[发明专利]一种基于多址超宽带的PET传感数据传输系统

说明书

本发明公开了一种基于多址超宽带的PET传感数据传输系统，包括γ光子探测器环、高速模数转换器、时钟同步器、超宽带信号发射端、超宽带信号接收端和图像重建工作站；超宽带信号发射端包括发射端缓存器、发射端伪随机码序列发生器、UWB脉冲发生器、滤波器和发射端天线；超宽带信号接收端包括接收端天线、宽带放大与处理模块、接收端伪随机码序列发生器、接收端缓存器和以太网卡接口，接收端伪随机码序列发生器与发射端伪随机码序列发生器同步。本发明将超宽带无线传输技术结合数字化PET系统，摆脱了有线连接束缚，通过多址调制技术解决了信息干扰问题。

技术领域

本发明属于无线传输技术领域，特别涉及了一种基于多址超宽带的PET传感数据传输系统。

背景技术

正电子发射断层成像(Positron Emission Tomography，简称PET)是当今医学领域尖端水平的造影方法，它能够根据生物体内放射示踪剂的分布状态而无创、定量、动态地评估人体内各种器官的代谢水平、生化反应和功能活动。PET在重大疾病的早期诊断、疗效评估以及基础研究等方面有着独特的应用价值。PET通过探测器模块接收正电子湮灭发射出的一对γ光子并转换为脉冲电信号输出，然后利用信号处理提取γ光子能量、位置、时间信息，该信息上传至计算机后用于图像重建。PET在单次普通扫描事例中，产生的符合事件多达几百万，若通过提高探测器分辨率来提高PET系统分辨率，那么探测器将接收到更多的符合数据。

随着PET技术的不断发展，一种结构灵活、布局可调整的PET系统成为近年研究的热点。尤其一些大尺寸PET探测设备的设计，为了增加灵活性，降低成本和复杂度，往往会通过减少探测器数量并加入旋转功能，达到整环采集相似的效果，例如探测孔径可变的旋转式PET系统，分辨率可调的旋转式PET系统等。在传统PET设备中，PET采集系统与图像重建工作站之间均采用有线连接方式，运用PCI、千兆或万兆等高速硬件传输接口进行大容量数据传输。尽管这些硬件传输方式及其传输协议能满足高速大容量数据传输条件，但针对旋转采集式PET设备，存在旋转采集时线缆缠绕问题，提高了PET系统研制的成本和难度。

因此，如何摆脱有线连接线的束缚，同时满足大容量数据的高速传输，是实现旋转式结构可变PET系统需要解决的首要难题。与此同时，若仅采用一般调制的超宽带技术无线传输时，能解决线缆缠绕问题，但当区域内存在多台PET设备同时工作，相互之间由于频段重叠，会发生较严重的信息干扰问题。

发明内容

为了解决上述背景技术提出的技术问题，本发明旨在提供一种基于多址超宽带的PET传感数据传输系统，将超宽带无线传输技术结合数字化PET系统，摆脱有线连接束缚，通过多址调制技术解决信息干扰问题。

为了实现上述技术目的，本发明的技术方案为：

一种基于多址超宽带的PET传感数据传输系统，包括γ光子探测器环、高速模数转换器、时钟同步器、超宽带信号发射端、超宽带信号接收端和图像重建工作站；所述超宽带信号发射端包括发射端缓存器、发射端伪随机码序列发生器、UWB脉冲发生器、滤波器和发射端天线；所述超宽带信号接收端包括接收端天线、宽带放大与处理模块、接收端伪随机码序列发生器、接收端缓存器和以太网卡接口，接收端伪随机码序列发生器与发射端伪随机码序列发生器同步；γ光子探测器环将接收到的γ光子转化为电信号输出至高速模数转换器，时钟同步器为高速模数转换器提供时钟源，高速模数转换器将接收到的电信号转化为数字信号并传送给超宽带信号发射端，发射端缓存器对高速模数转换器传送的数字信号进行缓存，发射端伪随机码序列发生器产生伪随机码，将缓存的数字信号与伪随机码进行二进制求和运算得到二进制码，将该二进制码作为时延调制的控制码，控制UWB脉冲发生器产生超宽带信号，该超宽带信号经滤波器滤波后通过发射端天线发送，并被接收端天线接收，宽带放大与处理模块对接收到的信号进行包络检波、放大和整形处理，得到基带的TH-PPM信号，接收端伪随机码序列发生器对该基带信号进行相关检测和解码，将解码后的信号存入接收端缓存器并传输至图像重建工作站。