用于使正電子發(fā)射斷層攝影(PET)檢測器模塊同步的方法和系統(tǒng)技術(shù)方案

一種用于正電子發(fā)射斷層攝影(PET)系統(tǒng)(10)的檢測器模塊(50)包括光學(xué)收發(fā)器(66)，所述光學(xué)收發(fā)器接收來自PET處理系統(tǒng)(48)的光學(xué)數(shù)據(jù)流。數(shù)據(jù)流包括脈沖串，所述脈沖串運(yùn)送命令以生成同步/重置脈沖。所述系統(tǒng)(10)還包括同步電路(70)，所述同步電路(70)被配置為同時對脈沖串進(jìn)行抖動清除并且進(jìn)行以下中的一個：1)對脈沖串的脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)；以及2)針對丟失脈沖監(jiān)測脈沖串。同步電路(70)還被配置為：響應(yīng)于計(jì)數(shù)出預(yù)定數(shù)目的脈沖或檢測出丟失脈沖，提取來自脈沖串的抖動清除脈沖，以生成抖動清除同步/重置脈沖。所述系統(tǒng)(10)還包括內(nèi)部時鐘(64)，所述內(nèi)部時鐘接收抖動清除同步/重置脈沖。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】用于使正電子發(fā)射斷層攝影(PET)檢測器模塊同步的方法和系統(tǒng)
本申請總體涉及核醫(yī)學(xué)成像。本申請具體應(yīng)用于與正電子發(fā)射斷層攝影(PET)的結(jié)合，并且將具體參考其進(jìn)行描述。然而，應(yīng)當(dāng)理解，本申請也具體應(yīng)用于其他使用場景，并且不必限于前述應(yīng)用。
技術(shù)介紹
在PET中，伽馬光子對被同時檢測以定義響應(yīng)線(LOR)。每個光子被檢測到的時間用于識別同時發(fā)生的對，在飛行時間(TOF)PET中，每個同時發(fā)生的對的相對檢測時間用于沿著LOR定位輻射事件。由于伽馬光子以光速行進(jìn)，因此利用納秒級的分辨率測量檢測時間。逐漸地，PET系統(tǒng)正在采用固態(tài)PET檢測器模塊進(jìn)行檢測，其中，檢測器模塊被定位為環(huán)繞感興趣區(qū)域。每個檢測器模塊檢測伽馬光子撞擊，將事件數(shù)字化，并且將具有對應(yīng)時間戳的數(shù)字化事件發(fā)送到PET后端。然后采用時間戳以配對光子撞擊，并且沿著LOR定位輻射事件。為了準(zhǔn)確測量時間，通常在十個皮秒之內(nèi)使PET檢測器同步。使PET檢測器的所有時鐘同步，以在相同的速度下運(yùn)行。這通常通過將永久低抖動參考時鐘分布到PET檢測器來執(zhí)行。而且，同步/重置脈沖被發(fā)射到PET檢測器，以檢查同步或重置時鐘。采用固態(tài)PET檢測器的已知PET系統(tǒng)使用電纜，以使參考時鐘同步。這些纜線增加采用固態(tài)PET檢測器的PET系統(tǒng)的尺寸和成本。而且，在PET/磁共振(MR)系統(tǒng)中，不期望具有更多的電纜。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
克服這些問題的一個解決方案是使用具有玻璃纖維或塑料纖維的光學(xué)通信。然而，諸如解決方案需要光學(xué)收發(fā)器，這產(chǎn)生高額成本和高能耗。而且，需要大量的空間。甚至，光學(xué)收發(fā)器具有針對TOFPET的不良抖動。因此，優(yōu)選減少光學(xué)收發(fā)器的量。本申請?zhí)峁┛朔鲜鎏魬?zhàn)和其他挑戰(zhàn)的新的并且改進(jìn)的方法和系統(tǒng)。根據(jù)一個方面，一種用于正電子發(fā)射斷層攝影(PET)系統(tǒng)的檢測器模塊包括光學(xué)收發(fā)器，所述光學(xué)收發(fā)器接收來自PET處理系統(tǒng)的光學(xué)數(shù)據(jù)流。數(shù)據(jù)流包括脈沖串，所述脈沖串運(yùn)送命令以生成同步/重置脈沖。所述系統(tǒng)還包括同步電路，所述同步電路被配置為同時對所述脈沖串進(jìn)行抖動清除(jitterclean)以及進(jìn)行以下中的一個：1)對脈沖串的脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)；以及2)針對丟失脈沖監(jiān)測脈沖串。