用于PET检测器的方法和系统与流程

本文所公开主题的实施方案涉及非侵入式诊断成像，并且更具体地涉及正电子发射断层摄影(pet)检测器中的信号处理。

背景技术：

正电子发射断层摄影(pet)扫描仪生成表示正电子发射核在患者体内的分布的图像。当正电子通过湮灭与电子相互作用时，正负电子对的整个质量被转换成两个光子(也称为事件)。光子沿着响应线(lor)在相反方向上发射。湮灭光子由以诸如检测器环的配置放置在lor的两侧上的检测器检测。在飞行时间(tof)pet中，除了测量光子的距离和衰减之外，还测量在重合事件期间释放的光子的检测之间的实际时间差，以更准确地识别从湮灭事件到检测器的距离。检测器将入射光子转换成可用于图像形成的可用电信号。因此，基于所采集的图像数据生成的图像包括湮灭光子检测信息。

现代pet扫描仪包括检测器，诸如硅光电倍增器(sipm)设备，其中检测器通常被调谐成使得针对正被检测的能量事件对数据收集进行归一化。期望包括模拟专用集成芯片(asic)的tofpet检测器表现出低于200ps的重合定时分辨率(ctr)。在一个示例中，asic可以包括单个晶体与sipm设备(在本文中也称为sipm)之间的一对一耦接。为了说明检测器中晶体之间的康普顿散射，可将来自sipm阵列的输入信号合并到一个定时通道中。光子检测器在不存在光的情况下的响应被称为暗计数。在sipm中，电子的热离子发射是暗计数的主要来源。在合并来自sipm阵列的输入信号期间，还对来自sipm的暗计数求和。为了将ctr保持在一定范围内，期望减小暗计数对ctr的影响。

技术实现要素：

在一个实施方案中，成像系统包括一个或多个检测器块，每个检测器块包括被划分成两个或更多个区域的硅光电倍增器(sipm)设备阵列，其中两个或更多个区域中的sipm设备将信号传输到两个或更多个不同定时拾取电路。这样，通过将sipm阵列划分成其中每个区域对应于单独的定时拾取电路的区域，可以减小暗计数对单个定时拾取电路的不利影响。

应当理解，提供上面的简要描述来以简化的形式介绍在具体实施方式中进一步描述的精选概念。这并不意味着识别所要求保护的主题的关键或必要特征，该主题的范围由具体实施方式后的权利要求书唯一地限定。此外，所要求保护的主题不限于解决上文或本公开的任何部分中提到的任何缺点的实施方式。

附图说明

通过参考附图阅读以下对非限制性实施方案的描述将更好地理解本发明，其中以下：

图1是根据本发明的实施方案的示例性多模态成像系统的绘画视图。

图2是根据本发明的实施方案的具有检测器的示例性成像系统的框示意图。

图3是根据本发明的实施方案的硅光电倍增器(sipm)阵列的示意性框图。

图4示出了将sipm阵列划分成多个区域的第一示例，其中每个区域对应于单独的定时拾取电路。

图5示出了将sipm阵列划分成多个重叠区域的第二示例，其中每个区域对应于单独的定时拾取电路。

图6示出了将sipm阵列划分成多个重叠区域的第三示例，其中每个区域对应于单独的定时拾取电路。

图7示出了定时拾取电路的示意图。

图8是示出用于处理来自sipm阵列的信号的示例方法的高级流程图。

具体实施方式

以下描述涉及医学成像系统的各种实施方案。具体地讲，提供了用于处理来自检测器的硅光电倍增器(sipm)阵列的信号的方法和系统。在图1至图2中提供了根据本技术的正电子发射断层摄影(pet)成像系统的示例，该系统包括可以用于检测能量事件的检测器。图3中示出了构成检测器块的示例sipm阵列。sipm阵列可以被划分成多个区域，其中每个区域对应于单独的定时拾取电路。图4至图6示出了划分成区域的sipm阵列的示例。图7中示出了对应于sipm阵列的单个区域的示例定时拾取电路。图8示出了用于处理来自sipm阵列的信号的示例方法。

尽管以举例的方式描述了pet成像系统，但是应当理解，当应用于使用其他成像模态(诸如ct、层析x射线照相组合、mri、c臂血管造影术等)采集的图像时，本发明技术也可以是有用的。对pet成像模态的本发明论述仅提供作为一种合适的成像模态的示例。

