CN107798214B - 针对全数字pet的符合事件筛选的快速处理方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明适用于医疗技术领域，提供了一种针对全数字PET的符合事件筛选的快速处理方法及装置，该方法包括：根据事件的时间信息将事件保存到单事件数据结构中；单事件数据结构包括多个按照时间排序的事件存储位，各个事件存储位对应时间信息设置，相邻事件存储位的时间间隔为各个事件的最小时间间隔，根据各个事件的时间信息存储到对应的事件存储位上；计算各个事件的能量信息，对事件进行时间和位置符合判断以及能量筛选，对位置和时间且能量筛选符合的事件的符合信息进行标记。通过设计特别的数据结构，使其可连接与其符合的单事件信息，在对单事件进行保存的同时对其进行排序，可加快单事件排序时间，避免对挑选后的符合事件进行重新保存处理。

Description

针对全数字PET的符合事件筛选的快速处理方法及装置

技术领域

本发明属于医疗技术领域，尤其涉及一种针对全数字PET的符合事件筛选的快速处理方法及装置。

背景技术

正电子发射计算机断层扫描(Positron Emission Tomography，PET)系统是当今医疗领域中的一种先进的分子影像学诊断设备，因其采用放射性核素作为示踪剂，所以也称为核医学设备。PET系统目前广泛应用于肿瘤早期病灶检测、放化疗恢复效果评估、以及心脑神经等系统疾病检查，在一些诊断领域中具有不可替代的优势。

PET原理上将含正电子核素的FDG标记作为示踪剂注射到受检人体内后，该示踪剂会随着血液扩散到各个组织中并参与人体的代谢活动，正电子核素会释放出正电子与周围环境中的负电子发生湮灭，产生一对能量相等、传播方向相反的γ光子，将探测装置探测到的认定为来自同一个正电子湮灭事件的γ光子被称作符合事件。为了提高PET扫描的效率，需要实现在采集到探测器发出的所有事件数据的同时，对这些事件进行筛选，最后将符合后的事件保存下来。

现有技术中对PET的符合事件的筛选或判定基于的传统PET，例如名称为“一种基于硬件的符合事件判定方法”(授权公告号：CN103336683B)、“判定随机符合事件和判定真符合事件的方法及装置”(授权公告号：CN103559391B)以及“一种符合事件的判定方法和装置”(授权公告号：103413051B)的中国发明专利公开的技术方案中，采用模拟或者模数混合的采用模拟或者模数混合的方法处理高速闪烁脉冲，不能直接获取探测到的光子的时间信息或者位置信息，例如名称为“一种符合事件的判定方法和装置”的专利公开的技术方案中，湮灭事件产生的γ光子对分别到达探测装置的空间位置构成一条符合线，通过符合线的长度判断位置γ光子对的位置是否符合，符合事件判定过程复杂且不准确。

进一步的，符合事件由软件完成时，需要上传至处理软件的事件信息较大时，会导致探测装置与计算机软件之间的通讯链路压力较大，通讯链路实现的成本也就较大。另外，上述符合事件判定方法需要在短时间内，以串行的方式完成巨量的事件发生时间信息的排序和时间、空间符合判断等处理过程，处理软件的压力非常大，处理时间较长，同时导致符合事件判定效率较低，所以现有技术采用的是基于硬件进行符合事件的判定。采用硬件进行判定需要的成本高且硬件维护过程复杂，并且判定规则不能根据需要进行实时调整。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种针对全数字PET的符合事件筛选的快速处理方法及装置，至少可克服现有技术的部分缺陷。

本发明实施例涉及的一种针对全数字PET的符合事件筛选的快速处理方法，包括：

步骤S201，根据事件的时间信息将所述事件保存到单事件数据结构中；

所述单事件数据结构包括多个按照时间排序的事件存储位，各个所述事件存储位对应时间信息设置，相邻所述事件存储位的时间间隔为各个所述事件的最小时间间隔，根据各个所述事件的时间信息存储到对应的所述事件存储位上；

步骤S202，计算各个所述事件的能量信息，对所述事件进行时间和位置符合判断以及能量筛选，对位置和时间且能量筛选符合的事件的符合信息进行标记。

进一步的，所述步骤S202中，根据所述事件的IP地址对所述事件进行位置符合判断，根据有效区域的范围以及所述全数字PET包含的探测器的个数确定所述事件的IP地址间隔的最小阈值；

优选的，所述步骤S202中，根据两个所述事件是否在一个时间窗内判断两个所述事件的时间是否符合，通过设置时间窗的范围选择进行真实符合事件筛选或者随机符合事件筛选。

进一步的，所述符合信息包括是否是配对事件以及配对对象事件的索引号；

是否是配对事件表示所述事件是否与另一所述事件配对组成所述符合事件；

配对对象事件的索引号表示与所述事件组成一个符合事件的所述事件的索引号。

进一步的，所述步骤S202对事件进行时间和位置符合判断以及能量筛选的过程包括：

对第i个和第j个所述事件进行位置和时间符合判断，根据所述事件的能量信息对位置和时间符合的两个配对事件进行能量筛选；位置和时间符合的两个配对事件中有任一能量筛选不符合时，重新确定i和j后对第i个和第j个所述事件进行位置和时间符合判断；位置和时间均符合的两个配对事件的能量筛选均符合时，对所述两个配对事件的所述符合信息进行标记；

