CN104337531B - 针对全数字pet系统的在线能量符合方法及系统 - Google Patents
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Abstract
一种针对全数字PET系统的在线能量符合方法，步骤为：探测模组对闪烁脉冲进行信息采集，并形成单事件数据帧发送至上位机；上位机对入射伽马光子事件进行二维位置分布统计并进行位置谱分割；统计每个晶体条的能量分布谱，获取能量校正值；探测模组上载晶体条分割数据表和能量峰校正数据表，开始在线能量校正的信息采集；当事件到来时，根据其二维坐标从晶体分割表中查找其对应的晶体条编号，再根据晶体条编号从能量校正表中查找能量校正值；将通过能量符合后的数据发送至上位机。本发明实现了全自动、快速的在线能量符合，不仅达到变结构PET对全自动和快速校正的要求，同时大程度的滤除了传输介质中无用数据，达到了提高有效数据带宽的目的。
Description
技术领域
本发明涉及高能辐射探测成像及数字信号处理领域，尤其涉及一种针对全数字PET系统的在线能量符合方法。
背景技术
目前主流的PET探测器通常采用阵列闪烁晶体耦合光电转换器件的探测结构。当γ光子入射到阵列晶体中某个晶体条后发生康普顿散射或者光电效应，产生可见光信号，光电转换器件接收这些光信号并将其转换为相应的电信号输出，利用该电信号，可以计算出γ光子入射位置坐标（X，Y），并根据该坐标位置得到γ光子事件所在晶体条编号，最终用于确定湮灭事件响应线（Line of Response,简称LOR）。
然而在实际PET系统中，湮灭产生的一对方向相反的γ光子在入射到探测器前会有一定几率在生物组织中发生康普顿作用，导致其丢失一部分能量并改变行进方向，最终入射到探测器的位置也发生偏移，此时探测器通过该对γ光子的实际入射位置将获得一条错误的湮灭事件响应线，该类情况称为散射事件。为甄别该类散射事件，通常的做法是使用能量符合，即选用一个有着最低和最高阈值的能量窗对每个闪烁脉冲事件进行判断，将超出能量窗阈值的事件滤除。
在理想情况下，分别统计探测器阵列上每一晶体条包含的闪烁脉冲事件的能量值，应该得到相同的能量谱，然而在实际工程实现时，由于光电转换器件的增益不同和后级确定位置所用的电阻加权网络对不同位置的能量响应不一致等因素，无法直接采用同一能量窗进行滤除，必须结合晶体分割数据，统计其能量谱信息，并将每个晶体条上闪烁脉冲能量校正到511keV后，再施以能量窗进行能量符合。
目前有以下几种方法来实现这一过程：
参考文献一[1]所研制的ClearPET的探测模组生产单事件帧后，须先传送到多个预处理个人计算机（personal computer，以下简称PC）上进行晶体查找和能量校正操作，经过能量符合后的数据再统一发送到主PC上进行下一步数据处理，该方法未能提高单个探测模组的有效数据带宽。其单个探测模块能达到的最高计数率为478kevents/s。
参考文献二[2]和参考文献三[3]所研制的miniPET使用软符合方法，即在探测模块形成单事件帧后通过以太网发送到上位机，在上位机上进行符合探测。该方法在硬件上实现晶体分割和能量校正的操作，精度、适应性和可升级性差。其单个探测模组能达到的计数率为90kevents/s/detector。
以上方法均不能适用于全数字化PET下对高计数率的需求，因此，针对上述技术问题，有必要提供一种基于全数字PET系统的全自动在线能量符合方法，以克服上述缺陷。
[1]Streun,M.;Brandenburg,G.;Larue,H.;Parl,C.;Ziemons,K.,"The dataacquisition system of ClearPET neuro-a small animal PET scanner,"NuclearScience,IEEE Transactions on,vol.53,no.3,pp.700,703,June2006.
[2]Hegyesi,G.;Imrek,J.;Kalinka,G.;Molnar,J.;Novak,D.;Végh,J.;Balkay,L.;Emri,M.;Kis,A.;Molnar,G.;Tron,L.;Valastyan,I.;Bagamery,I.;Bukki,T.;Rozsa,S.;Szabo,Z.;Kerek,A.,"Ethernet Based Distributed DataAcquisition System for a Small Animal PET,"Nuclear Science,IEEE Transactionson,vol.53,no.4,pp.2112,2117,Aug.2006.
