[發明專利]一種正電子斷層掃描中符合系統及符合方法

有效

• 申請號: 200710064593.8
• 申請日: 2007-03-21
• 公開（公告）號: CN101268949A
• 公開（公告）日: 2008-09-24
• 發明（設計）人: 李可;魏龍;李道武;章志明;孔偉;單寶慈;王寶義
• 申請（專利權）人: 中國科學院高能物理研究所
• 主分類號: A61B6/03
• 分類號: A61B6/03;G06F17/00;G06Q50/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司
• 代理人: 周國城

技術領域

本發明涉及醫學斷層成像及核成像領域，特別是一種用于正電子斷層掃描設備(Positron?Emission?Tomography，PET)中符合系統的設計方法。

背景技術

符合探測是正電子發射斷層掃描儀(PET)的本質，其設計好壞直接影響整個系統的性能。注入生物體內的放射性藥物衰變產生的正電子與生物體內的電子發生湮沒反應，產生兩個方向相反、能量大小為511keV的γ光子對，如果在一定時間窗內同時被探測器捕捉，則稱為探測到一個符合事例。如圖1中1表示正電子湮沒產生兩個能量相等，方向相反的γ光子2a和2b，它們可被兩個相對放置的探測器3a，3b探測到。1表示含有¹⁸F、²²Na、¹¹C等放射性同位素的物質，發生β衰變后產生正電子，與周圍的電子發生湮沒反應。2a和2b代表正電子湮沒后產生的兩個能量相等，方向相反飛行的γ光子。3a，3b表示能夠探測到γ光子的探測器(在PET中常用閃爍晶體配合位置靈敏的光電倍增管構成，也可以使用其它可探測到γ光子的探測器組合方式。)

圖2中4a，4b代表圖1中的兩個γ光子2a，2b分別到達3a，3b兩個探測器的時刻t1、t2。如果它們之間的差異小于預先設定的時間窗5，則認為這兩個γ光子是由同一個湮沒事件產生的，這個過程稱為符合探測。

由于散射以及偶然符合等影響，在探測到時間上符合的事件后，符合系統需要進一步判斷這兩個光子信號是否由同一個事件產生。為了減少電路部分的系統死時間，PET儀器要求符合系統對這些光子做出快速判斷。

傳統PET設計中，符合系統電路采用分離器件搭制而成，電路龐雜，不易檢測且造價較高；也有一些PET中符合系統電路采用專用集成電路(Application?Specific?Integrated?Circuit，ASIC)制作而成，雖然將符合系統電路大為簡化，但造價依然很高，并且制作周期長。

發明內容

為了解決現有技術造價高，制作周期長的問題，本發明設計采用FPGA為核心來實現PET符合系統處理，硬件電路實現簡單、造價低廉，并且能夠快速實現的一種正電子斷層掃描中符合系統及設計方法。

為了實現上述目的，本發明一方面，是提供一種正電子斷層掃描中符合系統，技術方案包括：

第一組板卡，用于接收并處理表示各個探測器組塊探測到符合單事例的時間信號；

一個信號緩存單元，用于暫存并輸出第一組板卡的符合單事例的時間信號；

第二組接收板卡，用于接收并處理表示各個單事例位置、能量的數據；

一個數據緩存單元，用于暫存第二組板卡輸出的各個單事例位置、能量的數據；

一個參考時鐘17，用于為系統提供參考時鐘；

一個時鐘調整單元，將輸入的參考時鐘進行調理，生成與系統參考時鐘同相位的時鐘信號；

現場可編程門陣列，將接收PET系統中前端所有探測器采集到的表示事例信息的同步數字信號與表示時間的模擬信號，用于對表示事例信息的同步數字信號與表示時間的模擬信號進行符合判選的綜合處理；

根據優選實施例，所述現場可編程門陣列采用一片或幾片現場可編程門陣列，采用硬件描述語言HDL實現核心符合算法。

根據優選實施例，所述芯片包括單片機或具有CPU功能的芯片。

根據優選實施例，所述硬件描述語言HDL采用Verilog?HDL、VHDL或AHDL，用來配置實現現場可編程門陣列的功能。

為了實現上述目的，本發明另一方面，是提供一種正電子斷層掃描中符合方法，技術方案如下：

利用現場可編程門陣列進行各個事件之間的時間、位置和能量的判斷，通過這些判選規則的兩個事件成為一個符合事例。

根據優選實施例，符合事例判選步驟如下：

步驟24：開始；

步驟25：首先將所需的數據載入；

步驟26：對載入的這些數據在時間上進行判斷，即通過判斷兩個事件發生時間的差別是否小于所設時間窗：

如果有兩個單事例在同一個時間窗內，則執行步驟27；如果否，則執行步驟30；

步驟27：進行查表的操作；

步驟28：通過步驟27查表來判斷這兩個單事例是否落在所設視野之內，如果是，則執行步驟29；如果否，則執行步驟30；

步驟29：將這兩個事件進行打包傳輸；