本发明涉及医疗领域,尤其涉及一种符合控制器及其实现方法、正电子发射断层成像系统。
背景技术:
符合控制器是将一组由串行数据构成的输入单事例处理成为输出listmode格式的符合事例的一种装置,符合控制器是正电子发射断层成像系统(简称pet,英文全称:positronemissioncomputedtomography)中的一个重要组成部分。其中,单事例表示了一个光子发生的时间、位置、能量属性(光电/散射)的信息等。符合事例表示了两个单事例在同一个同步周期产生,并且这两个单事例在时间上、能量上、位置上都符合设定的要求,就认为这两个单事例形成了一个符合事例。
pet中一般含有一个由多个module探测器(即块状探测器,其用于接收伽马光子,并将光子转换成时间、位置、能量等信息,如果能量在规定的范围内,就得到了一个有效的单事例输出)构成的封闭环,每一个bucket控制器(即桶状控制器,一个bucket控制器接收两个module输入的单事例,通过仲裁在一个同步周期内如果有单事例只接收其中一个module的单事例,并标记该module形成bucket的单事例输出)控制两个module探测器,一个符合控制器控制所有的bucket控制器。图1中示意了一个由64个module探测器,32个bucket控制器,一个符合控制器构成的pet系统。其中,b0至b31表示bucket控制器的编号,m0至m63表示module探测器的编号。每一个bucket控制器产生的单事例要传送至符合控制器,以便通过符合控制器产生符合事例。图1中有16个bucket控制器与符合控制器产生连接。实际上,所有的bucket都应与符合控制器产生连接,本文为使图形简洁,省掉了其它连线。
在图1所示的pet中,所有的32个bucket控制器产生的单事例都需在同步时钟sync的作用下,输出给符合控制器。为了节省互联的信号线数量及提高传输的可靠性,一般采用串行差分的数据传输方式,即一个bucket控制器的单事例由2路差分信号串行输出。
在图1所示的pet中,如果规定了一个bucket控制器只能和对面的n个bucket控制器符合,就能确定bucket控制器的符合关系,也就确定了这个pet的横向视野。图2中给出了一个由32个bucket控制器构成的pet,其n=23的空间符合情况。从bucket控制器符合的空间关系中可推出所有的bucket控制器之间的符合关系,见图3。图3中有交叉点的表示有符合关系,否则为无,共有240个有效的符合对。
在pet中,根据同步的要求,必须在同步时钟sync的同步下,将串行的数据变换为并行的数据,并进行适当的行、列数据分割。目前,根据图3所示的bucket控制器之间的符合关系图可以看出,如果以行为固定数据单元,以列为随时钟变化的数据单元,第0次处理符合对23个,第1次处理22个,以后依次减少1个,直到第14次处理9个。所有的240个符合对被处理完毕共需要15步,如果加上所做符合处理需要的时钟数,就超出了时钟数的限值16。另外,在每次处理符合对时,一次可能得到多个符合事例数据,每次的可能性都不一样,这些数据都应无遗漏的输出。
技术实现要素:
针对上述技术问题,本发明实施例提供了一种符合控制器及其实现方法、正电子发射断层成像系统,一种符合控制器及其实现方法以解决现有技术中处理所有符合对以及符合处理总共需要的时钟数超出pet的时钟数的限值、及无遗漏地输出符合事例数据问题。
本发明实施例的第一方面提供一种符合控制器的实现方法,应用于正电子发射断层成像系统pet,所述pet包括多个块状探测器以及多个桶状控制器,其中,所述桶状控制器的数量为所述块状探测器的数量的两倍,一个桶状控制器对应接收两个块状探测器获取的串行的单事例数据,每个桶状控制器对应的块状探测器不重复,多个所述桶状控制器依次环绕形成一圆环结构,每个桶状控制器和所述圆环结构中与该桶状控制器相对的多个桶状控制器分别符合以形成对应的符合对;所述方法包括:
在所述pet的系统时钟和同步时钟的作用下,依次执行如下步骤:
通过串并转换模块将串行的单事例数据转换成并行的单事例数据;
根据符合配对表以及并行的单事例数据,通过行数据模块获得行数据,通过列数据模块获得列数据;
通过符合探测模块,将所述行数据和所述列数据进行分割处理,形成符合事例数据;
在系统时钟的作用下,通过三级缓冲队列fifo模块,将所有符合事例数据顺序、逐一的输出,以形成符合事例数据的listmode格式数据输出;
其中,所述符合配对表包括多组数据模块,每个系统时钟脉冲对应处理一个数据模块,一个数据模块包括多个数据单元,每个数据单元对应一个符合对,且每个数据单元由一个行数据和一个列数据组成,所述行数据用于表征所述符合对的其中一个桶状控制器对应的并行的单事例数据,所述列数据用于表征所述符合对的另一个桶状控制器对应的并行的单事例数据;
在所述同步时钟的作用下,每个所述系统时钟脉冲依据所述符合配对表用各符合对的行数据和列数据来填充对应的数据单元,通过第一数量个系统时钟脉冲完成所有符合事例配对,并在所有符合事例配对形成后,通过第二数量个系统时钟脉冲完成有效或无效的符合事例数据输出,所述第一数量与所述第二数量之和小于或等于一个所述同步时钟内的系统时钟脉冲大小。
