CN105395209A - 一种正电子发射断层扫描成像系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种正电子发射断层扫描成像系统及方法，探测器、运动控制模块、电源控制模块和重建计算机均通过星形网络拓扑的方式连接所述交换机；探测器包括M*N个探测器单元，环状结构的圆周上平均分布M个探测器单元，环状结构的轴向平均分布N个探测器单元；每个探测器单元分别配置唯一的IP地址；探测器单元将检测的数据通过网络线和交换机发送给所述重建计算机；探测器单元发送的数据携带位置信息、采集时间信息和IP地址；重建计算机根据位置信息、采集时间信息和IP地址对所述数据进行符合处理，利用符合处理后得到的符合数据进行图像重建。各部件采用单一的网络总线进行通信，数据交互方便，提高重建计算机进行符合处理的效率。

Description

一种正电子发射断层扫描成像系统及方法

技术领域

本发明涉及医疗设备技术领域，尤其涉及一种正电子发射断层扫描成像系统及方法。

背景技术

正电子发射断层扫描(PET，PositronEmissionTomograph)系统是根据注入体内的放射性核素在衰变过程中产生的正电子湮灭辐射和符合探测原理构成的计算机断层装置。PET技术是核医学发展的一项最新技术，它从分子水平变化来反映细胞代谢及其功能改变，具有极高的灵敏性和特殊性。

将极其微量的正电子核素示踪剂注射到人体内，正电子在人体内移动，并与人体内的负电子结合发生湮灭辐射，产生两个能量相同、方向相反的γ光子，可由PET的探测器对γ光子进行测量。因为两个γ光子在人体内移动的路径不同，因此二者到达两个探测器的时间也有一定差别，若在规定的时间窗内，探测器系统探测到两个互成180度的γ光子，就可将这一事件称为符合事件。PET对符合事件进行处理及计算，形成反映人体脏器生理功能和结构的PET图像。

现有技术中，PET系统包括以下多个部件：探测器、数据采集电路、数据处理电路、扫描床、通讯接口、控制计算机和重建计算机等。这些部件之间的通信总线包括多种，例如包括：CAN总线、485总线和以太网等。由于存在多种总线，每种总线的通信协议有所区别，需要采用多种总线控制方式，指令和数据的传输比较复杂。而且对于数据的符合处理，现有技术采用了硬符合在线处理的方式，即数据采集电路从探测器采集的数据发送给所述数据处理电路，数据处理电路通过硬件对数据进行符合处理，最后将符合处理的数据传输给重建计算机，重建计算机来进行图像的重建。

但是，数据处理电路对数据进行符合处理的过程中，将会丢弃一些数据，重建计算机在后续的图像校正过程中，需要对丢弃的数据进行补充估算，这样将影响最终图像校正的精确性。

因此，本领域技术人员需要提供一种正电子发射断层扫描成像系统及方法，能够使PET成像系统中的控制和数据传输更加便捷，图像重建更加准确。

发明内容

为了解决现有技术本发明提供一种正电子发射断层扫描成像系统及方法，能够使PET成像系统中的控制和数据传输更加便捷，图像重建更加准确。

本发明实施例提供一种正电子发射断层扫描成像系统，包括以下部件：探测器、旋转运动控制模块、床运动控制模块、电源控制模块、交换机和重建计算机；

所述探测器、运动控制模块、电源控制模块和重建计算机均通过星形网络拓扑的方式连接所述交换机；

所述探测器为环状结构，包括M*N个探测器单元，所述环状结构的圆周上平均分布M个探测器单元，所述环状结构的轴向平均分布N个探测器单元；每个所述探测器单元分别配置唯一的IP地址；所述M和N均为大于1的整数；

