并且被带到待被成像的受试者。
104.本文公开了，一种治疗或手术的方法，该方法包括在治疗或手术期间使用根据本发明的第一方面或第二方面的设备或系统对受试者进行成像的步骤。
105.在一个实施例中，用伽马射线发射剂治疗受试者，该伽马射线发射剂在待在手术中被移除的组织中积聚，可选地，组织包括癌。
106.本文公开了，一种评估对受试者进行的治疗或手术的方法，该方法包括在治疗或手术之后使用根据本发明第一方面或第二方面的设备或系统对受试者进行成像的步骤。
107.在一个实施例中，受试者是人或动物或其部分或组织；或者受试者可以是非人类的或非动物的，并且含有伽马射线发射物质或被伽马射线发射物质污染。在一个实施例中，设备或系统是便携式的，并且被带到待被成像的受试者。
108.在一个实施例中，受试者是人或动物或其部分或组织；或者受试者可以是非人类的或非动物的，并且含有伽马射线发射物质或被伽马射线发射物质污染。在一个实施例中，设备或系统是便携式的，并且被带到待被成像的对象/受试者。
109.本文公开了，包括本发明的多个方面和/或多个实施例的上述本文的公开内容可以适用于/用于非医学成像，例如用于使用从受试者发出的合适的伽马射线和光线对无生命的受试者对象进行成像，可选地在放射性废物管理、识别涉及放射性的小的局部泄漏或辐射防护方面具有实用性。例如，合适的应用可以包括：发现/检测/监测伽马射线发射成分的意外溢出(例如，用于医学治疗的溢出部件，或用于实验室的溢出部件)；发现/检测/监测/定位可能无意中从储存器中移除伽马射线发射成分的情况；发现/检测/监测/定位用于工业的废旧/废弃的低级伽马射线发射成分；发现/检测/监测/定位可能的无意的放射性污染；或者监测保存/储存用于工业的伽马发射成分的安全壳(containment vessel)的完整性。
110.本文公开的实施例或公开内容可以独立地与本发明的任何其他实施例、多个实施例、一个或更多个方面组合。
111.现在将参照以下非限制性示例和随附的附图进一步描述本发明，其中：
112.附图简述
113.图1是视差现象的示意表示。
114.图2是本发明的实施例的示意表示。
115.图3是本发明实施例的示意性横截面表示。
116.图4是本发明的实施例的示意性横截面表示部分。
117.图5示意性地示出了伽马射线图像和光线图像以及叠加的伽马射线图像和光线图像。
118.图6示出了伽马射线图像和光线图像，以及叠加的伽马射线图像和光线图像。
119.图7示出了本发明的实施例的光纤元件的示意截面。
120.相似的特征被赋予了相似的参考数字。
121.发明的详细描述
122.图1是视差现象的示意表示。放射性对象(10)位于受试者(11)的后面，并且由左观察者(20)和右观察者(21)观察。观察者能够看到放射性对象和受试者。由于视差，左观察者(20)将朝向受试者(11)的后方观察对象(10)，而右观察者(21)将朝向受试者(11)的前方观察对象(10)。事实上，情况比该表示所提供的情况还要复杂。这是因为“观察者”是(i)光学
的和(ii)伽马的，所以图像在外观上是不同的，并且在图像中没有可用于对准或参考的共同特征，即使当使用图像分析算法时也是如此。
123.图2是本发明的实施例(1)的示意表示。受试者(11)包含伽马射线发射物质(10)。伽马射线和光线一起(30)在基本上一致的路径上从受试者(11)行进，并且进入设备并击中分离装置(31)，该分离装置采用与射线的行进线成45度的镜相角度的形式。
124.光线从反射镜(31)反射离开，产生光线通道(32)，光线通道(32)朝向第二传感器装置(40)行进并被第二传感器装置(40)检测。第二传感器装置(40)生成第二信号(41)，第二信号(41)从设备传输并被用于形成受试者(11)的第二图像(42)。第二个图像是一只狗的图像。
125.伽马射线穿过反射镜(31)，产生伽马射线通道(33)，伽马射线通道(33)朝向第一传感器装置(50)行进并被第一传感器装置(50)检测。第一传感器装置(50)生成第一信号(51)，该第一信号(51)从设备传输并被用于形成受试者的第一图像(52)。第一图像(52)是伽马射线发射物质的图像。