如本文所用，短语“重建图像”并非旨在排除其中生成表示图像的数据而非可视图像的本发明的实施方案。因此，如本文所用，术语“图像”广义地是指可视图像和表示可视图像的数据两者。然而，许多实施方案生成(或被配置为生成)至少一个可视图像。

在一个示例中，模拟专用集成芯片(asic)可包括单个检测器晶体与sipm之间的一对一耦接，使得每个sipm被单独读出。然而，为了考虑晶体之间的康普顿散射并降低相关联的电子器件(时间-数字转换器(tdc)、模拟-数字转换器(adc)、fpga等)的成本，来自sipm阵列的输入信号可被合并到一个定时通道中。光子检测器在不存在光的情况下的响应被称为暗计数。在sipm中，电子的热离子发射是暗计数的主要来源。在合并来自sipm阵列的输入信号连同实际信号期间，也对来自sipm的暗计数求和。为了将ctr保持在一定范围内，期望减小暗计数对ctr的影响。

在单个晶体与sipm之间的一对一耦接的情况下，可以将单个sipm的暗计数(诸如由电子的热离子发射引起)添加到从sipm再生的伽马射线信号。然而，由于康普顿散射，某些伽马射线可与多个检测器晶体相互作用。例如，当伽马射线被散射时，伽马射线的能量可分裂在两个或更多个晶体上，这减小了进入比较器中的信号的大小并且使康普顿散射的伽马射线的重合定时分辨率(ctr)劣化。为了克服康普顿散射的影响，可以对来自sipm阵列的信号求和并将其传输到单个定时拾取电路，而不是将信号从单个sipm传输到单个定时拾取电路。随着检测器块中sipm数量的增加，ctr可得到改善，而系统的检测器块数量可减少，从而降低相关联电子部件的成本。

然而，来自阵列中的每个sipm的暗计数可在输入信号中相加到定时拾取电路，这可增加与信号相关联的噪声。增加的暗计数可使ctr劣化。对ctr的暗计数效应由于检测器块中sipm数量的增加而增加。为了限制暗计数对ctr的影响，提出了一种系统，该系统通过添加附加定时拾取电路来限制到一个定时拾取电路的sipm输入的数量，而不会改变检测器块的大小和相关联电子器件的低成本。

例如，sipm阵列可以被划分成两个或更多个区域，其中来自每个区域的信号用作用于单个定时拾取电路的输入信号。来自单个区域中的sipm的暗计数可以在输入信号中求和。通过对来自较低数量的sipm的暗计数求和，可以减小暗计数对输入信号的不利影响。这样，可通过结合sipm阵列来减小康普顿散射的不利影响，并且可通过将sipm阵列划分成多个区域来减小暗计数总和的不利影响，其中每个区域对应于单独的定时拾取电路。

如果sipm阵列中的每个划分区域为小的，则可存在不可忽略量的康普顿事件，这可使ctr劣化。为了改善由区域间康普顿散射引起的ctr，可通过在重叠区域中复制sipm信号来创建重叠区域，该重叠区域可完全捕获区域间康普顿散射的能量，并且添加一个或多个定时拾取电路。来自多个定时拾取电路的信号可被引导到或门，并且首先到达或门的定时信号可被传输到时间-数字转换器。通过保持从sipm到定时拾取电路然后到或门的信号延迟线相同，区域的信号中的最大信号首先到达或门。

本发明的各种实施方案提供了如图1和图2所示的多模态成像系统10。多模态成像系统10可以是任何类型的成像系统，例如，不同类型的医学成像系统，诸如正电子发射断层摄影(pet)、单光子发射计算机断层摄影(spect)、计算机断层摄影(ct)、超声系统、磁共振成像(mri)或能够生成断层摄影图像的任何其他系统。各种实施方案不限于多模态医学成像系统，而是可用于单模态医学成像系统，诸如，例如，独立式pet成像系统或独立式spect成像系统。此外，各种实施方案不限于用于对人类受检者成像的医学成像系统，而是可包括用于对非人类对象成像的兽医系统或非医学系统。