所述探测器单元将检测的数据通过网络线和交换机发送给所述重建计算机；所述探测器单元发送的数据携带位置信息、采集时间信息和所述IP地址；

所述重建计算机，用于根据所述位置信息、采集时间信息和IP地址对所述数据进行符合处理，利用符合处理后得到的符合数据进行图像重建。

优选地，每个所述探测器单元包括压缩单元和发送单元；

所述压缩单元，用于以预设周期为单位将检测的数据压缩为数据包；

所述发送单元，用于按照所述环状结构的排列方式依次将所述数据包通过所述网络总线和交换机发送给所述重建计算机。

优选地，所述预设周期包括n个采集周期，所述n为大于1的整数；所述数据中还携带数据索引，所述数据索引用于表征所述探测器单元的数据是否有效；

所述重建计算机包括：解压缩单元、分离单元和剔除单元；

所述解压缩单元，用于对所有所述发送单元发送的所述数据包进行解压缩；

所述分离单元，用于将解压缩后的所有发送单元发送的数据按照所述采集周期进行分离；

所述剔除单元，用于以所述采集周期为单位利用所述数据索引剔除分离后的数据中的无效数据，获得有效数据。

优选地，所述重建计算机包括：排序单元、第一类符合数据获得单元和第二类符合数据获得单元；

所述排序单元，用于将每个所述采集周期中的有效数据按照所述采集时间信息中时间的先后进行排序；

所述第一类符合数据获得单元，用于对排序后的数据通过预定时间窗进行切割，获得每个预定时间窗长度内的第一类符合数据；

所述第二类符合数据获得单元，用于根据所述位置信息和所述IP地址从所述第一类符合数据中挑选满足预定位置区域的符合数据作为第二类符合数据，所述第二类符合数据为图像重建需要的符合数据。

优选地，所述N的个数可配置。

本发明实施例提供一种正电子发射断层扫描成像方法，应用于正电子发射断层扫描成像系统，该系统包括：探测器、运动控制模块、电源控制模块、交换机和重建计算机；所述探测器、旋转运动控制模块、床运动控制模块、电源控制模块和重建计算机均通过星型网络拓扑的方式连接所述交换机；

所述探测器为环状结构，包括M*N个探测器单元，所述环状结构的圆周上平均分布M个探测器单元，所述环状结构的轴向平均分布N个探测器单元；每个所述探测器单元配置唯一的IP地址；所述M和N均为大于1的整数；

所述探测器单元将检测的数据通过网络线和交换机发送给所述重建计算机；所述探测器单元发送的数据携带位置信息、采集时间信息和所述IP地址；

所述重建计算机根据所述位置信息、采集时间信息和IP地址对所述数据进行符合处理，利用符合处理后得到的符合数据进行图像重建。

优选地，所述探测器单元将检测的数据通过所述网络总线和交换机发送给所述重建计算机，具体为：

每个所述探测器单元以预设周期为单位将检测的数据压缩为数据包；

每个所述探测器单元按照所述环状结构的排列方式依次将自身的所述数据包通过所述网络总线和交换机发送给所述重建计算机。

优选地，所述预设周期包括n个采集周期，所述n为大于1的整数；所述数据中还携带数据索引，所述数据索引用于表征所述探测器单元的数据是否有效；所述重建计算机对所述数据进行符合处理之前，还包括：

对所有所述探测器单元发送的所述数据包进行解压缩将解压缩后的数据按照所述采集周期进行分离；

以所述采集周期为单位利用所述数据索引剔除分离后的数据中的无效数据，获得有效数据。

优选地，所述重建计算机对所述数据进行符合处理，具体包括：

将每个所述采集周期中的有效数据按照所述采集时间信息中时间的先后进行排序；

对排序后的数据通过预定时间窗进行切割，获得每个预定时间窗长度内的第一类符合数据；

根据所述位置信息和所述IP地址从所述第一类符合数据中挑选满足预定位置区域的符合数据作为第二类符合数据，所述第二类符合数据为图像重建需要的符合数据。

优选地，所述N的个数可配置。

与现有技术相比，本发明至少具体以下优点：

所述探测器、旋转运动控制模块、床运动控制模块、电源控制模块和重建计算机均通过星型网络拓扑的方式连接所述交换机，这样由于各个部件之间采用单一的网络总线进行通信，总线通信协议统一，数据交互方便。而现有技术中采用多总线进行通信，数据交互繁杂。并且每个探测器单元具有独立的数据传输功能，直接将检测数据传送给重建计算机，中间不需要专门的数据处理电路，因此，重建计算机可以获得探测器单元检测的原始数据，而不是经过数据处理电路丢弃部分数据后剩余的数据，这样可以提高重建计算机进行符合处理的效率，不必对丢弃的数据进行补充估算。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，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它的附图。

