CN104111468B - 一种实现符合判定的系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种实现符合判定的系统及方法，该系统包括：时间窗模块、粗略空间符合模块、时间符合模块及特定空间符合模块；时间窗模块，用于将单事件脉冲转换为具有时间窗宽度的事件脉冲；粗略空间符合模块，用于根据视野范围确定所需使能的时间符合模块，并向所需使能的时间符合模块发送使能信号；时间符合模块，用于在接收到使能信号后，对接收到的两个事件脉冲进行与操作，如果与操作的输出结果出现脉冲，则输出初步符合成功信号及两个事件脉冲对应的探测块地址；特定空间符合模块，用于判断两个事件脉冲对应的探测块地址之差是否满足视野地址范围，如果是，输出两个事件脉冲对应的探测块地址，视野地址范围是根据视野范围确定的。

Description

一种实现符合判定的系统及方法

技术领域

本发明涉及电子信息技术领域，具体涉及一种实现符合判定的系统及方法。

背景技术

正电子发射计算机断层扫描(英文：Positron Emission Tomograph；简称：PET)系统是一种先进的分子影像学设备。一些含正电子核素的示踪剂，在衰变过程中会释放出正电子e+，释放出的正电子e+在人体内运动一段距离后，会与周围环境中的负电子e-发生湮灭，产生一对能量相等(511KeV)、传播方向相反(约180度)的γ光子。参见图1所示，是正电子湮灭事件的示意图。利用PET系统的探测设备，可以探测到γ光子对，进而分析正电子的存在，获得示踪剂在受检人体内的浓度分布。

PET系统的探测设备一般包括沿轴线排列的多个探测环，每个探测环由多个探测器模块拼装而成，多个探测环构成的内部空间发生正电子湮灭事件所产生的γ光子对沿着相反的方向入射到一对探测器模块上时会被探测到，在符合时间窗之内探测到的一对511KeV的γ光子组成的事件构成符合事件，符合时间窗一般几纳秒到几十纳秒之间。对探测器模块探测到的湮灭事件进行正确的符合判定是确定湮灭点位置的关键。

在现有技术中，PET系统采用的是基于电子元器件的硬件逻辑与结构进行符合判定。但是，这种方式会随着探测器模块的增加，图像质量需求的提高，电子元器件组成的硬件电路搭建将会使得系统庞大，实现难度较高。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种实现符合判定的系统及方法，以解决现有技术中基于电子元器件进行符合判定实现难度较高的技术问题。

为解决上述问题，本发明提供的技术方案如下：

一种实现符合判定的系统，所述系统包括：

时间窗模块、粗略空间符合模块、时间符合模块以及特定空间符合模块；

任意两个所述时间窗模块的输出端与一个所述时间符合模块的输入端相连，一个所述时间符合模块的输出端与一个特定空间符合模块的输入端相连，所述粗略空间符合模块的输出端与每个所述时间符合模块的输入端相连；

所述时间窗模块，用于将接收到的单事件脉冲转换为具有时间窗宽度的事件脉冲，所述单事件脉冲为一个探测组中的任一个探测块检测到的触发脉冲；

所述粗略空间符合模块，用于根据视野范围确定所需使能的时间符合模块，并向所述所需使能的时间符合模块发送使能信号；

所述时间符合模块，用于在接收到所述使能信号后，对接收到的两个所述具有时间窗宽度的事件脉冲进行与操作，如果所述与操作的输出结果出现脉冲，则输出初步符合成功信号以及两个所述事件脉冲对应的探测块地址；

所述特定空间符合模块，用于判断两个所述事件脉冲对应的探测块地址之差是否满足视野地址范围，如果是，输出两个所述事件脉冲对应的探测块地址，所述视野地址范围是根据所述视野范围确定的。

相应的，所述时间窗模块包括：N条脉冲扩宽电路以及第一与电路；N为移相时钟的个数，每个所述移相时钟的移相角度为360°/N；

所述脉冲扩宽电路包括第一触发器以及计数器，所述第一触发器的输入端接收高电平信号、时钟端接收单事件脉冲、输出端与所述第一与电路相连；所述计数器的输入端与一个所述移相时钟相连，输出端与所述第一触发器的清零端相连；

所述计数器用于记录所述移相时钟的时钟沿个数，当所述移相时钟的时钟沿个数达到预设阈值时输出清零信号，所述预设阈值是根据时间窗宽度与所述移相时钟的周期确定的；

所述第一与电路用于对所述N条脉冲扩宽电路的输出脉冲进行与操作，输出具有时间窗宽度的事件脉冲。

相应的，时间符合模块包括：时间符合子模块以及地址编码子模块；所述时间符合子模块包括第二与电路以及第二触发器；所述第二触发器的输入端接收高电平信号、时钟端接收所述第二与电路的输出结果、输出端与所述地址编码子模块相连；

