[发明专利]一种光子Radar/PET共用SiPM显像方法与仪器在审

专利信息
申请号: 201910860353.1 申请日: 2019-09-11
公开(公告)号: CN110632640A 公开(公告)日: 2019-12-31
发明(设计)人: 邓贞宙;邓玉姗;邓宏晟;王怡文;赖文升;韩春雷;洪伟毅;王玉皞 申请(专利权)人: 南昌华亮光电有限责任公司
主分类号: G01T1/24 分类号: G01T1/24;G01S17/89;A61B6/03
代理公司: 暂无信息 代理人: 暂无信息
地址: 330031 江西省南*** 国省代码: 江西;36
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摘要:
搜索关键词: 光子 待测目标 微小运动 激光器 显像 伽马 转化 发射激光脉冲 模拟电脉冲 正电子湮灭 存储模块 反射脉冲 分辨性能 控制信号 能量信息 扫描区域 深度信息 时间信息 数字信号 重建图像 示踪剂 预滤波 脉冲 成像 转动 注射 闪烁 传输 输出 重建 覆盖
【说明书】:

发明提供一种光子Radar/PET共用SiPM显像方法与仪器,包括:控制信号输出,激光器向待测目标物体发射激光脉冲,并注射示踪剂药物;激光器各向转动以覆盖所有扫描区域,正电子湮灭产生伽马光子对;SiPM阵列将反射脉冲转化为电信号,伽马光子对转化为闪烁脉冲,并传输至存储模块;对模拟电脉冲进行预滤波,并转化为数字信号,并提取其时间信息、能量信息、位置信息和深度信息;通过其信息进行重建,显示重建图像。本发明能使得待测目标物体的微小运动能够被识别并用于显像,有效的提高了系统的分辨性能,消除因物体的微小运动产生的误差,并显著的缩小了成像时间。

技术领域

本发明涉及可见光光子探测、光电信号处理以及数字显像领域,更具体地涉及一种光子Radar/PET共用SiPM显像方法与仪器。

背景技术

光子Radar(radio detection and ranging)是以光子为信息载体的一种新型雷达。雷达可以对目标物体进行随时随地的探测并对探测到的目标进行,常用来探测军事武器,是组成现代军事技术的重要部分。优异的雷达性能可以使我们的军事武器处于制高点的地位,因此,我国在雷达技术领域投入了巨量的资源,希望不断提升雷达性能。

我们都知道,光具有“波粒二象性”,即光既具有波动特性,能像波一样向前传播,又具有粒子特性,能表现出粒子的特征。传统雷达以电子为载体,利用电磁波“波”的特性,发出电磁波,通过对产生信号的处理,利用回波来定位目标的具体位置、高度等信息。但是,技术的积累是有上限的,这个上限就是该项技术的基本原理。但是,传统雷达波有着很多的局限,这些局限就是其基本原理带来的,隐身飞机的出现就是传统雷达实失效的最好证明。除此以外,传统的雷达难以在大雾、下雨、雾霾等恶劣状况下使用,在云层等障碍物遮挡下,雷达也无法探测到目标。虽然最新的合成孔径雷达可以全天候工作且具有穿透能力,但是仍然无法克服精度较差、处理速度慢等缺点。因此,寻找新的技术,突破传统雷达的局限,成为了非常重要的工作。

随着光子技术的发展,人们开始利用着手于利用丰富的光谱资源,以光子为信息载体,利用光的粒子性,能够更好、更快地产生和处理雷达宽带信号,可实现快速,且非常清晰的识别目标。

正电子发射断层(Positron Emission Tomography,以下简称PET)是一种非侵入性的新型医学技术,能无创、定量、动态地评估动物或者人体活体内各种器官和组织的代谢水平、生化反应和功能活动,在疾病的早期检测、病理生理机制研究、疗效监测和预后评估等方面发挥着独特的作用。

由于PET的这些独特作用,市场对PET的实际需求与日俱增。美国癌症学会官方期刊发表的《2018 年全球癌症统计数据》报告显示,2018年全球有大约 1810 万癌症新发病例和 960 万癌症死亡病例。尽管需求不断增长,PET的仪器制造却一直存在巨大供应缺口。从人均PET安装台数上来看,2016年我国人口总数与PET数量比为13.68亿/300台,美国为3.19亿/5000台,我国至少还需要20000台PET才能和美国的人均占有量齐平。单台临床PET保守按照大约1500万来计算,PET的市场容量将达到3000亿元。如果将计算范围扩大到全球,那么PET将是一个典型的“万亿产业”。尽管有如此大的市场容量,我国的PET/CT等大型核医学医疗影像设备却基本上完全依赖进口,多年来一直被三大国际巨头GPS(美国 GE、德国 Siemens、荷兰 Philips)的产品所垄断。进口设备价格昂贵,维修保养费用高,造成临床诊断费用居高不下,加重了患者的医疗负担。因此,研发我国具有自主知识产权的 PET 是亟待解决的重要任务。

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