位置读出设备、方法及装置与流程

本申请涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种位置读出设备、方法及装置。

背景技术：

正电子发射计算机断层扫描(positronemissiontomography，pet)设备是一种比较先进的大型医疗影像设备，其成像的数据采集原理是通过正电子与电子发生湮灭效应，产生了两个511kev光子，光子经过闪烁晶体(以下简称为晶体)后变为可见光，再通过探测器对可见光进行检测转换得到电信号，通过对该电信号的处理实现成像。

目前，常用的探测器为光电倍增管(photomultiplier，pmt)，但常规的pmt尺寸受到限制，无法满足pet越来越高的探测精度需求。为此，硅光电倍增管(siliconphotomultiplier，sipm)应运而生。sipm具有先天的结构尺寸优点，相比pmt，sipm更薄，且更易于加工，pet也就可以获得更大的视野中心(fov)。其次，sipm可以一对一的读出晶体上发出的可见光，提高pet检测的精度。但是，由于sipm具有较高的暗计数噪声，会对位置检测的准确性造成比较大的干扰，影响对光子击中的晶体的位置读出准确度和精度。

技术实现要素：

有鉴于此，本申请实施例提供了一种位置读出设备、方法及装置，能够解决现有技术中sipm暗计数噪声较高，对位置读出的准确性造成干扰的问题。

本申请第一方面实施例提供了一种位置读出设备，包括：探测器阵列、行输出单元、列输出单元、比较触发单元和位置识别单元；

所述探测器阵列包括呈行列排布的多个探测器；一行所述探测器对应一个所述行输出单元，一列所述探测器对应一个所述列输出单元；每个所述探测器的输出端分别连接对应的所述行输出单元的不同输入端，每个所述探测器的输出端还分别连接对应的所述列输出单元的不同输入端；

所述探测器，用于检测对应的晶体被光子击中后所发出的光，并根据检测的结果输出检测信号至对应的所述行输出单元和对应的所述列输出单元；

所述行输出单元的输出端连接所述位置识别单元的输入端，用于基于对应的一行所述探测器输出的所述检测信号，输出行信号至所述位置识别单元；

所述列输出单元的输出端连接所述位置识别单元的输入端，用于基于对应的一列所述探测器输出的所述检测信号，输出列信号至所述位置识别单元；

所述比较触发单元的输入端连接各个所述行输出单元的输出端，所述比较触发单元的输出端连接所述位置识别单元的触发端，用于当任意一个所述行输出单元输出的行信号大于预设电压阈值时，输出触发信号至所述位置识别单元；或者，所述比较触发单元的输入端连接各个所述列输出单元的输出端，所述比较触发单元的输出端连接所述位置识别单元，用于当任意一个所述列输出单元的输出的列信号大于预设电压阈值时，输出触发信号至所述位置识别单元；

所述位置识别单元，用于在接收到所述触发信号时，基于所述行信号和所述列信号识别被光子击中的晶体的位置。

可选的，所述比较触发单元包括多个比较子单元；

当所述比较触发单元的输入端连接各个所述行输出单元的输出端时，所述比较子单元与所述行输出单元一一对应，每个所述比较子单元的输入端连接对应的所述行输出单元的输出端，每个所述比较子单元的输出端均连接所述位置识别单元的触发端；所述比较子单元，用于当对应的所述行输出单元输出的行信号大于所述预设电压阈值时，输出所述触发信号至所述位置识别单元；

当所述比较触发单元的输入端连接各个所述列输出单元的输出端时，所述比较子单元与所述列输出单元一一对应，每个所述比较子单元的输入端连接对应的所述列输出单元的输出端，每个所述比较子单元的输出端均连接所述位置识别单元的触发端；所述比较子单元，用于当对应的所述列输出单元输出的列信号大于所述预设电压阈值时，输出所述触发信号至所述位置识别单元。

可选的，所述位置识别单元，包括：行存储子单元、列存储子单元和识别子单元；

所述行存储子单元与所述行输出单元一一对应，所述行存储子单元的输入端连接对应的所述行输出单元的输出端，所述行存储子单元的输出端连接所述识别子单元的输入端，所述行存储子单元的触发端连接每个所述比较触发单元的输出端；

所述列存储子单元与所述列输出单元一一对应，所述列存储子单元的输入端连接对应的所述列输出单元的输出端，所述列存储子单元的输出端连接所述识别子单元的输入端，所述列存储子单元的触发端连接每个所述比较触发单元的输出端；

所述行存储子单元，用于在接收到所述触发信号时，存储对应的所述行输出单元输出的行信号的电平状态；

所述列存储子单元，用于在接收到所述触发信号时，存储对应的所述列输出单元输出的列信号的电平状态；

所述识别子单元，用于读取每个所述行存储子单元存储的电平状态和每个所述列存储子单元存储的电平状态，并根据读取得到的多个电平状态识别被光子击中的晶体的位置。

可选的，所述行存储子单元和/或所述列存储子单元为寄存器。

可选的，所述行输出单元和/或所述列输出单元为或门或者加法器。

可选的，所述比较子单元为高速比较器。

可选的，所述设备还包括：能量采集单元和事件识别单元；

所述能量采集单元的输入端连接每个所述探测单元的输出端，所述能量采集单元的输出端连接所述事件识别单元的输入端，所述能量采集单元的触发端连接所述比较触发单元的输出端；

