CN104814756A - 电子学系统及其信号处理方法和单光子发射断层成像设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于单光子发射断层成像的电子学系统的信号处理方法，该方法采用了多通道、独立触发、全数字化的电子学方案。该信号处理方法包括多路独立、并行化的模拟采集方案与高集成化的数字处理方案。具体包括：微弱信号放大与成型；多通道并行采集；对模拟信号的预数字化处理、模数转换、串并转换、相互独立的触发信号生成、基线与增益调整、数字化处理与传输。该系统实现了一种多通道模拟信号、高速、高质量并行采集的方案。该信号处理方法的特点在于全并行处理、采集精度高、数字处理方法灵活、速度快、易于调整配置参数、易于升级等。本发明还公开了一种用于单光子发射断层成像的电子学系统和单光子发射断层成像设备。

Description

电子学系统及其信号处理方法和单光子发射断层成像设备

技术领域

本发明属于医疗技术领域，尤其涉及一种用于单光子发射断层成像的电子学系统及其信号处理方法，以及具有该电子学系统的单光子发射断层成像设备。

背景技术

单光子发射断层成像设备的目的在于探测与重建人体器官内的示踪剂的分布图，此分布图可以反映人体组织结构以及相应的生理活动，随着时间的变化，此分布图还可以反映出人体组织与器官的新陈代谢状况。单光子发射断层成像系统在临床中用于肿瘤诊断与鉴别，在甲状腺与心血管活动诊断中也有广泛应用。

单光子发射断层成像系统包括了探测器阵列、电子学系统、机械系统、重建算法与人机接口界面等子系统。探测器阵列通常由一系列光电倍增管组成。光电倍增管的输出信号由电子学系统进行处理，数字化之后进入重建服务器进行图像重建。

单光子发射断层成像系统中的电子学子系统通常包括对光电倍增管信号的放大、成型、数字化、以及数字化后处理等步骤。但是，传统的单光子发射断层成像系统中的电子学子系统需要采用大量的模拟电路来处理多个光电倍增管的信号，系统规模较大。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种用于单光子发射断层成像的电子学系统的信号处理方法，该信号处理方法集成度高、数字处理方法灵活、并行处理速度快。

本发明的另一个目的在于提出一种用于单光子发射断层成像的电子学系统以及具有该系统的单光子发射断层成像设备。

为达到上述目的，本发明一方面实施例提出一种用于单光子发射断层成像的电子学系统的信号处理方法，所述电子学系统与用于单光子发射断层成像的探测器连接，所述探测器包括多路光电倍增管，所述信号处理方法包括以下步骤：所述电子学系统并行采集所述多路光电倍增管对应的输出模拟信号，并分别对每一路输出模拟信号进行预数字化处理；所述电子学系统将每一路被预数字化处理的模拟信号转换为数字信号；所述电子学系统将多路数字信号转换为并行数字化信号；所述电子学系统通过一个数字处理模块对所述并行数字化信号进行数字处理；以及所述电子学系统将数字处理之后的信号发送至上位机，以及接收所述上位机的参数调整命令。

根据本发明实施例的用于单光子发射断层成像的电子学系统的信号处理方法，通过并行采集光电倍增管的输出模拟信号，并独立地对多路输出模拟信号进行预数字化处理即采用并行化的模拟方案，进而将转换的数字信号换为并行数字化信号，并通过一个数字处理模块对并行数字化信号进行数字处理，数字集成化高，兼顾采集精度与处理速度。另外，电子学系统将数字处理之后的信号发送至上位机，数字处理方法灵活，以及电子学系统接收上位机的参数调整命令，易于调整配置参数、易于升级。

进一步地，所述电子学系统分别对每一路输出模拟信号进行预数字化处理具体包括：所述电子学系统对每一路输出模拟信号进行预放大；所述电子学系统对每一路被预放大之后的模拟信号进行基线校正；所述电子学系统对每一路被基线校正之后的模拟信号进行增益校正；所述电子学系统对每一路被增益校正之后的模拟信号进行单端-差分转换处理。

进一步地，所述电子学系统对每一路被预放大之后的模拟信号进行基线校正具体包括：所述电子学系统接收所述上位机发送的数字化基线值；所述电子学系统将所述数字化基线值转换为基线模拟信号；以及所述电子学系统将所述基线模拟信号与被预防大之后的模拟信号进行减法计算以校正所述被预防大之后的模拟信号的基线。