[3]Hegyesi,G.;Imrek,J.;Kalinka,G.;Molnar,J.;Novak,D.;Végh,J.;Balkay,L.;Emri,M.;Molnar,G.;Tron,L.;Bagamery,I.;Bukki,T.;Rozsa,S.;Szabo,Z.;Kerek,A.,"Development of an FPGA-based data acquisition modulefor small animal PET,"Nuclear Science Symposium Conference Record,2004IEEE,vol.5,no.,pp.2957,2961,16-22Oct.2004.
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种针对全数字PET系统的在线能量符合方法及系统，该方法及系统实现了全自动、快速的在线能量符合，大程度的滤除了传输介质中无用数据，在达到更高的有效计数率的同时，不会对系统性能造成影响。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种针对全数字PET系统的在线能量符合方法，其特征在于：具体包括如下步骤：
S1：采用探测模组对入射伽马光子产生的闪烁脉冲进行信息采集，并形成单事件数据帧发送至上位机；
S2：上位机对入射伽马光子进行二维位置分布统计，获取入射伽马光子的二维位置谱，然后进行位置谱分割以划分每根晶体条区域，最终形成晶体分割表；
S3：分割完毕后，上位机统计每个晶体条中包含的闪烁脉冲能量分布谱，通过寻找能量谱计数量最高点获取每个能量分布谱的511keV能量峰实际对应的能量值，并用该值作为对应晶体条的能量校正值，最终形成能量校正表；
S4：将晶体分割表和能量校正表从上位机发送至探测模组的存储单元；
S5：探测模组根据晶体分割表和能量校正表，开始在线能量校正的信息采集；
S6：当事件到来时，根据其二维坐标从晶体分割表中查找其对应的晶体条编号，再根据晶体条编号从能量校正表中查找能量校正值；
S7：凭借能量校正值计算该事件真实能量值，若该事件真实能量值在能量窗内，则保留该事件，若该事件真实能量值不在能量窗内，则滤除该事件，最后将通过能量窗的事件数据发送至上位机。
优选的，在上述针对全数字PET系统的在线能量符合方法中，所述步骤S1中采集的闪烁脉冲信息包括时间、能量和位置信息，其中，获取能量信息的方法为模拟数字转换器方法或多电压阈值方法或电荷积分方法，获取位置信息的方法为加权电阻网络方法或探测器像素一对一读出方法。
优选的，在上述针对全数字PET系统的在线能量符合方法中，所述步骤S2中对采集的数据进行晶体条位置谱分割的算法为神经网络法或降维法或分水岭法。
优选的，在上述针对全数字PET系统的在线能量符合方法中，所述步骤S4中探测模组与上位机间的数据传输方式为光纤或以太网或USB或总线或蓝牙或全新无线网络数据通信技术。
优选的，在上述针对全数字PET系统的在线能量符合方法中，所述步骤S7中获得事件真实能量值的方法为：将事件能量值除以能量校正值，再乘以511keV。
一种针对全数字PET系统的在线能量符合系统，其特征在于：包括：
闪烁脉冲信息提取模块，用于对闪烁脉冲进行采样和处理，获取其能量、时间和位置信息；
能量符合模块，用于对闪烁脉冲的能量值进行校正，并采取能量窗进行能量符合判断；
晶体分割和能量谱寻峰模块，用于确定晶体分割表和能量校正表。
优选的，在上述针对全数字PET系统的在线能量符合系统中，所述的的闪烁脉冲信息提取模块包括能量获取模块、时间获取模块和位置获取模块，其中，
能量获取模块，用于对闪烁脉冲进行时间域上的采样，并获取闪烁脉冲能量值；
时间获取模块，用于对闪烁脉冲进行电压域上的采样，并获取闪烁脉冲的时间信息；
位置获取模块，用于获取闪烁脉冲入射的二维位置信息。
优选的，在上述针对全数字PET系统的在线能量符合系统中，获取闪烁脉冲能量值的方法为：采用数字积分的方式，或者采用积分电路，或者采用多阈值采样方法。