优选的，所述步骤S202包括：

步骤S20201，判断第i个和第j个所述事件的位置和时间是否均符合，否，执行步骤S20202，是，执行步骤S20203；i和j为正整数；

步骤S20202，i＝j，j＝j+1后执行步骤S20207；

步骤S20203，依次判断第i个所述事件和第j个所述事件是否符合能量筛选，第i个所述事件和第j个所述事件均符合能量筛选时，执行步骤S20204；第i个所述事件不符合能量筛选时，执行步骤S20205；第j个所述事件不符合能量筛选时，执行步骤S20206；

步骤S20204，将第i个和第j个所述事件标记为配对事件，并标记配对对象事件的索引号后，i＝j+1，j＝j+1后执行步骤S20207；

步骤S20205，i＝i+1，j＝j+1后执行步骤S20207；

步骤S20206，j＝j+1后执行步骤S20207；

步骤S20207，判断是否所有所述事件均完成了位置和时间符合判断，是，结束，否，执行所述步骤S20201。

进一步的，所述步骤S202对事件进行时间和位置符合判断以及能量筛选的过程包括：

依次对各个事件进行位置符合和时间符合判断，对符合的事件的符合信息进行标记；

根据所述事件的能量信息对所述事件依次进行能量筛选，丢弃能量筛选不符合的事件及与其配对的配对事件；

优选的，所述步骤S202包括：

步骤S20201'，判断第i'个和第i'+1个所述事件的位置和时间是否均符合，否，执行步骤S20202'，是，执行步骤S20203'；i'为正整数；

步骤S20202'，i'＝i'+1后执行步骤S20204'；

步骤S20203'，将第i'和第i'+1个事件标记为配对事件，并标记配对对象事件的索引号；i'＝i'+2后，执行步骤S20204'；

步骤S20204'，判断是否所有所述事件均完成了位置和时间符合判断，是，执行所述步骤S20205'，否，执行所述步骤S20201'；

步骤20205'，根据所述事件的能量信息对所述事件依次进行能量筛选，丢弃能量筛选不符合的事件及与其配对的配对事件。

进一步的，所述方法在基于CUDA的系统进行，所述系统包括内存和显存，所述内存包括至少一个第一原始数据缓存和至少一个第一事件缓存，所述显存包括至少一个第二原始数据缓存和至少一个第二事件缓存；

所述方法在所述第二事件缓存中进行。

进一步的，所述系统中数据进行处理的过程包括：

步骤S1，采集探测器发出的数据包写入到所述第一原始数据缓存中，将所述第一原始数据缓存中的原始数据拷贝到所述第二原始数据缓存中；

步骤S2，将所述第二原始数据缓存中的所述原始数据进行解析生成各个事件，将生成的所述事件写入到所述第二事件缓存中，对所述第二事件缓存中的各个所述事件进行符合筛选，根据符合筛选结果对所述事件的符合信息进行标记；

步骤S3，将在所述第二事件缓存中完成符合筛选的所述事件拷贝到所述第一事件缓存中，遍览所述第一事件缓存，根据所述符合信息对符合事件进行保存。

进一步的，所述第一原始数据缓存和所述第一事件缓存的数量为至少两个。

优选的，所述步骤S1包括：将采集到的所述数据包写入一个所述第一原始数据缓存中，当一个所述第一原始数据缓存写满后，下次收到的所述数据包写入到下一个所述第一原始数据缓存中，并将写满的一个所述第一原始数据缓存中的所述原始数据拷贝到所述第二原始数据中；

优选的，所述步骤S3中将在所述第二事件缓存中完成符合筛选的事件拷贝到一个所述第一事件缓存中，然后遍览所述第一事件缓存，根据所述符合信息对符合的所述事件进行保存。

进一步的，所述第一原始数据缓存和第一事件缓存分别设置编号；所述步骤S1中将采集到的数据包按照所述第一原始数据缓存的编号顺序依次写入各个所述第一原始数据缓存中；所述步骤S3中完成符合筛选的所述事件按照所述第一事件缓存的编号顺序依次拷贝到各个所述第一事件缓存中；

优选的，所述第一原始数据缓存和第一事件缓存分别设置标志位，所述第一原始数据缓存的标志位表示所述第一原始数据缓存中的数据传输方向的最后状态为写入或读出，所述第一事件缓存的标志位表示其是否完成遍览保存符合事件的过程；所述步骤S1中将采集到的数据包依次随机写入标志位为读出的任一第一原始数据缓存中；所述步骤S3中完成符合筛选的所述事件依次随机拷贝到标志位为完成的任一所述第一事件缓存中。

进一步的，所述第二原始数据缓存和所述第二事件缓存的数量为一个；

优选的，在步骤S1之前还包括：定义事件对象，包括：时间信息、能量信息和位置信息和符合信息。

进一步的，本发明实施例还提供一种针对全数字PET的符合事件筛选装置，包括：

处理器；

存储器，用于存储多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行所述权利要求1-9任一项所述的方法

本发明实施例提供的一种针对全数字PET的符合事件筛选的快速处理方法的有益效果包括：

本发明实施例提供的一种针对全数字PET的符合事件筛选的快速处理方法，通过设计特别的数据结构，使其可连接与其符合的单事件信息，在对单事件进行保存的同时对其进行排序，可加快单事件排序时间，避免对挑选后的符合事件进行重新保存处理。在对单事件进行保存的同时，若多个单事件处于同一时间窗内，则将这些单事件数据结构链接在一起供后续符合处理，加快挑选符合事件的时间。