图1a是现有技术中的正电子发射断层扫描成像系统示意图。

图1b为本发明提供的正电子发射断层扫描成像系统实施例一示意图；

图2a为本发明提供的沿轴向方向探测器的剖面图；

图2b为本发明提供的沿径向方向探测器的剖面图；

图2c为本发明提供的探测器在平面坐标系中的展开示意图；

图3为本发明提供的正电子发射断层扫描成像系统实施例二示意图；

图4为本发明提供的正电子发射断层扫描成像方法实施例一流程图；

图5是本发明提供的正电子发射断层扫描成像方法实施例二流程图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。

在介绍本发明的技术方案之间，先介绍PET成像系统的基本构成。参见图1a所示，为一个典型的PET成像系统示意图。其中，

旋转运动控制模块200a控制棒源(图中未示出)运动，床运动控制模块200b控制扫描床20运动。

探测器100上的闪烁晶体将γ光子转为荧光，光电倍增管(PMT)将光信号转化为电信号。数据采集和处理电路30对电信号进行采集和处理后发送给重建计算机500进行数据重建，获得扫描的图像。

可以理解的是，该PET成像系统中，旋转运动控制模块200a和探测器100之间采用一种通信协议，床运动控制模块200b和扫描床20之间采用另一种通信协议，探测器100和重建计算机500之间采用另一种通信协议。因此，当前的这种通信方式比较复杂。

系统实施例一：

参见图1b，为本发明提供的正电子发射断层扫描成像系统实施例一示意图。

本实施例提供的正电子发射断层扫描成像系统，包括以下部件：探测器100、旋转运动控制模块200a、床运动控制模块200b、电源控制模块300、交换机400和重建计算机500；

所述旋转运动控制模块200a，用于控制所述正电子发射断层扫描成像系统中棒源的运动；

所述床运动控制模块200b，用于控制治疗床的上下左右移动；

在本实施例中，通常每个运动控制模块均作为一个独立的模块，旋转运动控制模块200a和床运动控制模块200b分别具备独立的IP地址。

所述电源控制模块300，用于控制电源为整个系统中的各个部件进行供电；

所述探测器100、旋转运动控制模块200a、床运行控制模块200b、电源控制模块300和重建计算机500均通过星形网络拓扑的方式连接所述交换机400；

需要说明的是，现有技术中整个系统中包括多种总线，由于各个总线之间的总线协议不一致，造成整个系统的控制和通信复杂。而本发明中整个系统中采用单一的星形网络拓扑的方式进行通信，即所有的部件均通过网络线与交换机进行连接。

所述探测器100为环状结构，包括M*N个探测器单元，所述环状结构的圆周上平均分布M个探测器单元，所述环状结构的轴向平均分布N个探测器单元；每个所述探测器单元分别配置唯一的IP地址；所述M和N均为大于1的整数；

探测器100的具体结构可以参见图2a所示，图2a是沿轴向方向探测器的剖面图，所述图2b是沿径向方向探测器的剖面图。

从图2a可以看出，圆周方向包括M个探测器单元，从图2b可以看出，轴向包括N个探测器单元。探测器共包括M*N个探测器单元。

例如，M为100个，N为6个。需要说明的是，M和N的个数本发明中不做具体限定，可以根据实际需要来选择。

需要说明的是，M和N的个数是可以配置的，但是当探测器的圆周大小以及每个探测器单元的大小确定以后，M的个数即确定，但是N的个数是可以根据需要任意配置的，由于N在轴向，不受限制。

对于重建计算机，M和N的个数的增减仅是增加或减少一个节点，即增加或减少一个IP地址。本实施例中这种系统中的探测器单元的个数容易进行变更，从而实用性更广。

可以理解的是，重建计算机500可以获得各个部件的IP地址，建立映射表，以便于与各个部件的数据交互和控制。

所述探测器单元将检测的数据通过所述网络线和交换机400发送给所述重建计算机500；所述探测器单元发送的数据携带位置信息、采集时间信息和所述IP地址；

需要说明的是，探测器单元将数据发送给重建计算机500可以采用串行方式，也可以采用并行方式。可以理解的是，每个探测器单元作为一个节点，每个节点采集的数据均需要发送给所述重建计算机500。

