專利名稱：：用于飛行時(shí)間pet的集成多通道時(shí)間-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本申請(qǐng)涉及數(shù)據(jù)采樣、時(shí)間標(biāo)記(TimesTamping)以及相關(guān)技術(shù)。本申請(qǐng)?zhí)峁┝嗽跁r(shí)間-數(shù)字轉(zhuǎn)換器中的具體應(yīng)用，并且對(duì)其進(jìn)行具體描述，該時(shí)間-數(shù)字轉(zhuǎn)換器用于在飛行時(shí)間正電子發(fā)射斷層成像(PET)掃描中提供對(duì)輻射探測(cè)事件的亞納秒分辨率的時(shí)間標(biāo)記。然而，下面主要提供了時(shí)間-數(shù)字轉(zhuǎn)換在其他醫(yī)學(xué)應(yīng)用中的更普遍的應(yīng)用，以及采用這種時(shí)間-數(shù)字轉(zhuǎn)換的應(yīng)用、方法和設(shè)備，例如光或光速事件的計(jì)時(shí)、核過程中輻射探測(cè)事件的計(jì)時(shí)、其他時(shí)間敏感事件的計(jì)時(shí)等等。
背景技術(shù)：
：在PET中，人類患者或其他成像主體服用放射性藥物。放射性藥物發(fā)生發(fā)射正電子的放射衰變事件，正電子傳播一個(gè)很短的距離就與周圍成像主體的鄰近電子在正負(fù)電子湮滅事件中迅速相互作用，正負(fù)電子湮滅事件產(chǎn)生兩個(gè)相反方向的伽瑪射線。成像主體周圍的輻射探測(cè)器將伽瑪射線作為基本上同時(shí)發(fā)生的兩個(gè)輻射探測(cè)事件進(jìn)行探測(cè)，這兩個(gè)基本上同時(shí)的輻射探測(cè)事件限定了兩者間的一條響應(yīng)線(LOR)。'雖然是"基本上同時(shí)"探測(cè)伽瑪射線，但是如果相關(guān)的兩個(gè)輻射探測(cè)器中的一個(gè)相對(duì)于另一個(gè)輻射探測(cè)器更接近于正負(fù)電子湮滅事件，那么在兩個(gè)輻射探測(cè)事件之間將會(huì)有一個(gè)小的時(shí)間差。因?yàn)橘が斏渚€以光速傳播并且探測(cè)器僅相隔大約兩米或更少，所以探測(cè)間的這個(gè)時(shí)間差一般約為納秒或更小，并且如果正負(fù)電子湮滅事件沿著伽瑪射線的路徑與兩個(gè)探測(cè)器等距，那么這個(gè)時(shí)間差可能低至0。在飛行時(shí)間PET(TOF-PET)中，輻射探測(cè)器以足夠高的速度運(yùn)行以使得能夠測(cè)量較小的飛行時(shí)間差，所測(cè)量的飛行時(shí)間差用來沿著LOR定位正負(fù)電子湮滅事件。將LOR與來自飛行時(shí)間測(cè)量組件的時(shí)間限制信息進(jìn)行組合的數(shù)據(jù)有時(shí)被稱為組織投影(hisToprojecTion)。對(duì)于TOF-PET，應(yīng)以亞納秒時(shí)間分辨率對(duì)輻射探測(cè)事件進(jìn)行時(shí)間標(biāo)記。通常，隨著時(shí)間分辨率的提高，沿著LOR定位湮滅事件的空間分辨率也得到提高。需要一種集成的、多通道、高性能和低功耗的讀出結(jié)構(gòu)，其執(zhí)行對(duì)輻射探測(cè)事件的數(shù)字化(能量和空間位置或分布)和對(duì)超過100個(gè)通道的具有亞納秒時(shí)間分辨率的輻射探測(cè)事件發(fā)生時(shí)間的數(shù)字化(時(shí)間-數(shù)字轉(zhuǎn)換)?？捎玫姆至⑹綍r(shí)間-數(shù)字轉(zhuǎn)換器是高輸入功率設(shè)備，并且不易適用于TOF-PET。在單一芯片上實(shí)現(xiàn)探測(cè)和處理的集成方案是有優(yōu)勢(shì)的。.現(xiàn)有的時(shí)間-數(shù)字轉(zhuǎn)換器采用由中央基準(zhǔn)時(shí)鐘同步的環(huán)形振蕩器。時(shí)間-數(shù)字轉(zhuǎn)換是基于當(dāng)檢測(cè)到觸發(fā)事件(例如PET掃描情況下的輻射探測(cè)事件)時(shí)鎖存環(huán)形振蕩器的延時(shí)元件的狀態(tài)。環(huán)形振蕩器包括諸如反相器或緩沖器的幾個(gè)數(shù)字延遲元件的串行互連。該延遲鏈的輸出端反饋到輸入端。如果該延時(shí)鏈包括反相連接，則該配置沒有穩(wěn)定狀態(tài)。然而，當(dāng)采用環(huán)形振蕩器在亞納秒分辨率上進(jìn)行時(shí)間-數(shù)字轉(zhuǎn)換時(shí)，難以達(dá)到足夠高的精度。為達(dá)到如此高的時(shí)間分辨率，每個(gè)數(shù)字延遲元件的延遲很短，例如幾皮秒到幾十皮秒。例如，在CMOS中，通過實(shí)現(xiàn)較短的柵極長(zhǎng)度來獲得足夠快速的設(shè)備。然而，對(duì)于快速、短?hào)艠O長(zhǎng)度的設(shè)備，設(shè)備間的匹配一般較差，并且環(huán)形振蕩器中的不同數(shù)字延遲元件間的延時(shí)變化一般也變得明顯，而這會(huì)限制時(shí)間標(biāo)記的時(shí)間精度。試圖通過重新設(shè)計(jì)數(shù)字延遲設(shè)備(例如實(shí)現(xiàn)更長(zhǎng)的柵極長(zhǎng)度)以克服這些問題，降低了總體速度并增加了電容和設(shè)備功耗。環(huán)形振蕩器中的抖動(dòng)也可以通過采集后的處理來解決，例如通過對(duì)時(shí)間-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的輸出進(jìn)行數(shù)字校正。然而，這種校正增加了復(fù)雜性并且增大了帶寬和系統(tǒng)成本。而且，即使進(jìn)行這種校正，部分抖動(dòng)仍舊存在。
發(fā)明內(nèi)容'本申請(qǐng)?zhí)峁┝诵碌母倪M(jìn)的時(shí)間-數(shù)字轉(zhuǎn)換器、輻射探測(cè)器、PET掃描儀和與之相關(guān)的方法，因此克服了上述問題和其他問題。根據(jù)第一方面，公開了一種飛行時(shí)間PET掃描儀。設(shè)置輻射探測(cè)器以探測(cè)從成像區(qū)域發(fā)射的輻射。輻射探測(cè)器包括至少一個(gè)時(shí)間-數(shù)字轉(zhuǎn)換器，9用以對(duì)輻射探測(cè)事件進(jìn)行時(shí)間標(biāo)記。所述時(shí)間-數(shù)字轉(zhuǎn)換器包括多個(gè)數(shù)字延遲元件，其可操作地互連為環(huán)形振蕩器；延遲修整元件，其可操作地連接到所述數(shù)字延遲元件并且可配置為對(duì)數(shù)字延遲元件設(shè)定基本共同的延遲；以及讀出電路，其被配置為至少基于響應(yīng)于輻射探測(cè)事件的環(huán)形振蕩器的至少一個(gè)狀態(tài)來產(chǎn)生時(shí)間標(biāo)記。根據(jù)另一方面，公開了一種時(shí)間-數(shù)字轉(zhuǎn)換器。多個(gè)數(shù)字延遲元件可操作地互連為環(huán)形振蕩器。延遲修整元件可操作地連接到數(shù)字延遲元件并且可配置為對(duì)數(shù)字延遲元件設(shè)定基本共同的延遲。讀出電路被配置為產(chǎn)生表示響應(yīng)于觸發(fā)事件的環(huán)形振蕩器的一個(gè)狀態(tài)的輸出。根據(jù)另一個(gè)方面，公開了一種輻射探測(cè)器。輻射敏感部件產(chǎn)生表示輻射探測(cè)事件的信號(hào)。