正電子發(fā)射斷層掃描儀及其中的符合判選方法

專利名稱：正電子發(fā)射斷層掃描儀及其中的符合判選方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及核醫(yī)學(xué)成像領(lǐng)域，尤其涉及一種正電子發(fā)射斷層掃描儀(PositronEmission Tomography, PET)及其中的符合判選方法。
背景技術(shù)：
PET的工作目的是顯像，確定發(fā)射正電子核素所在的位置，從而得出示蹤劑藥物在體內(nèi)的分布，達(dá)到對腫瘤等疾病進(jìn)行診斷的目的。但是，PET并不是直接探測正電子，而是通過探測由電子對湮滅所產(chǎn)生的511KeV的Y光子對來反映正電子核素的位置。接收到這兩個Y光子的兩個探測器晶體條之間的連線稱為符合響應(yīng)線(Line of Response, L0R)，代表反方向飛行的Y光子對所在的直線，湮沒事例的位置就在這條直線上。用兩個探測器晶體條間的連線來確定湮滅點(diǎn)位置的方法，被稱為電子準(zhǔn)直，這種探測的方式稱為符合探測。圖I所示為現(xiàn)有的一種用于探測Y光子的探測環(huán)9，該探測環(huán)9由多個模塊(例如圖3中的16個模塊12a-12p)組成，每個模塊包含兩個組塊7，每個組塊7則由的條狀晶體6(尺寸為，例如I. 9mmXl. 9mmX10mm)以陣列(例如16X16陣列)組成。如圖2所示，其中2a和2b表示正電子湮沒產(chǎn)生的兩個能量相等，方向相反的Y光子，它們可能分別被兩個探測器12a和12e探測到。圖3表示根據(jù)不同的視野范圍(Field Of View,F0V)(如圖2中的虛線IlaUlb)進(jìn)行各個探測器間的符合判選，探測器之間的符合探測由響應(yīng)線10表示。符合探測技術(shù)利用了光子對的兩個特性一是這兩個光子沿著直線方向飛行；二是它們都以光速向前傳播，幾乎同時到達(dá)在這條直線上的兩個探測器。但事實(shí)上，由于物理上的測不準(zhǔn)原理和儀器本身的測量誤差的存在，致使來自同一個湮沒事例的兩個Y光子很難嚴(yán)格地被同時探測到，一般都有一個時間間隔，該時間間隔稱之為符合時間窗，一般在幾納秒到幾十納秒之間。只有在符合時間窗之內(nèi)探測到的一對511KeV的Y光子組合成的事例，才被稱為符合事例。如圖4所示，其中4a和4b表示圖I中的兩個Y光子2a和2b分別到達(dá)探測器12a和12e的時間tl和t2，如果tl和t2的差異小于預(yù)設(shè)的時間窗5，則認(rèn)為這兩個Y光子2a和2b是由同一湮沒事件產(chǎn)生的?？梢?，對符合事例進(jìn)行判選是確定滅點(diǎn)位置的關(guān)鍵，現(xiàn)有的一種符合判選方法是先對載入的一批數(shù)據(jù)按時間進(jìn)行排序，然后比較相鄰數(shù)據(jù)的時間差看是否在符合時間窗以內(nèi)，如果是，再進(jìn)行空間符合，判定是否在視野范圍以內(nèi)(Field Of View, F0V)，如果也是，則將數(shù)據(jù)作為符合事例打包傳輸給后端計(jì)算機(jī)進(jìn)行圖像重建。該方法的符合判選思想直觀，容易想到。但缺點(diǎn)是當(dāng)同時參與符合的數(shù)據(jù)量很大時，在現(xiàn)場可編程門陣列(Field-Programmable Gate Array, FPGA)內(nèi)進(jìn)行排序變得困難，資源消耗量大，占用時鐘周期長，難以在實(shí)際工程應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)。因此該方法在小動物PET或乳腺專用PET等前端探測器模塊少，同時參與符合的數(shù)據(jù)少時可行，但在人體PET中，探測器模塊成倍增加，上述方法則行不通。
發(fā)明內(nèi)容
在下文中給出關(guān)于本發(fā)明的簡要概述，以便提供關(guān)于本發(fā)明的某些方面的基本理解。應(yīng)當(dāng)理解，這個概述并不是關(guān)于本發(fā)明的窮舉性概述。它并不是意圖確定本發(fā)明的關(guān)鍵或重要部分，也不是意圖限定本發(fā)明的范圍。其目的僅僅是以簡化的形式給出某些概念，以此作為稍后論述的更詳細(xì)描述的前序。本發(fā)明的一個主要目的在于克服傳統(tǒng)符合判選方式的缺陷，提供一種快速高效、應(yīng)用范圍廣的正電子發(fā)射斷層掃描儀及其中的符合判選方法。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種正電子發(fā)射斷層掃描儀中符合判選方法，正電子發(fā)射斷層掃描儀包括多個探測器，用于探測正電子核湮沒所產(chǎn)生的Y光子，符合判選方法包括獲取各探測器的事例信息，各事例信息包括對應(yīng)的探測器探測Y光子的時間信息、對應(yīng)的探測器的位置信息和對應(yīng)的探測器的能量信息；將各事例信息按照其時間信息順序存儲在對應(yīng)的存儲空間中，并將各事例信息的時間信息作為對應(yīng)的存儲空間的地址信息，其中相鄰時間信息之間具有固定的值差；根據(jù)各所述存儲空間中的事例信息獲取多個標(biāo)志信息，并將獲取的標(biāo)志信息存儲至在對應(yīng)各所述時間信息的多個標(biāo)志寄存器中，