CN213787465U - 基于fpga符合的自由结构pet成像装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于FPGA符合的自由结构PET成像装置，包括探测器系统、驱动系统、供电模块和数据采集与处理模块，探测器系统包括PET探测器、背板及动物床，PET探测器固定于背板上，背板中心处设有垂直于背板的孔道，孔道内放置动物床；驱动系统包括传动轴和驱动轴，动物床的两端分别连接竖向设置的传动轴；供电模块分别与PET探测器和驱动系统电连接，PET探测器的信号输出端与数据采集与处理模块的信号输入端连接，数据采集与处理模块的信号输出端连接至上位机，上位机与驱动系统电连接；数据采集与处理模块包括模数转换器和FPGA。本实用新型结构紧凑，体积小，成本低；降低了仪器功耗，增加了系统的灵活性，使用更加便捷。

Description

基于FPGA符合的自由结构PET成像装置

技术领域

本实用新型属于临床PET成像技术领域，尤其涉及一种基于FPGA符合的自由结构PET成像装置。

背景技术

正电子发射断层成像(Positron Emission Tomography，PET)是目前最先进的大型医疗诊断成像系统之一，该技术已经成为肿瘤检查，心、脑血管疾病和神经性疾病诊断的重要方法之一。目前，PET/CT和PET/MR融合成像已经被广泛研究和应用，但大型的PET设备造价高昂，占据空间较大，其空间分辨率只能够满足人体各种功能性成像需求，不能满足研究中小动物等的高精度成像要求，现有的小动物PET体积较大，探测器模块数目多，成本高，仪器功耗大，系统的灵活性较差。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于FPGA符合的自由结构PET成像装置，旨在解决上述背景技术中现有技术存在的问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

基于FPGA符合的自由结构PET成像装置，包括探测器系统、驱动系统、供电模块和数据采集与处理模块，所述探测器系统位于驱动系统的上方，所述探测器系统包括PET探测器、背板及动物床，所述PET探测器固定于背板上且背板竖直设置，所述背板中心处设有垂直于背板的孔道，所述PET探测器由16个探测器模块组成，且探测器模块位于所述孔道的外周，所述孔道内放置动物床，且动物床的两端位于孔道外；所述驱动系统包括传动轴和驱动轴，所述动物床的两端分别连接有竖向设置的传动轴，所述传动轴与驱动轴连接；所述供电模块分别与PET探测器和驱动系统电连接，所述PET探测器的信号输出端与数据采集与处理模块的信号输入端连接，所述数据采集与处理模块的信号输出端连接至上位机，所述上位机与驱动系统电连接；所述数据采集与处理模块包括模数转换器和FPGA。

优选地，所述探测器模块由晶体、光电转换器件和前端电子学组件组成，每个探测器模块均连接6根电缆，分别为高压接入、低压接入及4路模拟信号接出，整个PET探测器引出16×4通道模拟信号，通过所述模数转换器传输至FPGA。

优选地，所述晶体采用闪烁晶体或半导体，晶体可添加反射材料或光导光纤。

优选地，所述光电转换器件采用位置灵敏光电倍增管或硅光电器件。

优选地，所述模数转换器采用64路高速同步信号采样器。

优选地，所述模数转换器采用高速可波形采集的同步采集卡。

优选地，所述PET探测器和背板设置于安装盒中，所述孔道穿透安装盒。

相比于现有技术的缺点和不足，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型大幅度减少了PET功能性成像仪器的体积，相比同类小动物PET，结构更加紧凑，降低成本；另外减少了部分模拟信号处理模块，电子学机箱和插件等，将其集成于FPGA内部进行处理，降低了仪器功耗和成本，增加了系统的灵活性，使其应用条件更加简单，便捷。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的基于FPGA符合的自由结构PET成像装置的结构示意图。

图2是本实用新型实施例提供的PET探测器模块接口示意图。

图中：1-PET探测器；2-背板；3-孔道；4-动物床；5-传动轴；6-驱动系统；7-驱动轴；8-供电模块；9-数据采集与处理模块；10-上位机；11-安装盒；12-电缆接口。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型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实用新型，并不用于限定本实用新型。