時(shí)間-數(shù)字轉(zhuǎn)換器包括多個(gè)可操作地互連為環(huán)形振蕩器的數(shù)字延遲元件；延遲修整元件，其可操作地連接到數(shù)字延遲元件并且可配置為對(duì)數(shù)字延遲元件設(shè)定基本共同的延遲；讀出電路，其被配置為當(dāng)產(chǎn)生信號(hào)時(shí)，至少基于環(huán)形振蕩器的狀態(tài)為輻射探測(cè)事件產(chǎn)生時(shí)間標(biāo)記。根據(jù)另一方面，公開了一種用以校準(zhǔn)環(huán)形振蕩器的方法，該環(huán)形振蕩器包含可操作地互連為環(huán)形振蕩器的多個(gè)延遲元件。測(cè)定響應(yīng)于隨機(jī)化的觸發(fā)事件的環(huán)形振蕩器輸出的直方圖數(shù)據(jù)?；谒鲋狈綀D數(shù)據(jù)來調(diào)整延遲元件的延遲，以對(duì)延遲元件設(shè)定基本共同的延遲。根據(jù)另一方面，公開了一種時(shí)間-數(shù)字轉(zhuǎn)換器。多個(gè)數(shù)字延遲元件可操作地互連為環(huán)形振蕩器。數(shù)字延遲元件包括具有比數(shù)字延遲元件的延遲充分長(zhǎng)的轉(zhuǎn)換時(shí)間的讀出緩沖器。模數(shù)轉(zhuǎn)換器數(shù)字化響應(yīng)于觸發(fā)事件的延遲元件的值。譯碼電路基于數(shù)字化的值，計(jì)算與該觸發(fā)事件相對(duì)應(yīng)的環(huán)形振蕩器的狀態(tài)。計(jì)算出的狀態(tài)具有比數(shù)字延遲元件的延遲更小的時(shí)間分辨率。根據(jù)其他方面，公開了輻射探測(cè)器和飛行時(shí)間PET掃描儀，其采用了前面的段落闡述的時(shí)間-數(shù)字轉(zhuǎn)換器。.一個(gè)優(yōu)勢(shì)在于提高了時(shí)間分辨率。另一優(yōu)勢(shì)在于對(duì)時(shí)間-數(shù)字轉(zhuǎn)換器中的延遲元件的延遲差進(jìn)行周期性的或(可選的)實(shí)時(shí)的校正。另一優(yōu)勢(shì)在于提供了一種具有低功耗的時(shí)間-數(shù)字轉(zhuǎn)換器。10另一優(yōu)勢(shì)在于提供了一種具有集成高分辨率的時(shí)間-數(shù)字轉(zhuǎn)換的輻射探測(cè)器。另一優(yōu)勢(shì)在于提供了一種具有包括集成時(shí)間標(biāo)記的探測(cè)器的飛行時(shí)間PET掃描儀。另一個(gè)優(yōu)勢(shì)在于對(duì)每個(gè)通道同時(shí)進(jìn)行時(shí)間標(biāo)記和信號(hào)積分，并且提供飛行時(shí)間PET的時(shí)間、能量和位置參數(shù)。在閱讀和理解了下面的詳細(xì)描述后，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說本發(fā)明的更進(jìn)一步的優(yōu)勢(shì)將是顯而易見的。本發(fā)明表現(xiàn)為各種組件和組件的布置、以及各種步驟和步驟的布置。附圖僅為了說明優(yōu)選實(shí)施例的目的，而不應(yīng)視為限制本發(fā)明。.圖1示意性顯示了飛行時(shí)間正電子發(fā)射斷層成像(PET)掃描儀。圖2示意性顯示了圖1的輻射探測(cè)器的框圖，包括時(shí)間-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的主要組件。圖3顯示了圖2中時(shí)間-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的環(huán)形振蕩器主要組件的電路示意圖。圖4顯示了在校正數(shù)字延遲元件的失配之前期望通過圖2中的時(shí)間-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的二進(jìn)制碼計(jì)數(shù)器獲得的數(shù)據(jù)類型的直方圖。圖5顯示了在校正數(shù)字延遲元件的失配之后期望通過圖2中時(shí)間-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的二進(jìn)制計(jì)數(shù)器獲得的數(shù)據(jù)類型的直方圖。圖6示意性顯示了用于增加圖3中環(huán)形振蕩器的時(shí)間分辨率的過采樣方法。圖7示意性顯示了適當(dāng)用于圖1中輻射探測(cè)器的時(shí)間-數(shù)字轉(zhuǎn)換器中的另一環(huán)形振蕩器的主要組件的電路示意圖。圖8示意性顯示了圖7中環(huán)形振蕩器的數(shù)字延遲元件之一的關(guān)-開轉(zhuǎn)換。具體實(shí)施例方式參考圖1，飛行時(shí)間正電子發(fā)射斷層成像(TOF-PET)掃描儀2包括一個(gè)外殼4和床板6或其他的患者支撐物。外殼4限定了孔型成像區(qū)域8。布ii置輻射探測(cè)器陣列10以觀察成像區(qū)域8。應(yīng)注意，顯示的單個(gè)輻射探測(cè)器陣列10是說明性的，掃描儀2—般包括環(huán)繞圖像區(qū)域8的一個(gè)或更多這種探測(cè)器陣列環(huán)，以便在基本任何角度采集數(shù)據(jù)。另外，應(yīng)注意，輻射探測(cè)器陣列10是示意性地說明——一般將輻射探測(cè)器容納在掃描儀2的外殼4內(nèi)，并且因此一般從外部不可見，并且每個(gè)輻射探測(cè)器環(huán)一般包括幾百個(gè)或幾千個(gè)輻射探測(cè)器元件。在一些PET掃描儀中，只提供單個(gè)輻射探測(cè)器環(huán)；在其他PET掃描儀中，提供兩個(gè)、三個(gè)、四個(gè)、五個(gè)或更多輻射探測(cè)器環(huán)。此外，在一些實(shí)施例中，可以將輻射探測(cè)器布置為在一個(gè)或更多探測(cè)器頭上的一個(gè)或更多陣列，如在伽瑪相機(jī)布置中。探測(cè)器頭可以以不同方式移動(dòng)，例如朝向或遠(yuǎn)離患者移動(dòng)、在患者周圍移動(dòng)等等。床板16或其他支撐物將人類患者或其他成像主體安置在成像區(qū)域8中。任選地，床板6在軸向方向上直線移動(dòng)，一般橫穿輻射探測(cè)器環(huán)10以便于三維成像數(shù)據(jù)的采集。另外或可替代地，成像主體可以保持靜止，并且利用多個(gè)輻射探測(cè)器環(huán)來采集三維TOF-PET成像數(shù)據(jù)。而在其他實(shí)施例中，只提供單個(gè)探測(cè)器環(huán)，成像主體保持靜止，且產(chǎn)生的圖像是二維的。在開始TOF-PET成像前，給患者或其他成像主體服用適當(dāng)?shù)姆派湫运幬铩Ｋ龇派湫运幬锇ń?jīng)歷發(fā)射正電子的放射性衰變事件的放射性物質(zhì)。發(fā)射的正電子與成像主體的電子迅速湮滅。每個(gè)發(fā)生的正負(fù)電子湮滅事件產(chǎn)生兩個(gè)相反方向的、具有511KeV能量的伽瑪射線。伽瑪射線以例如大約3"08米/秒的光速傳播。因?yàn)槌上駞^(qū)域8—般具有大約兩米或更小的直徑或其他特征尺寸，所以伽瑪粒子從正負(fù)電子湮滅事件的位置到其中一個(gè)輻射探測(cè)器陣列IO的飛行時(shí)間為幾納秒或更短。因此，兩個(gè)相反方向的伽瑪射線一般以亞納秒的時(shí)間差撞擊兩個(gè)輻射探測(cè)器。