專利名稱：：一種探測器性能測試裝置及測試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及探測器測試領(lǐng)域，更具體地，涉及一種探測器性能測試裝置及測試方法。
背景技術(shù)：
：正電子發(fā)射計算機斷層(PET)是分子水平上的人體功能顯像的國際領(lǐng)先技術(shù)，它廣泛地應(yīng)用于發(fā)射學(xué)和核醫(yī)學(xué)，為臨床診斷和治療提供全新的手段。PET機問世初期為Nal晶體的多晶體正電子發(fā)射計算機斷層儀，80年代后期，PET機的發(fā)展有了突破性變化，主要特點是探頭由分離式BGO晶體向模塊式晶體轉(zhuǎn)化。模塊式探頭大大提高了PET的空間分辨率和靈敏度，機械穩(wěn)定性和可靠性也大大改善。PET機由探測器、斷層床、計算機及其他輔助部分組成。探測器部分是機器的核心，也是耗資最大、影響機器性能最大的部件，主要功能是把注入人體內(nèi)的正電子放射性核素發(fā)射的湮沒光子轉(zhuǎn)換成空間位置信號和能量信號，供后面的計算機進行處理，并重建成斷層影像。探測器由晶體、光電倍增管、前端電子學(xué)線路及射線屏蔽裝置組成。晶體有NaI晶體和BGO晶體2種，應(yīng)用最多、最成熟、性能價格比也適中的仍是BGO晶體。晶體后面是光電倍增管，光電倍增管起光-電轉(zhuǎn)換及信號放大的作用。單個晶體與光電倍增管構(gòu)成分離的探測器，是PET中湮沒光子符合探測的基本單位，決定了PET的分辨能力。PET機包含有多個探測器，例如256個。每個探測器模塊在被裝備之前，一定要對其性能進行測試。只有那些滿足條件的探測器模塊才能被使用。此外，由于PET機包含有多個探測器，探測器的測試效率也十分重要。國外一些生產(chǎn)PET或研發(fā)PET的廠家都應(yīng)有此類系統(tǒng)，但這類系統(tǒng)進口昂貴，而且需要對裝置再次開發(fā)。國內(nèi)有的研究所開發(fā)了類似的測試系統(tǒng)，但效率低，裝置復(fù)雜，不能滿足生產(chǎn)檢測的需要。發(fā)明人在實現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中至少存在如下問題現(xiàn)有技術(shù)中對PET機的探測器進行性能測試的設(shè)備通常價格昂貴，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，可操作性差，測試速度慢，專業(yè)技術(shù)要求高，需專業(yè)人員經(jīng)培訓(xùn)后才能操作。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種探測器性能測試裝置以及測試方法，從而能夠簡單、高效。價格低廉地測試PET機的探測器。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的實施例提供技術(shù)方案如下—方面，提供一種探測器性能測試裝置，包括探測器控制模塊，用于接收探測器發(fā)出的事件信號，并將所述探測器發(fā)出的事件信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；數(shù)字控制模塊，用于接收所述數(shù)字信號，并將所述數(shù)字信號處理為事件信息；應(yīng)用模塊，用于對所述探測器控制模塊進行參數(shù)設(shè)置，并根據(jù)設(shè)置的所述參數(shù)顯示所述事件信息。優(yōu)選的，所述應(yīng)用模塊包括設(shè)置模塊，用于對所述探測器控制模塊進行參數(shù)設(shè)置；圖形顯示模塊，用于通過圖形界面方式顯示事件信息。優(yōu)選的，所述參數(shù)包括信號放大參數(shù)、位置偏置參數(shù)以及能量閾值參數(shù)。優(yōu)選的，所述事件信息包括事件的位置信息、能量信息和時間信息；所述圖形顯示模塊通過散點直方圖顯示事件位置信息，通過能譜圖顯示事件的能量信息，通過時間直方圖顯示事件的時間信息。優(yōu)選的，所述事件信號具體為光電信號。優(yōu)選的，所述數(shù)字控制模塊為現(xiàn)場可編程門陣列FPGA。另一方面，本發(fā)明的實施例還提供一種探測器性能的測試方法，包括進行參數(shù)設(shè)置；接收探測器發(fā)出的事件信號，并將所述探測器發(fā)出的事件信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；接收所述數(shù)字信號，并將所述數(shù)字信號處理為事件信息；根據(jù)設(shè)置的所述參數(shù)顯示所述事件信息優(yōu)選的，所述事件信息的顯示是通過圖形界面方式實現(xiàn)的。優(yōu)選的，所述參數(shù)包括信號放大參數(shù)、位置偏置參數(shù)以及能量閾值參數(shù)。