CN113812969A - 用于核医学影像的pet符合事件判断方法、采集方法及装置 - Google Patents

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CN113812969A CN202010560826.9A CN202010560826A CN113812969A CN 113812969 A CN113812969 A CN 113812969A CN 202010560826 A CN202010560826 A CN 202010560826A CN 113812969 A CN113812969 A CN 113812969A
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吴郁清
袁刚
李铭
张寅�
刘兆邦
胡涛
杨晓冬
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Abstract

本发明涉及核医学技术领域，具体涉及一种用于核医学影像的PET符合事件判断方法、采集方法及装置。其中判断方法包括：获取当前时刻的脉冲触发信号；基于当前时刻的脉冲触发信号生成第一矩阵；获取当前时刻之前预设时间窗内的脉冲触发信号对应的第二矩阵；将第一矩阵添加到第二矩阵中，得到组合后的矩阵；对组合后的矩阵中每一列进行或运算，生成符合判断矩阵；根据符合判断矩阵中非零元素的个数，确定是否有符合事件发生。本发明提供的PET符合事件判断方法，无需对所有数据进行排序，对当前时刻之前预设时间窗内的脉冲触发信号进行简单的计算，便可判断是否有符合事件发生，降低计算量，采集随机事件导致的时间延迟，实现了符合判断的实时性需求。

Description

用于核医学影像的PET符合事件判断方法、采集方法及装置
技术领域
本发明涉及核医学技术领域，具体涉及一种用于核医学影像的PET符合事件判断方法、采集方法及装置。
背景技术
正电子发射计算机断层显像(Positron emission tomography，简称PET)是一种可在活体上显示生物分子代谢的核医学影像技术，已广泛用于多种疾病的鉴别诊断、疗效评价、及新药开发等方面。其检测原理通过检测正负电子发生湮灭而产生的一对能量为511KeV、传播方向相反的光子对，得到放射性药物在生物体内的三维分布。而符合判断模块的主要作用为对采集到的光子进行判选配对，为后续成像提供有效的湮灭数据，因此其正确性与时效性直接决定了整个系统的处理性能及诊断精度。近些年来随着PET应用环境的日益复杂以及对PET的成像实时性需求的日益增加，对符合判断模块的性能提出了进一步的要求。
现有的PET设备通常包括多个探测器、采集模块、符合判断模块，其中，探测器用于探测正负电子发生湮灭产生的光子，采集模块采集多个探测器的探测结果，然后向符合判断模块发送相应的脉冲触发信号。传统的符合判断模块通常采用模拟符合电路板，该方法由于设计复杂正逐渐成为PET发展的瓶颈，近些年来，随着数字化PET的发展，数字符合判断模块正在逐渐取代传统的模拟符合电路板。现有技术中通常是通过探测正负电子发生湮灭而产生的光子对来判断是否有符合事件，这里所述的符合事件是指检测到的光子对在同一时间内到达不同的探测器，以能够为后续成像有效的湮灭数据。在间隔极小的时间段内的光子对达到不同的探测器，都可以认为是符合事件，也即是在同一时间内产生并达到不同探测器。
然而发明人发现，现有技术中数字符合判断模块由于实时性的不足，仍无法对采集模块进行有效的采集判断，优化采集过程。而随着PET设备灵敏度、复杂度的增加以及PET应用场景日益复杂的情况下，单个PET探测器的数据采集压力日益增加，由于PET设备的采集模块往往不具备符合判断能力，在随机事件增多的情况下(如在BNCT剂量检测或PET和CT同时采集的情况下)，大量的单事件会占用系统的功耗，传输带宽等核心性能造成系统性能下降。
同时，目前的数字符合模块往往通过数据排序来实现符合判断，该算法计算量大、过程复杂且计算延时较长，无法满足系统实时反馈的要求。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种PET符合事件判断方法、采集方法、装置及电子设备，以解决现有技术中符合判断计算延时长、复杂，无法满足实时反馈的问题。
根据第一方面，本发明实施例提供了一种用于核医学影像的PET符合事件判断方法，包括：
获取当前时刻的脉冲触发信号；其中，所述脉冲触发信号是在探测器探测到光子后产生的与之对应的脉冲触发信号；
基于所述当前时刻的脉冲触发信号生成第一矩阵；其中，所述第一矩阵为1*M维的矩阵，M为所述探测器的个数，所述第一矩阵中每个元素代表对应的探测器在所述当前时刻是否对应有脉冲触发信号，其中，元素为0时表示对应的探测器在所述当前时刻未对应有脉冲触发信号，元素为1时表示对应的探测器在所述当前时刻对应有脉冲触发信号；
获取所述当前时刻之前预设时间窗内的脉冲触发信号对应的第二矩阵；其中，所述第二矩阵为N*M维的矩阵，N为所述预设时间窗的大小，所述第二矩阵中的行按照时间排序，所述第二矩阵中每个元素代表对应的探测器在所述预设时间窗内相应的时刻是否对应有脉冲触发信号，其中，元素为0时表示对应的探测器在所述预设时间窗内相应的时刻未对应有脉冲触发信号，元素为1时表示对应的探测器在所述预设时间窗内相应的时刻对应有脉冲触发信号；
将所述第一矩阵添加到所述第二矩阵中，得到组合后的(N+1)*M维矩阵；
