CN103976755B - 一种时间补偿方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种时间补偿方法及装置，该方法包括：将至少两个信号采集模块的工作状态设置为时间补偿模式；控制信号处理模块生成测试信号和时钟信号，以使至少两个信号采集模块利用测试信号和时钟信号进行时间标定，并使信号处理模块利用各信号采集模块测量的时间标定值计算时间补偿值，进而利用时间补偿值校正信号采集模块的时间标定值；在至少两个信号采集模块校正后的时间标定值符合预设条件时，将所述至少两个信号采集模块的工作状态设置为工作模式，以使各信号采集模块利用各自对应的时间补偿值对PET的光电倍增管输出的电信号进行时间测量。如此，就可消除分立器件自身差异、工作环境等因素引起的测量误差，提高时间测量的精确性。

Description

一种时间补偿方法及装置

技术领域

本发明涉及正电子发射断层成像技术领域，尤其涉及一种时间补偿方法及装置。

背景技术

正电子发射断层扫描装置(PositronEmissionTomograph，PET)是根据注入体内的放射性核素在衰变过程中产生的正电子湮灭辐射和符合探测原理构成的计算机断层装置。PET技术是核医学发展的一项最新技术，它从分子水平变化来反映细胞代谢及其功能改变，具有极高的灵敏性和特殊性。

将极其微量的正电子核素示踪剂注射到人体内，正电子在人体内移动，并与人体内的负电子结合发生湮灭辐射，产生两个能量相同、方向相反的γ光子，可由PET的探测器对γ光子进行测量。因为两个光子在人体内移动的路径不同，因此二者到达两个探测器的时间也有一定差别，若在规定的时间窗内，探测器系统探测到两个互成180度的光子，就可将这一事件称为符合事件。PET对符合事件进行处理及计算，形成反映人体脏器生理功能和结构的PET图像。

由上述介绍可知，事件产生时间的精确测量对PTE成像的影响至关重要，然而，现有的探测器系统是一个分布式系统，具有多个信号采集模块，而模块内的各单元均采用分立器件实现，受器件的个体性差异、不同工作环境等因素的影响，导致各信号采集模块的时间测量精准度有所不同，影响后续符合事件的判断准确性，进而影响最终的PET成像效果。

