《超高活度PET/MRI探頭讀出電子學研究》是依託清華大學，由龔光華擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：超高活度PET/MRI探頭讀出電子學研究
- 依託單位：清華大學
- 項目負責人：龔光華
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
PET/MRI雙模式系統具有同時獲得分子層面功能信息和高解析度解剖結構信息的優點。生物藥物代謝過程研究要求PET/MRI具備數秒量級的超快速動態成像能力，研發超高計數率PET探頭是PET/MRI雙模式動態成像的急迫需求。.本項目基於採用LYSO晶體和SiPM探測器件的PET探頭方案，研究從脈衝處理電路到數字邏輯的完整電子學處理流程，解決限制計數率性能的關鍵技術問題，使其滿足高達500MBq活度條件下的採集成像需求，提升PET/MRI動態成像能力。.項目將發展快速信號成形和處理技術，降低信號堆積幾率；利用過閾時間TOT技術簡化信號讀出結構，提高系統通道密度；提高信號時間測量精度，縮小符合時間視窗寬度，剔除隨機符合事件；開發基於數字時間標籤的數據處理方法，並利用最新的背板匯流排技術實現創新的分散式線上符合處理架構，提升高計數率條件下數字處理邏輯的性能。項目將搭建完整的系統樣機並完成實際套用測試
結題摘要
PET/MRI雙模式系統具有同時獲得分子層面功能信息和高解析度解剖結構信息的優點，本項目研究目標是實現基於新型SiPM矽光電倍增管具有高計數率和高時間解析度的的PET/MR內嵌探頭。項目對雙輸出SiPM性能和讀出方法、定製的前端ASIC晶片、雙層DOI閃爍晶體的SiPM探測陣列模組、全數位化的分散式PET信息處理架構等關鍵技術展開研究。採用全數字的模組化設計方法，解決從前端探測器模擬處理電路到系統採集的完整數字處理流程，形成可以靈活擴展的PET探測器模組，建設完整的PET內嵌探頭的樣機，並開展系統級成像研究，達到了較好的成像指標。項目研究了雙輸出SiPM器件的信號特徵並最佳化設計了其讀出電路，能實現高能量分辨和高時間分辨的信號讀出；設計了多通道SiPM讀出晶片，採用多階可調參數的快速信號成形電路，降低了信號堆積率，並通過快慢通道的符合機制濾除了暗噪聲；利用FPGA延遲鏈TDC和採樣ADC實現單光子時間的前端數位化，開發了基於全數位化信息的PET信息處理框架，解決了數據到達時間晃動、分布插入式排序和基於時間戳的符合邏輯處理方法等關鍵邏輯，通過增加流水線深度，提高運行頻率能夠支持極高的計數率；利用分散式時間網路同步WR技術，無需使用特殊的硬體連結，在單光纖上實現了探測器模組的時間同步、數據採集和系統控制，極大的簡化了整機結構，提高了系統靈活性。項目的研究成果為高性能的PET設備提供了基礎，可直接套用到產品開發中，其發展的分散式時間測量和同步技術能夠在其他套用領域得到套用。
