CN104932000B - 一种PET设备中γ光子位置信息获取的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种PET设备中γ光子位置信息获取的方法及装置，用于准确获取γ光子的位置信息，该方法包括：接收探测器模块采集的四路PMT信号Ea、Eb、Ec、Ed；叠加获得Eab、Ecd、Eac、Ebd、E；在Eab、Ecd以及在Eac、Ebd中分别选取一路叠加信号，选取条件为叠加信号最大幅值大于等于第一幅值；标注选取的叠加信号及E中上升沿经过第二幅值及第三幅值采样点的采样时间，并对选取的叠加信号及E的下降沿采样，拟合选取的叠加信号波形及E波形；根据采样获得的选取的叠加信号波形及E的波形获取位置信息。

Description

一种PET设备中γ光子位置信息获取的方法及装置

技术领域

本发明涉及电子信息领域，具体涉及一种PET设备中γ光子位置信息获取的方法及装置。

背景技术

PET(Positron Emission Tomograph，正电子发射计算机断层扫描)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。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，每个探测环又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。探测器模块又由闪烁晶体和PMT(photomultiplier tube，光电倍增管)组成，其中，闪烁晶体吸收γ光子，并根据γ光子的能量产生一定数量的可见光光子，再由光电倍增管将光脉冲信号转化为电脉冲信号。

根据光电倍增管的信号可以确定γ光子入射到探测器模块上的位置信息，从而进行后续处理。在现有技术中，可以采用数字积分的方式对PMT信号进行采样并积分获得PMT信号的能量值，进而计算得到位置信息。但是，PMT信号上升沿信号非常短，很难准确采样到信号上升沿，造成信号边沿缺失，无法准确得到PMT信号的能量值，进而造成获取的位置信息误差较大。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种PET设备中γ光子位置信息获取的方法及装置，以解决现有技术中位置信息获取不准确的技术问题。

为解决上述问题，本发明提供的技术方案如下：

一种PET设备中γ光子位置信息获取的方法，所述方法包括：

接收所述PET设备中探测器模块采集得到的四路光电倍增管PMT信号，对全部PMT信号、两两相邻的PMT信号分别进行叠加；

根据第一预定策略选取相应的叠加信号，根据第二预定策略对选取的叠加信号分别进行上升沿采样和下降沿采样，并拟合所述选取的叠加信号波形；

根据拟合的叠加信号波形获取γ光子位置信息。

相应的，所述第一预定策略为：

预设第一幅值，选取全部PMT信号的叠加信号，选取横向相邻的PMT信号的叠加信号中最大幅值大于或等于所述第一幅值中的一路，选取纵向相邻的PMT信号的叠加信号中最大幅值大于或等于所述第一幅值中的一路，作为选取的叠加信号。

相应的，所述第一幅值的设置以能有效选取出所述选取的叠加信号为原则，同时避免接近0V或者E/2对应的幅值。

相应的，所述第二预定策略为：

预设第二幅值和第三幅值；

标注所述选取的叠加信号上升沿上经过所述第二幅值和所述第三幅值的采样时间，并获取所述选取的叠加信号下降沿上相应的采样点；

根据获取的上升沿上的采样时间以及下降沿上的采样点，拟合所述选取的叠加信号波形。

相应的，所述根据拟合的叠加信号波形获取γ光子位置信息，包括：

对拟合的叠加信号波形进行积分，获得所述拟合的叠加信号的能量值；

根据所述拟合的叠加信号的能量值获取γ光子位置信息。

一种PET设备中γ光子位置信息获取的系统，所述系统包括：

叠加模块，用于接收所述PET设备中探测器模块采集得到的四路光电倍增管PMT信号，对全部PMT信号、两两相邻的PMT信号分别进行叠加；

选择模块，用于根据第一预定策略选取相应的叠加信号；

采样模块，用于根据第二预定策略对选取的叠加信号分别进行上升沿采样和下降沿采样，并拟合所述选取的叠加信号波形；

获取模块，用于根据拟合的叠加信号波形获取γ光子位置信息。

相应的，所述第一预定策略为：

预设第一幅值，选取全部PMT信号的叠加信号，选取横向相邻的PMT信号的叠加信号中最大幅值大于或等于所述第一幅值中的一路，选取纵向相邻的PMT信号的叠加信号中最大幅值大于或等于所述第一幅值中的一路，作为选取的叠加信号。