发明内容

本发明实施例提供一种时间补偿方法及装置，用以提高探测器测量时间标定值的精确性。

为此，本发明提供如下技术方案：

第一方面，本发明实施例提供了一种时间补偿装置，应用于正电子发射断层扫描装置PET中，所述时间补偿装置包括：信号处理模块和至少两个信号采集模块，

所述信号采集模块，用于根据所述信号处理模块生成的测试信号和时钟信号进行时间标定，并利用所述信号处理模块输入的时间补偿值校正时间标定值；

所述信号处理模块，用于生成所述测试信号和时钟信号，并利用所述至少两个信号采集模块输出的时间标定值计算所述时间补偿值。

在第一方面的第一种可能的实现方式中，所述信号处理模块包括：测试信号生成单元、时钟信号生成单元、时间补偿单元和数据处理单元，

所述测试信号生成单元，用于生成具有固定频率的测试信号，并输出至所述至少两个信号采集模块；所述测试信号用于模拟所述PET的光电倍增管输出的电信号；

所述时钟信号生成单元，用于生成时钟信号，并输出至所述至少两个信号采集模块；所述时钟信号与所述测试信号具有固定相位差，且所述测试信号的频率与所述时钟信号成正比；

所述数据处理单元，用于接收所述至少两个信号采集模块输出的时间标定值，并计算所述时间补偿值存储至所述时间补偿单元；

所述时间补偿单元，还用于将存储的时间补偿值下载到对应的信号采集模块，以校正该信号采集模块的时间标定值。

在第一方面的第二种可能的实现方式中，所述信号采集模块包括：信号处理通道、时间测量单元、补偿存储单元和混合器；

所述信号处理通道，用于接收所述信号处理模块输入的测试信号，并传输至所述时间测量单元；

所述时间测量单元，用于接收所述信号处理模块输入的时钟信号，并利用所述时钟信号和测试信号测量时间标定值；

所述补偿存储单元，用于接收所述信号处理模块针对本信号采集模块输入的时间补偿值；

所述混合器，用于利用所述补偿存储单元接收的时间补偿值校正所述时间测量单元测量的时间标定值，并将校正后的时间标定值输出至所述信号处理模块。

第二方面，本发明实施例还提供了一种时间补偿方法，利用第一方面提供的装置对正电子发射断层扫描装置PET进行时间补偿，所述方法包括：

将至少两个信号采集模块的工作状态设置为时间补偿模式；

控制信号处理模块生成测试信号和时钟信号，以使所述至少两个信号采集模块利用所述测试信号和时钟信号进行时间标定，并使所述信号处理模块利用各信号采集模块测量的时间标定值计算时间补偿值，进而利用所述时间补偿值校正信号采集模块的时间标定值；

在所述至少两个信号采集模块校正后的时间标定值符合预设条件时，将所述至少两个信号采集模块的工作状态设置为工作模式，以使各信号采集模块利用各自对应的时间补偿值对所述PET的光电倍增管输出的电信号进行时间测量。

在第二方面的第一种可能的实现方式中，通过选通开关设置信号采集模块的工作状态。

在第二方面的第二种可能的实现方式中，所述信号处理模块利用所述至少两个信号采集模块测量的时间标定值计算时间补偿值，包括：

利用所述至少两个信号采集模块的时间标定值绘制高斯曲线，并从中提取各信号采集模块的时间标定峰值；

接收各信号采集模块输出的多组时间标定值，并利用所述多组时间标定值绘制各信号采集模块的高斯曲线，提取时间标定峰值R_ip，R_ip为第i个信号采集模块对应的时间标定峰值；

从所述至少两个信号采集模块对应的时间标定峰值中选取最大值MaxR，并利用所述最大值计算各信号采集模块的时间补偿值△R_i＝MaxR-R_iP。

在第二方面的第三种可能的实现方式中，所述利用所述时间补偿值校正信号采集模块的时间标定值，包括：

所述信号处理模块将时间补偿值下载至对应的信号采集模块i；

信号采集模块i存储所述时间补偿值并利用所述时间补偿值校正信号采集模块i的时间标定值R_i为第i个信号采集模块测量的时间标定值，R_i′为第i个信号采集模块校正后的时间标定值。

第三方面，本发明实施例还提供了一种时间补偿装置，利用第一方面提供的装置对正电子发射断层扫描装置PET进行时间补偿，所述装置包括：

设置单元，用于将至少两个信号采集模块的工作状态设置为时间补偿模式；

控制单元，用于控制信号处理模块生成测试信号和时钟信号，以使所述至少两个信号采集模块利用所述测试信号和时钟信号进行时间标定，并使所述信号处理模块利用各信号采集模块测量的时间标定值计算时间补偿值，进而利用所述时间补偿值校正信号采集模块的时间标定值；

所述设置单元，还用于在所述至少两个信号采集模块校正后的时间标定值符合预设条件时，将所述至少两个信号采集模块的工作状态设置为工作模式，以使各信号采集模块利用各自对应的时间补偿值对所述PET的光电倍增管输出的电信号进行时间测量。

在第三方面的第一种可能的实现方式中，所述设置单元通过选通开关设置信号采集模块的工作状态。

本发明的时间补偿方法及装置公开了以下技术效果：

采用本发明技术方案，先将各个信号采集模块设置为时间补偿模式，使其可以利用信号处理模块输出的测试信号和时钟信号进行时间标定，并利用信号处理模块输出的时间补偿值进行时间标定值的校正，同时，信号采集模块还可与信号处理模块以反馈方式进行通信，向信号处理模块发送校正后的时间补偿值，供信号处理模块计算时间补偿值使用。如此，当信号采集模块进入正常工作模式时，就可利用各自对应的时间补偿值自动进行时间校正，消除分立器件自身差异、工作环境等因素引起的测量误差，提高时间测量的精确性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是探测器的构成示意图；

图2是现有技术中前端电子电路的硬件结构示意图；

图3是本发明时间补偿装置的硬件结构示意图；

图4是本发明时间补偿方法的流程示意图；

图5是本发明时间补偿装置的构成示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和实施方式对本发明实施例作进一步的详细说明。