各所述標(biāo)志信息表示在對應(yīng)的時間信息所探測到Y(jié)光子的次數(shù)；根據(jù)各標(biāo)志信息獲取判選信息，并將獲取的判選信息存儲在對應(yīng)各時間信息的多個判選寄存器中，各判選信息代表從對應(yīng)的時間信息開始，在預(yù)設(shè)符合時間窗內(nèi)探測到Y(jié)光子的次數(shù)；對各判選信息按照對應(yīng)的時間信息進(jìn)行排序；利用N個序列檢查特征對排序后的判選信息依次進(jìn)行檢查，以確定發(fā)生的符合事例所對應(yīng)的存儲空間，符合事例是指在預(yù)設(shè)符合時間內(nèi)有且只有兩次探測到Y(jié)光子，其中“N”為符合時間窗中所包含的時間信息的個數(shù)，N個序列檢查特征分別為符合事例中的兩個單事例的時間間隔為0、1......N-I的情況下在排序后的判選信息中的分布特征；及輸出發(fā)生的符合事例所對應(yīng)的存儲空間中的事例信息。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供了一種正電子發(fā)射斷層掃描儀，包括多個探測器，用于探測正電子核湮沒所產(chǎn)生的Y光子；接收模塊，用于獲取各探測器的事例信息，事例信息包括對應(yīng)的探測器探測Y光子的時間信息、對應(yīng)的探測器的位置信息和對應(yīng)的探測器能量信息；存儲控制模塊，用于將各事例信息按照其時間信息順序存儲在對應(yīng)的存儲空間中，各事例信息中的時間信息作為對應(yīng)的存儲空間的地址信息，其中相鄰時間信息之間具有固定的值差；第一分析模塊，用于根據(jù)各所述存儲空間中的事例信息獲取多個標(biāo)志信息，并將各標(biāo)志信息存儲在對應(yīng)各所述時間信息的多個標(biāo)志寄存器中，各所述標(biāo)志信息表示在對應(yīng)的時間信息所探測到Y(jié)光子的次數(shù)；第二分析模塊，用于根據(jù)各所述標(biāo)志信息生成多個判選信息，并將各所述判選信息存儲在對應(yīng)各所述時間信息的多個判選寄存器中，各所述判選信息代表從對應(yīng)的時間信息開始，在預(yù)設(shè)符合時間窗內(nèi)探測到Y(jié)光子的次數(shù)；、
排序模塊，用于對各判選信息按照對應(yīng)的時間信息進(jìn)行排序；特征檢查模塊，利用N個序列檢查特征對排序后的判選信息依次進(jìn)行檢查，以確定發(fā)生的符合事例所對應(yīng)的存儲空間，符合事例是指在預(yù)設(shè)符合時間內(nèi)有且只有兩次探測到Y(jié)光子，其中“N”為符合時間窗中所包含的時間信息的個數(shù)，N個序列檢查特征分別為
符合事例中的兩個單事例的時間間隔為0、1......N-I的情況下在排序后的判選信息中的
分布特征 '及輸出模塊，用于輸出發(fā)生的符合事例所對應(yīng)的存儲空間中的事例信息。本發(fā)明的正電子發(fā)射斷層掃描儀及其中的符合判選方法通過“時空轉(zhuǎn)換”的方式將各探測器的事例信息中的時間信息作為存儲空間的地址信息進(jìn)行存儲，利用標(biāo)志信息生成代表符合時間窗內(nèi)的事例的判選信息，并根據(jù)序列檢查特征在判選信息中進(jìn)行檢查以找到符合事例所對應(yīng)的存儲空間，并將該空間中的事例信息進(jìn)行輸出以進(jìn)行圖像重建，避免了傳統(tǒng)方式中數(shù)據(jù)處理量大、速度慢的問題，使得在探測器數(shù)量較多的人體PET中也可得以應(yīng)用，達(dá)到快速、高效和應(yīng)用范圍廣的目的。


參照下面結(jié)合附圖對本發(fā)明實(shí)施例的說明，會更加容易地理解本發(fā)明的以上和其它目的、特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)。附圖中的部件只是為了示出本發(fā)明的原理。在附圖中，相同的或類似的技術(shù)特征或部件將采用相同或類似的附圖標(biāo)記來表示。圖I為現(xiàn)有技術(shù)中的探測環(huán)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為兩個能量相等，方向相反的Y光子分別被兩個探測器探測示意圖。圖3為現(xiàn)有技術(shù)中根據(jù)不同的視野范圍進(jìn)行各個探測器間的符合判選的示意圖。圖4為兩個能量相等，方向相反的Y光子分別被兩個探測器探測到的時序圖。圖5為本發(fā)明的一種實(shí)施例中的探測器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖6為本發(fā)明的一種實(shí)施例的正電子發(fā)射斷層掃描儀的結(jié)構(gòu)示意圖。圖7為圖6中部分標(biāo)志寄存器、判選寄存器以及根據(jù)標(biāo)志信息生成判選信息的示例圖。圖8為排序后的判選信息的示例圖。圖9A-9F分別為探測到單事例的時間間隔在符合時間窗內(nèi)的O納秒、I納秒、2納秒、3納秒、4納秒和5納秒時所得到的判選信息的分布情況的示例圖。