126.第一图像(52)和第二图像(42)被叠加并作为合成图像(61)被显示在显示监视器(60)上。合成图像(61)是示出伽马射线发射物质在狗体内的位置的图像。合成图像(61)由观察者(22)观察。
127.图3是本发明的实施例(2)的示意性横截面表示。
128.受试者(未示出)包含伽马射线发射物质。伽马射线和光线一起(30)在基本一致的路径(30)上从受试者行进，并进入设备并击中分离装置(31)，该分离装置采用与射线行进线成45度的镜相角度的形式。
129.光线从反射镜(31)反射离开，产生光线通道(32)，光线通道(32)朝向数码相机(43)形式的第二传感器装置行进并被该第二传感器装置检测。第二传感器装置(43)生成第二信号(未示出)。
130.伽马射线穿过反射镜(31)，产生伽马射线通道(33)，伽马射线通道(33)穿过逐渐变细的钨室(71)中的针孔准直器(70)，并由光电阴极形式的伽马射线闪烁体装置检测。虚线表示伽马射线可以进入并撞击伽马射线闪烁体装置(72)的被允许角度。伽马射线闪烁体装置(72)被生长在锥形光纤板tfop(73)上。tfop缩小由伽马射线闪烁体装置(72)生成的闪烁体闪光(未示出)。商业可获得的增强单元(80)接收缩小的闪烁体闪光并产生磷光体输出光子(未示出)。磷光体输出光子被第一信号数字化装置(74)检测并被转换成第一信号(未示出)。
131.图4是图3所示的本发明的实施例(3)的部分的示意性横截面表示。
132.csi(ti)晶体(72)形式的伽马射线闪烁体装置被生长在锥形光纤板tfop(73)上。tfop与增强单元(80)相邻，并通过光学润滑脂与增强单元(80)的输入fop(82)光学耦合。
133.增强单元(80)由几层组成：用于接收缩小的闪烁体光子的输入fop(82)；输入fop(82)与光电阴极(83)相邻，以接收来自输入fop(82)的缩小的闪烁体光子并产生输出电子；光电阴极(83)与第一微通道板(84)相邻；第一微通道板(84)与第二微通道板(85)相邻，两者都放大电子数；第二微通道板(85)与磷光体单元(86)邻近，磷光体单元接收来自第二微通道板(85)的电子，并产生磷光体输出光子；并且磷光体单元(86)与输出fop(87)相邻，输出fop(87)将磷光体输出光子从增强单元(80)传输出去。
134.输出fop(87)通过光学润滑脂光学耦合到cmos检测器(90)，该cmos检测器经由光纤耦合器(88)将接收到的磷光体输出光子转换成第一信号(未示出)。
135.图5示意性地示出了伽马射线图像和光线图像以及叠加的伽马射线图像和光线图像。左边人的图像由本发明的实施例的第二传感器(光学)装置捕获。右图像示出了同一对象，但是是用本发明的第一传感器(伽马)装置捕获的。底部图像是左图像和右图像的叠加合成图像，且因此示出了伽马射线发射对象的空间位置。合成图像有助于识别放射性同位素被积聚的区域。
136.图6类似于图5，示出了伽马射线图像和光线图像以及叠加的伽马射线图像和光线图像。左图像示出了来自本发明的实施例的第二传感器(光学)装置的馈送。右图像示出了同一对象，但是是用本发明的第一传感器(伽马)装置捕获的。明亮的中心点示出了源自放射源的伽马光子的积聚计数。底部图像是左图像和右图像的叠加合成图像，且因此示出了伽马射线发射对象的空间位置。合成图像有助于识别放射性同位素所在的区域。
137.图7是图7所示的本发明的实施例(4)的光学链(optic chain)中的光纤元件的示意性横截面表示。附图标记(73、80、82、87、88、90)对应于图3和图4中所示的附图标记。在一个实施例中，光纤元件中的光纤间距为(a)＝14μm，(b)＝7μm，(c)＝5.5μm，(d)＝4.2μm，和(e)《6μm。在另一实施例中，光纤元件中的光纤间距为(a)＝20μm，(b)＝10μm，(c)＝5.5μm，(d)＝4.2μm，和(e)＝8μm。考虑不同的间距，包括这两个实施例之间的间距，例如(a)处的光纤间距可以在14μm和20μm之间。还考虑了相邻区域之间相同的相对比率；例如，间距尺寸(a):(b)之间的比率为2:1，和/或(d):(e)之间的比率为1:2。