[發(fā)明專利]一種信號(hào)探測(cè)電路及探測(cè)器

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711384167.2
• 申請(qǐng)日: 2017-12-20
• 公開（公告）號(hào): CN108181331A
• 公開（公告）日: 2018-06-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李俊;楊隆梓
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海聯(lián)影醫(yī)療科技有限公司
• 主分類號(hào): G01N23/20
• 分類號(hào): G01N23/20
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 孟金喆

本發(fā)明實(shí)施例公開了一種信號(hào)探測(cè)電路和探測(cè)器，涉及醫(yī)學(xué)成像技術(shù)領(lǐng)域。該電路包括：晶體陣列模塊，設(shè)置于靠近待檢測(cè)端，用于將接收的γ光子轉(zhuǎn)換為可見光；硅光電倍增管，與所述晶體陣列模塊連接，用于將所述可見光轉(zhuǎn)換為時(shí)間脈沖信號(hào)；TDC模塊，由FPGA芯片搭建，與所述硅光電倍增管連接，用于根據(jù)所述時(shí)間脈沖信號(hào)，確定接收所述γ光子的時(shí)間位置信息。本發(fā)明實(shí)施例提供的一種信號(hào)探測(cè)電路和探測(cè)器，實(shí)現(xiàn)了同時(shí)處理上百個(gè)γ光子到達(dá)時(shí)間的計(jì)算能力，此外降低了光電轉(zhuǎn)換芯片體積，提高抗磁場(chǎng)干擾能力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明實(shí)施例涉及醫(yī)學(xué)成像技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種信號(hào)探測(cè)電路及探測(cè)器。

背景技術(shù)

在實(shí)際應(yīng)用中，正電子發(fā)射斷層成像(Positron Emission Tomography，PET)設(shè)備如圖1所示，PET設(shè)備包括PET掃描環(huán)101，其中PET掃描環(huán)101通常由多個(gè)探測(cè)器(以正對(duì)的探測(cè)器A、探測(cè)器B做示意)圍繞人體排列成環(huán)形構(gòu)成，以捕獲人體102內(nèi)正電子湮沒點(diǎn)103湮沒后，產(chǎn)生的兩個(gè)511keV、飛行方向相反的γ光子。

探測(cè)器中的時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換電路會(huì)對(duì)上述兩γ光子進(jìn)行飛行時(shí)間測(cè)量，根據(jù)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行符合判斷，然后根據(jù)滿足符合關(guān)系的兩γ光子，確定人體內(nèi)正電子湮沒點(diǎn)的位置。

發(fā)明人在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)存在如下缺陷：

現(xiàn)有的時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換電路主要基于專用集成電路技術(shù)，如德國(guó)ACAM公司生產(chǎn)的TDC-GPX系列產(chǎn)品，該公司生產(chǎn)的最高端ASIC TDC產(chǎn)品具備I-Mode、G-Mode、R-Mode、M-Mode和General5種工作模式，最高支持8個(gè)通道81ps的時(shí)間分辨率，該產(chǎn)品使用配置復(fù)雜、價(jià)格昂貴、溫度電壓敏感。而實(shí)際醫(yī)療場(chǎng)所的環(huán)境溫度多變，從而導(dǎo)致時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換電路測(cè)量準(zhǔn)確率低的問題。

此外，傳統(tǒng)PET測(cè)量光子到達(dá)時(shí)間使用光電倍增管(photomultiplier tube，PMT)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，PMT采用多級(jí)倍增，但其量子效率低，僅在25％左右，且無法在磁場(chǎng)環(huán)境工作，體積龐大，制作工藝較為復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明實(shí)施例提供一種信號(hào)探測(cè)電路和探測(cè)器，以實(shí)現(xiàn)具備同時(shí)處理上百個(gè)γ光子到達(dá)時(shí)間的計(jì)算能力，此外降低了光電轉(zhuǎn)換芯片體積，提高抗磁場(chǎng)干擾能力，進(jìn)而解決上述問題。

第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種信號(hào)探測(cè)電路，該電路包括：

晶體陣列模塊，設(shè)置于靠近待檢測(cè)端，用于將接收的γ光子轉(zhuǎn)換為可見光；

硅光電倍增管，與所述晶體陣列模塊連接，用于將所述可見光轉(zhuǎn)換為時(shí)間脈沖信號(hào)；

TDC模塊，由FPGA芯片搭建，與所述硅光電倍增管連接，用于根據(jù)所述時(shí)間脈沖信號(hào)，確定接收所述γ光子的時(shí)間位置信息。

進(jìn)一步的，所述信號(hào)探測(cè)電路包括：

電壓比較器，與所述硅光電倍增管連接，用于將所述時(shí)間脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換為時(shí)間矩形脈沖信號(hào)，以作為觸發(fā)信號(hào)發(fā)送給所述TDC模塊。

進(jìn)一步的，所述信號(hào)探測(cè)電路，還包括：

前置放大器，所述電壓比較器通過所述前置放大器與所述硅光電倍增管連接，用于放大所述時(shí)間脈沖信號(hào)，以提升信號(hào)檢出率。

進(jìn)一步的，所述電壓比較器為閾值可調(diào)電壓比較器，以提升電壓比較器的靈活性。

進(jìn)一步的，所述TDC單元包括：

雙鏈TDC電路，由兩條相同的單鏈TDC電路構(gòu)成，時(shí)鐘脈沖信號(hào)和所述觸發(fā)信號(hào)經(jīng)過所述兩條單鏈TDC電路，輸出第一TDC值和第二TDC值；

譯碼器，與所述雙鏈TDC電路連接，用于根據(jù)所述第一TDC值和第二TDC值確定第三TDC值，以消除建立/保持時(shí)間對(duì)所述單鏈TDC電路中寄存器陣列的輸出結(jié)果的影響。