【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及医学影像，特别是涉及一种信号数字化方法、装置、计算机存储介质以及数字pet系统。
技术介绍
1、传统pet（positron emission tomography，正电子发射断层计算机成像）数字化过程中采用pmt（photomultiplier tube，光电倍增管）将闪烁晶体转换的可见光信号转换为模拟电信号，然后通过匹配的逻辑电路进行信号的滤波、整形、放大、积分以及符合处理，进一步将符合事件以数字化形式发送至计算机进行图像重建。
2、相较于传统pet，数字pet技术使用更高效的sipm（silicon photomultiplier，硅光电倍增管）进行光电转换，采用多电压阈值采样（multi-voltage threshold，以下简称mvt）方法直接在脉冲采样的源头将信号数字化，然后利用软件算法替代传统模拟电路提取信息并进行图像重建。如图1所示，由于pet中的闪烁脉冲信号往往具有相对快速的上升沿和相对缓慢的下降沿，在mvt采样方法中，通常通过tdc（time to digital converter，时间数字转换器）获得输入的闪烁脉冲波形越过设定阈值的时间信息，每一路通道中的其中一个tdc用于在上升沿对闪烁脉冲越过对应阈值（v1、v2、v3、v4）的时间（t1、t2、t3、t4）进行转换，另一个tdc用于在下降沿对闪烁脉冲低于该阈值的时间（t5、t6、t7、t8）进行转换，从而根据对应的电压-时间对（v1、t1）、（v2、t2）、（v3、t3）、（v4、t4）、（v4、t5）、（v3、t6）、（v
3、在现有数字pet技术中，由于sipm是一种以集成电路为基础的光电探测器，其包括若干单光子雪崩二极管（single photon avalanche diode，又称micro cell，简称mc）构成的阵列以及相应的辅助电路，其中每个mc都是一个光电传感像素。sipm采用施加偏置电压的方式使mc工作在盖革模式下，每个mc的状态只有1或0，本质上是一个数字信号，然而，其实际工作时将数百到数千个mc的二进制信号累加起来形成一个模拟闪烁脉冲信号输出，在sipm外部通过mvt方法来完成最终信号的数字化。该过程无法从闪烁信号中恢复入射光子时间序列，导致系统性能的物理极限难以突破；另一方面mvt方法配套的数字化电路中采用的电子元器件仍然较多，还有进一步优化的空间，系统整体的处理效率、系统功耗和成本仍有提升的空间。
技术实现思路
1、基于此，有必要针对传统方案存在的至少一种技术问题，提供一种信号数字化方法、装置、计算机存储介质以及数字pet系统。
2、根据本申请的第一个方面，提供一种信号数字化方法，包括：多通道分别生成计数阶跃信号，所述计数阶跃信号的波形表现为幅值随着被激发的光电转换器件的微元的数量呈阶梯式增加；对至少一个所述通道中的所述计数阶跃信号进行延迟；依次对所述计数阶跃信号采样，确定所述计数阶跃信号中每次状态变化时对应的时间序列；根据所述时间序列还原所述计数阶跃信号。
3、根据本申请的一个实施例，所述生成计数阶跃信号包括：当脉冲响应信号满足触发条件时，输出单位阶跃信号；基于所述单位阶跃信号生成计数阶跃信号。
4、根据本申请的一个实施例，所述当脉冲响应信号满足触发条件时，输出单位阶跃信号，包括：比较所述脉冲响应信号与触发阈值；响应于所述脉冲响应信号不小于所述触发阈值的比较结果，输出单位阶跃信号。
5、根据本申请的一个实施例，所述单位阶跃信号在所述光电转换器件的所述微元未被激发时，保持0输出状态，当所述微元被激发时，所述单位阶跃信号的幅值上升一个单位并保持所述幅值。
6、根据本申请的一个实施例，所述触发条件包括：预设一电压，当所述脉冲响应信号大于预设的所述电压时判定满足触发条件，输出所述单位阶跃信号；或者预设一波形特征，当所述脉冲响应信号的波形特征符合预设的所述波形特征时判定满足触发条件，输出所述单位阶跃信号。
7、根据本申请的一个实施例，预设的所述波形特征包括：波形的电压最大值达到预设电压阈值，波形的电流幅值达到预设电流阈值，或者波形累计电压达到预设幅值。
8、根据本申请的一个实施例，所述基于所述单位阶跃信号生成计数阶跃信号，包括：对所述单位阶跃信号进行加和处理，生成所述计数阶跃信号。
9、根据本申请的一个实施例，对所述单位阶跃信号进行加和处理，包括：多个所述单位阶跃信号通过同相比例加法电路加和后输出生成所述计数阶跃信号；或者将不同行、列对应输出的所述单位阶跃信号通过加法电路分别加和后输出生成所述计数阶跃信号；或者将各个单位阶跃信号设置对应的延时，然后再加和形成所述计数阶跃信号。
