一种闪烁脉冲数字化的方法及装置制造方法及图纸

一种闪烁脉冲数字化的方法，根据闪烁脉冲特点设置n个阈值电压V_th；由n个低压差分信号接收端口构成电压比较单元，当待采样脉冲越过任意一个阈值时，该电压比较单元输出一状态跳变以及该状态跳变所对应的阈值电压；利用时间数字转换器对状态跳变的时间进行数字化采样；同时识别该状态跳变对应的阈值电压，获得闪烁脉冲电压时间对，完成闪烁脉冲的数字化。一种闪烁脉冲数字化的装置，其包括闪烁脉冲转换单元、阈值比较单元、时间数字化单元及数据处理与传输单元。本发明专利技术利用现场可编程门阵列中数字差分接口实现阈值比较，获取闪烁脉冲的电压时间对，从而实现闪烁脉冲的数字化，极大的简化了系统结构，提高了系统的集成度，降低了系统功耗。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及正电子发射断层成像设备领域，尤其涉及一种正电子发射断层成像设备中闪烁脉冲采集与处理的方法及装置。
技术介绍
正电子发射断层成像(Positron Emission Tomography,全文均简称PET)通过捕捉人体内因正子湮灭而发出的gamma光子获取以正电子核素为标记的示踪剂在人体内的分布情况，进而获取脏器功能，代谢等病理生理特征。获取gamma光子所携带的能量、位置以及时间信息的准确性直接影响到系统成像的性能。闪烁脉冲采集与处理单元是PET系统 中的关键核心部件，主要功能为处理前端探测器形成的闪烁脉冲，获取ga_a光子所携带的能量、位置以及时间信息。为了保证PET系统的性能，希望所使用的闪烁脉冲采集与处理单元，具有精度高，性能稳定，便于实时校正、集成度高等特点。现有的闪烁脉冲采集与处理单元多由模拟电路和数字电路构成的混合系统，闪烁脉冲信息的提取多为模拟电路，数字电路主要用来对相应信息的采集、存储与传输。以这种闪烁脉冲采集与处理单元实现的PET系统难以进行实时校正，对工作环境要求严格。设计实现全数字化的PET系统，可以有效的解决上述问题。要实现全数字化PET系统，首先需要实现闪烁脉冲采集与处理单元的全数字化。在全数字化闪烁脉冲采集与处理单元的设计与实现方面，Qingguo Xie等人提出了一种基于先验知识的闪烁脉冲数字化方法与装置(Xie, Q. and Kao, C. M. and Wang, X. and Guo, N. and Zhu, C. and Frisch, H. andMoses, ff. ff. and Chen, C. T. , ^Potentials of digitally sampling scintillation pulsesin timing determination in PET，，，IEEE Transactions on Nuclear Science,vol.56pp. 2607-2613 2009)。该方法通过阈值比较器与时间数字化器件获取脉冲越过设定阈值时的时间实现闪烁脉冲时间轴上的稀疏采样，利用获取的采样数据，根据闪烁脉冲的模型对闪烁脉冲进行重建，通过重建后的闪烁脉冲提取其所携带的信息。这种方法为闪烁脉冲数字化的实现提供了一种低成本的解决方案。增加阈值数可以获得更多的采样数据，提升脉冲重建的准确性，提高相关信息提取的精度。但阈值数的增加同样意味着系统中需要更多的阈值比较器，将会极大的增加系统功耗，降低系统集成度，提高系统成本。因此，针对现有的闪烁脉冲采集与处理技术中存在的问题，有必要提供一种新的数字化闪烁脉冲采集与处理的方法与装置，以克服现有技术中闪烁脉冲采集与处理单元的缺陷。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种能避免使用比较器、提高装置集成度、降低系统功耗的闪烁脉冲数字化的方法与装置。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案一种闪烁脉冲数字化的方法，其步骤如下(I)根据闪烁脉冲特点设置η个阈值电压V_th，其中，η为大于I小于512的整数；(2)由η个低压差分信号接收端口构成电压比较单元，当待采样脉冲越过步骤(I)中设置的任意一个阈值时，该电压比较单元将会输出一状态跳变以及该状态跳变所对应的阈值电压；其中所述低压差分信号接收端口用于实现闪烁脉冲与阈值电压的比较；(3)利用时间数字转换器对步骤(2)中的状态跳变的时间进行数字化采样；同时识别该状态跳变对应的阈值电压，获得闪烁脉冲电压时间对，完成闪烁脉冲的数字化。