Anger型γ相機(jī)所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)在進(jìn)入計(jì)算機(jī)之前，首先必須將模擬信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化，即轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，這種轉(zhuǎn)換是由模擬／數(shù)字轉(zhuǎn)換器(analog-to-digital converter，ADC)來完成的。轉(zhuǎn)換后的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)由計(jì)算機(jī)的輸入/輸出（I/O）電路接收。計(jì)算機(jī)的中央處理器（CPU）在操作者的指令下，再?zèng)Q定如何處理這些數(shù)據(jù)。
    一、模擬／數(shù)字轉(zhuǎn)換器
    衡量模擬／數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)轉(zhuǎn)換效率的指標(biāo)是轉(zhuǎn)換精度和轉(zhuǎn)換時(shí)間。ADC的轉(zhuǎn)換精度一般為8Bit～12Bit(28～212)，相應(yīng)地有256～4096個(gè)標(biāo)準(zhǔn)值可供比較和轉(zhuǎn)換。標(biāo)準(zhǔn)值越多，轉(zhuǎn)換精度就越高。完成模擬／數(shù)字轉(zhuǎn)換有多種方法，最基本的要求是必須在第2對(duì)信號(hào)到達(dá)之前，迅速完成前一對(duì)信號(hào)的轉(zhuǎn)換，否則第2對(duì)信號(hào)將會(huì)丟失，因此而產(chǎn)生了轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的死時(shí)間（dead time）。最常用的快速轉(zhuǎn)換法是逐次漸近法(successive approximation method)，也稱為二進(jìn)制檢索算法(abinary search algorithm)。下面我們以12Bit的ADC為例介紹其基本原理。
    ADC的比較器電路是將輸入的模擬信號(hào)與一個(gè)電阻網(wǎng)絡(luò)所產(chǎn)生的一組標(biāo)準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，即信號(hào)電壓與某個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電壓值進(jìn)行比較，而這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電壓值是從一組4096個(gè)電壓值中選出來的。典型的中間電壓值是第2048個(gè)電壓值。因此，第2048個(gè)電壓值作為信號(hào)數(shù)字值的第1個(gè)近似值。如果比較器電路發(fā)現(xiàn)此時(shí)信號(hào)電壓值小于第1次選擇的電壓值，則將從4096個(gè)電壓值中選出另一個(gè)新的估計(jì)電壓值，這個(gè)新的估計(jì)電壓值將取第1個(gè)估計(jì)電壓值(第2048個(gè))與最小的估計(jì)電壓值(第1個(gè))之間的一半，即第1024個(gè)電壓值。這種漸近系列將重復(fù)8次，每一次從4096個(gè)電壓值中選出的值更趨于模擬信號(hào)的真實(shí)電壓值。當(dāng)比較器經(jīng)過上述比較，輸入的模擬信號(hào)電壓與標(biāo)準(zhǔn)電壓的某個(gè)值相等時(shí)，即將這個(gè)值作為此模擬信號(hào)的數(shù)字化轉(zhuǎn)換值，并以此數(shù)字量作為存儲(chǔ)器的地址碼去打開相應(yīng)的存儲(chǔ)單元，在該單元加1。
    二、數(shù)字式多道脈沖幅度分析器
    SPECT探頭部分產(chǎn)生的數(shù)據(jù)是由X+、X－、Y+、Y－4個(gè)模擬信號(hào)和由累加電路將前4個(gè)模擬信號(hào)合成的一個(gè)能量信號(hào)Z所組成。X+、X－、Y+、Y－4個(gè)脈沖的幅度就是被探測(cè)的γ射線在X和Y座標(biāo)位置上的模擬量(正比于X及Y座標(biāo)值)，而Z信號(hào)的脈沖幅度則是被探測(cè)的射線能量大小的模擬量(與射入晶體的γ射線的能量成正比)。
