[发明专利]基于时间过阈的晶体位置编码方法及系统

说明书

本发明提供了一种基于时间过阈的晶体位置编码方法及系统，测量方法包括：配置探测器模块；配置位置编码模块，包括电阻网络电路、比较器、脉宽测量模块；电阻网络电路叠加形成SiPM阵列输出的N个X方向的第一和信号和M个Y方向的第二和信号，比较器接收第一和信号和第二和信号，并分别与一电压阈值比较，形成时间过阈脉冲信号；锁相环生成采样时钟，并对时间过阈脉冲信号编码，形成位置编码，脉宽测量模块采集上升沿和下降沿于位置编码内的位置，计算脉宽。采用上述技术方案后，利用FPGA芯片本身的资源对激发晶体位置作编码，且识别精准度高。

技术领域

本发明涉及医疗设备领域，尤其涉及一种基于时间过阈的晶体位置编码方法及系统。

背景技术

目前基于硅光电倍增管(Silicon Photomultiplier,SiPM)探测器件由于其良好的能量和时间分辨率以及磁兼容性能越来越多地应用在正电子发射计算机断层显像(Positron Emission Tomography，PET)系统中。其原理是利用探测器晶体模块捕获的高能Gamma光子转化成的低能可见光信号，然后通过SiPM转换为电信号，再利用能量测量装置和时间测量装置(Time-Digital Converter,TDC)得到该电信号的能量和达到时间信息。然后利用后端的符合判选等方法筛选出有效信号，进而通过图像重建算法得到光子产生的精准位置。

实现过程中，为了控制系统成本和复杂度，一般采用一个SiPM探测器对应多个晶体进行耦合，然后通过多路复用的行列读出电路对位置、能量和时间进行检出。其中，基于重心法的位置检出电路由于其良好的探测效率和位置分辨性能得到广泛应用。目前已经发明出的的重心法位置检出电路大部分都是通过阻容编码网络，利用中高速模拟数字转换器(Analog-Digital Converter，ADC)将编码网络不同位置输出的能量数字化，然后进一步计算得到激发的晶体位置编码。这些方法基本上都需要大量的商用ADC芯片，增加系统复杂度、成本和功耗。

因此，需要一种新型的晶体位置编码方法及系统，省去了商用ADC芯片，大大降低了系统复杂度、成本和功耗。

发明内容

为了克服上述技术缺陷，本发明的目的在于提供一种基于时间过阈的晶体位置编码方法及系统，利用FPGA芯片本身的资源对激发晶体位置作编码，且识别精准度高。

本发明公开了一种基于时间过阈的晶体位置编码方法，用于分光PET设备内，包括如下步骤：

基于如下设置配置PET设备的探测器模块，探测器模块包括SiPM阵列和LYSO晶体整列，且SiPM阵列中的SiPM单元和LYSO晶体阵列中的LYSO单元以2：3的排布形式耦合；

基于如下设置配置位置编码模块，位置编码模块模块包括电阻网络电路、比较器、脉宽测量模块；

电阻网络电路叠加形成SiPM阵列输出的N个X方向的第一和信号和M个Y方向的第二和信号，比较器接收第一和信号和第二和信号，并分别与一电压阈值比较，并基于比较结果形成时间过阈脉冲信号；

脉宽测量模块包括的FPGA芯片内的锁相环生成采样时钟，并对每一第一和信号和每一第二和信号在采样时钟内的每一采样时刻下作编码，以形成对应每一第一和信号和每一第二和信号的位置编码，脉宽测量模块采集每一时间过阈脉冲信号内任意脉冲的上升沿和下降沿于位置编码内的位置，以计算上升沿和下降沿间的脉宽。

优选地，电阻网络电路叠加形成SiPM阵列输出的N个X方向的第一和信号和M个Y方向的第二和信号，比较器接收第一和信号和第二和信号，并分别与一电压阈值比较，并基于比较结果形成时间过阈脉冲信号的步骤包括：

电阻网络电路接收8*8个SiPM单元的输出信号，并对相同X方向的第一信号求和形成8个第一和信号，对相同Y方向的第二信号求和形成8个第二和信号；