本发明专利技术公开了一种用于单光子发射断层成像的电子学系统的信号处理方法，该方法采用了多通道、独立触发、全数字化的电子学方案。该信号处理方法包括多路独立、并行化的模拟采集方案与高集成化的数字处理方案。具体包括：微弱信号放大与成型；多通道并行采集；对模拟信号的预数字化处理、模数转换、串并转换、相互独立的触发信号生成、基线与增益调整、数字化处理与传输。该系统实现了一种多通道模拟信号、高速、高质量并行采集的方案。该信号处理方法的特点在于全并行处理、采集精度高、数字处理方法灵活、速度快、易于调整配置参数、易于升级等。本发明专利技术还公开了一种用于单光子发射断层成像的电子学系统和单光子发射断层成像设备。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于医疗
，尤其涉及一种用于单光子发射断层成像的电子学系统及其信号处理方法，以及具有该电子学系统的单光子发射断层成像设备。
技术介绍
单光子发射断层成像设备的目的在于探测与重建人体器官内的示踪剂的分布图，此分布图可以反映人体组织结构以及相应的生理活动，随着时间的变化，此分布图还可以反映出人体组织与器官的新陈代谢状况。单光子发射断层成像系统在临床中用于肿瘤诊断与鉴别，在甲状腺与心血管活动诊断中也有广泛应用。单光子发射断层成像系统包括了探测器阵列、电子学系统、机械系统、重建算法与人机接口界面等子系统。探测器阵列通常由一系列光电倍增管组成。光电倍增管的输出信号由电子学系统进行处理，数字化之后进入重建服务器进行图像重建。单光子发射断层成像系统中的电子学子系统通常包括对光电倍增管信号的放大、成型、数字化、以及数字化后处理等步骤。但是，传统的单光子发射断层成像系统中的电子学子系统需要采用大量的模拟电路来处理多个光电倍增管的信号，系统规模较大。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种用于单光子发射断层成像的电子学系统的信号处理方法，该信号处理方法集成度高、数字处理方法灵活、并行处理速度快。本专利技术的另一个目的在于提出一种用于单光子发射断层成像的电子学系统以及具有该系统的单光子发射断层成像设备。为达到上述目的，本专利技术一方面实施例提出一种用于单光子发射断层成像的电子学系统的信号处理方法，所述电子学系统与用于单光子发射断层成像的探测器连接，所述探测器包括多路光电倍增管，所述信号处理方法包括以下步骤:所述电子学系统并行采集所述多路光电倍增管对应的输出模拟信号，并分别对每一路输出模拟信号进行预数字化处理；所述电子学系统将每一路被预数字化处理的模拟信号转换为数字信号；所述电子学系统将多路数字信号转换为并行数字化信号；所述电子学系统通过一个数字处理模块对所述并行数字化信号进行数字处理；以及所述电子学系统将数字处理之后的信号发送至上位机，以及接收所述上位机的参数调整命令。根据本专利技术实施例的用于单光子发射断层成像的电子学系统的信号处理方法，通过并行采集光电倍增管的输出模拟信号，并独立地对多路输出模拟信号进行预数字化处理即采用并行化的模拟方案，进而将转换的数字信号换为并行数字化信号，并通过一个数字处理模块对并行数字化信号进行数字处理，数字集成化高，兼顾采集精度与处理速度。另夕卜，电子学系统将数字处理之后的信号发送至上位机，数字处理方法灵活，以及电子学系统接收上位机的参数调整命令，易于调整配置参数、易于升级。进一步地，所述电子学系统分别对每一路输出模拟信号进行预数字化处理具体包括:所述电子学系统对每一路输出模拟信号进行预放大；所述电子学系统对每一路被预放大之后的模拟信号进行基线校正；所述电子学系统对每一路被基线校正之后的模拟信号进行增益校正；所述电子学系统对每一路被增益校正之后的模拟信号进行单端-差分转换处理。进一步地，所述电子学系统对每一路被预放大之后的模拟信号进行基线校正具体包括:所述电子学系统接收所述上位机发送的数字化基线值；所述电子学系统将所述数字化基线值转换为基线模拟信号；以及所述电子学系统将所述基线模拟信号与被预防大之后的模拟信号进行减法计算以校正所述被预防大之后的模拟信号的基线。更进一步地，所述电子学系统对每一路被基线校正之后的模拟信号进行增益校正具体包括:所述电子学系统接收所述上位机发送的数字化增益值；所述电子学系统将所述数字化增益值转换为增益模拟信号；以及所述电子学系统根据所述增益模拟信号对被基线校正之后的模拟信号进行放大或者缩小。