輻射探測(cè)器記錄輻射探測(cè)事件，包括能量、空間位置和時(shí)間標(biāo)記，并且將該數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于事件緩沖器11中。.伽瑪射線對(duì)探測(cè)電路12處理輻射探測(cè)事件，以識(shí)別屬于相應(yīng)的正負(fù)電子湮滅事件的基本同時(shí)發(fā)生的伽瑪射線探測(cè)對(duì)。該處理可以包括例如能量開窗(即丟棄設(shè)置在大約511keV的選定能量濾波窗口之外的輻射探測(cè)事件)和一致性檢測(cè)電路(即丟棄時(shí)間上彼此分離大于選定時(shí)間濾波間隔的輻射探測(cè)事件對(duì))。當(dāng)識(shí)別出一個(gè)伽馬射線對(duì)時(shí)，響應(yīng)線(LOR)處理12器13處理關(guān)于這兩個(gè)伽瑪射線探測(cè)事件的空間信息，以確定連接兩個(gè)伽瑪射線探測(cè)的空間響應(yīng)線(LOR)。因?yàn)檎?fù)電子湮滅事件發(fā)射的兩個(gè)伽瑪射線在空間上指向相反方向，所以知道已經(jīng)在LOR上的某處發(fā)生了正負(fù)電子湮滅事件。在TOF-PET中，輻射探測(cè)器10有足夠高的時(shí)間分辨率以探測(cè)兩個(gè)"基本同時(shí)"的伽瑪射線探測(cè)之間的飛行時(shí)間差。也就是說，雖然輻射探測(cè)事件基本同時(shí)發(fā)生，但由于飛行時(shí)間差使得在兩個(gè)事件的時(shí)間標(biāo)記之間一般存在一個(gè)小的時(shí)間差。這個(gè)時(shí)間差一般在亞納秒范圍內(nèi)。飛行時(shí)間處理器14分析兩個(gè)基本同時(shí)的伽瑪射線探測(cè)事件的時(shí)間標(biāo)記之間的時(shí)間差，以沿著LOR定位正負(fù)電子湮滅事件。對(duì)于大量正負(fù)電子湮滅事件所累積的結(jié)果是一組組織投影15。重建處理器16采用諸如濾波反投影或帶修正的迭代反投影之類的任何適當(dāng)?shù)闹亟ㄋ惴?，將該組組織投影15重建為重建圖像。將得出的重建圖像存儲(chǔ)在圖像存儲(chǔ)器17中，并且將其顯示在用戶界面18上，對(duì)該得出的重建圖像進(jìn)行打印、存儲(chǔ)和在內(nèi)部網(wǎng)或互聯(lián)網(wǎng)上進(jìn)行傳送，或進(jìn)行其他應(yīng)用。在說明的實(shí)施例中，用戶界面18也使放射科醫(yī)生或其他用戶能夠控制TOF-PET掃描儀8;在其他實(shí)施例中，可以提供獨(dú)立的控制器或控制計(jì)算機(jī)。.參考圖2，輻射探測(cè)器陣列10—般包括輻射敏感部件20，其一般是一個(gè)輻射傳感器像素陣列。在一種典型的配置中，閃爍晶體吸收511keV的伽瑪射線以產(chǎn)生一個(gè)閃爍光，并且諸如光電二極管或光電倍增管(PMT)的光電探測(cè)器陣列探測(cè)該閃爍。在其他實(shí)施例中，在沒有介入的閃爍事件的情況下，基于半導(dǎo)體的輻射探測(cè)器直接吸收和探測(cè)伽瑪射線。輻射敏感部件20產(chǎn)生指示輻射探測(cè)事件的信號(hào)22(該信號(hào)可能包括來自觀察閃爍事件的多個(gè)光電探測(cè)器的多個(gè)信號(hào))。觸發(fā)器24監(jiān)測(cè)信號(hào)22的出現(xiàn)，并且如果檢測(cè)到信號(hào)出現(xiàn)時(shí)就產(chǎn)生觸發(fā)信號(hào)。觸發(fā)信號(hào)用來引發(fā)積分器26對(duì)信號(hào)的積分以產(chǎn)生積分信號(hào)，積分信號(hào)被恰當(dāng)?shù)剌斎氲街T如Anger邏輯電路28之類的傳統(tǒng)組件中，處理該信號(hào)以測(cè)定入射的放射粒子的能量30(適當(dāng)?shù)嘏c對(duì)一個(gè)、兩個(gè)、三個(gè)或更多光電探測(cè)器得到的閃爍能量的積分或求和相關(guān))和輻射探測(cè)事件的空間位置32(適當(dāng)?shù)嘏c一個(gè)、兩個(gè)、三個(gè)或更多光電探測(cè)器得到的閃爍能量的分布相關(guān))。信號(hào)22還作為時(shí)間-數(shù)字轉(zhuǎn)換器1334的觸發(fā)信號(hào)，以便對(duì)輻射探測(cè)事件進(jìn)行時(shí)間標(biāo)記。時(shí)間-數(shù)字轉(zhuǎn)換器34是基于具有N個(gè)延遲元件的環(huán)形振蕩器36。.參考圖3，說明了具有N^6個(gè)數(shù)字延遲元件40的環(huán)形振蕩器36的示例。雖然示出了N-16配置的示例，但需注意延遲元件的數(shù)量可以少于或多于16，并且延遲元件的數(shù)量可以不是2的乘方(例如，N43是可行的)。數(shù)字延遲元件40串行互連，其串連的最后一個(gè)延遲元件連回第一個(gè)延遲元件以形成環(huán)形拓?fù)?。通常，有互連N個(gè)延遲元件的N個(gè)連接。大部分的串行連接為同相連接；然而，環(huán)形振蕩器36中的一個(gè)連接42是反相互連。在其他實(shí)施例中，考慮反相和同相的其他互連分布。為了減少漂移，可選地通過鎖相環(huán)(PLL)43或其他調(diào)節(jié)環(huán)路將環(huán)形振蕩器36鎖定到更慢的基準(zhǔn)時(shí)鐘或振蕩器(未示出)。PLL43與共用基準(zhǔn)時(shí)鐘或振蕩器結(jié)合也可以用來同步多個(gè)環(huán)形振蕩器，例如為多個(gè)輻射探測(cè)器陣列提供時(shí)間-數(shù)字轉(zhuǎn)換。'數(shù)字延遲元件通過高精度偏置電路44偏置。高精度偏置電路44的使用便于數(shù)字延遲元件40的固定的、不變的時(shí)間延遲，其中數(shù)字延遲元件40的時(shí)間延遲隨偏置而變化。示例的環(huán)形振蕩器36在32個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)之間進(jìn)行循環(huán)。為了便于參考本文的單獨(dú)的數(shù)字延遲元件40，串聯(lián)的延遲元件由連續(xù)的大寫字母"A"、"B"、"C"..."P"來表示。串行連接將"A"的輸出饋送到"B"，"B"的輸出饋送(在通過反相連接42反相之后)到"C","C"的輸出饋送到"D"，并且以此類推，直到"P"的輸出饋送回"A"以形成閉環(huán)。如果數(shù)字延遲元件40以全"0"初始化環(huán)形振蕩器36，那么環(huán)形振蕩器36的初始狀態(tài)可以表示為"00-00000000000000"，其中符號(hào)"-"表示反相連接。在1個(gè)延時(shí)間隔(表示為Td)之后，由于數(shù)字延遲元件"B"中的"0"被反相并傳遞到數(shù)字延遲元件"C"，所以環(huán)形振蕩器36轉(zhuǎn)換到具有單個(gè)"1"值的狀態(tài)"00-10000000000000"。其余的數(shù)字延遲元件接收同相的"0"值，并且因此不改變它們的值。在第2個(gè)延時(shí)間隔Td之后，環(huán)形振蕩器36轉(zhuǎn)換為"00-11000000000000"，在第3個(gè)延時(shí)向隔Td之后，環(huán)形振蕩器36轉(zhuǎn)換為"00-11100000000000"，并且以此類推，直到第16個(gè)延時(shí)間隔之后達(dá)到值"11-11111111111111"。