小型動(dòng)物正電子發(fā)射斷層掃描儀數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的研制.pdf

1、正電子發(fā)射斷層掃描儀(PositronEmissionTomography，PET)是一種重要的核醫(yī)學(xué)成像設(shè)備。近年來(lái)，PET在臨床診斷、療效評(píng)價(jià)和基礎(chǔ)研究等方面均已顯示出獨(dú)特的優(yōu)越性，它代表了當(dāng)代最先進(jìn)的無(wú)創(chuàng)傷性高品質(zhì)影像診斷技術(shù)。小動(dòng)物PET是專(zhuān)用于靈長(zhǎng)類(lèi)、嚙齒類(lèi)等小型動(dòng)物的PET掃描儀，在醫(yī)學(xué)、分子生物學(xué)和新藥開(kāi)發(fā)等方面均有著廣泛應(yīng)用。在小動(dòng)物PET系統(tǒng)中，由探測(cè)器及前端模擬電路產(chǎn)生的模擬信號(hào)，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)完成模數(shù)(AD)轉(zhuǎn)換

2、和數(shù)據(jù)處理后由符合電路傳送到計(jì)算機(jī)完成圖像重建。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的性能將直接影響小動(dòng)物PET的成像質(zhì)量。 本論文系統(tǒng)地介紹了小動(dòng)物PET數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的研制工作。首先從正電子斷層掃描的原理入手，介紹了PET技術(shù)的特點(diǎn)和儀器的基本結(jié)構(gòu)。通過(guò)對(duì)小動(dòng)物PET儀器前端探測(cè)器和模擬電路的工作原理及輸出信號(hào)的特點(diǎn)進(jìn)行分析，探討了小動(dòng)物PET數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的功能和性能要求。以此為依據(jù)，提出了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，從硬件和軟件兩個(gè)方面詳細(xì)介紹了該系統(tǒng)

3、的結(jié)構(gòu)，給出了相應(yīng)的結(jié)構(gòu)框圖、原理圖和相關(guān)軟件說(shuō)明。著重分析了模數(shù)轉(zhuǎn)換部分、FPGA(現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列)部分以及單片機(jī)部分的硬件電路和相應(yīng)的軟件設(shè)計(jì)。最后對(duì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的性能進(jìn)行了測(cè)試和評(píng)價(jià)。測(cè)試結(jié)果表明，此數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)能夠成功地對(duì)多個(gè)探測(cè)器產(chǎn)生的模擬信號(hào)進(jìn)行同步測(cè)量和分析，系統(tǒng)工作頻率最高可達(dá)50M，對(duì)應(yīng)的噪聲控制在10mv以?xún)?nèi)。 小動(dòng)物PET數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)綜合運(yùn)用了先進(jìn)的高速多通道模數(shù)轉(zhuǎn)換技術(shù)、LVDS(低電壓差分信號(hào))傳輸技