可选地,所述在系统时钟的作用下,通过三级缓冲队列fifo模块,将所有符合事例数据顺序、逐一的输出,以形成符合事例数据的listmode格式数据输出,包括:
在系统时钟的作用下,通过三级缓冲队列fifo模块,对所有符合事例数据进行排序,再将排序后的所有符合事例数据顺序、逐一的输出,以形成符合事例数据的listmode格式数据输出。
可选地,所述行数据模块、列数据模块的数量均为24;所述三级缓冲队列fifo模块包括24个三级fifo模块、4个二级fifo合并控制模块、6个二级fifo模块、1个一级fifo合并控制模块以及1个fifo模块,其中,每个三级fifo模块用于接收对应符合探测模块生成的符合事例数据,每个二级fifo合并控制模块对应监控6个三级fifo模块,并将从对应三级fifo模块获取的符合事例数据转移至一个二级fifo模块中,1个一级fifo合并控制模块对应监控6个二级fifo模块,并将6个所述二级fifo模块中的数据转移至1个一级fifo模块中,6个所述二级fifo模块中的两个二级fifo模块无数据来源为常空,所述listmode格式数据由所述一级fifo模块输出。
可选地,所述符合配对表的生成过程包括:
根据所述多个所述桶状控制器之间的符合对,生成多个所述桶状控制器之间的符合关系,其中所述符合关系包括多行多列,所述符合关系的行列数量相等,所述符合关系的每一行、每一列分别用于表征一个桶状控制器,所述符合关系的行在由上至下方向上对应的桶状控制器、所述符合关系的列在由左至右的方向上对应的桶状控制器在所述圆环结构中均沿第一方向连续排布,所述符合关系的行的首个桶状控制器为与所述符合关系的列的首个桶状控制器的符合的桶状控制器中沿所述第一方向距离所述符合关系的列的首个桶状控制器最近的桶状控制器,所述符合关系的行的末个桶状控制器为沿所述第一方向相反的方向上与所述符合关系的列的首个桶状控制器相邻的桶状控制器,所述符合关系的列的末个桶状控制器与所述符合关系的行的末个桶状控制器符合,所述符合关系中首个符合对和末个符合对的连线方向上的符合对的数量为第一预设数量;
根据所述符合关系,以行固定、列随时钟变化生成第二预设数量个数据模块;
将所述符合关系中未在所述数据模块中的符合对插入符合对的数量少于第一预设数量的数据模块中,获得符合配对表。
可选地,所述第一预设数量为24,所述第二预设数量为10。
本发明实施例的第二方面提供一种符合控制器,应用于正电子发射断层成像系统pet,所述pet包括多个块状探测器以及多个桶状控制器,其中,所述桶状控制器的数量为所述块状探测器的数量的两倍,一个桶状控制器对应接收两个块状探测器获取的串行的单事例数据,每个桶状控制器对应的块状探测器不重复,多个所述桶状控制器依次环绕形成一圆环结构,每个桶状控制器和所述圆环结构中与该桶状控制器相对的多个桶状控制器分别符合以形成对应的符合对;所述符合控制器包括:
串并转换模块,用于在所述pet的系统时钟和同步时钟的作用下,将串行的单事例数据转换成并行的单事例数据;
行数据模块,用于在所述pet的系统时钟和同步时钟的作用下,根据符合配对表以及并行的单事例数据,获得行数据;
列数据模块,用于在所述pet的系统时钟和同步时钟的作用下,根据符合配对表以及并行的单事例数据,获得列数据;
符合探测模块,用于在所述pet的系统时钟和同步时钟的作用下,将所述行数据和所述列数据进行分割处理,形成符合事例数据;
三级缓冲队列fifo模块,用于在系统时钟的作用下,将所有符合事例数据顺序、逐一的输出,以形成符合事例数据的listmode格式数据输出;
其中,所述符合配对表包括多组数据模块,每个系统时钟脉冲对应处理一个数据模块,一个数据模块包括多个数据单元,每个数据单元对应一个符合对,且每个数据单元由一个行数据和一个列数据组成,所述行数据用于表征所述符合对的其中一个桶状控制器对应的并行的单事例数据,所述列数据用于表征所述符合对的另一个桶状控制器对应的并行的单事例数据;
在所述同步时钟的作用下,每个所述系统时钟脉冲依据所述符合配对表用各符合对的行数据和列数据来填充对应的数据单元,通过第一数量个系统时钟脉冲完成所有符合事例配对,并在所有符合事例配对形成后,通过第二数量个系统时钟脉冲完成有效或无效的符合事例数据输出,所述第一数量与所述第二数量之和小于或等于一个所述同步时钟内的系统时钟脉冲大小。
可选地,所述三级缓冲队列fifo模块用于在系统时钟的作用下,对所有符合事例数据进行排序,再将排序后的所有符合事例数据顺序、逐一的输出,以形成符合事例数据的listmode格式数据输出。
可选地,所述行数据模块、列数据模块的数量均为24;
所述三级缓冲队列fifo模块包括24个三级fifo模块、4个二级fifo合并控制模块、6个二级fifo模块、1个一级fifo合并控制模块以及1个fifo模块,其中,每个三级fifo模块用于接收对应符合探测模块生成的符合事例数据,每个二级fifo合并控制模块对应监控6个三级fifo模块,并将从对应三级fifo模块获取的符合事例数据转移至一个二级fifo模块中,1个一级fifo合并控制模块对应监控6个二级fifo模块,并将6个所述二级fifo模块中的数据转移至1个一级fifo模块中,6个所述二级fifo模块中的两个二级fifo模块无数据来源为常空,所述listmode格式数据由所述一级fifo模块输出。