参考图1，多模态成像系统10包括第一模态单元11和第二模态单元12。这两个模态单元使得多模态成像系统10能够使用第二模态单元12以第二模态扫描对象或患者。多模态成像系统10允许以不同模态进行多次扫描，以便于提高单模态系统的诊断能力。在一个实施方案中，多模态成像系统10是计算机断层摄影/正电子发射断层摄影(ct/pet)成像系统10，例如，第一模态11是ct成像系统11，并且第二模态12是pet成像系统12。ct/pet系统10被示出为包括表示ct成像系统的机架13和与pet成像系统相关联的机架14。如上所述，除了ct和pet之外的模态可以与多模态成像系统10一起采用。

机架13包括x射线源15，该x射线源朝向机架13的相对侧上的检测器阵列18投射一束x射线。检测器阵列18由包括多个检测器元件的多个检测器行(未示出)形成，这些检测器元件一起感测经过医疗患者22的投射x射线。每个检测器元件产生表示入射x射线光束的强度的电信号，并从而允许估计光束在其经过患者22时的衰减。在扫描以采集x射线投射数据期间，机架13及安装在其上的部件围绕旋转中心旋转。

图2是根据本发明的实施方案的图1所示的pet成像系统12的框示意图200。pet成像系统12包括检测器环组件40，该检测器环组件包括多个检测器块。pet成像系统12还包括控制器或处理器44，以控制归一化、图像重建过程并执行校准。控制器44耦接到操作员工作站46。控制器44包括经由通信链路52互连的数据采集处理器48和图像重建处理器50。pet成像系统12采集扫描数据并将数据传输到数据采集处理器48。扫描操作从操作员工作站46控制。使用图像重建处理器50重建由数据采集处理器48采集的数据。

检测器环组件40包括中心开口，对象或患者诸如患者22可使用例如机动化工作台24(如图1所示)定位在该中心开口中。机动化工作台24与检测器环组件40的中心轴线对准。该机动化工作台24响应于从操作员工作站46接收的一个或多个命令而将患者22移动到检测器环组件40的中心开口中。pet扫描仪控制器54(也称为pet机架控制器)设置(例如，安装)在pet系统12内。pet扫描仪控制器54通过通信链路52响应于从操作员工作站46接收的命令。因此，从操作员工作站46通过pet扫描仪控制器54控制扫描操作。

在操作期间，当光子与检测器环40上的检测器块62中的晶体碰撞时，其在晶体上产生闪烁事件。当发生闪烁事件时，每个光电倍增管或光电传感器产生在通信线路64上传输的模拟信号。提供一组采集电路66以接收这些模拟信号。采集电路66产生指示事件的三维(3d)位置和总能量的数字信号。采集电路66还产生指示发生闪烁事件的时间或时刻的事件检测脉冲。这些数字信号通过通信链路(例如电缆)传输到数据采集处理器48中的事件定位器电路68。

数据采集处理器48包括事件定位器电路68、采集cpu70和重合检测器72。数据采集处理器48周期性地对由采集电路66产生的信号进行采样。采集cpu70控制背板总线74和通信链路52上的通信。事件定位器电路68处理关于每个有效事件的信息，并且提供指示检测到的事件的一组数字数或数值。例如，该信息指示事件何时发生以及闪烁晶体在检测事件的检测器块62中的位置。事件数据分组通过背板总线74传送到重合检测器72。重合检测器72接收来自事件定位器电路68的事件数据分组，并确定所检测的事件中的任何两个事件是否重合。重合由多个因素确定。第一，每个事件数据分组中的时间标记必须在彼此的预定时间段内，例如4.5纳秒内。第二，由联接检测重合事件的两个检测器的直线形成的响应线(lor)应经过pet成像系统12中的视场。丢弃不能配对的事件。重合事件对被定位和记录为重合数据分组，该重合数据分组通过物理通信链路78传送到图像重建处理器50中的分类器/直方图生成器80。