在第17個(gè)延時(shí)間隔Td之后，環(huán)形振蕩器36轉(zhuǎn)換為"11-01111111111111"，從此時(shí)起反相連接將延遲元件"B"中的"1"在其被載入延遲元件"C"之前反相為"0"。在第18個(gè)延時(shí)間隔之后，環(huán)形振蕩器36轉(zhuǎn)換為"11-00111111111111"，并以此類推，直到在第31個(gè)延時(shí)間隔之后環(huán)形振蕩器36轉(zhuǎn)換為"01-00000000000000"，并且在第32個(gè)延時(shí)間隔之后環(huán)形振蕩器36轉(zhuǎn)換回初始狀態(tài)"00-00000000000000"，并因此完成為期32xTd的環(huán)形振蕩器36的一個(gè)周期。前述分析假定所有的數(shù)字延遲元件40具有相同的延時(shí)Td。然而，由于數(shù)字延遲元件40的失配，即使所有數(shù)字延遲元件40的偏置相同，這個(gè)假設(shè)實(shí)際上也可能是錯(cuò)誤的。也就是說，即使高精度偏置電路44為每個(gè)或每一個(gè)數(shù)字延遲元件40都提供了嚴(yán)格相同的偏置，但由于制造限制等的原因造成了在數(shù)字延遲元件40之間的差異，從而使這些元件的延時(shí)實(shí)際上彼此不同。因此，為了匹配數(shù)字延遲元件40以抑制抖動(dòng)和提高環(huán)形振蕩器36的時(shí)間分辨率，每個(gè)數(shù)字延遲元件40額外的含有其自身的獨(dú)立修整偏置(Trimmingbias)46。偏置44、46的選擇取決于數(shù)字延遲元件40的邏輯電路類型或配置，例如CMOS或差分電流型邏輯電路。在CMOS中，修整偏置46可以改變高精度偏置電路44的偏置條件，諸如供電電壓、負(fù)載電容、電流限制等，以獨(dú)立控制每個(gè)數(shù)字延遲元件40的延遲。在差分邏輯電路中，由于延遲接近于與偏置電流成反比，因此各個(gè)延遲可以通過控制偏置電流而得到控制。也考慮通過機(jī)械裝置而非偏置控制進(jìn)行修整。繼續(xù)參考圖3并進(jìn)一步回去參考圖2，描述了用于測(cè)定各個(gè)修整偏置46的值的合適方法。環(huán)形振蕩器36的延遲元件40包括相應(yīng)的讀出緩沖器48和鎖存器50，讀出緩沖器48和鎖存器50接收并保持響應(yīng)于觸發(fā)事件的延塔元件40的數(shù)字值。在輻射探測(cè)器10的情況中，觸發(fā)事件適當(dāng)?shù)赜捎|發(fā)器24所產(chǎn)生的觸發(fā)信號(hào)來提供，其指示了輻射探測(cè)事件。譯碼器52將鎖存的值進(jìn)行譯碼，以產(chǎn)生環(huán)形振蕩器36的狀態(tài)值。表1提供了對(duì)于環(huán)形振蕩器36的36個(gè)不同狀態(tài)的一組可能的譯碼器輸出示例。表1的譯碼器值僅作為示例一鎖存的值基本上可以映射到任何一組譯碼器值。表1環(huán)形振蕩器狀態(tài)值的示例<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>11-00000000000111lion27延遲元件N11-000000000000111110028延遲元件o11-000000000000011110129延遲元件p11-000000000000001111030延遲元件A01-000000000000001111131延遲元件B表l中還列出了以延遲來控制環(huán)形振蕩器狀態(tài)持續(xù)的延遲元件。例如，認(rèn)為狀態(tài)"00-11000000000000"對(duì)應(yīng)于十迸制譯碼器的值2。這個(gè)狀態(tài)一直持續(xù)到延遲元件"E"由于來自延遲元件"D"的輸入"l"的出現(xiàn)而從"O"切換為"1"。因此，狀態(tài)"00-11000000000000"的持續(xù)取決于延遲元件"E"的延遲。在一些實(shí)施例中，狀態(tài)"00-11000000000000"(譯碼器值為2)的持續(xù)應(yīng)該與狀態(tài)"11-00111111111111"(譯碼器值為18)的持續(xù)相同，因?yàn)檫@個(gè)狀態(tài)一直持續(xù)到延遲元件"E"從"1"切換為"0"為止。在其他實(shí)施例中，由于"0"■>"1"轉(zhuǎn)換的延時(shí)與"1"—"0"轉(zhuǎn)換的延時(shí)不同，所以這兩個(gè)狀態(tài)的持續(xù)也可能不同。繼續(xù)參考圖2并進(jìn)一步參考圖4和圖5,與輻射探測(cè)事件相對(duì)應(yīng)的環(huán)形振蕩器的狀態(tài)通過累積統(tǒng)計(jì)柱計(jì)數(shù)器(bincounter)54進(jìn)行累積統(tǒng)計(jì)(bin)。所累積統(tǒng)計(jì)的針對(duì)輻射探測(cè)事件的環(huán)形振蕩器狀態(tài)發(fā)生(occurrence)形成了直方圖數(shù)據(jù)。對(duì)于除了各個(gè)延遲元件40的延遲中的一些差異以外的隨機(jī)輻射探測(cè)事件，期望通過直方圖數(shù)據(jù)的累積統(tǒng)計(jì)柱來顯示一些如圖4中所描繪的變化。因?yàn)楫a(chǎn)生正電子的放射性衰變是在時(shí)間上隨機(jī)發(fā)生的，因此輻射探測(cè)事件應(yīng)該在時(shí)間上隨機(jī)發(fā)生。因此，如果各個(gè)數(shù)字延遲元件40的延遲是相等的，那么事件發(fā)生的直方圖在統(tǒng)計(jì)學(xué)限制中應(yīng)是平坦的，因?yàn)槊總€(gè)環(huán)形振蕩器狀態(tài)的持續(xù)應(yīng)該是相同的。然而，如果某個(gè)特定數(shù)字延遲元件具有相對(duì)較短的延遲，那么其持續(xù)取決于該延時(shí)的環(huán)形振蕩器的狀態(tài)將相對(duì)較不頻繁地發(fā)生。相反地，如果某個(gè)特定數(shù)字延遲元件具有相對(duì)較長(zhǎng)的延遲，那么其持續(xù)取決于該延遲的環(huán)形振蕩器的狀態(tài)將相對(duì)更為頻繁地發(fā)生。示出的圖4的直方圖假定對(duì)于任何給定的數(shù)字延遲元件40，"0"—"卩和—"o"的轉(zhuǎn)換具有大約相等的延時(shí)。這種情況下，例如，狀態(tài)"00-11000000000000"(譯碼器值為2)的持續(xù)與狀態(tài)17通過延遲元件"E"的切換來控制的。因此能夠?qū)顟B(tài)"00-11000000000000"和狀態(tài)"11-0011.1111111111"的累積統(tǒng)計(jì)柱進(jìn)行合并，并且對(duì)于其他的相反極性的"0"—"1"和"1"—"0"的轉(zhuǎn)換對(duì)也類似進(jìn)行操作，因此圖4的32個(gè)累積統(tǒng)計(jì)柱可以減少為16個(gè)累積統(tǒng)計(jì)柱?？商娲?，在使用32個(gè)累積統(tǒng)計(jì)柱的情況時(shí)，可以分別處理"0"—"1"和"1"~>"0"的轉(zhuǎn)換。直方圖分析器56分析諸如圖4示例性描繪的直方圖數(shù)據(jù)，以測(cè)定每個(gè)數(shù)字延遲元件40的實(shí)際延遲。對(duì)于給定的獨(dú)立延遲元件，延遲與一個(gè)或多個(gè)狀態(tài)出現(xiàn)的數(shù)量成比例，所述狀態(tài)的持續(xù)由該獨(dú)立延遲元件的切換進(jìn)行控制。