[发明专利]正电子发射断层成像电子学信号处理系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及核医学成像技术领域，尤其涉及一种正电子发射断层成像电子学信号处理系统和方法。

背景技术

正电子发射断层成像(positron emission tomography，PET，以下简称PET)在核医学领域是重要的断层成像技术和设备，现已广泛地应用于医学领域的诊断和研究。它的主要原理是将能发射正电子的核素作为特异性示踪剂注入病人体内，示踪剂发射的正电子与人体内的电子湮没产生一对γ光子，这对光子被探测器探测，交给电子学分系统进一步处理，再传给计算机进行图像重建，就可以得到示踪剂在病人体内的分布情况，从而实现肿瘤的早期发现和定位。

现阶段PET电子学分系统对信号能量最主流的处理方式为采用模数变换器(Analog to Digital Converter,简称ADC)的方案，主要过程如下：

1、探测器输出的模拟电信号进行模拟放大，滤波成形，变成适合ADC采样的模拟信号；

2、经过模拟放大，滤波成形后的模拟电信号进入ADC采样，变成串行数字信号，由现场可编程门阵列(Field－Programmable Gate Array，简称FPGA)接收后进行数字处理，获得信号的能量和位置信息；

3、将获得能量和位置信息传输到计算机，由计算机进行图像重建，实现病灶的早期发现和定位。

图1为现有技术中使用ADC采样的正电子发射断层成像电子学信号处理系统的结构示意图。

如图1所示，γ光子入射光电倍增管后，输出多路信号并通过电荷分配电路简化为四路电流信号，四路电流信号分别通过四个电流灵敏前置放大器放大四路电压信号，随后分别进入四路滤波成形电路，转化出四路适合ADC采样的模拟信号。四路模拟信号分别进入ADC模数转换模块后转换为数字信号输出至FPGA，再由FPGA接受四路数字信号并计算获得γ光子的位置信息和能量信息。

PET成像系统因所针对的对象不一样，其探测器输出的模拟信号从几十路到几百路不等，而且每一路都需要经过电子学的处理，因此在用ADC采样的信号处理方案时需要用到大量的ADC转换电路及其前端驱动电路，增加了电路的复杂度，且不利于PET设备的小型化。

发明内容

在下文中给出关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。

本发明提供一种精简电路的正电子发射断层成像电子学信号处理系统和方法。

本发明提供一种正电子发射断层成像电子学信号处理系统，用于接收γ光子并获得γ光子的位置信息和能量信息，所述系统包括：

求和电路，用于对输入的电压信号进行求和，得到并输出放大电压信号；

恒流源充放电电路，与所述求和电路连接，用于将所述放大电压信号转换为放电电压信号并输出；

高速比较器，与所述恒流源充放电电路连接，用于将所述放电电压信号与预设的阈值电压进行比较，产生并输出方波信号；

逻辑运算模块，与所述高速比较器连接，用于根据所述方波信号计算获得γ光子的位置信息和能量信息。

本发明还提供一种正电子发射断层成像电子学信号处理方法，用于接收γ光子并获得γ光子的位置信息和能量信息，所述方法包括：

求和电路对输入的电压信号进行求和，得到放大电压信号并向恒流源充放电电路输出；

所述恒流源充放电电路将所述放大电压信号转换为放电电压信号并向高速比较器输出；

所述高速比较器将所述放电电压信号与预设的阈值电压进行比较，产生方波信号并向逻辑运算模块输出；

所述逻辑运算模块根据所述方波信号计算获得γ光子的位置信息和能量信息。

本发明提供的正电子发射断层成像电子学信号处理系统和方法通过求和电路放大信号并减少信号通道数，通过恒流源充放电电路将求和电路输出的信号转换为放电电压信号，并通过高速比较器比较放电电压信号输出供逻辑运算模块计算γ光子位置和能量信息的方波信号，从而实现了采用恒流源充放电电路和高速比较器的组合取代复杂的ADC采样电路，精简了PET电子学信号处理电路。综上所述，本发明精简了PET电子学分系统，有助于实现PET设备小型化。

附图说明