所述第二与电路接收到所述使能信号后，对接收到的两个所述具有时间窗宽度的事件脉冲进行与操作；

所述第二触发器用于如果所述与操作的输出结果出现脉冲，输出初步符合成功信号；

所述地址编码子模块用于当接收到所述初步符合成功信号，读取两个所述事件脉冲所属探测组的序号，同时触发地址寄存器读取两个所述事件脉冲对应的探测块在所属探测组中的序号，编码获得并输出两个所述事件脉冲对应的探测块地址。

相应的，所述特定空间符合模块包括：第一比较器、减法器以及第二比较器；设两个所述事件脉冲对应的探测块地址分别为第一地址与第二地址；

所述第一比较器用于比较所述第一地址是否大于所述第二地址；

所述减法器用于如果所述第一比较器的比较结果为是，则由所述第一地址减去所述第二地址，输出地址差，如果所述第一比较器的比较结果为否，则由所述第二地址减去所述第一地址，输出地址差；

所述第二比较器用于比较所述地址差是否大于视野最小地址差且小于视野最大地址差，所述视野最小地址差以及所述视野最大地址差是根据所述视野范围确定的。

相应的，所述系统还包括：

符合汇总模块，用于采用轮询的方式读取各个所述特定空间符合模块输出的两个所述事件脉冲对应的探测块地址。

相应的，所述时间窗模块还用于接收上位机发送的时间窗档位选择信号，所述时间窗档位选择信号用于确定时间窗宽度；

所述粗略空间符合模块以及所述特定空间符合模块还用于接收上位机发送的视野范围档位选择信号，所述视野范围档位选择信号用于确定视野范围。

一种实现符合判定的方法，所述方法应用于实现符合判定的系统，所述系统包括：时间窗模块、粗略空间符合模块、时间符合模块以及特定空间符合模块；任意两个所述时间窗模块的输出端与一个所述时间符合模块的输入端相连，一个所述时间符合模块的输出端与一个特定空间符合模块的输入端相连，所述粗略空间符合模块的输出端与每个所述时间符合模块的输入端相连；所述方法包括：

所述时间窗模块将接收到的单事件脉冲转换为具有时间窗宽度的事件脉冲，所述单事件脉冲为一个探测组中的任一个探测块检测到的触发脉冲；

所述粗略空间符合模块根据视野范围确定所需使能的时间符合模块，并向所述所需使能的时间符合模块发送使能信号；

所述时间符合模块接收到所述使能信号后，对接收到的两个所述具有时间窗宽度的事件脉冲进行与操作，如果所述与操作的输出结果出现脉冲，则输出初步符合成功信号以及两个所述事件脉冲对应的探测块地址；

所述特定空间符合模块判断两个所述事件脉冲对应的探测块地址之差是否满足视野地址范围，如果是，输出两个所述事件脉冲对应的探测块地址，所述视野地址范围是根据所述视野范围确定的。

相应的，所述时间符合模块接收到所述使能信号后，对接收到的两个所述具有时间窗宽度的事件脉冲进行与操作，如果所述与操作的输出结果出现脉冲，则输出初步符合成功信号以及两个所述事件脉冲对应的探测块地址，包括：

所述时间符合模块接收到所述使能信号后，对接收到的两个所述具有时间窗宽度的事件脉冲进行与操作；在所述与操作的输出结果出现脉冲时，输出初步符合成功信号；

读取两个所述事件脉冲所属探测组的序号，同时触发地址寄存器读取两个所述事件脉冲对应的探测块在所属探测组中的序号，编码获得并输出两个所述事件脉冲对应的探测块地址。

相应的，所述特定空间符合模块判断两个所述事件脉冲对应的探测块地址之差是否满足视野地址范围，包括：

设两个所述事件脉冲对应的探测块地址分别为第一地址与第二地址；所述特定空间符合模块比较所述第一地址是否大于所述第二地址；

如果比较结果为是，则由所述第一地址减去所述第二地址，输出地址差，如果比较结果为否，则由所述第二地址减去所述第一地址，输出地址差；

比较所述地址差是否大于视野最小地址差且小于视野最大地址差，所述视野最小地址差以及所述视野最大地址差是根据所述视野范围确定的。

相应的，所述方法还包括：

符合汇总模块采用轮询的方式读取各个所述特定空间符合模块输出的两个所述事件脉冲对应的探测块地址。

相应的，所述方法还包括：

所述时间窗模块接收上位机发送的时间窗档位选择信号，所述时间窗档位选择信号用于确定时间窗宽度；

所述粗略空间符合模块以及所述特定空间符合模块接收上位机发送的视野范围档位选择信号，所述视野范围档位选择信号用于确定视野范围。

由此可见，本发明实施例具有如下有益效果：

本发明实施例利用可编程逻辑器件构成包括粗略空间符合模块、时间符合模块以及特定空间符合模块的分层结构实现符合判定，其中，粗略空间符合模块根据视野范围确定能够工作的时间符合模块，可以预先减少并行工作的时间符合模块数量，降低了系统实现难度；特定空间符合模块根据视野范围的限制进一步对符合对进行筛选，与粗略空间符合模块搭配，使得降低难度的同时，并不会增加误差。另外，时间窗模块可以利用移相时钟控制脉宽，并能通过上位机进行修改，实现时间窗可调，系统误差可以控制在ps(皮秒)级。从而本发明实施例基于数字集成电路的符合判定算法降低了系统实现难度的同时，提高了系统分辨率，运用场合广泛。