更进一步地，所述电子学系统对每一路被基线校正之后的模拟信号进行增益校正具体包括：所述电子学系统接收所述上位机发送的数字化增益值；所述电子学系统将所述数字化增益值转换为增益模拟信号；以及所述电子学系统根据所述增益模拟信号对被基线校正之后的模拟信号进行放大或者缩小。

进一步地，所述电子学系统对所述并行数字化信号进行数字处理，并将数字处理之后的信号发送至上位机具体包括：所述电子学系统对所述并行数字化信号进行数字积分计算，并根据数字积分计算结果生成伽马光子事例；以及所述电子学系统将所述伽马光子事例发送至所述上位机，以使所述上位机根据所述伽马光子事例还原所述探测器捕获的原始伽马光子的能量和入射位置。

进一步地，所述电子学系统对所述并行数字化信号进行数字积分计算，并根据数字积分计算结果生成伽马光子事例具体包括：所述电子学系统将所述数字化信号与预设阈值进行比较；如果所述数字化信号大于所述预设阈值则满足数字积分条件，所述电子学系统将满足所述数字积分条件的所述数字化信号进行数字积分计算并生成积分结果；所述电子学系统将所述积分结果作为对应伽马光子事例中的能量；以及所述电子学系统将所述预设个数的所述数字信号中的预设位置对应的时刻作为所述对应伽马光子事例中的产生时刻。

另外，所述电子学系统对所述并行数字化信号进行数字处理进一步包括：当所述数字化信号大于所述预设阈值时，所述电子学系统进一步判断所述数字化信号是否存在堆积；以及如果所述数字化信号存在堆积，则所述电子学系统对所述数值信号对应的伽马光子事例进行标记。

另外，上述信号处理方法还包括：在生成伽马光子事例中的能量和产生时刻之后，所述电子学系统对所述伽马光子事例进行事例整合。

为达到上述目的，本发明另一方面实施例提出一种用于单光子发射断层成像的电子学系统，该电子学系统包括：并行采集模块，用于并行采集多路光电倍增管对应的输出模拟信号；预数字化处理模块，用于分别对每一路输出模拟信号进行预数字化处理；模数转换模块，用于将每一路被预数字化处理之后的模拟信号转换为数字信号；串并转换模块，用于将多路所述数字信号转换为并行数字化信号；数字处理模块，用于对所述并行数字化信号进行数字处理，并将数字处理之后的信号发送至上位机，以及接收所述上位机的参数调整命令。

根据本发明实施例的用于单光子发射断层成像的电子学系统，通过并行采集模块并行采集光电倍增管的输出模拟信号，并通过预数字化处理模块独立地对多路输出模拟信号进行预数字化处理即采用并行化的模拟方案，电路更加简单，进而通过串并转换模块将数字信号换为并行数字化信号，并通过数字处理模块对并行数字化信号进行数字处理，数字集成化高，所以采集精度高、速度快，另外，数字处理模块将数字处理之后的信号发送至上位机，数字处理更加灵活，以及接收上位机的参数调整命令，易于调整配置参数、易于升级。

进一步地，所述数字处理模块包括：数字调整接口，用于接收所述上位机发送的参数调整命令。

进一步地，所述参数调整命令包括数字化基线值和数字化增益值，所述预数字化处理模块包括：数模转换单元，用于将所述数字化基线值转换为基线模拟信号，以及将所述数字化增益值转换为增益模拟信号；预放大单元，用于对每一路输出模拟信号进行预放大；基线校正单元，用于根据所述基线模拟信号对每一路被预放大之后的模拟信号进行基线校正；增益校正单元，用于根据所述增益模拟信号对每一路被基线校正之后的模拟信号进行增益校正；单端-差分转换单元，所述单端-差分转换单元用于对每一路被增益校正之后的模拟信号进行单端-差分转换处理。

为达到上述目的，本发明的再一方面实施例提出一种单光子发射断层成像设备，该单光子发射断层成像设备包括上述方面实施例所述的电子学系统。

根据本发明实施例的单光子发射断层成像设备，通过上述方面实施例的电子学系统，数据采集精度更高、信号处理速度更快，设备的电路系统规模减小。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施例的用于单光子发射断层成像的电子学系统的信号处理方法的流程图；