在介绍本发明方案之前，先对本发明方案的具体应用场景进行解释说明。

正电子发射断层扫描装置PET(PositronEmissionTomograph)是一种基于核物理学、分子生物学的医学成像设备，它能够从分子水平观察细胞的代谢活动，为早期疾病的检测和预防提供有效依据。

PET扫描成像的过程可体现如下：

首先，需要在病人体内注射放射性的生物示踪药物(如13N-NH、18F-FDOPA、18F-FDG、11C-Acetate、15O-H2O)，这些药物通常是富质子的核素，在衰变过程中会产生正电子(β+)。

其次，示踪药物在人体内，会以体内化合物的“身份”参与体内器官、组织、细胞的生命活动，且核素所发射出的正电子在人体内移动大约lmm后，即会与人体内的负电子结合发生湮灭辐射，产生两个能量相同(511keV)、方向相反的γ光子。

接着，可通过相对放置的两个探测器来测量湮灭辐射的光子对。由于两个光子在人体内移动的路径不同，因此二者到达两个探测器的时间也有一定差别，一般情况下，只要在规定的时间窗内，探测器系统探测到两个互成180度的光子，我们就可将这一湮灭辐射事件判定为符合事件。

参见图1，示出了探测器系统的示意图，探测器系统可包含多个紧密排列的探测器，每个探测器由晶体、光电倍增管PMT(PhotoMultiplierTube)、前端电子电路(图中未示出，主要包括数据采集模块、数据处理模块等)构成。其中，晶体用于将γ光子转化为荧光；PMT用于采集晶体转化的荧光，并将光信号转化为电信号；前端电子电路用于对PMT输出的电脉冲信号进行滤波、放大后，从中得到γ光子的能量信息和到达时间信息，进而利用能量信息进行能量甄别、利用时间信息进行符合判别(为了获得系统符合事件)。

最后，通过对符合事件进行处理及计算，生成靶器官的PET图像。

由上述扫描成像过程可知，对事件时间的测量准确度会影响符合事件的判别结果，进而影响PET成像效果。参见图2，示出了现有技术中前端电子电路的构成示意图，可包括信号处理模块、至少两个信号采集模块。其中，PMT输出的电信号经信号处理通道(包括信号放大单元、信号积分单元、信号数字化单元)进入时间测量单元，由时间测量单元进行时间标定，并将测量得到的时间标定值通过数据通讯单元传输至信号处理模块，由信号处理模块的数据处理单元进行符合事件判别。

考虑到前端电子电路均是由分立器件组成，而分立器件间存在的特异性可能会导致不同数据采集模块的时间测量精准度有所不同，进而影响后续的符合事件判别结果；另外，在不同工作环境(如不同工作温度)下，分立器件的工作参数也可能会发生微小变化，且这种微小变化对ps量级的时间测量单元来说，会产生至关重要的影响。本发明方案即是为了消除数据采集模块间可能存在的差异，实现高精度的时间标定，进而提高后续符合事件判别的准确性。

为了解决上述问题，本发明首先对现有前端电子电路进行改进，使其具有时间补偿功能；其次，还提供了一种利用改进后的前端电子电路进行时间补偿的方法。下面结合具体示例对本发明方案的实现过程进行解释说明。

参见图3，示出了本发明时间补偿装置的构成示意图，该时间补偿装置应用于PET中，可包括：信号处理模块10和至少两个信号采集模块20。其中，所述信号采集模块，用于根据所述信号处理模块生成的测试信号和时钟信号进行时间标定，并利用所述信号处理模块输入的时间补偿值校正时间标定值。所述信号处理模块，用于生成所述测试信号和时钟信号，并利用所述至少两个信号采集模块输出的时间标定值计算所述时间补偿值。

本发明中的信号采集模块在现有技术的基础上，还具有利用信号处理模块提供的时间补偿值校正自身测量的时间标定值的功能，同时，还可将时间标定值反馈回信号处理模块，供信号处理模块判断是否需要继续进行时间补偿。如果需要，信号处理模块则会利用各信号采集模块输出的时间标定值重新计算时间补偿值，并输出到信号采集模块，供各信号采集模块继续进行时间标定值的校正，直至信号处理模块判断不再需要进行时间补偿为止。如此，就可消除各信号采集模块之间的差异，提高时间测量的准确性。