对组合后的矩阵中每一列进行或运算，生成符合判断矩阵；
根据所述符合判断矩阵中非零元素的个数，确定是否有符合事件发生。
可选地，所述根据所述符合判断矩阵中非零元素的个数，确定是否有符合事件发生，包括：当所述符合判断矩阵中非零元素的个数小于等于1个时，则没有符合事件发生；当所述符合判断矩阵中非零元素的个数大于等于2个时，则有符合事件发生。
可选地，所述第二矩阵按照时间顺序从上往下排序，每一列表示同一探测器在预设时间窗内对应的元素，所述将所述第一矩阵添加到所述第二矩阵中，得到组合后的(N+1)*M维矩阵，包括：将所述第一矩阵作为所述第二矩阵的第N+1行，添加到所述第二矩阵中，得到组合后的(N+1)*M维矩阵；所述对组合后的矩阵中每一列进行或运算，生成符合判断矩阵，包括：将所述组合后的矩阵中每一列的元素相互或运算，得到1*M维矩阵，作为所述符合判断矩阵。
可选地，在根据所述符合判断矩阵中非零元素的个数，确定是否有符合事件发生之后，还包括：将所述组合后的矩阵的第2至N+1行作为下一时刻之前预设时间窗内的脉冲触发信号对应的第二矩阵。
可选地，所述基于所述当前时刻的脉冲触发信号生成第一矩阵，包括：生成初始第一矩阵，所述初始第一矩阵为0矩阵；基于获取到的所述当前时刻的脉冲触发信号，将所述初始第一矩阵中探测器对应有脉冲触发信号的元素改为1，以更新所述初始第一矩阵，得到所述第一矩阵。
本发明实施例提供的用于核医学影像的PET符合事件判断方法，具有如下有益效果：根据当前时刻的脉冲触发信号，当前时刻之前预设时间窗内的脉冲触发信号，生成第一矩阵和第二矩阵，再将第一矩阵与第二矩阵组合后每一列进行位于运算，得到符合判断矩阵，只需根据所述符合判断矩阵中非零元素的个数即可确定是否有符合事件的发生，无需对整个探测过程的数据进行排序，降低了计算量，缩小了计算导致的时间延迟，实现了符合判断的实时性反馈的需求，除此之外，用户可根据精度需求，设置所述预设时间窗的大小，使得符合判断的应用场景更加广泛。
本发明实施例提供的用于核医学的PET符合事件判断方法，具有如下有益效果：(1)通过矩阵的或运算来确定是否有符合事件发生，相比传统的符合判断，无需对整个探测过程的数据进行排序，计算简单、速度快。(2)将计算的数据量限制在当前时刻以及当前时刻之前预设时间窗内的脉冲信号，节省了系统资源及计算时间，达到实时反馈的要求。
根据第二方面，本发明实施例提供了一种用于核医学影像的PET符合事件采集方法，包括：基于探测器的探测结果生成当前时刻的脉冲触发信号；采用第一方面或第一方面任一项实施方式所述的用于核医学影像的PET符合事件判断方法，基于所述当前时刻的脉冲触发信号判断是否有符合事件发生；当没有符合事件发生时，不采集当前时刻的探测器的探测结果；当有符合事件发生时，采集当前时刻的探测器的探测结果。
本发明实施例提供的用于核医学影像的PET符合事件采集方法，若当前时刻的脉冲触发信号没有符合事件发生时，直接采集下一时刻的探测器的探测结果，将当前时刻没有符合事件发生的脉冲触发信号进行剔除或不采集，节省了系统的功耗和数据传输带宽，解决了在随机事件增多的情况下，系统的性能下降的问题。
根据第三方面，本发明实施例提供了一种PET系统结构，包括：多个探测器，用于探测光子；第一采集模块，与所述多个探测器连接，用于采集所述多个探测器的探测结果并生成脉冲触发信号；符合判断电路，与所述第一采集模块连接，用于执行第一方面或第一方面任一项实施方式所述的用于核医学影像的PET符合事件判断方法。
本发明实施例提供的PET系统，采集模块根据多个探测器的探测结果生成脉冲触发信号，符合判断模块根据所述脉冲触发信号，判断是否有符合事件发生，并将判断的结果反馈给所述采集模块，以控制所述采集模块对所述多个探测器的探测结果的采集。由于符合判断的过程由所述符合判断模块进行，减小了采集环境复杂带来的大量单事件对整个PET系统的功耗和运行速度的影响。
根据第四方面，本发明实施例提供了一种用于核医学影像的PET符合事件判断装置，包括：
第一获取模块，用于获取当前时刻的脉冲触发信号；其中，所述脉冲触发信号是在探测器探测到光子后产生的与之对应的脉冲触发信号；
第一矩阵生成模块，用于基于所述当前时刻的脉冲触发信号生成第一矩阵；其中，所述第一矩阵为1*M维的矩阵，M为所述探测器的个数，所述第一矩阵中每个元素代表对应的探测器在所述当前时刻是否对应有脉冲触发信号，其中，元素为0时表示对应的探测器在所述当前时刻未对应有脉冲触发信号，元素为1时表示对应的探测器在所述当前时刻对应有脉冲触发信号；
第二获取模块，用于获取所述当前时刻之前预设时间窗内的脉冲触发信号对应的第二矩阵；其中，所述第二矩阵为N*M维的矩阵，N为所述预设时间窗的大小，所述第二矩阵中的行按照时间排序，所述第二矩阵中每个元素代表对应的探测器在所述预设时间窗内相应的时刻是否对应有脉冲触发信号，其中，元素为0时表示对应的探测器在所述预设时间窗内相应的时刻未对应有脉冲触发信号，元素为1时表示对应的探测器在所述预设时间窗内相应的时刻对应有脉冲触发信号；
组合模块，用于将所述第一矩阵添加到所述第二矩阵中，得到组合后的(N+1)*M维矩阵；
运算模块，用于对组合后的矩阵中每一列进行或运算，生成符合判断矩阵；
符合事件确定模块，用于根据所述符合判断矩阵中非零元素的个数，确定是否有符合事件发生。
