專利名稱：正電子發(fā)射斷層成像電子學(xué)系統(tǒng)的全數(shù)字化處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及醫(yī)學(xué)成像技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及正電子發(fā)射斷層成像領(lǐng)域，特別涉及正電子發(fā)射斷層成像系統(tǒng)中的電子學(xué)、信號處理和數(shù)據(jù)處理的方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
正電子發(fā)射斷層成像(Positron Emission ^Tomography，PET)是一種核醫(yī)學(xué)成像技術(shù)。它可以在分子水平上對人體內(nèi)組織的功能信息，如生理、病理變化等進行實時、無創(chuàng)、 動態(tài)的在體成像，在諸如癌癥的早期檢測、診斷、分級、治療方案制定、療效評價和跟蹤、復(fù)發(fā)檢測等方面具有不可替代的作用。PET成像的基本原理是向人體注射經(jīng)過放射性同位素(如F18等)標記的藥物， 這些藥物到達人體內(nèi)部的器官和組織。放射性同位素由于衰變釋放出β粒子。β粒子在人體內(nèi)湮滅后產(chǎn)生一對方向相反的Y光子。這一對Y光子穿過人體組織后分別投影在探測器陣列上。探測器陣列上的兩個探測器模塊同時檢測到這兩個Y光子，稱為符合 (coincidence)檢測。兩個探測器之間的幾何連線反映了 Y光子穿過人體的方向，稱為響應(yīng)線(Line of Response，L0R)。對所有的響應(yīng)線進行數(shù)據(jù)采集后，通過計算機三維重建技術(shù)，可以獲得人體內(nèi)放射性同位素藥物的空間、濃度和時間分布，并可以采用圖像的形式形象地加以顯示和呈現(xiàn)。從上述成像原理也可以看出，PET成像的的主要功能單元包含探測器、電子學(xué)系統(tǒng)和計算機算法及軟件三個部分。傳統(tǒng)的PET成像設(shè)備是一個非常復(fù)雜的系統(tǒng)。其中的電子學(xué)系統(tǒng)需要完成探測器信號的讀出、信號處理、符合檢測和數(shù)據(jù)采集等功能。傳統(tǒng)的做法是采用多個分離的部件來實現(xiàn)這些功能，體積龐大，部件之間的連接復(fù)雜，檢測和調(diào)試繁瑣，不僅成本較高，而且系統(tǒng)整體可靠性差。由于這些分離的部件功能單一固定，系統(tǒng)功能的調(diào)整和可升級性差，較難滿足現(xiàn)代技術(shù)和臨床應(yīng)用的更新和發(fā)展。這些因素都造成了傳統(tǒng)的PET成像設(shè)備結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，設(shè)計和生產(chǎn)成本高，生產(chǎn)周期長。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是采用PET成像的基本原理，提出一種全數(shù)字化處理的正電子發(fā)射斷層成像電子學(xué)系統(tǒng)的全數(shù)字化處理裝置。本發(fā)明的技術(shù)方案包括環(huán)形陣列式布置的探測器、全數(shù)字化電子學(xué)系統(tǒng)和圖像工作站；
所述環(huán)形陣列式布置的探測器具有發(fā)射捕獲到的Y光子事件所在位置和時間信號的
裝置；
所述全數(shù)字化電子學(xué)系統(tǒng)具有接收所述探測器發(fā)射的所述位置和時間信號的裝置，所述全數(shù)字化電子學(xué)系統(tǒng)還具有對將所述Y光子事件所在位置和時間信號進行處理并制成響應(yīng)線信息，再將響應(yīng)線信息制成列表數(shù)據(jù)信息的裝置，所述全數(shù)字化電子學(xué)系統(tǒng)還具有將所述列表數(shù)據(jù)信息向外傳送的裝置；
