基于FPGA的數(shù)字化SPECT探頭系統(tǒng)設(shè)計(jì).pdf

1、核醫(yī)學(xué)儀器在現(xiàn)代醫(yī)療領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用于臨床診斷和醫(yī)學(xué)研究，它可以進(jìn)行功能成像，反映器官的動(dòng)態(tài)特征，對(duì)疾病特別是腫瘤的早期診斷有著重要的意義。目前臨床上應(yīng)用最廣泛的核醫(yī)學(xué)儀器是單光子發(fā)射型計(jì)算機(jī)斷層，即SPECT。 SPECT主要由探頭、旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)機(jī)架、計(jì)算機(jī)及輔助設(shè)備三部分組成。其中探頭是系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集處理的部分，其主要任務(wù)是采集核素發(fā)出的γ事件，并對(duì)其進(jìn)行初步選擇，將有效事件的位置信息和能量信息傳送給計(jì)算機(jī)進(jìn)行后期校正和圖像重建

2、。探頭部分直接關(guān)系著系統(tǒng)的靈敏度和分辨率，影響著系統(tǒng)的精度和成像質(zhì)量。 論文主要介紹數(shù)字化SPECT探頭部分的設(shè)計(jì)。該設(shè)計(jì)中采用基于現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)的數(shù)字電路來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的模擬電路。將從光電倍增管中傳出的信號(hào)經(jīng)過前置放大和程控放大后直接進(jìn)行高速A/D轉(zhuǎn)換輸入到FPGA中，在FPGA中完成后續(xù)運(yùn)算，計(jì)算出γ事件發(fā)生的位置和能量。在FPGA中還加入硬件的能量校正和線性校正部分，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)校正。FPGA采用Altera

3、的StratixⅡ系列，它具有大量高密度的邏輯單元和豐富的數(shù)字信號(hào)處理模塊(DSP塊)，配合Altera公司的QuartusⅡ設(shè)計(jì)軟件使系統(tǒng)設(shè)計(jì)變得更容易。 本論文詳細(xì)介紹了探頭電子學(xué)部分的設(shè)計(jì)，其中包括模擬部分和數(shù)字部分。模擬部分主要由前置放大和程控放大、信號(hào)成形和高速A/D轉(zhuǎn)換構(gòu)成；數(shù)字部分主要包括FPGA部分的各個(gè)模塊設(shè)計(jì)及其仿真、系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)及優(yōu)化等方面的內(nèi)容，該部分是本文的重點(diǎn)和創(chuàng)新點(diǎn)。 采用基于FPGA的