所述能量采集单元，用于在接收到所述比较触发单元输出的所述触发信号时，对每个所述探测器输出的检测信号进行采样，获得采样得到的检测信号的能量信号并将所述能量信号输出至所述事件识别单元；

所述事件识别单元，用于基于所述能量信号识别光子击中晶体的事件是否为有效事件。

可选的，所述能量采集单元，包括：加法器和模数转换器；

所述加法器的各个输入端分别连接每个所述探测器的输出端，所述加法器的输出端连接所述模数转换器的输入端；

所述模数转换器的输出端连接所述事件识别单元的输入端，所述模数转换器的触发端连接所述比较触发单元的输出端；

所述加法器，用于对每个所述探测器输出的检测信号进行求和处理得到求和信号，并将所述求和信号输出至所述模数转换器；

所述模数转换器，用于在接收到所述比较触发单元输出的所述触发信号时，对所述求和信号进行模数转换操作，得到所述能量信号。

可选的，所述设备还包括：时间标定单元和时间确定单元；

所述时间标定单元和所述比较子单元一一对应，所述时间标定单元的输入端连接对应的所述比较子单元的输出端，所述时间标定单元的输出端连接所述时间确定单元的输入端；

所述时间标定单元，用于在接收到所述比较子单元输出的触发信号时进行时间标定，并将标定的时间输出至所述时间确定单元；

所述时间确定单元，用于根据所述标定的时间，确定各个事件的时间。

可选的，所述时间确定单元，具体用于获得前一个标定的时间和当前标定的时间之间的时间差，根据所述时间差确定各个事件的时间。

可选的，所述时间确定单元，具体用于当所述时间差小于或等于预设时间阈值时，将所述当前一个标定的时间或所述当前标定的时间确定为一个事件的时间；当所述时间差大于所述预设时间阈值时，将所述当前一个标定的时间和所述当前标定的时间分别确定为一个事件的时间。

本申请实施例第二方面提供了一种位置读出方法，应用于上述第一方面提供的位置读出设备中的任意一种，所述方法包括：

所述位置识别单元接收每个所述行输出单元输出的行信号和每个所述列输出单元输出的列信号；

当所述位置识别单元接收到触发信号时，所述位置识别单元基于接收到的行信号和列信号识别被光子击中的晶体的位置；

其中，当所述比较触发单元的输入端连接各个所述行输出单元的输出端时，所述比较所述触发信号由所述比较触发单元在任意一个所述行信号大于预设电压阈值时输出至所述位置识别单元；当所述比较触发单元的输入端连接各个所述列输出单元的输出端时，所述比较所述触发信号由所述比较触发单元在任意一个所述列信号大于预设电压阈值时输出至所述位置识别单元。

本申请实施例第三方面提供了一种位置读出装置，配置于上述第一方面提供的任意一种位置读出设备中的位置识别单元；所述装置包括：信号接收模块和位置识别模块；

所述信号接收模块，用于接收每个所述行输出单元输出的行信号和每个所述列输出单元输出的列信号；还用于接收所述比较触发单元发送的触发信号；

所述位置识别模块，用于当所述信号接收模块接收到所述触发信号时，基于所述信号接收模块接收到的行信号和列信号识别被光子击中的晶体的位置；

其中，当所述比较触发单元的输入端连接各个所述行输出单元的输出端时，所述比较所述触发信号由所述比较触发单元在任意一个所述行信号大于预设电压阈值时输出至所述位置识别单元；当所述比较触发单元的输入端连接各个所述列输出单元的输出端时，所述比较所述触发信号由所述比较触发单元在任意一个所述列信号大于预设电压阈值时输出至所述位置识别单元。

与现有技术相比，本申请至少具有以下优点：

在本申请实施例提供的位置读出设备中，每行探测器对应一个行输出单元，每列探测器对应一个列输出单元，每个行输出单元根据对应的一行探测器输出的检测信号输出行信号至位置识别单元，每个列输出单元根据对应的一列探测器输出的检测信号输出列信号至位置识别单元。该位置读出设备还包括比较触发单元，比较触发单元将各个行输出单元输出的行信号与预设电压阈值进行比较，或者，比较触发单元将各个列输出单元与预设电压阈值进行比较，当比较的结果为任意一个行信号或列信号大于预设电压阈值时，才输出触发信号至位置识别单元，以便位置比较单元在接收到该输出信号时，才基于各个行信号和列信号对光子击中的晶体的位置进行识别，能够降低探测器暗计数输出以及其他电子学噪声对识别光子击中的晶体的位置的干扰，保证对光子击中的晶体位置读出的准确性和精确度。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本申请实施例一提供的一种位置读出设备的结构示意图；