优选的，在上述针对全数字PET系统的在线能量符合系统中，获取闪烁脉冲时间信息的方法为：采用电压比较器和时间数字转换器，或者采用高速模数转换器，或者采用模拟或数字恒比甄别器，或者采用Leading Edge方法。
优选的，在上述针对全数字PET系统的在线能量符合系统中，获取闪烁脉冲时间信息的方法为：获取闪烁脉冲入射的二维位置信息的方法为：通过分别计算前端探测器产生的四路角信号在X，Y两个坐标轴上的比例，或者采用探测器像素单元一对一读出方式，或者采用光分布信息。
优选的，在上述针对全数字PET系统的在线能量符合系统中，所述能量符合模块包括晶体分割表、能量校正表、能量校正模块和能量判断模块，其中，
晶体分割表，用于储存将X，Y二维坐标映射到晶体条编号的数据；
能量校正表，用于储存将晶体条编号映射到能量校正值的数据；
能量校正模块，用于凭借能量校正值对数据帧的原始能量值进行校正；
能量判断模块，用于通过能量窗对校正后的能量值进行判断，判断是否将该数据帧滤除。
优选的，在上述针对全数字PET系统的在线能量符合系统中，所述的晶体分割和能量谱寻峰模块包括晶体分割模块、能量谱寻峰模块及在线能量校正数据传输模块，其中，
晶体分割模块，用于对预采集的数据进行位置谱分割以确定晶体条区域；
能量谱寻峰模块，用于对每个晶体条上的数据进行统计，并通过寻找能量谱计数量最高点获取每个能量分布谱的511keV能量峰对应的能量值，并用该值作为对应晶体条的能量校正值；
在线能量校正数据传输模块，用于将晶体分割表和能量校正表传输到能量判断模块。
优选的，在上述针对全数字PET系统的在线能量符合系统中，对预采集的数据进行位置谱分割的算法为神经网络法或降维法或分水岭法。
从上述技术方案可以看出，本发明基于全数字化软符合PET系统，实现了全自动、快速的在线能量符合，不仅达到变结构PET对全自动和快速校正的要求，同时大程度的滤除了传输介质中无用数据，达到了提高有效数据带宽的目的，且利用软符合的PET信息采集系统轻松的在上位机实现复杂度高但精准的晶体分割算法，实现晶体的准确分割和能量校正系数的确定，再将晶体条查找表和能量校正数据导回探测模组，凭此信息有效的剔除了能量窗外的无用数据，在达到更高的有效计数率的同时，不会对系统性能造成影响。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
（1）能够进行全自动和快速的校正，以适应变结构PET的需求和使系统能长期保持在最优的工作状态；
（2）能通过能量符合提高每个探测单元的有效计数率，从而减少传输带宽的限制，使PET系统能够应用于高计数率的场合。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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，下面描述中的有关本发明的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明针对全数字PET系统的在线能量符合方法中在上位机上对晶体进行位置谱分割得到的结果图；
图2为本发明针对全数字PET系统的在线能量符合方法中通过分别统计每个晶体条中包含事件的能量值得到的能量谱数据图；
图3为采用本发明针对全数字PET系统的在线能量符合方法前后进行信息采集得到的位置谱和各晶体条能量谱的比较图，其中，图3（a）为未采用本发明针对全数字PET系统的在线能量符合方法的示意图，图3（b）为采用本发明针对全数字PET系统的在线能量符合方法的示意图；
图4为本发明针对全数字PET系统的在线能量符合方法的处理流程图；
图5为本发明针对全数字PET系统的在线能量符合方法中在线能量符合处理过程的硬件实现结构图。
具体实施方式
全数字化PET系统相比传统PET具有灵活性，可升级性，易于矫正等特点，由于全部采用通用的数字逻辑器件构建系统，从而能够轻易、快速的完成对信息采集系统所有可变参数的预置、监控和校正，使系统性能维持在最优状态。
