CN104688261B - 基于FPGA和ADC的全数字化SiPM PET数据采集系统 - Google Patents
基于FPGA和ADC的全数字化SiPM PET数据采集系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种基于FPGA和ADC的全数字化SiPM PET数据采集系统，包括若干个SiPM PET数据采集组件、符合板以及图像处理电脑，符合板用来接收每个SiPM PET数据采集组件发送的数据包，进行在线符合后将符合事件传输至图像处理电脑，图像处理电脑接收符合板发送来的符合事件，并进行PET图像重建。本发明完全取代传统的基于anger logic电路，CFD电路及TDC电路的PET数据采集系统，在提升PET系统各项性能的同时，有效降低PET系统的复杂度，成本及开发周期。
Description
技术领域
本发明涉及医疗器械技术领域，特别是涉及一种基于FPGA和ADC的全数字化SiPMPET数据采集系统。
背景技术
目前对于几乎所有的基于PMT（Photomultiplier Tube，光电倍增管）的PET（Positron Emission Tomography，正电子发射计算机断层扫描）系统，CFD（ConstantFraction Discriminator，恒比定时甄别器）和TDC（Time to Digital Converter，时间数字转换）电路被用来检测PET事件（伽马光子）到达时间，anger logic电路（安格逻辑电路）和峰值检测ADC（Analog-to-Digital Converter，模拟/数字转换器）被用来获得PET事件位置信息和能量信息。传统的PET数据采集系统具有结构复杂、工作电压高，对磁场及温度变化敏感等缺陷。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种基于FPGA和ADC的全数字化SiPM PET数据采集系统，取代传统的基于anger logic电路，CFD电路及TDC电路的PET数据采集系统，提升PET系统各项性能（能量分辨率，时间分辨率，空间分辨率，图像均一性）的同时，有效降低PET系统的复杂度，成本及开发周期。
与PMT相比，SiPM拥有众多优点，例如体积小，工作电压低，对磁场及温度变化不敏感，可以与闪烁晶体1:1耦合等。
本发明是这样实现的，提供一种基于FPGA和ADC的全数字化SiPM PET数据采集系统，包括若干个SiPM PET数据采集组件、符合板以及图像处理电脑，符合板用来接收每个SiPM PET数据采集组件发送的数据包，进行在线符合后将符合事件传输至图像处理电脑，图像处理电脑接收符合板发送来的符合事件，并进行PET图像重建。
进一步地，SiPM PET数据采集组件包括闪烁晶体、SiPM、数字化位置编码电路、数字I/O、ADC以及FPGA，闪烁晶体与SiPM直接连接，SiPM（Silicon Photomultiplier，硅光电倍增管）通过电缆与数字化位置编码电路连接，数字I/O以及ADC的输入端分别与数字化位置编码电路连接，其输出端分别与FPGA连接，FPGA的输出端与符合板连接。
进一步地，数字化位置编码电路用来检测闪烁晶体发出的每个伽马光子的反应位置并将伽马光子波形及位置信息传输给ADC及数字I/O。
进一步地，数字I/O用来接收像素ID（伽马光子反应位置）。
进一步地，ADC用来同时获得PET信号的能量及到达时间。
进一步地，FPGA用来将PET信号的位置，能量及到达时间进行压缩和打包，然后传输至符合板。
与现有技术相比，本发明的基于FPGA和ADC的全数字化SiPM PET数据采集系统，SiPM与闪烁晶体1:1耦合后经过数字化位置编码电路实现伽马光子反应位置的数字化，然后经过FPGA（Field Programmable Gate Array，现场可编程门阵列）和ADC实现PET信号的全数字化处理及打包，完全取代传统的基于anger logic电路（安格逻辑电路），CFD电路及TDC电路的PET数据采集系统，在提升PET系统各项性能（能量分辨率，时间分辨率，空间分辨率，图像均一性）的同时，有效降低PET系统的复杂度，成本及开发周期。
附图说明
图1为本发明一较佳实施例的平面示意图。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参照图1所示，本发明基于FPGA和ADC的全数字化SiPM PET数据采集系统的较佳实施例，包括若干个SiPM PET数据采集组件1、符合板2以及图像处理电脑3。
符合板2用来接收每个SiPM PET数据采集组件1发送的数据包，进行在线符合后将符合事件传输至图像处理电脑3。图像处理电脑3接收符合板2发送来的符合事件，并进行PET图像重建。
SiPM PET数据采集组件3包括闪烁晶体4、SiPM 5、数字化位置编码电路6、数字I/O7、ADC 8以及FPGA 9。
闪烁晶体4与SiPM 5直接连接，SiPM 5通过电缆10与数字化位置编码电路6连接。数字I/O 7以及ADC 8的输入端分别与数字化位置编码电路6连接，其输出端分别与FPGA 9连接，FPGA 9的输出端与符合板2连接。电缆10用来传输SiPM 5工作所需的电压以及输出的模拟信号。
数字化位置编码电路6用来检测闪烁晶体4发出的每个伽马光子的反应位置并将伽马光子波形及位置信息传输给ADC 8及数字I/O 7。
数字I/O 7用来接收像素ID（伽马光子反应位置）。
ADC 8用来同时获得PET信号的能量及到达时间。
FPGA 9用来将PET信号的位置，能量及到达时间进行压缩和打包，然后传输至符合板2。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种基于FPGA和ADC的全数字化SiPM PET数据采集系统，其特征在于，包括若干个SiPM PET数据采集组件、符合板以及图像处理电脑，所述符合板用来接收每个SiPM PET数据采集组件发送的数据包，进行在线符合后将符合事件传输至图像处理电脑，所述图像处理电脑接收符合板发送来的符合事件，并进行PET图像重建；所述SiPM PET数据采集组件包括闪烁晶体、SiPM、数字化位置编码电路、数字I/O、ADC以及FPGA，所述闪烁晶体与SiPM直接连接，所述SiPM通过电缆与数字化位置编码电路连接，所述数字I/O以及ADC的输入端分别与数字化位置编码电路连接，其输出端分别与FPGA连接，所述FPGA的输出端与符合板连接。
2.如权利要求1所述的基于FPGA和ADC的全数字化SiPM PET数据采集系统，其特征在于，所述数字化位置编码电路用来检测闪烁晶体发出的每个伽马光子的反应位置并将伽马光子波形及位置信息传输给ADC及数字I/O。
3.如权利要求1所述的基于FPGA和ADC的全数字化SiPM PET数据采集系统，其特征在于，所述数字I/O用来接收像素ID。
4.如权利要求1所述的基于FPGA和ADC的全数字化SiPM PET数据采集系统，其特征在于，所述ADC用来同时获得PET信号的能量及到达时间。
5.如权利要求1所述的基于FPGA和ADC的全数字化SiPM PET数据采集系统，其特征在于，所述FPGA用来将PET信号的位置，能量及到达时间进行压缩和打包，然后传输至符合板。
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