[发明专利]基于FPGA符合的自由结构PET成像方法及系统

权利要求书

1.基于FPGA符合的自由结构PET成像方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)设置PET探测器结构

根据需求设计对应的PET探测器结构，PET探测器结构由16个探测器模块组成，每个探测器模块均输出4路模拟信号，整个PET探测器共输出64路模拟信号，所述PET探测器结构包括：

单环形：16个探测器模块置于同一平面内，采用环形布局方式，组成封闭的圆环形；

双环形：16个探测器模块采用环形布局方式，每8个探测器模块组成一层封闭的圆环，形成平行的两层环形结构；

双平板型：16个探测器模块采用平板相对布局方式，每8个探测器模块组成一层平板，每层平板结构由两组探测器模块紧密平行排布，每组4个探测器模块紧密平行放置，两层平板结构正向相对，其间距为8.9cm；

半圆形：16个探测器模块置于同一平面内，形成半圆形；

半球形：16个探测器模块分为上中下三层结构，上层和中层均采用环形分布结构，上层由10个探测器模块形成一个环形，且每个探测器模块平行于水平面；中层由5个探测器模块形成一个环形，且5个探测器模块的顶部与上层中相间隔的5个探测器模块的底部接触，中层中的每个探测器模块外边缘向下方倾斜45°；下层为1个探测器模块，且设置于PET探测器结构的中心并垂直于水平面；

三角形：16个探测器模块置于同一平面内，形成三角形结构，三边分别对应5、5、6个探测器模块；

四方形：16个探测器模块置于同一平面内，形成四边形结构，每条边均放置4个探测器模块；

直角形：16个探测器模块采用两层重叠的直角结构布局，每层直角边由8个探测器模块构成，每条直角边均为4个探测器模块；

(2)数据采集与处理

所述PET探测器输出的64路模拟信号直接接入4块模拟数字转换模块进行数字化采集和处理，每2块模拟数字转换模块的数字信号传输到1块FPGA，共采用2块FPGA，2块FPGA通过FPGA夹层卡进行数据交互，进行信号在线处理，包括信号识别、基线恢复、寻峰采集或波形采集以及探测器之间的符合逻辑，实现16组数据在线符合，FPGA符合根据PET探测器结构而自由编写，以达到符合目的；所述4块模拟数字转换模块使用同一外部触发信号，模拟数字转换模块与FPGA均采用同一外部时钟信号；

不同PET探测器结构对应的符合逻辑关系如下：

单环形：每个探测器模块不与相邻探测器模块符合，与其余探测器模块符合，即每个探测器模块均与13个模块进行符合逻辑，共构成104对符合逻辑关系，形成环形视场；

双环形：同层圆环中，每个探测器模块不与相邻探测器模块符合，与其余探测器模块符合，即同层圆环中，每个探测器模块均与5个探测器模块进行符合逻辑，共构成20对符合逻辑关系；相异两层探测器模块间同层符合关系，即该模块与其径向异层同位置模块符合关系相同，构成20对符合逻辑关系，整体双环形共构成40对符合逻辑关系，形成环形视场；

双平板型：每个探测器模块不与同一平板上的探测器模块符合，与相对平板上的探测器模块符合，每个探测器模块均与8个模块进行符合逻辑，共构成64对符合逻辑关系，形成正方体视场；

半圆形：每个探测器模块不与相邻探测器模块符合，与其余探测器模块符合，共构成94对符合逻辑关系，形成半圆形视场；

半球形：上层探测器模块与上层中非相邻探测器模块符合，上层模块与中层非轴向同位置探测器模块符合，中层探测器模块与中层中非相邻探测器模块符合，下层探测器模块与上、中层各探测器模块均符合，形成半球形视场；

三角形：每个探测器模块不与同边上的探测器模块符合，与其余两边的探测器模块符合，共构成55对符合逻辑关系，形成三角形视场；

四方形：每个探测器模块不与同边上的探测器模块符合，与其余三边的探测器模块符合，共构成96对符合逻辑关系，形成正方形视场；

直角形：每个探测器模块不与同一直角边上的探测器模块符合，与另一直角边的探测器模块符合，共构成64对符合逻辑关系，形成直角三角形视场；

(3)获取PET断层图像

通过FPGA处理后，信号以二进制数据格式存至FPGA内存中，等待信号传输命令，FPGA收到命令后将内存中的信号传至上位机保存，数据保存至上位机后，进行离线处理分析，完成图像重建，得到PET断层图像。