相应的，所述第一幅值的设置以能有效选取出所述选取的叠加信号为原则，同时避免接近0V或者E/2对应的幅值。

相应的，所述第二预定策略为：

预设第二幅值和第三幅值；

标注所述选取的叠加信号上升沿上经过所述第二幅值和所述第三幅值的采样时间，并获取所述选取的叠加信号下降沿上相应的采样点；

根据获取的上升沿上的采样时间以及下降沿上的采样点，拟合所述选取的叠加信号波形。

相应的，所述获取模块包括：

积分子单元，用于对拟合的叠加信号波形进行积分，获得所述拟合的叠加信号的能量值；

获取子单元，用于根据所述拟合的叠加信号的能量值获取γ光子位置信息。

由此可见，本发明实施例具有如下有益效果：

这样，本发明实施例接收四路PMT信号后，分别叠加得到第一叠加信号Eab、第二叠加信号Ecd、第三叠加信号Eac、第四叠加信号Ebd以及第五叠加信号E，选取第一叠加信号Eab或第二叠加信号Ecd中最大幅值大于或等于第一幅值V1的一路，同理，在第三叠加信号Eac或第三叠加信号Ebd中选取最大幅值大于或等于第一幅值V1的另外一路，保证选取的叠加信号以及第五叠加信号E上升沿的采样点至少为2个，从而通过两个采样点确定上升沿的斜率，实现对上升沿的精确采样，信号的准确采样提高了信号能量计算的准确度，从而提高了计算γ光子位置信息的准确度。

附图说明

图1为PET设备中探测器模块的结构示意图；

图2为单PMT信号的波形示意图；

图3为现有技术中位置信号获取误差形成的示意图；

图4为本发明实施例提供的PET设备中γ光子位置信息获取的方法实施例一的示意图；

图5为本发明实施例提供的PET设备中γ光子位置信息获取的方法实施例一的示意图；

图6为本发明实施例中选取叠加信号的示意图；

图7为本发明实施例中信号曲线拟合的示意图；

图8为本发明实施例提供的PET设备中γ光子位置信息获取的系统实施例一的示意图；

图9为本发明实施例提供的PET设备中γ光子位置信息获取的系统实施例二的示意图。

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。

首先，对PET设备的探测器模块的结构进行说明，参见图1所示，一个探测器模块由多个闪烁晶体和四个光电倍增管组成，图中，方格表示的闪烁晶体，圆环表示光电倍增管，光电倍增管A、B在探测器模块的横坐标方向相邻，光电倍增管C、D在探测器模块的横坐标方向相邻，光电倍增管A、C在探测器模块的纵坐标方向相邻，光电倍增管B、D在探测器模块的纵坐标方向相邻。当一个γ光子入射到探测器模块上，通常情况下四路光电倍增管A、B、C、D均会输出一路电脉冲信号即PMT信号，分别为Ea、Eb、Ec、Ed，可以称之为一次事件。

参见图2所示，单PMT信号的波形如图所示，可以看出PMT信号的上升沿很陡峭，即上升沿的时间非常短，虽然在现有技术中，可以采用数字积分方式对γ光子的PMT信号进行采样，并对采样得到的信号进行积分获得该信号的能量值，从而获取到γ光子入射到PET设备的探测器模块的位置信息。然而，参见图3所示，由于信号上升沿陡峭，很难采样到准确的上升沿，例如，图中虚线所示为现有技术实际采样得到的PMT信号的上升沿，可以看出通过采样得到的PMT信号上升沿与实际上升沿差别很大，这样，后续获取的信号能量值也不准确，进而造成γ光子入射到探测器模块上的位置信息获取不准确。另外，现有技术使用该种数字积分方式完成PMT信号采样必须用高速ADC(Analog-to-Digital Converter，模数转换器)，成本非常高，且后续电路也难以实现处理。

因此，本发明实施例中提供的PET设备中γ光子位置信息获取的方法及装置，正是针对上述现有技术中存在的问题提出的一种解决方案。

参见图4所示，本发明实施例中提供的PET设备中γ光子位置信息获取的方法实施例一，可以包括以下步骤：

步骤401：接收PET设备中探测器模块采集得到的四路光电倍增管PMT信号，对全部PMT信号、两两相邻的PMT信号分别进行叠加。

例如，参见图1所示的探测器模块示意图，光电倍增管A可以采集得到第一PMT信号Ea、光电倍增管B可以采集得到第二PMT信号Eb、光电倍增管C可以采集得到第三PMT信号Ec、光电倍增管D可以采集得到第四PMT信号Ed。

由于单个PMT信号输出的是幅值大小不一的一系列波形，当PMT信号幅值很小时不能保证可以获取到数据，因此，在本发明优选的实施例中，需要首先对PMT信号进行相应的叠加，将相邻的第一PMT信号Ea与第二PMT信号Eb进行叠加获得第一叠加信号Eab，将相邻的第三PMT信号Ec与第四PMT信号Ed进行叠加获得第二叠加信号Ecd；将相邻的第一PMT信号Ea与第三PMT信号Ec进行叠加获得第三叠加信号Eac，将相邻的第二PMT信号Eb与第四PMT信号Ed进行叠加获得第四叠加信号Ebd，将全部PMT信号即第一PMT信号Ea、第二PMT信号Eb、第三PMT信号Ec以及第四PMT信号Ed进行叠加获得第五叠加信号E。