可选地,所述符合配对表的生成过程包括:
根据多个所述桶状控制器之间的符合对,生成多个所述桶状控制器之间的符合关系,其中所述符合关系包括多行多列,所述符合关系的行列数量相等,所述符合关系的每一行、每一列分别用于表征一个桶状控制器,所述符合关系的行在由上至下方向上对应的桶状控制器、所述符合关系的列在由左至右的方向上对应的桶状控制器在所述圆环结构中均沿第一方向连续排布,所述符合关系的行的首个桶状控制器为与所述符合关系的列的首个桶状控制器的符合的桶状控制器中沿所述第一方向距离所述符合关系的列的首个桶状控制器最近的桶状控制器,所述符合关系的行的末个桶状控制器为沿所述第一方向相反的方向上与所述符合关系的列的首个桶状控制器相邻的桶状控制器,所述符合关系的列的末个桶状控制器与所述符合关系的行的末个桶状控制器符合,所述符合关系中首个符合对和末个符合对的连线方向上的符合对的数量为第一预设数量;
根据所述符合关系,以行固定、列随时钟变化生成第二预设数量个数据模块;
将所述符合关系中未在所述数据模块中的符合对插入符合对的数量少于第一预设数量的数据模块中,获得符合配对表。
可选地,所述第一预设数量为24,所述第二预设数量为10。
本发明实施例的第三方面提供一种正电子发射断层成像系统,所述正电子发射断层成像系统pet包括:
多个块状探测器以及多个桶状控制器,其中,所述桶状控制器的数量为所述块状探测器的数量的两倍,一个桶状控制器对应接收两个块状探测器获取的串行的单事例数据,每个桶状控制器对应的块状探测器不重复,多个所述桶状控制器依次环绕形成一圆环结构,每个桶状控制器和所述圆环结构中与该桶状控制器相对的多个桶状控制器分别符合以形成对应的符合对;以及第二方面任一项所述的符合控制器。
本发明实施例提供的技术方案中,第一数量个系统时钟脉冲与第二预定脉冲时钟脉冲之和小于或等于一个同步时钟内的系统时钟脉冲大小,这样,保证处理所有符合对以及符合处理总共需要的时钟数小于pet的时钟数的限值,并且,能够无遗漏地输出符合事例数据。
附图说明
图1为现有技术中的一种pet的部分结构示意图;
图2为现有技术中的一种bucket控制器符合的空间关系示意图;
图3为现有技术中的一种bucket控制器之间的符合关系示意图;
图4为本发明一实施例中的符合控制器的实现方法的流程示意图;
图5为本发明一实施例中的符合配对表;
图6为本发明一实施例中的三级缓冲队列fifo模块的结构示意图;
图7为本发明一实施例中的符合控制器的结构实现示意图;
图8为本发明一实施例中的符合控制器的结构框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
需要说明的是,在不冲突的情况下,下述实施例可以进行组合。
本发明实施例的正电子发射断层成像系统pet包括多个块状探测器以及多个桶状控制器,其中,所述桶状控制器的数量为所述块状探测器的数量的两倍,一个桶状控制器对应接收两个块状探测器获取的串行的单事例数据,每个桶状控制器对应的块状探测器不重复,多个所述桶状控制器依次环绕形成一圆环结构,每个桶状控制器和所述圆环结构中与该桶状控制器相对的多个桶状控制器分别符合以形成对应的符合对。
本发明实施例中,每个桶状控制器一般与对面的特定个(一般为奇数个)桶状控制器分别符合。这样,可以得到控制器符合的空间关系图,进一步可得到控制器之间的符合关系图。示例性的,当桶状控制器数量为32个,一个桶状控制器与对面的23个桶状控制器分别符合,得到了图2所示的控制器符合的空间关系图,图中每一个bucket控制器绘出了两个临近的线,一方面表示这个bucket控制器与最临近的bucket控制器存在符合关系,也表示这个bucket控制器与对面bucket控制器符合的范围。由此,近一步得到了图3所示的bucket控制器之间的符合关系图,图中行、列分别表示一组bucket控制器的编号,有交叉点的表示行、列对应的bucket控制器之间有符合关系,即构成一个符合对。从所示的控制器之间的符合关系图可以看出,有效的符合对有240个。
本发明实施例提供一种符合控制器的实现方法,应用于正电子发射断层成像系统pet,请参见图4,所述方法可以包括如下步骤:
s401、在所述pet的系统时钟和同步时钟的作用下,通过串并转换模块将串行的单事例数据转换成并行的单事例数据;
s402、在所述pet的系统时钟和同步时钟的作用下,根据符合配对表以及并行的单事例数据,通过行数据模块获得行数据,通过列数据模块获得列数据;
s403、在所述pet的系统时钟和同步时钟的作用下,通过符合探测模块,将所述行数据和所述列数据进行分割处理,形成符合事例数据;
s404、在系统时钟的作用下,通过三级缓冲队列fifo模块,将所有符合事例数据顺序、逐一的输出,以形成符合事例数据的listmode格式数据输出;