采用多阈值采样（Multi-Voltage Threshold，以下均简称MVT）等方法能够直接数字化闪烁脉冲，在更精确的获取闪烁脉冲信息的同时，由于不对其进行整形滤波，可以达到很小的前端信息采集死时间，从而实现高计数率，该特点能够有效的提升图像信噪比，使得动态成像和短半衰期核素等应用成为可能。
PET系统的软符合指的是每个探测模块单独进行闪烁脉冲事件的处理，获取其时间、能量和位置信息，形成包含该单事件全部信息的数据帧，并发送至上位机后再进行符合处理提取真事件。该方案能将闪烁脉冲事件信息完整的保留并发送至上位机，从而可施以更为优良的方案提取所需信息，亦可充分利用消费电子和计算机工业的发展提升系统性能。软符合系统要求探测模块将所采集到的单事件数据帧无一遗漏的发送至上位机，大大提升了传输数据量。
因此，同时基于以上特点构建的PET系统对探测模组的有效传输带宽有着相当高的要求。
PET系统的成像原理要求对人体内每一次湮灭事件同时产生的一对方向相反，能量相等且为511keV的γ光子进行符合探测，然而实际过程中，由于γ光子有一定几率在人体内与组织发生康普顿散射，导致其行进方向发生改变，此时通过该γ光子得到的便是错误的响应线。为滤除该类事件，考虑到发生散射的γ光子能量降低，可使用能量符合的方法将其与未发生散射的γ光子区分开来。
在理想情况下，分别统计探测器上每一位置入射的闪烁脉冲事件的能量值，应该得到相同的能量谱，然而在实际工程实现时，由于光电转换器件的增益不同和后级确定位置所用的电阻加权网络对探测阵列不同位置的能量响应不一致等因素，无法直接采用同一能量窗进行滤除，必须结合晶体分割数据，统计各个晶体条的能量谱信息并得到能量校正系数，将每个晶体条上闪烁脉冲能量校正到511keV后，再施以能量窗进行能量符合判断。
本发明基于上述特点公开了一种针对全数字PET系统的在线能量符合方法，该方法实现了全自动、快速的在线能量符合，不仅达到变结构PET对全自动和快速校正的要求，同时大程度的滤除了传输介质中无用数据，达到了提高有效数据带宽的目的；且本方法利用软符合的PET信息采集系统轻松的在上位机实现复杂度高但精准的晶体分割算法，实现晶体的准确分割和能量校正系数的确定，再将晶体条查找表和能量校正数据导回探测模组，凭此信息有效的剔除了能量窗外的无用数据，在达到更高的有效计数率的同时，不会对系统性能造成影响。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行详细地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1及2所示，本发明公开的针对全数字PET系统的在线能量符合方法，其具体包括如下步骤：
S1：采用探测模组对入射伽马光子产生的闪烁脉冲进行信息采集，并形成单事件数据帧发送至上位机；
S2：上位机对入射伽马光子进行二维位置分布统计，获取入射伽马光子的二维位置谱，然后进行位置谱分割以划分每根晶体条区域，最终形成晶体分割表，具体如图1所示；
S3：分割完毕后，上位机统计每个晶体条中包含的闪烁脉冲能量分布谱，通过寻找能量谱计数量最高点获取每个能量分布谱的511keV能量峰实际对应的能量值，并用该值作为对应晶体条的能量校正值，最终形成能量校正表，具体如图2所示；
S4：将晶体分割表和能量校正表从上位机发送至探测模组的存储单元；
S5：探测模组根据晶体分割表和能量校正表，开始在线能量校正的信息采集；
S6：当事件到来时，根据其二维坐标从晶体分割表中查找其对应的晶体条编号，再根据晶体条编号从能量校正表中查找能量校正值；
S7：凭借能量校正值计算该事件真实能量值，若该事件真实能量值在能量窗内，则保留该事件，若该事件真实能量值不在能量窗内，则滤除该事件，最后将通过能量窗的事件数据发送至上位机。
其中，步骤S1中采集的闪烁脉冲信息包括时间、能量和位置信息，其中，获取能量信息的方法为模拟数字转换器（Analog Digital Converter，简称ADC）方法或多电压阈值（Multi-voltage Threshold，以下简称MVT）方法或电荷积分方法，获取位置信息的方法为加权电阻网络方法或探测器像素一对一读出方法，在此不进行一一列举，任何可替代的方法均在本发明的保护范围之内。
