正電子發(fā)射斷層掃描（PET）技術(shù)近年來(lái)發(fā)展迅速,在醫(yī)療診斷上有著廣泛的應(yīng)用前景。PET數(shù)據(jù)采集和符合處理技術(shù)是PET的關(guān)鍵技術(shù)之一。由于3D掃描成像的符合數(shù)據(jù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于2D掃描成像的符合數(shù)據(jù)量,因此,研發(fā)出一套具有高傳輸速率、高通用性以及高穩(wěn)定性的PET數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),將對(duì)PET系統(tǒng)整體性能的提升起到極大的推動(dòng)作用。近年來(lái),隨著嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展,可編程片上系統(tǒng)可將整個(gè)系統(tǒng)制作在一個(gè)芯片上,并采用軟件與硬件協(xié)同的方法,使FPGA上的硬件設(shè)計(jì)與ARM上的軟件設(shè)計(jì)具有交互性,以至于嵌入式開(kāi)發(fā)更高效。本文利用了Xilinx公司Zynq-7000系列全可編程片上系統(tǒng),ARM+FPGA的新型架構(gòu)為設(shè)計(jì)平臺(tái),研究實(shí)現(xiàn)了PET數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。同時(shí),對(duì)PET數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)傳輸?shù)缴衔粰C(jī)的符合數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。在本文中,所研究的主要工作內(nèi)容如下:（1）搭建了基于ZYNQ的PET數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用ZYNQ開(kāi)發(fā)版軟硬件均可編程的特性和豐富的IP核實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)緩存、符合板通訊以及機(jī)床控制等功能;整個(gè)系統(tǒng)采用Zynq-7020芯片作為控制核心,采用SDK進(jìn)行軟件開(kāi)發(fā),設(shè)置DMA數(shù)據(jù)傳輸、時(shí)鐘計(jì)時(shí)、GPIO對(duì)符合板的控制、... 

【文章來(lái)源】：鄭州大學(xué)河南省211工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：73 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

正電子湮沒(méi)示意圖

2PET系統(tǒng)成像原理概括9圖2.2符合探測(cè)原理示意圖在實(shí)際探測(cè)中，由于生物體組織及探測(cè)器的物理特性等因素，會(huì)造成三種類型的符合事件：真實(shí)符合事件(true)，散射符合事件(scatter)和隨機(jī)符合事件(random)如圖2.3(a)(b)(c)。真實(shí)符合事件(TrueCoincidence)：符合時(shí)間窗內(nèi)探測(cè)器捕獲的兩個(gè)光子來(lái)源于同一個(gè)湮沒(méi)事件，并且兩個(gè)光子到達(dá)探測(cè)器之前沒(méi)有與任何介質(zhì)發(fā)生作用。因此兩個(gè)探測(cè)器單元間的連線確定的LOR是真實(shí)位置信息。散射符合事件(ScatterCoincidence)：本質(zhì)上散射符合事件是“真”符合事件，但是湮沒(méi)光子對(duì)中的一個(gè)或者兩個(gè)在到達(dá)探測(cè)器之前發(fā)生了康普頓散射，損失一部分能量并改變運(yùn)動(dòng)方向。因此兩個(gè)探測(cè)器單元間的連線確定的LOR并不是真實(shí)符合位置信息。散射符合事件含有錯(cuò)誤的定位信息，導(dǎo)致PET成像系統(tǒng)空間分辨率降低，重建圖像不能反映真實(shí)位置[36]。隨機(jī)符合事件(RandomCoincidence)：在符合探測(cè)系統(tǒng)上源于不同湮沒(méi)事件的兩個(gè)光子被誤判為一個(gè)符合事件。因此兩個(gè)探測(cè)器單元間的連線確定的LOR并不是真實(shí)位置信息，這種符合事件增加了圖像的噪聲，且降低了圖像的對(duì)比度，對(duì)現(xiàn)象效果有很大的影響[37]。圖2.3三類符合事件示意圖