其中,所述符合配对表包括多组数据模块,每个系统时钟脉冲对应处理一个数据模块,一个数据模块包括多个数据单元,每个数据单元对应一个符合对,且每个数据单元由一个行数据和一个列数据组成,所述行数据用于表征所述符合对的其中一个桶状控制器对应的并行的单事例数据,所述列数据用于表征所述符合对的另一个桶状控制器对应的并行的单事例数据;
在所述同步时钟的作用下,每个所述系统时钟脉冲依据所述符合配对表用各符合对的行数据和列数据来填充对应的数据单元,通过第一数量个系统时钟脉冲完成所有符合事例配对,并在所有符合事例配对形成后,通过第二数量个系统时钟脉冲完成有效或无效的符合事例数据输出,所述第一数量与所述第二数量之和小于或等于一个所述同步时钟内的系统时钟脉冲大小。
需要说明的是,s401~s404的依次执行的,即按照s401->s402->s403->s404的顺序依次执行。
本发明实施例中,第一数量个系统时钟脉冲与第二预定脉冲时钟脉冲之和小于或等于一个同步时钟内的系统时钟脉冲大小,这样,保证处理所有符合对以及符合处理总共需要的时钟数小于pet的时钟数的限值,并且,能够无遗漏地输出符合事例数据。
可选的,所述符合配对表的生成过程包括如下步骤:
(1)、根据所述符合对,生成多个所述桶状控制器之间的符合关系,其中所述符合关系包括多行多列,所述符合关系的行列数量相等,所述符合关系的每一行、每一列分别用于表征一个桶状控制器,所述符合关系的行在由上至下方向上对应的桶状控制器、所述符合关系的列在由左至右的方向上对应的桶状控制器在所述圆环结构中均沿第一方向(如顺时针方向,也可为逆时针方向,具体到图3,第一方向为顺时针方向)连续排布,所述符合关系的行的首个桶状控制器(如图3中的b9)为与所述符合关系的列的首个桶状控制器(如图3中的b0)的符合的桶状控制器中沿所述第一方向距离所述符合关系的列的首个桶状控制器最近的桶状控制器,所述符合关系的行的末个桶状控制器(如图3中的b31)为沿所述第一方向相反的方向上与所述符合关系的列的首个桶状控制器相邻的桶状控制器,所述符合关系的列的末个桶状控制器(如图3中的b22)与所述符合关系的行的末个桶状控制器符合,所述符合关系中首个符合对(如图3中的b0b9)和末个符合对(如图3中的b22b31)的连线方向上的符合对的数量为第一预设数量;
(2)、根据所述符合关系,以行固定、列随时钟变化生成第二预设数量个数据模块;
(3)、将所述符合关系中未在所述数据模块中的符合对插入符合对的数量少于第一预设数量的数据模块中,获得符合配对表。可选的,在一些实施例中,所述第一预设数量为24,所述第二预设数量为10,这样,一个时钟脉冲对应处理24个符合对,每个时钟脉冲处理的符合对数都固定,处理完共需要10步,即第一数量为10。可选的,一个同步时钟内的系统时钟脉冲大小为16,那么,还余有6步足够做符合处理,示例性的,第二数量为6,通过预定的10个时钟脉冲即可完成全部可能的符合事例配对,所有的符合事例配对形成后经过6个时钟脉冲都将形成有效或无效的符合事例数据输出,应当理解的,第二数量也可小于6;当然,第一预设数量、第二预设数量也可设定为其它。
一种符合配对表见图5,以便保证每一步都能有24符合对。示例性的,请参见图5,同步时钟对应的时钟为第0次,以后的时钟对应的依次为第1、2至到第15次。实际有效的符合对的操作为10次,图5列出了10组数据,每一组数据共三行。第一行表示符合对的序号,第二行表示行的bucket控制器的编号,第三行表示列的bucket控制器的编号。这样,一个时钟节拍可能产生24个符合数据,且源源不断的产生数据。第0次时钟的第二符合对23为通过上述步骤(3)插入,第1次时钟的第二符合对22和23为通过上述步骤(3)插入,第2次时钟的第二符合对21、22和23为通过上述步骤(3)插入,第3次时钟的第二符合对20、21、22和23为通过上述步骤(3)插入,依次类推。
示例性的,一种可行的符合配对表的生成方法包括如下步骤:
1)、确定在一个时钟下同时处理多少个符合对;
如果一次处理的符合对太多,会增加后续fifo模块的数量及后续控制电路的复杂度;如果一次处理的符合对太少,会增加处理所需的时钟数,导致在一个同步周期内不能完成所有可能的符合对的探测。在一个实例中,采用了一个时钟下同时处理24个符合对的方案,这样经过10个时钟后即可处理240个符合对。
2)、在同步时钟有效的情况下,产生第0次行数据、列数据,以后依次产生第1次、第2次、…、第9次行、列数据,行、列数据的部分赋值参照图3对应的符合对排(斜线)对应的行、列值。如第0次行、列数据对应最长的符合对排(第0排)),第一次行、列数据对应下一个符合对排(第1排),这样对应下去,直到第9次行、列数据对应第9排符合对。第0次赋值23个,以后每次减少1个,最后一次赋值是14个。如第0次行数据模块赋值依次是0、1、…、22,列数据模块的赋值依次是9、10、…、31。图5中的行、列数据中的黑色数据就是这样产生的。
3)、由于设定一次处理24个符合对,即每次需给行、列赋值24个,同时,图3中共有15排符合对。分析2)可知,第0次赋值少一个,以后依次少2个、3个,直到最后第9次少10个,需要插入符合对。同时10次赋值仅用到10排符合对,还有5排符合对没有对应关系。将图3中没有对应关系的符合对依次(从左至右,从上至下)插入到第0次赋值的1个空位,第1次赋值的两个空位,直到最后第9次赋值的10个空位,图5中的行、列数据中的红色数据就是这样产生的。这样,通过10次赋值,所有15排符合对都确定了对应关系,得到了一个完整的符合对表。