需要说明的是，本发明的时间补偿装置可以采用软件编程方式实现，或者采用硬件器件与软件编程相配合的方式实现，或者，为了最大程度的提高本发明校正测量误差的精准度，还可采用全硬件方式实现。下面对本发明采用全硬件方式实现时间补偿装置的方案进行解释说明。

参见图3所示，本发明中的信号处理模块10可包括：测试信号生成单元101、时钟信号生成单元102、时间补偿单元103和数据处理单元104。其中，所述测试信号生成单元，用于生成具有固定频率的测试信号，并输出至所述至少两个信号采集模块；所述测试信号用于模拟所述PET的光电倍增管输出的电信号。所述时钟信号生成单元，用于生成时钟信号，并输出至所述至少两个信号采集模块；所述时钟信号与所述测试信号具有固定相位差，且所述测试信号的频率与所述时钟信号成正比。所述数据处理单元，用于接收所述至少两个信号采集模块输出的时间标定值，并计算所述时间补偿值存储至所述时间补偿单元。所述时间补偿单元，还用于将存储的时间补偿值下载到对应的信号采集模块，以校正该信号采集模块的时间标定值。

与图2所示现有信号处理模块相比，本发明中的信号处理模块还包括：用于生成测试信号的测试信号生成单元、用于生成时钟信号的时钟信号生成单元、用于存储各信号采集模块的时间补偿值的时间补偿单元、用于判断是否进行时间补偿并计算具体时间补偿值的数据处理单元(当然，在完成时间补偿进入正常工作状态后，数据处理单元还用于进行符合事件识别)。如此，信号处理模块就可在前端电子电路处于时间补偿模式时，利用测试信号和时钟信号判断各个信号采集模块是否需要进行时间补偿，并根据需要计算每个信号采集模块对应的时间补偿值，下发给对应的信号采集模块。这样，在前端电子电路处于正常工作模式时，各个信号采集模块就可以利用自身的时间补偿值校正PMT信号的时间标定值，并将校正后的时间标定值发送至信号处理模块，由信号处理模块进行符合事件判别。

需要说明的是，为了保证每次校正过程的一致性，应使测试信号生成单元输出电信号的频率与时钟信号生成单元输出的时钟之间保持如下关联性：(1)时钟信号与测试信号具有固定相位差，如二者始终保持0°、90°或180°的相位差，本发明对此可不做具体限定；(2)测试信号的频率与时钟信号成正比，如，参考工作时钟为1MHz，测试脉冲信号的频率可以为500KHz，即，只要保证测试信号的上升沿与工作时钟的上升沿延迟一致即可，作为一种示例，延迟可以体现为30ns。

参见图3所示，本发明中的信号采集模块20可包括：信号处理通道201、时间测量单元202、补偿存储单元203和混合器204。其中，所述信号处理通道，用于接收所述信号处理模块输入的测试信号，并传输至所述时间测量单元。所述时间测量单元，用于接收所述信号处理模块输入的时钟信号，并利用所述时钟信号和测试信号测量时间标定值。所述补偿存储单元，用于接收所述信号处理模块针对本信号采集模块输入的时间补偿值。所述混合器，用于利用所述补偿存储单元接收的时间补偿值校正所述时间测量单元测量的时间标定值，并将校正后的时间标定值输出至所述信号处理模块。

与图2所示现有信号采集模块相比，本发明中的信号采集模块还包括：用于利用测试信号和时钟信号进行时间标定的时间测量单元(当然，在完成时间补偿进入正常工作状态后，时间测量单元还用于对PMT信号进行时间标定)、用于存储信号处理模块下发的时间补偿值的补偿存储单元、用于校正时间标定值的混合器。如此，信号采集模块就可在前端电子电路处于时间补偿模式时，利用信号处理模块提供的测试信号和时钟信号进行时间标定，并利用信号处理模块提供的时间补偿值校正时间标定值，进而将校正后的时间标定值反馈给信号处理模块，由信号处理模块继续计算校正信号采集模块的时间补偿值，直至消除各信号采集模块间的偏差为止。这样，在前端电子电路处于正常工作模式时，各信号采集模块就可对PMT信号进行时间标定，并利用自身的时间补偿值(无偏差条件下对应的补偿值)校正PMT信号的时间标定值，以使信号处理模块利用校正后的PMT信号的时间标定值进行符合事件判别。

