准直器、辐射探测装置及辐射成像系统的制作方法

本技术涉及图像处理，特别涉及一种准直器、辐射探测装置及辐射成像系统。

背景技术：

1、目前，随着核医学技术在临床诊断和生命科学研究中的广泛应用，单光子影像设备如伽马相机、spect、spect/ct等，在疾病的诊断、治疗中正发挥着越来越重要的作用。

2、传统的一些核医学影像设备通常包含位于晶体前端的准直器、闪烁晶体、光电倍增管和数据分析计算机。准直器一般包括针孔准直器、平行孔准直器、扇形准直器。准直器能够限制散射光子，允许特定入射方向的伽马光子与晶体发生作用。通过准直器的入射方向信息和位置电路计算得到伽马光子沉积的位置信息，就可以得到伽马光子的响应线信息。

3、在实现本技术的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

4、当核医学影像设备做平面扫描时，可以得到待探测对象核素分布的二维投影图像。当设备围绕待探测对象旋转一圈，可以得到一个断层面上的360度的响应线信息，通过图像重构得到待探测对象内部核素分布的二维断层图像。通过二维断层图像进行三维重组，可以得到三维的图像，即本质上传统的核医学影像设备只能进行二维重构，换句话说，只能实现平面照相或者实现二维意义上的三维图像显示。

5、鉴于此，亟待发明一种可以实现真正的三维意义上的图像重构的核医学影像设备。

6、本背景技术描述的内容仅为了便于了解本领域的相关技术，不视作对现有技术的承认。

技术实现思路

1、因此，本技术意图提供一种准直器、辐射探测装置及辐射成像系统，其能够解决现有技术中存在的至少一个问题。

2、根据本技术的第一方面，提供一种准直器，包括：围绕中心轴同心布置的多个准直片，所述准直片的主体呈锥形且围绕共同的锥顶点布置，相邻的所述准直片之间形成有自所述锥顶点向锥底延伸的间隙其中，所述多个准直片使得自待探测对象发射出的光子沿相邻准直片的间隙射出形成具有多锥角的锥形光子束，以实现光子的二维锥面探测。

3、根据本技术的一个实施例，靠近中心轴的若干准直片形成为漏斗状，每一个所述准直片的两端均具有开孔。

4、根据本技术的一个实施例，多个所述准直片对应的锥角按等差数列或等比数列均匀分布。

5、根据本技术的一个实施例，最靠近中心轴的所述准直片的内径为0.1厘米～1厘米。

6、根据本技术的一个实施例，最靠近中心轴的所述准直片的锥角范围为0度～8度。

7、根据本技术的一个实施例，所述准直片还包括环绕漏斗状准直片的异形准直片，最外层的异形准直片的锥底面沿垂直于中心轴的方向的投影为多边形。

8、根据本技术的一个实施例，所述准直器的其中一个端面的形状与耦合的探测器的端面形状相同。

9、根据本技术的一个实施例，所述准直器远离锥顶点的锥底端面沿垂直于中心轴的方向的投影的形状为圆形。

10、根据本技术的第二个方面，提供一种辐射探测装置，包括如上所述的准直器；以及探测器；所述探测器与所述准直器耦合，并被配置为用于探测自所述准直器射出的光子，以实现光子的二维锥面探测。

11、根据本技术的一个实施例，所述探测器为半导体探测器，所述半导体探测器配置为将所述光子直接转换为电信号。

12、根据本技术的一个实施例，所述探测器为闪烁探测器，所述闪烁探测器包括闪烁晶体和光电转换器件，所述闪烁晶体与所述准直器耦合并将所述光子转换为可见光，所述光电转换器件将所述可见光转换为电信号。

13、根据本技术的第三个方面，提供一种辐射成像系统，包括如上所述的辐射探测装置；以及半径获取模块，所述半径获取模板与所述探测器通信连接，以获取所述锥形光子束的锥角。

14、根据本技术的一个实施例，所述半径获取模块包括半径计算电路，所述半径计算电路计算待探测对象发射出的光子入射到探测器表面的半径、锥顶点与探测器表面的距离，以计算所述锥形光子束的锥角。