步骤402：根据第一预定策略选取相应的叠加信号，根据第二预定策略对选取的叠加信号分别进行上升沿采样和下降沿采样，并拟合选取的叠加信号波形。

在本发明的一些实施例中，第一预定策略可以为：预设第一幅值，选取全部PMT信号的叠加信号，选取横向相邻的PMT信号的叠加信号中最大幅值大于或等于第一幅值中的一路，选取纵向相邻的PMT信号的叠加信号中最大幅值大于或等于第一幅值中的一路，作为选取的叠加信号。

根据γ光子计算位置信息所使用的重心公式，位置信息的横坐标值x1＝(E’ab*con)/E’，位置信息的纵坐标值y1＝(E’ac*con)/E’，同时已知Eab＝E-Ecd，Eac＝E-Ebd，则有E’ab＝E’-E’cd，E’ac＝E’-E’bd，可以推导出：公式(1)x1＝(Eab’*con)/E’＝(E’-Ecd’)*con/E’，公式(2)y1＝(E’ac*con)/E’＝(E’-E’bd)*con/E’，其中，公式中E’ab、E’cd、E’ac、E’bd以及E’为叠加信号对应的能量值，con为常数。

通过公式(1)和公式(2)可以看出，在计算位置信息时，E’ab或E’cd可以参与计算x1，E’ac或E’bd可以参与计算y1，因此，可以在Eab或Ecd中选取一路叠加信号获取E’ab或E’cd，在Eac或Ebd中选取一路叠加信号获取E’ac或E’bd。

也就是说在横向相邻的PMT信号的叠加信号即第一叠加信号Eab与第二叠加信号Ecd中选取其中一路叠加信号；在纵向相邻的PMT信号的叠加信号即第三叠加信号Eac与第四叠加信号Ebd中选取其中一路叠加信号。

在本发明的一些实施例中，第一幅值V1的设置以能有效选取出选取的叠加信号为原则，同时避免接近0V或者E/2对应的幅值。则第一预定策略可以为：选取第五叠加信号E，选取第一叠加信号Eab与第二叠加信号Ecd中最大幅值大于或等于第一幅值V1中的一路，选取第一叠加信号Eac与第二叠加信号Ebd中最大幅值大于或等于第一幅值V1中的一路，作为选取的叠加信号。

在本发明的一些实施例中，第二预定策略为：预设第二幅值V0和第三幅值V2；标注选取的叠加信号上升沿上经过第二幅值V0和第三幅值V2的采样时间，并获取选取的叠加信号下降沿上相应的采样点；根据获取的上升沿上的采样时间以及下降沿上的采样点，拟合选取的叠加信号波形。

优选的，第二幅值V0小于第一幅值V1，第三幅值V2可以等于第一幅值V1，所选取的叠加信号的上升沿至少会经过第二幅值V0以及第一幅值V1(即第三幅值V2)，则可以标注幅值为V0以及V1的采样时间，同时，由于下降沿坡道比较缓，则可以以一定采样时间间隔采样获得下降沿上的若干个幅值，由V0、V1以及V0、V1对应的采样时间可以确定选取的叠加信号上升沿的斜率，同时，由下降沿上若干个采样时间以及对应的幅值可以确定若干个采样点，进而可以拟合出所选取的叠加信号波形。

步骤403：根据拟合的叠加信号波形获取γ光子位置信息。

在本发明的一些实施例中，本步骤的具体实现可以包括：对拟合的叠加信号波形进行积分，获得拟合的叠加信号的能量值；根据拟合的叠加信号的能量值获取γ光子位置信息。

这样，本发明实施例接收四路PMT信号后，分别叠加得到第一叠加信号Eab、第二叠加信号Ecd、第三叠加信号Eac、第四叠加信号Ebd以及第五叠加信号E，选取第一叠加信号Eab或第二叠加信号Ecd中最大幅值大于或等于第一幅值V1的一路，同理，在第三叠加信号Eac或第三叠加信号Ebd中选取最大幅值大于或等于第一幅值V1的另外一路，保证选取的叠加信号以及第五叠加信号E上升沿的采样点至少为2个，从而通过两个采样点确定上升沿的斜率，实现对上升沿的精确采样，信号的准确采样提高了信号能量计算的准确度，从而提高了计算γ光子位置信息的准确度。