本发明实施例提供的用于核医学影像的PET符合事件判断装置，根据当前时刻的脉冲触发信号以及所述当前时刻之前预设时间窗内的脉冲触发信号，生成第一矩阵和第二矩阵，将所述第一矩阵与第二矩阵进行组合，并对组合后的矩阵中的每一列进行位于运算，得到符合判断矩阵，根据所述符合判断矩阵中非零元素的个数，便可确定是否有符合事件发生，与传统的符合判断相比，将参与符合判断的数据范围减小至当前时刻以及当前时刻之前预设时间窗内，无需对整个探测过程中的数据进行判断，降低了计算量，缩小了计算导致的时间延迟，实现了符合判断的实时性反馈的需求。
根据第五方面，本发明实施例提供了一种用于核医学影像的PET符合事件采集装置，包括：生成模块，用于基于探测器的探测结果生成当前时刻的脉冲触发信号；符合判断模块，用于采用第一方面或第一方面任一项实施方式所述的用于核医学影像的PET符合事件判断方法，基于所述当前时刻的脉冲触发信号判断是否有符合事件发生；第二采集模块，用于当没有符合事件发生时，不采集当前时刻的探测器的探测结果；当有符合事件发生时，采集当前时刻的探测器的探测结果；发送模块，用于当有符合事件发生时，将符合事件对应的光子的脉冲信息发送至后端。
本发明实施例提供的用于核医学影像的符合事件采集装置，若当前时刻的脉冲触发信号没有符合事件发生时，直接采集下一时刻的探测器的探测结果，将当前时刻没有符合事件发生的脉冲触发信号进行剔除或不采集，节省了系统的功耗和数据传输带宽，解决了在随机事件增多的情况下，系统的性能下降的问题。
根据第六方面，本发明实施例提供了一种电子设备，包括：存储器和处理器，所述存储器和所述处理器之间互相通信连接，所述存储器中存储有计算机指令，所述处理器通过执行所述计算机指令，从而执行第一方面或第一方面任一项实施方式所述的用于核医学影像的PET符合事件判断方法，和/或，第二方面所述的用于核医学影像的PET符合事件采集方法。
根据第七方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行第一方面或第一方面任一项实施方式所述的用于核医学影像的PET符合事件判断方法，和/或，第二方面所述的用于核医学影像的PET符合事件采集方法。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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他的附图。
图1是根据本发明实施例提供的PET符合事件判断方法的流程图；
图2是根据本发明实施例提供的PET符合事件判断方法的完整流程图；
图3是根据本发明实施例提供的PET符合事件判断方法的完整流程图；
图4是根据本发明实施例提供的PET符合事件采集方法的流程图；
图5是根据本发明实施例提供的PET系统的组成结构示意图；
图6是根据本发明实施例提供的PET系统的完整组成结构示意图；
图7是根据本发明实施例提供的PET符合事件判断装置的结构示意图；
图8是根据本发明实施例提供的PET符合事件采集装置的结构示意图；
图9是本发明提供的电子设备的硬件结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，本领域技术人员在没有作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。
实施例1
本发明实施例提供了一种用于核医学影像的PET符合事件判断方法，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。在本实施例中提供的一种用于核医学影像的PET符合事件判断方法，可用于上述的电子设备，如图1所示，该流程包括如下步骤：
S11，获取当前时刻的脉冲触发信号。
其中，所述脉冲触发信号是在探测器探测到光子后产生的与之对应的脉冲触发信号。具体地，由于发生湮灭的光子对在传播过程中会存在能量的损失，小于理论值511KeV，降低湮灭数据的质量，因此，本发明实施例对探测器探测到的光子设定能量阈值，当探测器探测到大于或等于所述能量阈值的光子，或者，与所述探测器连接的采集模块采集到探测器探测到的光子时，发出高电平，反之，则发出低电平，所述的高电平和低电平可以转化为数字信号“1”和“0”，即为本发明实施例所述的脉冲触发信号。
电子设备所获取到的所述当前时刻的脉冲触发信号，可以是探测器实时探测到光子后产生的脉冲触发信号；可以是采集模块采集到所述探测器探测到的光子后产生的脉冲触发信号；还可以是提前存储于所述电子设备中的当前时刻的脉冲触发信号；亦或是，电子设备通过其他方式从外界获取到的所述当前时刻的脉冲触发信号等等。不论电子设备通过何种方式获取到所述当前时刻的脉冲触发信号，只需保证电子设备能够获取到所述当前时刻的脉冲触发信号即可。
S12，基于所述当前时刻的脉冲触发信号生成第一矩阵。
其中，所述第一矩阵为1*M维的矩阵，M为所述探测器的个数，所述第一矩阵中每个元素代表对应的探测器在所述当前时刻是否对应有脉冲触发信号，其中，元素为0时表示对应的探测器在所述当前时刻未对应有脉冲触发信号，元素为1时表示对应的探测器在所述当前时刻对应有脉冲触发信号。
具体地，当前时刻，第1个探测器至第M个探测器探测到光子后产生的脉冲触发信号为T11、T12、T13……T1M，所述第一矩阵可表示为：
T＝|T11T12T13…T1M|；在实际中，每个所述探测器设有编号且存储于电子设备中，电子设备在获取到脉冲触发信号时，对所述脉冲触发信号对应的探测器的编号进行识别，并基于所述编号，生成所述第一矩阵T，或者，电子设备还可以从采集模块的输出端获取到所述脉冲触发信号以及与所述脉冲触发信号一一对应的探测器编号，此时，所述编号由所述采集模块进行识别。