可以理解的是，位置信息是指γ光子的三轴坐标，由于图像重建时，需要数据的位置信息，即探测器检测到γ光子的位置。采集时间信息是指探测器采集到数据的时间，IP地址可以表征发送数据的探测器单元。

具体地，探测器单元包括晶体、光电转换器和采样电路。可以理解的是，探测器单元中的晶体、光电转换器和采样电路可以利用现有技术中的来完成。

其中，晶体包括但不仅限于锗酸铋BGO，硅酸钇镥闪烁晶体LYSO；

光电转换器包括但不仅限于光电倍增管PMT，硅光电二极管SiPM；

光电转换器的作用是将检测的光信号转换为电信号。

采样电路完成电信号的数字化功能。

所述重建计算机500，用于根据所述位置信息、采集时间信息和IP地址对所述数据进行符合处理，利用符合处理后得到的符合数据进行图像重建。

本实施例提供的PET成像系统，所述探测器、旋转运动控制模块、床运动控制模块、电源控制模块和重建计算机均通过星型网络拓扑的方式连接所述交换机，这样由于各个部件之间采用单一的网络总线进行通信，总线通信协议统一，数据交互方便。而现有技术中采用多总线进行通信，数据交互繁杂。并且每个探测器单元具有独立的数据传输功能，直接将检测数据传送给重建计算机，中间不需要专门的数据处理电路，因此，重建计算机可以获得探测器单元检测的原始数据，而不是经过数据处理电路丢弃部分数据后剩余的数据，这样可以提高重建计算机进行符合处理的效率，不必对丢弃的数据进行补充估算。

系统实施例二：

参见图3，该图为本发明提供的正电子发射断层扫描成像系统实施例二示意图。

本实施例提供的PET成像系统，每个所述探测器单元包括压缩单元101和发送单元102；

所述探测器单元将检测的数据通过所述网络总线和交换机发送给所述重建计算机，具体为：

所述压缩单元101，用于以预设周期为单位将检测的数据压缩为数据包；

可以理解的是，预设周期可以根据实际需要来设置，例如预设周期可以为50us或者100us。每个探测器单元在一个预设周期内可能采集多个采集周期内的数据，例如三个采集周期，则发送数据时，压缩单元101将一个预设周期内的该三个采集周期内采集的数据一起压缩为一个数据包。

需要说明的是，以预设周期为单位将数据包发送给重建计算机，需要所有的探测器单元均将该预设周期内检测到的数据发送给重建计算机。

所述发送单元102，用于按照所述环状结构的排列方式依次将所述数据包通过所述网络总线和交换机发送给所述重建计算机。

需要说明的是，M*N个探测器单元发送数据时可以按照在环状结构的排列方式依次串行进行发送或者按照行或列并行进行发送。例如，先发送第一采集周期的M*N个数据包，接着发送第二采集周期的M*N个数据包，以此类推。

为了使本领域技术人员更直观地理解本实施例中探测器单元发送数据的具体形式，下面结合表格进行详细的介绍。

为了便于描述，下面以M＝8，N＝4，M*N＝32个探测器单元进行介绍，其中N为行，M为列。可以理解的是，也可以N为列，M为行。下面实施例中均是以N为行，M为列进行介绍。

将探测器在平面坐标系展开的示意图如图2c所示，探测器单元的排列如下表1所示。

表1

M0N0

M1N0

M2N0

M3N0

M4N0

M5N0

M6N0

M7N0

M0N1

M1N1

M2N1

M3N1

M4N1

M5N1

M6N1

M7N1

M0N2

M1N2

M2N2

M3N2

M4N2

M5N2

M6N2

M7N2

M0N3

M1N3

M2N3

M3N3

M4N3

M5N3

M6N3

M7N3

可以理解的是，探测器单元可以以串行方式发送数据给重建计算机。例如串行发送时流程如下：M0N0、M1N0、M2N0、M3N0、M4N0、M5N0、M6N0、M7N0、M0N1、M1N1、M2N1、M3N1、M4N1、M5N1、M6N1、M7N1、M0N2、M1N2、M2N2、M3N2、M4N2、M5N2、M6N2、M7N2、M0N3、M1N3、M2N3、M3N3、M4N3、M5N3、M6N3、M7N3。

