DRS4在PET上的应用研究

利用8+1通道DRS4采集板作为PMT的电子学读出和数据采集系统,由H8500耦合La Br3晶体阵列以及XP20D0耦合La Br3晶体条组合成的探测器对22Na 511 ke Vγ射线进行了测试。经波形数字化处理后,单个La Br3晶体条FWHM为3.42%,DRS4系统获得La Br3晶体阵列位置映射图散点清晰,一维位置谱峰Sigma值小于CAMAC系统。实验表明:DRS4满足PET数据采集系统要求,可大幅消减电子学的规模和功耗,有利于PET系统的小型化和降低搭建成本。     

乳腺影像学专用PET探测器模块设计

为进一步提升乳腺影像学专用PET系统的空间位置分辨率,基于LYSO晶体与位置灵敏光电倍增管耦合,设计了一种专用LYSO-PET探测器模块。探测模块由12×12根1.5 mm×1.5 mm×10 mm LYSO晶体条阵列与PS-PMT耦合组成,通过PXI 8501采集系统,获取入射粒子的2D泛场图像、能量信息及位置信息。该探测模块平均位置分辨率可达0.22 mm(本征)和0.55 mm(²²Na探测条件下);平均能量分辨率为22.4%(²²Na探测条件下)。双探头PET系统FOV中心²²Na点源轴向空间分辨率可达1.13 mm。探测器模块已基本满足位置分辨率要求,为实现亚毫米乳腺影像学专用PET系统提供了硬件支持。     

基于连续晶体PET探测器模块电子学设计

和传统的基于分割晶体PET探测器相比,基于连续晶体的PET探测器具有设计结构简单、能量分辨率高、探测器效率高以及低造价等优点,近年来得到广泛的研究。基于连续晶体PET探测器的最大难点是要用探测器获得闪烁光分布,进而通过作用点定位算法计算γ光子的作用位置。探测器模块电子学需要读出和获取闪烁光的分布,因而电子学变得相对复杂。论文针对自行建立的基于连续LYSO晶体和神经网络定位算法的PET探测器模块的信号读出和数据获取的要求,设计和实现了64通道数据读出和获取电子学系统。该系统采用8片8通道、50 Mbps、串行输出、12 bit ADC对每个通道进行数字化,从海量的核事例中遴选出有效的核事例,在FPGA内实现数据打包、定时符合、基线恢复等功能。经过测试,电路各通道噪声低,增益一致性好。整个电子学系统结构紧凑、性能优良,适合基于连续晶体PET探测器的相关实验研究和应用研究。     

光导厚度对基于高分辨率LYSO和SiPM阵列PET探测器性能的影响

正电子发射计算机断层显像(Positron Emission Tomography,PET)是一种高灵敏和具有定量测量能力的分子影像方法,PET探测器通常由高探测效率的晶体阵列和位置灵敏或阵列光探测器组成,PET探测器的位置分辨率主要由晶体单元的大小和晶体分辨图的质量决定。使用现有小动物PET探测器常用的硅酸钇镥(Lutetium-yttrium Oyorthosilicate,LYSO)晶体阵列和硅光电倍增管(Silicon Photomultipliers,Si PM)阵列,系统地研究了晶体阵列和Si PM阵列之间光导的厚度对探测器晶体分辨图和能谱的影响。所使用的晶体阵列为12×12,单个晶体尺寸为0.89 mm×0.89 mm×10 mm,Si PM为日本滨松的4×4阵列,单元大小为3 mm×3 mm,间距为3.2 mm,光导使用厚度为0.5 mm、1.0 mm、1.5 mm、2.0 mm和2.5 mm的有机玻璃。实验结果表明:晶体分辨图的均匀性和对边缘晶体的分辨能力随着光导厚度的增加而改善,但随着光导厚度的增加,晶体分辨图中每个晶体单元的斑点大小增加,整个晶体分辨图的动态范围缩小。光导的使用几乎不改变晶体能谱的全能峰峰位和能量分辨率。综合以上因素,确定最佳的光导厚度为1.5 mm,本结果可对使用晶体截面约为1 mm×1 mm的晶体阵列和单元大小为3 mm×3 mm的Si PM阵列研发小动物PET探测器提供重要参考作用。     