圖10為本發(fā)明一種事實(shí)例中的正電子發(fā)射斷層掃描儀的符合判選方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式下面參照附圖來說明本發(fā)明的實(shí)施例。在本發(fā)明的一個附圖或一種實(shí)施方式中描述的元素和特征可以與一個或更多個其它附圖或?qū)嵤┓绞街惺境龅脑睾吞卣飨嘟Y(jié)合。應(yīng)當(dāng)注意，為了清楚的目的，附圖和說明中省略了與本發(fā)明無關(guān)的、本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的部件和處理的表示和描述。本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種正電子發(fā)射斷層掃描儀中的符合判選方法，正電子發(fā)射斷層掃描儀包括多個探測器，用于探測正電子核湮沒所產(chǎn)生的Y光子，符合判選方法包括獲取各探測器的事例信息，各事例信息包括對應(yīng)的探測器探測Y光子的時間信息、對應(yīng)的探測器的位置信息和對應(yīng)的探測器的能量信息將各事例信息按照其時間信息順序存儲在對應(yīng)的存儲空間中，并將各事例信息的時間信息作為對應(yīng)的存儲空間的地址信息，其中相鄰時間信息之間具有固定的值差；根據(jù)各存儲空間中的事例信息獲取多個標(biāo)志信息，并將獲取的標(biāo)志信息存儲至在對應(yīng)各時間信息的多個標(biāo)志寄存器中，各標(biāo)志信息表示在對應(yīng)的時間信息所探測到Y(jié)光子的次數(shù)；根據(jù)各標(biāo)志信息獲取判選信息，并將獲取的判選信息存儲在對應(yīng)各時間信息的多個判選寄存器中，各判選信息代表從對應(yīng)的時間信息開始，在預(yù)設(shè)符合時間窗內(nèi)探測到Y(jié)光子的次數(shù)；對各判選信息按照對應(yīng)的時間信息進(jìn)行排序；利用N個序列檢查特征對排序后的判選信息依次進(jìn)行檢查，以確定發(fā)生的符合事例所對應(yīng)的存儲空間，符合事例是指在預(yù)設(shè)符合時間內(nèi)有且只有兩次探測到Y(jié)光子，其中“N”為符合時間窗中所包含的時間信息的個數(shù)，N個序列檢查特征分別為符合事例中的兩個單事例的時間間隔為0、1......N-I的情況下在排序后的判選信息中的分布特征 '及輸出發(fā)生的符合事例所對應(yīng)的存儲空間中的事例信息。可選地，各事例信息用預(yù)設(shè)位寬的二進(jìn)制數(shù)值表示，各標(biāo)志信息為2比特?cái)?shù)據(jù)，其中，當(dāng)各標(biāo)志信息為“00”、“01”、“10”或“11”時，代表在對應(yīng)的時間信息“沒有探測到Y(jié)光子”、“一次探測到Y(jié)光子” “兩次探測到Y(jié)光子”或“超過兩次探測到Y(jié)光子”?？蛇x地，各判選信息為2比特?cái)?shù)據(jù)，其中，各判選信息為從對應(yīng)的標(biāo)志寄存器開始連續(xù)N個標(biāo)志寄存器的值相加后的最低兩位數(shù)據(jù)?？蛇x地，符合事例中的兩個單事例的時間間隔為η個單位時間間隔時在排序后的判選信息中的序列檢查特征為連續(xù)Ν+η個值不為“00”和“11”的數(shù)據(jù)中，具有2η個值為“01”的數(shù)據(jù)以及連續(xù)Ν-η個值為“10”的數(shù)據(jù)，其中，2η個值為“01”的數(shù)據(jù)對稱分布在連續(xù)Ν-η個值為“10”的數(shù)據(jù)的兩側(cè)，η為大于或等于O且小于或等于N-I的任一整數(shù)。可選地，利用N個序列檢查特征對排序后的判選信息依次進(jìn)行檢查是通過并行處理的方式進(jìn)行的?？蛇x地，各事例信息存儲在雙口隨機(jī)存取存儲器的存儲空間中，各事例信息的時間信息為雙口隨機(jī)存取器的地址，雙口隨機(jī)存取器的每個地址上存儲兩個時間信息相同的事例信息。本發(fā)明的實(shí)施例還提供了一種正電子發(fā)射斷層掃描儀，包括多個探測器，用于探測正電子核湮沒所產(chǎn)生的Y光子；接收模塊，用于獲取各探測器的事例信息，事例信息包括對應(yīng)的探測器探測Y光子的時間信息、對應(yīng)的探測器的位置信息和對應(yīng)的探測器能量信息；存儲控制模塊，用于將各事例信息按照其時間信息順序存儲在對應(yīng)的存儲空間中，各事例信息中的時間信息作為對應(yīng)的存儲空間的地址信息，其中相鄰時間信息之間具有固定的值差；第一分析模塊，用于根據(jù)各所述存儲空間中的事例信息獲取多個標(biāo)志信息，并將各標(biāo)志信息存儲在對應(yīng)各所述時間信息的多個標(biāo)志寄存器中，各所述標(biāo)志信息表示在對應(yīng)的時間信息所探測到Y(jié)光子的次數(shù)；第二分析模塊，用于根據(jù)各所述標(biāo)志信息生成多個判選信息，并將各所述判選信息存儲在對應(yīng)各所述時間信息的多個判選寄存器中，各所述判選信息代表從對應(yīng)的時間信息開始，在預(yù)設(shè)符合時間窗內(nèi)探測到Y(jié)光子的次數(shù)；排序模塊，用于對各判選信息按照對應(yīng)的時間信息進(jìn)行排序；特征檢查模塊，利用N個序列檢查特征對排序后的判選信息依次進(jìn)行檢查，以確定發(fā)生的符合事例所對應(yīng)的存儲空間，符合事例是指在預(yù)設(shè)符合時間內(nèi)有且只有兩次探測到Y(jié)光子，其中“N”為符合時間窗中所包含的時間信息的個數(shù)，N個序列檢查特征分別為