所述同步電路還被配置為：響應(yīng)于計(jì)數(shù)出預(yù)定數(shù)目的脈沖或檢測出丟失脈沖，提取來自脈沖串的抖動清除脈沖，以生成抖動清除同步/重置脈沖。所述系統(tǒng)還包括內(nèi)部時鐘，所述內(nèi)部時鐘接收抖動清除同步/重置脈沖。根據(jù)另一方面，提供了一種用于使正電子發(fā)射斷層攝影(PET)系統(tǒng)的檢測器模塊與其他檢測器模塊同步的方法。所述方法包括光學(xué)地接收來自PET處理系統(tǒng)的光學(xué)數(shù)據(jù)流。數(shù)據(jù)流包括脈沖串，所述脈沖串運(yùn)送命令以生成同步/重置脈沖。所述方法還包括同時對脈沖串進(jìn)行抖動清除以及進(jìn)行以下中的一個：1)對脈沖串的脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)；以及2)針對丟失脈沖監(jiān)測脈沖串。響應(yīng)于計(jì)數(shù)出預(yù)定數(shù)目的脈沖或檢測出丟失脈沖，從脈沖串提取抖動清除脈沖以生成抖動清除同步/重置脈沖。抖動清除同步/重置脈沖被提供給內(nèi)部時鐘。根據(jù)另一方面，正電子發(fā)射斷層攝影(PET)系統(tǒng)包括PET處理系統(tǒng)，所述PET處理系統(tǒng)生成時鐘信號和同步/重置脈沖信息，并且根據(jù)接收到的事件數(shù)據(jù)重建PET圖像。PET處理系統(tǒng)包括光學(xué)收發(fā)器，所述光學(xué)收發(fā)器將時鐘信號和同步/重置脈沖信息轉(zhuǎn)換為光學(xué)數(shù)據(jù)流，并且將光學(xué)事件信息轉(zhuǎn)換為接收到的事件數(shù)據(jù)。PET系統(tǒng)還包括多個檢測器模塊，所述多個檢測器模塊被布置到形成的檢查區(qū)域的接收到的伽馬光子。每個檢測器模塊包括將光信號轉(zhuǎn)換為電信號的收發(fā)器、從電信號提取時鐘信號和同步/重置脈沖的同步電路、利用時鐘信號和同步/重置脈沖被同步/重置的時鐘以及將所接收的伽馬光子轉(zhuǎn)換為事件數(shù)據(jù)的檢測器網(wǎng)格。所述收發(fā)器還將事件數(shù)據(jù)和接收伽馬光子的位置的信息以及來自時鐘的時間戳轉(zhuǎn)換為光學(xué)事件信息。PET系統(tǒng)還包括多條光纖，所述多條光纖將PET處理系統(tǒng)與檢測器模塊中的每個進(jìn)行連接，以同時將光學(xué)數(shù)據(jù)流運(yùn)送到檢測器模塊，并且將光學(xué)事件信息從每個檢測器模塊運(yùn)送到PET處理系統(tǒng)。一個優(yōu)點(diǎn)在于減少了尺寸和成本。另一優(yōu)點(diǎn)在于減少了電連接的數(shù)目。另一優(yōu)點(diǎn)在于低抖動時鐘信號和同步/重置脈沖。對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，通過閱讀和理解下面的詳細(xì)說明，本專利技術(shù)的其他優(yōu)點(diǎn)仍將是顯而易見的。附圖說明本專利技術(shù)可以采用各種部件和部件的布置，以及各種步驟和步驟的布置的形式。附圖僅用于圖示優(yōu)選實(shí)施例的目的，并且不應(yīng)被解讀為對本專利技術(shù)的限制。圖1圖示了采用固態(tài)檢測器模塊的正電子發(fā)射斷層攝影(PET)系統(tǒng)。圖2圖示了檢測器模塊。圖3圖示了時鐘恢復(fù)。圖4圖示了檢測器模塊的同步電路。圖5圖示了抖動清除器的輸入和輸出。圖6圖示了無抖動同步脈沖的生成。圖7圖示了PET處理系統(tǒng)。圖8圖示了用于將時鐘信號和同步/重置脈沖分布到多個檢測器模塊的第一方法。圖9圖示了用于將時鐘信號和同步/重置脈沖分布到多個檢測器模塊的第二方法。圖10圖示了用于使PET系統(tǒng)的檢測器模塊與其他檢測器模塊同步的方法。具體實(shí)施方式參考圖1，正電子發(fā)射斷層攝影(PET)系統(tǒng)10包括多個固態(tài)檢測器模塊12、14、16、18、20、22、24、26，所述多個固態(tài)檢測器模塊被布置在(通常在圓圈中)用于接收患者的感興趣區(qū)域(ROI)30以進(jìn)行成像的成像體積28的周圍。