为了处理大量并行产生的数据并使之能最终以listmode格式输出,设计了一种三级缓冲队列fifo(fifo是一种先入先出的数据缓冲模块,即可向其写入数据,也可从其读出数据,先写入的数据将被先读出)模块,三级缓冲队列fifo模块为级级收缩的数据缓存结构,见图6。本实施例中,在系统时钟的作用下,通过三级缓冲队列fifo模块,对所有符合事例数据进行排序,再将排序后的所有符合事例数据顺序、逐一的输出,以形成符合事例数据的listmode格式数据输出。可选的,所述行数据模块、列数据模块的数量均为24;这样,在同一系统时钟脉冲下,24个行数据模块会同时获得一个数据模块的24个数据单元的行数据,24个列数据模块会同时获得一个数据模块的24个数据单元的列数据。所述三级缓冲队列fifo模块包括24个三级fifo模块、4个二级fifo合并控制模块、6个二级fifo模块、1个一级fifo合并控制模块以及1个fifo模块,其中,每个三级fifo模块用于接收对应符合探测模块生成的符合事例数据,每个二级fifo合并控制模块对应监控6个三级fifo模块,并将从对应三级fifo模块获取的符合事例数据转移至一个二级fifo模块中,1个一级fifo合并控制模块对应监控6个二级fifo模块,并将6个所述二级fifo模块中的数据转移至1个一级fifo模块中,6个所述二级fifo模块中的两个二级fifo模块无数据来源为常空,所述listmode格式数据由所述一级fifo模块输出。
即三级缓冲fifo模块有24个用于接收对应的24个可能的符合数据,通过4个二级合并fifo控制模块将数据移入对应的4个二级fifo中,一个合并fifo控制模块实现6个fifo向1个fifo转移数据的功能。这样,24个fifo模块被分成了4组。4个二级fifo模块加上两个常空的fifo模块通过一级合并fifo控制模块又移入至下1个一级fifo中,最终实现了数据的输出。一个合并fifo控制模块控制6个fifo模块的读,在二级fifo模块这一层只有4个有效的fifo模块,为了兼容该模块的功能,故增加两个常空的fifo模块。
图7为一种符合控制器,其中,串并转换模块在同步时钟sync有效的时候,顺序接入两路串行的各自一位数据,同时得到两路并行的数据,并将两路并行的数据重新组合成一个数据,这个数据含有单事例的全部信息,这时给出数据同步信号sync_d。并且,串并转换模块在每一个时钟节拍,顺序接入两路各自的下一位数据。
行生成模块在数据同步时钟sync_d有效的时候,从一组串并转换模块中得到一组行数据。并且,在每一个时钟节拍,行数据以图5变换。同步时钟对应的时钟节拍对应表中的第0次时钟,以后依次为第1、2、至到第15次时钟。前10个时钟输入的是真实有效的数据,后6个时钟输入的是无效的数据。且,输出行数据至符合探测模块。
列生成模块在数据同步时钟sync_d有效的时候,从一组串并转换模块中得到一组列数据。并且,在每一个时钟节拍,列数据以图5变换。其它同上行生成模块描述。且输出列数据至符合探测模块。
符合探测模块实现一种流水线数据处理机制,一个时钟节拍完成一步。一组行、列数据进来经过6步就可完成数据输出。具体实现步骤如下:
(1)、行、列数据准备,即读取行列模块对应的并行数据。
(2)、原始数据分割(有效/无效、光电/散射、时间信息、位置信息)。
(3)、分割数据处理,可以包括有效/无效标志、光电/散射标志、时间值、位置值、立即符合时间窗、延迟符合时间窗的分割处理。
(4)、分割数据处理标志。
(5)、判断标志并合并数据形成符合事例数据(有效/无效、立即/延迟、光电/散射,其它信息如输出模式等)。
(6)、符合事例数据送至端口,这个端口是指本模块的端口,该端口连接到与其对应的fifo模块的写入数据端,本端口不能直接与外部设备通信。
fifo模块可独立写入数据、可独立读出数据、有fifo空标志、有fifo满标志、有使能标志。
fifo合并控制模块开始指向某一fifo模块,即使能该模块;如果所指fifo模块为空,则指向下一模块;如果所指fifo模块不为空,则连续读出该模块的数据至下一级fifo模块,直到该模块为空。
图7所示的符合控制器的实现过程可以包括:
1)、通过串并转换模块将串行的数据转换成并行的数据,一个bucket控制器一般需要两个串并转换模块,32个bucket控制器需要32个串并转换模块。
2)、在数据同步信号的作用下,根据图5得到24个行初始数据,以后每个时钟同样依据表1各自得到24个行数据。
3)、同2),根据图5每个时钟得到与24个行数据对应的列数据。
4)、在时钟的作用下,行、列数据进入符合探测模块,符合探测模块在6个时钟以内确定是否产生符合事例数据。如果产生,则写入对应的三级fifo模块中。从一个同步时钟开始至下一个同步时钟产生之前,符合探测模块将完成全部240个可能的符合判断并输出符合事例数据。该结构中需要24个符合探测模块。