所述圖像工作站具有接收所述列表數(shù)據(jù)信息的裝置，還具有將所述列表數(shù)據(jù)信息制成三維圖象的裝置。本發(fā)明采用全數(shù)字化電子學(xué)系統(tǒng)的PET成像，當(dāng)一對Y光子穿過人體組織后被探測器環(huán)上的兩個探測器同時捕獲，形成兩個事件。全數(shù)字化電子學(xué)系統(tǒng)接收這兩個事件的位置和時間信號，進行相應(yīng)的處理和符合檢測，形成符合事件以及相應(yīng)的響應(yīng)線信息。所有的響應(yīng)線信息以列表模式數(shù)據(jù)的形式送往圖像工作站進行數(shù)據(jù)處理及三維重建。本發(fā)明結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)大大簡化，由于采用全數(shù)字化的方式實現(xiàn)PET信號檢測、處理和數(shù)據(jù)采集等，系統(tǒng)集成度高，功能強大，處理實時性好，性能穩(wěn)定可靠，系統(tǒng)功能調(diào)整和升級方便。組裝過程中系統(tǒng)的調(diào)試和校正方便，有利于有效降低PET成像設(shè)備的生產(chǎn)成本和生產(chǎn)周期。本發(fā)明為了傳輸信息，可在所述全數(shù)字化電子學(xué)系統(tǒng)和圖像工作站之間設(shè)置傳輸通路。所述傳輸通路為光纖、線纜、以太網(wǎng)、PCI或PCI-e中的任意一種。本發(fā)明所述全數(shù)字化電子學(xué)系統(tǒng)包括與所述環(huán)形陣列式布置的探測器個數(shù)相同的若干原始事件檢測模塊、系統(tǒng)事件分類裝置和系統(tǒng)事件傳輸裝置，所述每個原始事件檢測裝置分別通過A/D轉(zhuǎn)換器連接在相應(yīng)的一個探測器上；所述各原始事件檢測裝置的輸出端經(jīng)系統(tǒng)事件分類裝置連接在系統(tǒng)事件傳輸裝置的輸入端上；所述全數(shù)字化電子學(xué)系統(tǒng)還設(shè)有為所述原始事件檢測裝置、系統(tǒng)事件分類裝置和系統(tǒng)事件傳輸裝置提供的電源、時鐘控制裝置。本發(fā)明所述各原始事件檢測模塊具有利用到達時間觸發(fā)和能量甄別判斷各探測器所捕獲的Y光子事件所在位置和時間信號是否屬于有效事件，如果屬于有效事件，則將該Y光子事件所在位置和時間信號按照原始Y光子事件字的格式鎖存后輸出的裝置。本發(fā)明所述原始事件檢測模塊包括位置信號基線恢復(fù)器、位置信號堆積恢復(fù)器、 位置信號數(shù)字積分器、時間信號基線恢復(fù)器、時間信號堆積恢復(fù)器、到達時間檢測器、事件時間計算器、X位置信號基線恢復(fù)器、X位置信號堆積恢復(fù)器、X位置信號數(shù)字積分器、Y位置信號基線恢復(fù)器、Y位置信號堆積恢復(fù)器、Y位置信號數(shù)字積分器、事件能量計算器、事件位置計算器、晶體查找表、能量甄別器和原始事件字拼接器；
所述位置信號基線恢復(fù)器、時間信號基線恢復(fù)器、X位置信號基線恢復(fù)器和Y位置信號基線恢復(fù)器分別通過A/D轉(zhuǎn)換器連接在相應(yīng)的探測器上；
所述位置信號基線恢復(fù)器通過所述位置信號堆積恢復(fù)器與位置信號數(shù)字積分器連
接；
所述X位置信號基線恢復(fù)器通過X位置信號堆積恢復(fù)器與X位置信號數(shù)字積分器連
接；
所述Y位置信號基線恢復(fù)器通過Y位置信號堆積恢復(fù)器與Y位置信號數(shù)字積分器連
接；
所述時間信號基線恢復(fù)器通過時間信號堆積恢復(fù)器與到達時間檢測器連接； 所述到達時間檢測器的信號輸出端分別連接在事件能時計算器和位置信號數(shù)字積分器、X位置信號數(shù)字積分器、Y位置信號數(shù)字積分器；所述事件能時計算器的輸入端連接在所述原始事件字拼接器上； 所述晶體查找表、位置信號數(shù)字積分器、X位置信號數(shù)字積分器、Y位置信號數(shù)字積分器的信號輸出端分別連接在所述原始事件字拼接器上；
所述位置信號數(shù)字積分器的信號輸出端還通過所述事件能量計算器分別連接在所述能量甄別器和原始事件字拼接器上；
所述能量甄別器的信號輸出端連接在所述原始事件字拼接器上。所述系統(tǒng)事件分類裝置包括一個單次事件引擎裝置、一個符合事件引擎裝置、一個隨機事件引擎裝置和一個時序事件引擎裝置；