图2是根据本发明的一个具体实施例的信号处理过程中进行模数转换的过程中信号变化的示意图；

图3是根据本发明的另一个具体实施例的信号处理过程中进行串并转换的过程中信号变化的示意图；

图4中的(1)和(2)是根据本发明的又一个实施例的信号处理过程中进行数字积分过程的示意图；

图5是根据本发明的又一个实施例的电子学系统分别对每一路输出模拟信号进行预数字化处理的过程的流程图；

图6是根据本发明的再一个实施例的在预数字化处理过程中进行预防大时信号变化的示意图；

图7是根据本发明的再一个实施例的在预数字化处理过程中进行基线校正过程信号变化的示意图；

图8是根据本发明的再一个实施例的在预数字化处理过程中进行增益校正过程信号变化的示意图；

图9是根据本发明的再一个实施例的在预数字化处理过程中进行单端-差分转换信号变化的示意图；

图10是根据本发明的一个实施例的用于单光子发射断层成像的电子学系统的功能框图；

图11是根据本发明的另一个实施例的用于反光子发射断层成像的电子学系统的功能框图；以及

图12是根据本发明的一个实施例的单光子发射断层成像设备的框图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参照附图描述根据本发明实施例的用于单光子发射断层成像的电子学系统的信号处理方法和电子学系统以及具有该系统的单光子发射断层成像设备。

首先需要说明的是，用于单光子发射断层成像的电子学系统要处理的信号来源于光电倍增管，电子学系统与用于单光子发射断层成像的探测器连接，探测器包括多路光电倍增管。具体地，单光子发射断层成像系统的探测器探头由闪烁体与一系列光电倍增管组成，多个光电倍增管组成了一个探测器阵列。电子学系统需要对每个光电倍增管进行供电、并对每路光电倍增光输出的信号进行采集、处理，最终还原得到打在探测器探头上的伽玛事例。由于一个伽玛事例在闪烁体上产生的光子会被不同的探测器接收到，电子学系统需要对一个伽玛事例产生的不同光子事例进行收集并集中处理。单光子发射断层成像设备的特点在于探测器数量多、数据量大、采集精度要求较高，对电子学系统要求较高。

基于上述说明，下面对本发明实施例的单光子发射断层成像的电子系统的信号处理方法进行描述。

图1是根据本发明的一个实施例的单光子发射断层成像的电子系统的信号处理方法的流程图，如图1所示，该信号处理方法包括以下步骤；

S1，电子学系统并行采集多路光电倍增管输出对应的模拟信号，并分别对每一路输出模拟信号进行预数字化处理。

具体地，电子学系统采集光电倍增管的输出电信号之后，首先对每一路输出信号进行预数字化处理，例如对每一路输出模拟信号进行预防大，并进一步调理，例如包括：基线校正、增益调整、单端-差分转换处理等几个阶段，从而可以校正系统的通道的一致性，并为后续的模数转化降低噪声影响，电子学系统对每一路输出模拟信号的预数字化处理的过程将在下面的实施例中进行详细说明。

S2，电子学系统将每一路被预数字化处理的模拟信号转换为数字信号。

具体地，在对输出模拟信号进行预数字化处理之后，为进行模数转换提供基础，被预数字化后的信号进入模数转换芯片，进行数字化。在本发明的一个实施例中，电子学系统采用连续采样方案，选用了内置采样保持的连续采样型多通道模数转换芯片。每次采样的结果以LVDS(Low-Voltage Differential Signaling，低电压差分信号)的格式进入后续处理的可编程逻辑控制器中，所有通道的所有数字化信号都将进入后续的电子学系统的可编程逻辑控制器进行数字化处理。其中，模数转换过程信号变化如图2所示，通过模数转换将模拟信号转换为数字信号。

S3，电子学系统将多路串行数字信号转换为并行数字化信号。

经过模数转换，所有的模拟信号都转换为数字信号。按电子学系统设计，系统将统一由电子学系统的一个可编程逻辑控制器处理所有通道的数字化信号。这样设计的好处是，数字化集成度高，减少了不必要的通信消耗，便于实现基于硬件的大规模并行处理算法。数字化信号以串行LVDS信号的格式进入可编程逻辑控制器后，可编程逻辑控制器将对信号进行接收与并行化处理，串并转换过程中信号变化如图3所示，通过串并转换之后，串行形式的信号转换为并行形式的信号。