S13，获取所述当前时刻之前预设时间窗内的脉冲触发信号对应的第二矩阵。
其中，所述第二矩阵为N*M维的矩阵，N为所述预设时间窗的大小，所述第二矩阵中的行按照时间排序，所述第二矩阵中每个元素代表对应的探测器在所述预设时间窗内相应的时刻是否对应有脉冲触发信号，其中，元素为0时表示对应的探测器在所述预设时间窗内相应的时刻未对应有脉冲触发信号，元素为1时表示对应的探测器在所述预设时间窗内相应的时刻对应有脉冲触发信号。
具体地，假设所述探测器或所述采集模块每10ns(纳秒)产生一组数据，则所述预设时间窗可以设置为10*Nns，N为自然数，即所述在当前时刻之前预设时间窗内可以理解为，当前时刻之前的第1个10ns、第2个10ns、第3个10ns、第4个10ns。在所述当前时刻之前预设时间窗内的脉冲触发信号可以利用表1进行表示：
表1当前时刻之前预设时间窗内的脉冲触发信号
Figure BDA0002546003390000091
其中，表1中的JNM表示在当前时刻之前的第N个10ns，第M个探测器对应的脉冲触发信号。则所述第二矩阵可以表示为：
Figure BDA0002546003390000092
其中，M为探测器的个数，N为所述预设时间窗的大小，所述预设时间窗可以根据脉冲触发信号的产生时钟进行设置，例如，当所述脉冲触发信号的产生时钟为10ns时，则所述N可以设置为所述时钟的整数倍，N越小，系统采集的要求越严格，符合判断的精度越高，即，通过设置N的大小来决定产生湮灭的两个光子到达两个探测器的时间间隔的初始筛选，所述N可以根据需求进行设置。
S14，将所述第一矩阵添加到所述第二矩阵中，得到组合后的(N+1)*M维矩阵。
具体地，将所述第一矩阵T作为所述第二矩阵J的第N+1行，得到组合后的矩阵为：
Figure BDA0002546003390000093
S15，对组合后的矩阵中每一列进行或运算，生成符合判断矩阵。
具体地，将矩阵J*中的每一列元素进行或运算，得到所述符合判断矩阵K，K中的元素可以通过如下公式进行计算：
K11＝J11||J21||J31||…||JN1||T11；
K12＝J12||J22||J32||…||JN2||T12；
K13＝J13||J23||J33||…||JN3||T13；
K1M＝J1M||J2M||J3M||…||JNM||T1M。
则所述符合判断矩阵为：K＝|K11K12K13…K1M|。下面给出符合判断矩阵K的具体计算过程示例：
以M＝4，N＝3为例，假设第一矩阵T＝|10 01|，即，当前时刻第1探测器和第4探测器探测到的光子的能量大于或等于能量阈值，分别产生了脉冲触发信号“1”；
第二矩阵
Figure BDA0002546003390000101
即，在所述当前时刻之前的第2个10ns，第2探测器产生了脉冲触发信号“1”；
将所述第一矩阵T作为所述第二矩阵J的第N+1行，得到组合后的矩阵J*：
Figure BDA0002546003390000102
将矩阵J*中的每一列元素进行或运算，得到所述符合判断矩阵K：
K11＝0||0||0||1；
K12＝0||0||0||0；
K13＝0||0||0||0；
K14＝0||1||0||0；
则，所述符合判断矩阵K＝|1 0 0 1|。
S16，根据所述符合判断矩阵中非零元素的个数，确定是否有符合事件发生。
具体地，上述矩阵J*中的第1列至第4列元素分别表示第1探测器、第2探测器、第3探测器以及第4探测器，在当前时刻以及当前时刻之前第1个10ns、第2个10ns、第3个10ns的光子探测情况，“1”为有脉冲触发信号，即有符合能量阈值的光子产生。
符合事件的判断条件为：同一时刻，到达两个不同探测器的光子对。将J*中每一列元素按或运算，得到符合判断矩阵K，可以判断当前时刻和当前时刻之前预设时间窗内，探测器是否探测到满足能量阈值要求的光子，即，根据所述符合判断矩阵K中非零元素的个数可以确定是否有符合事件发生。
本发明实施例提供的用于核医学影像的PET符合事件判断方法，具有如下有益效果：(1)根据当前时刻的脉冲触发信号，当前时刻之前预设时间窗内的脉冲触发信号，生成第一矩阵和第二矩阵，再将第一矩阵与第二矩阵组合后每一列进行位于运算，得到符合判断矩阵，只需根据所述符合判断矩阵中非零元素的个数即可确定是否有符合事件的发生，无需对整个探测过程的数据进行排序，降低了计算量，缩小了计算导致的时间延迟，实现了符合判断的实时性反馈的需求，除此之外，用户可根据精度需求，设置所述预设时间窗的大小，使得符合判断的应用场景更加广泛。(2)本发明实施例对探测器探测到的光子设定能量阈值，只有大于或等于所述能量阈值时，才会产生脉冲触发信号，不仅降低了系统的功耗，还使得符合判断更加准确且保证了湮灭数据的质量。
可选地，如图2所示，上述S16可包括：
S161，当所述符合判断矩阵中非零元素的个数小于等于1个时，则没有符合事件发生。
S162，当所述符合判断矩阵中非零元素的个数大于等于2个时，则有符合事件发生。
具体地，或运算的结果是1，也就是表示该列元素对应的探测器探测到了光子；当至少两列或运算的结果非零(也即是1)时，表明至少两个探测器探测到了满足能量要求的光子，才可确定有符合事件的发生，反之，则没有符合事件发生。
可选地，图3是根据本发明实施例的符合判断方法的完整流程图，如图3所示，该流程包括：
S101，获取当前时刻的脉冲触发信号。
详细请参见图1所述的S11，在此不再赘述。