所述單次事件引擎裝置具有掃描各個原始事件檢測模塊的輸出，并對各單次事件進行分離和處理的裝置，還具有將分離和處理的信息輸出并暫時存放在對應(yīng)的事件緩存器中；
所述符合事件引擎裝置具有掃描各個原始事件檢測模塊的輸出，并對任意兩個事件進行符合檢測和處理的裝置，還具有將分離和處理的信息輸出并暫時存放在對應(yīng)的事件緩存器中；
所述隨機事件引擎裝置具有掃描各個原始事件檢測模塊的輸出，并對任意兩個事件進行隨機符合檢測和處理的裝置，還具有將分離和處理的信息輸出并暫時存放在對應(yīng)的事件緩存器中；
所述時序事件引擎裝置具有用于產(chǎn)生可以插入系統(tǒng)數(shù)據(jù)流的時間定標信息的裝置，還具有將分離和處理的信息輸出并暫時存放在對應(yīng)的事件緩存器中。本發(fā)明所述系統(tǒng)事件傳輸裝置具有掃描各個事件緩存器的信息，并形成列表模式數(shù)據(jù)信息輸出的裝置。本發(fā)明所述電源、時鐘控制裝置具有為全數(shù)字化電子學(xué)系統(tǒng)中的原始事件檢測裝置、系統(tǒng)事件分類裝置和系統(tǒng)事件傳輸裝置提供電源和同步的工作時鐘、接收來自圖像工作站的控制命令并相應(yīng)控制各個功能模塊的協(xié)調(diào)工作，以及收集各個功能模塊的狀態(tài)信息并反饋至圖像工作站的裝置。


圖1為本發(fā)明的一種結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明全數(shù)字化電子學(xué)系統(tǒng)的總體框圖。圖3為本發(fā)明原始事件檢測模塊的功能結(jié)構(gòu)框圖。圖4為一個符合檢測的實例邏輯框圖。圖5為一個隨機事件檢測的實例邏輯框圖。圖6為一個系統(tǒng)事件傳輸機制的實例邏輯框圖。
具體實施例方式如圖1中所示，本發(fā)明設(shè)有環(huán)形陣列式布置的探測器、全數(shù)字化電子學(xué)系統(tǒng)和圖
像工作站。環(huán)形陣列式布置的探測器具有發(fā)射捕獲到的Y光子事件所在位置和時間信號的裝置；全數(shù)字化電子學(xué)系統(tǒng)具有接收所述探測器發(fā)射的所述位置和時間信號的裝置，全數(shù)字化電子學(xué)系統(tǒng)還具有對將所述Y光子事件所在位置和時間信號進行處理并制成響應(yīng)線
6信息，再將響應(yīng)線信息制成列表數(shù)據(jù)信息的裝置，所述全數(shù)字化電子學(xué)系統(tǒng)還具有將所述列表數(shù)據(jù)信息向外傳送的裝置；圖像工作站具有接收所述列表數(shù)據(jù)信息的裝置，還具有將所述列表數(shù)據(jù)信息制成三維圖象的裝置。當(dāng)一對Y光子穿過人體組織后被探測器環(huán)上的兩個探測器同時捕獲，形成兩個事件。全數(shù)字化電子學(xué)系統(tǒng)接收這兩個Y光子事件所在位置和時間信號，進行相應(yīng)的處理和符合檢測，形成符合事件以及相應(yīng)的響應(yīng)線信息。所有的響應(yīng)線信息以列表模式(list mode)數(shù)據(jù)的形式送往圖像工作站進行數(shù)據(jù)處理及三維重建。全數(shù)字化電子學(xué)系統(tǒng)與圖像工作站之間的列表模式數(shù)據(jù)傳輸通路包含，但不限于光纖、線纜、以太網(wǎng)以及PCI及PCI-e等計算機總線。全數(shù)字化電子學(xué)系統(tǒng)可以由圖像工作站控制，并反饋系統(tǒng)的狀態(tài)信息供圖像工作站查詢。全數(shù)字化電子學(xué)系統(tǒng)與圖像工作站之間的控制及狀態(tài)信息傳輸通路包含但不限于光纖、線纜、以太網(wǎng)、PCI及PCI-e等計算機總線、串口以及USB等計算機通用接口。圖1中數(shù)據(jù)存儲單元的作用是存儲PET成像系統(tǒng)采集到的原始數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)可以是列表模式數(shù)據(jù)，也可以是經(jīng)過計算機處理形成的正弦圖(Sinogram)。