S4，电子学系统通过一个数字处理模块对并行数字化信号进行处理。

在经过串并转换后，电子学系统的可编程逻辑控制器将作为数字处理核心进行一系列的算法处理：主要包括数字积分、堆积处理、事件整合、多通道数据融合。同时可编程逻辑控制器还将实现上位机控制逻辑、通信接口逻辑等。

S5，电子学系统将数字处理之后的信号发送至上位机，以及接收上位机的参数调整命令。

在本发明的一个实施例中，在电子学系统的可编程逻辑控制中，实现了一个以太网控制器接口，可以实现与上位机的交互通信。在可编程逻辑控制器中，另一个重要的逻辑部分是数字调整接口的实现。这部分逻辑接收上位机软件的命令，更改内部寄存器的值，或者将其转换为数模转换器可以接受的格式并发送给数模转换器，实现上位机软件调整硬件参数。

具体地，电子学系统对并行数字化信号进行数字积分计算，并根据数字积分计算结果生成伽马光子事例，并将伽马光子事例发送至上位机，以使上位机根据伽马光子事例还原探测器捕获的原始伽马光子的能量和入射位置。数字积分计算的目的是由离散的数字化信号得到事例的能量信息、时间信息，为后续整合做初步的处理，进一步地说，如图4(2)所示，电子学系统将数字化信号与预设阈值进行比较，如果数字化信号大于预设阈值则满足数字积分条件，如图4(1)所示，电子学系统将满足数字积分条件的数字化信号进行数字积分计算，全部累积起来，将加和的结果作为积分结果，将积分结果作为对应伽马光子事例中的能量，以及，电子学系统将预设个数的数字信号中的预设位置对应的时刻作为该伽马光子事例中的产生时刻，即进行逐个采样数据分析，寻找预设位置。

经过数字积分计算之后，电子学系统的每个通道将产生各自的一系列伽玛光子事例。对于单光子发射断层成像装置而言，每个伽玛光子在探测器的闪烁体中产生的可见光子能量将被周围的几个光电倍增管接收到，具体受影响的光电倍增管数量与信号的能量大小、入射位置、方向等有关。因而，我们感兴趣的一个伽玛事例将对应周围几个相邻光电倍增管产生的一系列事例。在电子学系统通过数字积分逻辑后，即可在相近的时刻获得这些事例的能量、产生时刻、与所在位置，这些信息足够还原原始的伽玛光子的入射位置与能量。

进而电子学系统将这些事例全部存储下来并送入上位机，进而可以通过上位机中的各种新算法来还原原始伽玛光子的能量与入射位置。上述独立触发的机制优于传统的ANGER方法。传统ANGER方法采用模拟电路加权方法还原原始伽玛光子的能量与入射位置，其特点是电路复杂、还原方法单一、高计数率下性能较差。而本发明实施例采用独立触发逻辑后，为新的位置加权算法提供了可能，同时还能够大幅度提高高计数率下的采集性能。

电子学系统在完成伽马光子事例数字积分计算之后，系统将恢复原始状态，等待下一个过阈事件的出现。

进一步地，当数字化信号大于预设阈值时，电子学系统进一步判断数字化信号是否存在堆积，如果数字化信号存在堆积，则电子学系统对数值信号对应的伽马光子事例进行标记。具体地，在进入电子学系统的可编程逻辑控制器后，每个通道的模拟信号全部转换为数字化信号。在判定数值化信号大于预设阈值之后，电子学系统还可以对大于预设阈值的信号是否存在堆积等进行进一步的判定，当系统发现堆积信号后，对此事例进行标记，可以方便后续堆积判弃或堆积恢复等处理。

另外，在生成伽马光子事例中的能量和产生时刻之后，电子学系统对伽马光子事例进行事例整合。具体地，在形成了伽马光子事例的能量、时间、所在的通道号后，电子学系统通过数字逻辑将进行事例整合。