優(yōu)選的，所述事件信息包括事件的位置信息、能量信息和時間信息；通過散點直方圖顯示事件位置信息，通過能譜圖顯示事件的能量信息，通過時間直方圖顯示事件的時間信息。優(yōu)選的，所述事件信號具體為光電信號。本發(fā)明的實施例具有如下有益效果根據(jù)本發(fā)明的探測器性能測試裝置結(jié)構(gòu)簡單，體積小、造價低廉，在硬件上只需要基于FPGA的數(shù)字控制板，再配上適當?shù)目刂栖浖谲浖匣赩C編程，完成數(shù)據(jù)的采集，處理，功能模式的轉(zhuǎn)換等，將大量復(fù)雜的運算交由計算機完成，并通過計算機得到直觀的圖形或數(shù)據(jù)。此外，根據(jù)本發(fā)明的探測器測試裝置可以產(chǎn)生完整的單事例信息，它包括事件的位置，時間，能量的大小等信息，克服了傳統(tǒng)的一次只能得到單一信息的缺陷?？刂栖浖δ軓姶?，操作簡單快捷，數(shù)據(jù)處理快速，圖形方式顯示直觀。這樣，使得本應(yīng)需要專業(yè)技術(shù)人員操作的事情變得簡單化了，一般的工人，經(jīng)過短時間的培訓(xùn)就可以自如地操作。圖1為本發(fā)明的實施例的探S圖2為本發(fā)明的實施例的探S圖3為本發(fā)明的實施例的探S圖4為本發(fā)明的實施例的探S器性能測試裝置的硬件結(jié)構(gòu)框圖；器性能測試裝置的功能框圖；器性能測試方法的流程圖；器性能測試方法的詳細流程圖。具體實施例方式為使本發(fā)明的實施例要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖及具體實施例進行詳細描述。本發(fā)明的實施例關(guān)于對PET機的探測器性能的測試問題，提供一種探測器性能測如圖1所示，本發(fā)明的實施例探測器性能測試裝置IO，包括探測器控制模塊11，用于接收探測器20發(fā)出的事件信號，并將所述探測器20發(fā)出的事件信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；數(shù)字控制模塊12，用于接收所述數(shù)字信號，并將所述數(shù)字信號處理為事件信息；應(yīng)用模塊13，用于對所述探測器控制模塊進行參數(shù)設(shè)置，并根據(jù)設(shè)置的所述參數(shù)顯示所述事件信息。如圖1所示，放射源50、探測器20、高壓電源30和低壓電源40為現(xiàn)有探測器測試設(shè)備的基本配件，而探測器性能測試裝置10中的探測器控制模塊11、數(shù)字控制模塊12以及應(yīng)用模塊13則是根據(jù)本發(fā)明的探測器性能測試裝置的核心組件。首先，探測器20接收放射源50發(fā)射的光子事件并且將其轉(zhuǎn)換為光電信號提供給探測器控制模塊ll，探測器控制模塊11將事件信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，數(shù)字信號中包括事件的位置坐標、時間和能量等信息并將其提供給數(shù)字控制模塊12。數(shù)字控制模塊12是基于計算機的應(yīng)用模塊13和探測器控制模塊11之間的橋梁，一方面通過數(shù)字控制模塊12完成對探測器控制模塊11的參數(shù)配置，另一方面將探測器控制模塊11傳輸?shù)氖录奈恢?、能量和事件信息上傳到?yīng)用模塊13進行圖形界面顯示。數(shù)字控制模塊12完成對探測器控制模塊11的信號響應(yīng)，數(shù)據(jù)獲取，數(shù)據(jù)處理，以及數(shù)據(jù)傳輸。數(shù)字控制模塊12基于FPGA設(shè)計，例如可以利用XILINX公司生產(chǎn)的SPARTAN2系列可編程器件。通過它實現(xiàn)和計算機的通信，對事件進行有效快速地處理，以及實現(xiàn)對探測器控制板11的控制等。應(yīng)用模塊13基于VC編程，可以通過圖形界面顯示探測器的散點圖，能譜圖，時間圖等。探測器20是由例如IIOOV的高壓電源供電，而探測器性能測試裝置10則是由普通的低壓電源供電。圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的探測器性能測試裝置的功能框圖。如圖2所示，首先，在應(yīng)用模塊13中的設(shè)置模塊131進行探測器控制模塊11的參數(shù)設(shè)置，具體設(shè)置的參數(shù)為信號放大參數(shù)、位置偏置參數(shù)以及能量閾值參數(shù)等?；谟嬎銠C的應(yīng)用模塊13將配置的參數(shù)通過選定的計算機串口傳輸?shù)綌?shù)字控制模塊12。