如圖2所示，全數(shù)字化電子學(xué)系統(tǒng)包括與環(huán)形陣列式布置的探測器個數(shù)相同的若干原始事件檢測模塊、系統(tǒng)事件分類裝置和系統(tǒng)事件傳輸裝置，每個原始事件檢測裝置分別通過A/D轉(zhuǎn)換器連接在相應(yīng)的一個探測器上。各原始事件檢測裝置的輸出端經(jīng)系統(tǒng)事件分類裝置連接在系統(tǒng)事件傳輸裝置的輸入端上。全數(shù)字化電子學(xué)系統(tǒng)還設(shè)有為所述原始事件檢測裝置、系統(tǒng)事件分類裝置和系統(tǒng)事件傳輸裝置提供的電源、時鐘控制裝置。來自探測器環(huán)上的各個探測器(圖2中所示的探測器1、探測器2、到探測器N)輸出所捕獲到的Y光子事件的位置和時間模擬信號。這些模擬信號通過多個通道的高速A/ D器件進行同步的模數(shù)轉(zhuǎn)換形成數(shù)字信號。這些數(shù)字信號再經(jīng)過原始事件檢測、系統(tǒng)事件分類兩個環(huán)節(jié)的全數(shù)字化處理后，由系統(tǒng)事件傳輸環(huán)節(jié)形成相應(yīng)的列表模式數(shù)據(jù)輸出。圖2中的原始事件檢測環(huán)節(jié)主要包含與系統(tǒng)探測器個數(shù)相對應(yīng)的若干原始事件檢測模塊。每一個原始事件檢測模塊對來自相應(yīng)探測器的、經(jīng)過數(shù)字化后的事件位置和時間信號進行處理，按照一定的系統(tǒng)設(shè)置，利用到達時間觸發(fā)和能量甄別判斷探測器所捕獲的事件是否屬于有效事件，如果屬于有效事件，則將本次事件按照原始事件字的格式鎖存后輸出。圖2中的系統(tǒng)事件分類環(huán)節(jié)主要包含一個單次事件引擎、一個符合事件引擎、一個隨機事件引擎以及一個時序事件引擎。單次事件引擎掃描各個原始事件檢測模塊的輸出，對系統(tǒng)中的單次事件進行分離和處理。符合事件引擎掃描各個原始事件檢測模塊的輸出，對任意兩個事件進行符合檢測和處理。隨機事件引擎掃描各個原始事件檢測模塊的輸出，對任意兩個事件進行隨機符合檢測和處理。時序事件引擎用于產(chǎn)生可以插入系統(tǒng)數(shù)據(jù)流的時間定標信息。這些引擎的輸出均遵照一定的系統(tǒng)事件字的格式，并暫時存放在對應(yīng)的事件緩存中。圖2中的系統(tǒng)事件傳輸環(huán)節(jié)主要包括一個系統(tǒng)事件傳輸機制。系統(tǒng)事件傳輸機制按照一定的機制掃描各個事件緩存，并形成最終的列表模式數(shù)據(jù)輸出。圖2中的系統(tǒng)電源、時鐘和控制模塊為全數(shù)字化電子學(xué)系統(tǒng)中的各個功能模塊提供電源和同步的工作時鐘，接收來自圖像工作站的控制命令并相應(yīng)控制各個功能模塊的協(xié)調(diào)工作，以及收集各個功能模塊的狀態(tài)信息并反饋至圖像工作站。如圖3所示，原始事件檢測模塊包括位置信號基線恢復(fù)器、位置信號堆積恢復(fù)器、 位置信號數(shù)字積分器、時間信號基線恢復(fù)器、時間信號堆積恢復(fù)器、到達時間檢測器、事件時間計算器、X位置信號基線恢復(fù)器、X位置信號堆積恢復(fù)器、X位置信號數(shù)字積分器、Y位置信號基線恢復(fù)器、Y位置信號堆積恢復(fù)器、Y位置信號數(shù)字積分器、事件能量計算器、事件位置計算器、晶體查找表、能量甄別器和原始事件字拼接器。位置信號基線恢復(fù)器、時間信號基線恢復(fù)器、X位置信號基線恢復(fù)器和Y位置信號基線恢復(fù)器分別通過A/D轉(zhuǎn)換器連接在相應(yīng)的探測器上。位置信號基線恢復(fù)器通過所述位置信號堆積恢復(fù)器與位置信號數(shù)字積分器連接。X位置信號基線恢復(fù)器通過X位置信號堆積恢復(fù)器與X位置信號數(shù)字積分器連接。
