[发明专利]基于FPGA符合的自由结构PET成像方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于FPGA符合的自由结构PET成像方法及系统，PET探测器结构包括单环形、双环形、双平板型、半圆形、半球形、三角形、四方形或直角形，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，直接接入4块ADC进行数字化采集和处理，每2块ADC的数字信号传输到1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，实现16组数据在线符合；通过FPGA处理后，信号传至上位机进行离线处理分析，完成图像重建，得到PET断层图像。本发明探测器结构更加紧凑，降低了仪器功耗和成本，探测器结构可自由调整结构，使设备紧贴病灶，实现高灵敏度、高计数率，大幅度提升空间分辨率。

技术领域

本发明属于临床PET成像技术领域，尤其涉及一种基于FPGA符合的自由结构PET成像方法及系统。

背景技术

正电子发射断层成像(Positron Emission Tomography，PET)是一种无创伤性高品质影像诊断技术，主要用于确定癌症、肿瘤等是否存在、是否扩散转移等，确定心、脑血管疾病及神经性疾病。符合探测技术是指符合线路接受前置电路传送的个体γ事件，并确定它是否属于符合状态，利用该技术可进行正电子放射性核素示踪成像，应用该技术能大大提高探测的灵敏度。

目前，PET/CT和PET/MR融合成像已经被广泛研究和应用，但大型的PET设备造价高昂，占据空间较大，其空间分辨率只能够满足人体各种功能性成像需求，并不能满足临床前期实验的小动物高精度成像要求，现有的小动物PET体积较大，仪器功耗大，系统的灵活性较差，PET模块结构单一且探测器模块数目多，需使用大量模拟电路电子学模块，成本较高，PET成像系统灵活性低，不能根据成像的对象和用户要求调整结构，灵敏度和计数率不够高。

发明内容

针对上述背景技术中指出的不足，本发明提供了一种基于FPGA符合的自由结构PET成像方法及系统，旨在解决上述背景技术中现有技术存在的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种基于FPGA符合的自由结构PET成像方法，该方法包括以下步骤：

(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，直接与64路同步数据获取系统相连。最大程度地减小了探测器成本、探测器模块体积以及非线性效应对的分辨率影响。

PET探测器布局结构包括以下几种：

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；