在位置和时间符合筛选之前先计算各个能量的信息，充分利用内存各个时段的计算能力，减少后续符合筛选消耗的时间，加快整个符合筛选方法的进程。

采用软件对全数字PET的符合事件筛选，全数字PET采用一一耦合的晶体条和硅光电倍增管，各个晶体条对应的探测器的IP地址即可代表探测器获取该事件的位置信息，因此能够更加精确直接的获取事件对应的位置信息；全数字PET还采用基于高精度时钟参考源的全局时钟系统，根据脉冲信号产生的时钟信号，事件对象包含的时间信息包括一个粗时间和八个细时间，时间精度大大提高，时间信息的存储空间大大降低；采用软件进行PET符合事件的筛选，基于的数据直观可得，计算过程简单，计算速率和准确度高且硬件维护成本低，并且进行符合筛选计算的阈值数据可以根据需求或者不同的测试情况进行调整，并且能够根据具体测试过程中的结果进行反馈优化。

本发明实施例提供的一种针对全数字PET的符合事件筛选的快速处理方法，根据CUDA用GPU进行通用并行计算的架构，专为密集型、高度并行化的计算而设计，且在浮点运算方面能力更强的特点，在内存和显存中分别设置原始数据缓存和事件缓存空间分别存储原始数据和事件，内存获取原始数据后，拷贝到显存中，在显存中对事件进行符合筛选，再将完成筛选的事件存储到内存中，充分合理的利用CPU的存储空间和GPU的计算能力，满足PET工程化实现过程中，探测器发出的时间数据速率高(一般在1～3Gbps左右)，对于软件筛选符合事件的性能要求较高的要求；整个筛选过程中，缓存空间前期已经申请，显存和内存之间只存在数据拷贝的过程，只有最开始的数据写入和最后的数据获取的过程存在内存的分配和释放过程，整个系统运行的效率和速度高。

本发明实施例提供的一种针对全数字PET的符合事件筛选的快速处理方法，在内存中申请多个原始数据缓存和多个事件缓存，在显存中申请单个原始数据缓存和单个事件缓存，显存的原始数据缓存一次对内存的一个原始数据缓存中的原始数据进行符合筛选，可以根据显存的计算能力设置一个内存的原始数据缓存的大小，更加合理充分高效的利用显存的计算能力；并且各个原始数据缓存和事件缓存之间的数据的拷贝过程可以同时进行，大大降低各个拷贝过程消耗的时间。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种针对全数字PET的符合事件筛选的快速处理方法的流程图；

图2是本发明提供的一种对事件进行时间和位置符合判断以及能量筛选的实施例一的流程图；

图3是本发明提供的一种对事件进行时间和位置符合判断以及能量筛选的实施例二的流程图；

图4是本发明实施例提供的针对全数字PET的符合事件的筛选方法基于CUDA的系统的结构示意图；

图5是本发明实施例提供的一种针对全数字PET的符合事件的筛选方法基于CUDA的整体流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，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。

为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。如图1所示为本发明提供的一种针对全数字PET的符合事件筛选的快速处理方法的流程图，由图1可知，该方法，包括：

步骤S201，根据事件的时间信息将各个事件依次保存到单事件数据结构中。

该单事件数据结构包括多个按照时间排序的事件存储位，各个事件存储位对应时间信息设置，相邻事件存储位的时间间隔为各个所述事件的最小时间间隔，收到事件时，根据各个事件的时间信息依次存储到时间信息对应的事件存储位上。

通过设计特别的数据结构，使其可连接与其符合的单事件信息，在对单事件进行保存的同时对其进行排序，可加快单事件排序时间，避免对挑选后的符合事件进行重新保存处理。在对单事件进行保存的同时，若多个单事件处于同一时间窗内，则将这些单事件数据结构链接在一起供后续符合处理，加快挑选符合事件的时间。

步骤S202，计算各个事件的能量信息，对事件进行时间和位置符合判断以及能量筛选，对位置和时间且能量筛选符合的事件的符合信息进行标记。

进一步的，该符合信息包括是否是配对事件以及配对对象事件的索引号，是否是配对事件表示该事件是否与另一事件配对组成符合事件，即符合事件表示两个相互配对的配对事件；配对对象事件的索引号表示与该事件组成一个符合事件的所述事件的索引号。

在位置和时间符合筛选之前先计算各个能量的信息，充分利用内存各个时段的计算能力，减少后续符合筛选消耗的时间，加快整个符合筛选方法的进程。

实施例一

本发明提供的实施例一为本发明提供的一种对事件进行时间和位置符合判断以及能量筛选的实施例一，如图2所示为本发明提供的一种对事件进行时间和位置符合判断以及能量筛选的实施例一的流程图，由图2可知，本发明提供的实施例一中步骤S202对事件进行时间和位置符合判断以及能量筛选的过程包括：