符合事例中的兩個單事例的時間間隔為0、1......N-I的情況下在排序后的判選信息中的
分布特征 '及 輸出模塊，用于輸出發(fā)生的符合事例所對應(yīng)的存儲空間中的事例信息。可選地，各事例信息用預(yù)設(shè)位寬的二進(jìn)制數(shù)值表示，各標(biāo)志信息為2比特?cái)?shù)據(jù)，其中，當(dāng)各標(biāo)志信息為“00”、“01”、“10”或“11”時，代表在對應(yīng)的時間信息“沒有探測到Y(jié)光子”、“一次探測到Y(jié)光子” “兩次探測到Y(jié)光子”或“超過兩次探測到Y(jié)光子”?？蛇x地，各判選信息為2比特?cái)?shù)據(jù)，其中，各判選信息為從對應(yīng)的標(biāo)志寄存器開始連續(xù)N個標(biāo)志寄存器的值相加后的最低兩位數(shù)據(jù)。可選地，符合事例中的兩個單事例的時間間隔為η個單位時間間隔時在排序后的判選信息中的序列檢查特征為連續(xù)Ν+η個值不為“00”和“ 11 ”的數(shù)據(jù)中，具有2η個值為“01”的數(shù)據(jù)以及連續(xù)Ν-η個值為“10”的數(shù)據(jù)，其中，2η個值為“01”的數(shù)據(jù)對稱分布在連續(xù)Ν-η個值為“10”的數(shù)據(jù)的兩側(cè)，η為大于或等于O且小于或等于N-I的任一整數(shù)?？蛇x地，特征檢查模塊利用N個序列檢查特征對排序后的判選信息依次進(jìn)行檢查是通過并行處理的方式進(jìn)行的?？蛇x地，各事例信息存儲在雙口隨機(jī)存取存儲器的存儲空間中，各事例信息的時間信息為雙口隨機(jī)存取器的地址，雙口隨機(jī)存取器的每個地址上存儲兩個時間信息相同的事例信息。下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行具體的介紹。參考圖5至圖7，本發(fā)明提供了一種正電子發(fā)射斷層掃描儀，其一種實(shí)施方式包括多個探測器，例如在圖5中，32個探測器0-31圍成環(huán)狀正多邊形的探測環(huán)10。各探測器用于探測由電子對湮沒所產(chǎn)生的Y光子，電子對湮滅產(chǎn)生的單個Y光子稱為單事例。如圖6所示，在本發(fā)明的一種實(shí)施例中，正電子發(fā)射斷層掃描儀還包括接收模塊41、存儲控制模塊42、第一分析模塊43、第二分析模塊44、排序模塊45、特征檢查模塊46及輸出模塊47。其中，接收模塊41用于獲取各探測器的事例信息，該事例信息包括對應(yīng)的探測器所探測Y光子的時間信息。各事例信息還可包括對應(yīng)的探測器的位置信息，例如該探測器在探測環(huán)10中的位置。各事例信息還可包括對應(yīng)的探測器的能量信息。例如，各事例信息包括位寬為32的二進(jìn)制數(shù)值，該事例信息中的低7位存儲時間、信息，其它位存儲位置信息和能量信息，或者其它必要的數(shù)據(jù)。其中最低位所表示的時間為I納秒，則7位所能表示的時間范圍為128納秒。本實(shí)施例中，可在同一時間信息上進(jìn)行一次以上(例如兩次)的探測以獲得對應(yīng)同一時間信息的一個以上的事例信息。例如，可設(shè)置雙口 RAM(隨機(jī)存取存儲器)，該雙口RAM的深度為128，寬度為64，將各32位寬的事例信息存儲在雙口 RAM的存儲空間中，存儲時以7位時間信息作為雙口 RAM的地址信息，每個地址信息上可存儲2個32位寬的事例信息，也就是說，雙口 RAM的每個地址信息上存儲的兩個事例信息的時間信息是相同的，即表示在同一時間進(jìn)行探測所獲取的事例信息。存儲控制模塊42用于將各事例信息按照其時間信息順序存儲在對應(yīng)的存儲空間中，各事例信息中的時間信息作為對應(yīng)的存儲空間的地址信息，其中相鄰時間信息之間具有固定的值差，例如，I納秒，也就是說，接收模塊41獲取的是每隔I納秒進(jìn)行探測所得到的事例信息。圖7示出了部分標(biāo)志寄存器FlagXX、判選寄存器Trig_regXX以及根據(jù)標(biāo)志信息生成判選信息的示例。各標(biāo)志寄存器是對應(yīng)各事例信息中的時間信息(如I納秒-128納秒)所設(shè)置的，即是對應(yīng)各存儲空間的地址信息所設(shè)置，各標(biāo)志寄存器用于存儲第一分析模塊43根據(jù)各存儲空間中的事例信息獲取的多個標(biāo)志信息，各標(biāo)志信息為2比特?cái)?shù)據(jù)，用于表示對應(yīng)的探測器在對應(yīng)的時間信息上所探測到Y(jié)光子的次數(shù)。例如，當(dāng)事例信息中表示對應(yīng)的探測器在其時間信息上沒有探測到Y(jié)光子時，對應(yīng)的標(biāo)志信息為“00”;當(dāng)事例信息中表不對應(yīng)的探測器在其時間信息上有一次探測到Y(jié)光子時，對應(yīng)的標(biāo)志信息為“01” ；當(dāng)事例信息中表示對應(yīng)的探測器在其時間信息上有兩次探測到Y(jié)光子時，對應(yīng)的標(biāo)志信息為“10”;當(dāng)事例信息中表示對應(yīng)的探測器在其時間信息上有超過兩次探測到Y(jié)光子時，對應(yīng)的標(biāo)志信息為“11”。