图2为本申请实施例一提供的一种探测器阵列的结构示意图；

图3为本申请具体实施例提供的一种位置读出设备的结构示意图；

图4为本申请实施例一提供的另一种位置读出设备的结构示意图；

图5为本申请具体实施例提供的另一种位置读出设备的结构示意图；

图6为本申请实施例一提供的又一种位置读出设备的结构示意图；

图7为本申请实施例二提供的一种位置读出设备的结构示意图；

图8为本申请实施例三提供的一种位置读出设备的结构示意图；

图9为本申请实施例三提供的另一种位置读出设备的结构示意图；

图10为本申请实施例提供的一种能量信号的示意图；

图11为本申请实施例提供的一种位置读出方法的流程示意图；

图12为本申请实施例提供的一种位置读出装置的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应当理解，在本申请中，“至少一个(项)”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“a和/或b”可以表示：只存在a，只存在b以及同时存在a和b三种情况，其中a，b可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，“a和b”，“a和c”，“b和c”，或“a和b和c”，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。

在现有的pet设备中，常用光电倍增管(pmt)对光子击中晶体后所发出的光进行检测，为了能够将晶体发出的光全部转换为电信号，理论上，晶体与pmt的数量应当为1:1，但是常规的pmt尺寸受限，无法实现与晶体在数量上保持1:1的目标。为此，硅光电倍增管(sipm)应运而生。sipm具有先天的结构尺寸优点，可以一对一的读出晶体上发出的可见光，提高pet检测的精度。但是，由于sipm具有较高的暗计数噪声，会对位置检测的准确性造成比较大的干扰，影响对光子击中的晶体的位置读出准确度和精度。

为此，发明人在研究中发现，探测器因暗计数或其他电子学噪声输出的信号的电压值低于检测晶体发光所得到的信号的电压值。因此，在本申请实施例提供的一种位置读出设备中，将探测器输出的检测信号与一定的电压阈值进行比较，当探测器输出的检测信号大于该电压阈值时，再触发位置识别单元根据探测器输出的检测信号对光子击中的晶体的位置进行识别，能够降低探测器暗计数输出以及其他电子学噪声对识别光子击中的晶体的位置的干扰，保证对光子击中的晶体位置识别的准确性和精确度。

基于上述思想，为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。

实施例一：

参见图1，该图为本申请实施例一提供的一种位置读出设备的结构示意图。

本申请实施例提供的位置读出设备，包括：探测器阵列100、行输出单元200、列输出单元300、比较触发单元400和位置识别单元500；

探测器阵列100包括呈行列排布的多个探测器110。

可以理解的是，探测器110可以是任意一种光电检测器，本申请实施例对探测器110的具体结构不进行限定，探测器110可以是pmt也可以是sipm。探测器阵列100中每个探测器110可以对应一个晶体，也可以对应多个晶体，该探测器110用于检测对应的晶体被光子击中后所发出的光，并根据检测的结果输出检测信号。作为一个示例，探测器110可以在未检测到对应的晶体被光子击中后所发出的光时，输出低电平的检测信号或者不输出信号；在检测到对应的晶体被光子击中后所发出的光时，输出高电平的检测信号。本申请实施例对探测器阵列100包括的探测器110的数量不进行限定，为了便于理解和说明，下面以4*4的探测器阵列为例对，本申请实施例提供的位置读出设备的具体结构及原理进行详细说明。

为了识别光子击中的晶体的位置，降低电路的复杂度、节约器件成本、减少设备的发热量，在本申请实施例中，设置一行探测器110对应一个行输出单元200，一列探测器110对应一个列输出单元300；每个探测器110的输出端分别连接对应的行输出单元200的不同输入端，每个探测器110的输出端还分别连接对应的列输出单元300的不同输入端；每个探测器110均根据检测的结果输出检测信号至对应的行输出单元200和对应的列输出单元300。

行输出单元200的输出端连接位置识别单元500的输入端，用于基于对应的一行探测器110输出的检测信号，输出行信号至位置识别单元500；列输出单元300的输出端连接位置识别单元500的输入端，用于基于对应的一列探测器110输出的检测信号，输出列信号至位置识别单元500，以便位置识别单元500基于每个行输出单元200输出的行信号和每个列输出单元300输出的列信号识别被光子击中的晶体的位置。

以4*4的探测器阵列为例，如图2所示，探测器阵列100共包括呈4行4列排布的16个探测器1-16，第一行4个探测器的输出端分别连接对应的行输出单元x1的不同输入端，第二行4个探测器的输出端分别连接对应的行输出单元x2的不同输入端，第三行4个探测器的输出端分别连接对应的行输出单元x3的不同输入端，第四行4个探测器的输出端分别连接对应的行输出单元x4的不同输入端；第一列4个探测器的输出端分别连接对应的列输出单元y1的不同输入端，第二列4个探测器的输出端分别连接对应的列输出单元y2的不同输入端，第三列4个探测器的输出端分别连接对应的列输出单元y3的不同输入端，第四列4个探测器的输出端分别连接对应的列输出单元y4的不同输入端。