对第i个和第j个所述事件进行位置和时间符合判断，根据所述事件的能量信息对位置和时间符合的两个配对事件进行能量筛选；位置和时间符合的两个配对事件中有任一能量筛选不符合时，重新确定i和j后对第i个和第j个所述事件进行位置和时间符合判断；位置和时间均符合的两个配对事件的能量筛选均符合时，对所述两个配对事件的所述符合信息进行标记。

i和j为正整数，j的初始值比i大1。优选的，i的初始值为1，j的初始值为2。

本发明提供的一种针对全数字PET的符合事件筛选的快速处理方法，根据各个事件的时间信息先排序后再按照顺序依次进行符合筛选，在保证最终获取的符合事件的件数的前提下大大降低了事件的配对次数，大大减少了数据计算量。判断两个事件的位置和时间符合后立刻判断事件的能量筛选是否符合，只放弃能量筛选不符合的一个事件，与该事件位置和时间符合的事件接着与后续事件进行符合判断，减少事件丢失量，保证最终得到的配对事件数据量。

该全数字PET包括基于高精度时钟参考源的全局时钟系统，根据脉冲信号产生的时钟信号，事件对象包含的时间信息包括一个粗时间和八个细时间。粗时间由周期较大的脉冲信号决定，细时间为基于MVT采样法的八个采样点的时间，由周期较小的脉冲信号决定。

因此事件的时间信息包括粗时间(4个字节)和八个细时间(2个字节)，大大降低了时间信息的存储大小，根据事件的时间进行排序之前，根据粗时间设置一个基准时间，进一步降低整个排序的计算量。

具体的，根据事件的时间是否在一个时间窗内对事件进行时间符合判断，由于光子的物理衰减等特性，到达探测器的路径不同，所以到达两个探测器的时间也有一定的差别，判断两个事件的时间是否符合即判断两个事件是否在一个时间窗内，设置时间窗的范围可以选择进行真实符合事件筛选或者随机符合事件筛选，本发明给出的实施例中，根据经验测算，真实符合筛选的时间窗的范围一般为0～10ns，随机符合筛选的时间窗范围一般为100-110ns。

全数字PET的探测器包括一一耦合的晶体条和硅光电倍增管，各个晶体条的编号对应其位置信息，各个晶体条对应的探测器的IP地址即可代表探测器获取该事件对象的位置信息，整个系统能够更加精准快速的获取探测器收到的信号的位置信息。

具体的，根据事件的IP地址对事件进行位置符合判断，由于探测器的IP代表了对应的晶体条的位置，有效检测区域的范围比探测器环小，对于某一个IP的探测器，可配对的事件一定来自于与自己相隔某个值以外的探测器。本发明给出的实施例中，PET包括两圈一共176个探测器，根据有效区域的范围与探测器环大小计算可得，IP间隔大于20的两个事件的位置是符合的。

判断该事件是否符合能量筛选即判断该事件的能量信息是否在能量窗的范围内。

本发明提供的一种针对全数字PET的符合事件筛选的快速处理方法，采用软件对全数字PET的符合事件筛选，全数字PET采用一一耦合的晶体条和硅光电倍增管，各个晶体条对应的探测器的IP地址即可代表探测器获取该事件的位置信息，因此能够更加精确直接的获取事件对应的位置信息；全数字PET还采用基于高精度时钟参考源的全局时钟系统，根据脉冲信号产生的时钟信号，事件对象包含的时间信息包括一个粗时间和八个细时间，时间精度大大提高，时间信息的存储空间大大降低；采用软件进行PET符合事件的筛选，基于的数据直观可得，计算过程简单，计算速率和准确度高且硬件维护成本低，并且进行符合筛选计算的阈值数据可以根据需求或者不同的测试情况进行调整，并且能够根据具体测试过程中的结果进行反馈优化。

优选的，本发明提供的一种针对全数字PET的符合事件的筛选方法，如图1所示为本发明实施例提供的一种针对全数字PET的符合事件的筛选方法的流程图，由图1可知，在本发明实施例包括：

步骤S202包括：

步骤S20201，判断第i个和第j个事件的位置和时间是否均符合，否，执行步骤S20202，是，执行步骤S20203。

具体操作中，可以任意选择对第i个和第j个事件先进行位置或者时间的符合，以先进行位置符合为例，位置符合判断不符合时可以不进行时间符合判断的操作。

步骤S20202，i＝j，j＝j+1后执行步骤S20207。

在判断第i个和第j个事件的位置和时间有任一不符合时，即放弃序号较小的第i个事件，以序号较大的第j个事件为起点，对第j个事件与其下一个事件进行符合判断。

步骤S20203，依次判断第i个事件和第j个事件是否符合能量筛选，第i个事件和第j个事件均符合能量筛选时，执行步骤S20204；第i个事件不符合能量筛选时，执行步骤S20205；第j个事件不符合能量筛选时，执行步骤S20206。

依次判断第i个事件和第j个事件是否符合能量筛选时，当第i个事件判断不符合能量筛选时，不再判断第j个事件是否符合能量筛选。

步骤S20204，将第i个和第j个事件标记为配对事件，并标记配对对象事件的索引号后，i＝j+1，j＝j+1后执行步骤S20207。

配对对象事件的索引号的标记可以只对第i个和第j个事件中的任意一个标记，也可以对第i个和第j个事件同时标记互相索引。判断第i个和第j个事件为符合事件后，即以第j+1个事件为起点，对第j+1个事件与其下一个事件进行符合判断。