各判選寄存器與各事例信息的時間信息相對應(yīng)，用于存儲第二分析模塊44根據(jù)各標(biāo)志信息生成的判選信息，各判選信息代表從對應(yīng)的時間信息開始，在預(yù)設(shè)符合時間窗內(nèi)探測到Y(jié)光子的次數(shù)。具體地，例如，當(dāng)預(yù)設(shè)符合時間窗為6納秒時，各判選信息為從對應(yīng)的標(biāo)志寄存器開始，連續(xù)6個標(biāo)志寄存器的值(標(biāo)志信息)相加后的最低兩位數(shù)據(jù)。排序模塊45用于按照對應(yīng)的時間信息對各判選信息進(jìn)行排序，例如，獲得如圖8所示的排序后的判選信息。符合事例中的兩個單事例的時間間隔為η個單位時間間隔時在排序后的判選信息中的序列檢查特征為連續(xù)Ν+η個值不為“00”和“11”的數(shù)據(jù)中，具有2η個值為“01”的數(shù)據(jù)以及連續(xù)Ν-η個值為“10”的數(shù)據(jù)，其中，2η個值為“OI”的數(shù)據(jù)對稱分布在連續(xù)Ν_η個值為“10”的數(shù)據(jù)的兩側(cè)，η為大于或等于O且小于或等于N-I的任一整數(shù)。具體地，符合事例中的兩個單事例的時間間隔為O時在排序后的判選信息中的序列檢查特征為連續(xù)N個值不為“00”和“11”的數(shù)據(jù)，包括連續(xù)N個值為“10”的數(shù)據(jù)；符合事例中的兩個單事例的時間間隔為I時在排序后的判選信息中的序列檢查 特征為連續(xù)Ν+1個值不為“00”和“11”的數(shù)據(jù)，其中連續(xù)N-I個值為“10”的數(shù)據(jù)分布在2個值為“01”的數(shù)據(jù)之間；符合事例中的兩個單事例的時間間隔為N-I的情況下在排序后的判選信息中的序列檢查特征為連續(xù)N+(N-1)個值不為“00”和“11”的數(shù)據(jù)，其中I個值為“10”的數(shù)據(jù)分布在中間，2X (N-I)個值為“01”的數(shù)據(jù)平均分布在兩邊。例如，圖9A-9F分別示出了探測到單事例的時間間隔在符合時間窗內(nèi)的O納秒(η=O)(即同一時間探測到Y(jié)光子)、1納秒(η = I)、2納秒(η = 2)、3納秒(η = 3)、4納秒(η = 4)和5納秒(η = 5)時所得到的判選信息的分布情況，其中“Τ”表示以上6種情況下的序列檢查特征。本實(shí)施例中，以上6種情況下的序列檢查特征分別為一，101010101010，即連續(xù)Ν+η個不為“00”和“11”的數(shù)值(此時N = 6，為符合時間窗內(nèi)時間信息的個數(shù)，η = O)，包括連續(xù)N個為“10”的數(shù)值，O (2η)個“01”的數(shù)值。。二，011001010101001，即連續(xù) N+l(6+l)個不為“00”和“ 11”的數(shù)值，其中連續(xù) Ν-1個為“10”的數(shù)值分布在中間，2個“01”的數(shù)值分布在兩邊。三，0101101010100101，即連續(xù)Ν+2(6+2)個不為“00”和“11”的數(shù)值，其中連續(xù)Ν-2個為“10”的數(shù)值分布在中間，4個“01”的數(shù)值平均分布在兩邊。四，010101101010010101，即Ν+3 (6+3)個連續(xù)不為“00”和“ 11 ”的數(shù)值，其中連續(xù)Ν-3個為“10”的數(shù)值分布在中間，6個“01”的數(shù)值平均分布在兩邊。五，01010101101001010101，即Ν+4(6+4)個連續(xù)不為“00” 和“ 11” 的數(shù)值，其中連續(xù)Ν-4個為“10”的數(shù)值分布在中間，8個“01”的數(shù)值平均分布在兩邊。六，0101010101100101010101，即Ν+(Ν-1) (6+5)個連續(xù)不為“00” 和“ 11” 的數(shù)值，其中I個“10”的數(shù)值分布在中間，10個“01”的數(shù)值平均分布在兩邊。在符合時間窗內(nèi)，如果在排序后的判選信息中具有符合以上序列檢查特征的分布，則可確定發(fā)生了符合事例，并可確定發(fā)生的符合事例所對應(yīng)的事例信息。特征檢查模塊46利用Ν(本實(shí)施例中，N = 6)個序列檢查特征對排序后的判選信息依次進(jìn)行檢查，例如，從最低位開始，將排序后的判選信息與各序列檢查特征進(jìn)行比較，當(dāng)在排序后的判選信息中找到與任一序列檢查特征相同的分布時，則確定與該分布所對應(yīng)的存儲空間的地址信息，即時間信息，以找到該存儲空間中的事例信息，經(jīng)輸出模塊47輸出至后端計(jì)算機(jī)以用作圖像重建。以第二種序列檢查特征為例，利用移位計(jì)數(shù)器從最低的14位數(shù)值開始與該序列檢查特征相同的分布，該14位數(shù)值是否為“01101010101001”如果是，則根據(jù)該分布在排序后的判選信息中的位置找到對應(yīng)的標(biāo)志寄存器，確定該標(biāo)志寄存器所對應(yīng)的時間信息，并輸出存儲在以該時間信息作為地址信息的存儲空間中的事例信息；并將移位寄存器向高位移動14位繼續(xù)進(jìn)行比較，直至所有判選信息均被掃描。