S102，基于所述当前时刻的脉冲触发信号生成第一矩阵。可选地，生成初始第一矩阵，所述初始第一矩阵为0矩阵；基于获取到的所述当前时刻的脉冲触发信号，将所述初始第一矩阵中探测器对应有脉冲触发信号的元素改为1，以更新所述初始第一矩阵，得到所述第一矩阵。
S103，获取所述当前时刻之前预设时间窗内的脉冲触发信号对应的第二矩阵。可选地，所述第二矩阵按照时间顺序从上往下排序，每一列表示同一探测器在预设时间窗内对应的元素。
S104，将所述第一矩阵添加到所述第二矩阵中，得到组合后的(N+1)*M维矩阵。可选地，将所述第一矩阵作为所述第二矩阵的第N+1行，添加到所述第二矩阵中，得到组合后的(N+1)*M维矩阵。
S105，对组合后的矩阵中每一列进行或运算，生成符合判断矩阵。可选地，将所述组合后的矩阵中每一列的元素相互或运算，得到1*M维矩阵，作为所述符合判断矩阵。
S106，判断所述符合判断矩阵中非零元素的个数是否大于等于2。当所述符合判断矩阵中非零元素的个数小于2时，则没有符合事件发生，执行S107；当所述符合判断矩阵中非零元素的个数大于等于2时，则执行步骤S108。
S107，获取下一时刻的脉冲触发信号。具体地，当没有符合事件发生时，即，有单事件发生时，将所述单事件对应的光子的信息进行剔除，或者对所述单事件对应的光子直接不采集。
S108，将所述组合后的矩阵的第2至N+1行作为下一时刻之前预设时间窗内的脉冲触发信号对应的第二矩阵。
本发明实施例提供的用于核医学的PET符合事件判断方法，具有如下有益效果：(1)通过矩阵的或运算来确定是否有符合事件发生，相比传统的符合判断，无需对整个探测过程的数据进行排序，计算简单、速度快。(2)将计算的数据量限制在当前时刻以及当前时刻之前预设时间窗内的脉冲信号，节省了系统资源及计算时间，达到实时反馈的要求。
实施例2
本发明实施例提供了一种用于核医学影像的PET符合事件采集方法，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。在本实施例中提供的一种用于核医学影像的PET符合事件采集方法，可用于上述的电子设备，如图4所示，该流程包括如下步骤：
S21，基于探测器的探测结果生成当前时刻的脉冲触发信号。
具体地，探测器可以是光电倍增管或硅光电倍增器件(SiPM)或半导体器件，将探测到的光信号转化为电信号，为了保证湮灭数据的质量，设置能量阈值，只有首次产生大于所述能量阈值的光信号时，探测器或与所述探测器连接的采集模块才会产生脉冲触发信号“1”。
S22，采用图1-图3中任一项实施方式所述的符合事件的判断方法，基于所述当前时刻的脉冲触发信号判断是否有符合事件发生。当没有符合事件发生时，执行S23；当有符合事件发生时，执行S24。
S23，不采集当前时刻的探测器的探测结果。具体地，若没有符合事件发生，即有单事件发生时，将所述单事件对应的光信号包括其转化后的电信号，进行剔除，或者，之间对所述单事件对应的光信号(或电信号)直接不采集。
S24，采集当前时刻的探测器的探测结果。具体地，若有符合事件发生时，生成预设电平信号，作为所述符合事件对应的符合信号，以将符合事件对应的光子的脉冲信息发送至后端进行成像。其中所述脉冲信息可包括：脉冲的时间信息、位置信息以及能量信息。
本发明实施例提供的用于核医学影像的PET符合事件的采集方法，若当前时刻的脉冲触发信号没有符合事件发生时，直接采集下一时刻的探测器的探测结果，将当前时刻没有符合事件发生的脉冲触发信号进行剔除或不采集，节省了系统的功耗和数据传输带宽，解决了在随机事件增多的情况下，系统的性能下降的问题。
实施例3
本发明实施例提供了一种PET系统，如图5所示，包括：多个探测器01，用于探测光子；第一采集模块02，与所述多个探测器01连接，用于采集所述多个探测器01的探测结果并生成脉冲触发信号；符合判断电路03，与所述第一采集模块02连接，用于执行图1-图3任一项实施方式所述的PET符合事件判断方法。
所述多个探测器01可以是多个光电倍增器件，用于探测光子，将光信号转化为电信号，所述第一采集模块02与所述多个探测器01连接，可以是多个探测器01对应一个第一采集模块02，也可以是多个探测器01对应一个第一采集模块02，本发明对此不做限定。所述第一采集模块02用于采集所述电信号，生成脉冲触发信号发送至符合判断电路03，符合判断电路03根据所述脉冲触发信号，判断是否有符合事件发生，并向第一采集模块02反馈，具体判断过程详见图1-图3，在此不再赘述，第一采集模块02接收到符合判断电路03发送的符合信号后，将所述符合事件对应的光子的脉冲信息发送至其他后端进行成像；若没有接收到所述符合信号时，等待当前时刻的光子的电信号结束，进行下一时刻的采集。
进一步地，如图6所示，所述第一采集模块02包括主采集模块、脉冲触发信号生成模块、能量获取模块、位置获取模块、时间获取模块以及第一主控，所述第一主控可以采用FPGA或ASIC，与符合判断电路03的输出端连接(图中未画出)，用于判断是否有符合信号，当所述第一主控接收到符合信号后，控制所述能量获取模块、位置获取模块、时间获取模块获取光子的能量信息、位置信息、时间信息；当所述第一主控没有接收到所述符合信号时，控制所述主采集模块等待当前时刻结束，即控制所述主采集模块不采集未发生符合事件的光子的电信号。
