【摘要】：正電子發(fā)射斷層成像(Positron Emission Tomograhy,PET)作為核醫(yī)學(xué)領(lǐng)域頂尖的造影技術(shù),被廣泛的應(yīng)用于多種疾病的診斷、療效評價(jià)、臟器功能研究和新藥開發(fā)等方面,在臨床醫(yī)學(xué)和科學(xué)研究中發(fā)揮著重要的作用。近年來,隨著PET閃爍探測器以及閃爍脈沖數(shù)字化技術(shù)的不斷發(fā)展,許多全新的PET系統(tǒng)架構(gòu)相繼被推出,引起了研究人員的廣泛關(guān)注。其中,基于全數(shù)字電路架構(gòu)的新型數(shù)字PET探測器的出現(xiàn)為數(shù)字PET的問世創(chuàng)造了條件。而以新型LYSO/SiPM閃爍探測器為代表的探測器技術(shù)則為實(shí)現(xiàn)超高性能的TOF-PET系統(tǒng)搭建以及PET與MRI融合開展多模醫(yī)學(xué)成像研究奠定了基礎(chǔ)。眾多的數(shù)據(jù)通道一直是PET成像系統(tǒng)所面臨的問題,其中基于SiPM的新型PET系統(tǒng)尤其突顯。本文針對這一問題并結(jié)合新的閃爍脈沖數(shù)字化技術(shù)-多電壓閾值采樣方法(Multi-Voltage Threshold,MVT)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了多通道閃爍脈沖數(shù)字化系統(tǒng),為基于SiPM的閃爍探測器信號讀出提供了解決方案。本文首先通過建立仿真數(shù)據(jù)庫對MVT方法實(shí)現(xiàn)SiPM閃爍脈沖數(shù)字化進(jìn)行了系統(tǒng)性的研究。在仿真的基礎(chǔ)上,通過改進(jìn)經(jīng)典MVT采樣電路,提出了電路結(jié)構(gòu)更為緊湊、便于大規(guī)模集成的FPGA-Only MVT采樣電路并對其性能進(jìn)行了評估。在此基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了48通道閃爍脈沖數(shù)字化系統(tǒng),并從功耗、死時(shí)間以及閃爍脈沖數(shù)字化性能等方面進(jìn)行了全面評估。最后,本文圍繞多通道MVT閃爍脈沖數(shù)字化采樣電路的系統(tǒng)集成、升級、性能優(yōu)化展開了深入而全面的研究和討論。
[Abstract]:Positron emission tomography (Positron Emission Tomograhy,PET) is one of the leading imaging techniques in nuclear medicine, and has been widely used in the diagnosis of many diseases, evaluation of efficacy, organ function research and the development of new drugs. It plays an important role in clinical medicine and scientific research. In recent years, with the continuous development of PET scintillation detector and scintillation pulse digitization technology, many new PET system architectures have been launched one after another, which has attracted wide attention of researchers. Among them, the emergence of a new digital PET detector based on full digital circuit architecture creates conditions for the advent of digital PET. The new type of LYSO/SiPM scintillation detector is the basis for the establishment of ultra-high performance TOF-PET system and the fusion of PET and MRI for multimode medical imaging. Many data channels are always the problem of PET imaging system, especially the new PET system based on SiPM. In this paper, a multi-channel digital system of scintillation pulse is designed and implemented by combining with a new digital technique of scintillation pulse (Multi-Voltage Threshold,MVT). It provides a solution for signal readout of scintillation detector based on SiPM. In this paper, the systematic research on the realization of SiPM flicker pulse digitization by MVT method is carried out by establishing the simulation database. On the basis of simulation, by improving the classical MVT sampling circuit, a FPGA-Only MVT sampling circuit which is more compact and convenient for large-scale integration is proposed and its performance is evaluated. On this basis, the 48 channel flash pulse digitization system is designed and implemented, and the power consumption, dead time and digital performance of the flash pulse are comprehensively evaluated. Finally, the system integration, upgrade and performance optimization of multi-channel MVT scintillation pulse digital sampling circuit are studied and discussed thoroughly in this paper.
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TH789

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本文編號：2341508