參考圖10，本發(fā)明提供了上述正電子發(fā)射斷層掃描儀中的符合判選方法，其一種實(shí)施方式包括步驟SI :接收模塊41獲取各探測器的事例信息，其中，各事例信息包括對應(yīng)的探測器探測Y光子的時間信息、對應(yīng)的探測器的位置信息和對應(yīng)的探測器的能量信息。各事例信息用二進(jìn)制數(shù)值表示，例如，各事例信息可為32位寬的二進(jìn)制數(shù)據(jù)，其中低7位用于存儲其時間信息，其它位用于存儲位置信息和能量信息或其它需要的數(shù)據(jù)。具體地，可通過例如探測器0-31前端的32個數(shù)據(jù)采集板卡采集對應(yīng)的探測器上的信息，對采集的信息進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換、數(shù)字積分后由接收模塊41接收。步驟S2 :存儲控制模塊42將各事例信息按照其時間信息順序存儲在對應(yīng)的存儲、空間中，各事例信息的時間信息作為對應(yīng)的存儲空間的地址信息，其中相鄰時間信息之間具有固定的值差。該值差為探測Y光子的間隔時間，例如，I納秒。可選地，在步驟S2中，存儲控制模塊42將各事例信息存儲在雙口 RAM的存儲空間中，各事例信息的時間信息作為雙口 RAM的地址，雙口 RAM的每個地址上存儲兩個時間信息相同的事例息。
步驟S3 :根據(jù)各存儲空間中的事例信息獲取多個標(biāo)志信息，并將獲取的標(biāo)志信息存儲至對應(yīng)各時間信息的多個標(biāo)志寄存器中。步驟S3中，各標(biāo)志信息表示在對應(yīng)的時間信息所探測到Y(jié)光子的次數(shù)?？蛇x地，各標(biāo)志信息為2比特?cái)?shù)據(jù)，例如“00”、“01”、“10”或“11”。步驟S4 :根據(jù)各標(biāo)志信息獲取判選信息，并將獲取的判選信息存儲在對應(yīng)各時間信息的多個判選寄存器中，各判選信息代表從對應(yīng)的時間信息開始，在預(yù)設(shè)符合時間窗內(nèi)探測到Y(jié)光子的次數(shù)?？蛇x地，各判選信息的值為2比特?cái)?shù)據(jù)，各判選信息的值為從對應(yīng)的標(biāo)志寄存器開始連續(xù)N個標(biāo)志寄存器的值相加后的最低兩位數(shù)據(jù)。步驟S5 :排序模塊45對各判選信息按照對應(yīng)的時間信息進(jìn)行排序。步驟S6 :特征檢查模塊46利用N個序列檢查特征對排序后的判選信息依次進(jìn)行檢查，以確定發(fā)生的符合事例所對應(yīng)的存儲空間。其中，符合事例是指在預(yù)設(shè)符合時間內(nèi)有且只有兩次探測到Y(jié)光子，“N”為符合時間窗中所包含的時間信息的個數(shù)。例如，當(dāng)預(yù)設(shè)符合時間窗為6納秒時，該時間窗內(nèi)探測的符合事例中的兩個單事
例的時間間隔為O納秒、I納秒......或5納秒。N個序列檢查特征分別為符合事例中的
兩個單事例的時間間隔為0、1......N-I的情況下在排序后的判選信息中的分布特征?？蛇x地，步驟S6中，特征檢查模塊46利用N個序列檢查特征對排序后的判選信息依次進(jìn)行檢查是通過并行處理的方式進(jìn)行的，即，可將排序后的判選信息同時與該N個序列檢查特征進(jìn)行比較。步驟S7 :輸出模塊47輸出發(fā)生的符合事例所對應(yīng)的存儲空間中的事例信息。可選地，如圖8所示，在步驟S6中，可按照符合事例中的兩個單事例的時間間隔的大小設(shè)定選取符合事例的優(yōu)先級，即優(yōu)先確定兩個單事例的時間間隔近的符合事例所對應(yīng)的存儲空間。在步驟S7中，可按照設(shè)定的優(yōu)先級輸出事例信息。本發(fā)明的正電子發(fā)射斷層掃描儀及其中的符合判選方法通過“時空轉(zhuǎn)換”的方式將各探測器的事例信息中的時間信息作為存儲空間的地址信息進(jìn)行存儲，利用標(biāo)志信息生成代表符合時間窗內(nèi)的事例的判選信息，并根據(jù)序列檢查特征在判選信息中進(jìn)行檢查以找到符合事例所對應(yīng)的存儲空間，并將該空間中的事例信息進(jìn)行輸出以進(jìn)行圖像重建，避免了傳統(tǒng)方式中數(shù)據(jù)處理量大、速度慢的問題，使得在探測器數(shù)量較多的人體PET中也可得以應(yīng)用，達(dá)到快速、高效和應(yīng)用范圍廣的目的。在本發(fā)明的系統(tǒng)和方法中，顯然，各部件或各步驟是可以分解、組合和/或分解后重新組合的。這些分解和/或重新組合應(yīng)視為本發(fā)明的等效方案。同時，在上面對本發(fā)明具體實(shí)施例的描述中，針對一種實(shí)施方式描述和/或示出的特征可以以相同或類似的方式在一個或更多個其它實(shí)施方式中使用，與其它實(shí)施方式中的特征相組合，或替代其它實(shí)施方式中的特征。