附图说明

图1为正电子湮灭事件的示意图；

图2为本发明实施例中提供的实现符合判定的系统实施例一的示意图；

图3为本发明实施例中探测组块划分以及符合线的示意图；

图4为本发明实施例中提供的实现符合判定的系统实施例二的示意图；

图5为本发明实施例中时间窗模块的示意图；

图6为本发明实施例中时间符合模块的示意图；

图7为本发明实施例中特定空间符合模块的示意图；

图8为本发明实施例中特定空间符合模块的原理示意图；

图9为本发明实施例中提供的实现符合判定的系统实施例三的示意图；

图10为本发明实施例中探测组块划分以及视野范围的示意图；

图11为本发明实施例中时间窗模块的时序示意图；

图12为本发明实施例中时间符合模块的时序示意图；

图13为本发明实施例中提供的实现符合判定的方法实施例的流程图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明实施例作进一步详细的说明。

在说明本发明实施例之前，首先对符合判定中的一些基本概念进行说明。在PET系统中一对γ光子会被一对探测块探测到，则这对探测块之间的连接线称为符合线(英文：Line of Response，简称：LOR)。一般地说，由于各探测块的大小和结构所限，对于任一探测块来说，存在一个视野范围(英文：Field of View，简称：FOV)，在该视野范围内的探测块与该探测块之间均有符合线，而该视野范围之外的探测块则与该探测块均无符合线。具有符合线的一对探测块构成一个探测块对。PET系统中探测块的数量，一定程度上影响FOV空间中符合线的数量，而符合线的数量，又直接影响系统的图像质量。

本发明实施例中提供的实现符合判定的系统及方法，是针对现有技术中基于电子元器件进行符合判定实现难度较高的技术问题，提出利用可编程逻辑器件实现符合判定，主要是通过将输入脉冲转变成规定的符合时间窗宽度，对应的两个脉冲进行与操作，完成时间符合功能，其中由哪两个脉冲进行时间符合，由粗略空间符合算法确定，最后由特定空间符合算法根据视野范围对初步符合成功的符合对进行筛选，输出最终符合判定结果。本发明实施例为了降低系统实现难度，将系统进行两级划分，粗略空间符合是对探测组BANK之间的信号进行操作，特定空间符合是细化到BANK中的探测块block地址之间的空间符合，即降低时间符合模块数量，减少了资源使用数量，还使得空间符合变得更细致，数据更准确。

基于上述思想，参见图2所示，是本发明实施例中提供的实现符合判定的系统实施例一，该系统可以包括：

时间窗模块201、粗略空间符合模块202、时间符合模块203以及特定空间符合模块204。

其中，任意两个时间窗模块201的输出端与一个时间符合模块203的输入端相连，一个时间符合模块203的输出端与一个特定空间符合模块204的输入端相连，粗略空间符合模块202的输出端与每个时间符合模块203的输入端相连。

首先需要根据需求设定总的探测块数量X，再根据探测块数量X以及器件选型需求，确定探测组BANK数量A以及每个BANK包含的探测块block数量B，X＝A*B。参见图3所示，是探测组BANK、探测块block的划分以及符合线的示意图，例如一共有56个探测块，可以划分为8个BANK，每个BANK中有7个block，即A＝8，B＝7，X＝56。符合线的数量根据系统视野范围FOV来判定，假设视野范围为每两个BANK之间都可以具有符合线，则从8个BANK中任意选择两个BANK组成一组，即C₈ ²＝28，为该结构所具有的最大符合线数量。图3中显示的是视野范围为符合对之间至少相隔一个BANK，则符合线数量则为C₈ ²-8＝20，即最大符合线数量需要减去不能形成符合线的BANK对数量。

系统中时间窗模块的数量与BANK数量A相等，每个时间窗模块与一个BANK相对应，这样，由于任意两个时间窗模块与一个时间符合模块相连，则时间符合模块的数量与最大符合线数量相等，即时间符合模块的数量为从A个元素中取出2个元素的组合数C＝C_A ²。例如，时间窗模块的数量为8，则时间符合模块的数量为C₈ ²＝28。特定空间符合模块的数量与时间符合模块的数量相等。

时间窗模块201，用于将接收到的单事件脉冲转换为具有时间窗宽度的事件脉冲，单事件脉冲为一个探测组中的任一个探测块检测到的触发脉冲。

由于时间窗模块的数量与BANK数量相等，即每个时间窗模块在同一时刻只能接收探测组BANK中的一个探测块block检测到的触发脉冲，可以通过发生死时间控制，只有在当前block的触发脉冲处理完之后才能够接收下一触发脉冲，该触发脉冲可以称为单事件脉冲。时间窗模块的主要作用是将接收到的单事件脉冲转换为具有时间窗宽度的事件脉冲，并可以向地址寄存器输出事件脉冲对应的block在所属BANK中的序号。