优选的，在上述闪烁脉冲数字化的方法中，所述步骤(I)中阈值电压V_th的设置标准为确定待采样闪烁脉冲幅值范围，根据待采样脉冲的幅值选择阈值电压，使得阈值电压均位于待采样闪烁脉冲的幅值范围之内。优选的，在上述闪烁脉冲数字化的方法中，所述步骤(I)中阈值电压V_th的设置标准为确定待采样闪烁脉冲幅值范围，根据待采样脉冲的幅值选择阈值电压，使得所设置的阈值电压中至少有一个阈值位于待采样闪烁脉冲的幅值范围之内。 优选的，在上述闪烁脉冲数字化的方法中，所述步骤(2)中低压差分信号接收端口也可为正极性射极耦合逻辑信号接收端口或射极耦合逻辑信号接收端口或电流模式逻辑信号接受端口或微型低电压差分信号接受端口或低摆幅差分信号接受端口或总线型低压差分信号接受端口。优选的，在上述闪烁脉冲数字化的方法中，所述步骤(2)中低压差分信号接收端口也可为具有正负输入端并通过正负输入端电压差判断信号逻辑状态的数字信号接受端口。优选的，在上述闪烁脉冲数字化的方法中，所述步骤(2)中电压比较单元也可由电压比较器构成。优选的，在上述闪烁脉冲数字化的方法中，所述步骤(2)中由低压差分信号接收端口构成电压比较单元的具体实现方法为该电压比较单元由m个低压差分信号接收端口构成；待采样闪烁脉冲未分路直接经过直流偏置电路获得一直流偏置电压V_bias后再分为m路，每路分别接入低压差分信号接收端口的一端；低压差分信号接收端口的另一端接入参考电压V_reference ;其中，m为大于I小于512的整数,所述直流偏置电压V_bias、参考电压 V_reference 以及阈值电压 V_th 之间的关系为V_reference=V_th+V_bais。优选的，在上述闪烁脉冲数字化的方法中，所述步骤(2)中由低压差分信号接收端口构成电压比较单元的具体实现方法为该电压比较单元由m个低压差分信号接收端口构成；待采样闪烁脉冲分为m路，每路脉冲均经过直流偏置电路获得一直流偏置电压V_bias后分别接入低压差分信号接收端口的一端；低压差分信号接收端口的另一端接入参考电压V_reference ;其中，m为大于I小于512的整数，所述直流偏置电压V_bias、参考电压V_reference 以及阈值电压 V_th 之间的关系为V_reference=V_th+V_bais。优选的，在上述闪烁脉冲数字化的方法中，所述步骤(2)中由低压差分信号接收端口构成电压比较单元的具体实现方法为该电压比较单元由m个低压差分信号接收端口构成；待采样闪烁脉冲分为m路后分别接入低压差分信号接收端口的一端；低压差分信号接收端口的另一端接入参考电压V_ref erence ;其中，m为大于I小于512的整数，所述参考电压V_reference以及阈值电压V_th之间的关系为V_reference=V_th。优选的，在上述闪烁脉冲数字化的方法中，所述步骤(2)中低压差分信号接收端口为现场可编程门阵列中支持数字差分信号协议的可编程输入输出管脚配置构成或为专用集成芯片。一种闪烁脉冲数字化的装置，其包括闪烁脉冲转换单元，用以实现闪烁脉冲的直流偏置电&V_bias输出，所述闪烁脉冲转换单元包括直流偏置电路，所述待采样脉冲经过所述直流偏置电路获得分为m路的直流偏置电压V_bias之后接入现场可编程门阵列中支持低压差分信号传输协议的可编程输入输出管脚的一端，其中，m为大于I小于512的整数；阈值比较单元，用以在闪烁脉冲越过所设任意一阈值电压时输出一状态跳变以及该状态跳变对应的阈值电压；该阈值比较单元由m个低压差分信号输入端口构成，该低压差分信号输入端口用于实现待采样脉冲与阈值电SV_th的比较，在待采样脉冲的幅值本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种闪烁脉冲数字化的方法，其特征在于：步骤如下：（1）根据闪烁脉冲特点设置n个阈值电压V_th，其中，n为大于1小于512的整数；（2）由n个低压差分信号接收端口构成电压比较单元，当待采样脉冲越过步骤（1）中设置的任意一个阈值时，该电压比较单元将会输出一状态跳变以及该状态跳变所对应的阈值电压；其中所述低压差分信号接收端口用于实现闪烁脉冲与阈值电压的比较；（3）利用时间数字转换器对步骤（2）中的状态跳变的时间进行数字化采样；同时识别该状态跳变对应的阈值电压，获得闪烁脉冲电压时间对，完成闪烁脉冲的数字化。