例如并行发送时流程如下，即四行数据并行同时发送：

M0N0、M1N0、M2N0、M3N0、M4N0、M5N0、M6N0、M7N0；

M0N1、M1N1、M2N1、M3N1、M4N1、M5N1、M6N1、M7N1；

M0N2、M1N2、M2N2、M3N2、M4N2、M5N2、M6N2、M7N2；

M0N3、M1N3、M2N3、M3N3、M4N3、M5N3、M6N3、M7N3。

本实施例中，传输数据的预设周期可能包括n个采集周期，所述n为大于1的整数；所述数据中还携带数据索引，所述数据索引用于表征所述探测器单元的数据是否有效。

所述重建计算机500包括：解压缩单元501、分离单元502和剔除单元503；

所述解压缩单元501，用于对所有所述发送单元发送的所述数据包进行解压缩；

所述分离单元502，用于将解压缩后的所有发送单元发送的数据按照所述采集周期进行分离；

例如，n为3时，即每个预设周期包括3个采集周期，每个采集周期内探测器单元采集一次数据。

为了更直观地了解预设周期与采集周期的关系，参见如下表2和表3。

表2

表3每个采集周期对应的数据

采集周期0	采集周期1	采集周期2
			M0N0	M0N0	M0N0
M1N0	M1N0	M1N0
			M2N0	M2N0	M2N0
……	………..	……….
			M0N7	M0N7	M0N7
M1N7	M1N7	M1N7
			M7N7	M7N7	M7N7

表3中是每个预设周期中按照采集周期排列的数据。

单个采集周期的数据结构如下表4：

所述剔除单元503，用于以所述采集周期为单位利用所述数据索引剔除分离后的数据中的无效数据，获得有效数据。

需要说明的是，数据索引可以表征有效数据所处于的时间，因为γ光子产生的时刻是随机的，所以不一定所有的采集周期都可以采集到数据，因此，通过数据索引可以将没有数据产生的探测器数据剔除。

剔除的过程可以参见表5。

表5

表5中，填充有斜线的代表有效数据，空白的代表无效数据。例如采集周期2中不包括有效数据，因此采集周期2需要处理的数据量为0。即，重建计算机只需要对斜线部分的有效数据进行符合处理。

继续以表4为例，假设表4是采集周期0内所有的探测器单元均采集到数据，但是实际中，有的探测器单元在采集周期0内是没有采集到任何数据的，因此，需要剔除无效数据。假设表4剔除无效数据后的数据如下表6所示。

表6

所述重建计算机包括：排序单元504、第一类符合数据获得单元505和第二类符合数据获得单元506；

所述排序单元504，用于将每个所述采集周期中的有效数据按照所述采集时间信息中时间的先后进行排序；

需要说明的是，按照采集时间进行排序是以采集周期为单位的，即每个采集周期内的数据按照采集时间的先后进行排序。例如表6所示的数据按照采集时间的先后进行排序后的结果如下：

M0N0、M1N0、M4N0、M5N0、M7N0、M0N1、M1N1、M2N1、M4N1、M5N1、M7N1、M0N2、M1N2、M3N2、M4N2、M5N2、M7N2、M0N3、M1N3、M3N3、M6N3、M7N3。

所述第一类符合数据获得单元505，用于对排序后的数据通过预定时间窗进行切割，获得每个预定时间窗长度内的第一类符合数据。

例如预定时间窗为6ns，以6ns为一个时间单位进行数据切割。

即上述数据按照预定时间窗进行切割，获得的第一类符合数据如下表7所示。

表7

例如，从表7可以看出，时间窗1切割的数据为2个，时间窗3切割的数据为3个，时间窗8切割的数据为1个。需要说明的是，时间窗中切割出来1个数据的，该数据不参与后续的符合处理，时间窗中切割出来2个或2个以上数据的才参与后续的符合处理。

以上是对探测器发送的数据进行时间符合处理，下面介绍通过空间对探测器发送的数据进行空间符合处理。

所述第二类符合数据获得单元506，用于根据所述位置信息和所述IP地址从所述第一类符合数据中挑选满足预定位置区域的符合数据作为第二类符合数据，所述第二类符合数据为图像重建需要的符合数据。

