一種正電子發(fā)射斷層掃描成像系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及醫(yī)療設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種正電子發(fā)射斷層掃描成像系統(tǒng)及方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 正電子發(fā)射斷層掃描（PET，PositronEmissionTomograph)系統(tǒng)是根據(jù)注入體內(nèi) 的放射性核素在衰變過程中產(chǎn)生的正電子湮滅輻射和符合探測原理構(gòu)成的計算機斷層裝 置。PET技術(shù)是核醫(yī)學(xué)發(fā)展的一項最新技術(shù)，它從分子水平變化來反映細胞代謝及其功能改 變，具有極高的靈敏性和特殊性。
[0003] 將極其微量的正電子核素示蹤劑注射到人體內(nèi)，正電子在人體內(nèi)移動，并與人體 內(nèi)的負電子結(jié)合發(fā)生湮滅輻射，產(chǎn)生兩個能量相同、方向相反的γ光子，可由PET的探測器 對γ光子進行測量。因為兩個γ光子在人體內(nèi)移動的路徑不同，因此二者到達兩個探測 器的時間也有一定差別，若在規(guī)定的時間窗內(nèi)，探測器系統(tǒng)探測到兩個互成180度的γ光 子，就可將這一事件稱為符合事件。pet對符合事件進行處理及計算，形成反映人體臟器生 理功能和結(jié)構(gòu)的PET圖像。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)中，PET系統(tǒng)包括以下多個部件：探測器、數(shù)據(jù)采集電路、數(shù)據(jù)處理電路、 掃描床、通訊接口、控制計算機和重建計算機等。這些部件之間的通信總線包括多種，例如 包括：CAN總線、485總線和以太網(wǎng)等。由于存在多種總線，每種總線的通信協(xié)議有所區(qū)別， 需要采用多種總線控制方式，指令和數(shù)據(jù)的傳輸比較復(fù)雜。而且對于數(shù)據(jù)的符合處理，現(xiàn)有 技術(shù)采用了硬符合在線處理的方式，即數(shù)據(jù)采集電路從探測器采集的數(shù)據(jù)發(fā)送給所述數(shù)據(jù) 處理電路，數(shù)據(jù)處理電路通過硬件對數(shù)據(jù)進行符合處理，最后將符合處理的數(shù)據(jù)傳輸給重 建計算機，重建計算機來進行圖像的重建。
[0005] 但是，數(shù)據(jù)處理電路對數(shù)據(jù)進行符合處理的過程中，將會丟棄一些數(shù)據(jù)，重建計算 機在后續(xù)的圖像校正過程中，需要對丟棄的數(shù)據(jù)進行補充估算，這樣將影響最終圖像校正 的精確性。
[0006]因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員需要提供一種正電子發(fā)射斷層掃描成像系統(tǒng)及方法，能夠 使PET成像系統(tǒng)中的控制和數(shù)據(jù)傳輸更加便捷，圖像重建更加準確。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)本發(fā)明提供一種正電子發(fā)射斷層掃描成像系統(tǒng)及方法，能夠使 PET成像系統(tǒng)中的控制和數(shù)據(jù)傳輸更加便捷，圖像重建更加準確。
[0008] 本發(fā)明實施例提供一種正電子發(fā)射斷層掃描成像系統(tǒng)，包括以下部件：探測器、旋 轉(zhuǎn)運動控制模塊、床運動控制模塊、電源控制模塊、交換機和重建計算機；
[0009] 所述探測器、運動控制模塊、電源控制模塊和重建計算機均通過星形網(wǎng)絡(luò)拓撲的 方式連接所述交換機；
[0010] 所述探測器為環(huán)狀結(jié)構(gòu)，包括M*N個探測器單元，所述環(huán)狀結(jié)構(gòu)的圓周上平均分 布Μ個探測器單元，所述環(huán)狀結(jié)構(gòu)的軸向平均分布N個探測器單元；每個所述探測器單元分 別配置唯一的IP地址；所述Μ和N均為大于1的整數(shù)；