当光子击中一个晶体时，在理想情况下，该被光子击中的晶体所发出的光仅能够被其对应的一个探测器检测到，该对应的探测器输出高电平的检测信号，而探测器阵列中其他探测器仍输出低电平的检测信号或者不输出信号，使得该对应的探测器所对应的行输出单元200和列输出单元300的输出信号状态不同于其他行输出单元200和其他列输出单元300，从而可以实现对该对应的探测器的位置的识别，无需为每个探测器均设置一个对应的输出单元，降低了电路的复杂度、节约器件成本、减少设备的发热量。

继续以图2所示的探测器阵列为例，假设光子击中探测器阵列100中第2行第2列的探测器6所对应的光子，探测器6输出高电平的检测信号，而探测器阵列100中其他探测器仍输出低电平的检测信号或者不输出信号。则探测器6对应的行输出单元x2输出的行信号与其他行输出单元x1、x3和x4输出的行信号不同，探测器6对应的列输出单元y2与其他列输出单元y1、y3和y4输出的行信号不同。因此，位置识别单元500可以根据该输出不同行信号的行输出单元x2和输出不同列信号的列输出单元y2，识别出检测到晶体被光子击中后所发出的光的探测器6在探测器阵列100所处的行和列，即第2行第2列，从而可以在仅需8个输出单元(即4个行输出单元x1-x4和4个列输出单元y1-y4)的情况下实现对光子击中晶体的位置的识别。

在本申请实施例一些可能的实现方式中，行输出单元200和/或列输出单元300可以为或门或者加法器。可以理解的是，当一个探测器110检测到光子击中晶体所发出的光输出高电平的检测信号时，或门和加法器均可以使得该探测器110对应的行输出高电平的行信号、对应的列输出高电平的列信号，而其他行信号和列信号均为低电平或者无信号输出，保证了检测到晶体被光子击中所发出的光的探测器对应的行输出单元200输出的行信号与其他行输出单元200输出的行信号不同、对应的列输出单元300输出的列信号与其他列输出单元300输出的列信号不同。

为了避免暗计数和其他噪声对被光子击中晶体的位置识别的干扰，本申请实施例提供的位置读出设备还包括比较触发单元400。在本申请实施例中，比较触发单元400至少存在以下两种可能的实现方式：

第一种可能的实现方式，如图1所示，比较触发单元400的输入端连接各个行输出单元200的输出端，比较触发单元400的输出端连接位置识别单元500的触发端，用于当任意一个行输出单元200输出的行信号大于预设电压阈值时，输出触发信号至位置识别单元500。

位置识别单元500，用于在接收到触发信号时，基于接收到的行信号和接收到的列信号识别被光子击中的晶体的位置。

位置识别单元500具体如何基于行信号和列信号识别被光子击中的晶体的位置可以参见上面的相关说明，这里不再赘述。可以理解的是，由于比较触发单元400的输入端连接各个行输出单元200的输出端，当任意一个行输出单元200输出的行信号大于预设电压阈值时，比较触发单元400均输出触发信号触发位置识别单元500基于行信号和列信号识别被光子击中的晶体的位置，保证了位置读出的完整性。

在本申请实施例中，比较触发单元400在任意一个行输出单元200输出的行信号的电平值大于预设电压阈值时，才发送触发信号至位置识别单元500，以便位置识别单元500在接收到该触发信号时，再基于行输出单元200输出的行信号和列输出单元300输出的列信号识别被光子击中的晶体的位置，通过对预设电压阈值进行设定，能够降低暗计数和/或其他噪声对位置识别的干扰，保证光子击中的晶体位置读出的准确性和精确度。

需要说明的是，虽然将预设电压阈值设置的较高可以降低暗计数和其他噪声的干扰，但是若预设电压阈值设置的过高则会影响位置识别的效率，将预设电压阈值设置的较低可以获得较好的时间性能，提升时间分辨率。因此，在实际应用中，可以根据具体情况和需求对预设电压阈值进行设定以便得到较好的位置读出效果，在此对预设电压阈值的实际取值不进行限定。

在本申请实施例一些可能的实现方式中，如图3所示，比较触发单元具体可以包括多个与行输出单元200一一对应的比较子单元401；

每个比较子单元401的输入端连接对应的行输出单元200的输出端，每个比较子单元401的输出端均连接位置识别单元500；

比较子单元401，用于当对应的行输出单元200输出的行信号大于预设电压阈值时，输出触发信号至位置识别单元500。

在本申请实施例中，比较触发单元中可以为每个行输出单元200分别设置一个对应的比较子单元401，各个比较子单元401分别检测对应的行输出单元200输出的行信号是否大于预设电压阈值，并根据判断的结果对位置识别单元500的识别动作进行触发。

这里需要说明的是，若发生康普顿散射，位于同一行的两个晶体被光子击中的时间间隔很短(如小于30皮秒)，相应的，两个位于同一行的探测器输出的两个检测信号的时间间隔也很短，但是由于比较子单元401存在一定的恢复时间(大于因康普顿散所输出的两个检测信号之间的时间间隔)，当比较子单元401被康普顿散射导致的第一个行检测信号触发输出触发信号后，不会再次被康普顿散射所导致的第二个检测信号所触发，也就能够减少康普顿散射对位置读出的干扰。