参见图5所示，本发明实施例中提供的PET设备中γ光子位置信息获取的方法实施例二，可以包括以下步骤：

步骤501：接收PET设备中探测器模块采集得到的γ光子对应的四路光电倍增管PMT信号Ea、Eb、Ec、Ed。

例如，参见图1所示的探测器模块示意图，光电倍增管A可以采集得到第一PMT信号Ea、光电倍增管B可以采集得到第二PMT信号Eb、光电倍增管C可以采集得到第三PMT信号Ec、光电倍增管D可以采集得到第四PMT信号Ed。

步骤502：对PMT信号叠加得到第一叠加信号Eab、第二叠加信号Ecd、第三叠加信号Eac、第四叠加信号Ebd以及第五叠加信号E。

由于单个PMT信号输出的是幅值大小不一的一系列波形，当PMT信号幅值很小时不能保证可以获取到数据，因此，需要首先对PMT信号进行相应的叠加获得第一叠加信号Eab、第二叠加信号Ecd、第三叠加信号Eac、第四叠加信号Ebd。

在本步骤中，即将第一PMT信号Ea与第二PMT信号Eb进行叠加获得第一叠加信号Eab，将第三PMT信号Ec与第四PMT信号Ed进行叠加获得第二叠加信号Ecd；将第一PMT信号Ea与第三PMT信号Ec进行叠加获得第三叠加信号Eac，将第二PMT信号Eb与第四PMT信号Ed进行叠加获得第四叠加信号Ebd，将第一PMT信号Ea、第二PMT信号Eb、第三PMT信号Ec以及第四PMT信号Ed进行叠加获得第五叠加信号E。也即第一叠加信号Eab＝Ea+Eb，第二叠加信号Ecd＝Ec+Ed，第三叠加信号Eac＝Ea+Ec，第四叠加信号Ebd＝Eb+Ed，第五叠加信号E＝Ea+Eb+Ec+Ed。其中，对第五叠加信号E进行积分后即可得到一次事件的总能量值，且其值几乎恒定。

需要说明的是，此时的叠加信号是可以通过模拟加法器对PMT信号叠加而获得的模拟信号。

步骤503：预设第一幅值V1，在第一叠加信号Eab与第二叠加信号Ecd中以及在第三叠加信号Eac与第四叠加信号Ebd中分别选取最大幅值大于或等于第一幅值V1的一路叠加信号。

根据γ光子计算位置信息所使用的重心公式，位置信息的横坐标值x1＝(E’ab*con)/E’，位置信息的纵坐标值y1＝(E’ac*con)/E’，同时已知Eab＝E-Ecd，Eac＝E-Ebd，则有E’ab＝E’-E’cd，E’ac＝E’-E’bd，可以推导出：公式(1)x1＝(Eab’*con)/E’＝(E’-Ecd’)*con/E’，公式(2)y1＝(E’ac*con)/E’＝(E’-E’bd)*con/E’，其中，公式中E’ab、E’cd、E’ac、E’bd以及E’为叠加信号对应的能量值，con为常数。

通过公式(1)和公式(2)可以看出，在计算位置信息时，E’ab或E’cd可以参与计算x1，E’ac或E’bd可以参与计算y1，因此，可以在Eab或Ecd中选取一路叠加信号获取E’ab或E’cd，在Eac或Ebd中选取一路叠加信号获取E’ac或E’bd。

即在本发明实施例中，为了准确获得计算γ光子的位置信息，需要分别从Eab、Ecd和Eac、Ebd中各选取一路较佳的信号作为后续步骤中计算γ光子位置信息的依据。

由于Eab+Ecd＝E，可以得出Eab与Ecd至少有一个不小于E/2，(当Eab>E/2时，有Ecd<E/2；当Eab<E/2时，有Ecd>E/2；或者Eab＝Ecd＝E/2)，为了有效选取出Eab、Ecd和Eac、Ebd其中一路较佳的叠加信号，优选的，则可以在Eab与Ecd中选取对应幅值最大值较高的那一路信号，在Eac与Ebd中选取对应幅值最大值较高的那一路信号。

具体的选取条件是叠加信号的最大幅值大于或等于第一幅值V1，其中第一幅值V1的取值范围通常为小于E/2对应的幅值，且应该注意避免接近0V以及E/2的幅值，以能够有效选取出Eab、Ecd和Eac、Ebd其中一路较佳的叠加信号为宜。参见图6所示，例如，Eab的最大幅值大于V1，而Ecd的最大幅值小于V1，此时选取Eab作为选取的叠加信号。

