本文選題：正電子斷層掃描 + 數(shù)字化采樣�。� 參考：《華中科技大學》2012年博士論文

【摘要】：正電子斷層掃描（Positron Emission Tomography，PET）是一種非侵入性的功能成像設備，能夠無創(chuàng)、定量、動態(tài)的評估活體內(nèi)各種器官的代謝水平、生化反應、功能活動和灌注，在腫瘤、心血管、神經(jīng)系統(tǒng)等疾病的臨床診斷，以及相關(guān)疾病的病理學研究、藥理學研究、藥物開發(fā)等研究領域發(fā)揮這巨大的作用。 為了進一步提高PET圖像質(zhì)量，高計數(shù)能力、高分辨率性能是PET儀器發(fā)展的趨勢。傳統(tǒng)PET數(shù)據(jù)獲得系統(tǒng)都是基于模擬技術(shù)實現(xiàn)的，由于數(shù)據(jù)獲得過程中大量的積分電路，嚴重的限制著PET系統(tǒng)計數(shù)率的提高。此外，模擬電路抗干擾能力較弱，容易受到溫度等外界環(huán)境的干擾，且由于PET系統(tǒng)中數(shù)據(jù)處理通道數(shù)目眾多，使得基于模擬技術(shù)的PET系統(tǒng)性能難以維護。由于數(shù)字系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)流水線的處理結(jié)構(gòu)，并具有較強的抗干擾能力，基于數(shù)字化技術(shù)的PET數(shù)據(jù)獲得系統(tǒng)實現(xiàn)，是近幾年P(guān)ET設備開發(fā)的熱點問題之一。但由于PET探測器產(chǎn)生的閃爍脈沖速度很快，目前主流的基于LSO/LYSO閃爍晶體的PET探測器輸出的閃爍脈沖，上升時間約2～10ns，下降沿余輝時間常數(shù)40～50ns，使用ADC直接對閃爍脈沖采樣，則要求ADC具備很高的采樣率。這使得開發(fā)數(shù)字化的PET數(shù)據(jù)獲得系統(tǒng)變得十分困難。 本文針對PET探測器閃爍脈沖，研究了利用數(shù)字化采樣方法直接數(shù)字化閃爍脈沖，以及數(shù)字化脈沖處理方法獲取閃爍脈沖的時間信息、能量信息、位置信息。全面、系統(tǒng)地研究了基于傳統(tǒng)ADC對閃爍脈沖直接采樣的數(shù)據(jù)獲得方法，并評估了ADC采樣率、ADC工作模式、數(shù)值積分區(qū)間等多種因素分別對獲取閃爍時間、能量、位置信息的影響。同時，本文研究了基于多閾值（Multi-Voltage Thresholds，MVT）采樣方法直接數(shù)字化PET閃爍脈沖的數(shù)據(jù)處理方法，分別獲取PET閃爍脈沖的時間信息、能量信息和位置信息。全面的評估了閾值個數(shù)、閾值電壓設置等因素分別對獲取脈沖時間信息、能量信息和位置信息的影響。并根據(jù)多閾值采樣獲取閃爍脈沖采樣點的特點，分別針對獲取脈沖能量信息提出了下降沿誤差校正的改進處理方法，和針對位置信息獲取的低幅值閾值設置方法，能夠更準確的獲取PET閃爍脈沖信息，更一步完善了基于多閾值采樣的PET閃爍脈沖信息獲取方法。 本文提出了一種新穎的堆積事件數(shù)字化處理方法（DiSER方法）。該方法能夠從數(shù)字閃爍脈沖中，甄別出堆積事件脈沖，并依據(jù)閃爍脈沖模型，依次重建出堆積事件中各個單次事件脈沖。進而各個單次事件的信息，包括能量、時間、位置等，可以從重建的脈沖中獲取。實驗證明，DiSER方法能夠在計數(shù)率高達7MCPS（Mega-Counts per Second, MCPS）的情況下，能夠較好的恢復堆積事件中各個單次事件的能量信息和時間信息；能夠在計數(shù)率高達11MCPS的情況下，能夠較好的恢復各個單次事件的位置信息，獲得沒有偽位置點的位置譜。實驗同時證明了，DiSER方法能夠在高計數(shù)率的情況下，，顯著的提高符合計數(shù)率。
[Abstract]:positron emission tomography ( PET ) is a non - invasive functional imaging device capable of evaluating the metabolic level , biochemical reaction , functional activity and perfusion of various organs in vivo without wound , quantitative and dynamic , and plays an important role in the clinical diagnosis of diseases such as tumor , cardiovascular system and nervous system , pathological study of related diseases , pharmacological research , drug development and the like .

In order to further improve PET image quality , high counting capability and high resolution performance are the trend of PET instrument development . The traditional PET data acquisition system is based on analog technology . Because of the large number of data processing channels in PET system , the performance of PET system is difficult to maintain due to the large number of data processing channels in PET system .

In this paper , the method of obtaining the time information , energy information and position information of the scintillation pulse is studied by means of the digital sampling method . The data processing method based on the multi - threshold sampling method is used to obtain the time information , energy information and position information of the scintillation pulse .

This paper presents a novel method for digital processing of accumulation events ( DiSER method ) . The method is able to select the pulse of accumulation events from the digital scintillation pulse , and then reconstruct the pulse of each single event in the stacking event according to the scintillation pulse model . The information of each single event , including energy , time , position and so on , can be obtained from the reconstructed pulse .
Experiments prove that the DiSER method can remarkably improve the coincidence counting rate in the case of high count rate .

【學位授予單位】：華中科技大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2012
【分類號】：R814.42

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本文編號：1880379