在实际应用中，为了保证较好的时间性能、提升设备的响应速度，比较触发单元500可以为高速比较器。

第二种可能的实现方式，如图4所示，比较触发单元400的输入端连接对应的列输出单元300的输出端，比较触发单元400的输出端连接位置识别单元500的触发端，用于当任意一个列输出单元300的输出的列信号大于预设电压阈值时，输出触发信号至位置识别单元500。

位置识别单元500，用于在接收到触发信号时，基于接收到的行信号和接收到的列信号识别被光子击中的晶体的位置。

位置识别单元500具体如何基于行信号和列信号识别被光子击中的晶体的位置可以参见上面的相关说明，这里不再赘述。可以理解的是，由于比较触发单元400的输入端连接各个列输出单元300的输出端，当任意一个列输出单元300输出的列信号大于预设电压阈值时，比较触发单元400均输出触发信号触发位置识别单元500基于行信号和列信号识别被光子击中的晶体的位置，保证了位置读出的完整性。

在本申请实施例中，比较触发单元400在任意一个列输出单元300输出的列信号的电平值大于预设电压阈值时，才发送触发信号至位置识别单元500，以便位置识别单元500在接收到该触发信号时，再基于行输出单元200输出的行信号和列输出单元300输出的列信号识别被光子击中的晶体的位置，通过对预设电压阈值进行设定，能够降低暗计数和/或其他噪声对位置识别的干扰，保证光子击中的晶体位置读出的准确性和精确度。这里对预设电压阈值的说明与第一中可能的实现方式中涉及的预设电压阈值类似，具体参见上面的相关说明即可，这里不再赘述。

在本申请实施例一些可能的实现方式中，如图5所示，比较触发单元具体可以包括多个与列输出单元200一一对应的比较子单元401；

每个比较子单元401的输入端连接对应的列输出单元300的输出端，每个比较子单元401的输出端均连接位置识别单元500的触发端；

比较子单元401，用于当对应的列输出单元300输出的列信号大于预设电压阈值时，输出触发信号至位置识别单元500。

在本申请实施例中，比较触发单元中可以为每个列输出单元300分别设置一个对应的比较子单元401，各个比较子单元401分别检测对应的列输出单元300输出的行信号是否大于预设电压阈值，并根据判断的结果对位置识别单元500的识别动作进行触发。与第一种的类似，若发生康普顿散射，位于同一列的两个晶体被光子击中的时间间隔很短(如小于30皮秒)，相应的，两个位于同一列的探测器输出的两个检测信号的时间间隔也很短，但是由于比较子单元401存在一定的恢复时间(大于因康普顿散所输出的两个检测信号之间的时间间隔)，当比较子单元401被康普顿散射导致的第一个检测信号触发输出触发信号后，不会再次被康普顿散射所导致的第二个检测信号所触发，也就能够减少康普顿散射对位置读出的干扰。

下面将结合一个具体的例子对位置识别单元的具体结构进行详细说明。

参见图6，该图为本申请实施例一提供的又一种位置读出设备的结构示意图。该图以比较触发单元的输入端连接各个行输出单元的输出端为了示出了位置识别单元的具体结构。可以理解的是，当比较触发单元的输入端连接各个列输出单元的输出端时，位置识别单元的具体结构与此类似。

在本申请实施例一些可能的实现方式中，位置识别单元具体可以包括：行存储子单元510、列存储子单元520和识别子单元530；

行存储子单元510与行输出单元200一一对应，行存储子单元510的输入端连接对应的行输出单元200的输出端，行存储子单元510的输出端连接识别子单元530的输入端，行存储子单元510的触发端连接每个比较触发单元400的输出端；

列存储子单元520与列输出单元300一一对应，列存储子单元520的输入端连接对应的列输出单元300的输出端，列存储子单元520的输出端连接识别子单元530的输入端，列存储子单元520的触发端连接每个比较触发单元400的输出端；

行存储子单元510，用于在接收到比较触发单元400输出的触发信号时，存储对应的行输出单元200输出的行信号的电平状态；

列存储子单元520，用于在接收到比较触发单元400输出的触发信号时，存储对应的列输出单元100输出的列信号的电平状态；

识别子单元530，用于读取每个行存储子单元510存储的电平状态和每个列存储子单元520存储的电平状态，并根据读取得到的多个电平状态识别被光子击中的晶体的位置。

可以理解的是，行存储子单元510和列存储子单元520在接收到比较触发单元400输出的触发信号后，才存储对应的行信号和列信号的电平状态，以便识别子单元530根据各个行存储子单元510和各个列存储子单元520存储的电平状态识别光子击中的晶体的位置，可以避免暗计数和其他噪声的干扰。