15、根据本技术的一个实施例，所述辐射成像系统为执行单光子发射计算机断层摄影成像的伽马相机。

16、根据本技术的一个实施例，该辐射成像系统还包括多锥角数据获取模块，其配置为用于获取待探测对象的不同部位的多锥角数据，所述多锥角数据为光子经过多锥角准直器的不同间隙射出后被探测器探测到的数据，所述数据中包含光子对应的不同圆锥角信息；三维图像重构模块，其配置为基于所述多锥角数据重构三维图像。

17、根据本技术的一个实施例，所述三维图像重构模块包括：计算模块，其被配置为用于基于多锥角数据采用解析法求解待测对象中的放射性核素的三维分布密度函数的表达式；以及基于所述三维分布密度函数的表达式，将待探测对象的不同部位的坐标代入获得的表达式，以获得像素点的值；所述三维图像重构模块配置为基于所述像素点的值，重构待测对象中的放射性核素的三维图像。

18、根据本技术的一个实施例，所述三维图像重构模块包括显示模块，所述显示模块配置为显示所述三维图像。

19、根据本技术的一个实施例，所述计算模块基于多锥角数据采用解析法求解三维分布密度函数的表达式包括获取三维密度重构解析函数模型，所述三维密度重构解析函数模型为：

20、

21、其中，θ、x、y为多锥角数据，其通过在平面内移动所述辐射成像装置对待探测对象进行探测获取，θ为锥角，为零阶贝塞尔函数，z为待探测对象距离准直器与探测器的耦合面的距离，x、y为不同的z值对应的x-y平面内的坐标。

22、根据本技术的一个实施例，所述三维密度重构解析函数模型通过获取将多锥角数据用待探测对象中的放射性核素的三维分布密度函数沿张角为两倍锥角的锥面进行面积分表示的积分函数模型，对所述积分函数模型进行傅里叶变换、贝赛尔函数表达、汉克尔变换、傅里叶逆变换处理获得。

23、根据本技术的一个实施例，该辐射成像系统还包括：平面移位装置，配置为用于在平面上移动所述辐射成像装置，以获得待探测对象的不同部位的多锥角数据；数据存储传输模块，配置为用于存储并传输所述多锥角数据；所述三维图像重构模块与所述数据存储传输模块通信连接以接收所述多锥角数据，并基于所述多锥角数据重构三维图像。

24、本技术实施例通过使待探测对象发射出的光子形成具有多锥角的锥形光子束，以实现光子的二维锥面探测，以方便获得多锥角数据，从而使得只需要通过具有所述准直器的辐射成像装置平面上移动作逐点扫描，而无需围绕待探测对象旋转进行圆周扫描，也不需要在待探测对象周围布满一圈探测器，即可实现真正三维意义上的图像重构，且通过解析方法进行三维图像重构，不需要迭代，重构速度快。

25、本技术实施例的采用辐射成像系统将待探测对象发射出的多锥角的锥形光子束汇聚于探测器，并通过半径计算模块获取锥形光子束入射的锥角范围，获得多锥角数据，使得通过在平面上移动辐射探测装置进行探测扫描即可以得到三维图像重构的多锥角数据，不需要围绕待探测对象旋转一圈，也不需要在待探测对象周围布满一圈探测器，只需要在平面上移动扫描，就可以得到三维图像，实现了真正的三维意义上的三维图像重构，且图像质量好。

26、另外，本技术实施例通过将光子转变为锥形光子束，从而可以利用辐射成像装置获取多锥角数据，使得可以基于多锥角数据通过三维图像重构模块中的三维密度重构解析函数模型，采用解析法求解三维分布密度函数的表达式；由于获得了待探测对象体内的核素发射的光子的锥形光子束，从而也可以采用锥束ct适用的解析方法求解待测对象中的放射性核素的三维分布密度函数的表达式，拓展了解析处理方法，且由于本技术通过采用解析法重构待探测对象的放射性核素的三维密度分布，即采用解析法重构三维图像，不需要迭代，重构速度快。

27、本技术实施例的可选特征和其他效果一部分在下文描述，一部分可通过阅读本文而明白。