由于来自同一湮灭事件的两个γ光子很难严格准确探测到，因此一般都有一个时间间隔范围，该时间间隔范围称之为符合时间窗，只有在时间窗之内探测到的一对γ光子组成的事件，判定为符合事件。因此，需要将单事件脉冲转换为具有时间窗宽度的事件脉冲，从而进行后续的时间符合判定。

粗略空间符合模块202，用于根据视野范围确定所需使能的时间符合模块，并向所需使能的时间符合模块发送使能信号。

粗略空间符合模块可以根据视野范围确定符合线数量，从而确定可用的时间符合模块。例如，BANK数为8，最多可以有28条符合线，即时间符合模块有28个，如果根据视野范围确定相邻BANK之间无符合线，则可以确定28个时间符合模块中，有8个接收相邻BANK事件脉冲的时间符合模块不需要工作，则粗略空间符合模块可以向需要进行时间符合的时间符合模块发送使能信号。在不同视野范围档位时，所需使能的时间符合模块由粗略空间符合模块具体确定，及时关闭一些不存在符合线的BANK对对应的时间符合模块可以节约计算资源。

时间符合模块203，用于在接收到使能信号后，对接收到的两个具有时间窗宽度的事件脉冲进行与操作，如果与操作的输出结果出现脉冲，则输出初步符合成功信号以及两个事件脉冲对应的探测块地址。

每个时间符合模块处理两个BANK发送来事件脉冲，各个时间符合模块是并行进行处理的。在每个时间符合模块中两两事件脉冲进行相与操作，如果结果中出现脉冲，不管脉宽如何，就代表这两个事件脉冲符合。一旦检测到符合，将输出初步符合成功信号以及两个事件脉冲对应的探测块地址。

在本发明的一些实施例中，事件脉冲对应的block地址可以由事件脉冲对应的block在所属BANK中的序号以及事件脉冲所属BANK的序号确定。例如，事件脉冲在BANK1，对应的block为BANK1中的block3，假设BANK和block均从0开始计数，每个BANK中有7个block，则事件脉冲在第2个BANK中的第4个block，全排后事件脉冲在总第11个block，即事件脉冲对应的block地址为11。

特定空间符合模块204，用于判断两个事件脉冲对应的探测块地址之差是否满足视野地址范围，如果是，输出两个事件脉冲对应的探测块地址，视野地址范围是根据视野范围确定的。

通过时间符合处理之后，还根据具体的block地址删除一些边缘符合对，因为BANK划分较为粗略，特定空间符合会根据block地址更加细致的进行空间符合筛选。例如，参见图3的示例，BANK1与BANK7之间可以具有符合线，输出初步符合成功信号，但是可以看出BANK1中的block0与BANK7中的block7不符合视野范围，则可以通过特定空间符合模块比较block地址，删除可能因为光子碰撞，光子偏离原先运行轨道形成的不符合视野范围的符合对，从而获得更加精确的符合判定结果。同样的，时间符合与特定空间符合处理会有一个处理死时间来控制，每次只接收一对事件脉冲进行处理，具体的处理死时间可以根据需求来设定。

参见图4所示，是本发明实施例中提供的实现符合判定的系统实施例二，在上述实施例一的基础上，本发明实施例提供的实现符合判定的系统还可以与上位机相连，具体的，在本发明的一些实施例中，时间窗模块还用于接收上位机发送的时间窗档位选择信号，时间窗档位选择信号用于确定时间窗宽度；粗略空间符合模块以及特定空间符合模块还用于接收上位机发送的视野范围档位选择信号，视野范围档位选择信号用于确定视野范围。

也就是说，可以根据视野范围FOV档位选择控制粗略空间符合算法，使能符合的时间符合模块，以及控制特定空间符合算法，剔除不符合视野范围的符合对；通过时间窗档位选择控制时间窗模块中的时钟周期形成对应的时间窗宽度，实现时间窗可调，相较于打时间戳等较难技术实现简单，同时误差也可以控制在ps级。

这样，本发明实施例利用可编程逻辑器件构成包括粗略空间符合模块、时间符合模块以及特定空间符合模块的分层结构实现符合判定，其中，粗略空间符合模块根据视野范围确定能够工作的时间符合模块，可以预先减少并行工作的时间符合模块数量，降低了系统实现难度；特定空间符合模块根据视野范围的限制进一步对符合对进行筛选，与粗略空间符合模块搭配，使得降低难度的同时，并不会增加误差。另外，时间窗模块可以利用移相时钟控制脉宽，并能通过上位机进行修改，实现时间窗可调，系统误差可以控制在ps(皮秒)级。从而本发明实施例基于数字集成电路的符合判定算法降低了系统实现难度的同时，提高了系统分辨率，运用场合广泛。