其中，步骤步骤S2中对采集的数据进行晶体条位置谱分割的算法为神经网络法或降维法或分水岭法，在此不进行一一列举，任何可替代的方法均在本发明的保护范围之内。
其中，步骤S4中探测模组与上位机间的数据传输方式为光纤或以太网或USB或总线或蓝牙或全新无线网络数据通信技术（zigbee）或其他可替代介质，在此不进行一一列举，任何可替代的介质均在本发明的保护范围之内。
其中，步骤S4中探测模组对晶体条查找表和能量校正数据表的存储介质，可以是片外RAM、片上RAM、片外FLASH。
其中，步骤S4中探测模组对晶体条查找表和能量校正数据表的存储格式，可以是以事件的X、Y能量值作为二维地址直接查表，或者是以将表组织成跑长码格式进行一维查表。
其中，步骤S7中获得事件真实能量值的方法为：将事件能量值除以能量校正值，再乘以511keV。能量窗通常设定为下限350keV，上限650keV。
如图3所示，图3为采用本发明针对全数字PET系统的在线能量符合方法前后进行信息采集得到的位置谱和各晶体条能量谱的比较图，其中，图3（a）为未采用本发明针对全数字PET系统的在线能量符合方法的示意图，图3（b）为采用本发明针对全数字PET系统的在线能量符合方法的示意图。在图3中可得到以下几点信息：
1、图的右下角的Counts一栏提供的是探测模块的计数率信息，由图3（a）、图3（b）两图可见未采用在线能量符合时，计数率为110kcps，而采用在线能量符合后，计数率为60kcps，即该方法大大降低了计数率，从而减轻了数据传输带宽的负担。
2、对比两幅图中每个晶体条能量谱（左侧13*13小图），可见采用在线能量符合后，所得到的能量谱在能量窗之外的数据被滤除，而能量窗内部的有效数据无损；右下角大图为将左侧黑框选中晶体条中的能量谱放大后显示的结果，可更清晰的表现在线能量符合的效果。
3、右上角大图为位置谱，对比使用在线能量符合方法前后位置谱无变化，可见该方法不会对位置信息的获取造成影响。
如图4所示，图4为本发明针对全数字PET系统的在线能量符合方法的处理流程图。具体流程描述为：先选择模式，当没有高计算率需求时，则进行正常信息采集，当有高计算率需求时，则命令探测模组进入校正模式，对入射伽马光子产生的闪烁脉冲进行校正数据预采集，并形成单事件数据帧发送至上位机；上位机对入射伽马光子进行二维位置分布统计，获取入射伽马光子的二维位置谱，然后进行位置谱分割；分割完毕后，上位机统计每个晶体条上的闪烁脉冲能量分布谱，通过寻找能量谱计数量最高点获取每个能量分布谱的511keV能量峰对应的能量值，并用该值作为对应晶体条的能量校正值；然后将晶体分割表和能量校正表从上位机发送至探测模组的存储单元，探测模组上载晶体分割表和能量校正表，进入正常采集模式，即开始在线能量校正的信息采集；凭借能量校正值计算该事件真实能量值，若该事件真实能量值在能量窗内，则保留该事件，若该事件真实能量值不在能量窗内，则滤除该事件，将通过能量窗的事件数据发送至上位机，如此，直至位置谱正确，各晶体条能量峰无移动，且散射数据均有效滤除，则校正完成，否则，再命令探测模组进入校正模式，进入下一步循环。
如图5所示，图5为本发明针对全数字PET系统的在线能量符合方法中在线能量符合处理过程的硬件实现结构图，图5所描述的在线能量符合处理过程如下：当有伽马光子入射到探测器时，前端的探测模块将获取其能量值，X、Y二维位置坐标以及PMT ID等信息，并组成数据帧输入到能量符合模块中；能量符合模块首先利用X、Y二维位置坐标和PMT ID在晶体查找表中查找该事件对应的晶体条ID，再凭借晶体条ID在能量校正表中获取对应的校正系数；利用校正系数校正该数据帧的能量值，并将校正后的能量值通过能量窗进行判断，如果该能量值位于能量窗内，则将该数据帧发送到后级处理模块，否则丢弃该数据帧。
本发明还公开了一种针对全数字PET系统的在线能量符合系统，其包括：
闪烁脉冲信息提取模块，用于对闪烁脉冲进行采样和处理，获取其能量、时间和位置信息；
能量符合模块，用于对闪烁脉冲的能量值进行校正，并采取能量窗进行能量符合判断；
晶体分割和能量谱寻峰模块，用于确定晶体分割表和能量校正表。
