[发明专利]一种全数字化处理装置的全数字化电子学系统

说明书

技术领域

本发明涉及医学成像技术领域，特别涉及正电子发射断层成像领域。

背景技术

正电子发射断层成像（Positron Emission Tomography，PET）是一种核医学成像技术。它可以在分子水平上对人体内组织的功能信息，如生理、病理变化等进行实时、无创、动态的在体成像，在诸如癌症的早期检测、诊断、分级、治疗方案制定、疗效评价和跟踪、复发检测等方面具有不可替代的作用。

PET成像的基本原理是：向人体注射经过放射性同位素（如F¹⁸等）标记的药物，这些药物到达人体内部的器官和组织。放射性同位素由于衰变释放出β粒子。β粒子在人体内湮灭后产生一对方向相反的γ光子。这一对γ光子穿过人体组织后分别投影在探测器阵列上。探测器阵列上的两个探测器模块同时检测到这两个γ光子，称为符合（coincidence）检测。两个探测器之间的几何连线反映了γ光子穿过人体的方向，称为响应线（Line of Response，LOR）。对所有的响应线进行数据采集后，通过计算机三维重建技术，可以获得人体内放射性同位素药物的空间、浓度和时间分布，并可以采用图像的形式形象地加以显示和呈现。从上述成像原理也可以看出，PET成像的的主要功能单元包含探测器、电子学系统和计算机算法及软件三个部分。

传统的PET成像设备是一个非常复杂的系统。其中的电子学系统需要完成探测器信号的读出、信号处理、符合检测和数据采集等功能。传统的做法是采用多个分离的部件来实现这些功能，体积庞大，部件之间的连接复杂，检测和调试繁琐，不仅成本较高，而且系统整体可靠性差。由于这些分离的部件功能单一固定，系统功能的调整和可升级性差，较难满足现代技术和临床应用的更新和发展。

这些因素都造成了传统的PET成像设备结构比较复杂，设计和生产成本高，生产周期长。

为了简化系统，发明人提出一种全数字化处理的正电子发射断层成像电子学系统的全数字化处理装置，由于采用全数字化的方式实现PET信号检测、处理和数据采集等，系统集成度高，功能强大，处理实时性好，性能稳定可靠，系统功能调整和升级方便。

在全数字化处理的正电子发射断层成像电子学系统的全数字化处理装置中核心部件为将捕获到的γ光子事件所在位置和时间信号制成列表数据信息的电子学系统。

发明内容

本发明目的就是研究一种与全数字化处理的正电子发射断层成像电子学系统的全数字化处理装置配套的全数字化电子学系统。

本发明包括与环形阵列式布置的探测器个数相同的若干原始事件检测模块、系统事件分类装置和系统事件传输装置，所述每个原始事件检测装置分别通过A/D转换器连接在相应的一个探测器上；所述各原始事件检测装置的输出端经系统事件分类装置连接在系统事件传输装置的输入端上；所述全数字化电子学系统还设有为所述原始事件检测装置、系统事件分类装置和系统事件传输装置提供的电源、时钟控制装置。

来自探测器环上的各个探测器输出所捕获到的γ光子事件的位置和时间模拟信号，这些模拟信号通过多个通道的高速A/D器件进行同步的模数转换形成数字信号。这些数字信号再经过原始事件检测、系统事件分类两个环节的全数字化处理后，由系统事件传输环节形成相应的列表模式数据输出。

本发明能满足全数字化处理的正电子发射断层成像电子学系统的全数字化处理装置的需要，能将

一对γ光子穿过人体组织后被探测器环上的两个探测器同时捕获所形成的事件接收后进行相应的处理和符合检测，形成符合事件以及相应的响应线信息，再将所有的响应线信息以列表模式数据的形式送往图像工作站，以便进行数据处理及三维重建。

本发明所述各原始事件检测模块具有利用到达时间触发和能量甄别判断各探测器所捕获的γ光子事件所在位置和时间信号是否属于有效事件，如果属于有效事件，则将该γ光子事件所在位置和时间信号按照原始γ光子事件字的格式锁存后输出的装置。

本发明所述原始事件检测模块包括位置信号基线恢复器、位置信号堆积恢复器、位置信号数字积分器、时间信号基线恢复器、时间信号堆积恢复器、到达时间检测器、事件时间计算器、X位置信号基线恢复器、X位置信号堆积恢复器、X位置信号数字积分器、Y位置信号基线恢复器、Y位置信号堆积恢复器、Y位置信号数字积分器、事件能量计算器、事件位置计算器、晶体查找表、能量甄别器和原始事件字拼接器；

所述位置信号基线恢复器、时间信号基线恢复器、X位置信号基线恢复器和Y位置信号基线恢复器分别通过A/D转换器连接在相应的探测器上；