Y位置信號基線恢復(fù)器通過Y位置信號堆積恢復(fù)器與Y位置信號數(shù)字積分器連接。時間信號基線恢復(fù)器通過時間信號堆積恢復(fù)器與到達時間檢測器連接。到達時間檢測器的信號輸出端分別連接在事件能時計算器和位置信號數(shù)字積分器、X位置信號數(shù)字積分器、Y位置信號數(shù)字積分器。事件能時計算器的輸入端連接在所述原始事件字拼接器上。晶體查找表、位置信號數(shù)字積分器、X位置信號數(shù)字積分器、Y位置信號數(shù)字積分器的信號輸出端分別連接在所述原始事件字拼接器上。位置信號數(shù)字積分器的信號輸出端還通過所述事件能量計算器分別連接在所述能量甄別器和原始事件字拼接器上。能量甄別器的信號輸出端連接在所述原始事件字拼接器上。來自探測器模塊的位置和時間信號首先通過基線恢復(fù)器和堆積恢復(fù)器，以消除信號基線移動以及堆積事件的影響。作為一種實現(xiàn)方式，基線恢復(fù)器可以對事件到達前的若干點信號進行平均，作為基線的參考值，并將輸入信號減去相應(yīng)的參考值達到基線恢復(fù)的目的。作為一種實現(xiàn)方式，堆積恢復(fù)器可以利用事先計算存儲的信號波形模板對輸入信號進行匹配處理，進而將堆積后的事件分離并還原。到達時間檢測器從時間信號中提取事件的到達時間。作為一種實現(xiàn)方式，到達時間檢測器可以采用上升沿鑒別的方法，或者常數(shù)分量鑒別(Constant Fractional Discriminator，CFD)的方法。事件時間計算器對事件的到達時間賦予一個以系統(tǒng)時鐘為單位的時間值。作為一種實現(xiàn)方式，事件時間計算器可以是一個計數(shù)器加一個鎖存輸出單元。數(shù)字積分器對位置信號進行積分處理。積分的本質(zhì)是電荷電量的累積。作為一種實現(xiàn)方式，數(shù)字積分器可以采用累加器對一段時間范圍內(nèi)的數(shù)字信號的值進行累加。積分時間的起點可以是前述的事件到達時間，終點可以由積分時間常數(shù)決定。事件能量計算器從位置和信號的積分值中提取事件的能量信息。作為一種實現(xiàn)方式，事件能量計算器可以是一張查找表，表的內(nèi)容是位置和信號的積分數(shù)值與實際事件能量之間的標定關(guān)系。事件位置計算器從位置信號中計算事件在探測器表面的二維坐標值。作為一種實現(xiàn)方式，事件位置計算器可以計算χ位置與位置和的比值作為事件的X位置坐標，計算y位
8置與位置和的比值作為事件的Y位置坐標。由于探測器往往采用晶體陣列的形式，因此計算得到的表面二維坐標值可以通過晶體查找表對應(yīng)到相應(yīng)的晶體單元，并作為最終的事件位置輸出。能量甄別器通過對事件能量的判斷來確定探測器捕獲到的事件是否是一個好的事件。作為一種實現(xiàn)方式，能量甄別器可以是一個比較器，比較器的上限和下限分別代表了系統(tǒng)所設(shè)置的能量窗口。原始事件字拼接器將通過能量甄別的事件的相關(guān)信息按照約定的原始事件字的格式排列后鎖存輸出。本發(fā)明單次事件引擎對系統(tǒng)中的單次事件進行分離和處理。由于各個原始事件檢測器檢測輸出的原始事件均屬于系統(tǒng)的單次事件，因此單次事件引擎可以掃描各個原始事件檢測模塊，當(dāng)其有原始事件字輸出時，讀取原始事件字，并重新排列為系統(tǒng)事件字的格式即可。符合事件引擎對系統(tǒng)中的符合事件進行檢測和處理。符合檢測的基本方法是判斷兩個原始事件字中的到達時間是否位于符合時間窗口內(nèi)，如果是，則判斷為一個符合事件。 圖4給出了一個符合檢測的實現(xiàn)實例。在實際系統(tǒng)中，由于散射的影響，可能會造成假符合事件。對假符合事件的排除方法可以采用排他比較的形式，即在同一個時間窗口內(nèi)如果發(fā)生兩個或以上的符合事件，則認為是假符合事件，否則則認為是真符合事件。符合事件引擎對檢測到的真符合事件按照系統(tǒng)事件字的格式組合相關(guān)信息后輸出。本發(fā)明隨機事件引擎對系統(tǒng)中的隨機事件進行檢測和處理。隨機檢測的基本方法是將一個原始事件延遲后與另一個原始事件進行符合檢測，如果是，則判斷為一個隨機事件。圖5給出了一個隨機事件檢測的實現(xiàn)實例，隨機事件引擎對檢測到的隨機事件按照系統(tǒng)事件字的格式組合相關(guān)信息后輸出。本發(fā)明時序事件引擎產(chǎn)生可以插入系統(tǒng)數(shù)據(jù)流的時間定標信息。在動態(tài)成像模式的數(shù)據(jù)采集過程中，時間定標信息可以標定所采集到的數(shù)據(jù)的時刻，從而為后續(xù)的基于時間片的數(shù)據(jù)處理和三維重建提供了可能。作為一種實現(xiàn)方式，時序事件引擎可以是一級或若干級計數(shù)器的鎖存輸出。時序事件引擎對產(chǎn)生的時間定標數(shù)據(jù)按照系統(tǒng)事件字的格式輸