【技术特征摘要】
1.一种闪烁脉冲数字化的方法，其特征在于步骤如下 (I)根据闪烁脉冲特点设置η个阈值电压V_th，其中，η为大于I小于512的整数； (2 )由η个低压差分信号接收端口构成电压比较单元，当待采样脉冲越过步骤(I)中设置的任意一个阈值时，该电压比较单元将会输出一状态跳变以及该状态跳变所对应的阈值电压；其中所述低压差分信号接收端口用于实现闪烁脉冲与阈值电压的比较； (3)利用时间数字转换器对步骤(2)中的状态跳变的时间进行数字化采样；同时识别该状态跳变对应的阈值电压，获得闪烁脉冲电压时间对，完成闪烁脉冲的数字化。2.根据权利要求I所述的闪烁脉冲数字化的方法，其特征在于所述步骤(I)中阈值电SV_th的设置标准为确定待采样闪烁脉冲幅值范围，根据待采样脉冲的幅值选择阈值电压，使得阈值电压均位于待采样闪烁脉冲的幅值范围之内。3.根据权利要求I所述的闪烁脉冲数字化的方法，其特征在于所述步骤(I)中阈值电&v_th的设置标准为确定待采样闪烁脉冲幅值范围，根据待采样脉冲的幅值选择阈值电压，使得所设置的阈值电压中至少有一个阈值位于待采样闪烁脉冲的幅值范围之内。4.根据权利要求I所述的闪烁脉冲数字化的方法，其特征在于所述步骤(2)中低压差分信号接收端口也可为正极性射极耦合逻辑信号接收端口或射极耦合逻辑信号接收端口或电流模式逻辑信号接受端口或微型低电压差分信号接受端口或低摆幅差分信号接受端口或总线型低压差分信号接受端口。5.根据权利要求I所述的闪烁脉冲数字化的方法，其特征在于所述步骤(2)中低压差分信号接收端口也可为具有正负输入端并通过正负输入端电压差判断信号逻辑状态的数字信号接受端口。6.根据权利要求I所述的闪烁脉冲数字化的方法，其特征在于所述步骤(2)中电压比较单元也可由电压比较器构成。7.根据权利要求I所述的闪烁脉冲数字化的方法，其特征在于所述步骤(2)中由低压差分信号接收端口构成电压比较单元的具体实现方法为该电压比较单元由m个低压差分信号接收端口构成；待采样闪烁脉冲未分路直接经过直流偏置电路获得一直流偏置电压V_bias后再分为m路，每路分别接入低压差分信号接收端口的一端；低压差分信号接收端口的另一端接入参考电压V_reference ;其中，m为大于I小于512的整数，所述直流偏置电压V_bias、参考电压V_reference以及阈值电压V_th之间的关系为V_reference=V_th+V—bais08.根据权利要求I所述的闪烁脉冲数字化的方法，其特征在于所述步骤(2)中由低压差分信号接收端口构成电压比较单元的具体实现方法为该电压比较单元由m个低压差分信号接收端口构成；待采样闪烁脉冲分为m路，每路脉冲均经过直流偏置电路获得一直流偏置电压V_bias后分别接入低压差分信号接收端口的一端；低压差分信号接收端口的另一端接入参考电压ALreference ;其中，m为大于I小于512的整数，所述直流偏置电压V_bias、参考电压V_reference以及阈值电压V_th之间的关系为V_reference=V_th+V_bais09.根据权利要求I所述的闪烁脉冲数字化的方法，其特征在于所述步骤(2)中由低压差分信号接收端口构成电压比较单元的具体实现方法为该电压比较单元由m个低压差分信号接收端口构成；待采样闪烁脉冲分为m路后分别接入低压差分信号接收端口的一端；低压差分信号接收端口的另一端接入参考电压V_referenCe ;其中，m为大于I小于512的整数，所述参考电压V_reference以及阈值电压V_th之间的关系为V_reference=V_th。10.根据权利要求I...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢庆国，奚道明，温惠华，刘祥，刘苇，
申请(专利权)人：苏州瑞派宁科技有限公司，
类型：发明
国别省市：