所述预定位置区域指的是一定的PET视野(FOV，FieldOfView)范围，例如，FOV范围为270度，在270度范围内的两个数据作为第二类符合数据。

本实施例提供的系统，重建计算机收到探测器单元发送的所有原始数据，按照采集周期对数据进行分离，然后以采集周期为单位利用数据索引剔除分离后的数据中的无效数据，即空白数据。对有效数据按照采集周期为单位进行时间先后的排序，然后利用预定时间窗进行切割获得第一类符合数据，最后利用预定位置区域进行空间的符合处理，获得第二类符合数据，第二类符合数据才是最终做图像重建需要的数据。由此可见，本实施例中对数据的符合处理全部由重建计算机直接进行，而不是由其他电路进行丢弃后再由重建计算机进行符合处理。这样重建计算机可以高效地获得符合数据。

另外，需要说明的是，探测器单元发送给重建计算机的数据中除了携带位置信息、采集时间信息、数据索引和IP地址以外，还可以携带能量信息。因为探测器单元在采集能量的过程中，针对不同的晶体，可能采集的效果不一致。假设一个探测器单元包含有100个晶体，这100个晶体由于物理位置的不同，对光的响应可能是不一致的。光的响应与能量具有一定的比例关系。当采集的能量较低时，就不能够产生单光子事件(单光子事件是符合数据的基础)。因此，重建计算机在对数据进行符合处理之前还可能需要利用能量信息对光子进行校正。

基于以上实施例提供的一种正电子发射断层扫描成像系统，本发明还提供了一种正电子发射断层扫描成像方法，下面结合附图进行详细的介绍。

方法实施例一：

参见图4，该图为本发明提供的正电子发射断层扫描成像方法实施例一流程图。

本实施例提供的正电子发射断层扫描成像方法，应用于正电子发射断层扫描成像系统，该系统包括：探测器、旋转运动控制模块、床运动控制模块、电源控制模块、交换机和重建计算机；所述探测器、运动控制模块、电源控制模块和重建计算机均通过星型网络拓扑的方式连接所述交换机；

所述探测器为环状结构，包括M*N个探测器单元，所述环状结构的圆周上平均分布M个探测器单元，所述环状结构的轴向平均分布N个探测器单元；每个所述探测器单元配置唯一的IP地址；所述M和N均为大于1的整数；所述旋转运动控制模块、床运动控制模块和电源控制模块分别配置唯一的IP地址；

例如，M为100个，N为6个。需要说明的是，M和N的个数本发明中不做具体限定，可以根据实际需要来选择。

需要说明的是，M和N的个数是可以配置的，但是当探测器的圆周大小以及每个探测器单元的大小确定以后，M的个数即确定，但是N的个数是可以根据需要任意配置的，由于N在轴向，不受限制。

S401：所述探测器单元将检测的数据通过网络线和交换机发送给所述重建计算机；所述探测器单元发送的数据携带位置信息、采集时间信息和所述IP地址；

需要说明的是，探测器单元将数据发送给重建计算机可以采用串行方式，也可以采用并行方式。可以理解的是，每个探测器单元作为一个节点，每个节点采集的数据均需要发送给所述重建计算机。

可以理解的是，位置信息是指三轴坐标，由于图像重建时，需要数据的位置信息，即探测器检测到γ光子的位置。采集时间信息是指探测器采集到数据的时间，IP地址可以表征发送数据的探测器单元。

S402：所述重建计算机根据所述位置信息、采集时间信息和IP地址对所述数据进行符合处理，利用符合处理后得到的符合数据进行图像重建。

本实施例提供的方法，所述探测器、旋转运动控制模块、床运动控制模块、电源控制模块和重建计算机均通过星型网络拓扑的方式连接所述交换机，这样由于各个部件之间采用单一的网络总线进行通信，总线通信协议统一，数据交互方便。而现有技术中采用多总线进行通信，数据交互繁杂。并且每个探测器单元具有独立的数据传输功能，直接将检测数据传送给重建计算机，中间不需要专门的数据处理电路，因此，重建计算机可以获得探测器单元检测的原始数据，而不是经过数据处理电路丢弃部分数据后剩余的数据，这样可以提高重建计算机进行符合处理的效率，不必对丢弃的数据进行补充估算。

