[实用新型]一种数字PET系统

说明书

本实用新型提供一种数字PET系统，其具有时钟分配装置、若干个PET探测器模块、交换机、计算机和生理信号探头，生理信号探头与时钟分配装置通信连接，时钟分配装置与多个PET探测器模块连接，PET探测器模块与交换机连接，时钟分配装置与交换机连接，交换机与计算机通信连接；每个PET探测器模块均包括闪烁脉冲探头、采集子卡和FPGA母板，闪烁脉冲探头通过采集子卡、FPGA母板与时钟分配装置连接，采集子卡包括FPGA子卡、运算放大电路以及数字‑模拟转换电路，FPGA子卡分别与运算放大电路和数字‑模拟转换电路通信连接，运算放大电路分别与采集子卡以及闪烁脉冲探头通信连接。本实用新型能以特定的生理信号为触发信号实现PET系统的门控采样，结构简单，扩展性强。

技术领域

本实用新型涉及医疗器械领域，更具体地涉及一种数字PET(Positron EmissionTomography,正电子发射断层成像)系统。

背景技术

PET系统是一种非侵入式的造影设备，它通过探测活体内摄入放射性示踪剂的分布，无创、动态地评估生物体内各种器官的代谢水平、生化反应、功能活动和灌注。作为当今核医学诊断和研究的尖端技术，PET系统在肿瘤、心血管、神经系统等的早期诊断、疗效评估以及基础研究等领域有着独特的应用价值。

传统的PET系统用闪烁晶体阵列和光电倍增管组成的探头将正电子湮灭释放出的伽马光子转换为闪烁脉冲，再使用数字信号处理电路得到闪烁脉冲的能量信息和位置信息(包括晶体条的X和Y信息、晶体编号、能量有效标志等)，使用模拟信号处理电路将闪烁脉冲转换为触发信号，触发信号为方波，方波的上升沿可表示闪烁脉冲到达时间。数字和模拟信号处理电路的输出连接到符合板对采集的闪烁脉冲进行配对，过滤掉不能配对的事件，得到真实符合事件。当闪烁晶体阵列数目增多时，符合板的设计会变得相当复杂。同时，由于传统的PET系统采用了光电倍增管作为光电转换器件，光电倍增管需要上千伏特的高压驱动，供电设计复杂，体积大，成本昂贵，与磁场不兼容，信号读出电路复杂，同时使用光电倍增管实现的闪烁脉冲探头计数率不够高，计数率不够高将会直接影响图像重建的质量。

图1为根据现有技术的一种PET系统，包括以下几个部分：探头，由闪烁脉冲阵列和光电倍增管组成，用以将伽马光子转换为闪烁脉冲；数字板，对探头输出的闪烁脉冲放大、整形后进行AD转换，处理转换后的数字信号并得出探测到事件的能量及位置信息，在全局时钟的支配下多块数字板将事件的能量及位置信息送给后端的符合电路板进行符合判选；模拟板，在闪烁脉冲的511kev电子伏峰位到来之时产生一个门控使能信号，该信号为TTL方波(晶体管-晶体管逻辑集成电路，transistor-transistor logic，简称TTL)，上升沿表示闪烁脉冲到来时间，用来触发符合电路板的事件符合过程；符合电路板，用来将数字板汇总信号处理电路传入的事件信息中所发生的符合事例挑选出来，将符合事例通过TCP/IP协议或UDP协议(user datagram protocol，用户数据报协议，简称UDP协议)传输到后端数据处理系统；时钟分配装置，用来提供全局统一时钟和全局复位信号；数据处理系统，用于数据分析，图像重建和处理。这种数字PET系统的闪烁脉冲采样以及数字信号的处理在时间上是连续的，即探测器连续不断的进行闪烁脉冲采样，PET系统处理所有采集到的数据，在一段较长的时间内成像，再从成像结果里筛选出医生感兴趣的图像。

数字化的PET系统能够有效解决传统PET系统容易受环境干扰，校正困难的问题，同时引入数字信号处理技术也带来多种优势，是目前PET仪器设计的热点方向。数字PET系统使用多个探测器对闪烁脉冲进行采样，探测器采集到的数据传输到计算机，再利用相应的数据处理系统对采集的数据进行处理，筛选出符合事件，获取闪烁脉冲的时间和能量信息。