综上所述方案，本发明中的信号采集模块和信号处理模块相互配合，就可消除各信号采集模块之间存在的差异(由器件特异性、工作环境等原因引起)，提高时间标定的精度以及符合事件判别的准确性。

参见图4，示出了本发明时间补偿方法的流程图，可包括：

步骤301，将至少两个信号采集模块的工作状态设置为时间补偿模式。

步骤302，控制信号处理模块生成测试信号和时钟信号，以使所述至少两个信号采集模块利用所述测试信号和时钟信号进行时间标定，并使所述信号处理模块利用各信号采集模块测量的时间标定值计算时间补偿值，进而利用所述时间补偿值校正信号采集模块的时间标定值。

步骤303，在所述至少两个信号采集模块校正后的时间标定值符合预设条件时，将所述至少两个信号采集模块的工作状态设置为工作模式，以使各信号采集模块利用各自对应的时间补偿值对所述PET的光电倍增管输出的电信号进行时间测量。

由图3所示时间补偿装置可知，本发明中的信号采集模块和信号处理模块有两种具体工作状态，且作为一种实现方式，可通过选通开关、继电器等来实现工作状态的设置或调整。下面对两种工作状态进行解释说明：

1.正常工作模式

该模式下，信号采集模块接收光电倍增管输出的PMT电脉冲信号，并进行滤波、放大处理，从中提取能量信息和时间信息，然后将时间信息传输至信号处理模块，供信号处理模块进行符合事件判别。

2.时间补偿模式

该模式下，信号采集模块不再接收光电倍增管输出的PMT电脉冲信号，而是接收信号处理模块输出的测试信号(用于模拟PMT电脉冲信号)、时钟信号，并与信号处理模块之间以反馈方式进行通信，最终使每个信号采集模块获得一个针对自己的时间补偿值。通过该时间补偿值，可以消除对应的信号采集模块与其它信号采集模块间的时间测量偏差。

本发明方案主要是在时间补偿模式下获取每个信号采集模块对应的时间补偿值，并在正常工作模式下利用对应的时间补偿值校正PMT信号的时间标定值，以此来消除各信号采集模块间的差异，提高探测器系统的时间标定精度，以及符合事件的判别准确性，保证最终的成像效果。

下面对获取各信号采集模块对应的时间补偿值的过程进行解释说明。

(1)信号采集模块进行初次时间标定

进入时间补偿模式时，信号处理模块会生成测试信号和时钟信号，其中，时钟信号被输入到各信号采集模块的时间测量单元；测试信号被输入到各信号采集模块的信号处理通道，并经由信号处理通道进行放大、滤波等处理后，再输入到时间测量单元。

时间测量单元利用测试信号和时钟信号进行时间标定，获得二者上升沿的延迟差，并将其作为时间标定值输入到混合器。对应地，混合器还可从补偿存储单元中获得本信号采集单元的时间补偿值，故，混合器可以利用该时间补偿值校正时间测量单元输入的时间标定值，并将校正后的时间标定值通过数据通讯单元输出至信号处理模块。

需要说明的是，因为本次进行的是初次时间标定，补偿存储单元内保存的是被设置为0的初始时间补偿值，因此，本次校正后的时间标定值R_i′就是时间测量单元测量到的时间标定值R_i，即R_i′＝R_i+0＝R_i。

(2)信号处理模块计算时间补偿值

信号处理模块接收各信号采集模块输出的时间标定值，并判断是否需要进行时间补偿：因为各个信号采集模块均是采用相同的测试信号和时钟信号测量出的时间标定值，如果信号采集模块之间不存在偏差，则所有信号采集模块输出的时间标定值都应相同，因此，可将此作为本发明判断是否需要进行时间补偿的预设条件，如果所有信号采集模块输出的时间标定值均相同或偏差在允许范围内，则认为其符合预设条件，无需进行时间补偿；否则就需要按照以下方式计算各信号采集模块的时间补偿值：