因此，它直接測(cè)定哪個(gè)延遲元件具有相對(duì)較長(zhǎng)的延遲，以及哪個(gè)延遲元件具有相對(duì)較短的延遲。直方圖分析器56調(diào)整偏置修整器46，以延長(zhǎng)相對(duì)較短的延遲并且縮短相對(duì)較長(zhǎng)的延遲，因此獲得所有延遲元件40共有的統(tǒng)一的延遲。例如，在差分邏輯電路中，選擇工作點(diǎn)以使得轉(zhuǎn)換速度相對(duì)偏置電流接近于線性，并且因此合適的偏置電流校正與比率Navg/Nq相關(guān)，其中Nq為某個(gè)狀態(tài)的出現(xiàn)數(shù)量，其中該狀態(tài)的持續(xù)由"q"索引的延遲元件控制，N^為總的出現(xiàn)數(shù)量(即，輻射探測(cè)事件的總數(shù)量)除以累積統(tǒng)計(jì)柱數(shù)量得到的值。.如果分別累積統(tǒng)計(jì)"0"—"1"和"1"—"0"的轉(zhuǎn)換，那么對(duì)于給定延遲元件40的修整調(diào)整可以基于兩個(gè)狀態(tài)的平均值，其中這兩個(gè)狀態(tài)的持續(xù)由延遲元件40進(jìn)行控制?？商娲兀梢耘渲脭?shù)字延遲元件40，從而分別修整"0"—"1"和"1"■>"0"的轉(zhuǎn)換的延時(shí)，并且可以分別調(diào)整對(duì)"o"—和"i"_>"o"的轉(zhuǎn)換的修整。在修整校正之后，可以任選地清除累積統(tǒng)計(jì)計(jì)數(shù)器54，并且采集更多數(shù)據(jù)。在偏置修整器46的調(diào)整之后所采集的直方圖數(shù)據(jù)應(yīng)看上去類似于圖5中的數(shù)據(jù)，其中，關(guān)于"出現(xiàn)"的直方圖在統(tǒng)計(jì)學(xué)的限制中是平坦的，這表示所有延遲元件40共有一個(gè)統(tǒng)一延遲Td。可選地，所述校正可以被重復(fù)——例如，如果圖5的直方圖繼續(xù)顯示出環(huán)形振蕩器36的不同狀態(tài)的"出現(xiàn)"中不可接受的變化，那么可以基于圖5的直方圖數(shù)據(jù)來執(zhí)行另一偏置調(diào)整。可以考慮當(dāng)采集PET數(shù)據(jù)時(shí)基本實(shí)時(shí)地執(zhí)行這些校正。例如，可以在從幾秒到幾分的間隔上執(zhí)行累積統(tǒng)計(jì)，隨后基于所收集的直方圖數(shù)據(jù)進(jìn)行偏置修整器46的調(diào)整，并且在成像期間循環(huán)重復(fù)進(jìn)行以提供實(shí)時(shí)的或接近實(shí)時(shí)的修整調(diào)整。偏置修整器46的范圍應(yīng)大到足以校正數(shù)字延遲元件40的延,遲中的最壞情況下的差異。例如，可以通過數(shù)字延遲元件40的預(yù)期的或?qū)嶒?yàn)測(cè)定的制造差異來估計(jì)"最壞情況下的差異"?？梢栽赑ET成像期間執(zhí)行該修整的調(diào)整，也可以在一個(gè)獨(dú)立的探測(cè)器校準(zhǔn)運(yùn)行中執(zhí)行該修整的調(diào)輕，例如采用具有高濃度放射性物質(zhì)的模型，以便提供大數(shù)量的放射性探測(cè)事件從而加速校準(zhǔn)。作為使用模型的替代方式，例如由于自然本底放射性或具有放射性元素(諸如Lu)的閃爍物質(zhì)雜質(zhì)的存在而產(chǎn)生的放射性衰變，是一種合適的隨機(jī)事件生成器，它在成像設(shè)備未處于患者數(shù)據(jù)采集模式時(shí)為校準(zhǔn)運(yùn)行給予了足夠的計(jì)數(shù)。此外，可以使用其他隨機(jī)觸發(fā)器來校準(zhǔn)時(shí)間-數(shù)字轉(zhuǎn)換器34，例如通過讓隨機(jī)數(shù)字生成器或模擬噪聲生成器限定在修整校準(zhǔn)中使用的隨機(jī)觸發(fā)事件。實(shí)際上，可以采用以足夠高的速率在時(shí)間上隨機(jī)出現(xiàn)的基本任何觸發(fā)事件來調(diào)整偏置修整器46。所述校準(zhǔn)還可以延伸至鎖存器和讀出緩沖器，以校正在時(shí)間-數(shù)字轉(zhuǎn)換器34的模擬路徑上的所有差分非線性。'參考圖2，由經(jīng)修整的時(shí)間-數(shù)字轉(zhuǎn)換器34執(zhí)行在TOF-PET掃描期間對(duì)輻射探測(cè)事件的時(shí)間標(biāo)記，如下描述。譯碼器52的輸出為時(shí)間標(biāo)記58提供最低有效位(LSB)，該最低有效位是至少基于觸發(fā)事件(例如，表示輻射探測(cè)事件的信號(hào)22)時(shí)刻的環(huán)形振蕩器36的狀態(tài)而計(jì)算的。然而，環(huán)形振蕩器36快速地進(jìn)行周期性循環(huán)——完整周期一般具有幾亞納秒到幾納秒的持續(xù)時(shí)間。(對(duì)于每個(gè)延遲元件40具有共同延遲Td的環(huán)形振蕩器36的示例，完整周期具有持續(xù)時(shí)間32xTd)。為了提供跨越更大時(shí)間范圍的時(shí)間標(biāo)記，粗略計(jì)數(shù)器60對(duì)環(huán)形振蕩器36周期性循環(huán)的周期、半周期或其他時(shí)間單位進(jìn)行計(jì)數(shù)。例如，在一種方法中，通過對(duì)一個(gè)延遲元件的輸出進(jìn)行分支，以計(jì)數(shù)環(huán)形振蕩器36的完整周期，而產(chǎn)生粗略計(jì)數(shù)器。為了避免當(dāng)粗略計(jì)數(shù)器累加時(shí)可能發(fā)生的轉(zhuǎn)換誤差，通過對(duì)相同但被反相的延遲元件的輸出進(jìn)行分支，可選地提供了第二粗略計(jì)數(shù)器。采用這兩個(gè)在時(shí)間上交錯(cuò)的粗略計(jì)數(shù)器有利地避免了轉(zhuǎn)換誤差。通過將由粗略計(jì)數(shù)器60提供19的最高有效位(MSB)和由譯碼器52指示的環(huán)形振蕩器36的狀態(tài)所提供的最低有效位(LSB)進(jìn)行合并，構(gòu)成了時(shí)間標(biāo)記58。參考圖6，一種用于提高基于環(huán)形計(jì)數(shù)器的時(shí)間-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的時(shí)間分辨率的方法采用了過采樣，對(duì)每個(gè)延遲元件40采用兩個(gè)子延遲元件，諸如相對(duì)較快的讀出緩沖器70和相對(duì)較慢的讀出緩沖器72。(延遲元件70、72恰當(dāng)?shù)貙?duì)應(yīng)于圖2所示的讀出緩沖器48)。通過快速子延遲元件或讀出緩沖器70和慢速子延遲元件或讀出緩沖器72并行反饋每個(gè)數(shù)字延遲元件40的狀態(tài)。兩個(gè)讀出緩沖器70、72的轉(zhuǎn)換時(shí)間差通過晶體管幾何結(jié)構(gòu)進(jìn)行粗略調(diào)整并且理想地應(yīng)該是共同時(shí)間區(qū)間寬度(binwidth)的一半(例如Td/2)。通過用獨(dú)立的偏置電路控制速度來恰當(dāng)?shù)靥峁┚苷{(diào)整一個(gè)偏置電路裝置74用于快速讀出緩沖器70，另一偏置電路裝置76用于慢速讀出緩沖器72。類似于描述的圖2的偏置修整器46的修整電路，可以通過使用隨機(jī)分布的輸入觸發(fā)事件來執(zhí)行校準(zhǔn)，以得到實(shí)現(xiàn)相同分布撞擊概率的調(diào)整結(jié)果。