5)、在时钟的作用下,每1个三级fifo模块接收来自其对应的符合探测模块的数据,并输出空标志(合并fifo控制模块需要用到这个标志,以便确定该fifo模块是否有数据存在)给2级fifo合并控制模块,且可输出数据。该结构中需要24个三级fifo模块。
6)、在时钟的作用下,每1个二级fifo合并控制模块通过监控其对应的6个三级fifo模块的空标志来判断是否存有数据,并将所监控的含有数据fifo模块中的数据全部移入二级fifo模块中。结构中共有4个二级fifo合并控制模块。
7)、在时钟的作用下,每1个二级fifo模块接收来自其对应的二级fifo合并控制模块的数据,并输出空标志给下一级fifo合并控制模块,且可输出数据。该结构中需要6个二级fifo模块,其中两个为常空。
8)、在时钟的作用下,1个一级fifo合并控制模块监控6个二级fifo模块,并将所监控的fifo模块数据移入下一级fifo模块中。结构中只有1个一级fifo合并控制模块。
9)、在时钟的作用下,1个一级fifo模块接收来自一级fifo合并控制模块的数据,并输出空标志给后续控制模块,且可输出数据。结构中只有1个一级fifo模块。
10)、后续模块(最后形成的数据都将上传至一个计算机系统,以便用于系统的标定及成像,在形成的数据和计算机系统之间有一个控制系统来控制数据的上传如以太网,这个控制系统构成了采集系统另一重要部分,后续模块即为这个控制系统)根据一级fifo模块的空标志及系统状况(一个pet工作在各种状态,有时候需要listmode数据,有时候不需要。需要的时候,只能传输有效的数据即一级fifo模块中的数据)从一级fifo模块取出数据。这样,listmode数据已经形成。
上面对本发明实施例中的符合控制器的实现方法进行了描述,下面对本发明实施例中的符合控制器进行描述,请参见图8,本发明实施例还提供一种符合控制器,所述符合控制器包括串并转换模块、行数据模块、列数据模块、符合探测模块以及三级缓冲队列fifo模块。
其中,串并转换模块,用于在所述pet的系统时钟和同步时钟的作用下,将串行的单事例数据转换成并行的单事例数据;
行数据模块,用于在所述pet的系统时钟和同步时钟的作用下,根据符合配对表以及并行的单事例数据,获得行数据;
列数据模块,用于在所述pet的系统时钟和同步时钟的作用下,根据符合配对表以及并行的单事例数据,获得列数据;
符合探测模块,用于在所述pet的系统时钟和同步时钟的作用下,将所述行数据和所述列数据进行分割处理,形成符合事例数据;
三级缓冲队列fifo模块,用于在系统时钟的作用下,将所有符合事例数据顺序、逐一的输出,以形成符合事例数据的listmode格式数据输出;
其中,所述符合配对表包括多组数据模块,每个系统时钟脉冲对应处理一个数据模块,一个数据模块包括多个数据单元,每个数据单元对应一个符合对,且每个数据单元由一个行数据和一个列数据组成,所述行数据用于表征所述符合对的其中一个桶状控制器对应的并行的单事例数据,所述列数据用于表征所述符合对的另一个桶状控制器对应的并行的单事例数据;
在所述同步时钟的作用下,每个所述系统时钟脉冲依据所述符合配对表用各符合对的行数据和列数据来填充对应的数据单元,通过第一数量个系统时钟脉冲完成所有符合事例配对,并在所有符合事例配对形成后,通过第二数量个系统时钟脉冲完成有效或无效的符合事例数据输出,所述第一数量与所述第二数量之和小于或等于一个所述同步时钟内的系统时钟脉冲大小。
可选的,所述三级缓冲队列fifo模块用于在系统时钟的作用下,对所有符合事例数据进行排序,再将排序后的所有符合事例数据顺序、逐一的输出,以形成符合事例数据的listmode格式数据输出。
可选的,所述第一预设数量为24;所述三级缓冲队列fifo模块包括24个三级fifo模块、4个二级fifo合并控制模块、6个二级fifo模块、1个一级fifo合并控制模块以及1个fifo模块,其中,每个三级fifo模块用于接收对应符合探测模块生成的符合事例数据,每个二级fifo合并控制模块对应监控6个三级fifo模块,并将从对应三级fifo模块获取的符合事例数据转移至一个二级fifo模块中,1个一级fifo合并控制模块对应监控6个二级fifo模块,并将6个所述二级fifo模块中的数据转移至1个一级fifo模块中,6个所述二级fifo模块中的两个二级fifo模块无数据来源为常空,所述listmode格式数据由所述一级fifo模块输出。
可选的,所述符合配对表的生成过程包括:
根据多个所述桶状控制器之间的符合对,生成多个所述桶状控制器之间的符合关系,其中所述符合关系包括多行多列,所述符合关系的行列数量相等,所述符合关系的每一行、每一列分别用于表征一个桶状控制器,所述符合关系的行在由上至下方向上对应的桶状控制器、所述符合关系的列在由左至右的方向上对应的桶状控制器在所述圆环结构中均沿第一方向连续排布,所述符合关系的行的首个桶状控制器为与所述符合关系的列的首个桶状控制器的符合的桶状控制器中沿所述第一方向距离所述符合关系的列的首个桶状控制器最近的桶状控制器,所述符合关系的行的末个桶状控制器为沿所述第一方向相反的方向上与所述符合关系的列的首个桶状控制器相邻的桶状控制器,所述符合关系的列的末个桶状控制器与所述符合关系的行的末个桶状控制器符合,所述符合关系中首个符合对和末个符合对的连线方向上的符合对的数量为第一预设数量;
