MR-PET閃爍脈衝信號檢測與成像方法研究

《MR-PET閃爍脈衝信號檢測與成像方法研究》是依託深圳大學，由紀震擔任項目負責人的聯合基金項目。

基本介紹

• 中文名：MR-PET閃爍脈衝信號檢測與成像方法研究
• 項目類別：聯合基金項目
• 項目負責人：紀震
• 依託單位：深圳大學

項目摘要

MR-PET雙模成像技術存在光電倍增管在強磁場中不能正常工作導致PET設備無法成像的科學難題。矽光電倍增器（SiPM）是一種新型光電器件，可以在MRI強磁場中工作而性能不受干擾。本項目研究基於SiPM的全數字MR-PET雙模信號檢測和成像系統的關鍵問題和核心方法，從研究SiPM輸出閃爍脈衝信號的特性入手，建立閃爍脈衝特性模型，進一步探索採用CMOS積體電路技術實現閃爍脈衝直接數位化的MVT方法，解決其中超高速採樣和皮秒量級精確測時等關鍵技術，為MR-PET雙模成像系統高性能、同時、同位置成像的實現奠定方法和技術基礎，達到在時間和空間上同步觀測解剖結構和功能活動的目的。. 研究成果通過SiPM閃爍脈衝的直接數位化提高MR-PET探測系統時間解析度，是新一代全數字MR-PET雙模醫學信號檢測與成像系統的基礎，可為廣東地區高端醫學影像科學提供核心共性技術支持，實現在國際研究前沿的突破。

結題摘要

光電倍增管在強磁場中不能正常工作而導致PET設備無法成像是醫學影像科學的一個科學難題。矽光電倍增器（SiPM）具有可以在MRI強磁場中工作而性能不受干擾的特性，基於新型SiPM器件的MR-PET雙模成像技術是一種重要的解決方案。本項目研究基於SiPM的全數字MR-PET雙模成像系統中的關鍵問題和核心方法，通過SiPM閃爍脈衝特性的研究探索採用CMOS積體電路技術實現閃爍脈衝直接數位化的MVT方法，為MR-PET雙模成像系統高性能、同時、同位置成像的實現奠定方法和技術基礎。 本項目完整建立了面向MRI-PET探測器的SiPM閃爍脈衝統計分析模型，創新地提出了基於二次規劃的QP方法、基於貝葉斯原理的MVT能量測量方法和閃爍脈衝分類器方法，有效提高了脈衝信號分析的時間和能量解析度；提出了正則化平板MR-PET成像算法消除了偽影和形變現象；提出了Si-BDM探測器、帶窗平板PET、及MRMS平行孔徑準直器等新型架構，在抑制PET/MR互擾、操作性、視場擴展等方面顯著改善了系統性能。 本項目深入研究了閃爍脈衝超高速採樣、皮秒級高精度測時、系統自校準等關鍵問題，掌握了基於CMOS積體電路直接數位化閃爍脈衝的核心技術，率先實現了閃爍脈衝信號處理的多通道MVT數位化系統，設計了多通道閃爍脈衝信號MVT數位化晶片並成功流片，達到了時間解析度優於30 ps的技術水平，奠定了新一代全數字MR-PET雙模醫學信號檢測與成像系統核心硬體的技術基礎。 通過本項目的工作發表論文29篇，申請發明專利10項，獲得積體電路布圖設計登記證書12項，掌握了基於統計信號分析SiPM閃爍脈衝檢測和基於CMOS積體電路的多通道脈衝信號MVT數位化方法等核心技術的自主智慧財產權，奠定了新一代全數字MR-PET雙模醫學信號檢測與成像系統的基礎，可為高端醫學影像科學在國際研究前沿的突破提供核心共性技術支持。