通過每個(gè)數(shù)字延遲元件40采用一對(duì)不同速度的讀出緩沖器72和74，并將讀出緩沖器72和74的輸出饋送到鎖存器50，有效時(shí)間區(qū)間寬度降低了因數(shù)2(也就是說，時(shí)間分辨率增加了)。在具有16個(gè)延遲元件40的說明性示例中，每個(gè)延遲元件產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于兩個(gè)讀出緩沖器72、74的兩個(gè)輸出，所以提供了32個(gè)被鎖存的輸出?？梢酝ㄟ^讓每個(gè)數(shù)字延遲元件40包含三個(gè)、四個(gè)或更多不同速度的讀出緩沖器，來提供時(shí)間區(qū)間寬度的進(jìn)一步降低。例如，具有三個(gè)不同速度的讀出緩沖器時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)將時(shí)間區(qū)間寬度降低因數(shù)3。在一些實(shí)施例中，將每個(gè)不同速度的讀出緩沖器配置為被獨(dú)立地進(jìn)行修整。參考圖7和8，公開了另一環(huán)形振蕩器36'，該環(huán)形振蕩器36'采用另一種方法來提高時(shí)間分辨率。環(huán)形振蕩器36'包括互連為環(huán)形振蕩器的數(shù)字延遲元件40。然而，具有基本較慢的"0"■>"1"和"1"—"0"轉(zhuǎn)換的改進(jìn)的讀出緩沖器48，取代了讀出緩沖器48，如圖8中示出的示意性的"O"—"1"轉(zhuǎn)換80，其具有與時(shí)間區(qū)間寬度相當(dāng)?shù)幕虺^時(shí)間區(qū)間寬度的較慢持續(xù)時(shí)間(圖8中由Tbin代表)。相比之下，圖2的讀出緩沖器48具有基本比時(shí)間區(qū)間寬度更短的轉(zhuǎn)換時(shí)間，因此除了在可以忽略不計(jì)的短的轉(zhuǎn)換時(shí)間期間之外，每個(gè)數(shù)字延遲元件40在鎖存器50中的值為"0"或"1"。雖然圖示的轉(zhuǎn)換80為"0"—"1"轉(zhuǎn)換，但"1""0"轉(zhuǎn)換同樣較慢。每個(gè)數(shù)字延遲元件40的讀出緩沖器48'的輸出作為模數(shù)轉(zhuǎn)換器84前的采樣-保持電路82的輸入。每個(gè)數(shù)字延遲元件40的讀出緩沖器48，的輸出通過其關(guān)聯(lián)的采樣-保持電路82和模數(shù)轉(zhuǎn)換器84分別進(jìn)行數(shù)字化。在描述的實(shí)施例中，模數(shù)轉(zhuǎn)換器84是2位轉(zhuǎn)換器，其提供四種可能的數(shù)字化輸出中的一種"00"、"01"、"10"或"11"，如圖8中所示。例如，在圖8中的標(biāo)注為"觸發(fā)"的事件的時(shí)刻，采樣-保持電路82對(duì)延遲元件信號(hào)進(jìn)行一個(gè)快速采樣(snapshoT)，該信號(hào)落入模數(shù)轉(zhuǎn)換器84的數(shù)字電平"01"之內(nèi)，因此模數(shù)轉(zhuǎn)換器84輸出"01"?？梢圆捎镁哂懈辔粩?shù)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器"^例如，4位轉(zhuǎn)換器提供了從"0000"到"1111"范圍的16個(gè)電平。然而，更少位數(shù)一般與更快速的數(shù)字化相聯(lián)系。數(shù)字化允許通過對(duì)模擬值進(jìn)行采樣來對(duì)時(shí)間區(qū)間寬度進(jìn)行插值，該插值受到模數(shù)轉(zhuǎn)換器84的分辨率的限制。對(duì)于說明性的2位轉(zhuǎn)換器而言，時(shí)間區(qū)間分為四個(gè)子時(shí)間區(qū)間。更一般地，對(duì)于M位模數(shù)轉(zhuǎn)換器而言，時(shí)間區(qū)間可以分為2M個(gè)子時(shí)間區(qū)間。模數(shù)轉(zhuǎn)換器84的輸出為譯碼器86的輸入，譯碼器86采用組合邏輯，其參考査找表88等，以基于模數(shù)轉(zhuǎn)換器84的數(shù)字化輸出得出環(huán)形振蕩器36，的狀態(tài)。在具有16個(gè)延遲元件40和2位模數(shù)轉(zhuǎn)換器84的說明性的實(shí)施例中，狀態(tài)的數(shù)量為128(16個(gè)元件乘以2個(gè)極性乘以4個(gè)數(shù)字電平)，需要7個(gè)位90來代表輸出狀態(tài)。因?yàn)樵诓贿M(jìn)行數(shù)字化的情況下將有32個(gè)狀態(tài)U6個(gè)元件乘以2個(gè)極性，見表l)，所以這表示由于2位模數(shù)轉(zhuǎn)換處理，時(shí)間區(qū)間寬度降低四倍。采樣保持電路82、模數(shù)轉(zhuǎn)換器84和任選包括査找表88的譯碼器電路86限定了讀出電路的一部分，讀出電路的該部分在環(huán)形振蕩器36，取代轉(zhuǎn)換器34中的環(huán)形振蕩器36時(shí)適當(dāng)?shù)厝〈藞D2的模數(shù)轉(zhuǎn)換器34的讀出電路部分50、52。圖7和圖8的方法使用了環(huán)形振蕩器的全部模擬信息。諸如圖8的一般為"s"型轉(zhuǎn)換80的慢速轉(zhuǎn)換80通過模數(shù)轉(zhuǎn)換自動(dòng)地變換為線性或基本線性的二次采樣軸(sub-sampleaxis)。數(shù)字校正可以通過査找表88實(shí)現(xiàn)，其可以解決轉(zhuǎn)換非線性、升降特性差異("0"■>"1"相對(duì)于"1"->"0"轉(zhuǎn)換)等。也可以設(shè)想通過査找表88中的校正來解決延遲元件40或讀出緩沖器48'之間的失配問題。然而，在其他實(shí)施例中，圖7和圖8的模數(shù)轉(zhuǎn)21換與圖2和圖3的修整相組合，并且對(duì)延遲元件的失配進(jìn)行后續(xù)校正。圖3的基于直方圖的校準(zhǔn)也可以用于校準(zhǔn)查找表88，以提供統(tǒng)一的時(shí)間區(qū)間寬度的數(shù)字化子時(shí)間區(qū)間。可以將基本任何類型的邏輯電路用于環(huán)形振蕩器36，。由于轉(zhuǎn)換80是慢速的，因此可以將延遲元件40設(shè)計(jì)為具有基本減少的帶寬和更低的功率。可以設(shè)想對(duì)于轉(zhuǎn)換80會(huì)重疊鄰近的時(shí)間區(qū)間。這種重疊是有利的，這是因?yàn)槠浔阌谠诰€性范圍上將時(shí)間區(qū)間覆蓋的時(shí)間軸交織在一起。已經(jīng)參考輻射探測(cè)器和TOF-PET應(yīng)用的示例描述了各種時(shí)間-數(shù)字轉(zhuǎn)換器。當(dāng)參考輻射探測(cè)器和TOF-PET應(yīng)用的示例描述時(shí)，本文公開的時(shí)間-數(shù)字轉(zhuǎn)換器還將在需要亞納秒計(jì)時(shí)和時(shí)間標(biāo)記的其他領(lǐng)域中得到應(yīng)用，例如粒子物理學(xué)研究中記錄輻射探測(cè)事件、一般執(zhí)行高速時(shí)間敏感采樣等。已經(jīng)參考優(yōu)選實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行闡述。通過閱讀和理解前面的詳細(xì)說明，其他人會(huì)想到修改和變化。因?yàn)檫@些修改和變化在所附權(quán)利要求或其等價(jià)物的范圍中，因此意在將本發(fā)明理解為包括這些范圍內(nèi)的所有這些修改和變化。