[发明专利]电子学系统及其信号处理方法和单光子发射断层成像设备

说明书

本发明公开了一种用于单光子发射断层成像的电子学系统的信号处理方法，该方法采用了多通道、独立触发、全数字化的电子学方案。该信号处理方法包括多路独立、并行化的模拟采集方案与高集成化的数字处理方案。具体包括：微弱信号放大与成型；多通道并行采集；对模拟信号的预数字化处理、模数转换、串并转换、相互独立的触发信号生成、基线与增益调整、数字化处理与传输。该系统实现了一种多通道模拟信号、高速、高质量并行采集的方案。该信号处理方法的特点在于全并行处理、采集精度高、数字处理方法灵活、速度快、易于调整配置参数、易于升级等。本发明还公开了一种用于单光子发射断层成像的电子学系统和单光子发射断层成像设备。

技术领域

本发明属于医疗技术领域，尤其涉及一种用于单光子发射断层成像的电子学系统及其信号处理方法，以及具有该电子学系统的单光子发射断层成像设备。

背景技术

单光子发射断层成像设备的目的在于探测与重建人体器官内的示踪剂的分布图，此分布图可以反映人体组织结构以及相应的生理活动，随着时间的变化，此分布图还可以反映出人体组织与器官的新陈代谢状况。单光子发射断层成像系统在临床中用于肿瘤诊断与鉴别，在甲状腺与心血管活动诊断中也有广泛应用。

单光子发射断层成像系统包括了探测器阵列、电子学系统、机械系统、重建算法与人机接口界面等子系统。探测器阵列通常由一系列光电倍增管组成。光电倍增管的输出信号由电子学系统进行处理，数字化之后进入重建服务器进行图像重建。

单光子发射断层成像系统中的电子学子系统通常包括对光电倍增管信号的放大、成型、数字化、以及数字化后处理等步骤。但是，传统的单光子发射断层成像系统中的电子学子系统需要采用大量的模拟电路来处理多个光电倍增管的信号，系统规模较大。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种用于单光子发射断层成像的电子学系统的信号处理方法，该信号处理方法集成度高、数字处理方法灵活、并行处理速度快。

本发明的另一个目的在于提出一种用于单光子发射断层成像的电子学系统以及具有该系统的单光子发射断层成像设备。

为达到上述目的，本发明一方面实施例提出一种用于单光子发射断层成像的电子学系统的信号处理方法，所述电子学系统与用于单光子发射断层成像的探测器连接，所述探测器包括多路光电倍增管，所述信号处理方法包括以下步骤：所述电子学系统并行采集所述多路光电倍增管对应的输出模拟信号，并分别对每一路输出模拟信号进行预数字化处理；所述电子学系统将每一路被预数字化处理的模拟信号转换为数字信号；所述电子学系统将多路数字信号转换为并行数字化信号；所述电子学系统通过一个数字处理模块对所述并行数字化信号进行数字处理；以及所述电子学系统将数字处理之后的信号发送至上位机，以及接收所述上位机的参数调整命令。

根据本发明实施例的用于单光子发射断层成像的电子学系统的信号处理方法，通过并行采集光电倍增管的输出模拟信号，并独立地对多路输出模拟信号进行预数字化处理即采用并行化的模拟方案，进而将转换的数字信号换为并行数字化信号，并通过一个数字处理模块对并行数字化信号进行数字处理，数字集成化高，兼顾采集精度与处理速度。另外，电子学系统将数字处理之后的信号发送至上位机，数字处理方法灵活，以及电子学系统接收上位机的参数调整命令，易于调整配置参数、易于升级。

进一步地，所述电子学系统分别对每一路输出模拟信号进行预数字化处理具体包括：所述电子学系统对每一路输出模拟信号进行预放大；所述电子学系统对每一路被预放大之后的模拟信号进行基线校正；所述电子学系统对每一路被基线校正之后的模拟信号进行增益校正；所述电子学系统对每一路被增益校正之后的模拟信号进行单端-差分转换处理。