图像重建处理器50包括分类器/直方图生成器80。在操作期间，分类器/直方图生成器80生成被称为直方图的数据结构。直方图包括大量的单元，其中每个单元对应于pet扫描仪中的独特的一对检测器晶体。因为pet扫描仪通常包括数千个检测器晶体，所以直方图通常包括数百万个单元。直方图的每个单元还存储表示在扫描期间由该单元的一对检测器晶体检测到的重合事件的数量的计数值。在扫描结束时，直方图中的数据用于重建患者的图像。包含来自扫描的所有数据的完整直方图通常被称为“结果直方图”。术语“直方图”通常是指扫描仪的部件，例如处理器和存储器，其执行创建直方图的功能。

图像重建处理器50还包括存储器模块82、图像cpu84、阵列处理器86和通信总线88。在操作期间，分类器/直方图生成器80对沿每个投影射线发生的所有事件进行计数，并将事件组织成3d数据。该3d数据或正弦图在一个示例性实施方案中被组织为数据阵列90。数据阵列90存储在存储器模块82中。通信总线88通过图像cpu84链接到通信链路52。图像cpu84通过通信总线88控制通信。阵列处理器86还连接到通信总线88。阵列处理器86接收数据阵列90作为输入并以图像阵列92的形式重建图像。然后将所得图像阵列92存储在存储器模块82中。

存储在图像阵列92中的图像由图像cpu84传送到操作员工作站46。操作员工作站46包括cpu94、显示器96和输入设备98。cpu94连接到通信链路52并从输入设备98接收输入，例如用户命令。输入设备98可以是例如键盘、鼠标、触摸屏面板和/或语音识别系统等。通过输入设备98和相关联的控制面板开关，操作员可控制pet成像系统12的操作和患者22的定位以用于扫描。类似地，操作员可以使用由工作站cpu94执行的程序来控制所得图像在显示器96上的显示并且可以执行图像增强功能。

检测器环组件40包括多个检测器单元。检测器单元可包括多个检测器、光导、闪烁晶体和模拟专用集成芯片(asic)。例如，检测器单元可包括十二个硅光电倍增器(sipm)设备、四个光导、144个闪烁晶体和两个模拟asic。

例如，检测器块62可包括闪烁晶体阵列和sipm设备阵列。sipm设备可以被划分成两个或更多个区域，其中两个或更多个区域中的sipm设备将信号传输到两个或更多个不同定时拾取电路。sipm设备阵列中的两个或更多个区域中的每个区域可以包括至少一个sipm设备。在一个示例中，至少一个sipm设备可以包括在两个或更多个区域中的一个区域中，两个或更多个区域中的每个区域互相排斥。在另一个示例中，至少一个sipm设备可以包括在两个或更多个区域中的两个区域中，两个或更多个区域中的两个区域彼此重叠。两个或更多个区域中的每个区域可经由输出阵列将信号传输到两个或更多个不同定时拾取电路中的一个定时拾取电路。输出阵列可以包括多个输出通道，其中输出阵列中的输出通道的数量等于耦接到输出阵列的区域中的sipm设备的数量，其中每个sipm设备映射到输出阵列中的输出通道。输出通道可以从sipm设备接收模拟信号，并且可以对来自输出阵列中的每个输出通道的每个模拟信号求和以生成用于耦接到输出阵列的定时拾取电路的输入信号，该模拟信号通过用sipm设备收集闪烁光子而生成。

两个或更多个不同定时拾取电路中的每个定时拾取电路可包括串联连接的加法放大器、电容器和比较器，每个定时拾取电路将输入信号与阈值信号进行比较，并且响应于输入信号高于阈值信号，生成方形脉冲信号。每个定时拾取电路输出可耦接到逻辑电路诸如或门。逻辑电路可从两个或更多个定时拾取电路接收方形脉冲信号，并且将首先到达逻辑电路的方形脉冲信号传输到时间-数字转换器(tdc)。tdc可以是pet成像系统的采集电路66的一部分。

具有多个sipm的示例检测器块在图3中示出为布置成阵列。因此，每个sipm还可包括多个像素(例如，6个)。图3中示出了其中检测器单元300包括十六个sipm的示例。在此示例中，每个sipm302包括多个像素。例如，sipm302可以包括6个像素。因此，检测器单元300然后包括总共96个像素(由6x16确定)。来自sipm中的每个sipm的信号输出可求和，并且求和的信号可用作用于定时拾取电路的输入信号。然而，通过对来自阵列中的所有sipm的信号输出求和，可以放大总体暗计数，从而影响信号质量。如图4至图7所示，sipm阵列可以被划分成多个区域，其中每个区域对应于定时拾取电路。