步骤S20205，i＝i+1，j＝j+1后执行步骤S20207。

在判断第i个事件不符合能量筛选时，即以第i+1个事件为起点，对第i+1个事件与其下一个事件进行符合判断。

步骤S20206，j＝j+1后执行步骤S20207。

在判断第j个事件不符合能量筛选时，即还是以第i个事件为起点，对第i+1个事件与第j个事件的下一个事件进行符合判断。

步骤S20202、步骤S20205和步骤S20206中可以将确定为不符合的事件进行标记，本发明提供的实施例中，初始化过程中事件默认标记为不符合，因此不重新标记；也可以不做不符合标记，后续遍览过程只查找标记为配对事件的事件。

步骤S20207，判断是否所有事件均完成了位置和时间符合判断，是，结束，否，执行步骤S20201。

所有事件均完成了位置和时间符合时，表示整个符合判断过程完成，结束整个流程即可。有任一事件没有完成位置和时间符合时，重新执行步骤S20201，用新得到的i和j重新开始位置和时间的符合判断。

实施例二

本发明提供的实施例二为本发明提供的一种对事件进行时间和位置符合判断以及能量筛选的实施例二，如图3所示为本发明提供的一种对事件进行时间和位置符合判断以及能量筛选的实施例二的流程图，由图3可知，本发明提供的实施例二中步骤S202对事件进行时间和位置符合判断以及能量筛选的过程包括：

依次对各个事件进行位置符合和时间符合判断，对符合的事件的符合信息进行标记；

根据所述事件的能量信息对所述事件依次进行能量筛选，丢弃能量筛选不符合的事件及与其配对的配对事件。

本发明提供的一种针对全数字PET的符合事件筛选的快速处理方法，根据各个事件的时间信息先排序后再按照顺序依次进行符合筛选，在保证最终获取的符合事件的件数的前提下大大降低了事件的配对次数，大大减少了数据计算量。

判断两个事件的位置和时间符合组成配对事件，再判断配对事件中的两个事件的能量筛选是否符合，在判断配对事件中有任一事件能量筛选不符合时即放弃配对事件包含的两个事件，减少整个事件配对过程所需步骤，加快处理时间。

该全数字PET包括基于高精度时钟参考源的全局时钟系统，根据脉冲信号产生的时钟信号，事件对象包含的时间信息包括一个粗时间和八个细时间。粗时间由周期较大的脉冲信号决定，细时间为基于MVT采样法的八个采样点的时间，由周期较小的脉冲信号决定。

因此事件的时间信息包括粗时间(4个字节)和八个细时间(2个字节)，大大降低了时间信息的存储大小，根据事件的时间进行排序之前，根据粗时间设置一个基准时间，进一步降低整个排序的计算量。

具体的，根据事件的时间是否在一个时间窗内对事件进行时间符合判断，由于光子的物理衰减等特性，到达探测器的路径不同，所以到达两个探测器的时间也有一定的差别，判断两个事件的时间是否符合即判断两个事件是否在一个时间窗内，设置时间窗的范围可以选择进行真实符合事件筛选或者随机符合事件筛选，本发明给出的实施例中，根据经验测算，真实符合筛选的时间窗的范围一般为0～10ns，随机符合筛选的时间窗范围一般为100-110ns。

全数字PET的探测器包括一一耦合的晶体条和硅光电倍增管，各个晶体条的编号对应其位置信息，各个晶体条对应的探测器的IP地址即可代表探测器获取该事件对象的位置信息，整个系统能够更加精准快速的获取探测器收到的信号的位置信息。

具体的，根据事件的IP地址对事件进行位置符合判断，由于探测器的IP代表了对应的晶体条的位置，有效检测区域的范围比探测器环小，对于某一个IP的探测器，可配对的事件一定来自于与自己相隔某个值以外的探测器。本发明给出的实施例中，PET包括两圈一共176个探测器，根据有效区域的范围与探测器环大小计算可得，IP间隔大于20的两个事件的位置是符合的。

判断该事件是否符合能量筛选即判断该事件的能量信息是否在能量窗的范围内。

本发明提供的一种针对全数字PET的符合事件筛选的快速处理方法，采用软件对全数字PET的符合事件筛选，全数字PET采用一一耦合的晶体条和硅光电倍增管，各个晶体条对应的探测器的IP地址即可代表探测器获取该事件的位置信息，因此能够更加精确直接的获取事件对应的位置信息；全数字PET还采用基于高精度时钟参考源的全局时钟系统，根据脉冲信号产生的时钟信号，事件对象包含的时间信息包括一个粗时间和八个细时间，时间精度大大提高，时间信息的存储空间大大降低；采用软件进行PET符合事件的筛选，基于的数据直观可得，计算过程简单，计算速率和准确度高且硬件维护成本低，并且进行符合筛选计算的阈值数据可以根据需求或者不同的测试情况进行调整，并且能够根据具体测试过程中的结果进行反馈优化。

优选的，步骤S202'包括：

步骤S20201'，判断第i'个事件与i'+1个事件的位置和时间是否均符合，否，执行步骤S20202'；是，执行步骤S20203'。

i'为正整数，优选的，i'的初始值为1。

具体操作中，可以任意选择对第i'个和第i'+1个事件先进行位置或者时间的符合，以先进行位置符合为例，位置符合判断不符合时可以不进行时间符合判断的操作。

步骤S20202'，i'＝i'+1后，执行步骤S20204'。

在判断第i'个和第i'+1个事件的位置和时间有任一不符合时，即放弃序号较小的第i'个事件，以序号较大的第i'+1个事件为起点，对第i'+1个事件与其下一个事件进行符合判断。