以下具体对上述实施例中的时间窗模块、时间符合模块以及特定空间符合模块的实现进行详细说明。

一、时间窗模块

参见图5所示，在本发明的一些实施例中，时间窗模块可以包括：N条脉冲扩宽电路以及第一与电路；N为移相时钟的个数，移相时钟分别为clk1、clk2、……clkN，每个移相时钟的移相角度为360°/N。同时时间窗的选择决定了系统误差＝时钟周期T/移相数。

每条脉冲扩宽电路可以包括第一触发器以及计数器，第一触发器的输入端接收高电平信号、时钟端接收单事件脉冲BTS、输出端与第一与电路相连；计数器的输入端与一个移相时钟相连，输出端与第一触发器的清零端相连；

计数器用于记录移相时钟的时钟沿个数，当移相时钟的时钟沿个数达到预设阈值时输出清零信号，预设阈值是根据时间窗宽度与移相时钟的周期确定的；

第一与电路用于对N条脉冲扩宽电路的输出脉冲进行与操作，输出具有时间窗宽度的事件脉冲。

其中，第一触发器可以为D触发器，每个第一触发器在事件脉冲上升沿时触发为高电平，在计数器达到预设阈值输出清零信号时触发为低电平，从而输出一路脉冲信号。计数器则是在移相时钟沿处检测到高电平就启动计数器，根据时间窗和时钟的关系确定计数器的预设阈值。一般时间窗宽度设为时钟周期的整数倍，例如时间窗为12ns，时钟周期可以为4ns或者6ns，则预设阈值可以为时间窗宽度是时钟周期的倍数。第一与电路将各个第一触发器输出的所有脉冲进行相与操作之后，输出的脉冲便是最接近时间窗宽度的脉冲。

二、时间符合模块

参见图6所示，在本发明的一些实施例中，时间符合模块可以包括：时间符合子模块以及地址编码子模块；时间符合子模块包括第二与电路以及第二触发器；第二触发器的输入端接收高电平信号、时钟端接收第二与电路的输出结果、输出端与地址编码子模块相连。

第二与电路接收到使能信号后，对接收到的两个具有时间窗宽度的事件脉冲进行与操作。如果结果中出现脉冲，不管脉宽如何，就代表这两个事件脉冲时间符合。

第二触发器用于如果与操作的输出结果出现脉冲，输出初步符合成功信号；在本发明的一些实施例中，为了将输出初步符合成功信号扩宽，还可以在第二触发器之后连接第三触发器，则第二触发器的输出端与第三触发器的输入端相连，第三触发器的时钟端与时钟信号相连，第三触发器的输出端输出初步符合成功信号与地址编码子模块相连，同时与第二触发器的清零端相连。这样，可以将时间符合出现的脉冲转换为初步符合成功信号。

地址编码子模块用于当接收到初步符合成功信号，读取两个事件脉冲所属探测组BANK的序号，即图中的BANK编码，同时触发地址寄存器读取两个事件脉冲对应的探测块block在所属探测组BANK中的序号(address0、address1)，编码获得并输出两个事件脉冲对应的探测块block地址。

三、特定空间符合模块

参见图7所示，在本发明的一些实施例中，特定空间符合模块可以包括：第一比较器701、减法器702以及第二比较器702。

参见图8所示，是特定空间符合模块的工作原理示意图，设两个事件脉冲对应的探测块地址分别为第一地址block1与第二地址block2；

第一比较器用于比较第一地址是否大于第二地址。

减法器用于如果第一比较器的比较结果为是，则由第一地址减去第二地址，输出地址差block，如果第一比较器的比较结果为否，则由第二地址减去第一地址，输出地址差block。

第二比较器用于比较地址差是否大于视野最小地址差M1且小于视野最大地址差M2，视野最小地址差以及视野最大地址差是根据视野范围确定的。

第一比较器可以保证减法器输入处是大地址减去小地址，第二比较器便是判定地址差是否在约定范围内，如此便可以剔除一些干扰的符合对，实现较为细致的空间符合。

根据视野范围FOV可以确定视野地址差的表格，根据视野范围两个block之间至少相差的数量为视野最小地址差，又由于block呈环形分布，还需要考虑block地址最大值与最小值对应的block也为相邻的block，即block地址差也需要小于最大地址差，这样可以排除一些不在视野范围内的block对，将符合的事件脉冲对应的block地址放入先入先出队列(英文：First InputFirst Output，简称：FIFO)，从而获得所需的符合对。

另外，在本发明的一些实施例中，本发明实施例实现符合判定的系统还可以包括：

符合汇总模块，用于采用轮询的方式读取各个特定空间符合模块输出的两个事件脉冲对应的探测块地址。

可以采用总FIFO采用轮询的方式读取各个FIFO)中的数据，从而输出最终的符合对，获得符合判定结果。

基于上述说明，参见图9所示，是本发明实施例中提供的实现符合判定的系统实施例三，该系统包括时间窗模块的数量为A个，A与BANK数量相等，每个时间窗模块接收一个BANK获得的单事件脉冲；时间符合模块与特定空间符合模块的数量均为C个，C＝C_A ²，时间符合模块又可以包括时间符合子模块与地址编码子模块；粗略空间符合模块对时间符合模块进行使能。系统中各个部分的作用可以参见上述实施例中的说明，在此不再赘述。需要说明的是，本发明实施例提供的实现符合判定的系统可以通过可编程逻辑器件组成，可以包括可编程门阵列(英文：Field－Programmable Gate Array，简称：FPGA)、复杂可编程逻辑器件(英文：Complex Programmable LogicDevice，简称：CPLD)及专业集成电路(英文：Application Specific IntegratedCircuit，简称：ASIC)或由双口随机存取存储器(英文：random access memory，简称：RAM)等专有芯片搭建的专用电路。