图4示出了检测器块402的第一示例400，该检测器块包括形成阵列的十六个单独的sipm404。sipm404可被布置成4×4矩阵。这十六个sipm可被划分成两个单独的区域，其中顶部八个sipm形成第一区域406，并且下部八个sipm形成第二区域408。如此处所示的区域划分是示例配置，并且任何数量的sipm可被配置为区域。在一个示例中，第一区域可包括7个sipm，而第二区域可包括剩余的9个sipm。

来自第一区域406的sipm可对应于第一输出阵列410。第一输出阵列410可包括八个单独的输出通道411(在本文中也称为前端放大器)，其中每个输出通道411直接从一个sipm接收信号。每个输出通道411可被映射到第一区域406中的单个sipm。类似地，来自第二区域408的sipm可对应于第二输出阵列412。第二输出阵列412可以包括八个单独的输出通道413，其中每个输出通道413直接从一个sipm接收信号。每个输出通道413可被映射到第二区域408中的单个sipm。

第一输出阵列410可从八个sipm接收各个信号，并且对信号求和以形成用于第一定时拾取电路414的单个输入信号。第二输出阵列412可从八个sipm接收各个信号，并且对信号求和以形成用于第二定时拾取电路416的单个输入信号。通过将信号从多个sipm传送到单个定时拾取电路，可减小康普顿散射对信号质量的不利影响。通过将sipm划分成两组，用于第一定时拾取电路414和第二定时拾取电路416的输入信号中的累积暗计数可相对于从检测器单元中对所有十六个sipm求和获得的输入信号中的累积暗计数各自减小。这样，通过在检测器块中包括sipm阵列并单独处理来自阵列中的区域的信号，可减小康普顿散射和暗计数累积的不利影响。

示例定时拾取电路700在图7中示出。定时拾取电路700可以是图4中的第一定时拾取电路414或第二定时拾取电路416。定时拾取电路包括串联连接的求和放大器702、电容器710和比较器704。

输出阵列可对从单独的sipm接收的信号求和并生成用于求和放大器702的输入信号706。在求和放大器702处，所有输入信号被求和并且可用低噪声和高带宽放大器放大。来自求和放大器702的输出信号708可以经过电容器710，其中仅信号的高频分量经过以改善ctr，同时求和的信号708的低频电子噪声和低频分量被滤除。在经过电容器710之后，信号712经过比较器704。在比较器处，将信号712与阈值信号714进行比较，并且如果信号712高于阈值信号714，则可生成方形脉冲。方形脉冲可被称为从定时拾取电路700生成的命中信号。

返回图4，从第一定时拾取电路414和第二定时拾取电路416生成的相应命中信号可被传输到或门418。在或门处，两个二进制信号(命中信号)之间的第一到达命中信号生成其被传输到tdc420的输出。因此，当信号迹线长度保持相同时，信号706中的到达定时拾取比较器704的最大信号可首先生成命中信号并首先到达或门418。

然后可将来自或门418的信号传输到时间-数字转换器(tdc)420。tdc420可以识别以信号形式从或门418到达tdc的事件，并提供它们发生的时间的数字表示。例如，tdc可输出每个输入信号的到达时间。在一个示例中，第一定时拾取电路414、第二定时拾取电路416、或门418和tdc420中的每一者可以是pet成像系统的采集电路(诸如图2中的采集电路66)的一部分。

康普顿散射可发生在检测器块402中的sipm阵列中的两个区域之间。为了进一步减小区域间康普顿散射的影响并改善ctr，可通过复制重叠区域中的sipm信号(其可完全捕获区域间康普顿散射的能量)并添加一个或多个定时拾取电路来包括重叠区域。

图5示出了检测器单元502的第二示例500，该检测器单元包括被划分成对应于单独的定时拾取电路的重叠区域的十六个单独的sipm504。sipm可被布置成4×4矩阵。这十六个sipm可被划分成三个区域，其中顶部八个sipm形成第一区域506，下部八个sipm形成第二区域508，并且中间八个sipm形成第三区域510。第三区域510中的四个sipm与第一区域506共享，而第三区域510中的四个其他sipm与第二区域508共享。这样，第三区域510与第一区域506和第二区域508中的每一者重叠。如此处所示的区域划分是示例配置，并且任何数量的sipm可被配置为区域。

