ADI正电子发射断层扫描 (PET)解决方案

PET系统原理和典型架构

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正电子发射断层扫描(PET)是一种无创成像技术,可通过检测某些放射性示踪剂注射到人体时发射的伽马射线,来生成三维医学图像。PET扫描生成数字图像,在很多情况下,这些图像能够识别出最常见的癌症,包括肺癌、乳腺癌、直肠癌、淋巴癌和黑色素瘤癌。从技术上讲,PET是一种医学成像技术,可在发现解剖结构变化之前,以影像方式呈现分子水平的生理病变情况。当放射性物质发射的正电子与组织内的电子碰撞时,会产生伽马射线。这种碰撞产生一对伽马射线光子,它从碰撞位置沿相反方向发射,被安装在人体周围的伽马射线探测设备检测到。

PET系统包括信号检测和处理、一致性处理、响应线(LOR)存储器和图像重建。探测器是位于支架孔周边的圆环,它由数千个闪烁晶体和 数百个光电倍增管(PMT)组成。闪烁晶体将伽马射线转换为可见光,并通过PMT进行放大。然后,PMT的电流输出信号转换为电压,并由 低噪声前置放大器(LNA)进行放大,再进入可变增益放大器(VGA)以补偿PMT的差异变化。VGA的输出传送到两条路径,一条是数据路径,另 一条是时间路径。在数据路径中,VGA的输出进行滤波和直流偏移补偿,然后传送到模数转换器(ADC)。通常使用现场可编程门阵列(FPGA) 来处理ADC输出数据以获取能量信息。在时间路径中,来自四个或更多邻近通道的信号进行汇合,此组合信号输入到超高速比较器。使 用比较器的输出信号和超高速时钟来生成数字时间戳,以便获取时间信息。一致性处理器需根据能量和时间信息,在反向探测器模块上 查找匹配的单个光子事件。这个正反方向光子形成的线称为响应线。通过分析数万个LOR,后端图像信号处理器可将碰撞活动重建并显 示为三维图像。

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参考电路
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