即在本发明的一些实施例中，可以通过将第一叠加信号Eab与第一幅值V1进行比较，将第二叠加信号Ecd与第一幅值V1进行比较，如果仅第一叠加信号Eab的最大幅值大于第一幅值V1，则选取第一叠加信号Eab，如果仅第二叠加信号Ecd的最大幅值大于第一幅值V1，则选取第二叠加信号Ecd，如果第一叠加信号Eab的最大幅值以及第二叠加信号Ecd的最大幅值均大于或等于第一幅值V1，则任意选取第一叠加信号Eab或者第二叠加信号Ecd作为选取的叠加信号。

同理，在Eac与Ebd中选取最大幅值大于或等于第一幅值V1中的一路信号。

即在本发明的一些实施例中，可以通过将第三叠加信号Eac与第一幅值V1进行比较，将第四叠加信号Ebd与第一幅值V1进行比较，如果仅第三叠加信号Eac的最大幅值大于第一幅值V1，则选取第三叠加信号Eac，如果仅第四叠加信号Ebd的最大幅值大于第一幅值V1，则选取第四叠加信号Ebd，如果第三叠加信号Eac的最大幅值以及第四叠加信号Ebd的最大幅值均大于胡等于第一幅值V1，则任意选取第三叠加信号Eac或者第四叠加信号Ebd作为选取的叠加信号。

步骤504：预设第二幅值V0、第三幅值V2，并分别标注选取的两路叠加信号以及第五叠加信号E的上升沿经过第二幅值以及第三幅值的采样时间，并分别对选取的两路叠加信号、第五叠加信号E下降沿进行采样，对应拟合选取的两路叠加信号波形以及第五叠加信号E波形。

具体的，在本发明中，为了准确地获取到所选取的两路叠加信号的波形上升沿，还需要根据经验预设波形上升沿上的第二幅值V0、第三幅值V2，这样就可以通过标注的叠加信号上升沿经过第二幅值V0以及第三幅值V2的采样点的采样时间，并对所述选取的叠加信号下降沿进行采样，拟合得到所述选取的叠加信号波形。

其中，优选的，第二幅值V0小于第一幅值V1，第三幅值V2可以等于第一幅值V1，即经过步骤503的选取，所选取的叠加信号的上升沿至少会经过第二幅值V0以及第一幅值V1(即第三幅值V2)，则可以标注幅值为V0以及V1的采样时间，同时，由于下降沿坡道比较缓，则可以以一定采样时间间隔采样获得下降沿上的若干个幅值，由V0、V1以及V0、V1对应的采样时间可以确定选取的叠加信号上升沿的斜率，以准确采样确定信号上升沿，同时，由下降沿上若干个采样时间以及对应的幅值可以确定若干个采样点，进而拟合出所选取的叠加信号波形，参见图7所示，可以根据所选取的叠加信号x轴坐标(采样时间t)以及y轴坐标(幅值，可以是采样得到的电压值V)拟合出选取的叠加信号波形。

同理，标注第五叠加信号E上升沿经过第二幅值V0以及第三幅值V2的采样点的采样时间，并对第五叠加信号E下降沿进行采样，拟合第五叠加信号波形。

步骤505：根据采样得到选取的叠加信号波形以及第五叠加信号E波形获取γ光子位置信息。

在本发明的一些实施例中，本步骤的具体实现可以包括：

分别对选取的两路叠加信号波形进行积分获得选取的两路叠加信号的能量值，对第五叠加信号波形进行积分获得第五叠加信号的能量值；

根据选取得到的两路叠加信号的能量值以及第五叠加信号的能量值获取位置信息。

在通过采样获得了选取的两路叠加信号波形以及第五叠加信号波形后，分别对选取的两路叠加信号波形以及第五叠加信号波形进行积分获得的即为选取的两路叠加信号以及第五叠加信号的能量值。

具体的，在本发明的一些实施例中，可以当在第一叠加信号Eab与第二叠加信号Ecd中选取的一路叠加信号为第一叠加信号Eab时，将第一叠加信号Eab的能量值E’ab除以第五叠加信号E的能量值E’获取位置信息的横坐标值；当第一叠加信号Eab与第二叠加信号Ecd中选取的一路叠加信号为第二叠加信号Ecd时，将第五叠加信号E的能量值E’与第二叠加信号Ecd的能量值E’cd的差值再除以第五叠加信号E的能量值E’获取位置信息的横坐标值；当在第三叠加信号Eac与第四叠加信号Ebd中选取的另一路叠加信号为第三叠加信号Eac时，将第三叠加信号Eac的能量值E’ac除以第五叠加信号E的能量值E’获取位置信息的纵坐标值；当在第三叠加信号Eac与第四叠加信号Ebd中选取的另一路叠加信号为第四叠加信号Ebd时，将第五叠加信号E的能量值E’与第四叠加信号Ebd的能量值E’bd的差值再除以第五叠加信号E的能量值E’获取位置信息的纵坐标值。