2PET系統(tǒng)成像原理概括9圖2.2符合探測(cè)原理示意圖在實(shí)際探測(cè)中，由于生物體組織及探測(cè)器的物理特性等因素，會(huì)造成三種類型的符合事件：真實(shí)符合事件(true)，散射符合事件(scatter)和隨機(jī)符合事件(random)如圖2.3(a)(b)(c)。真實(shí)符合事件(TrueCoincidence)：符合時(shí)間窗內(nèi)探測(cè)器捕獲的兩個(gè)光子來(lái)源于同一個(gè)湮沒(méi)事件，并且兩個(gè)光子到達(dá)探測(cè)器之前沒(méi)有與任何介質(zhì)發(fā)生作用。因此兩個(gè)探測(cè)器單元間的連線確定的LOR是真實(shí)位置信息。散射符合事件(ScatterCoincidence)：本質(zhì)上散射符合事件是“真”符合事件，但是湮沒(méi)光子對(duì)中的一個(gè)或者兩個(gè)在到達(dá)探測(cè)器之前發(fā)生了康普頓散射，損失一部分能量并改變運(yùn)動(dòng)方向。因此兩個(gè)探測(cè)器單元間的連線確定的LOR并不是真實(shí)符合位置信息。散射符合事件含有錯(cuò)誤的定位信息，導(dǎo)致PET成像系統(tǒng)空間分辨率降低，重建圖像不能反映真實(shí)位置[36]。隨機(jī)符合事件(RandomCoincidence)：在符合探測(cè)系統(tǒng)上源于不同湮沒(méi)事件的兩個(gè)光子被誤判為一個(gè)符合事件。因此兩個(gè)探測(cè)器單元間的連線確定的LOR并不是真實(shí)位置信息，這種符合事件增加了圖像的噪聲，且降低了圖像的對(duì)比度，對(duì)現(xiàn)象效果有很大的影響[37]。圖2.3三類符合事件示意圖

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[2]基于Zynq-7000 FPGA的高速信號(hào)采集處理平臺(tái)[J]. 李正軒,費(fèi)樹(shù)岷.  單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用. 2016 (02)
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[4]基于ZYNQ-7000的視頻圖像處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 孟繁星.  信息通信. 2015(08)
[5]基于異構(gòu)多核的H.264編碼器研究與實(shí)現(xiàn)[J]. 李浩,戴志濤.  軟件. 2015(01)
[6]基于Zynq-7000高速圖像采集與實(shí)時(shí)處理系統(tǒng)[J]. 楊曉安,羅杰,蘇豪,包文博.  電子科技. 2014(07)
[7]Cortex-M3的異常處理機(jī)制研究[J]. 方安平,蔡俊宇.  單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用. 2009(02)
[8]PET工作過(guò)程及工作原理分析[J]. 劉春旺.  中國(guó)醫(yī)療設(shè)備. 2008(11)
[9]小動(dòng)物PET裝置的符合系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 李可,陳亞薇,單保慈,李道武,孔偉,章志明,魏龍.  核電子學(xué)與探測(cè)技術(shù). 2008(05)
[10]基于ARM+FPGA的高速信號(hào)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 蔡弘,戴勝華.  儀器儀表標(biāo)準(zhǔn)化與計(jì)量. 2007(06)

碩士論文
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[3]基于ZYNQ的光纖總線擴(kuò)展模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 郝文韜.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2018
[4]適用于量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)的TCP/IP協(xié)議棧的VLSI設(shè)計(jì)[D]. 林弘偉.中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2018
[5]乳腺專用PET系統(tǒng)定量分析方法研究[D]. 趙然然.鄭州大學(xué) 2018
[6]無(wú)線接收機(jī)中高速DMA數(shù)據(jù)傳輸通道的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 張芳菊.電子科技大學(xué) 2018
[7]面向嵌入式圖像處理系統(tǒng)的SOPC芯片通信接口設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 唐偉.東南大學(xué) 2018
[8]基于Xilinx Zynq-7000芯片的成像開(kāi)發(fā)平臺(tái)的研究與實(shí)現(xiàn)[D]. 劉樺杰.浙江大學(xué) 2018
[9]基于Zynq-7000的AMC信號(hào)處理板的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)及應(yīng)用[D]. 張朝元.解放軍信息工程大學(xué) 2017
[10]基于ZYNQ-7000全可編程平臺(tái)的多串口控制器設(shè)計(jì)[D]. 印琪駿.云南大學(xué) 2016



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