下面将对前述实施例的电子学系统对每一路输出模拟信号的预数字化处理的过程进行详细说明。

具体地，如图5所示，电子学系统分别对每一路输出模拟信号进行预数字化处理具体包括：

S11，电子学系统对每一路输出模拟信号进行预放大。

光子进入光电倍增管后产生的电信号比较微弱，需要进行放大才有利于后端处理，能保障系统整体的信噪比。每个光电倍增管产生的信号都会进入电子学系统前放电路进行预放大，信号处理过程中信号变化如图6所示。

每一路模拟信号由前放电路得到放大后，需要进行进一步的调理，例如包括基线校正、增益调整、单端-差分转换等几个阶段。

S12，电子学系统对每一路被预放大之后的模拟信号进行基线校正。

模拟信号通常具有一定的固有基线偏置，电子学系统对基线进行校正，可以保证系统的动态范围，提高通道的一致性。具体地，电子学系统接收上位机发送的数字化基线值，并将数字化基线值转换为基线模拟信号，进而将基线模拟信号与被预防大之后的模拟信号进行减法计算以校正被预防大之后的模拟信号的基线。可见，本电子学系统采用数字化基线调整方法，在具体实现上，采用数模转换器生成校正模拟信号，然后将校正模拟信号与原始信号做减法后得到基线校正后的信号。其中，数字化信号可以由上位机进行实时调整。经过基线校正后，系统各个通道都回归到一个近乎一致的位置，具体实现过程中信号变化如图7所示。

S13，电子学系统对每一路被基线校正之后的模拟信号进行增益校正。

经过基线校正后，电子学系统各个通道的基线近似一致。但由于存在光电倍增管的通道不一致性、电子学器件的不一致性的原因，各个通道的信号幅度并不一致。在这个阶段，电子学系统会进一步对信号进行增益调整处理，以进一步校正不同通道的不一致性。具体地，电子学系统接收上位机发送的数字化增益值，并将数字化增益值转换为增益模拟信号，进而根据增益模拟信号对被基线校正之后的模拟信号进行放大或者缩小。可见，电子学系统的增益调整也由数字化方案实现，在实际实现上，数字化调整值通过数模转换器转换为模拟信号，由模拟信号通过放大电路对信号进行放大或缩小，数字化调整方案便于系统调试、也便于实时修改校正值，系统的增益调整系统的过程中信号变化如图8所示。

S14，电子学系统对每一路被增益校正之后的模拟信号进行单端-差分转换处理。

经过基线与增益校正后，电子学系统的通道不一致性得到了校正，为了进行数字化，还需要对信号进行单端-差分转换处理。其中，通过单端-差分转换有利于后续处理中共模噪声的消除，具体处理过程中信号变化如图9所示。在经过单端-差分转换后，信号进入模数转换芯片，进行数字化。

综上所述，根据本发明实施例的用于单光子发射断层成像的电子学系统的信号处理方法，通过并行采集光电倍增管的输出模拟信号，并独立地对多路输出模拟信号进行预数字化处理即采用并行化的模拟方案，进而将转换的数字信号换为并行数字化信号，并通过一个数字处理模块对并行数字化信号进行数字处理，数字集成化高，采集精度高、处理速度快，另外，电子学系统将数字处理之后的信号发送至上位机，数字处理方法灵活，以及电子学系统接收上位机的参数调整命令，易于调整配置参数、易于升级。

为了实现上述实施例，本发明另一方面实施例提出一种用于单光子发射断层成像的电子学系统。

图10为根据本发明的一个实施例的用于单光子发射断层成像的电子学系统的功能框图，如图10所示，该电子学系统100包括并行采集模块10、预数字化处理模块20、模数转换模块30、串并转换模块40和数字处理模块50。

其中，并行采集模块10用于并行采集多路光电倍增管对应的输出模拟信号，预数字化处理模块20用于分别对每一路输出模拟信号进行预数字化处理；模数转换模块30用于将每一路被预数字化处理之后的模拟信号转换为数字信号，在本发明的一个实施例中，电子学系统100采用连续采样方案，选用了内置采样保持的连续采样型多通道模数转换芯片实现模数转换。

