PET快电子脉冲时间信息捕获关键问题与采集方案研究

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正电子发射计算机断层扫描装置(Positron Emission Tomography, PET)可非侵入地提供生物活体中放射性示踪剂分布的断层图像,是当今最高层次的核医学诊断与研究技术之一。本文对PET快电子脉冲时间信息捕获过程所涉及的关键问题进行了研究,并在以下几个方面取得进展。针对常规的单片高速AD芯片采样PET快电子脉冲成本过高的问题,本文将多片低速AD并行交替采样技术引入到快电子脉冲数字化过程,以有效降低时间信息捕获系统成本。分析了交替采样理论的数学原理,设计了主控芯片控制下两片AD并行交替采样的脉冲数据采集和显示软硬件系统,完整且不失真地重构了原始输入信号。为深入认识PET快电子脉冲启动时间的发生规律,预测堆积脉冲的发生概率,基于核医学开发工具包GATE (Geant4Application for Tomographic Emission),建立了LYSO闪烁晶体PET探测器环的计算机仿真模型,以二维和三维两种方式采集了典型的放射活度下伽马光子与探测器的作用时间序列。在上述工作的基础上,本文开发了快电子脉冲启动时间间隙提取的源代码,利用计算机仿真模型的输出提取出相关数据,建立了PET快电子脉冲启动时间间隙的概率分布直方图。研究了负指数分布极大似然参数估计的数学实现过程,求解参数并进行假设检验,为PET时间甄别系统关键技术参数设计提供指导依据。
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