A1.利用所述至少两个信号采集模块的时间标定值绘制高斯曲线，并从中提取各信号采集模块的时间标定峰值。

A2.接收各信号采集模块输出的多组时间标定值，并利用所述多组时间标定值绘制各信号采集模块的高斯曲线，提取时间标定峰值R_ip，R_ip为第i个信号采集模块对应的时间标定峰值。

A3.从所述至少两个信号采集模块对应的时间标定峰值中选取最大值MaxR，并利用所述最大值计算各信号采集模块的时间补偿值△R_i＝MaxR-R_iP。

在具体实现时，可对每个信号采集模块进行多次测量，获得每个信号采集模块输出的多组时间标定值，由数据处理单元据此绘制每个信号采集模块的高斯分布曲线，并从中提取各信号采集模块对应的时间标定峰值。理论上，如果各信号采集模块之间不存在偏差，则每个信号采集模块对应的时间标定峰值应保存一致，但考虑到分立器件的差异性、工作环境等因素，最终得到的时间标定峰值之间可能有一定的差异，此时，可从中选取一个峰值最大值，并以其为基准计算各个信号采集模块的时间补偿值。

或者，信号处理模块还可按照以下方式计算各信号采集模块的时间补偿值：

B1.计算所述至少两个信号采集模块的平均时间标定值，其中，

R_i为第i个信号采集模块测量的时间标定值，N为信号采集模块的数目。

B2.计算各信号采集模块的时间偏差

B3.利用多组时间偏差计算各信号采集模块的时间补偿值，其中，

$\mathrm{\Δ}{\stackrel{\‾}{R}}_i=({\mathrm{\ΔR}}_{i1}+{\mathrm{\ΔR}}_{i2}+...+{\mathrm{\ΔR}}_{\mathrm{ij}}+...+{\mathrm{\ΔR}}_{\mathrm{iM}})/M;$ △R_ij为第i个信号采集模块的第j组时间偏差，M为时间偏差的组数。

数据处理单元接收各信号采集模块输出的时间标定值，并在判定需要进行时间补偿时，利用均值处理的方式计算出各个信号采集模块的时间补偿值，并存储至时间补偿单元中。

(3)信号采集模块校正时间标定值

所述信号处理模块将时间补偿值下载至对应的信号采集模块i；

信号采集模块i存储所述时间补偿值并利用所述时间补偿值校正信号采集模块i的时间标定值R_i′为第i个信号采集模块校正后的时间标定值。

时间补偿单元保存数据处理单元计算出时间补偿值，可在需要时，将其下载到对应的数据采集模块的补偿存储单元中，如此，数据采集模块在进行下一次时间标定时，就可利用补偿存储单元保存的时间补偿值校正时间测量单元测量的时间标定值，并通过数据通讯单元输出至信号处理模块，由信号处理模块进行下一轮的时间补偿判断与计算，直至信号处理单元判定各信号采集模块输出的时间标定值符合预设条件为止。

由上述方案可知，利用本发明方案即可实现各信号采集模块间的时间补偿，消除分立器件自身差异、工作环境等因素引起的测量误差，提高了时间测量的精确性，进而提高PET系统的信噪比。另外，需要说明的是，本发明对现有前端电子电路进行改进，使其具有时间补偿功能，未改变原有系统构架，不依赖于任何系统外部的部件，使用方便；此外，本发明利用同一块电路板产生校正多个信号采集模块的测试信号、时钟信号，如此还可提高本发明时间补偿的一致性。

另外，需要说明的是，现有技术中前端电子电路包含至少两个信号采集模块是因为，探测器系统至少应具有两个用于采集光子对的探测器，因此对应于每个探测器的PMT，前端电子电路至少应具有两个信号采集模块；对应于此，本发明不仅基于上述原因，还充分考虑到了信号处理模块计算平均时间标定值的需要，故将信号采集模块设置为至少两个。