出ο系統(tǒng)事件傳輸機制按照一定的機制掃描各個系統(tǒng)事件緩存，并形成最終的列表模式數(shù)據(jù)輸出。圖6給出了一個系統(tǒng)事件傳輸機制的實現(xiàn)實例。它主要由一個多路開關(guān)和一個掃描選擇邏輯組成。掃描選擇邏輯對各個系統(tǒng)事件緩存進行輪詢掃描，如果事件緩存中存在系統(tǒng)事件，多路開關(guān)則讀取一個系統(tǒng)事件并輸出。輪詢掃描的方式可以由一個系統(tǒng)事件掃描模板來配置。通過這個模板，可以選擇掃描或忽略某種類型的系統(tǒng)事件。本發(fā)明所提出的全數(shù)字化電子學(xué)系統(tǒng)可以在圖像工作站的控制下在線調(diào)整工作狀態(tài)和工作參數(shù)。系統(tǒng)控制與查詢接口接收來自圖像工作站的控制命令和參數(shù)?？刂泼羁梢园ǖ幌抻谙到y(tǒng)工作模式、采集數(shù)據(jù)流模式、采集開始、采集暫停、采集結(jié)束等。 參數(shù)可以包括但不限于采集時間、能量甄別窗口、符合時間窗口等。全數(shù)字化電子學(xué)系統(tǒng)也可以向圖像工作站發(fā)送系統(tǒng)狀態(tài)信息，另外，在采集過程中也可以實時發(fā)送采集的實時狀態(tài)信息，包括但不限于單次事件計數(shù)率、符合事件計數(shù)率、隨機事件計數(shù)率、有效事件個數(shù)、采集持續(xù)時間等。本發(fā)明所提出的全數(shù)字化電子學(xué)系統(tǒng)的系統(tǒng)工作模式可以包括但不限于泛源圖 (flood image)模式和符合模式。系統(tǒng)工作模式的實現(xiàn)可以通過8中所述的系統(tǒng)事件掃描模板來實現(xiàn)。在泛源圖(flood image)模式下，系統(tǒng)事件掃描模板將配置為僅僅掃描系統(tǒng)單次事件緩存，而忽略所有其他系統(tǒng)事件緩存。在符合模式下，系統(tǒng)事件掃描模板將配置為忽略系統(tǒng)單次事件緩存。在符合模式下還可以設(shè)置系統(tǒng)的采集數(shù)據(jù)流模式，包括但不限于靜態(tài)數(shù)據(jù)采集模式和動態(tài)數(shù)據(jù)采集模式。在靜態(tài)數(shù)據(jù)采集模式下，系統(tǒng)事件掃描模板的配置為忽略系統(tǒng)單次事件緩存和系統(tǒng)時序事件緩存。在動態(tài)數(shù)據(jù)采集模式下，系統(tǒng)事件掃描模板的配置為忽略系統(tǒng)單次事件緩存，但包含系統(tǒng)時序事件緩存。本發(fā)明所提出的全數(shù)字化電子學(xué)系統(tǒng)除A/D轉(zhuǎn)換器件外，均采用數(shù)字電路實現(xiàn)。其具體實現(xiàn)平臺包含但不限于一片或多片專用集成電路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、一片或多片現(xiàn)場可編程邏輯陣列(Field Programmable Gate Array, FPGA)、一片或多片數(shù)字信號處理器件(Digital Signal Processor, DSP)以及一片或多片單片機、微處理器等通用處理器件等。其具體實現(xiàn)方式可以是一塊或多塊電路板以及電路板之間的互連。
權(quán)利要求