步骤S20203'，将第i'和第i'+1个事件标记为配对事件，并标记配对对象事件的索引号；i'＝i'+2后，执行步骤S20204'。

配对对象事件的索引号的标记可以只对第i'个和第i'+1个事件中的任意一个标记，也可以对第i'个和第i'+1个事件同时标记互相索引。判断第i'个和第i'+1个事件为符合事件后，即以第i'+2个事件为起点，对第i'+2个事件与其下一个事件进行符合判断。

步骤S20204'，判断是否所有事件均完成了位置和时间符合判断，是，执行步骤S20205'，否，执行步骤S20201'。

有任一事件没有完成位置和时间符合时，重新执行步骤S20201'，用新得到的i'重新开始位置和时间的符合判断。

步骤S20205'，根据事件的能量信息对事件依次进行能量筛选，丢弃能量筛选不符合的事件及与其配对的配对事件。

判断该事件是否符合能量筛选即判断该事件的能量信息是否在能量窗的范围内，当判断任意一个事件能量筛选不符合时，其配对对象事件的索引号对应的事件也丢弃，即判断能量不符合时，成对丢弃互相配对的两个配对事件，最后得到的为互相索引的符合事件。

实施例三

本发明提供的实施例三为本发明提供的一种针对全数字PET的符合事件的筛选方法的整体流程的实施例，该整体流程在基于CUDA的系统中进行，如图4所示为本发明实施例提供的针对全数字PET的符合事件的筛选方法基于CUDA的系统的结构示意图，如图5所示为本发明实施例提供的针对全数字PET的符合事件的筛选方法基于CUDA的整体流程图，由图4可知，该系统包括内存和显存，内存包括至少两个第一原始数据缓存和至少两个第一事件缓存，显存包括一个第二原始数据缓存和一个第二事件缓存。

定义事件对象，包括：时间信息、能量信息和位置信息。

本发明提供的一种针对全数字PET的符合事件的筛选方法在该第二事件缓存中进行。具体的，整体流程包括：

步骤S1，采集探测器发出的数据包写入到所述第一原始数据缓存中，将第一原始数据缓存中的原始数据拷贝到第二原始数据缓存中。

具体的，使用事件循环机制，单线程采集探测器发出的网络数据包，包括：将采集到的数据包写入内存的一个原始数据缓存中，当内存中的一个原始数据缓存写满后，下次收到的数据包写入到内存的下一个原始数据缓存中，并将写满的内存的一个原始数据缓存中的原始数据拷贝到显存中。

一种方法中，可以通过对内存的原始数据缓存设置编号，确定内存的各个原始数据缓存的数据的写入顺序。

将采集到的数据包按照内存的原始数据缓存的编号顺序依次写入各个内存的原始数据缓存中，即当内存中编号为n的原始数据缓存写满后，下次收到的数据包写入到内存中编号为n+1的原始数据缓存中。

另一种方法中，可以通过对内存中的原始数据缓存标志位，确定内存的各个原始数据缓存的数据的写入顺序。

内存的原始数据缓存的标志位表示内存的原始数据缓存中的数据传输方向的最后状态为写入或读出，内存的原始数据缓存中有数据写入时，将其标志位修改为写入，内存的原始数据缓存中有数据读出时，将其标志位改为读出。

将采集到的数据包依次随机写入标志位为读出的内存的任一原始数据缓存中。内存的原始数据缓存的标志位为读出时，表示该内存的原始数据缓存的最后一次数据传输的过程为将原始数据拷贝到显存的原始数据缓存中，此时可以将采集探测器发出的数据包写入到任意一个标志位为读出的原始数据缓存中。

步骤S2，将第二原始数据缓存中的原始数据进行解析生成各个事件，将生成的事件写入到第二事件缓存中，对第二原始数据缓存中的各个事件进行符合筛选，根据符合筛选结果对各个事件的符合信息进行标记。

具体的，在显存的单个原始数据缓存中对原始数据进行解析并同时计算能量，解析生成的事件写入到显存的单个事件缓存中。

在该显存中的单个事件缓存中，根据事件的时间信息、能量信息和位置信息对事件进行符合筛选，并将筛选结果写在每个事件的符合信息中。符合信息包括是否是配对事件以及配对对象事件的索引号，是否是配对事件表示该事件是否与另一事件配对组成符合事件，即符合事件表示两个相互配对的配对事件；配对对象事件的索引号表示与该事件组成一个符合事件的所述事件的索引号。

该显存的单个事件缓存中的所有事件处理完成后，将显存中的单个事件缓存中的事件拷贝到内存的一个事件缓存中。

具体的，对显存的事件缓存中的各个事件进行符合筛选的过程包括：

步骤S201，根据事件的时间信息将各个事件依次保存到单事件数据结构中。

该单事件数据结构包括多个按照时间排序的事件存储位，各个事件存储位对应时间信息设置，相邻事件存储位的时间间隔为各个所述事件的最小时间间隔，收到事件时，根据各个事件的时间信息依次存储到时间信息对应的事件存储位上。

步骤S202，计算各个事件的能量信息，对事件进行时间和位置符合判断以及能量筛选，对位置和时间且能量筛选符合的事件的符合信息进行标记。

步骤S3，将在第二事件缓存中完成符合筛选的事件拷贝到第一事件缓存中，遍览第一事件缓存，根据符合信息对符合事件进行保存。

一种方法中，可以通过对内存的事件缓存设置编号，确定内存的各个事件缓存的数据的写入顺序。

完成符合筛选的事件按照内存的事件缓存的编号顺序依次拷贝到内存的各个事件缓存中，即当内存中编号为n的事件缓存写满后，下次收到的完成符合筛选的事件拷贝到内存中编号为n+1的事件缓存中。