以下再通过一个具体示例，对本发明实施例中提供的实现符合判定的系统实施例进行说明。

本实施例以一个全环有48个探测块block的PET为例。前端48个探测块block将全环采集到的单事件脉冲信息通过不同的数据通道汇总到实现符合判定的系统。BANK数设定为8，block数设定为6，时间窗宽度为12ns，时钟为250MHz(4ns)，移相个数为8，则系统分辨率为4ns/8＝500ps。参见图10所示，为本实施例的BANK、block划分以及地址分配示意图。

系统视野范围FOV分成三个档位，特别是FOV2和FOV3，在形成符合线数量是一致的情况下，在特定空间符合模块的符合判定结果会出现差别。

参见图11所示，与图5提供的时间窗模块示意图相对应，是时间窗模块的时序示意图，时钟周期为4ns，要形成12ns的时间窗，需要三个时钟的宽度，即计数器的预设阈值为3，从图中可以看出，经过计数器对8个移相时钟中时钟沿的计数，可以向触发器发送清零信号，从而触发器可以输出8个脉冲，相与之后就会得到最接近12ns的事件脉冲，即获得单事件脉冲对应的具有时间窗宽度的事件脉冲。

由于BANK为8，因此最多可以有28条符合线，符合线的形成主要是两个不同BANK之间所形成，从图10中可以得出，在选定FOV2和FOV3时，会有8条符合线是不可取的，所以粗略空间符合模块可以根据FOV档位使用使能信号使能其他20个时间符合模块，从而关闭没有符合线的8个时间符合模块，被关闭的时间符合模块是输入相邻BANK脉冲的时间符合模块。

参见图12所示，与图6提供的时间符合模块示意图相对应，是时间符合模块的时序示意图，时间符合模块主要是对接收到的两个BANK的具有时间窗宽度的事件脉冲进行相与操作，如果在结果处检测到上升沿，便可证明时间符合成功，输出初步符合成功信号success；然后读出两个脉冲所对应的block地址address(即block在所属BANK中的序号)，结合与之相对的BANK地址(即事件脉冲所属BANK的序号)一起发送到地址编码模块，在success信号发出的同时，按照系统要求的地址排列方式把address和BANK序号合并成block地址，供特定空间符合模块使用。

在检测到success信号之后，接收符合对的地址对，根据FOV设定，选择与之对应的特定空间符合表，此表格是事先根据FOV大小，算出对应的地址对之间的最大block差与最小block差，也就是说，符合对的block地址之差必须在最小block差与最大block差之间。如果满足视野地址范围，便把对应的符合对地址存入FIFO中，等待最终输出。最终输出的符合对便是确定的符合对，最终一级总FIFO会采用轮询的方式挨个读取，从而输出最终的符合对，获得符合判定结果。

这样，本发明实施例利用可编程逻辑器件构成包括粗略空间符合模块、时间符合模块以及特定空间符合模块的分层结构实现符合判定，其中，粗略空间符合模块根据视野范围确定能够工作的时间符合模块，可以预先减少并行工作的时间符合模块数量，降低了系统实现难度；特定空间符合模块根据视野范围的限制进一步对符合对进行筛选，与粗略空间符合模块搭配，使得降低难度的同时，并不会增加误差。另外，时间窗模块可以利用移相时钟控制脉宽，并能通过上位机进行修改，实现时间窗可调，系统误差可以控制在ps(皮秒)级。从而本发明实施例基于数字集成电路的符合判定算法降低了系统实现难度的同时，提高了系统分辨率，运用场合广泛。

相应的，参见图13所示，本发明实施例还提供一种实现符合判定的方法，该方法可以应用于实现符合判定的系统，该系统可以为上述实施例中提供的实现符合判定的系统，包括：时间窗模块、粗略空间符合模块、时间符合模块以及特定空间符合模块；任意两个时间窗模块的输出端与一个时间符合模块的输入端相连，一个时间符合模块的输出端与一个特定空间符合模块的输入端相连，粗略空间符合模块的输出端与每个时间符合模块的输入端相连；该方法可以包括以下步骤：