所述符合判断电路03包括一级时钟同步模块、第一主控和数据处理模块，所述一级时钟同步模块位于所述符合判断电路03的背板，与所述多个探测器01连接(图中未画出)，用于将所述多个探测器01的时钟与整个系统的时钟进行同步，具体地，所述以及时钟同步模块产生同步时钟信号分发至所述多个探测器01，所述多个探测器01根据所述同步时钟信号调整时钟。除此之外，所述第一采集模块02的时间获取模块中设有一个二级时钟模块(图中未画出)，所述二级时钟模块用于计算光子到达的时间信息。所述数据处理模块用于进行符合判断的计算、数据压缩、传输至其他后端等，所述处理模块可以通过FPGA模块或ASIC模块实现。
本发明实施例提供的PET系统，由于时钟同步、符合判断都在符合判断电路上完成，减小了采集环境复杂带来的大量单事件对整个PET系统的功耗和运行速度的影响，节省了系统的数据传输带宽。
实施例4
在本实施例中提供了一种用于核医学影像的PET符合事件判断装置，该装置用于实现上述实施例及优选实施方式，已经进行过说明的不再赘述。如以下所使用的，术语“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。
本发明实施例提供了一种用于核医学影像的PET符合事件判断装置，如图7所示，所述装置包括：
第一获取模块31，用于获取当前时刻的脉冲触发信号；其中，所述脉冲触发信号是在探测器探测到光子后产生的与之对应的脉冲触发信号；
第一矩阵生成模块32，用于基于所述当前时刻的脉冲触发信号生成第一矩阵；其中，所述第一矩阵为1*M维的矩阵，M为所述探测器的个数，所述第一矩阵中每个元素代表对应的探测器在所述当前时刻是否对应有脉冲触发信号，其中，元素为0时表示对应的探测器在所述当前时刻未对应有脉冲触发信号，元素为1时表示对应的探测器在所述当前时刻对应有脉冲触发信号；
第二获取模块33，用于获取所述当前时刻之前预设时间窗内的脉冲触发信号对应的第二矩阵；其中，所述第二矩阵为N*M维的矩阵，N为所述预设时间窗的大小，所述第二矩阵中的行按照时间排序，所述第二矩阵中每个元素代表对应的探测器在所述预设时间窗内相应的时刻是否对应有脉冲触发信号，其中，元素为0时表示对应的探测器在所述预设时间窗内相应的时刻未对应有脉冲触发信号，元素为1时表示对应的探测器在所述预设时间窗内相应的时刻对应有脉冲触发信号；
组合模块34，用于将所述第一矩阵添加到所述第二矩阵中，得到组合后的(N+1)*M维矩阵；
运算模块35，用于对组合后的矩阵中每一列进行或运算，生成符合判断矩阵；
符合事件确定模块36，用于根据所述符合判断矩阵中非零元素的个数，确定是否有符合事件发生。
本实施例中的用于核医学影像的PET符合事件判断装置是以功能单元的形式来呈现，这里的单元是指ASIC电路，执行一个或多个软件或固定程序的处理器和存储器，和/或其他可以提供上述功能的器件。上述各个模块的更进一步的功能描述与上述对应实施例相同，在此不再赘述。
本发明实施例提供的用于核医学影像的PET符合事件判断装置，具有如下有益效果：(1)根据当前时刻的脉冲触发信号，当前时刻之前预设时间窗内的脉冲触发信号，生成第一矩阵和第二矩阵，再将第一矩阵与第二矩阵组合后每一列进行或运算，得到符合判断矩阵，只需根据所述符合判断矩阵中非零元素的个数即可确定是否有符合事件的发生，无需对整个探测过程的数据进行排序，降低了计算量，缩小了计算导致的时间延迟，实现了符合判断的实时性反馈的需求，除此之外，用户可根据精度需求，设置所述预设时间窗的大小，使得符合判断的应用场景更加广泛。(2)本发明实施例对探测器探测到的光子设定能量阈值，只有大于或等于所述能量阈值时，才会产生脉冲触发信号，不仅降低了系统的功耗，使得符合判断更加准确且保证了湮灭数据的质量。
本发明实施例提供的用于核医学的PET符合事件判断装置，具有如下有益效果：(1)通过矩阵的或运算来确定是否有符合事件发生，相比传统的符合判断，无需对整个探测过程的数据进行排序，计算简单、速度快。(2)将计算的数据量限制在当前时刻以及当前时刻之前预设时间窗内的脉冲信号，节省了系统资源及计算时间，达到实时反馈的要求。
实施例5
在本实施例中提供了一种用于核医学影像的PET符合事件采集装置，该装置用于实现上述实施例及优选实施方式，已经进行过说明的不再赘述。如以下所使用的，术语“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。
本发明实施例提供了一种用于核医学影像的PET符合事件采集装置，如图8所示，所述装置包括：
生成模块41，用于基于探测器的探测结果生成当前时刻的脉冲触发信号；
符合判断模块42，用于采用权利要求1至5任一项所述的PET符合事件判断方法，基于所述当前时刻的脉冲触发信号判断是否有符合事件发生；
第二采集模块43，用于当没有符合事件发生时，不采集当前时刻的探测器的探测结果；当有符合事件发生时，采集当前时刻的探测器的探测结果；
发送模块44，用于当有符合事件发生时，将符合事件对应的光子的脉冲信息发送至后端。
本实施例中的用于核医学影像的PET符合事件采集装置是以功能单元的形式来呈现，这里的单元是指ASIC电路，执行一个或多个软件或固定程序的处理器和存储器，和/或其他可以提供上述功能的器件。上述各个模块的更进一步的功能描述与上述对应实施例相同，在此不再赘述。
本发明实施例提供的用于核医学影像的PET符合事件的采集装置，若当前时刻的脉冲触发信号没有符合事件发生时，直接采集下一时刻的探测器的探测结果，将当前时刻没有符合事件发生的脉冲触发信号进行剔除或不采集，节省了系统的功耗和数据传输带宽，解决了在随机事件增多的情况下，系统的性能下降的问题。
实施例6