方法实施例二：

参见图5，该图为本发明提供的正电子发射断层扫描成像方法实施例二流程图。

本实施例提供的方法，所述探测器单元将检测的数据通过所述网络总线和交换机发送给所述重建计算机，具体为：

S501：每个所述探测器单元以预设周期为单位将检测的数据压缩为数据包；

可以理解的是，预设周期可以根据实际需要来设置，例如预设周期可以为50us或者100us。每个探测器单元在一个预设周期内可能采集多个采集周期内的数据，例如三个采集周期，则发送数据时，压缩单元101将一个预设周期内的该三个采集周期内采集的数据一起压缩为一个数据包。

需要说明的是，以预设周期为单位将数据包发送给重建计算机，需要所有的探测器单元均将该预设周期内检测到的数据发送给重建计算机

S502：每个所述探测器单元按照所述环状结构的排列方式依次将自身的所述数据包通过所述网络总线和交换机发送给所述重建计算机。

需要说明的是，M*N个探测器单元发送数据时可以按照在环状结构的排列方式依次串行进行发送或者按照行或列并行进行发送。

例如，先发送第一采集周期的M*N个数据包，接着发送第二采集周期的M*N个数据包，以此类推。

所述预设周期包括n个采集周期，所述n为大于1的整数；所述数据中还携带数据索引，所述数据索引用于表征所述探测器单元的数据是否有效；所述重建计算机对所述数据进行符合处理之前，还包括：

S503：对所有所述探测器单元发送的所述数据包进行解压缩将解压缩后的数据按照所述采集周期进行分离；

S504：以所述采集周期为单位利用所述数据索引剔除分离后的数据中的无效数据，获得有效数据。

需要说明的是，数据索引可以表征有效数据所处于的时间，因为γ光子产生的时刻是随机的，所以不一定所有的采集周期都可以采集到数据，因此，通过数据索引可以将没有数据产生的探测器数据剔除。

所述重建计算机对所述数据进行符合处理，具体包括：

S505：将每个所述采集周期中的有效数据按照所述采集时间信息中时间的先后进行排序；

需要说明的是，按照预设时间进行排序是以采集周期为单位的，即每个采集周期内的数据按照采集时间的先后进行排序。

S506：对排序后的数据通过预定时间窗进行切割，获得每个预定时间窗长度内的第一类符合数据；

S507：根据所述位置信息和所述IP地址从所述第一类符合数据中挑选满足预定位置区域的符合数据作为第二类符合数据，所述第二类符合数据为图像重建需要的符合数据。

所述预定位置区域指的是一定的FOV范围，例如，FOV范围为270度，在270度范围内的两个数据作为第二类符合数据。

本实施例提供的方法，重建计算机收到探测器单元发送的所有原始数据，按照采集周期对数据进行分离，然后以采集周期为单位利用数据索引剔除分离后的数据中的无效数据，即空白数据。对有效数据按照采集周期为单位进行时间先后的排序，然后利用预定时间窗进行切割获得第一类符合数据，最后利用预定位置区域进行空间的符合处理，获得第二类符合数据，第二类符合数据才是最终做图像重建需要的数据。由此可见，本实施例中对数据的符合处理全部由重建计算机直接进行，而不是由其他电路进行丢弃后再由重建计算机进行符合处理。这样重建计算机可以高效地获得符合数据。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种正电子发射断层扫描成像系统，包括以下部件：探测器、旋转运动控制模块、床运动控制模块、电源控制模块、交换机和重建计算机，其特征在于，

所述探测器、运动控制模块、电源控制模块和重建计算机均通过星形网络拓扑的方式连接所述交换机；

所述探测器为环状结构，包括M*N个探测器单元，所述环状结构的圆周上平均分布M个探测器单元，所述环状结构的轴向平均分布N个探测器单元；每个所述探测器单元分别配置唯一的IP地址；所述M和N均为大于1的整数；