在本申请实施例中，位置识别单元可以采用现场可编程逻辑门阵列(fieldprogrammablegatearray，fpga)实现。在具体实施时，行存储子单元510和/或列存储子单元520可以为寄存器(或者微处理器的逻辑处理模块)。比较触发单元400输出的触发信号作为该寄存器的工作时钟信号，当触发信号为高电平时，触发寄存器获得输入的电平状态。识别子单元530在fpga内部时钟的控制下读取每个行存储子单元510存储的电平状态和每个列存储子单元520存储的电平状态。

在本申请实施例一些可能的实现方式中，识别子单元530，具体可以用于根据每个行信号的电平状态，确定检测到晶体被光子击中后所发出光的探测器所在的行；根据每个列信号的电平状态，确定检测到晶体被光子击中后所发出光的探测器所在的列，并根据确定出的行和列识别被光子击中的晶体的位置。具体说明可以参见上面的相关内容，不再赘述。

在本申请实施例中，每行探测器对应一个行输出单元，每列探测器对应一个列输出单元，每个行输出单元根据对应的一行探测器输出的检测信号输出行信号至位置识别单元，每个列输出单元根据对应的一列探测器输出的检测信号输出列信号至位置识别单元。该位置读出设备还包括比较触发单元，比较触发单元将各个行输出单元输出的行信号与预设电压阈值进行比较，或者，将各个列输出单元与预设电压阈值进行比较，当比较的结果为任意一个行信号或者列信号大于预设电压阈值时，才输出触发信号至位置识别单元，以便位置比较单元在接收到该输出信号时，才基于各个行信号和列信号对光子击中的晶体的位置进行识别，能够降低探测器暗计数输出以及其他电子学噪声对识别光子击中的晶体的位置的干扰，保证对光子击中的晶体位置识别的准确性和精确度。

实施例二：

参见图7，该图为本申请实施例二提供的一种位置读出设备的结构示意图。

可以理解的是，注入体内的生物示踪药物衰变所发射出的正电子会与人体内的负电子结合发生正负电子，产生两个能量相同(511kev)但飞行方向相反的γ光子(以下简称为光子)。在pet成像过程中，不仅仅需要对光子击中的晶体的位置进行识别和读出，还需要对符合事件进行判别。通常，将光子击中晶体称为事件，一个正电子湮灭对应的两个事件被称作符合事件。当两个事件的事件发生时间在符合时间窗内，即可判断这两个事件为一符合事件。

因此，在实施例一的基础上，为了识别有效事件，如图7所示，本申请实施例提供的位置读出设备还可以包括：时间标定单元600和时间确定单元700；

时间标定单元600和比较子单元401一一对应，时间标定单元600的输入端连接对应的比较子单元401的输出端，时间标定单元600的输出端连接时间确定单元700的输入端；

时间标定单元600，用于在接收到比较子单元401输出的触发信号时进行时间标定，并将标定的时间输出至时间确定单元700；

时间确定单元700，用于根据标定的时间，确定各个事件的时间。

本申请实施例不对时间标定单元600在硬件上的实现进行限定，例如，在一种可能实现的方式中，时间标定单元600可以为处理器，在另外一种可能实现的方式中，时间标定单元600可以为时间数字转换器(timetodigitalconvert，tdc)。其中，tdc可以利用fpga内部的延迟链实现，也可以通过时间测量芯实现。由于时间标定本身属于本领域技术人员公知的常识，因此不再赘述。由于时间标定单元600只有在接收到对应的比较子单元401输出的触发信号时才进行时间标定，减少了暗计数和其他噪声对时间标定的干扰，提高了时间标定的准确度。

需要说明的是，受到康普顿散射等干扰因素的影响，时间确定单元700需要对时间标定单元600标定的时间进行判别，确定其中各个事件的时间，以获得符合事件。举例而言，若发生康普顿散射，则前后两个标定的时间(即前一个标定的时间和当前标定的时间)之间的时间差很短(如小于30皮秒)。因此，在本申请实施例一些可能的实现方式中，时间确定单元700，具体可以用于获得前一个标定的时间和当前标定的时间之间的时间差，根据时间差确定各个事件的时间。

作为一个示例，时间确定单元700，具体用于当前一个标定的时间和当前标定的时间之间的时间差小于或等于预设时间阈值时，将当前一个标定的时间或当前标定的时间确定为一个事件的时间；当前一个标定的时间和当前标定的时间之间的时间差大于预设时间阈值时，将当前一个标定的时间和当前标定的时间分别确定为一个事件的时间。

在本申请实施例中，预设时间阈值用于判断是否发生康普顿散射，可以根据实际情况对预设时间阈值进行设定，如预设时间阈值可以为30皮秒。可以理解的是，当前一个标定的时间和当前标定的时间之间的时间差小于或等于预设时间阈值时，说明发生康普顿散射，虽然标定了两个事件但仅发生了一个事件，将当前一个标定的时间和当前标定的时间中的任意一个确定为一个事件对应的时间；反之，当前一个标定的时间和当前标定的时间之间的时间差大于预设时间阈值时，说明未发生康普顿散射，前一个标定的时间和当前标定的时间分别对应一个事件，将前一个标定的时间和当前标定的时间分别确定为两个不同事件的时间。