根据所述符合关系,以行固定、列随时钟变化生成第二预设数量个数据模块;
将所述符合关系中未在所述数据模块中的符合对插入符合对的数量少于第一预设数量的数据模块中,获得符合配对表。
可选的,所述第一预设数量为24,所述第二预设数量为10。
本发明实施例还提供一种正电子发射断层成像系统pet,所述pet包括多个块状探测器以及多个桶状控制器以及上述实施例中的符合控制器。其中,所述桶状控制器的数量为所述块状探测器的数量的两倍,一个桶状控制器对应接收两个块状探测器获取的串行的单事例数据,每个桶状控制器对应的块状探测器不重复,多个所述桶状控制器依次环绕形成一圆环结构,每个桶状控制器和所述圆环结构中与该桶状控制器相对的多个桶状控制器分别符合以形成对应的第一符合对。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
1.一种符合控制器的实现方法,应用于正电子发射断层成像系统pet,其特征在于,所述pet包括多个块状探测器以及多个桶状控制器,其中,所述桶状控制器的数量为所述块状探测器的数量的两倍,一个桶状控制器对应接收两个块状探测器获取的串行的单事例数据,每个桶状控制器对应的块状探测器不重复,多个所述桶状控制器依次环绕形成一圆环结构,每个桶状控制器和所述圆环结构中与该桶状控制器相对的多个桶状控制器分别符合以形成对应的符合对;所述方法包括:
在所述pet的系统时钟和同步时钟的作用下,依次执行如下步骤:
通过串并转换模块将串行的单事例数据转换成并行的单事例数据;
根据符合配对表以及并行的单事例数据,通过行数据模块获得行数据,通过列数据模块获得列数据;
通过符合探测模块,将所述行数据和所述列数据进行分割处理,形成符合事例数据;
在系统时钟的作用下,通过三级缓冲队列fifo模块,将所有符合事例数据顺序、逐一的输出,以形成符合事例数据的listmode格式数据输出;
其中,所述符合配对表包括多组数据模块,每个系统时钟脉冲对应处理一个数据模块,一个数据模块包括多个数据单元,每个数据单元对应一个符合对,且每个数据单元由一个行数据和一个列数据组成,所述行数据用于表征所述符合对的其中一个桶状控制器对应的并行的单事例数据,所述列数据用于表征所述符合对的另一个桶状控制器对应的并行的单事例数据;
在所述同步时钟的作用下,每个所述系统时钟脉冲依据所述符合配对表用各符合对的行数据和列数据来填充对应的数据单元,通过第一数量个系统时钟脉冲完成所有符合事例配对,并在所有符合事例配对形成后,通过第二数量个系统时钟脉冲完成有效或无效的符合事例数据输出,所述第一数量与所述第二数量之和小于或等于一个所述同步时钟内的系统时钟脉冲大小。
2.根据权利要求1所述的符合控制器的实现方法,其特征在于,所述在系统时钟的作用下,通过三级缓冲队列fifo模块,将所有符合事例数据顺序、逐一的输出,以形成符合事例数据的listmode格式数据输出,包括:
在系统时钟的作用下,通过三级缓冲队列fifo模块,对所有符合事例数据进行排序,再将排序后的所有符合事例数据顺序、逐一的输出,以形成符合事例数据的listmode格式数据输出。
3.根据权利要求2所述的符合控制器的实现方法,其特征在于,所述行数据模块、列数据模块的数量均为24;
所述三级缓冲队列fifo模块包括24个三级fifo模块、4个二级fifo合并控制模块、6个二级fifo模块、1个一级fifo合并控制模块以及1个fifo模块,其中,每个三级fifo模块用于接收对应符合探测模块生成的符合事例数据,每个二级fifo合并控制模块对应监控6个三级fifo模块,并将从对应三级fifo模块获取的符合事例数据转移至一个二级fifo模块中,1个一级fifo合并控制模块对应监控6个二级fifo模块,并将6个所述二级fifo模块中的数据转移至1个一级fifo模块中,6个所述二级fifo模块中的两个二级fifo模块无数据来源为常空,所述listmode格式数据由所述一级fifo模块输出。
4.根据权利要求1所述的符合控制器的实现方法,其特征在于,所述符合配对表的生成过程包括:
根据所述多个所述桶状控制器之间的符合对,生成多个所述桶状控制器之间的符合关系,其中所述符合关系包括多行多列,所述符合关系的行列数量相等,所述符合关系的每一行、每一列分别用于表征一个桶状控制器,所述符合关系的行在由上至下方向上对应的桶状控制器、所述符合关系的列在由左至右的方向上对应的桶状控制器在所述圆环结构中均沿第一方向连续排布,所述符合关系的行的首个桶状控制器为与所述符合关系的列的首个桶状控制器的符合的桶状控制器中沿所述第一方向距离所述符合关系的列的首个桶状控制器最近的桶状控制器,所述符合关系的行的末个桶状控制器为沿所述第一方向相反的方向上与所述符合关系的列的首个桶状控制器相邻的桶状控制器,所述符合关系的列的末个桶状控制器与所述符合关系的行的末个桶状控制器符合,所述符合关系中首个符合对和末个符合对的连线方向上的符合对的数量为第一预设数量;
根据所述符合关系,以行固定、列随时钟变化生成第二预设数量个数据模块;