所述探测器单元将检测的数据通过网络线和交换机发送给所述重建计算机；所述探测器单元发送的数据携带位置信息、采集时间信息和所述IP地址；

所述重建计算机，用于根据所述位置信息、采集时间信息和IP地址对所述数据进行符合处理，利用符合处理后得到的符合数据进行图像重建。

2.根据权利要求1所述的正电子发射断层扫描成像系统，其特征在于，每个所述探测器单元包括压缩单元和发送单元；

所述压缩单元，用于以预设周期为单位将检测的数据压缩为数据包；

所述发送单元，用于按照所述环状结构的排列方式依次将所述数据包通过所述网络总线和交换机发送给所述重建计算机。

3.根据权利要求2所述的正电子发射断层扫描成像系统，其特征在于，所述预设周期包括n个采集周期，所述n为大于1的整数；所述数据中还携带数据索引，所述数据索引用于表征所述探测器单元的数据是否有效；

所述重建计算机包括：解压缩单元、分离单元和剔除单元；

所述解压缩单元，用于对所有所述发送单元发送的所述数据包进行解压缩；

所述分离单元，用于将解压缩后的所有发送单元发送的数据按照所述采集周期进行分离；

所述剔除单元，用于以所述采集周期为单位利用所述数据索引剔除分离后的数据中的无效数据，获得有效数据。

4.根据权利要求3所述的正电子发射断层扫描成像系统，其特征在于，所述重建计算机包括：排序单元、第一类符合数据获得单元和第二类符合数据获得单元；

所述排序单元，用于将每个所述采集周期中的有效数据按照所述采集时间信息中时间的先后进行排序；

所述第一类符合数据获得单元，用于对排序后的数据通过预定时间窗进行切割，获得每个预定时间窗长度内的第一类符合数据；

所述第二类符合数据获得单元，用于根据所述位置信息和所述IP地址从所述第一类符合数据中挑选满足预定位置区域的符合数据作为第二类符合数据，所述第二类符合数据为图像重建需要的符合数据。

5.根据所述权利要求1-4任一项所述的正电子发射断层扫描成像系统，其特征在于，所述N的个数可配置。

6.一种正电子发射断层扫描成像方法，其特征在于，应用于正电子发射断层扫描成像系统，该系统包括：探测器、运动控制模块、电源控制模块、交换机和重建计算机；所述探测器、旋转运动控制模块、床运动控制模块、电源控制模块和重建计算机均通过星型网络拓扑的方式连接所述交换机；

所述探测器为环状结构，包括M*N个探测器单元，所述环状结构的圆周上平均分布M个探测器单元，所述环状结构的轴向平均分布N个探测器单元；每个所述探测器单元配置唯一的IP地址；所述M和N均为大于1的整数；

所述探测器单元将检测的数据通过网络线和交换机发送给所述重建计算机；所述探测器单元发送的数据携带位置信息、采集时间信息和所述IP地址；

所述重建计算机根据所述位置信息、采集时间信息和IP地址对所述数据进行符合处理，利用符合处理后得到的符合数据进行图像重建。

7.根据权利要求6所述的正电子发射断层扫描成像方法，其特征在于，所述探测器单元将检测的数据通过所述网络总线和交换机发送给所述重建计算机，具体为：

每个所述探测器单元以预设周期为单位将检测的数据压缩为数据包；

每个所述探测器单元按照所述环状结构的排列方式依次将自身的所述数据包通过所述网络总线和交换机发送给所述重建计算机。

8.根据权利要求7所述的正电子发射断层扫描成像方法，其特征在于，所述预设周期包括n个采集周期，所述n为大于1的整数；所述数据中还携带数据索引，所述数据索引用于表征所述探测器单元的数据是否有效；所述重建计算机对所述数据进行符合处理之前，还包括：

对所有所述探测器单元发送的所述数据包进行解压缩将解压缩后的数据按照所述采集周期进行分离；

以所述采集周期为单位利用所述数据索引剔除分离后的数据中的无效数据，获得有效数据。

9.根据权利要求8所述的正电子发射断层扫描成像方法，其特征在于，所述重建计算机对所述数据进行符合处理，具体包括：

将每个所述采集周期中的有效数据按照所述采集时间信息中时间的先后进行排序；

对排序后的数据通过预定时间窗进行切割，获得每个预定时间窗长度内的第一类符合数据；

根据所述位置信息和所述IP地址从所述第一类符合数据中挑选满足预定位置区域的符合数据作为第二类符合数据，所述第二类符合数据为图像重建需要的符合数据。

10.根据所述权利要求6-9任一项所述的正电子发射断层扫描成像方法，其特征在于，所述N的个数可配置。