由于PET機具有多個探測器，每個探測器配備有一個探測器控制模塊11，當需要檢測PET機的一個探測器時，數(shù)字控制模塊12產(chǎn)生片選信號，選擇待測試的PET機探測器及其探測器控制電路ll，并將設(shè)置好的參數(shù)與片選信號一起通過探測器接口121傳送到探測器控制模塊11。探測器控制模塊11將接收到的參數(shù)通過數(shù)模變換器(DAC)轉(zhuǎn)換為模擬信號并進行相應(yīng)的參數(shù)配置。參數(shù)配置結(jié)束后，開始事件數(shù)據(jù)的采集。探測器20將注入人體內(nèi)的正電子放射性核素發(fā)射的事件信息轉(zhuǎn)換成4路光電信號(A、B、C和D)并輸出給探測器控制模塊11。當探測器控制模塊11接收到一個有效事件之后將產(chǎn)生一個事件標志信號，從而開始一個事件的處理過程。探測器控制模塊11將輸入的光電信號A-D進行放大、求和、積分并且轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，通過表1所述的并行接口將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號傳送到數(shù)字控制模塊12，該數(shù)字信號包含有事件原始的位置X、Y坐標、時間T以及能量E等信息。當探測器控制模塊11完成一個事件處理過程之后，會得到一個復(fù)位信號，以準備下一個事件處理過程。數(shù)字控制模塊12通過表1所示的并行接口從探測器控制模塊11接收數(shù)字化的事件信息，并經(jīng)由探測器接口121將該事件信息傳送到事件處理模塊122，事件處理模塊122將接收到的事件信息進行數(shù)據(jù)格式的變換以便于進行列表模式(listmode)的數(shù)據(jù)傳輸，事件處理模塊122將格式變換后的事件信息通過RS-232123提供給應(yīng)用模塊12中的圖形顯示模塊132，從而在計算機上對事件信息中的位置、能量和時間信息進行圖形顯示，基于圖形顯示的結(jié)果來判斷測試的探測器是否工作正常。表1表示了探測器控制模塊11和數(shù)字控制模塊12之間的并行接口的具體內(nèi)容。其中時間數(shù)字轉(zhuǎn)換器(TDC)用于對事件進行數(shù)字化，從而起到時間標尺的作用。<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>表1:探測器控制模塊與數(shù)字控制模塊的接口如圖3所示，本發(fā)明的實施例還提供了一種探測器性能測試方法，包括步驟S31，進行參數(shù)設(shè)置；步驟S32，接收探測器發(fā)出的事件信號，并將所述探測器發(fā)出的事件信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；步驟S33，接收所述數(shù)字信號，并將所述數(shù)字信號處理為事件信息；步驟S34，根據(jù)設(shè)置的所述參數(shù)顯示所述事件信息。圖4為對探測器性能進行測試的詳細流程圖。如圖4所示，在步驟S401，確定探測器性能測試裝置是否連接好，如果連接正常，進入步驟S402。在步驟S402，選擇基于計算機的應(yīng)用模塊13與數(shù)字控制模塊12的通信接口。在步驟S403，在應(yīng)用模塊13的圖形化界面上進行探測器控制模塊11的參數(shù)配置，具體配置的參數(shù)為信號放大參數(shù)、位置偏置參數(shù)以及能量閾值參數(shù)。在步驟S404，應(yīng)用模塊13將配置好的參數(shù)通過選定的計算機串口下載到數(shù)字控制模塊12，數(shù)字控制板12將串行的參數(shù)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為并行數(shù)據(jù)并通過探測器接口模塊121傳送到探測器控制模塊ll，探測器控制模塊11中的數(shù)模轉(zhuǎn)換器將參數(shù)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為模擬數(shù)據(jù)并根據(jù)參數(shù)對探測器控制模塊11進行配置。在步驟S405，參數(shù)配置結(jié)束后，開始事件數(shù)據(jù)的采集。探測器20將注入人體內(nèi)的正電子放射性核素發(fā)射的事件信息轉(zhuǎn)換成4路光電信號A-D并輸出給探測器控制模塊11。步驟S406，探測器控制模塊11和數(shù)字控制模塊12將從探測器20接收到事件數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為包括位置、事件和能量的事件信息，并將該事件信息上傳到應(yīng)用模塊13。在步驟S407，應(yīng)用模塊12將事件的位置、事件和能量信息分別圖形化地顯示為散點直方圖、能譜圖和時間直方圖。在步驟S408，觀察和測試散點直方圖、能譜圖和時間直方圖的顯示，從而確定圖形顯示是否正常。如果圖形顯示不正常，進入步驟S410，判定探測器不正常，并對其進行檢測并結(jié)束探測器性能的測試處理。如果圖形顯示正常，進入步驟S409，判定探測器正常，結(jié)束探測器性能的檢測處理。以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出，對于本