另外，在本发明的一些实施例中，还可以包括：将位置信息的横坐标值与位置信息的纵坐标值分别乘以预设常数值，获取修正后的位置信息。

即根据重心公式，位置信息的横坐标值x1＝(E’ab*con)/E’，位置信息的纵坐标值y1＝(E’ac*con)/E’，又由于Eab＝E-Ecd，Eac＝E-Ebd，则有E’ab＝E’-E’cd，E’ac＝E’-E’bd，可以推导出：x1＝(Eab’*con)/E’＝(E’-Ecd’)*con/E’，y1＝(E’ac*con)/E’＝(E’-E’bd)*con/E’，其中，公式中E’ab、E’cd、E’ac、E’bd以及E’为叠加信号对应的能量值，con为常数，可以起到对所得数据进行放大的作用。

综上所述，再对本发明实施例中提供的PET设备中γ光子位置信息获取的方法进行步骤总结，即(1)获取Ea、Eb、Ec、Ed四路PMT信号；(2)信号叠加得到Eab、Ecd、Eac、Ebd以及E；(3)在Eab与Ecd中选取一路叠加信号，在Eac与Ebd中选取另一路叠加信号；(4)对选取的一路叠加信号(Eab或Ecd)的上升沿进行采样点时间标注、下降沿进行采样，拟合信号波形，同理，对选取的另一路叠加信号(Eac或Ebd)的上升沿进行采样点时间标注、下降沿进行采样，拟合信号波形，对E的上升沿进行采样点时间标注、下降沿进行采样，拟合信号波形；(5)根据曲线拟合后的结果，积分离散计算并累加分别求得Eab或Ecd、Eac或Ebd以及E的能量值；(6)根据公式x1＝(Eab’*con)/E’＝(E’-Ecd’)*con/E’，y1＝(E’ac*con)/E’＝(E’-E’bd)*con/E’计算位置信息，公式中E’ab、E’cd、E’ac、E’bd以及E’为叠加信号对应的能量值，con为常数。

这样，本发明实施例接收四路PMT信号后，分别叠加得到第一叠加信号Eab、第二叠加信号Ecd、第三叠加信号Eac、第四叠加信号Ebd以及第五叠加信号E，选取第一叠加信号Eab或第二叠加信号Ecd中最大幅值大于或等于第一幅值V1的一路，同理，在第三叠加信号Eac或第三叠加信号Ebd中选取最大幅值大于或等于第一幅值V1的另外一路，保证选取的叠加信号以及第五叠加信号E上升沿的采样点至少为2个，从而通过两个采样点确定上升沿的斜率，实现对上升沿的精确采样，信号的准确采样提高了信号能量计算的准确度，从而提高了计算γ光子位置信息的准确度。

相应的，参见图8所示，是本发明实施例中提供PET设备中γ光子位置信息获取的系统实施例一，可以包括：

叠加模块801，用于接收PET设备中探测器模块采集得到的四路光电倍增管PMT信号，对全部PMT信号、两两相邻的PMT信号分别进行叠加。

也就是说，叠加模块可以接收PET设备中探测器模块采集得到的四路光电倍增管PMT信号Ea、Eb、Ec、Ed；将相邻的第一PMT信号Ea与第二PMT信号Eb进行叠加获得第一叠加信号Eab，将相邻的第三PMT信号Ec与第四PMT信号Ed进行叠加获得第二叠加信号Ecd；将相邻的第一PMT信号Ea与第三PMT信号Ec进行叠加获得第三叠加信号Eac，将相邻的第二PMT信号Eb与第四PMT信号Ed进行叠加获得第四叠加信号Ebd，将全部第一PMT信号Ea、第二PMT信号Eb、第三PMT信号Ec以及第四PMT信号Ed进行叠加获得第五叠加信号E。

选择模块802，用于根据第一预定策略选取相应的叠加信号。

在本发明的一些实施例中，第一预定策略可以为：预设第一幅值，选取全部PMT信号的叠加信号，选取横向相邻的PMT信号的叠加信号中最大幅值大于或等于第一幅值中的一路，选取纵向相邻的PMT信号的叠加信号中最大幅值大于或等于第一幅值中的一路，作为选取的叠加信号。第一幅值的设置以能有效选取出选取的叠加信号为原则，同时避免接近0V或者E/2对应的幅值。

即选择模块可以具体用于在第一叠加信号Eab与第二叠加信号Ecd中，在第三叠加信号Eac与第四叠加信号Ebd中分别选取最大幅值大于或等于第一幅值V1的一路叠加信号，并选取五叠加信号E。