[0011] 所述探測器單元將檢測的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)線和交換機發(fā)送給所述重建計算機；所述 探測器單元發(fā)送的數(shù)據(jù)攜帶位置信息、采集時間信息和所述IP地址；
[0012] 所述重建計算機，用于根據(jù)所述位置信息、采集時間信息和IP地址對所述數(shù)據(jù)進 行符合處理，利用符合處理后得到的符合數(shù)據(jù)進行圖像重建。
[0013] 優(yōu)選地，每個所述探測器單元包括壓縮單元和發(fā)送單元；
[0014] 所述壓縮單元，用于以預(yù)設(shè)周期為單位將檢測的數(shù)據(jù)壓縮為數(shù)據(jù)包；
[0015] 所述發(fā)送單元，用于按照所述環(huán)狀結(jié)構(gòu)的排列方式依次將所述數(shù)據(jù)包通過所述網(wǎng) 絡(luò)總線和交換機發(fā)送給所述重建計算機。
[0016] 優(yōu)選地，所述預(yù)設(shè)周期包括η個采集周期，所述η為大于1的整數(shù)；所述數(shù)據(jù)中還 攜帶數(shù)據(jù)索引，所述數(shù)據(jù)索引用于表征所述探測器單元的數(shù)據(jù)是否有效；
[0017] 所述重建計算機包括：解壓縮單元、分離單元和剔除單元；
[0018] 所述解壓縮單元，用于對所有所述發(fā)送單元發(fā)送的所述數(shù)據(jù)包進行解壓縮；
[0019] 所述分離單元，用于將解壓縮后的所有發(fā)送單元發(fā)送的數(shù)據(jù)按照所述采集周期進 行分離；
[0020] 所述剔除單元，用于以所述采集周期為單位利用所述數(shù)據(jù)索引剔除分離后的數(shù)據(jù) 中的無效數(shù)據(jù)，獲得有效數(shù)據(jù)。
[0021] 優(yōu)選地，所述重建計算機包括：排序單元、第一類符合數(shù)據(jù)獲得單元和第二類符合 數(shù)據(jù)獲得單元；
[0022] 所述排序單元，用于將每個所述采集周期中的有效數(shù)據(jù)按照所述采集時間信息中 時間的先后進彳丁排序；
[0023] 所述第一類符合數(shù)據(jù)獲得單元，用于對排序后的數(shù)據(jù)通過預(yù)定時間窗進行切割， 獲得每個預(yù)定時間窗長度內(nèi)的第一類符合數(shù)據(jù)；
[0024] 所述第二類符合數(shù)據(jù)獲得單元，用于根據(jù)所述位置信息和所述IP地址從所述第 一類符合數(shù)據(jù)中挑選滿足預(yù)定位置區(qū)域的符合數(shù)據(jù)作為第二類符合數(shù)據(jù)，所述第二類符合 數(shù)據(jù)為圖像重建需要的符合數(shù)據(jù)。
[0025] 優(yōu)選地，所述N的個數(shù)可配置。
[0026] 本發(fā)明實施例提供一種正電子發(fā)射斷層掃描成像方法，應(yīng)用于正電子發(fā)射斷層掃 描成像系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：探測器、運動控制模塊、電源控制模塊、交換機和重建計算機；所 述探測器、旋轉(zhuǎn)運動控制模塊、床運動控制模塊、電源控制模塊和重建計算機均通過星型網(wǎng) 絡(luò)拓撲的方式連接所述交換機；
[0027] 所述探測器為環(huán)狀結(jié)構(gòu)，包括M*N個探測器單元，所述環(huán)狀結(jié)構(gòu)的圓周上平均分 布Μ個探測器單元，所述環(huán)狀結(jié)構(gòu)的軸向平均分布N個探測器單元；每個所述探測器單元配 置唯一的IP地址；所述Μ和Ν均為大于1的整數(shù)；
[0028] 所述探測器單元將檢測的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)線和交換機發(fā)送給所述重建計算機；所述 探測器單元發(fā)送的數(shù)據(jù)攜帶位置信息、采集時間信息和所述IP地址；
[0029] 所述重建計算機根據(jù)所述位置信息、采集時間信息和IP地址對所述數(shù)據(jù)進行符 合處理，利用符合處理后得到的符合數(shù)據(jù)進行圖像重建。
[0030] 優(yōu)選地，所述探測器單元將檢測的數(shù)據(jù)通過所述網(wǎng)絡(luò)總線和交換機發(fā)送給所述重 建計算機，具體為：