本发明实施例提供了一种电子设备，具有图7所示的用于核医学影像的PET符合事件判断装置和/或图8所示的用于核医学影像的PET符合事件采集装置。
请参阅图9，图9是本发明可选实施例提供的一种电子设备的结构示意图，如图9所示，该电子设备可以包括：至少一个处理器51，例如CPU(Central Processing Unit，中央处理器)，至少一个通信接口53，存储器54，至少一个通信总线52。其中，通信总线52用于实现这些组件之间的连接通信。其中，通信接口53可以包括显示屏(Display)、键盘(Keyboard)，可选通信接口53还可以包括标准的有线接口、无线接口。存储器54可以是高速RAM存储器(Random Access Memory，易挥发性随机存取存储器)，也可以是非不稳定的存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。存储器54可选的还可以是至少一个位于远离前述处理器51的存储装置。其中处理器51可以结合图7和/或图8所描述的装置，存储器54中存储应用程序，且处理器51调用存储器54中存储的程序代码，以用于执行上述任一方法步骤。
其中，通信总线52可以是外设部件互连标准(peripheral componentinterconnect，简称PCI)总线或扩展工业标准结构(extended industry standardarchitecture，简称EISA)总线等。通信总线52可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图9中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
其中，存储器54可以包括易失性存储器(英文：volatile memory)，例如随机存取存储器(英文：random-access memory，缩写：RAM)；存储器也可以包括非易失性存储器(英文：non-volatile memory)，例如快闪存储器(英文：flash memory)，硬盘(英文：hard diskdrive，缩写：HDD)或固态硬盘(英文：solid-state drive，缩写：SSD)；存储器54还可以包括上述种类的存储器的组合。
其中，处理器51可以是中央处理器(英文：central processing unit，缩写：CPU)，网络处理器(英文：network processor，缩写：NP)或者CPU和NP的组合。
其中，处理器51还可以进一步包括硬件芯片。上述硬件芯片可以是专用集成电路(英文：application-specific integrated circuit，缩写：ASIC)，可编程逻辑器件(英文：programmable logic device，缩写：PLD)或其组合。上述PLD可以是复杂可编程逻辑器件(英文：complex programmable logic device，缩写：CPLD)，现场可编程逻辑门阵列(英文：field-programmable gate array，缩写：FPGA)，通用阵列逻辑(英文：generic arraylogic,缩写：GAL)或其任意组合。
可选地，存储器54还用于存储程序指令。处理器51可以调用程序指令，实现如本申请图1-图3任一项所示的用于核医学影像的PET符合事件判断方法，和/或，图4所示的用于核医学影像的PET符合事件采集方法。
实施例7
本发明实施例还提供了一种非暂态计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令可执行上述任意方法实施例中的用于核医学影像的PET符合事件判断方法，和/或，用于核医学影像的PET符合事件采集方法。其中，所述存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)、随机存储记忆体(RandomAccess Memory，RAM)、快闪存储器(Flash Memory)、硬盘(Hard Disk Drive，缩写：HDD)或固态硬盘(Solid-State Drive，SSD)等；所述存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。
虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下作出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (11)

1.一种用于核医学影像的PET符合事件判断方法，其特征在于，包括：
获取当前时刻的脉冲触发信号；其中，所述脉冲触发信号是在探测器探测到光子后产生的与之对应的脉冲触发信号；
基于所述当前时刻的脉冲触发信号生成第一矩阵；其中，所述第一矩阵为1*M维的矩阵，M为所述探测器的个数，所述第一矩阵中每个元素代表对应的探测器在所述当前时刻是否对应有脉冲触发信号，其中，元素为0时表示对应的探测器在所述当前时刻未对应有脉冲触发信号，元素为1时表示对应的探测器在所述当前时刻对应有脉冲触发信号；
获取所述当前时刻之前预设时间窗内的脉冲触发信号对应的第二矩阵；其中，所述第二矩阵为N*M维的矩阵，N为所述预设时间窗的大小，所述第二矩阵中的行按照时间排序，所述第二矩阵中每个元素代表对应的探测器在所述预设时间窗内相应的时刻是否对应有脉冲触发信号，其中，元素为0时表示对应的探测器在所述预设时间窗内相应的时刻未对应有脉冲触发信号，元素为1时表示对应的探测器在所述预设时间窗内相应的时刻对应有脉冲触发信号；