應(yīng)該強(qiáng)調(diào)，術(shù)語“包括/包含”在本文使用時指特征、要素、步驟或組件的存在，但并不排除一個或更多個其它特征、要素、步驟或組件的存在或附加。雖然已經(jīng)詳細(xì)說明了本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn)，但是應(yīng)當(dāng)理解在不超出由所附的權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下可以進(jìn)行各種改變、替代和變換。而且，本發(fā)明的范圍不僅限于說明書所描述的過程、設(shè)備、手段、方法和步驟的具體實(shí)施例。本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員從本發(fā)明的公開內(nèi)容將容易理解，根據(jù)本發(fā)明可以使用執(zhí)行與在此所述的相應(yīng)實(shí)施例基本相同的功能或者獲得與其基本相同的結(jié)果的、現(xiàn)有和將來要被開發(fā)的過程、設(shè)備、手段、方法或者步驟。因此，所附的權(quán)利要求旨在在它們的范圍內(nèi)包括這樣的過程、設(shè)備、手段、方法或者步驟。權(quán)利要求
1.一種正電子發(fā)射斷層掃描儀中的符合判選方法，所述正電子發(fā)射斷層掃描儀包括多個探測器，用于探測正電子核湮沒所產(chǎn)生的Y光子，其特征在于，所述符合判選方法包括 獲取各所述探測器的事例信息，各所述事例信息包括對應(yīng)的探測器探測Y光子的時間信息、對應(yīng)的探測器的位置信息和對應(yīng)的探測器的能量信息； 將各所述事例信息按照其時間信息順序存儲在對應(yīng)的存儲空間中，并將各所述事例信息的時間信息作為對應(yīng)的存儲空間的地址信息，其中相鄰時間信息之間具有固定的值差； 根據(jù)各所述存儲空間中的事例信息獲取多個標(biāo)志信息，并將獲取的標(biāo)志信息存儲至對應(yīng)各所述時間信息的多個標(biāo)志寄存器中，各所述標(biāo)志信息表示在對應(yīng)的時間信息所探測到Y(jié)光子的次數(shù)； 根據(jù)各所述標(biāo)志信息獲取判選信息，并將獲取的判選信息存儲在對應(yīng)各時間信息的多個判選寄存器中，各所述判選信息代表從對應(yīng)的時間信息開始，在預(yù)設(shè)符合時間窗內(nèi)探測到Y(jié)光子的次數(shù)； 對各所述判選信息按照對應(yīng)的時間信息進(jìn)行排序； 利用N個序列檢查特征對排序后的判選信息依次進(jìn)行檢查，以確定發(fā)生的符合事例所對應(yīng)的存儲空間，所述符合事例是指在所述預(yù)設(shè)符合時間內(nèi)有且只有兩次探測到Y(jié)光子，其中“N”為所述符合時間窗中所包含的時間信息的個數(shù)，所述N個序列檢查特征分別為所述符合事例中的兩個單事例的時間間隔為0、1......N-I的情況下在排序后的所述判選信息中的分布特征；及 輸出發(fā)生的符合事例所對應(yīng)的存儲空間中的事例信息。
2.如權(quán)利要求I所述的正電子發(fā)射斷層掃描儀中的符合判選方法，其特征在于，各所述事例信息用預(yù)設(shè)位寬的ニ進(jìn)制數(shù)值表示，各所述標(biāo)志信息為2比特?cái)?shù)據(jù)，其中，當(dāng)各所述標(biāo)志信息為“00”、“01”、“10”或“ 11”時，代表在對應(yīng)的時間信息“沒有探測到Y(jié)光子”、“一次探測到Y(jié)光子” “兩次探測到Y(jié)光子”或“超過兩次探測到Y(jié)光子”。
3.如權(quán)利要求2所述的正電子發(fā)射斷層掃描儀中的符合判選方法，其特征在于，各所述判選信息為2比特?cái)?shù)據(jù)，其中，各所述判選信息為從對應(yīng)的標(biāo)志寄存器開始連續(xù)N個標(biāo)志寄存器的值相加后的最低兩位數(shù)據(jù)。
4.如權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的正電子發(fā)射斷層掃描儀中的符合判選方法，其特征在于， 所述符合事例中的兩個單事例的時間間隔為η個單位時間間隔時在排序后的判選信息中的序列檢查特征為連續(xù)Ν+η個值不為“00”和“ 11”的數(shù)據(jù)中，具有2η個值為“01”的數(shù)據(jù)以及連續(xù)Ν-η個值為“10”的數(shù)據(jù)，其中，2η個值為“OI”的數(shù)據(jù)對稱分布在連續(xù)Ν_η個值為“ 10”的數(shù)據(jù)的兩側(cè)，η為大于或等于O且小于或等于N-I的任一整數(shù)。
5.如權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的正電子發(fā)射斷層掃描儀中的符合判選方法,其特征在于，利用所述N個序列檢查特征對排序后的判選信息依次進(jìn)行檢查是通過并行處理的方式進(jìn)行的。
6.如權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的正電子發(fā)射斷層掃描儀中的符合判選方法,其特征在于，各所述事例信息存儲在雙ロ隨即存取存儲器的存儲空間中，各所述事例信息的時間信息為所述雙ロ隨即存取存儲器的地址，所述雙ロ隨即存取存儲器的每個地址上存儲兩個時間信息相同的事例信息。