而且，PET系統(tǒng)10能夠包括患者支撐臺(未示出)，諸如患者床，以支撐患者和/或?qū)OI30定位在成像體積28中。ROI30的范例包括但不限于：心臟、大腦、甲狀腺、骨骼、關(guān)節(jié)、韌帶、肌腱、肌肉、神經(jīng)、腎、肺、腫瘤、病變等。在成像前，ROI30被注射一種或多種放射性同位素。這樣的放射性同位素的范例包括但不限于：Tc-99m、I-131、Ga-67以及In-111。放射性同位素能夠與放射性配體組合并且進(jìn)行注射，以創(chuàng)造結(jié)合到特定類型的組織或優(yōu)選被特定類型的組織吸收的放射性藥物。ROI30然后被定位在成像體積28中。例如，患者被定位在患者支撐臺上，并且患者支撐臺將ROI30移動到成像體積28中。檢測器模塊12、14、16、18、20、22、24、26在成像期間接收由被注射到ROI30中的放射性同位素發(fā)射的伽馬光子。所接收的伽馬光子撞擊檢測器模塊12、14、16、18、20、22、24、26的接收面32、34、36、38、40、42、44、46。例如，從ROI30發(fā)射如圖示的伽馬光子對，并且所述伽馬光子對近乎同時地撞擊第一檢測器模塊12和第二檢測器模塊20。檢測器模塊12、14、16、18、20、22、24、26然后將這些事件數(shù)字化，并且將具有對應(yīng)時間戳的數(shù)字化事件發(fā)送到PET系統(tǒng)10的PET處理系統(tǒng)48。數(shù)字化事件合適地識別在接收面32、34、36、38、40、42、44、46上對應(yīng)伽馬光子撞擊的位置、接收檢測器、事件的能量以及時間戳。如以下討論的，使用時間戳，PET處理系統(tǒng)48將事件進(jìn)行配對并且執(zhí)行圖像重建。參考圖2，檢測器模塊12、14、16、18、20、22、24、26中的每個50包括多個輻射敏感元件52。多個輻射敏感元件52定義針對光子(諸如伽馬光子或可見光光子)的檢測網(wǎng)格54。多個輻射敏感元件52能夠直接或間接地檢測伽馬光子。當(dāng)多個輻射敏感元件52直接地檢測伽馬光子時，檢測網(wǎng)格54通常定義檢測器模塊50的接收面56。對于本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種用于正電子發(fā)射斷層攝影(PET)系統(tǒng)(10)的檢測器模塊(50)，所述檢測器模塊(50)包括：光學(xué)收發(fā)器(66)，其接收來自PET處理系統(tǒng)(48)的光學(xué)數(shù)據(jù)流，所述數(shù)據(jù)流包括運(yùn)送命令以生成同步/重置脈沖的脈沖串；同步電路(70)，其被配置為：同時對所述脈沖串進(jìn)行抖動清除并且進(jìn)行以下中的一個：對所述脈沖串的所述脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)；以及，針對丟失脈沖監(jiān)測所述脈沖串；并且，響應(yīng)于計(jì)數(shù)出預(yù)定數(shù)目的脈沖或檢測出所述丟失脈沖，從所述脈沖串提取抖動清除脈沖，以生成抖動清除同步/重置脈沖；以及，內(nèi)部時鐘(64)，其接收所述抖動清除同步/重置脈沖。

【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】2012.02.28 US 61/604,2471.一種用于正電子發(fā)射斷層攝影(PET)系統(tǒng)(10)的檢測器模塊(50)，所述檢測器模塊(50)包括：光學(xué)收發(fā)器(66)，其接收來自PET處理系統(tǒng)(48)的光學(xué)數(shù)據(jù)流，所述數(shù)據(jù)流包括運(yùn)送命令以生成同步/重置脈沖的脈沖串；同步電路(70)，其被配置為：同時對所述脈沖串進(jìn)行抖動清除并且進(jìn)行以下中的一個：對所述脈沖串的所述脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)；以及，針對丟失脈沖監(jiān)測所述脈沖串；并且，響應(yīng)于計(jì)數(shù)出預(yù)定數(shù)目的脈沖或檢測出所述丟失脈沖，從所述脈沖串提取抖動清除脈沖，以生成抖動清除同步/重置脈沖；以及，內(nèi)部時鐘(64)，其接收所述抖動清除同步/重置脈沖。