串并转换模块40用于将多路串行数字信号转换为并行数字化信号，数字处理模块50例如可编程逻辑控制器用于对并行数字化信号进行数字处理，并将数字处理之后的信号发送至上位机，从而可以通过上位机采用各种新算法进行数据处理，处理方法更加灵活，以及数字处理模块50还可以接收上位机的参数调整命令，支持参数的实时自动调整，易于更新升级。

具体地，如图11所示，在电子学系统100的可编程逻辑控制中，实现了一个以太网控制器接口502，可以实现与上位机60的交互通信。另外，数字处理模块50包括数字调整接口501，数字调节接口501用于接收上位机60发送的参数调整命令。也就是说，在可编程逻辑控制器中，另一个重要的逻辑部分是数字调整接口501的实现，通过该数字调整接口接收上位机60软件的命令，更改内部寄存器的值，将其转换为数模转换器可以接受的格式并发送给数模转换器，实现上位机60软件调整硬件参数，同时，电子学系统100也支持这些参数的实时自动调整。

进一步地，如图11所示，预数字化处理模块20包括数模转换单元201、预放大单元202、基线校正单元203、增益校正单元204、单端-差分转换单元205。

其中，上位机发送的参数调整命令可以包括数字化基线值和数字化增益值，数模转换单元201用于将数字化基线值转换为基线模拟信号，以及将数字化增益值转换为增益模拟信号。光子进入光电倍增管后产生的电信号比较微弱，需要进行放大才有利于后端处理，能保障系统整体的信噪比。预放大单元202用于对每一路输出模拟信号进行预放大，进而基线校正单元203根据基线模拟信号对每一路被预放大之后的模拟信号进行基线校正；增益校正单元204根据增益模拟信号对每一路被基线校正之后的模拟信号进行增益校正；单端-差分转换单元205对每一路被增益校正之后的模拟信号进行单端-差分转换处理。

对于电子学系统100对输入模拟信号的预数字化处理和数字化处理的过程在上述方面实施例的信号处理过程已经详细说明，在这里不再赘述。

根据本发明实施例的用于单光子发射断层成像的电子学系统，通过并行采集模块并行采集光电倍增管的输出模拟信号，并通过预数字化处理模块独立地对多路输出模拟信号进行预数字化处理即采用并行化的模拟方案，电路更加简单，进而通过串并转换模块将数字信号换为并行数字化信号，并通过数字处理模块对并行数字化信号进行数字处理，数字集成化高，采集精度高、处理速度快，另外，数字处理模块将数字处理之后的信号发送至上位机，数字处理更加灵活，以及接收上位机的参数调整命令，易于调整配置参数、易于升级。

基于上述方面实施例的电子学系统，本发明在一方面实施例还提出一种单光子发射断层成像设备。

如图12所示，本发明实施例的单光子发射断层成像设备1000包括上述方面实施例的电子学系统100。

根据本发明实施例的单光子发射断层成像设备，通过上述方面实施例的电子学系统，数据采集精度更高、信号处理速度更快，设备的电路系统规模减小。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (12)

1.一种用于单光子发射断层成像的电子学系统的信号处理方法，其特征在于，所述电子学系统与用于单光子发射断层成像的探测器连接，所述探测器包括多路光电倍增管，所述信号处理方法包括以下步骤：