其中，闪烁脉冲信息提取模块包括能量获取模块、时间获取模块和位置获取模块，其中，
能量获取模块，用于对闪烁脉冲进行时间域上的采样，并采用数字积分的方式获取闪烁脉冲能量值；或者采用积分电路直接获取闪烁脉冲能量值；或者采用多阈值采样方法获取闪烁脉冲能量值。方法很多，在此不进行一一列举，任何可替代的方法均在本发明的保护范围之内。
能量获取模块，用于对闪烁脉冲进行时间域上的采样，并采用数字积分的方式获取闪烁脉冲能量值；或者采用积分电路直接获取闪烁脉冲能量值；或者采用MVT方法获取闪烁脉冲能量值。方法很多，在此不进行一一列举，任何可替代的方法均在本发明的保护范围之内。
时间获取模块，用于对闪烁脉冲进行电压域上的采样，并采用电压比较器和时间数字转换器获取闪烁脉冲的时间信息；或者采用高速ADC获取闪烁脉冲时间信息；或者采用模拟或数字恒比甄别器（Constant FractionDiscrimination，简称CFD）获取时间信息；或者采用LeadingEdge方法获取时间信息。由于Leading Edge法在业内没有适当的中文翻译，且所属领域的技术人员惯用此英文，习惯上不会翻译成中文，所以在本发明的权利要求中仍旧保留了英文，以便能够确切表达本发明权利要求保护的方法。方法很多，在此不进行一一列举，任何可替代的方法均在本发明的保护范围之内。
其中，能量符合模块包括晶体分割表、能量校正表、能量校正模块和能量判断模块，其中，
晶体分割表，用于储存将X，Y二维坐标映射到晶体条编号的数据；
能量校正表，用于储存将晶体条编号映射到能量校正值的数据；
能量校正模块，用于凭借能量校正值对数据帧的原始能量值进行校正；
能量判断模块，用于通过能量窗对校正后的能量值进行判断，判断是否将该数据帧滤除。
其中，晶体分割和能量谱寻峰模块包括晶体分割模块、能量谱寻峰模块及在线能量校正数据传输模块，其中，
晶体分割模块，用于对预采集的数据进行位置谱分割以确定晶体条区域；
能量谱寻峰模块，用于对每个晶体条上的数据进行统计，并通过寻找能量谱计数量最高点获取每个能量分布谱的511keV能量峰对应的能量值，并用该值作为对应晶体条的能量校正值；
在线能量校正数据传输模块，用于将晶体分割表和能量校正表传输到能量判断模块。
其中，对预采集的数据进行位置谱分割的算法为神经网络法或降维法或分水岭法。
本方法基于全数字化软符合PET系统，先进行预采集得到未经任何筛选过程的位置谱数据，可在软件上对位置谱数据进行精准的分割和统计各个晶体条所包含事件的能量谱，从而获取准确的能量校正值，实现了全自动、快速的在线能量符合，不仅达到变结构PET对全自动和快速校正的要求，同时大程度的滤除了传输介质中无用数据，达到了提高有效数据带宽的目的。本方法利用软符合的PET信息采集系统轻松的在上位机实现复杂度高但精准的晶体分割算法，实现晶体的准确分割和能量校正系数的确定，再将晶体条查找表和能量校正数据导回探测模组，凭此信息有效的剔除了能量窗外的无用数据，在达到更高的有效计数率的同时，不会对系统性能造成影响。
本发明在探测模组级别实施能量符合过程，大幅度减少了探测模组向上位机发送数据中无用数据的比例，为实现软符合和全数字化对高有效计数率的需求和优势提供平台。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (12)
1.一种针对全数字PET系统的在线能量符合方法，其特征在于：具体包括如下步骤：
S1：采用探测器模组对入射伽马光子产生的闪烁脉冲进行信息采集，并形成单事件数据帧发送至上位机；
S2：上位机对入射伽马光子进行二维位置分布统计，获取入射伽马光子的二维位置谱，然后进行位置谱分割以划分每根晶体条区域，最终形成晶体分割表；
S3：分割完毕后，上位机统计每个晶体条中包含的闪烁脉冲能量分布谱，通过寻找能量谱计数量最高点获取每个能量分布谱的511keV能量峰实际对应的能量值，并用该值作为对应晶体条的能量校正值，最终形成能量校正表；
S4：将晶体分割表和能量校正表从上位机发送至探测器模组的存储单元；
S5：探测器模组根据晶体分割表和能量校正表，开始在线能量校正的信息采集；