将所述符合关系中未在所述数据模块中的符合对插入符合对的数量少于第一预设数量的数据模块中,获得符合配对表。
5.根据权利要求4所述的符合控制器的实现方法,其特征在于,所述第一预设数量为24,所述第二预设数量为10。
6.一种符合控制器,应用于正电子发射断层成像系统pet,其特征在于,所述pet包括多个块状探测器以及多个桶状控制器,其中,所述桶状控制器的数量为所述块状探测器的数量的两倍,一个桶状控制器对应接收两个块状探测器获取的串行的单事例数据,每个桶状控制器对应的块状探测器不重复,多个所述桶状控制器依次环绕形成一圆环结构,每个桶状控制器和所述圆环结构中与该桶状控制器相对的多个桶状控制器分别符合以形成对应的符合对;所述符合控制器包括:
串并转换模块,用于在所述pet的系统时钟和同步时钟的作用下,将串行的单事例数据转换成并行的单事例数据;
行数据模块,用于在所述pet的系统时钟和同步时钟的作用下,根据符合配对表以及并行的单事例数据,获得行数据;
列数据模块,用于在所述pet的系统时钟和同步时钟的作用下,根据符合配对表以及并行的单事例数据,获得列数据;
符合探测模块,用于在所述pet的系统时钟和同步时钟的作用下,将所述行数据和所述列数据进行分割处理,形成符合事例数据;
三级缓冲队列fifo模块,用于在系统时钟的作用下,将所有符合事例数据顺序、逐一的输出,以形成符合事例数据的listmode格式数据输出;
其中,所述符合配对表包括多组数据模块,每个系统时钟脉冲对应处理一个数据模块,一个数据模块包括多个数据单元,每个数据单元对应一个符合对,且每个数据单元由一个行数据和一个列数据组成,所述行数据用于表征所述符合对的其中一个桶状控制器对应的并行的单事例数据,所述列数据用于表征所述符合对的另一个桶状控制器对应的并行的单事例数据;
在所述同步时钟的作用下,每个所述系统时钟脉冲依据所述符合配对表用各符合对的行数据和列数据来填充对应的数据单元,通过第一数量个系统时钟脉冲完成所有符合事例配对,并在所有符合事例配对形成后,通过第二数量个系统时钟脉冲完成有效或无效的符合事例数据输出,所述第一数量与所述第二数量之和小于或等于一个所述同步时钟内的系统时钟脉冲大小。
7.根据权利要求6所述的符合控制器,其特征在于,所述三级缓冲队列fifo模块用于在系统时钟的作用下,对所有符合事例数据进行排序,再将排序后的所有符合事例数据顺序、逐一的输出,以形成符合事例数据的listmode格式数据输出。
8.根据权利要求7所述的符合控制器,其特征在于,所述行数据模块、列数据模块的数量均为24;
所述三级缓冲队列fifo模块包括24个三级fifo模块、4个二级fifo合并控制模块、6个二级fifo模块、1个一级fifo合并控制模块以及1个fifo模块,其中,每个三级fifo模块用于接收对应符合探测模块生成的符合事例数据,每个二级fifo合并控制模块对应监控6个三级fifo模块,并将从对应三级fifo模块获取的符合事例数据转移至一个二级fifo模块中,1个一级fifo合并控制模块对应监控6个二级fifo模块,并将6个所述二级fifo模块中的数据转移至1个一级fifo模块中,6个所述二级fifo模块中的两个二级fifo模块无数据来源为常空,所述listmode格式数据由所述一级fifo模块输出。
9.根据权利要求6所述的符合控制器,其特征在于,所述符合配对表的生成过程包括:
根据多个所述桶状控制器之间的符合对,生成多个所述桶状控制器之间的符合关系,其中所述符合关系包括多行多列,所述符合关系的行列数量相等,所述符合关系的每一行、每一列分别用于表征一个桶状控制器,所述符合关系的行在由上至下方向上对应的桶状控制器、所述符合关系的列在由左至右的方向上对应的桶状控制器在所述圆环结构中均沿第一方向连续排布,所述符合关系的行的首个桶状控制器为与所述符合关系的列的首个桶状控制器的符合的桶状控制器中沿所述第一方向距离所述符合关系的列的首个桶状控制器最近的桶状控制器,所述符合关系的行的末个桶状控制器为沿所述第一方向相反的方向上与所述符合关系的列的首个桶状控制器相邻的桶状控制器,所述符合关系的列的末个桶状控制器与所述符合关系的行的末个桶状控制器符合,所述符合关系中首个符合对和末个符合对的连线方向上的符合对的数量为第一预设数量;
根据所述符合关系,以行固定、列随时钟变化生成第二预设数量个数据模块;
将所述符合关系中未在所述数据模块中的符合对插入符合对的数量少于第一预设数量的数据模块中,获得符合配对表。
10.根据权利要求9所述的符合控制器,其特征在于,所述第一预设数量为24,所述第二预设数量为10。
11.一种正电子发射断层成像系统,其特征在于,所述正电子发射断层成像系统pet包括:
多个块状探测器以及多个桶状控制器,其中,所述桶状控制器的数量为所述块状探测器的数量的两倍,一个桶状控制器对应接收两个块状探测器获取的串行的单事例数据,每个桶状控制器对应的块状探测器不重复,多个所述桶状控制器依次环绕形成一圆环结构,每个桶状控制器和所述圆环结构中与该桶状控制器相对的多个桶状控制器分别符合以形成对应的符合对;以及
权利要求6至10任一项所述的符合控制器。
技术总结