作为一种示例，下面再对本发明时间补偿的过程进行解释说明。

1.控制分布式的N个信号采集模块开始工作。

2.利用选通开关将各个信号采集模块的工作状态设置为时间补偿模式。此时，信号采集模块可接收信号处理模块输出的测试信号和时钟信号，但不能接收PMT输出的脉冲信号。

3.数据处理模块中的时钟信号生成单元开始工作，向各信号采集模块的时间测量单元输出时钟信号。

4.数据处理模块中的测试信号产生单元开始工作，向各信号采集模块的信号处理通道输出测试信号。测试信号的频率为500KHz，时钟信号的频率为1MHz，且测试信号与时钟信号之间保持90°相位差。

5.测试信号通过信号处理通道，并最终进入时间测量单元。

6.时间测量单元测量获得时间标定值F，时间标定值即为测试信号上升沿与时钟信号上升沿之间的延迟差。

7.从数据处理模块的时间补偿单元处下载获得本信号采集模块的时间补偿值，并存储于信号采集模块的补偿存储单元，此时时间补偿值处于初始状态，被设置为0。

8.混合器将时间测量单元测量的时间标定值与补偿存储单元保存的时间补偿值相加，作为校正后的时间标定值。

9.混合器将校正后的时间标定值通过数据通讯单元传输到数据处理模块中。

10.假设系统中存在8个分布式信号采集模块，即N＝8，各采集模块独立工作，数据处理单元对信号采集模块输出的多组时间标定值进行处理，绘制每个信号采集模块对应的高斯曲线，并根据高斯曲线获得各信号采集模块的时间标定峰值R_ip。如，8个分布式信号采集模块对应的时间标定峰值依次为240,242,241,238,243,238,240,241。

11.选取8个信号采集模块对应的时间标定峰值中的最大值MaxR，分别计算每个采集模块的时间补偿值△R_i＝MaxR-R_iP，依次为3,1,2,5,0,5,3,2。

12.数据处理单元将△R_i依次存入时间补偿单元中保存。

13.数据处理单元将时间补偿单元中的△R_i依次写入到信号采集模块0至N中，进行时间校正。

对应地，各信号采集模块继续将校正后的时间标定值输出至信号处理模块，由信号处理模块按照步骤10～13的方式重新计算时间补偿值，如此循环往复直至N个分布式信号采集模块输出的时间标定值保持一致。

14.利用选通开关将各个信号采集模块的工作状态设置为正常工作状态，使PMT输出的脉冲信号进入信号处理通道，由时间测量单元进行时间标定。此时，即会消除分立器件引起的测量误差，保证测量精度。

与上述方法相对应地，本发明还提供一种时间补偿装置，用于利用图3所述装置对PET进行时间补偿。参见图5所示，时间补偿装置可包括：

设置单元401，用于将至少两个信号采集模块的工作状态设置为时间补偿模式；

控制单元402，用于控制信号处理模块生成测试信号和时钟信号，以使所述至少两个信号采集模块利用所述测试信号和时钟信号进行时间标定，并使所述信号处理模块利用各信号采集模块测量的时间标定值计算时间补偿值，进而利用所述时间补偿值校正信号采集模块的时间标定值；

所述设置单元401，还用于在所述至少两个信号采集模块校正后的时间标定值符合预设条件时，将所述至少两个信号采集模块的工作状态设置为工作模式，以使各信号采集模块利用各自对应的时间补偿值对所述PET的光电倍增管输出的电信号进行时间测量。

作为一种优选方案，所述设置单元可通过选通开关设置信号采集模块的工作状态。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

以上对本发明实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体实施方式对本发明进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及设备；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种时间补偿装置，其特征在于，应用于正电子发射断层扫描装置PET中，所述时间补偿装置包括：信号处理模块和至少两个信号采集模块，

所述信号采集模块，用于根据所述信号处理模块生成的测试信号和时钟信号进行时间标定，并利用所述信号处理模块输入的时间补偿值校正时间标定值；

所述信号处理模块，用于生成所述测试信号和时钟信号，并利用所述至少两个信号采集模块输出的时间标定值计算所述时间补偿值；

其中，所述信号处理模块包括：测试信号生成单元、时钟信号生成单元、时间补偿单元和数据处理单元，

所述测试信号生成单元，用于生成具有固定频率的测试信号，并输出至所述至少两个信号采集模块；所述测试信号用于模拟所述PET的光电倍增管输出的电信号；

所述时钟信号生成单元，用于生成时钟信号，并输出至所述至少两个信号采集模块；所述时钟信号与所述测试信号具有固定相位差，且所述测试信号的频率与所述时钟信号成正比；

所述数据处理单元，用于接收所述至少两个信号采集模块输出的时间标定值，并计算所述时间补偿值存储至所述时间补偿单元；

所述时间补偿单元，还用于将存储的时间补偿值下载到对应的信号采集模块，以校正该信号采集模块的时间标定值。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述信号采集模块包括：信号处理通道、时间测量单元、补偿存储单元和混合器；