10、根据本申请的一个实施例，所述计数阶跃信号在光电转换器件的所述微元未被激发时，幅值保持0状态，当有一个所述微元被激发时，所述计数阶跃信号的幅值上升一个单位并保持所述幅值，当有n个所述微元被激发时，所述计数阶跃信号的幅值上升n个单位并保持，n为正整数。
11、根据本申请的一个实施例，所述对至少一个所述通道中的所述计数阶跃信号进行延迟，包括：同步接收多个所述通道中的所述计数阶跃信号；比较各所述计数阶跃信号的初始时间，将所述初始时间相同的所述计数阶跃信号延时后输出。
12、根据本申请的一个实施例，所述对至少一个所述通道中的所述计数阶跃信号进行延迟，包括：设置多个延时通道；将各所述通道中的所述计数阶跃信号延时后输出。
13、根据本申请的一个实施例，所述对至少一个所述通道中的所述计数阶跃信号进行延迟，包括：同步接收多个所述通道中的所述计数阶跃信号；多个所述通道中的所述计数阶跃信号经过延时后输出；比较各所述通道中所述计数阶跃信号的初始时间，按所述初始时间顺序将所述计数阶跃信号选通输出。
14、根据本申请的一个实施例，所述依次对所述计数阶跃信号采样，确定所述计数阶跃信号中每次状态变化时对应的时间序列，包括：记录所述计数阶跃信号中幅值发生跳变的时间点以及跳变次数；根据所述跳变次数将所述跳变的时间点信息形成时间序列。
15、根据本申请的一个实施例，所述时间序列包括：所述计数阶跃信号每次跳变对应的时间点信息、所有时间点信息统计形成的跳变次数信息以及每一个计数阶跃信号对应的来源物理地址信息。
16、根据本申请的一个实施例，所述根据所述时间序列还原所述计数阶跃信号，包括：确定计数阶跃信号对应的物理模型；根据所述物理模型和所述时间序列还原计数阶跃信号。
17、根据本申请的一个实施例，在根据所述时间序列还原所述计数阶跃信号后，所述信号数字化方法还包括：输出复位信号对所述脉冲响应信号进行清零。
18、根据本申请的第二个方面，提供一种信号数字化装置，包括：计数阶跃信号生成单元，所述计数阶跃信号生成单元配置为用于生成计数阶跃信号，所述计数阶跃信号的波形表现为幅值随着被激发的光电本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种信号数字化方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的信号数字化方法，其特征在于，所述生成计数阶跃信号包括：
3.根据权利要求2所述的信号数字化方法，其特征在于，所述当脉冲响应信号满足触发条件时，输出单位阶跃信号，包括：
4.根据权利要求3所述的信号数字化方法，其特征在于，所述单位阶跃信号在所述光电转换器件的所述微元未被激发时，保持0输出状态，当所述微元被激发时，所述单位阶跃信号的幅值上升一个单位并保持所述幅值。
5.根据权利要求3所述的信号数字化方法，其特征在于，所述触发条件包括：
6.根据权利要求5所述的信号数字化方法，其特征在于，预设的所述波形特征包括：
7.根据权利要求2所述的信号数字化方法，其特征在于，所述基于所述单位阶跃信号生成计数阶跃信号，包括：
8.根据权利要求7所述的信号数字化方法，其特征在于，对所述单位阶跃信号进行加和处理，包括：
9.根据权利要求8所述的信号数字化方法，其特征在于，所述计数阶跃信号在光电转换器件的所述微元未被激发时，幅值保持0状态，当
10.根据权利要求1所述的信号数字化方法，其特征在于，所述对至少一个所述通道中的所述计数阶跃信号进行延迟，包括：
11.根据权利要求1所述的信号数字化方法，其特征在于，所述对至少一个所述通道中的所述计数阶跃信号进行延迟，包括：
12.根据权利要求1所述的信号数字化方法，其特征在于，所述对至少一个所述通道中的所述计数阶跃信号进行延迟，包括：
13.根据权利要求1所述的信号数字化方法，其特征在于，所述依次对所述计数阶跃信号采样，确定所述计数阶跃信号中每次状态变化时对应的时间序列，包括：
14.根据权利要求13所述的信号数字化方法，其特征在于，所述时间序列包括：所述计数阶跃信号每次跳变对应的时间点信息、所有时间点信息统计形成的跳变次数信息以及每一个计数阶跃信号对应的来源物理地址信息。
15.根据权利要求1所述的信号数字化方法，其特征在于，所述根据所述时间序列还原所述计数阶跃信号，包括：
16.根据权利要求2所述的信号数字化方法，其特征在于，在根据所述时间序列还原所述计数阶跃信号后，所述信号数字化方法还包括：
17.一种信号数字化装置，其特征在于，包括：
18.根据权利要求17所述的信号数字化装置，其特征在于，所述计数阶跃信号生成单元包括：
19.根据权利要求18所述的信号数字化装置，其特征在于，所述探测模块包括：