7.一種正電子發(fā)射斷層掃描儀，其特征在于，包括 多個探測器，用于探測正電子核湮沒所產(chǎn)生的Y光子； 接收模塊，用于獲取各探測器的事例信息，所述事例信息包括對應(yīng)的探測器探測Y光子的時間信息、對應(yīng)的探測器的位置信息和對應(yīng)的探測器能量信息； 存儲控制模塊，用于將各所述事例信息按照其時間信息順序存儲在對應(yīng)的存儲空間中，各所述事例信息中的時間信息作為對應(yīng)的存儲空間的地址信息，其中相鄰時間信息之間具有固定的值差； 第一分析模塊，用于根據(jù)各所述存儲空間中的事例信息獲取多個標(biāo)志信息，并將各標(biāo)志信息存儲在對應(yīng)各所述時間信息的多個標(biāo)志寄存器中，各所述標(biāo)志信息表示在對應(yīng)的時間信息所探測到Y(jié)光子的次數(shù)； 第二分析模塊，用于根據(jù)各所述標(biāo)志信息生成多個判選信息，并將各所述判選信息存儲在對應(yīng)各所述時間信息的多個判選寄存器中，各所述判選信息代表從對應(yīng)的時間信息開始，在預(yù)設(shè)符合時間窗內(nèi)探測到Y(jié)光子的次數(shù)； 排序模塊，用于對各所述判選信息按照對應(yīng)的時間信息進(jìn)行排序； 特征檢查模塊，利用N個序列檢查特征對排序后的判選信息依次進(jìn)行檢查，以確定發(fā)生的符合事例所對應(yīng)的存儲空間，所述符合事例是指在所述預(yù)設(shè)符合時間內(nèi)有且只有兩次探測到Y(jié)光子，其中“N”為所述符合時間窗中所包含的時間信息的個數(shù)，N個序列檢查特征分別為所述符合事例中的兩個單事例的時間間隔為0、1......N-I的情況下在排序后的判選信息中的分布特征；及 輸出模塊，用于輸出發(fā)生的符合事例所對應(yīng)的存儲空間中的事例信息。
8.如權(quán)利要求7所述的正電子發(fā)射斷層掃描儀，其特征在于，各所述事例信息用預(yù)設(shè)位寬的二進(jìn)制數(shù)值表示，各所述標(biāo)志信息為2比特?cái)?shù)據(jù)，其中，當(dāng)各所述標(biāo)志信息為“00”、“01”、“10”或“11”時，代表在對應(yīng)的時間信息“沒有探測到Y(jié)光子”、“一次探測到Y(jié)光子” “兩次探測到Y(jié)光子”或“超過兩次探測到Y(jié)光子”。
9.如權(quán)利要求7所述的正電子發(fā)射斷層掃描儀，其特征在于，各所述判選信息為2比特?cái)?shù)據(jù)，其中，各所述判選信息為從對應(yīng)的標(biāo)志寄存器開始連續(xù)N個標(biāo)志寄存器的值相加后的最低兩位數(shù)據(jù)。
10.如權(quán)利要求7-9任一項(xiàng)所述的正電子發(fā)射斷層掃描儀，其特征在于， 所述符合事例中的兩個單事例的時間間隔為n個單位時間間隔時在排序后的判選信息中的序列檢查特征為連續(xù)N+n個值不為“00”和“11”的數(shù)據(jù)中，具有2n個值為“01”的數(shù)據(jù)以及連續(xù)N-n個值為“10”的數(shù)據(jù)，其中，2n個值為“01”的數(shù)據(jù)對稱分布在連續(xù)N_n個值為“10”的數(shù)據(jù)的兩側(cè)，n為大于或等于0且小于或等于N-I的任一整數(shù)。
11.如權(quán)利要求7-9任一項(xiàng)所述的正電子發(fā)射斷層掃描儀，其特征在于，所述特征檢查模塊利用所述N個序列檢查特征對排序后的判選信息依次進(jìn)行檢查是通過并行處理的方式進(jìn)行的。
12.如權(quán)利要求7-9任一項(xiàng)所述的正電子發(fā)射斷層掃描儀，其特征在于，各所述事例信息存儲在雙口隨機(jī)存取存儲器的存儲空間中，各所述事例信息的時間信息為所述雙口隨機(jī)存取器的地址，所述雙口隨機(jī)存取器的每個地址上存儲兩個時間信息相同的事例信息。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種正電子發(fā)射斷層掃描儀及其中的符合判選方法。該掃描儀包括多個探測器，該方法包括獲取各探測器的事例信息；將各事例信息存儲在對應(yīng)的存儲空間中，各事例信息的時間信息作為存儲空間的地址信息；根據(jù)各事例信息獲取多個標(biāo)志信息，各標(biāo)志信息表示在對應(yīng)的時間信息所探測到γ光子的次數(shù)；根據(jù)各標(biāo)志信息獲取判選信息，各判選信息代表從對應(yīng)的時間信息開始，在預(yù)設(shè)符合時間窗內(nèi)探測到γ光子的次數(shù)；對各判選信息按照對應(yīng)的時間信息進(jìn)行排序；利用序列檢查特征對排序后的判選信息依次進(jìn)行檢查，以確定符合事例所對應(yīng)的存儲空間；輸出符合事例所對應(yīng)的存儲空間中的事例信息。本發(fā)明具有符合判選快速、高效和應(yīng)用范圍廣的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號A61B6/03GK102631212SQ20121013339
公開日2012年8月15日 申請日期2012年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月28日
發(fā)明者豐寶桐, 孫蕓華, 李可, 李國仁, 李曉輝, 杜垚垚, 燕新強(qiáng), 王培林, 胡婷婷, 胡選侯, 馬創(chuàng)新, 魏書軍, 魏龍 申請人:中國科學(xué)院高能物理研究所