S6：当事件到来时，根据其二维坐标从晶体分割表中查找其对应的晶体条编号，再根据晶体条编号从能量校正表中查找能量校正值；
S7：凭借能量校正值计算该事件真实能量值，若该事件真实能量值在能量窗内，则保留该事件，若该事件真实能量值不在能量窗内，则滤除该事件，最后将通过能量窗的事件数据发送至上位机。
2.根据权利要求1所述的针对全数字PET系统的在线能量符合方法，其特征在于：所述步骤S1中采集的闪烁脉冲信息包括时间、能量和位置信息，其中，获取能量信息的方法为模拟数字转换器方法或多电压阈值方法或电荷积分方法，获取位置信息的方法为加权电阻网络方法或探测器像素一对一读出方法。
3.根据权利要求1所述的针对全数字PET系统的在线能量符合方法，其特征在于：所述步骤S2中对采集的数据进行晶体条位置谱分割的算法为神经网络法或降维法或分水岭法。
4.根据权利要求1所述的针对全数字PET系统的在线能量符合方法，其特征在于：所述步骤S4中探测器模组与上位机间的数据传输方式为光纤或以太网或USB或总线或蓝牙或全新无线网络数据通信技术，全新无线网络数据通信技术即zigbee技术。
5.根据权利要求1所述的针对全数字PET系统的在线能量符合方法，其特征在于：所述步骤S7中获得事件真实能量值的方法为：将事件能量值除以能量校正值，再乘以511keV。
6.一种针对全数字PET系统的在线能量符合系统，其特征在于：包括：
闪烁脉冲信息提取模块，用于对闪烁脉冲进行采样和处理，获取其能量、时间和位置信息；
能量符合模块，用于对闪烁脉冲的能量值进行校正，并采取能量窗进行能量符合判断；晶体分割和能量谱寻峰模块，用于确定晶体分割表和能量校正表，所述的晶体分割和能量谱寻峰模块包括晶体分割模块、能量谱寻峰模块及在线能量校正数据传输模块，其中，
晶体分割模块，用于对预采集的数据进行位置谱分割以确定晶体条区域；
能量谱寻峰模块，用于对每个晶体条上的数据进行统计，并通过寻找能量谱计数量最高点获取每个能量分布谱的511keV能量峰对应的能量值，并用该值作为对应晶体条的能量校正值；
在线能量校正数据传输模块，用于将晶体分割表和能量校正表传输到能量判断模块。
7.根据权利要求6所述的针对全数字PET系统的在线能量符合系统，其特征在于：所述的闪烁脉冲信息提取模块包括能量获取模块、时间获取模块和位置获取模块，其中，
能量获取模块，用于对闪烁脉冲进行时间域上的采样，并获取闪烁脉冲能量值；
时间获取模块，用于对闪烁脉冲进行电压域上的采样，并获取闪烁脉冲的时间信息；
位置获取模块，用于获取闪烁脉冲入射的二维位置信息。
8.根据权利要求7所述的针对全数字PET系统的在线能量符合系统，其特征在于：获取闪烁脉冲能量值的方法为：采用数字积分的方式，或者采用积分电路，或者采用多阈值采样方法。
9.根据权利要求7所述的针对全数字PET系统的在线能量符合系统，其特征在于：获取闪烁脉冲时间信息的方法为：采用电压比较器和时间数字转换器，或者采用高速模数转换器，或者采用模拟或数字恒比甄别器，或者采用Leading Edge方法。
10.根据权利要求7所述的针对全数字PET系统的在线能量符合系统，其特征在于：获取闪烁脉冲入射的二维位置信息的方法为：通过分别计算前端探测器产生的四路角信号在X，Y两个坐标轴上的比例，或者采用探测器像素单元一对一读出方式，或者采用光分布信息。
11.根据权利要求6所述的针对全数字PET系统的在线能量符合系统，其特征在于：所述能量符合模块包括晶体分割表、能量校正表、能量校正模块和能量判断模块，其中，
晶体分割表，用于储存将X，Y二维坐标映射到晶体条编号的数据；
能量校正表，用于储存将晶体条编号映射到能量校正值的数据；
能量校正模块，用于凭借能量校正值对数据帧的原始能量值进行校正；
能量判断模块，用于通过能量窗对校正后的能量值进行判断，判断是否将该数据帧滤除。
12.根据权利要求6所述的针对全数字PET系统的在线能量符合系统，其特征在于：对预采集的数据进行位置谱分割的算法为神经网络法或降维法或分水岭法。
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| GR01 | Patent grant |