技術(shù)領(lǐng)域：
的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明所述原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。權(quán)利要求一種探測器性能測試裝置，其特征在于，包括探測器控制模塊，用于接收探測器發(fā)出的事件信號，并將所述探測器發(fā)出的事件信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；數(shù)字控制模塊，用于接收所述數(shù)字信號，并將所述數(shù)字信號處理為事件信息；應(yīng)用模塊，用于對所述探測器控制模塊進行參數(shù)設(shè)置，并根據(jù)設(shè)置的所述參數(shù)顯示所述事件信息。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的探測器性能測試裝置，其特征在于，所述應(yīng)用模塊包括設(shè)置模塊，用于對所述探測器控制模塊進行參數(shù)設(shè)置；圖形顯示模塊，用于通過圖形界面方式顯示事件信息。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的探測器性能測試裝置，其特征在于，所述參數(shù)包括信號放大參數(shù)、位置偏置參數(shù)以及能量閾值參數(shù)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的探測器性能測試裝置，其特征在于，所述事件信息包括事件的位置信息、能量信息和時間信息；所述圖形顯示模塊通過散點直方圖顯示事件位置信息，通過能譜圖顯示事件的能量信息，通過時間直方圖顯示事件的時間信息。5.根據(jù)權(quán)利要求l所述的探測器性能測試裝置，其特征在于，所述事件信號具體為光電信號。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的探測器性能測試裝置，其特征在于，所述數(shù)字控制模塊為現(xiàn)場可編程門陣列FPGA。7.—種探測器性能的測試方法，包括進行參數(shù)設(shè)置；接收探測器發(fā)出的事件信號，并將所述探測器發(fā)出的事件信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；接收所述數(shù)字信號，并將所述數(shù)字信號處理為事件信息；根據(jù)設(shè)置的所述參數(shù)顯示所述事件信息。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的測試方法，其特征在于，所述事件信息的顯示是通過圖形界面方式實現(xiàn)的。9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的測試方法，其特征在于，所述參數(shù)包括信號放大參數(shù)、位置偏置參數(shù)以及能量閾值參數(shù)。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的測試方法，其特征在于，所述事件信息包括事件的位置信息、能量信息和時間信息；通過散點直方圖顯示事件位置信息，通過能譜圖顯示事件的能量信息，通過時間直方圖顯示事件的時間信息。11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的測試方法，其特征在于，所述事件信號具體為光電信號。全文摘要本發(fā)明涉及一種探測器性能測試裝置及測試方法。探測器性能測試裝置包括探測器控制模塊，用于接收探測器發(fā)出的事件信號，并將探測器發(fā)出的事件信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；數(shù)字控制模塊，用于接收所述數(shù)字信號，并將所述數(shù)字信號處理為事件信息；應(yīng)用模塊，用于對所述探測器控制模塊進行參數(shù)設(shè)置，并根據(jù)設(shè)置的所述參數(shù)顯示所述事件信息。文檔編號G01T1/16GK101706581SQ200910235218公開日2010年5月12日申請日期2009年9月28日優(yōu)先權(quán)日2009年9月28日發(fā)明者劉小平,李建偉,李景濤申請人:北京億仁賽博醫(yī)療設(shè)備有限公司