權(quán)利要求1、一種飛行時(shí)間PET掃描儀，包括-輻射探測(cè)器(10)，其被設(shè)置為探測(cè)從成像區(qū)域(8)發(fā)射的輻射，所述輻射探測(cè)器包括至少一個(gè)時(shí)間-數(shù)字轉(zhuǎn)換器(34)以對(duì)輻射探測(cè)事件進(jìn)行時(shí)間標(biāo)記，所述時(shí)間-數(shù)字轉(zhuǎn)換器包括多個(gè)數(shù)字延遲元件(40)，其可操作地互連為環(huán)形振蕩器(36，36’)，延遲修整元件(46)，其可操作地連接到所述數(shù)字延遲元件并且可配置為對(duì)所述數(shù)字延遲元件設(shè)定基本共同的延遲，和讀出電路(50、52、60、82、84、86、88)，其被配置為至少基于響應(yīng)于輻射探測(cè)事件的所述環(huán)形振蕩器的一個(gè)狀態(tài)，來產(chǎn)生時(shí)間標(biāo)記(58)。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的飛行時(shí)間PET掃描儀，包括多個(gè)所述輻射探測(cè)器(10)，所述輻射探測(cè)器被設(shè)置為探測(cè)從所述成像區(qū)域(8)發(fā)射的輻射，所述飛行時(shí)間PET掃描儀進(jìn)一步包括輻射對(duì)探測(cè)電路(12)，其基于所述輻射探測(cè)事件的時(shí)間標(biāo)記，識(shí)別兩個(gè)基本同時(shí)的輻射探測(cè)事件；響應(yīng)線處理器(13)，其測(cè)定連接所述兩個(gè)輻射探測(cè)事件的空間響應(yīng)線；和.飛行時(shí)間處理器(14)，其基于所述兩個(gè)基本同時(shí)的輻射探測(cè)事件的時(shí)間標(biāo)記之間的時(shí)間差，沿著所述響應(yīng)線定位源事件。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的飛行時(shí)間PET掃描儀，其中，所述輻射探測(cè)器(10)的所述時(shí)間-數(shù)字轉(zhuǎn)換器(34)的所述讀出電路(50、52、60、82、84、86、88)進(jìn)一步包括粗略計(jì)數(shù)電路(60)，其用于產(chǎn)生所述環(huán)形振蕩器(36、36')的多個(gè)狀態(tài)周期或子周期的計(jì)數(shù)，所述讀出電路進(jìn)一步基于所述計(jì)數(shù)產(chǎn)生所述時(shí)間標(biāo)記(58)。4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的飛行時(shí)間PET掃描儀，其中，所述輻射探測(cè)器(10)的所述時(shí)間-數(shù)字轉(zhuǎn)換器(34)進(jìn)一步包括電路(54)，其用于收集響應(yīng)于輻射探測(cè)事件的、所述環(huán)形振蕩器(36、36')的輸出的直方圖數(shù)據(jù)；和電路(56)，其用于基于所述直方圖數(shù)據(jù)調(diào)整所述延遲修整元件(46)，以對(duì)所述數(shù)字延遲元件(40)設(shè)定所述基本共同的延遲。5、根據(jù)權(quán)利要求1所述的飛行時(shí)間PET掃描儀，其中，所述輻射探測(cè)器(10)的所述時(shí)間-數(shù)字轉(zhuǎn)換器(34)的所述延遲修整元件(46)包括用于所述數(shù)字延遲元件(40)的偏置電路(46)，可以獨(dú)立控制所述偏置電路，以提供對(duì)影響所述數(shù)字延遲元件的延遲的所述數(shù)字延遲元件的偏置條件的獨(dú)立控制。6、根據(jù)權(quán)利要求1所述的飛行時(shí)間PET掃描儀，其中，所述輻射探測(cè)器(10)的所述時(shí)間-數(shù)字轉(zhuǎn)換器(34)的每個(gè)數(shù)字延遲元件(40)包括表示所述共同延遲的預(yù)定部分的兩個(gè)或更多子延遲元件(72、74)，所述讀出電路(50、52、60、82、84、86、88)基于所述子延遲元件的狀態(tài)，以小于所述共同延遲的時(shí)間分辨率來計(jì)算所述環(huán)形振蕩器(36、36')的狀態(tài)。7、一種時(shí)間-數(shù)字轉(zhuǎn)換器，包括多個(gè)數(shù)字延遲元件(40)，其可操作地互連為環(huán)形振蕩器(36、36');延遲修整元件(46)，其可操作地連接到所述數(shù)字延遲元件并且可配置為對(duì)所述數(shù)字延遲元件設(shè)定基本共同的延遲；和讀出電路(50、52、60、82、84、86、88)，其被配置為產(chǎn)生表示響應(yīng)于觸發(fā)事件的所述環(huán)形振蕩器的一個(gè)狀態(tài)的輸出。8、根據(jù)權(quán)利要求7所述的時(shí)間-數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其中，所述讀出電路(50、52、60、82、84、86、88)包括粗略計(jì)數(shù)電路(60)，其產(chǎn)生對(duì)所述環(huán)形振蕩器(36、36')的多個(gè)狀態(tài)周期或子周期的計(jì)數(shù)。9、根據(jù)權(quán)利要求7所述的時(shí)間-數(shù)字轉(zhuǎn)換器，進(jìn)一步包括電路(54),其用于收集響應(yīng)于隨機(jī)化觸發(fā)事件的所述環(huán)形振蕩器(36、36')的輸出的直方圖數(shù)據(jù)；禾口電路(56)，其用于基于所述直方圖數(shù)據(jù)調(diào)整所述延遲修整元件(46)，以對(duì)所述數(shù)字延遲元件(40)設(shè)定所述基本共同的延遲。10、根據(jù)權(quán)利要求7所述的時(shí)間-數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其中，所述數(shù)字延遲元件(40)具有取決于所述數(shù)字延遲元件的偏置條件的延遲，并且所述延遲修整元件(46)包括用于所述數(shù)字延遲元件的偏置電路(46)，可獨(dú)立控制所述偏置電路，以提供對(duì)所述數(shù)字延遲元件的偏置條件的獨(dú)立控制。11、根據(jù)權(quán)利要求7所述的時(shí)間-數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其中，所述數(shù)字延遲元件(40)具有基本比所述共同延遲短的轉(zhuǎn)換時(shí)間。12、根據(jù)權(quán)利要求7所述的時(shí)間-數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其中，所述數(shù)字延遲元件(40)包括讀出緩沖器(48，)，該讀出緩沖器(48，)具有基本比所述共同延遲長(zhǎng)的轉(zhuǎn)換時(shí)間，并且所述讀出電路(50、52、60、82、84、86、88)包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器(84)，其用于數(shù)字化響應(yīng)于所述觸發(fā)事件的所述延遲元件的值；和.譯碼電路(86)，其基于數(shù)字化的值，以小于所述共同延遲的時(shí)間分辨率來計(jì)算所述環(huán)形振蕩器(36')的狀態(tài)。