腫瘤、心血管疾病和神經(jīng)系統(tǒng)疾病是人類健康面臨的重大威脅,正電子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層掃描顯像儀(PET,Positron Emission Computed Tomography)是在核技術(shù)快速發(fā)展的背景下,結(jié)合現(xiàn)代電子學(xué)的優(yōu)勢(shì),能無創(chuàng)、動(dòng)態(tài)、定量檢測(cè)活體生理代謝的大型醫(yī)療設(shè)備。PET環(huán)狀探測(cè)器由多個(gè)高效探測(cè)器模塊構(gòu)成,系統(tǒng)工作時(shí)各模塊都在同時(shí)采集數(shù)據(jù),大量的數(shù)據(jù)有助于提高PET系統(tǒng)的空間分辨率,從而能更精確的定位活體代謝。本文正是針對(duì)PET系統(tǒng)中大數(shù)據(jù)量、高速率數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨?基于成熟通用的TCP/IP協(xié)議,采用先進(jìn)的千兆網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù),設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了正電子斷層掃描儀的高速數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。論文從PET系統(tǒng)電子學(xué)的整體結(jié)構(gòu)出發(fā),提出了探測(cè)器前端信號(hào)高速采集電路與高速數(shù)據(jù)傳輸電路獨(dú)立的模塊化設(shè)計(jì)思路。目前PET系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸方案常使用VME、PCI等總線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸,但它們不能靈活的應(yīng)對(duì)擁有較多探測(cè)器模塊的PET系統(tǒng)的修改和升級(jí)。經(jīng)過調(diào)研決定采用千兆以太網(wǎng)技術(shù)來傳輸PET系統(tǒng)數(shù)據(jù)。本文所介紹數(shù)據(jù)傳輸方案的工作原理是:由高速ADC采集前端探測(cè)器產(chǎn)生的模擬信號(hào)。數(shù)據(jù)傳輸電路采用高性能的FPGA作為核心控制芯... 

【文章來源】：成都理工大學(xué)四川省

【文章頁(yè)數(shù)】：81 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

正負(fù)電子湮滅示意圖

圖 2-2 正電子發(fā)射斷層顯像工作原理隨著回旋加速器的誕生，使得人工產(chǎn)生正電子成為可能。從正電子的半衰期以及細(xì)胞代謝所需物質(zhì)的構(gòu)成來看，11C、15O、18F、13N 等幾種放射性同位素更適合于標(biāo)記示蹤劑（Queiroz M A et al,2015）。而18F 標(biāo)記的氟代葡萄糖（18FDG）具有較長(zhǎng)的半衰期和優(yōu)異分子特性從而成為目前較常用的示蹤劑。表 2-1 是常用示蹤劑所含正電子核素的特性。表 2-1 常用示蹤劑正電子核素特性正電子核素半衰期（分鐘） 最大能量（MeV） 最大射程（毫米）平均射程（毫米）11C 20 0.96 5.0 0.2813N 10 1.19 5.4 0.6015O 2.0 1.70 8.2 1.1018F 110 0.64 2.4 0.2268Ga 67.8 1.89 9.1 1.3582Rb 1.3 3.35 15.6 2.60

圖 2-3 探測(cè)器模塊示意圖（2）數(shù)據(jù)采集及傳輸當(dāng)探測(cè)器獲取到γ射線后，晶體被激發(fā)出的光子轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)形式后被放大，其位置、能量、時(shí)間信息需要被記錄下來做符合事件判斷，從而確定電子湮滅信息。這些重要的信號(hào)是通過高速 ADC 采集的，按照既定協(xié)議格式進(jìn)行數(shù)據(jù)封裝再通過高速數(shù)據(jù)傳輸通道送入計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、圖像重建。（3）計(jì)算機(jī)圖像重建圖像重建的目的就是將前端探測(cè)器獲取到的包括位置、能量、時(shí)間等信息的數(shù)據(jù)經(jīng)過一系列的數(shù)學(xué)算法處理、運(yùn)算生成二維或者三維的圖像，方便通過可視圖像信息來評(píng)估活體生理代謝。2.2 FPGA 工作原理由于本課題所設(shè)計(jì)的 PET 系統(tǒng)探測(cè)器是由 4 個(gè)環(huán)狀探測(cè)器組成，每一個(gè)環(huán)狀探測(cè)器又由 18 個(gè)探測(cè)器模塊構(gòu)成。整個(gè)探測(cè)器由 72 個(gè)探測(cè)器模塊組成，因此

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于TCP/IP協(xié)議的小動(dòng)物PET數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 李旭朋,高翔,張欣,張琮.  科學(xué)技術(shù)與工程. 2013(01)
[2]基于FPGA的千兆以太網(wǎng)設(shè)計(jì)[J]. 韋宏,付友濤,孔凡鵬,孫潔,劉金濤.  現(xiàn)代電子技術(shù). 2012(18)
[3]TCP包狀態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 黃誠(chéng)學(xué).  艦船電子工程. 2012(04)
[4]乳腺專用PET中數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J]. 王培林,孫蕓華,胡婷婷,豐寶桐,柴培,劉雙全,帥磊,李可,魏書軍,王寶義,魏龍,高俊雄,王耘波.  核電子學(xué)與探測(cè)技術(shù). 2011(03)
[5]PET示蹤劑的臨床應(yīng)用及研究進(jìn)展[J]. 張寶石,周乃康,張錦明,于長(zhǎng)海.  中國(guó)醫(yī)藥導(dǎo)刊. 2011(02)
[6]一種以太網(wǎng)MAC控制器的FPGA實(shí)現(xiàn)方法[J]. 尉志偉,趙建明,吳斌.  微計(jì)算機(jī)信息. 2010(35)
[7]基于FPGA的高速海量FIFO的設(shè)計(jì)[J]. 劉少華,陳明義.  信息技術(shù). 2009(09)
[8]FPGA現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J]. 王紅,彭亮,于宗光.  電子與封裝. 2007(07)
[9]小動(dòng)物PET[J]. 周偉,尹端沚,汪勇先.  核技術(shù). 2006(03)
[10]利用有限狀態(tài)機(jī)分析TCP協(xié)議握手過程的安全問題[J]. 劉湘輝,殷建平,張玲,許江.  計(jì)算機(jī)工程與科學(xué). 2002(04)

碩士論文
[1]小動(dòng)物PET時(shí)間獲取單元設(shè)計(jì)及時(shí)間校正研究[D]. 陳忻.華中科技大學(xué) 2013
[2]基于FPGA的UDP/IP硬件協(xié)議棧的研究與實(shí)現(xiàn)[D]. 葉祎恒.西安電子科技大學(xué) 2010
[3]基于千兆以太網(wǎng)的雷達(dá)數(shù)據(jù)高速采集與傳輸技術(shù)[D]. 曹書華.南京信息工程大學(xué) 2008
[4]基于PMC（PCI背卡）接口的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集卡[D]. 鄭毅.電子科技大學(xué) 2004



本文編號(hào)：2921124