1.正電子發(fā)射斷層成像電子學(xué)系統(tǒng)的全數(shù)字化處理裝置，其特征在于 包括環(huán)形陣列式布置的探測器、全數(shù)字化電子學(xué)系統(tǒng)和圖像工作站；所述環(huán)形陣列式布置的探測器具有發(fā)射捕獲到的Y光子事件所在位置和時間信號的裝置；所述全數(shù)字化電子學(xué)系統(tǒng)具有接收所述探測器發(fā)射的所述位置和時間信號的裝置，所述全數(shù)字化電子學(xué)系統(tǒng)還具有對將所述Y光子事件所在位置和時間信號進行處理并制成響應(yīng)線信息，再將響應(yīng)線信息制成列表數(shù)據(jù)信息的裝置，所述全數(shù)字化電子學(xué)系統(tǒng)還具有將所述列表數(shù)據(jù)信息向外傳送的裝置；所述圖像工作站具有接收所述列表數(shù)據(jù)信息的裝置，還具有將所述列表數(shù)據(jù)信息制成三維圖象的裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述正電子發(fā)射斷層成像電子學(xué)系統(tǒng)的全數(shù)字化處理裝置，其特征在于在所述全數(shù)字化電子學(xué)系統(tǒng)和圖像工作站之間設(shè)置傳輸通路。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述正電子發(fā)射斷層成像電子學(xué)系統(tǒng)的全數(shù)字化處理裝置，其特征在于所述傳輸通路為光纖、線纜、以太網(wǎng)、PCI或PCI-e中的任意一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述正電子發(fā)射斷層成像電子學(xué)系統(tǒng)的全數(shù)字化處理裝置，其特征在于所述全數(shù)字化電子學(xué)系統(tǒng)包括與所述環(huán)形陣列式布置的探測器個數(shù)相同的若干原始事件檢測模塊、系統(tǒng)事件分類裝置和系統(tǒng)事件傳輸裝置，所述每個原始事件檢測裝置分別通過A/D轉(zhuǎn)換器連接在相應(yīng)的一個探測器上；所述各原始事件檢測裝置的輸出端經(jīng)系統(tǒng)事件分類裝置連接在系統(tǒng)事件傳輸裝置的輸入端上；所述全數(shù)字化電子學(xué)系統(tǒng)還設(shè)有為所述原始事件檢測裝置、系統(tǒng)事件分類裝置和系統(tǒng)事件傳輸裝置提供的電源、時鐘控制裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述正電子發(fā)射斷層成像電子學(xué)系統(tǒng)的全數(shù)字化處理裝置，其特征在于所述各原始事件檢測模塊具有利用到達時間觸發(fā)和能量甄別判斷各探測器所捕獲的 Y光子事件所在位置和時間信號是否屬于有效事件，如果屬于有效事件，則將該Y光子事件所在位置和時間信號按照原始Y光子事件字的格式鎖存后輸出的裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述正電子發(fā)射斷層成像電子學(xué)系統(tǒng)的全數(shù)字化處理裝置，其特征在于所述原始事件檢測模塊包括位置信號基線恢復(fù)器、位置信號堆積恢復(fù)器、位置信號數(shù)字積分器、時間信號基線恢復(fù)器、時間信號堆積恢復(fù)器、到達時間檢測器、事件時間計算器、 X位置信號基線恢復(fù)器、X位置信號堆積恢復(fù)器、X位置信號數(shù)字積分器、Y位置信號基線恢復(fù)器、Y位置信號堆積恢復(fù)器、Y位置信號數(shù)字積分器、事件能量計算器、事件位置計算器、 晶體查找表、能量甄別器和原始事件字拼接器；所述位置信號基線恢復(fù)器、時間信號基線恢復(fù)器、X位置信號基線恢復(fù)器和Y位置信號基線恢復(fù)器分別通過A/D轉(zhuǎn)換器連接在相應(yīng)的探測器上；所述位置信號基線恢復(fù)器通過所述位置信號堆積恢復(fù)器與位置信號數(shù)字積分器連接；所述X位置信號基線恢復(fù)器通過X位置信號堆積恢復(fù)器與X位置信號數(shù)字積分器連接；所述Y位置信號基線恢復(fù)器通過Y位置信號堆積恢復(fù)器與Y位置信號數(shù)字積分器連接；所述時間信號基線恢復(fù)器通過時間信號堆積恢復(fù)器與到達時間檢測器連接；所述到達時間檢測器的信號輸出端分別連接在事件能時計算器和位置信號數(shù)字積分器、X位置信號數(shù)字積分器、Y位置信號數(shù)字積分器；所述事件能時計算器的輸入端連接在所述原始事件字拼接器上；所述晶體查找表、位置信號數(shù)字積分器、X位置信號數(shù)字積分器、Y位置信號數(shù)字積分器的信號輸出端分別連接在所述原始事件字拼接器上；所述位置信號數(shù)字積分器的信號輸出端還通過所述事件能量計算器分別連接在所述能量甄別器和原始事件字拼接器上；所述能量甄別器的信號輸出端連接在所述原始事件字拼接器上。