[發(fā)明專利]一種雙時步pileup波形處理系統(tǒng)及方法

在審

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• 申請日: 2020-04-30
• 公開（公告）號: CN111505696A
• 公開（公告）日: 2020-08-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄧貞宙;丁海潔
• 申請（專利權(quán)）人: 南昌大學(xué)
• 主分類號: G01T1/15
• 分類號: G01T1/15;G01T1/208
• 代理公司: 南昌金軒知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 36129
• 代理人: 黃亮亮

本發(fā)明提供一種雙時步pileup波形處理系統(tǒng)及方法。該方法包括以下步驟：ADC對閃爍脈沖進(jìn)行等時間間隔采樣；可調(diào)量化電平的SQL采樣器對閃爍脈沖進(jìn)行時間軸向采樣；對ADC和可調(diào)量化電平的SQL采樣器的采樣結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理，對采樣結(jié)果進(jìn)行信息整合；對閃爍脈沖數(shù)字波形差分求導(dǎo)判斷閃爍脈沖上升沿部分；根據(jù)閃爍脈沖上升沿的數(shù)量判斷波形是否發(fā)生堆積；對發(fā)生堆積的脈沖波形進(jìn)行校正，從中重構(gòu)出閃爍脈沖單事件波形。該系統(tǒng)包括雙時步閃爍脈沖波形處理模塊、堆積事件鑒別模塊和堆積事件校正模塊。本發(fā)明能夠準(zhǔn)確高效的對閃爍脈沖波形進(jìn)行采樣，并對堆積脈沖波形進(jìn)行鑒別及校正，重構(gòu)堆積事件中單事件脈沖波形，解決了由于堆積作用對PET系統(tǒng)性能的影響。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電子信息領(lǐng)域，尤其涉及一種雙時步pileup波形處理系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

在正電子發(fā)射斷層成像(Positron Emission Tomography，以下簡稱PET)系統(tǒng)中，閃爍探測器由閃爍晶體和光電轉(zhuǎn)換器件耦合而成，其中閃爍晶體能夠有效吸收高能射線(X射線、伽馬射線)或高能粒子并發(fā)出紫外和可見光，這些紫外和可見光通過光電轉(zhuǎn)換器后轉(zhuǎn)換為閃爍脈沖電信號。當(dāng)擊中閃爍探測器的事件率極低時，在一個脈沖獲得觸發(fā)后的一個時間窗(死時間)內(nèi)，基本上不會有第二個脈沖被觸發(fā)。然而，當(dāng)計(jì)數(shù)率達(dá)到一定程度時，在死時間內(nèi)可能會有一個或者一個以上的額外事件到達(dá)這個時間窗。當(dāng)一個事件脈沖的下降沿疊加了另一個事件時，這種現(xiàn)象被稱為堆積(Pileup)。發(fā)生堆積的脈沖集合稱為多事件脈沖。

為了更好的保存和處理閃爍脈沖的時間信息、能量信息和位置信息，需要將閃爍脈沖進(jìn)行數(shù)字化。傳統(tǒng)的采樣方法是利用模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(Analog-to-DigitalConverter，以下簡稱ADC)進(jìn)行等間隔采樣，或者是通過設(shè)置量化電平后經(jīng)時間數(shù)字轉(zhuǎn)換器(Time-to-Digital Converter，以下簡稱TDC)來對閃爍脈沖進(jìn)行采樣并提取脈沖的特征信息。然而上面兩種方法都會在不同程度上的造成時間分辨率或能量分辨率的惡化，從而影響閃爍脈沖的特征信息提取。此外，閃爍脈沖堆積事件則會降低PET原始數(shù)據(jù)的信噪比，從而造成PET重建圖像的分辨率、對比度、信噪比等性能指標(biāo)的惡化。若按照傳統(tǒng)方法直接剔除閃爍脈沖堆積事件，勢必會造成符合事件的計(jì)數(shù)上的損失，并給PET重建圖像引入不必要的統(tǒng)計(jì)噪聲。

因此，針對上述技術(shù)問題，有必要提出一種雙時步pileup波形堆積處理方法及系統(tǒng)，通過對閃爍脈沖同時進(jìn)行等間隔的AD采樣和基于時間軸向的稀疏量化電平(SparseQuantization Level，SQL)采樣，準(zhǔn)確高效低成本完成閃爍脈沖的采樣，并對閃爍脈沖堆積事件進(jìn)行處理，從堆積脈沖波形中重構(gòu)出單個閃爍脈沖的波形。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種雙時步pileup波形處理系統(tǒng)及方法，該方法能夠以較為簡單的方式實(shí)現(xiàn)對高速信號的充分采樣，準(zhǔn)確獲取閃爍脈沖的時間信息和能量信息。同時該方法可以對閃爍脈沖堆積事件進(jìn)行鑒別及校正，重構(gòu)出堆積事件中單次事件脈沖，進(jìn)而可以從重構(gòu)出的單事件中獲得閃爍脈沖的特征信息。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供方案：

一種雙時步pileup波形處理系統(tǒng)及方法，所述系統(tǒng)包括：雙時步閃爍脈沖波形處理模塊100、堆積事件脈沖鑒別模塊200、堆積事件校正模塊300；

其中方法包括以下步驟：

S1：ADC對閃爍脈沖進(jìn)行等時間間隔采樣；

S2：可調(diào)量化電平的SQL采樣器對閃爍脈沖進(jìn)行時間軸向采樣；

S3：對ADC和可調(diào)量化電平的SQL采樣器的采樣結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理，整合采樣信息；

S4：對閃爍脈沖數(shù)字波形差分求導(dǎo)判斷閃爍脈沖上升沿部分；

S5：根據(jù)閃爍脈沖上升沿的數(shù)量判斷波形是否發(fā)生堆積；