13、根據(jù)權(quán)利要求12所述的時(shí)間-數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其中，所述譯碼電路(86)參考査找表(88)。14、根據(jù)權(quán)利要求7所述的時(shí)間-數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其中，每個(gè)數(shù)字延遲元件(40)包括兩個(gè)或更多子延遲元件(70、72)，所述兩個(gè)或更多子延遲元件提供對(duì)所述共同延遲的過采樣。15、一種輻射探測(cè)器，包括輻射敏感部件(20)，其產(chǎn)生表示輻射探測(cè)事件的信號(hào)(22);和根據(jù)權(quán)利要求7所述的時(shí)間-數(shù)字轉(zhuǎn)換器(34)，其包括讀出電路(50、52、60、82、84、86、88)，所述讀出電路被配置為當(dāng)產(chǎn)生所述信號(hào)時(shí)至少基于所述環(huán)形振蕩器的狀態(tài)來為所述輻射探測(cè)事件產(chǎn)生時(shí)間標(biāo)記。16、一種用于校準(zhǔn)環(huán)形振蕩器(36，36')的方法，所述環(huán)形振蕩器包括可操作地互連為環(huán)形振蕩器的多個(gè)延遲元件(40)，該方法包括'測(cè)定響應(yīng)于隨機(jī)化觸發(fā)事件的所述環(huán)形振蕩器的輸出的直方圖數(shù)據(jù)；和基于所述直方圖數(shù)據(jù)調(diào)整所述延遲元件的延遲，以對(duì)所述延遲元件設(shè)定基本共同的延遲。17、根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中，所述調(diào)整包括以下至少一個(gè)修整影響所述延遲的數(shù)字元件的偏置(46)，調(diào)整模數(shù)轉(zhuǎn)換參數(shù)，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換參數(shù)在所述環(huán)形振蕩器的子時(shí)間區(qū)間寬度分辨率讀出中采用，和.調(diào)整過采樣讀出緩沖器(70、72)的延遲，所述過采樣讀出緩沖器(70、72)在所述環(huán)形振蕩器的子時(shí)間區(qū)間寬度分辨率讀出中采用。18、一種時(shí)間-數(shù)字轉(zhuǎn)換器，包括多個(gè)數(shù)字延遲元件(40)，其可操作地互連為環(huán)形振蕩器(36')，所述數(shù)字延遲元件包括讀出緩沖器(48，)，該讀出緩沖器(48，)具有基本比所述數(shù)字延遲元件的延遲長(zhǎng)的轉(zhuǎn)換時(shí)間；模數(shù)轉(zhuǎn)換器(82，84)，其用于對(duì)響應(yīng)于觸發(fā)事件的所述延遲元件的值進(jìn)行數(shù)字化；和譯碼電路(86，88)，其基于數(shù)字化值，計(jì)算對(duì)應(yīng)于所述觸發(fā)事件的環(huán)形振蕩器的一個(gè)狀態(tài)，所計(jì)算的狀態(tài)具有比所述數(shù)字延遲元件的延遲小的時(shí)間分辨率。19、根據(jù)權(quán)利要求18所述的時(shí)間-數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其中，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器(82，84)包括采樣-保持電路(82)，其采集所述數(shù)字延遲元件(40)的模擬值；和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路(84)，其與所述采樣-保持電路耦接，從而以至少2位的分辨率來數(shù)字化所述模擬值。20、根據(jù)權(quán)利要求18所述的時(shí)間-數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其中，所述輻射探測(cè)器(10)的所述時(shí)間-數(shù)字轉(zhuǎn)換器(34)的所述譯碼電路(86，88)參考查找表(88)。21、一種輻射探測(cè)器，包括輻射敏感部件(20)，其產(chǎn)生表示輻射探測(cè)事件的信號(hào)(22);和如權(quán)利要求18所述的時(shí)間-數(shù)字轉(zhuǎn)換器(34)，其中所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器(82，84)被配置為對(duì)響應(yīng)于表示輻射探測(cè)事件的信號(hào)的所述延遲元件(40、48，)的值進(jìn)行數(shù)字化。22、一種飛行時(shí)間PET掃描儀，包括輻射探測(cè)器，每個(gè)輻射探測(cè)器包括輻射敏感部件(20)和如權(quán)利要求18所述的時(shí)間-數(shù)字轉(zhuǎn)換器(34)，其中，所述輻射敏感部件(20)被配置為產(chǎn)生表示輻射探測(cè)事件的信號(hào)(22)，所述時(shí)間-數(shù)字轉(zhuǎn)換器(34)被配置為至少基于所述環(huán)形振蕩器(36，)的狀態(tài)來為所述輻射探測(cè)事件產(chǎn)生時(shí)間標(biāo)記；輻射對(duì)探測(cè)電路(12)，其基于所述輻射探測(cè)事件的數(shù)字化值識(shí)別兩個(gè)基本同時(shí)的輻射探測(cè)事件；響應(yīng)線處理器(13)，其測(cè)定連接所述兩個(gè)輻射探測(cè)事件的空間響應(yīng)線；.和飛行時(shí)間處理器(14)，其基于所述兩個(gè)基本同時(shí)的輻射探測(cè)事件的時(shí)間標(biāo)記之間的時(shí)間差，沿著所述響應(yīng)線定位源事件。全文摘要在飛行時(shí)間正電子發(fā)射斷層成像(PET)掃描儀(2)的輻射探測(cè)器(10)中，輻射敏感部件(20)產(chǎn)生表示輻射探測(cè)事件的信號(hào)(22)。時(shí)間-數(shù)字轉(zhuǎn)換器(34)包括可操作地互連為環(huán)形振蕩器(36，36’)的數(shù)字延遲元件(40)和讀出電路(50、52、60、82、84、86、88)，該讀出電路被配置為當(dāng)產(chǎn)生信號(hào)時(shí)至少基于響應(yīng)輻射探測(cè)事件的環(huán)形振蕩器的一個(gè)狀態(tài)，為輻射探測(cè)事件產(chǎn)生時(shí)間標(biāo)記。延遲修整元件(46)可操作地連接到數(shù)字延遲元件，以為數(shù)字延遲元件設(shè)定基本共同的延遲。另外或者可替代地，數(shù)字延遲元件(40)包括具有比數(shù)字延遲元件的延遲基本更長(zhǎng)的轉(zhuǎn)換時(shí)間的讀出緩沖器(48’)，模數(shù)轉(zhuǎn)換器(82，84)數(shù)字化延遲元件的值，并且譯碼電路(86，88)基于數(shù)字化的值計(jì)算環(huán)形振蕩器(36’)的狀態(tài)。文檔編號(hào)G01T1/29GK101467067SQ200780022164公開日2009年6月24日申請(qǐng)日期2007年5月29日優(yōu)先權(quán)日2006年6月15日發(fā)明者P·菲舍爾,T·J·佐爾夫申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司