步骤1301：时间窗模块将接收到的单事件脉冲转换为具有时间窗宽度的事件脉冲，单事件脉冲为一个探测组中的任一个探测块检测到的触发脉冲。

步骤1302：粗略空间符合模块根据视野范围确定所需使能的时间符合模块，并向所需使能的时间符合模块发送使能信号。

步骤1303：时间符合模块接收到使能信号后，对接收到的两个具有时间窗宽度的事件脉冲进行与操作，如果与操作的输出结果出现脉冲，则输出初步符合成功信号以及两个事件脉冲对应的探测块地址。

步骤1304：特定空间符合模块判断两个事件脉冲对应的探测块地址之差是否满足视野地址范围，如果是，输出两个事件脉冲对应的探测块地址，视野地址范围是根据视野范围确定的。

在本发明的一些实施例中，时间符合模块接收到使能信号后，对接收到的两个具有时间窗宽度的事件脉冲进行与操作，如果与操作的输出结果出现脉冲，则输出初步符合成功信号以及两个事件脉冲对应的探测块地址的具体实现可以包括：

时间符合模块接收到使能信号后，对接收到的两个具有时间窗宽度的事件脉冲进行与操作；在与操作的输出结果出现脉冲时，输出初步符合成功信号；

读取两个事件脉冲所属探测组的序号，同时触发地址寄存器读取两个事件脉冲对应的探测块在所属探测组中的序号，编码获得并输出两个事件脉冲对应的探测块地址。

在本发明的一些实施例中，特定空间符合模块判断两个事件脉冲对应的探测块地址之差是否满足视野地址范围的具体实现可以包括：

设两个事件脉冲对应的探测块地址分别为第一地址与第二地址；特定空间符合模块比较第一地址是否大于第二地址；

如果比较结果为是，则由第一地址减去第二地址，输出地址差，如果比较结果为否，则由第二地址减去第一地址，输出地址差；

比较地址差是否大于视野最小地址差且小于视野最大地址差，视野最小地址差以及视野最大地址差是根据视野范围确定的。

在本发明的一些实施例中，本发明实施例提供的实现符合判定的方法还可以包括：

符合汇总模块采用轮询的方式读取各个特定空间符合模块输出的两个事件脉冲对应的探测块地址。

在本发明的一些实施例中，本发明实施例提供的实现符合判定的方法还可以包括：

时间窗模块接收上位机发送的时间窗档位选择信号，时间窗档位选择信号用于确定时间窗宽度；

粗略空间符合模块以及特定空间符合模块接收上位机发送的视野范围档位选择信号，视野范围档位选择信号用于确定视野范围。

这样，本发明实施例利用可编程逻辑器件构成包括粗略空间符合模块、时间符合模块以及特定空间符合模块的分层结构实现符合判定，其中，粗略空间符合模块根据视野范围确定能够工作的时间符合模块，可以预先减少并行工作的时间符合模块数量，降低了系统实现难度；特定空间符合模块根据视野范围的限制进一步对符合对进行筛选，与粗略空间符合模块搭配，使得降低难度的同时，并不会增加误差。另外，时间窗模块可以利用移相时钟控制脉宽，并能通过上位机进行修改，实现时间窗可调，系统误差可以控制在ps(皮秒)级。从而本发明实施例基于数字集成电路的符合判定算法降低了系统实现难度的同时，提高了系统分辨率，运用场合广泛。

需要说明的是，本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统或装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (11)

1.一种实现符合判定的系统，其特征在于，所述系统包括：

时间窗模块、粗略空间符合模块、时间符合模块以及特定空间符合模块；

任意两个所述时间窗模块的输出端与一个所述时间符合模块的输入端相连，一个所述时间符合模块的输出端与一个特定空间符合模块的输入端相连，所述粗略空间符合模块的输出端与每个所述时间符合模块的输入端相连；

所述时间窗模块，用于将接收到的单事件脉冲转换为具有时间窗宽度的事件脉冲，所述单事件脉冲为一个探测组中的任一个探测块检测到的触发脉冲；

所述粗略空间符合模块，用于根据视野范围确定所需使能的时间符合模块，并向所述所需使能的时间符合模块发送使能信号；

所述时间符合模块，用于在接收到所述使能信号后，对接收到的两个所述具有时间窗宽度的事件脉冲进行与操作，如果所述与操作的输出结果出现脉冲，则输出初步符合成功信号以及两个所述事件脉冲对应的探测块地址；

所述特定空间符合模块，用于判断两个所述事件脉冲对应的探测块地址之差是否满足视野地址范围，如果是，输出两个所述事件脉冲对应的探测块地址，所述视野地址范围是根据所述视野范围确定的。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述时间窗模块包括：N条脉冲扩宽电路以及第一与电路；N为移相时钟的个数，每个所述移相时钟的移相角度为360°/N；

所述脉冲扩宽电路包括第一触发器以及计数器，所述第一触发器的输入端接收高电平信号、时钟端接收单事件脉冲、输出端与所述第一与电路相连；所述计数器的输入端与一个所述移相时钟相连，输出端与所述第一触发器的清零端相连；