来自第一区域606的sipm可对应于第一输出阵列512。第一输出阵列512可包括八个单独的输出通道511，其中每个输出通道511直接从一个sipm接收信号。每个输出通道511可被映射到第一区域506中的单个sipm。类似地，来自第二区域508的sipm可以对应于第二输出阵列514。第二输出阵列514可以包括八个单独的输出通道513，其中每个输出通道513直接从一个sipm接收信号。每个输出通道513可被映射到第二区域508中的单个sipm。第三输出阵列516可包括八个单独的输出通道515，其中每个输出通道515直接从一个sipm接收信号。每个输出通道515可被映射到第三区域510中的单个sipm。这样，第三区域510中的每个sipm向两个输出通道提供输出。

在一个示例中，第三区域510中的sipm向第一输出阵列512中的输出通道511和第三输出阵列516中的输出通道515中的每一者提供输出。在另一个示例中，第三区域510中的sipm向第二输出阵列514中的输出通道513和第三输出阵列516中的输出通道515中的每一者提供输出。这样，通过复制来自多个sipm的信号，可减小区域间康普顿散射的不利影响并且可改善信噪比。来自sipm的信号的复制可以在输出通道处完成。

第一输出阵列512可从八个sipm接收各个信号，并且对该信号求和以形成用于第一定时拾取电路518的单个输入信号。第二输出阵列514可从八个sipm接收各个信号，并且对该信号求和以形成用于第二定时拾取电路522的单个输入信号。第三输出阵列516可从八个sipm接收各个信号，并且对该信号求和以形成用于第三定时拾取电路520的单个输入信号。

从第一定时拾取电路518、第二定时拾取电路522和第三定时拾取电路520生成的相应命中信号可被传输到或门524。从sipm504到或门524的信号迹线长度可在子组(诸如第一区域、第二区域和第三区域中的sipm)之间匹配。在或门处，三个信号(命中信号)之间的第一到达命中信号可生成要传输到tdc的输出脉冲。无论哪一个命中信号(来自第一定时拾取电路518、第二定时拾取电路522和第三定时拾取电路520中的一个命中信号)首先到达或门，都将被传输到时间-数字转换器(tdc)526。tdc526可识别以信号的形式从或门526到达tdc的事件，并提供它们发生的时间的数字表示。

图6示出了检测器块602的第三示例600，该检测器块包括36个单独的sipm604，这些sipm被划分成对应于单独的定时拾取电路的重叠区域。sipm可被布置成6×6矩阵。由于检测器块的大小随着更多的sipm而变得更大，相关联的电子器件的成本可降低。然而，总暗计数可随着更多的sipm而增加。36个sipm可被划分成四个区域以减小暗计数的影响。6×6阵列的左上角中的十二个sipm可以形成第一区域606，6×6阵列的右上角中的十二个sipm可以形成第二区域608，6×6阵列的左下角中的十二个sipm可以形成第三区域610，并且6×6阵列的右下角中的十二个sipm可以形成第四区域612。

第一区域606与第二区域608和第三区域610中的每一者重叠，其中三个共享sipm位于第一区域和第二区域之间，并且另外三个共享sipm位于第一区域和第三区域之间。第二区域608与第一区域606和第四区域612中的每一者重叠，其中三个共享sipm位于第一区域和第二区域之间，并且另外三个共享sipm位于第二区域和第四区域之间。第三区域610与第一区域606和第四区域612中的每一者重叠，其中三个共享sipm位于第三区域和第一区域之间，并且另外三个共享sipm位于第三区域和第四区域之间。第四区域612与第二区域608和第三区域610中的每一者重叠，其中三个共享sipm位于第四区域和第二区域之间，并且另外三个共享sipm位于第四区域和第三区域之间。

图5中的第三区域510中的所有sipm与相邻区域重叠。在图6中，区域中仅一部分sipm与相邻区域重叠以使输出通道614、616、618、620和定时拾取电路622、624、626、628的数量最小化。必要电子器件的最小化可降低asic的功率消耗和电子噪声源两者。图6中的区域是示例实施方案，并且可基于来自每个sipm的暗计数的量、sipm的大小、块检测器的目标大小以及ctr水平的期望来调整区域的大小。