所述电子学系统并行采集所述多路光电倍增管输出对应的模拟信号，并分别对每一路输出模拟信号进行预数字化处理；

所述电子学系统将每一路被预数字化处理的模拟信号转换为数字信号；

所述电子学系统将多路串行数字信号转换为并行数字化信号；

所述电子学系统通过一个数字处理模块对所述并行数字化信号进行处理；以及

所述电子学系统将数字处理之后的信号发送至上位机，以及接收所述上位机的参数调整命令。

2.如权利要求1所述的用于单光子发射断层成像的电子学系统的信号处理方法，其特征在于，所述电子学系统分别对每一路输出模拟信号进行预数字化处理具体包括：

所述电子学系统对每一路输出模拟信号进行预放大；

所述电子学系统对每一路被预放大之后的模拟信号进行基线校正；

所述电子学系统对每一路被基线校正之后的模拟信号进行增益校正；

所述电子学系统对每一路被增益校正之后的模拟信号进行单端-差分转换处理。

3.如权利要求2所述的用于单光子发射断层成像的电子学系统的信号处理方法，其特征在于，所述电子学系统对每一路被预放大之后的模拟信号进行基线校正具体包括：

所述电子学系统接收所述上位机发送的数字化基线值；

所述电子学系统将所述数字化基线值转换为基线模拟信号；以及

所述电子学系统将所述基线模拟信号与被预防大之后的模拟信号进行减法计算以校正所述被预防大之后的模拟信号的基线。

4.如权利要求3所述的用于单光子发射断层成像的电子学系统的信号处理方法，其特征在于，所述电子学系统对每一路被基线校正之后的模拟信号进行增益校正具体包括：

所述电子学系统接收所述上位机发送的数字化增益值；

所述电子学系统将所述数字化增益值转换为增益模拟信号；以及

所述电子学系统根据所述增益模拟信号对被基线校正之后的模拟信号进行放大或者缩小。

5.如权利要求1所述的用于单光子发射断层成像的电子学系统的信号处理方法，其特征在于，所述电子学系统对所述并行数字化信号进行数字处理，并将数字处理之后的信号发送至上位机具体包括：

所述电子学系统对所述并行数字化信号进行数字积分计算，并根据数字积分计算结果生成伽马光子事例；以及

所述电子学系统将所述伽马光子事例发送至所述上位机，以使所述上位机根据所述伽马光子事例还原所述探测器捕获的原始伽马光子的能量和入射位置。

6.如权利要求5所述的用于单光子发射断层成像的电子学系统的信号处理方法，其特征在于，所述电子学系统对所述并行数字化信号进行数字积分计算，并根据数字积分计算结果生成伽马光子事例具体包括：

所述电子学系统将所述数字化信号与预设阈值进行比较；

如果所述数字化信号大于所述预设阈值则满足数字积分条件，所述电子学系统将满足所述数字积分条件的所述数字化信号进行数字积分计算并生成积分结果；

所述电子学系统将所述积分结果作为对应伽马光子事例中的能量；以及

所述电子学系统将所述预设个数的所述数字信号中的预设位置对应的时刻作为所述对应伽马光子事例中的产生时刻。

7.如权利要求6所述的用于单光子发射断层成像的电子学系统的信号处理方法，其特征在于，所述电子学系统对所述并行数字化信号进行数字处理进一步包括：

当所述数字化信号大于所述预设阈值时，所述电子学系统进一步判断所述数字化信号是否存在堆积；以及

如果所述数字化信号存在堆积，则所述电子学系统对所述数值信号对应的伽马光子事例进行标记。

8.如权利要求6所述的用于单光子发射断层成像的电子学系统的信号处理方法，其特征在于，还包括：

在生成伽马光子事例中的能量和产生时刻之后，所述电子学系统对所述伽马光子事例进行事例整合。

9.一种用于单光子发射断层成像的电子学系统，其特征在于，包括：

并行采集模块，用于并行采集多路光电倍增管对应的输出模拟信号；

预数字化处理模块，用于分别对每一路输出模拟信号进行预数字化处理；

模数转换模块，用于将每一路被预数字化处理之后的模拟信号转换为数字信号；

串并转换模块，用于将多路所述数字信号转换为并行数字化信号；

数字处理模块，用于对所述并行数字化信号进行数字处理，并将数字处理之后的信号发送至上位机，以及接收所述上位机的参数调整命令。

10.如权利要求9所述的单光子发射断层成像的电子学系统，其特征在于，所述数字处理模块包括：

数字调整接口，用于接收所述上位机发送的参数调整命令。

11.如权利要求10所述的单光子发射断层成像的电子学系统，其特征在于，所述参数调整命令包括数字化基线值和数字化增益值，所述预数字化处理模块包括：

数模转换单元，用于将所述数字化基线值转换为基线模拟信号，以及将所述数字化增益值转换为增益模拟信号；

预放大单元，用于对每一路输出模拟信号进行预放大；

基线校正单元，用于根据所述基线模拟信号对每一路被预放大之后的模拟信号进行基线校正；

增益校正单元，用于根据所述增益模拟信号对每一路被基线校正之后的模拟信号进行增益校正；

单端-差分转换单元，所述单端-差分转换单元用于对每一路被增益校正之后的模拟信号进行单端-差分转换处理。

12.一种单光子发射断层成像设备，其特征在于，包括如权利要求9-11任一项所述的电子学系统。