所述计数器用于记录所述移相时钟的时钟沿个数，当所述移相时钟的时钟沿个数达到预设阈值时输出清零信号，所述预设阈值是根据时间窗宽度与所述移相时钟的周期确定的；

所述第一与电路用于对所述N条脉冲扩宽电路的输出脉冲进行与操作，输出具有时间窗宽度的事件脉冲。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，时间符合模块包括：时间符合子模块以及地址编码子模块；所述时间符合子模块包括第二与电路以及第二触发器；所述第二触发器的输入端接收高电平信号、时钟端接收所述第二与电路的输出结果、输出端与所述地址编码子模块相连；

所述第二与电路接收到所述使能信号后，对接收到的两个所述具有时间窗宽度的事件脉冲进行与操作；

所述第二触发器用于如果所述与操作的输出结果出现脉冲，输出初步符合成功信号；

所述地址编码子模块用于当接收到所述初步符合成功信号，读取两个所述事件脉冲所属探测组的序号，同时触发地址寄存器读取两个所述事件脉冲对应的探测块在所属探测组中的序号，编码获得并输出两个所述事件脉冲对应的探测块地址。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述特定空间符合模块包括：第一比较器、减法器以及第二比较器；设两个所述事件脉冲对应的探测块地址分别为第一地址与第二地址；

所述第一比较器用于比较所述第一地址是否大于所述第二地址；

所述减法器用于如果所述第一比较器的比较结果为是，则由所述第一地址减去所述第二地址，输出地址差，如果所述第一比较器的比较结果为否，则由所述第二地址减去所述第一地址，输出地址差；

所述第二比较器用于比较所述地址差是否大于视野最小地址差且小于视野最大地址差，所述视野最小地址差以及所述视野最大地址差是根据所述视野范围确定的。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

符合汇总模块，用于采用轮询的方式读取各个所述特定空间符合模块输出的两个所述事件脉冲对应的探测块地址。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，

所述时间窗模块还用于接收上位机发送的时间窗档位选择信号，所述时间窗档位选择信号用于确定时间窗宽度；

所述粗略空间符合模块以及所述特定空间符合模块还用于接收上位机发送的视野范围档位选择信号，所述视野范围档位选择信号用于确定视野范围。

7.一种实现符合判定的方法，其特征在于，所述方法应用于实现符合判定的系统，所述系统包括：时间窗模块、粗略空间符合模块、时间符合模块以及特定空间符合模块；任意两个所述时间窗模块的输出端与一个所述时间符合模块的输入端相连，一个所述时间符合模块的输出端与一个特定空间符合模块的输入端相连，所述粗略空间符合模块的输出端与每个所述时间符合模块的输入端相连；所述方法包括：

所述时间窗模块将接收到的单事件脉冲转换为具有时间窗宽度的事件脉冲，所述单事件脉冲为一个探测组中的任一个探测块检测到的触发脉冲；

所述粗略空间符合模块根据视野范围确定所需使能的时间符合模块，并向所述所需使能的时间符合模块发送使能信号；

所述时间符合模块接收到所述使能信号后，对接收到的两个所述具有时间窗宽度的事件脉冲进行与操作，如果所述与操作的输出结果出现脉冲，则输出初步符合成功信号以及两个所述事件脉冲对应的探测块地址；

所述特定空间符合模块判断两个所述事件脉冲对应的探测块地址之差是否满足视野地址范围，如果是，输出两个所述事件脉冲对应的探测块地址，所述视野地址范围是根据所述视野范围确定的。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述时间符合模块接收到所述使能信号后，对接收到的两个所述具有时间窗宽度的事件脉冲进行与操作，如果所述与操作的输出结果出现脉冲，则输出初步符合成功信号以及两个所述事件脉冲对应的探测块地址，包括：

所述时间符合模块接收到所述使能信号后，对接收到的两个所述具有时间窗宽度的事件脉冲进行与操作；在所述与操作的输出结果出现脉冲时，输出初步符合成功信号；

读取两个所述事件脉冲所属探测组的序号，同时触发地址寄存器读取两个所述事件脉冲对应的探测块在所属探测组中的序号，编码获得并输出两个所述事件脉冲对应的探测块地址。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述特定空间符合模块判断两个所述事件脉冲对应的探测块地址之差是否满足视野地址范围，包括：

设两个所述事件脉冲对应的探测块地址分别为第一地址与第二地址；所述特定空间符合模块比较所述第一地址是否大于所述第二地址；

如果比较结果为是，则由所述第一地址减去所述第二地址，输出地址差，如果比较结果为否，则由所述第二地址减去所述第一地址，输出地址差；

比较所述地址差是否大于视野最小地址差且小于视野最大地址差，所述视野最小地址差以及所述视野最大地址差是根据所述视野范围确定的。

10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

符合汇总模块采用轮询的方式读取各个所述特定空间符合模块输出的两个所述事件脉冲对应的探测块地址。

11.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

所述时间窗模块接收上位机发送的时间窗档位选择信号，所述时间窗档位选择信号用于确定时间窗宽度；

所述粗略空间符合模块以及所述特定空间符合模块接收上位机发送的视野范围档位选择信号，所述视野范围档位选择信号用于确定视野范围。