另一种方法中，可以通过对内存中的事件缓存标志位，确定内存的各个事件缓存的数据的写入顺序。

内存的事件缓存的标志位表示该内存的事件缓存是否完成遍览保存符合事件的过程，内存的事件缓存完成遍览保存符合事件的过程时，将其标志位修改为完成，内存的事件缓存中有数据拷贝进入时，将其标志位修改为未完成。

完成符合筛选的所述事件依次随机拷贝到标志位为完成的内存的任一事件缓存中。内存的事件缓存的标志位为完成时，表示其内部存储的事件已经完成遍览保存符合事件的过程，此时可以将显存的事件缓存中完成符合筛选的所述事件拷贝到任意一个标志位为完成的内存的事件缓存中。

本发明实施例提供的一种针对全数字PET的符合事件的筛选方法，根据CUDA用GPU进行通用并行计算的架构，专为密集型、高度并行化的计算而设计，且在浮点运算方面能力更强的特点，在内存和显存中分别设置原始数据缓存和事件缓存空间分别存储原始数据和事件，内存获取原始数据后，拷贝到显存中，在显存中对事件进行符合筛选，再将完成筛选的事件存储到内存中，充分合理的利用CPU的存储空间和GPU的计算能力，满足PET工程化实现过程中，探测器发出的时间数据速率高(一般在1～3Gbps左右)，对于软件筛选符合事件的性能要求较高的要求，整个筛选过程中，缓存空间前期已经申请，显存和内存之间只存在数据拷贝的过程，只有最开始的数据写入和最后的数据获取的过程存在内存的分配和释放过程。

本申请实施例还提供一种针对全数字PET的符合事件筛选的快速处理装置，包括：处理器和存储器。存储器用于存储多条指令，该指令适于由处理器加载并执行所述一种针对全数字PET的符合事件筛选的快速处理方法的所有步骤，具体详见上述方法实施例的描述。

在其中一实施例中，所述处理器运行时，可执行以下步骤：

步骤S201，根据事件的时间信息将各个事件依次保存到单事件数据结构中。

该单事件数据结构包括多个按照时间排序的事件存储位，各个事件存储位对应时间信息设置，相邻事件存储位的时间间隔为各个所述事件的最小时间间隔，收到事件时，根据各个事件的时间信息依次存储到时间信息对应的事件存储位上。

步骤S202，计算各个事件的能量信息，对事件进行时间和位置符合判断以及能量筛选，对位置和时间且能量筛选符合的事件的符合信息进行标记。

进一步的，该符合信息包括是否是配对事件以及配对对象事件的索引号，是否是配对事件表示该事件是否与另一事件配对组成符合事件，即符合事件表示两个相互配对的配对事件；配对对象事件的索引号表示与该事件组成一个符合事件的所述事件的索引号。

通过设计特别的数据结构，使其可连接与其符合的单事件信息，在对单事件进行保存的同时对其进行排序，可加快单事件排序时间，避免对挑选后的符合事件进行重新保存处理。在对单事件进行保存的同时，若多个单事件处于同一时间窗内，则将这些单事件数据结构链接在一起供后续符合处理，加快挑选符合事件的时间。

在位置和时间符合筛选之前先计算各个能量的信息，充分利用内存各个时段的计算能力，减少后续符合筛选消耗的时间，加快整个符合筛选方法的进程。

本领域普通技术人员还可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于计算机可读取存储介质中，所述的存储介质，包括ROM/RAM、磁盘、光盘等。

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 (9)

1.一种针对全数字PET的符合事件筛选的快速处理方法，其特征在于，采用软件对全数字PET的符合事件筛选，所述方法在基于CUDA的系统中进行，所述系统包括内存和显存，所述内存包括至少一个第一原始数据缓存和至少一个第一事件缓存，所述显存包括至少一个第二原始数据缓存和至少一个第二事件缓存；所述方法在所述第二事件缓存中进行；所述系统中数据进行处理的过程包括：

步骤S1，采集探测器发出的数据包写入到所述第一原始数据缓存中，将所述第一原始数据缓存中的原始数据拷贝到所述第二原始数据缓存中；

步骤S2，将所述第二原始数据缓存中的所述原始数据进行解析生成各个事件，将生成的所述事件写入到所述第二事件缓存中，对所述第二事件缓存中的各个所述事件进行符合筛选，根据符合筛选结果对所述事件的符合信息进行标记；

步骤S3，将在所述第二事件缓存中完成符合筛选的所述事件拷贝到所述第一事件缓存中，遍览所述第一事件缓存，根据所述符合信息对符合事件进行保存；

其中，步骤S2中对所述第二事件缓存中的各个所述事件进行符合筛选的方法包括：

步骤S201，根据事件的时间信息将所述事件保存到单事件数据结构中；

所述单事件数据结构包括多个按照时间排序的事件存储位，各个所述事件存储位对应时间信息设置，相邻所述事件存储位的时间间隔为各个所述事件的最小时间间隔，根据各个所述事件的时间信息存储到对应的所述事件存储位上；