如此处所示的区域划分是示例配置，并且任何数量的sipm可被配置为重叠区域。

来自第一区域606的sipm可对应于第一输出阵列614。第一输出阵列614可包括八个单独的输出通道613，其中每个输出通道613直接从一个sipm接收信号。每个输出通道613可被映射到第一区域606中的单个sipm。类似地，来自第二区域608的sipm可对应于第二输出阵列616。第二输出阵列616可包括八个单独的输出通道615，其中每个输出通道615直接从一个sipm接收信号。每个输出通道615可被映射到第二区域608中的单个sipm。第三输出阵列620可包括八个单独的输出通道619，其中每个输出通道619直接从一个sipm接收信号。每个输出通道619可被映射到第三区域610中的单个sipm。第四输出阵列618可包括八个单独的输出通道617，其中每个输出通道617直接从一个sipm接收信号。每个输出通道617可被映射到第四区域612中的单个sipm。

在一个示例中，第一区域606中的sipm可以向第一输出阵列614中的输出通道613和第二输出阵列616中的输出通道615中的每一者提供输出。在另一个示例中，第一区域606中的另一个sipm可以向第一输出阵列614中的输出通道613和第三输出阵列620中的输出通道619中的每一者提供输出。这样，通过复制来自多个sipm的信号，可减小区域间康普顿散射的不利影响并且可改善信噪比。

第一输出阵列614可从八个sipm接收单独的信号，并且对该信号求和以形成用于第一定时拾取电路622的单个输入信号。第二输出阵列616可从八个sipm接收单独的信号，并且对该信号求和以形成用于第二定时拾取电路624的单个输入信号。第三输出阵列620可从八个sipm接收单独的信号，并且对该信号求和以形成用于第三定时拾取电路628的单个输入信号。第四输出阵列618可从八个sipm接收单独的信号，并且对该信号求和以形成用于第四定时拾取电路626的单个输入信号。

从第一定时拾取电路622、第二定时拾取电路624、第三定时拾取电路628和第四定时拾取电路626中的每一者生成的相应命中信号可被传输到或门630。在或门处，四个命中信号中的第一到达命中信号可生成或门的输出。无论哪一个命中信号(来自第一定时拾取电路622、第二定时拾取电路624、第三定时拾取电路628和第四定时拾取电路626中的一个命中信号)首先到达或门，都可以在时间-数字转换器(tdc)632中启动定时数字化。通过设计，当信号迹线长度保持相同时，614、616、618、620的输出阵列的输出中的最大信号可首先在定时拾取电路622、624、626、628处生成命中信号并首先到达或门630。最大信号可包含使康普顿散射的影响最小化的更多收集的sipm信号。tdc632可以识别以信号的形式从或门630到达tdc的事件，并提供它们发生的时间的数字表示。

这样，图1至图7所示的系统提供了：包括多个检测器块的检测器环，每个检测器块包括闪烁晶体阵列和硅光电倍增器(sipm)设备阵列，该sipm设备阵列被划分成两个或更多个区域，其中每个区域包括至少一个sipm设备；和两个或更多个定时拾取电路，其中该两个或更多个定时拾取电路中的每个定时拾取电路经由不同输出阵列耦接到该两个或更多个区域中的一个区域。两个或更多个定时拾取电路可将来自阵列的两个或更多个区域的各个信号传输到单个逻辑电路。两个或更多个区域可包括至少一个公共sipm设备，该至少一个公共sipm耦接到至少两个定时拾取电路。

图8示出了高级流程图，该高级流程图示出了用于处理来自硅光电倍增器(sipm)阵列的信号的示例方法800。方法800可使用上文参考图1至图7所述的系统和部件来执行。例如，其可通过模拟asic和tdc或混合asic的组合来实现。然而，应当理解，可以在不脱离本公开的范围的情况下使用不同的系统和部件来执行该方法。

在802处，在对应于闪烁事件的检测器块中的每个sipm(诸如图4中的sipm404)处生成模拟信号。检测器块可包括布置成阵列的多个sipm。阵列内的sipm可被划分成两个或更多个区域。当光子与检测器环上的检测器晶体碰撞时，其在晶体上产生闪烁事件。当发生闪烁事件时，构成晶体的每个sipm产生模拟信号。