所述信号处理通道，用于接收所述信号处理模块输入的测试信号，并传输至所述时间测量单元；

所述时间测量单元，用于接收所述信号处理模块输入的时钟信号，并利用所述时钟信号和测试信号测量时间标定值；

所述补偿存储单元，用于接收所述信号处理模块针对本信号采集模块输入的时间补偿值；

所述混合器，用于利用所述补偿存储单元接收的时间补偿值校正所述时间测量单元测量的时间标定值，并将校正后的时间标定值输出至所述信号处理模块。

3.一种时间补偿方法，其特征在于，利用权利要求1～2任一项所述的装置对正电子发射断层扫描装置PET进行时间补偿，所述方法包括：

将至少两个信号采集模块的工作状态设置为时间补偿模式；

控制信号处理模块生成测试信号和时钟信号，以使所述至少两个信号采集模块利用所述测试信号和时钟信号进行时间标定，并使所述信号处理模块利用各信号采集模块测量的时间标定值计算时间补偿值，进而利用所述时间补偿值校正信号采集模块的时间标定值；其中，所述测试信号具有固定频率；所述时钟信号与所述测试信号具有固定相位差，且所述测试信号的频率与所述时钟信号成正比；

在所述至少两个信号采集模块校正后的时间标定值符合预设条件时，将所述至少两个信号采集模块的工作状态设置为工作模式，以使各信号采集模块利用各自对应的时间补偿值对所述PET的光电倍增管输出的电信号进行时间测量。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，通过选通开关设置信号采集模块的工作状态。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述信号处理模块利用所述至少两个信号采集模块测量的时间标定值计算时间补偿值，包括：

利用所述至少两个信号采集模块的时间标定值绘制高斯曲线，并从中提取各信号采集模块的时间标定峰值；

接收各信号采集模块输出的多组时间标定值，并利用所述多组时间标定值绘制各信号采集模块的高斯曲线，提取时间标定峰值R_ip，R_ip为第i个信号采集模块对应的时间标定峰值；

从所述至少两个信号采集模块对应的时间标定峰值中选取最大值MaxR，并利用所述最大值计算各信号采集模块的时间补偿值ΔR_i＝MaxR-R_iP。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述利用所述时间补偿值校正信号采集模块的时间标定值，包括：

所述信号处理模块将时间补偿值下载至对应的信号采集模块i；

信号采集模块i存储所述时间补偿值并利用所述时间补偿值校正信号采集模块i的时间标定值R_i为第i个信号采集模块测量的时间标定值，R′_i为第i个信号采集模块校正后的时间标定值。

7.一种时间补偿装置，其特征在于，利用权利要求1～2任一项所述的装置对正电子发射断层扫描装置PET进行时间补偿，所述装置包括：

设置单元，用于将至少两个信号采集模块的工作状态设置为时间补偿模式；

控制单元，用于控制信号处理模块生成测试信号和时钟信号，以使所述至少两个信号采集模块利用所述测试信号和时钟信号进行时间标定，并使所述信号处理模块利用各信号采集模块测量的时间标定值计算时间补偿值，进而利用所述时间补偿值校正信号采集模块的时间标定值；其中，所述测试信号具有固定频率；所述时钟信号与所述测试信号具有固定相位差，且所述测试信号的频率与所述时钟信号成正比；

所述设置单元，还用于在所述至少两个信号采集模块校正后的时间标定值符合预设条件时，将所述至少两个信号采集模块的工作状态设置为工作模式，以使各信号采集模块利用各自对应的时间补偿值对所述PET的光电倍增管输出的电信号进行时间测量。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述设置单元通过选通开关设置信号采集模块的工作状态。