20.根据权利要求18所述的信号数字化装置，其特征在于，所述触发条件包括：
21.根据权利要求20所述的信号数字化装置，其特征在于，预设的所述波形特征包括：
22.根据权利要求19所述的信号数字化装置，其特征在于，所述光子探测子模块包括：
23.根据权利要求18所述的信号数字化装置，其特征在于，所述信号处理模块包括：
24.根据权利要求23所述的信号数字化装置，其特征在于，多个所述探测模块分别通过对应的输入电阻接入所述同相比例加法电路的信号输入端，其中，每个所述输入电阻的阻值相同。
25.根据权利要求24所述的信号数字化装置，其特征在于，所述同相比例加法电路包括运算放大器、反馈电阻和接地电阻，其中，每个所述探测模块的输出端一一对应连接所述输入电阻并接入所述运算放大器的正极输入端，所述反馈电阻的一端连接所述运算放大器的正极输入端，所述反馈电阻的另一端连接所述运算放大器的输出端，所述运算放大器的负极输入端通过接地电阻接地。
26.根据权利要求17所述的信号数字化装置，其特征在于，所述延时单元包括：
27.根据权利要求17所述的信号数字化装置，其特征在于，所述延时单元包括：
28.根据权利要求17所述的信号数字化装置，其特征在于，所述延时单元包括：
29.根据权利要求17所述的信号数字化装置，其特征在于，所述采样单元包括TDC和第二存储模块，所述TDC配置为记录所述计数阶跃信号幅值每次跳变的时间信息，所述第二存储模块配置为将所述时间信息以及对应的通道编号/地址信息匹配后存储并输出。
30.根据权利要求19所述的信号数字化装置，其特征在于，所述信号数字化装置还包括：
31.根据权利要求17所述的信号数字化装置，其特征在于，所述重建单元包括...
【技术特征摘要】
1.一种信号数字化方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的信号数字化方法，其特征在于，所述生成计数阶跃信号包括：
3.根据权利要求2所述的信号数字化方法，其特征在于，所述当脉冲响应信号满足触发条件时，输出单位阶跃信号，包括：
4.根据权利要求3所述的信号数字化方法，其特征在于，所述单位阶跃信号在所述光电转换器件的所述微元未被激发时，保持0输出状态，当所述微元被激发时，所述单位阶跃信号的幅值上升一个单位并保持所述幅值。
5.根据权利要求3所述的信号数字化方法，其特征在于，所述触发条件包括：
6.根据权利要求5所述的信号数字化方法，其特征在于，预设的所述波形特征包括：
7.根据权利要求2所述的信号数字化方法，其特征在于，所述基于所述单位阶跃信号生成计数阶跃信号，包括：
8.根据权利要求7所述的信号数字化方法，其特征在于，对所述单位阶跃信号进行加和处理，包括：
9.根据权利要求8所述的信号数字化方法，其特征在于，所述计数阶跃信号在光电转换器件的所述微元未被激发时，幅值保持0状态，当有一个所述微元被激发时，所述计数阶跃信号的幅值上升一个单位并保持所述幅值，当有n个所述微元被激发时，所述计数阶跃信号的幅值上升n个单位并保持，n为正整数。
10.根据权利要求1所述的信号数字化方法，其特征在于，所述对至少一个所述通道中的所述计数阶跃信号进行延迟，包括：
11.根据权利要求1所述的信号数字化方法，其特征在于，所述对至少一个所述通道中的所述计数阶跃信号进行延迟，包括：
12.根据权利要求1所述的信号数字化方法，其特征在于，所述对至少一个所述通道中的所述计数阶跃信号进行延迟，包括：
13.根据权利要求1所述的信号数字化方法，其特征在于，所述依次对所述计数阶跃信号采样，确定所述计数阶跃信号中每次状态变化时对应的时间序列，包括：
14.根据权利要求13所述的信号数字化方法，其特征在于，所述时间序列包括：所述计数阶跃信号每次跳变对应的时间点信息、所有时间点信息统计形成的跳变次数信息以及每一个计数阶跃信号对应的来源物理地址信息。
15.根据权利要求1所述的信号数字化方法，其特征在于，所述根据所述时间序列还原所述计数阶跃信号，包括：
16.根据权利要求2所述的信号数字化方法，其特征在于，在根据所述时间序列还原所述计数阶跃信号后，所述信号数字化方法还包括：
17.一种信号数字化装置，其特征在于，包括：
18.根据权利要求17所述的信号数字化装置，其...
【专利技术属性】
技术研发人员：张博，房磊，胡云，李昂，朱标，
申请(专利权)人：合肥锐世数字科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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