进一步地，所述电子学系统对所述并行数字化信号进行数字处理，并将数字处理之后的信号发送至上位机具体包括:所述电子学系统对所述并行数字化信号进行数字积分计算，并根据数字积分计算结果生成伽马光子事例；以及所述电子学系统将所述伽马光子事例发送至所述上位机，以使所述上位机根据所述伽马光子事例还原所述探测器捕获的原始伽马光子的能量和入射位置。进一步地，所述电子学系统对所述并行数字化信号进行数字积分计算，并根据数字积分计算结果生成伽马光子事例具体包括:所述电子学系统将所述数字化信号与预设阈值进行比较；如果所述数字化信号大于所述预设阈值则满足数字积分条件，所述电子学系统将满足所述数字积分条件的所述数字化信号进行数字积分计算并生成积分结果；所述电子学系统将所述积分结果作为对应伽马光子事例中的能量；以及所述电子学系统将所述预设个数的所述数字信号中的预设位置对应的时刻作为所述对应伽马光子事例中的产生时刻。另外，所述电子学系统对所述并行数字化信号进行数字处理进一步包括:当所述数字化信号大于所述预设阈值时，所述电子学系统进一步判断所述数字化信号是否存在堆积；以及如果所述数字化信号存在堆积，则所述电子学系统对所述数值信号对应的伽马光子事例进行标记。另外，上述信号处理方法还包括:在生成伽马光子事例中的能量和产生时刻之后，所述电子学系统对所述伽马光子事例进行事例整合。为达到上述目的，本专利技术另一方面实施例提出一种用于单光子发射断层成像的电子学系统，该电子学系统包括:并行采集模块，用于并行采集多路光电倍增管对应的输出模拟信号；预数字化处理模块，用于分别对每一路输出模拟信号进行预数字化处理；模数转换模块，用于将每一路被预数字化处理之后的模拟信号转换为数字信号；串并转换模块，用于将多路所述数字信号转换为并行数字化信号；数字处理模块，用于对所述并行数字化信号进行数字处理，并将数字处理之后的信号发送至上位机，以及接收所述上位机的参数调整命令。根据本专利技术实施例的用于单光子发射断层成像的电子学系统，通过并行采集模块并行采集光电倍增管的输出模拟信号，并通过预数字化处理模块独立地对多路输出模拟信号进行预数字化处理即采用并行化的模拟方案，电路更加简单，进而通过串并转换模块将数字信号换为并行数字化信号，并通过数字处理模块对并行数字化信号进行数字处理，数字集成化高，所以采集精度高、速度快，另外，数字处理模块将数字处理之后的信号发送至上位机，数字处理更加灵活，以及接收上位机的参数调整命令，易于调整配置参数、易于升级。进一步地，所述数字处理模块包括:数字调整接口，用于接收所述上位机发送的参数调整命令。进一步地，所述参数调整命令包括数字化基线值和数字化增益值，所述预数字化处理模块包括:数模转换单元，用于将所述数字化基线值转换为基线模拟信号，以及将所述数字化增益值转换为增益模拟信号；预放大单元，用于对每一路输出模拟信号进行预放大；基线校正单元，用于根据所述基线模拟信号对每一路被预放大之后的模拟信号进行基线校正；增益校正单元，用于根据所述增益模拟信号对每一路被基线校正之后的模拟信号进行增益校正；单端-差分转换单元，所述单端-差分转换单元用于对每一路被增益校正之后的模拟信号进行单端-差分转换处理。为达到上述目的，本专利技术的再一方面实施例提出一种单光子发射断层成像设备，该单光子发射断层成像设备包括上述方面实施例所述的电子学系统。根据本专利技术实施例的单光子发射断层成像设备，通过上述方面实施例的电子学系统，数据采集精度更高、信号处理速度更快，设备的电路系统规模减小。【附图本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于单光子发射断层成像的电子学系统的信号处理方法，其特征在于，所述电子学系统与用于单光子发射断层成像的探测器连接，所述探测器包括多路光电倍增管，所述信号处理方法包括以下步骤：所述电子学系统并行采集所述多路光电倍增管输出对应的模拟信号，并分别对每一路输出模拟信号进行预数字化处理；所述电子学系统将每一路被预数字化处理的模拟信号转换为数字信号；所述电子学系统将多路串行数字信号转换为并行数字化信号；所述电子学系统通过一个数字处理模块对所述并行数字化信号进行处理；以及所述电子学系统将数字处理之后的信号发送至上位机，以及接收所述上位机的参数调整命令。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘亚强，鲍天威，张弥，李永亮，陈思，龚光华，王石，刘迈，
申请(专利权)人：北京永新医疗设备有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。