在本申请实施例中，比较子单元输出的触发信号还作为时间标定的触发信号，能够降低暗计数和其他噪声对时间标定的干扰，提高了时间标定的准确度。

实施例三：

参见图8，该图为本申请实施例三提供的一种位置读出设备的结构示意图。

可以理解的是，由于在理想情况下每个光子的能量为511kev，但光子在人体内运动或击中晶体的过程中可能会损失一些能量，或者被光子击中的晶体也会接收到另一个光子散射的能量，而探测器输出的检测信号的能量值代表了击中该探测器对应晶体的光子的能量，所以探测器实际输出的检测信号的能量值可能在一定范围内(如511kev左右)波动。因此，具体实施时，只有能量在该一定范围内的检测信号才可认为是一个光子击中晶体事件所产生的电信号，该事件为一个有效事件，只有有效事件才能参与符合事件的判定，以保证pet成像的效果。

因此，在实施例一和/或二的基础上，为了识别有效事件，如图8所示，本申请实施例提供的位置读出设备还可以包括：能量采集单元800和事件识别单元900。

能量采集单元800的输入端连接每个探测单元110的输出端，能量采集单元800的输出端连接事件识别单元900的输入端，能量采集单元800的触发端连接比较触发单元(未在图中示出)的输出端；

能量采集单元800，用于在接收到比较触发单元输出的触发信号时，对每个探测器110输出的检测信号进行采样，获得采样得到的检测信号的能量信号并将能量信号输出至事件识别单元900；

事件识别单元900，用于基于能量信号识别光子击中晶体的事件是否为有效事件。

在本申请实施例中，能量采集单元800在接收到比较触发单元输出的触发信号时，才对探测器阵列100中每个探测器110输出的检测信号进行采样，能够减少噪声等干扰因素对有效事件识别准确度的影响。

在实际应用中，能量采集单元800可以对探测器阵列100中每个探测器110输出的检测信号进行求和处理，再通过模数转换器(analog-digitalconverter，adc)在触发信号的控制下对求和处理后的信号进行实时采样得到能量信号。然后，事件识别单元900对能量信号进行数字积分对检测信号的能量值进行判断，识别光子击中晶体的事件是否为有效事件。如何根据电信号计算得到能量是本领域技术人员公知的常识，不在赘述。

具体的，在本申请实施例一些可能的实现方式中，如图9所示，能量采集单元800可以包括：加法器810和模数转换器adc；

加法器810的各个输入端分别连接每个探测器110的输出端，加法器810的输出端连接模数转换器adc的输入端；

模数转换器adc的输出端连接事件识别单元900的输入端，模数转换器adc的触发端连接比较触发单元(未在图中示出)的输出端；

加法器810，用于对每个探测器110输出的检测信号进行求和处理得到求和信号，并将求和信号输出至模数转换器adc；

模数转换器adc，用于在接收到比较触发单元输出的触发信号时，对接收到的求和信号进行模数转换操作，得到能量信号。

可以理解的是，为了便于计算处理，加法器810可以是加法放大器，对每个探测器110输出的检测信号进行求和放大处理得到求和信号。

需要说明的是，由于探测器110存在一定的死时间，会导致堆叠事件的发生，影响有效事件识别的准确性。因此，在本申请实施例一些可能的实现方式中，事件识别单元900还可以根据各个事件的时间(如由时间确定单元700确定的各个事件的时间)，识别其中的堆叠事件，在识别出堆叠事件时，对能量采集单元800输出的能量信号进行处理，确定发生堆叠的两个事件所分别对应的能量信号。

作为一个示例，当时间确定单元700确定前一个标定的时间和当前标定的时间之间的时间差大于预设时间阈值且小于探测器110的死时间时，确定发生堆叠事件，能量信号可以如图10中的a曲线所示，通过对能量信号进行分离，即可获得每个事件对应的能量，保证有效事件识别的准确性。

继续参见图10，在一个可能的设计中，可以先对a曲线的第一峰值之前的信号进行波形拟合，得到图10中的b曲线，即可认为b曲线是堆叠的第一个事件的能量信号；然后，将a曲线减去b曲线得到图8中的c曲线，即可认为c曲线是堆叠的第二个事件的能量信号，分别对b曲线和c曲线进行数字积分即可获得两个事件的真实能量值。