将所述第一矩阵添加到所述第二矩阵中，得到组合后的(N+1)*M维矩阵；
对组合后的矩阵中每一列进行或运算，生成符合判断矩阵；
根据所述符合判断矩阵中非零元素的个数，确定是否有符合事件发生。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述符合判断矩阵中非零元素的个数，确定是否有符合事件发生，包括：
当所述符合判断矩阵中非零元素的个数小于等于1个时，则没有符合事件发生；
当所述符合判断矩阵中非零元素的个数大于等于2个时，则有符合事件发生。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二矩阵按照时间顺序从上往下排序，每一列表示同一探测器在预设时间窗内对应的元素，
所述将所述第一矩阵添加到所述第二矩阵中，得到组合后的(N+1)*M维矩阵，包括：将所述第一矩阵作为所述第二矩阵的第N+1行，添加到所述第二矩阵中，得到组合后的(N+1)*M维矩阵；
所述对组合后的矩阵中每一列进行或运算，生成符合判断矩阵，包括：将所述组合后的矩阵中每一列的元素相互或运算，得到1*M维矩阵，作为所述符合判断矩阵。
4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，在根据所述符合判断矩阵中非零元素的个数，确定是否有符合事件发生之后，还包括：
将所述组合后的矩阵的第2至N+1行作为下一时刻之前预设时间窗内的脉冲触发信号对应的第二矩阵。
5.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述基于所述当前时刻的脉冲触发信号生成第一矩阵，包括：
生成初始第一矩阵，所述初始第一矩阵为0矩阵；
基于获取到的所述当前时刻的脉冲触发信号，将所述初始第一矩阵中探测器对应有脉冲触发信号的元素改为1，以更新所述初始第一矩阵，得到所述第一矩阵。
6.一种用于核医学影像的PET符合事件采集方法，其特征在于，包括：
基于探测器的探测结果生成当前时刻的脉冲触发信号；
采用权利要求1至5任一项所述的用于核医学影像的PET符合事件判断方法，基于所述当前时刻的脉冲触发信号判断是否有符合事件发生；
当没有符合事件发生时，不采集当前时刻的探测器的探测结果；
当有符合事件发生时，采集当前时刻的探测器的探测结果。
7.一种PET系统，其特征在于，包括：
多个探测器，用于探测光子；
第一采集模块，与所述多个探测器连接，用于采集所述多个探测器的探测结果并生成脉冲触发信号；
符合判断电路，与所述第一采集模块连接，用于执行权利要求1-5任一项所述的用于核医学影像的PET符合事件判断方法。
8.一种用于核医学影像的PET符合事件判断装置，其特征在于，包括：
第一获取模块，用于获取当前时刻的脉冲触发信号；其中，所述脉冲触发信号是在探测器探测到光子后产生的与之对应的脉冲触发信号；
第一矩阵生成模块，用于基于所述当前时刻的脉冲触发信号生成第一矩阵；其中，所述第一矩阵为1*M维的矩阵，M为所述探测器的个数，所述第一矩阵中每个元素代表对应的探测器在所述当前时刻是否对应有脉冲触发信号，其中，元素为0时表示对应的探测器在所述当前时刻未对应有脉冲触发信号，元素为1时表示对应的探测器在所述当前时刻对应有脉冲触发信号；
第二获取模块，用于获取所述当前时刻之前预设时间窗内的脉冲触发信号对应的第二矩阵；其中，所述第二矩阵为N*M维的矩阵，N为所述预设时间窗的大小，所述第二矩阵中的行按照时间排序，所述第二矩阵中每个元素代表对应的探测器在所述预设时间窗内相应的时刻是否对应有脉冲触发信号，其中，元素为0时表示对应的探测器在所述预设时间窗内相应的时刻未对应有脉冲触发信号，元素为1时表示对应的探测器在所述预设时间窗内相应的时刻对应有脉冲触发信号；
组合模块，用于将所述第一矩阵添加到所述第二矩阵中，得到组合后的(N+1)*M维矩阵；
运算模块，用于对组合后的矩阵中每一列进行或运算，生成符合判断矩阵；
符合事件确定模块，用于根据所述符合判断矩阵中非零元素的个数，确定是否有符合事件发生。
9.一种用于核医学影像的PET符合事件采集装置，其特征在于，包括：
生成模块，用于基于探测器的探测结果生成当前时刻的脉冲触发信号；
符合判断模块，用于采用权利要求1至5任一项所述的用于核医学影像的PET符合事件判断方法，基于所述当前时刻的脉冲触发信号判断是否有符合事件发生；
第二采集模块，用于当没有符合事件发生时，不采集当前时刻的探测器的探测结果；当有符合事件发生时，采集当前时刻的探测器的探测结果；
发送模块，用于当有符合事件发生时，将符合事件对应的光子的脉冲信息发送至后端。
10.一种电子设备，其特征在于，包括：
存储器和处理器，所述存储器和所述处理器之间互相通信连接，所述存储器中存储有计算机指令，所述处理器通过执行所述计算机指令，从而执行权利1-5所述的用于核医学影像的PET符合事件判断方法，和/或，权利要求6所述的用于核医学影像的PET符合事件采集方法。
11.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行权利1-5所述的用于核医学影像的PET符合事件判断方法，和/或，权利要求6所述的用于核医学影像的PET符合事件采集方法。
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