在804处，可将来自区域(诸如图4中的第一区域406)中的每个sipm的信号传输到专用输出通道(诸如图4中的输出通道411)。输出通道可以是输出阵列(诸如图4中的输出阵列410)的一部分。输出阵列可包括多个输出通道，其中每个输出通道对应于区域内的特定sipm。sipm阵列内的每个区域可对应于输出阵列。例如，具有八个sipm的区域可对应于具有八个输出通道的输出阵列。

在806处，可对来自输出阵列内的每个输出通道的信号求和。这样，来自区域内的所有sipm的信号可在输出阵列中求和。在808处，来自输出阵列的求和的信号可被传输到定时拾取电路。每个输出阵列可对应于特定定时拾取电路。这样，来自sipm阵列中的每个区域的信号被求和并传输到对应的定时拾取电路。

在810处，在定时拾取电路处，信号通过放大器、电容器和比较器传输。在定时拾取电路处，将信号与阈值信号进行比较，并且如果信号高于阈值信号，则可生成方形脉冲。方形脉冲可被称为从定时拾取电路生成的命中信号。命中信号可在每个定时拾取电路处生成。

在812处，可将来自每个定时拾取电路的命中信号传输到或门(诸如图4中的或门418)。在814处，无论哪一个命中信号首先到达或门，都可将其传输到时间-数字转换器(诸如图4中的tdc420)。在816处，tdc可提供闪烁事件发生时间的数字表示。例如，tdc可输出每个进入信号的到达时间。

在818处，在tdc处生成的数字信号可被传输到数据采集处理器(诸如图2中的数据采集处理器48)。使用图像重建处理器重建由数据采集处理器采集的数据。

以这种方式，在包括在sipm设备阵列的第一区域中的硅光电倍增器(sipm)设备处生成的第一信号可以经由第一输出阵列传输到第一定时拾取电路。对应于sipm设备阵列的第一区域的第一命中信号可以在第一定时拾取电路处生成，在包括在sipm设备阵列的第二区域中的sipm设备处生成的第二信号可以经由第二输出阵列传输到第二定时拾取电路，对应于sipm设备阵列的第二区域的第二命中信号可以在第二定时拾取电路处生成，并且可以经由耦接到第一定时拾取电路和第二定时拾取电路中的每一者的逻辑电路传输第一命中信号和第二命中信号中的一者以减少暗计数。

这样，即使检测器块中sipm的数量增加，ctr也可得到改善。将sipm阵列划分成两个或更多个区域(其中来自每个区域的信号用作用于单个定时拾取电路的输入信号)的技术效果是可减小暗计数的不利影响。通过对来自较少数量的sipm的暗计数求和，可以改善信号质量。通过将sipm阵列划分成重叠区域并添加一个或多个另外的定时拾取电路，可以在重叠区域中复制sipm信号，并且可以改善区域间康普顿散射信号的ctr。

如本文所用，以单数形式列举并且以单词“一个”或“一种”开头的元件或步骤应当被理解为不排除多个所述元件或步骤，除非明确说明此类排除。此外，对本发明的“一个实施方案”的引用不旨在被解释为排除也包含所引用特征的附加实施方案的存在。此外，除非明确地相反说明，否则“包含”、“包括”或“具有”具有特定特性的元件或多个元件的实施方案可包括不具有该特性的附加此类元件。术语“包括”和“在...中”用作相应的术语“包含”和“其中”的简明语言等同形式。此外，术语“第一”、“第二”和“第三”等仅用作标记，而不旨在对其对象施加数字要求或特定位置次序。

该书面描述使用示例来公开本发明，包括最佳模式，并且还使相关领域中的普通技术人员能够实践本发明，包括制造和使用任何设备或系统以及执行任何包含的方法。本发明可取得专利权的范围由权利要求书限定，并且可包括本领域普通技术人员想到的其他示例。如果此类其它示例具有与权利要求书的字面语言没有区别的结构元素，或者如果它们包括与权利要求书的字面语言具有微小差别的等效结构元素，则此类其它示例旨在落入权利要求书的范围内。