采样模块803，用于根据第二预定策略对选取的叠加信号分别进行上升沿采样和下降沿采样，并拟合选取的叠加信号波形。

在本发明的一些实施例中，第二预定策略可以为：预设第二幅值和第三幅值；标注选取的叠加信号上升沿上经过第二幅值和第三幅值的采样时间，并获取选取的叠加信号下降沿上相应的采样点；根据获取的上升沿上的采样时间以及下降沿上的采样点，拟合选取的叠加信号波形。

也即采样模块可以具体用于对选取的叠加信号以及第五叠加信号E标注上升沿经过第二幅值V0以及第三幅值V2的采样点的采样时间，并对选取的叠加信号以及第五叠加信号E下降沿进行采样，拟合选取的叠加信号以及第五叠加信号E波形。

获取模块804，用于根据拟合的叠加信号波形获取γ光子位置信息。

在本发明的一些实施例中，获取模块可以包括：

积分子单元，用于对拟合的叠加信号波形进行积分，获得拟合的叠加信号的能量值；

获取子单元，用于根据拟合的叠加信号的能量值获取γ光子位置信息。

相应的，参见图9所示，是本发明实施例中提供PET设备中γ光子位置信息获取的系统实施例二。

在实际应用中，叠加模块可以由信号叠加器实现，5个信号叠加器分别实现将Ea与Eb叠加生成Eab、Ec与Ed叠加生成cd、Ea与Ec叠加生成Eac、Eb与Ed叠加生成Ebd、Ea、Eb、Ec、Ed叠加生成E。

在本发明的一些实施例中，选择模块可以包括：

比较子模块，用于通过将第一叠加信号Eab与第一幅值V1进行比较，将第二叠加信号Ecd与第一幅值V1进行比较，通过将第三叠加信号Eac与第一幅值V1进行比较，将第四叠加信号Ebd与第一幅值V1进行比较；

选择子模块，用于如果仅第一叠加信号Eab的最大幅值大于第一幅值V1，则选取第一叠加信号Eab，如果仅第二叠加信号Ecd的最大幅值大于第一幅值V1，则选取第二叠加信号Ecd，如果第一叠加信号Eab的最大幅值以及第二叠加信号Ecd的最大幅值均大于或等于第一幅值V1，则任意选取第一叠加信号Eab或者第二叠加信号Ecd作为选取的叠加信号；如果仅第三叠加信号Eac的最大幅值大于第一幅值V1，则选取第三叠加信号Eac，如果仅第四叠加信号Ebd的最大幅值大于第一幅值V1，则选取第四叠加信号Ebd，如果第三叠加信号Eac的最大幅值以及第四叠加信号Ebd的最大幅值均大于或等于第一幅值V1，则任意选取第三叠加信号Eac或者第四叠加信号Ebd作为选取的叠加信号。

在实际应用中，比较子模块可以由比较器实现，叠加信号Eab、Ecd、Eac、Ebd分别输入到四路比较器中，当选取第三幅值V2等于第一幅值V1，且第二幅值V0小于第一幅值V1时，每个比较器实现信号幅值与V0、V1的比较，以便于后续采样器可以直接获得上升沿经过V0以及V1的两个采样点；而选择子模块可以由选择器实现，实现在Eab与Ecd选取一路，在Eac与Ebd选取另外一路；采样模块可以由采样器ADC实现，获得两路选取的叠加信号以及第五叠加E的曲线拟合波形。

在本发明的一些实施例中，获取子模块可以具体用于：

当在第一叠加信号Eab与第二叠加信号Ecd中选取的一路叠加信号为第一叠加信号Eab时，将第一叠加信号Eab的能量值E’ab除以第五叠加信号E的能量值E’获取位置信息的横坐标值；

当第一叠加信号Eab与第二叠加信号Ecd中选取的一路叠加信号为第二叠加信号Ecd时，将第五叠加信号E的能量值E’与第二叠加信号Ecd的能量值E’cd的差值再除以第五叠加信号E的能量值E’获取位置信息的横坐标值；

当在第三叠加信号Eac与第四叠加信号Ebd中选取的另一路叠加信号为第三叠加信号Eac时，将第三叠加信号Eac的能量值E’ac除以第五叠加信号E的能量值E’获取位置信息的纵坐标值；

当在第三叠加信号Eac与第四叠加信号Ebd中选取的另一路叠加信号为第四叠加信号Ebd时，将第五叠加信号E的能量值E’与第四叠加信号Ebd的能量值E’bd的差值再除以第五叠加信号E的能量值E’获取位置信息的纵坐标值。