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測器模塊(50)，其中，所述同步電路(70)還被配置為：使用時鐘恢復(fù)從所述數(shù)據(jù)流恢復(fù)時鐘信號；并且，對所恢復(fù)的時鐘信號進(jìn)行抖動清除。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的檢測器模塊(50)，其中，所述同步電路(70)包括：第一抖動清除器電路(74)，其對所恢復(fù)的時鐘信號進(jìn)行抖動清除；第二抖動清除器電路(76)，其對所述脈沖串進(jìn)行抖動清除；計(jì)數(shù)器電路(78)，其對所述脈沖串的所述脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)；以及，組合器電路(80)，其提取所述抖動清除同步/重置脈沖。4.根據(jù)權(quán)利要求2和3中的任一項(xiàng)所述的檢測器模塊(50)，其中，所述同步電路(70)包括現(xiàn)場可編程門陣列，所述現(xiàn)場可編程門陣列從所述數(shù)據(jù)流恢復(fù)所述時鐘信號。5.根據(jù)權(quán)利要求1-3中的任一項(xiàng)所述的檢測器模塊(50)，還包括：多個輻射敏感元件(52)，其定義檢測網(wǎng)格(54)，所述檢測網(wǎng)格響應(yīng)于光子撞擊而生成電脈沖；控制器(62)，其被配置為：接收來自所述多個輻射敏感元件(52)的所述電脈沖；并且，響應(yīng)于接收電脈沖，生成識別在所述檢測網(wǎng)格(54)上所述光子撞擊的位置的事件數(shù)據(jù)；并且，將具有根據(jù)所述內(nèi)部時鐘(64)確定的時間戳的所生成的事件數(shù)據(jù)發(fā)射到所述PET處理系統(tǒng)(48)。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的檢測器模塊(50)，還包括：一個或多個閃爍體元件(58)，其響應(yīng)于由來自要被成像的感興趣區(qū)域ROI(30)的伽馬光子撞擊而生成可見光子，所述閃爍體元件(58)被光學(xué)地耦合到所述檢測網(wǎng)格(54)。7.一種PET系統(tǒng)(10)，包括：多個檢測器模塊(12、14、16、18、20、22、24、26)，其被布置在感興趣區(qū)域ROI(30)的周圍，每個都是根據(jù)權(quán)利要求1-6中的任一項(xiàng)所述的檢測器模塊(50)；所述PET處理系統(tǒng)(48)，其被光學(xué)地連接到所述多個檢測器模塊(12、14、16、18、20、22、24、26)，所述PET處理系統(tǒng)(48)被配置為：整合時鐘信號與所述數(shù)據(jù)流，所述數(shù)據(jù)流包括運(yùn)送所述命令以生成所述同步/重置脈沖的所述脈沖串；并且，將所述數(shù)據(jù)流同時發(fā)射到所述多個檢測器模塊(12、14、16、18、20、22、24、26)中的每個。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的PET系統(tǒng)(10)，其中，所述PET處理系統(tǒng)(48)包括：至少一個處理器(122、126)，其被編程為：接收來自所述多個檢測器模塊(12、14、16、18、20、22、24、26)的針對多個事件的事件數(shù)據(jù)，針對每個事件的事件數(shù)據(jù)識別在所述多個檢測器模塊(12、14、16、18、20、22、24、26)中的一個的檢測網(wǎng)格(54)上光子撞擊的位置，并且...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：B·魏斯勒，P·K·格布哈特，
申請(專利權(quán))人：皇家飛利浦有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：荷蘭;NL