在本申请实施例中，比较触发单元输出的触发信号还作为能量采集的触发信号，能够降低暗计数和其他噪声对采集到的能量信号的干扰，提高有效事件识别的准确度。

实施例四：

基于上述实施例提供的位置读出设备，本申请实施例还提供了一种位置读出方法。

参见图11，该图为本申请实施例提供的一种位置读出方法的流程示意图。

本申请实施例提供的位置读出方法，应用于上述实施例提供的位置读出设备中的任意一种。该方法，包括：

s1101：位置识别单元接收每个行输出单元输出的行信号和每个列输出单元输出的列信号。

当光子击中一个晶体时，在理想情况下，该被光子击中的晶体所发出的光仅能够被其对应的一个探测器检测到，该对应的探测器输出高电平的检测信号，而探测器阵列中其他探测器仍输出低电平的检测信号或者不输出信号，使得该对应的探测器所对应的行输出单元和列输出单元的输出信号状态不同于其他行输出单元和其他列输出单元，位置识别单元从而可以基于接收到的行信号和列信号实现对该对应的探测器的位置的识别。

s1102：当位置识别单元接收到触发信号时，位置识别单元基于接收到的行信号和列信号识别被光子击中的晶体的位置。

在本申请实施例中，当比较触发单元的输入端连接各个行输出单元的输出端时，比较触发信号由比较触发单元在任意一个行信号大于预设电压阈值时输出至位置识别单元；当比较触发单元的输入端连接各个列输出单元的输出端时，比较触发信号由比较触发单元在任意一个列信号大于预设电压阈值时输出至位置识别单元。比较触发单元在任意一个行输出单元输出的行信号的电平值或任意一个列输出单元输出的列信号的电平值大于预设电压阈值时，才发送触发信号至位置识别单元，以便位置识别单元在接收到该触发信号时，再基于行输出单元输出的行信号和列输出单元输出的列信号识别被光子击中的晶体的位置，通过对预设电压阈值进行设定，能够降低暗计数和/或其他噪声对位置识别的干扰，保证光子击中的晶体位置读出的准确性和精确度。

需要说明的是，虽然将预设电压阈值设置的较高可以降低暗计数和其他噪声的干扰，但是若预设电压阈值设置的过高则会影响位置识别的效率，将预设电压阈值设置的较低可以获得较好的时间性能，提升时间分辨率。因此，在实际应用中，可以根据具体情况和需求对预设电压阈值进行设定以便得到较好的位置读出效果，在此对预设电压阈值的实际取值不进行限定。

可以理解的是，对位置识别单元以及位置读出方法的说明可以参照上述设备实施例中的相关内容，这里不再赘述。

在本申请实施例中，每行探测器对应一个行输出单元，每列探测器对应一个列输出单元，每个行输出单元根据对应的一行探测器输出的检测信号输出行信号至位置识别单元，每个列输出单元根据对应的一列探测器输出的检测信号输出列信号至位置识别单元。该位置读出设备还包括比较触发单元，比较触发单元将各个行输出单元输出的行信号与预设电压阈值进行比较，或者，比较触发单元将各个列输出单元与预设电压阈值进行比较，当比较的结果为任意一个行信号或列信号大于预设电压阈值时，才输出触发信号至位置识别单元，以便位置比较单元在接收到该输出信号时，才基于各个行信号和列信号对光子击中的晶体的位置进行识别，能够降低探测器暗计数输出以及其他电子学噪声对识别光子击中的晶体的位置的干扰，保证对光子击中的晶体位置读出的准确性和精确度。

实施例五：

基于上述实施例提供的位置读出设备和位置读出方法，本申请实施例还提供了一种位置读出装置。

参见图12，该图为本申请实施例提供的一种位置读出装置的结构示意图。本申请实施例提供的位置读出装置，配置于上述实施例提供的位置读出设备任意一种中的位置识别单元。该装置，包括：信号接收模块1201和位置识别模块1202；

信号接收模块1201，用于接收每个行输出单元输出的行信号和每个列输出单元输出的列信号；还用于接收比较触发单元发送的触发信号；

位置识别模块1202，用于当信号接收模块1201接收到触发信号时，基于信号接收模块1201接收到的行信号和列信号识别被光子击中的晶体的位置；

其中，当比较触发单元的输入端连接各个行输出单元的输出端时，比较触发信号由比较触发单元在任意一个行信号大于预设电压阈值时输出至位置识别单元；当比较触发单元的输入端连接各个列输出单元的输出端时，比较触发信号由比较触发单元在任意一个列信号大于预设电压阈值时输出至位置识别单元。

在本申请实施例中，每行探测器对应一个行输出单元，每列探测器对应一个列输出单元，每个行输出单元根据对应的一行探测器输出的检测信号输出行信号至位置识别单元，每个列输出单元根据对应的一列探测器输出的检测信号输出列信号至位置识别单元。该位置读出设备还包括比较触发单元，比较触发单元将各个行输出单元输出的行信号与预设电压阈值进行比较，或者，比较触发单元将各个列输出单元与预设电压阈值进行比较，当比较的结果为任意一个行信号或列信号大于预设电压阈值时，才输出触发信号至位置识别单元，以便位置比较单元在接收到该输出信号时，才基于各个行信号和列信号对光子击中的晶体的位置进行识别，能够降低探测器暗计数输出以及其他电子学噪声对识别光子击中的晶体的位置的干扰，保证对光子击中的晶体位置读出的准确性和精确度。

需要说明的是，本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的方法或装置而言，由于其与实施例公开的设备相对应，所以描述比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述，仅是本申请的较佳实施例而已，并非对本申请作任何形式上的限制。虽然本申请已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本申请。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本申请技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本申请技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本申请技术方案的内容，依据本申请的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本申请技术方案保护的范围内。