[0031] 每個所述探測器單元以預(yù)設(shè)周期為單位將檢測的數(shù)據(jù)壓縮為數(shù)據(jù)包；
[0032] 每個所述探測器單元按照所述環(huán)狀結(jié)構(gòu)的排列方式依次將自身的所述數(shù)據(jù)包通 過所述網(wǎng)絡(luò)總線和交換機發(fā)送給所述重建計算機。
[0033] 優(yōu)選地，所述預(yù)設(shè)周期包括η個采集周期，所述η為大于1的整數(shù)；所述數(shù)據(jù)中還 攜帶數(shù)據(jù)索引，所述數(shù)據(jù)索引用于表征所述探測器單元的數(shù)據(jù)是否有效；所述重建計算機 對所述數(shù)據(jù)進行符合處理之前，還包括：
[0034] 對所有所述探測器單元發(fā)送的所述數(shù)據(jù)包進行解壓縮將解壓縮后的數(shù)據(jù)按照所 述采集周期進行分離；
[0035] 以所述采集周期為單位利用所述數(shù)據(jù)索引剔除分離后的數(shù)據(jù)中的無效數(shù)據(jù)，獲得 有效數(shù)據(jù)。
[0036] 優(yōu)選地，所述重建計算機對所述數(shù)據(jù)進行符合處理，具體包括：
[0037] 將每個所述采集周期中的有效數(shù)據(jù)按照所述采集時間信息中時間的先后進行排 序；
[0038] 對排序后的數(shù)據(jù)通過預(yù)定時間窗進行切割，獲得每個預(yù)定時間窗長度內(nèi)的第一類 符合數(shù)據(jù)；
[0039] 根據(jù)所述位置信息和所述IP地址從所述第一類符合數(shù)據(jù)中挑選滿足預(yù)定位置區(qū) 域的符合數(shù)據(jù)作為第二類符合數(shù)據(jù)，所述第二類符合數(shù)據(jù)為圖像重建需要的符合數(shù)據(jù)。
[0040] 優(yōu)選地，所述N的個數(shù)可配置。
[0041] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明至少具體以下優(yōu)點：
[0042] 所述探測器、旋轉(zhuǎn)運動控制模塊、床運動控制模塊、電源控制模塊和重建計算機均 通過星型網(wǎng)絡(luò)拓撲的方式連接所述交換機，這樣由于各個部件之間采用單一的網(wǎng)絡(luò)總線進 行通信，總線通信協(xié)議統(tǒng)一，數(shù)據(jù)交互方便。而現(xiàn)有技術(shù)中采用多總線進行通信，數(shù)據(jù)交互 繁雜。并且每個探測器單元具有獨立的數(shù)據(jù)傳輸功能，直接將檢測數(shù)據(jù)傳送給重建計算機， 中間不需要專門的數(shù)據(jù)處理電路，因此，重建計算機可以獲得探測器單元檢測的原始數(shù)據(jù)， 而不是經(jīng)過數(shù)據(jù)處理電路丟棄部分數(shù)據(jù)后剩余的數(shù)據(jù)，這樣可以提高重建計算機進行符合 處理的效率，不必對丟棄的數(shù)據(jù)進行補充估算。
【附圖說明】
[0043] 為了更清楚地說明本申請實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 申請中記載的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下， 還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。
[0044]圖la是現(xiàn)有技術(shù)中的正電子發(fā)射斷層掃描成像系統(tǒng)示意圖。
[0045]圖lb為本發(fā)明提供的正電子發(fā)射斷層掃描成像系統(tǒng)實施例一示意圖；
[0046] 圖2a為本發(fā)明提供的沿軸向方向探測器的剖面圖；
[0047] 圖2b為本發(fā)明提供的沿徑向方向探測器的剖面圖；
[0048] 圖2c為本發(fā)明提供的探測器在平面坐標系中的展開示意圖；
[0049] 圖3為本發(fā)明提供的正電子發(fā)射斷層掃描成像系統(tǒng)實施例二示意圖；
[0050] 圖4為本發(fā)明提供的正電子發(fā)射斷層掃描成像方法實施例一流程圖；
[0051] 圖5是本發(fā)明提供的正電子發(fā)射斷層掃描成像方法實施例二流程圖。