参照图1，基于FPGA符合的自由结构PET成像装置，包括探测器系统、驱动系统6、供电模块8和数据采集与处理模块9，探测器系统位于驱动系统6的上方，探测器系统包括PET探测器1、背板2及动物床4，PET探测器1固定于背板2上且背板2竖直设置，背板2主要用于固定和支撑探测器模块，其大小为60cm×60cm×0.4cm。可根据要求调整探测器布局，PET探测器1和背板2设置于安装盒11中，背板2中心处设有垂直于背板2的圆形孔道3，圆形孔道3的直径为7cm，孔道3穿透安装盒11。PET探测器1由16个探测器模块组成，且探测器模块位于孔道3的外周，每个探测器模块由晶体、光电转换器件和前端电子学组件组成，晶体采用闪烁晶体或半导体，晶体可添加反射材料或光导光纤；光电转换器件采用位置灵敏光电倍增管或硅光电器件。每个探测器模块设有6个电缆接口12，如图2所示，与6根电缆相接，分别是高压接入、低压接入和4路模拟信号接出，因此，整个PET探测器1引出16×4通道模拟信号。孔道3内放置一30cm长、5cm宽的动物床4，用于放置小动物或放射源模具等，动物床4的两端位于孔道3外。驱动系统6包括传动轴5和驱动轴7，动物床4的两端分别连接有竖向设置的传动轴5，传动轴5与驱动轴7连接，驱动系统6通过电缆连接至上位机上，由上位机中的软件控制动物床移动方向和距离(控制软件利用目前小动物PET中常用软件即可)。供电模块8分别与PET探测器1和驱动系统6电连接，为其提供电源。PET探测器1的信号输出端与数据采集与处理模块9的信号输入端连接，数据采集与处理模块9的信号输出端连接至上位机10，数据采集与处理模块9包括模数转换器(ADC)和现场可编程门阵列(FPGA)，目前利用ADC和FPGA处理信号的应用较多，其对数据处理的方式也属于公知常识，在此不予赘述，但将PET探测信号直接接入ADC和FPGA进行数据处理的结构较少，具体接入方式说明如下：本实用新型中ADC采用64路高速同步信号波形采样器，如采用14bit分辨率、125MHz采样率的同步采集卡。整个PET探测器1引出16×4通道模拟信号，64路模拟信号直接接入4块ADC进行数字化采集和处理，每2块ADC的数字信号传输到1块FPGA，2块FPGA通过FPGA夹层卡(FMC)进行数据交互，进行信号在线处理，实现16组数据在线符合。4块ADC使用同一外部触发信号以保证采集同时开始，ADC与FPGA均采用同一外部时钟信号以保证信号同步性。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.基于FPGA符合的自由结构PET成像装置，其特征在于，包括探测器系统、驱动系统、供电模块和数据采集与处理模块，所述探测器系统位于驱动系统的上方，所述探测器系统包括PET探测器、背板及动物床，所述PET探测器固定于背板上且背板竖直设置，所述背板中心处设有垂直于背板的孔道，所述PET探测器由16个探测器模块组成，且探测器模块位于所述孔道的外周，所述孔道内放置动物床，且动物床的两端位于孔道外；所述驱动系统包括传动轴和驱动轴，所述动物床的两端分别连接有竖向设置的传动轴，所述传动轴与驱动轴连接；所述供电模块分别与PET探测器和驱动系统电连接，所述PET探测器的信号输出端与数据采集与处理模块的信号输入端连接，所述数据采集与处理模块的信号输出端连接至上位机，所述上位机与驱动系统电连接；所述数据采集与处理模块包括模数转换器和FPGA。

2.如权利要求1所述的基于FPGA符合的自由结构PET成像装置，其特征在于，所述探测器模块由晶体、光电转换器件和前端电子学组件组成，每个探测器模块均连接6根电缆，分别为高压接入、低压接入及4路模拟信号接出，整个PET探测器引出16×4通道模拟信号，通过所述模数转换器传输至FPGA。

3.如权利要求2所述的基于FPGA符合的自由结构PET成像装置，其特征在于，所述晶体采用闪烁晶体或半导体，所述晶体添加有反射材料或光导光纤。

4.如权利要求2所述的基于FPGA符合的自由结构PET成像装置，其特征在于，所述光电转换器件采用位置灵敏光电倍增管或硅光电器件。

5.如权利要求1所述的基于FPGA符合的自由结构PET成像装置，其特征在于，所述模数转换器采用64路高速同步信号采样器。

6.如权利要求5所述的基于FPGA符合的自由结构PET成像装置，其特征在于，所述模数转换器采用高速可波形采集的同步采集卡。

7.如权利要求1所述的基于FPGA符合的自由结构PET成像装置，其特征在于，所述PET探测器和背板设置于安装盒中，所述孔道穿透安装盒。

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