另外，获取子模块还可以用于：

将位置信息的横坐标值与位置信息的纵坐标值分别乘以预设常数值，获取修正后的位置信息。

在实际应用中，每个采样器获取到信号波形后，对信号能量值进行计算，能量计算可以由积分器实现，即信号波形进行积分后可以获取到信号的能量值，最后根据Eab或Ecd、Eac或Ebd、E的能量值，以及公式x1＝(Eab’*con)/E’＝(E’-Ecd’)*con/E’，y1＝(E’ac*con)/E’＝(E’-E’bd)*con/E’计算位置信息，公式中E’ab、E’cd、E’ac、E’bd以及E’为信号对应的能量值，con为常数。

这样，本发明实施例接收四路PMT信号ABCD后，分别叠加得到第一叠加信号Eab、第二叠加信号Ecd、第三叠加信号Eac、第四叠加信号Ebd以及第五叠加信号E，选取第一叠加信号Eab或第二叠加信号Ecd中最大幅值大于或等于第一幅值V1的一路，并保证选取的叠加信号上升沿的采样点至少为2个，从而通过两个采样点确定该选取的叠加信号上升沿的斜率，实现对上升沿的精确采样，同理，可以在第三叠加信号Eac或第四叠加信号Ebd中选取另外一路叠加信号，实现对该选取的叠加信号以及第五叠加信号E的上升沿进行精确采样，信号的准确采样提高了信号能量计算的准确度，从而提高了计算γ光子位置信息的准确度。

另外，本实施例的装置电路简单易于实现，对ADC采样速率要求不高，可以使用普通低速ADC，而无需再使用高速ADC，从而节省了高速ADC成本以及后续处理电路成本，采用这种数字积分的方式还可以灵活的根据算法来剔除误差，从而提高了能量精度。

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。软件模块可以置于可编程器件FPGA或者CPLD或者微处理器存储器中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 (8)

1.一种PET设备中γ光子位置信息获取的方法，其特征在于，所述方法包括：

接收所述PET设备中探测器模块采集得到的四路光电倍增管PMT信号，对全部PMT信号、两两相邻的PMT信号分别进行叠加；

根据第一预定策略选取相应的叠加信号，根据第二预定策略对选取的叠加信号分别进行上升沿采样和下降沿采样，并拟合所述选取的叠加信号波形；所述第二预定策略为：预设第二幅值和第三幅值；标注所述选取的叠加信号上升沿上经过所述第二幅值和所述第三幅值的采样时间，并获取所述选取的叠加信号下降沿上相应的采样点；根据获取的上升沿上的采样时间以及下降沿上的采样点，拟合所述选取的叠加信号波形；

根据拟合的叠加信号波形获取γ光子位置信息。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一预定策略为：

预设第一幅值，选取全部PMT信号的叠加信号，选取横向相邻的PMT信号的叠加信号中最大幅值大于或等于所述第一幅值中的一路，选取纵向相邻的PMT信号的叠加信号中最大幅值大于或等于所述第一幅值中的一路，作为选取的叠加信号。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一幅值的设置以能有效选取出所述选取的叠加信号为原则，同时避免接近0V或者E/2对应的幅值。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据拟合的叠加信号波形获取γ光子位置信息，包括：

对拟合的叠加信号波形进行积分，获得所述拟合的叠加信号的能量值；

根据所述拟合的叠加信号的能量值获取γ光子位置信息。

5.一种PET设备中γ光子位置信息获取的系统，其特征在于，所述系统包括：

叠加模块，用于接收所述PET设备中探测器模块采集得到的四路光电倍增管PMT信号，对全部PMT信号、两两相邻的PMT信号分别进行叠加；

选择模块，用于根据第一预定策略选取相应的叠加信号；

采样模块，用于根据第二预定策略对选取的叠加信号分别进行上升沿采样和下降沿采样，并拟合所述选取的叠加信号波形；所述第二预定策略为：预设第二幅值和第三幅值；标注所述选取的叠加信号上升沿上经过所述第二幅值和所述第三幅值的采样时间，并获取所述选取的叠加信号下降沿上相应的采样点；根据获取的上升沿上的采样时间以及下降沿上的采样点，拟合所述选取的叠加信号波形；

获取模块，用于根据拟合的叠加信号波形获取γ光子位置信息。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述第一预定策略为：

预设第一幅值，选取全部PMT信号的叠加信号，选取横向相邻的PMT信号的叠加信号中最大幅值大于或等于所述第一幅值中的一路，选取纵向相邻的PMT信号的叠加信号中最大幅值大于或等于所述第一幅值中的一路，作为选取的叠加信号。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述第一幅值的设置以能有效选取出所述选取的叠加信号为原则，同时避免接近0V或者E/2对应的幅值。

8.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述获取模块包括：

积分子单元，用于对拟合的叠加信号波形进行积分，获得所述拟合的叠加信号的能量值；

获取子单元，用于根据所述拟合的叠加信号的能量值获取γ光子位置信息。