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述正電子發(fā)射斷層成像電子學(xué)系統(tǒng)的全數(shù)字化處理裝置，其特征在于所述系統(tǒng)事件分類裝置包括一個單次事件引擎裝置、一個符合事件引擎裝置、一個隨機事件引擎裝置和一個時序事件引擎裝置；所述單次事件引擎裝置具有掃描各個原始事件檢測模塊的輸出，并對各單次事件進行分離和處理的裝置，還具有將分離和處理的信息輸出并暫時存放在對應(yīng)的事件緩存器中；所述符合事件引擎裝置具有掃描各個原始事件檢測模塊的輸出，并對任意兩個事件進行符合檢測和處理的裝置，還具有將分離和處理的信息輸出并暫時存放在對應(yīng)的事件緩存器中；所述隨機事件引擎裝置具有掃描各個原始事件檢測模塊的輸出，并對任意兩個事件進行隨機符合檢測和處理的裝置，還具有將分離和處理的信息輸出并暫時存放在對應(yīng)的事件緩存器中；所述時序事件引擎裝置具有用于產(chǎn)生可以插入系統(tǒng)數(shù)據(jù)流的時間定標信息的裝置，還具有將分離和處理的信息輸出并暫時存放在對應(yīng)的事件緩存器中。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述正電子發(fā)射斷層成像電子學(xué)系統(tǒng)的全數(shù)字化處理裝置，其特征在于所述系統(tǒng)事件傳輸裝置具有掃描各個事件緩存器的信息，并形成列表模式數(shù)據(jù)信息輸出的裝置。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述正電子發(fā)射斷層成像電子學(xué)系統(tǒng)的全數(shù)字化處理裝置，其特征在于所述電源、時鐘控制裝置具有為全數(shù)字化電子學(xué)系統(tǒng)中的原始事件檢測裝置、系統(tǒng)事件分類裝置和系統(tǒng)事件傳輸裝置提供電源和同步的工作時鐘、接收來自圖像工作站的控制命令并相應(yīng)控制各個功能模塊的協(xié)調(diào)工作，以及收集各個功能模塊的狀態(tài)信息并反饋至圖像工作站的裝置。
全文摘要
正電子發(fā)射斷層成像電子學(xué)系統(tǒng)的全數(shù)字化處理裝置，涉及醫(yī)學(xué)成像技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及正電子發(fā)射斷層成像領(lǐng)域，特別涉及正電子發(fā)射斷層成像系統(tǒng)中的電子學(xué)、信號處理和數(shù)據(jù)處理的方法和設(shè)備。本發(fā)明的技術(shù)方案包括環(huán)形陣列式布置的探測器、全數(shù)字化電子學(xué)系統(tǒng)和圖像工作站。本發(fā)明結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)大大簡化，由于采用全數(shù)字化的方式實現(xiàn)PET信號檢測、處理和數(shù)據(jù)采集等，系統(tǒng)集成度高，功能強大，處理實時性好，性能穩(wěn)定可靠，系統(tǒng)功能調(diào)整和升級方便。組裝過程中系統(tǒng)的調(diào)試和校正方便，有利于有效降低PET成像設(shè)備的生產(chǎn)成本和生產(chǎn)周期。
文檔編號A61B6/03GK102274041SQ201110133028
公開日2011年12月14日 申請日期2011年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月23日
發(fā)明者居小平, 張輝, 王濤 申請人:江蘇中惠醫(yī)療科技股份有限公司