    1.γ能譜
    并不是所有的模擬數(shù)據(jù)都是用于成像的有效信號(hào)，這是因?yàn)?gamma;射線所形成的能譜成分比較復(fù)雜。所謂γ能譜就是γ射線的計(jì)數(shù)按射線能量的分布。以99Tcm的γ能譜為例來說明它的組成成分(圖6-6)。
 

圖6-6  NaI(Tl)閃爍探測(cè)99Tcm的γ能譜圖 
圖6-6 NaI(Tl)閃爍探測(cè)99Tcm的γ能譜圖

    峰A稱為全能峰(total energy peak)，這一脈沖幅度直接反映了γ射線的能量，是由于光電效應(yīng)或多次效應(yīng)使γ光子在閃爍體中損失全部能量的結(jié)果。平臺(tái)狀曲線B稱為康普頓平臺(tái)(Compton plateau)，是由于康-吳散射效應(yīng)使γ光子在閃爍體中僅有部分能量被吸收的結(jié)果。
    2.MCA的基本性能
    能量脈沖幅度的甄別極其重要，它將影響系統(tǒng)的空間分辨率和影像的對(duì)比度。選擇一定幅度范圍(對(duì)應(yīng)一定的能量范圍)進(jìn)行計(jì)數(shù)，能夠抑制本底和剔除散射等，顯然MCA的作用是選擇有用脈沖而剔除噪聲脈沖。Ａ峰閾值20％的窗寬是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)推薦值。窗寬增大，將會(huì)探測(cè)到很多散射光子，使系統(tǒng)的空間分辨率和影像的對(duì)比度變差；窗寬變窄，又將使非散射光子被剔除而使總計(jì)數(shù)率降低，增加了統(tǒng)計(jì)誤差。
    3.MCA的工作原理
    MCA的核心電路單元是一個(gè)ADC。它把來自前置放大器的脈沖信號(hào)(模擬量)轉(zhuǎn)換成邏輯信號(hào)(數(shù)字量)，并以此數(shù)字量作為存儲(chǔ)器的地址碼去打開相應(yīng)的存儲(chǔ)單元，且在該單元加1(記錄一個(gè)脈沖)。這個(gè)過程相當(dāng)于ADC把脈沖幅度范圍分成若干分離的間隔，每個(gè)間隔就構(gòu)成了一個(gè)分析道，并分配一個(gè)存儲(chǔ)單元記錄落于此道內(nèi)的脈沖。顯然，道的多少取決于ADC的轉(zhuǎn)換精度。SPECT機(jī)一般采用1024～4096道的MCA。例如，在4096道MCA中，MCA把0～10V的脈沖幅度范圍分4096道，每道寬10V／4096道=0.0025V／道，此間隔即為MCA的轉(zhuǎn)換精度。0～0.0025V為第1道，0.0026～0.0050V為第2道，……共計(jì)4096道，存儲(chǔ)器也有相應(yīng)的4096個(gè)存儲(chǔ)單元。
    測(cè)量結(jié)果，存儲(chǔ)器單元的地址數(shù)就是道數(shù)，存儲(chǔ)器單元的內(nèi)容就是落入該道的脈沖數(shù)目。整個(gè)存儲(chǔ)器單元紀(jì)錄的內(nèi)容按地址數(shù)順序取出輸出到顯示器，其結(jié)果就是一幅完整的能譜圖（如圖6-6）。
目前SPECT的NaI(Tl)探測(cè)器所能測(cè)定的γ射線的能量為0～400keV，所形成的能量脈沖幅度為0～10V，MCA的分析道有4096道，所以MCA每道寬度為0.0025V，所代表的γ射線的能量為0.1keV。如果使用的是99Tcm，其能量為140keV，窗寬為20%，則其能量取值范圍是112～168keV；能量脈沖電壓為3.5V，取值范圍2.8～4.2V，所對(duì)應(yīng)的MCA的分析道第1400道，取道范圍1120～1680道。也就是說，經(jīng)MCA甄別電路比較,脈沖幅度在2.8～4.2V，記錄在存儲(chǔ)器第1120～1680存儲(chǔ)單元內(nèi)的脈沖數(shù)為有用脈沖。只有有用脈沖，MCA才會(huì)輸出一個(gè)恒幅等寬的觸發(fā)脈沖（邏輯信號(hào)），觸發(fā)ADC將與其一起產(chǎn)生的X+、X－、Y+、Y－位置信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并根據(jù)其X、Y合成坐標(biāo)值而被計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)在相應(yīng)的存儲(chǔ)單元中。