步骤S202，计算各个所述事件的能量信息，在计算出所述能量信息后，按照所述事件的排序并分别根据所述事件的所述时间信息、探测器的IP地址以及所述能量信息依次对各个所述事件进行时间和位置符合判断以及能量筛选，对位置和时间且能量筛选符合的事件的符合信息进行标记，

其中，在所述步骤S202中，根据所述探测器的IP地址对所述事件进行位置符合判断包括：根据有效区域的范围以及所述全数字PET包含的探测器的个数确定所述事件的IP地址间隔的最小阈值，并且根据所确定的所述最小阈值对所述事件进行位置符合判断，其中，所述探测器的IP地址表示所述探测器中的晶体条的位置。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述步骤S202中，根据两个所述事件是否在一个时间窗内判断两个所述事件的时间是否符合，通过设置时间窗的范围选择进行真实符合事件筛选或者随机符合事件筛选。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述符合信息包括是否是配对事件以及配对对象事件的索引号；

是否是配对事件表示所述事件是否与另一所述事件配对组成所述符合事件；

配对对象事件的索引号表示与所述事件组成一个符合事件的所述事件的索引号。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S202对事件进行时间和位置符合判断以及能量筛选的过程包括：

对第i个和第j个所述事件进行位置和时间符合判断，根据所述事件的能量信息对位置和时间符合的两个配对事件进行能量筛选；位置和时间符合的两个配对事件中有任一能量筛选不符合时，重新确定i和j后对第i个和第j个所述事件进行位置和时间符合判断；位置和时间均符合的两个配对事件的能量筛选均符合时，对所述两个配对事件的所述符合信息进行标记；

所述步骤S202包括：

步骤S20201，判断第i个和第j个所述事件的位置和时间是否均符合，否，执行步骤S20202，是，执行步骤S20203；i和j为正整数；

步骤S20202，i＝j，j＝j+1后执行步骤S20207；

步骤S20203，依次判断第i个所述事件和第j个所述事件是否符合能量筛选，第i个所述事件和第j个所述事件均符合能量筛选时，执行步骤S20204；第i个所述事件不符合能量筛选时，执行步骤S20205；第j个所述事件不符合能量筛选时，执行步骤S20206；

步骤S20204，将第i个和第j个所述事件标记为配对事件，并标记配对对象事件的索引号，i＝j+1，j＝j+2后执行步骤S20207；

步骤S20205，i＝i+1，j＝j+1后执行步骤S20207；

步骤S20206，j＝j+1后执行步骤S20207；

步骤S20207，判断是否所有所述事件均完成了位置和时间符合判断，是，结束，否，执行所述步骤S20201。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S202对事件进行时间和位置符合判断以及能量筛选的过程包括：

依次对各个事件进行位置符合和时间符合判断，对符合的事件的符合信息进行标记；

根据所述事件的能量信息对所述事件依次进行能量筛选，丢弃能量筛选不符合的事件及与其配对的配对事件；

所述步骤S202包括：

步骤S20201'，判断第i'个和第i'+1个所述事件的位置和时间是否均符合，否，执行步骤S20202'，是，执行步骤S20203'；i'为正整数；

步骤S20202'，i'＝i'+1后执行步骤S20204'；

步骤S20203'，将第i'和第i'+1个事件标记为配对事件，并标记配对对象事件的索引号；i'＝i'+2后，执行步骤S20204'；

步骤S20204'，判断是否所有所述事件均完成了位置和时间符合判断，是，执行所述步骤S20205'，否，执行所述步骤S20201'；

步骤20205'，根据所述事件的能量信息对所述事件依次进行能量筛选，丢弃能量筛选不符合的事件及与其配对的配对事件。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一原始数据缓存和所述第一事件缓存的数量为至少两个；

所述步骤S1包括：将采集到的所述数据包写入一个所述第一原始数据缓存中，当一个所述第一原始数据缓存写满后，下次收到的所述数据包写入到下一个所述第一原始数据缓存中，并将写满的一个所述第一原始数据缓存中的所述原始数据拷贝到所述第二原始数据缓存中；

所述步骤S3中将在所述第二事件缓存中完成符合筛选的事件拷贝到一个所述第一事件缓存中，然后遍览所述第一事件缓存，根据所述符合信息对符合的所述事件进行保存。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，

所述第一原始数据缓存和第一事件缓存分别设置编号；所述步骤S1中将采集到的数据包按照所述第一原始数据缓存的编号顺序依次写入各个所述第一原始数据缓存中；所述步骤S3中完成符合筛选的所述事件按照所述第一事件缓存的编号顺序依次拷贝到各个所述第一事件缓存中；

所述第一原始数据缓存和第一事件缓存分别设置标志位，所述第一原始数据缓存的标志位表示所述第一原始数据缓存中的数据传输方向的最后状态为写入或读出，所述第一事件缓存的标志位表示其是否完成遍览保存符合事件的过程；所述步骤S1中将采集到的数据包依次随机写入标志位为读出的任一所述第一原始数据缓存中；所述步骤S3中完成符合筛选的所述事件依次随机拷贝到标志位为完成的任一所述第一事件缓存中。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二原始数据缓存和所述第二事件缓存的数量为一个；

在所述步骤S1之前还包括：定义事件对象，包括：时间信息、能量信息和位置信息。

9.一种针对全数字PET的符合事件筛选的快速处理装置，其特征在于，包括：

处理器；

存储器，用于存储多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行所述权利要求1-8任一项所述的方法。

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