多时空通道中子注量率密度数据采集系统方案设计

介绍了用在加速器驱动核能系统(ADS)次临界原理验证装置上的微机化多时空通道中子注量率密度数据采集系统设计方案．该数据采集系统用于采集多个空间位置的中子注量率密度水平随时间变化的数据。     

基于SOM神经网络和均值漂移算法的DOI-PET探测器泛场图像晶体识别

正电子发射断层扫描(PET)是一种功能性核医学成像设备,已广泛应用于临床检验和临床前研究。其核心探测器主要采用闪烁晶体阵列耦合光电器件阵列的模块化设计。该类型探测器需要对其泛场图像进行分割,制作晶体位置查找表。本文开发了一种针对双层错位的DOI-PET探测器的泛场图像晶体响应中心自动识别和分割算法。基于奇异值分解和均值漂移的算法实现顶层晶体中心的识别;基于自组织映射(SOM)神经网络的算法和均值漂移实现底层晶体中心的识别;采用基于欧氏距离的算法,实现了泛场图像晶体单元的分割。将本文所开发的算法用于整环(48张)PET泛场图像,晶体模块中心识别的准确率为99.34%,完成分割整张泛场图像的平均耗时为101 s。测试结果表明,本文所开发的泛场图像晶体响应中心自动识别和分割算法适用于双层错位的DOI-PET探测器,算法鲁棒性强、准确率高、运算速度快。     

二维阵列电离室探测器数据采集系统设计

介绍了用于对肿瘤放射治疗进行剂量验证的二维阵列电离室探测器的数据采集系统的设计与开发。文章描述了该二维阵列电离室探测器系统的构成以及工作原理,重点讨论了该探测器的数据采集子系统的设计过程,并完成了由前置放大器、前放控制器、数据采集控制器构成的数据采集子系统的开发。用户端可通过TCP/IP方式对探测器系统的参数进行设置,并进行数据高速采集、获取和进一步的处理。     

采用GPIB总线的硅微条探测器数据采集系统

硅微条探测器具有高位置分辨性能，但数据的采集十分复杂。采用符合ＮＩＭ标准的ＧＰＩＢ总线数据采集系统具有价格低，便于扩展，开发简单等优点，实现了硅微条探测器的数据采集和传送，获取了输出幅度谱，ＧＰＩＢ数据传递速度为２０ＫＢ／ｓ。     

晶体表面特性对PET探测器性能的影响

<正>电子发射断层成像(Positron Emission Tomography,PET)作为最灵敏和具有定量测量能力的功能分子影像技术,越来越广泛地应用于生物医学研究,如疾病的动物模型、新药物的研发和新治疗方法的评估等。提高探测器的性能是改进PET仪器性能的关键,PET探测器通常由分割的闪烁晶体阵列和光探测器组成,文中使用位置灵敏光电倍增管和不同晶体表面特性的硅酸钇镥((Lu,Y)2Si O5,LYSO)晶体阵列,对新型的双端读出三维PET探测器和传统的单端读出二维PET探测器的性能进行了测量。实验结果表明,对于双端读出PET探测器,两种晶体阵列提供相近的晶体分辨图和能量分辨率,但非抛光晶体阵列提供好的深度分辨率,双端读出PET探测器需要使用表面不抛光的晶体阵列;对单端读出PET探测器,抛光晶体阵列提供好的晶体分布图和能量分辨率,单端读出PET探测器需要使用表面抛光的晶体阵列。     

PET探测器晶体研发现状

本文综述了PET系统γ探测器晶体的研发现状。重点介绍了Na I(Tl)、BGO、LSO/LYSO和CZT的γ探测效率、光产额、光谱、光衰减时间常数、能量分辨率等性能,以及它们对临床PET和小动物PET的整机尺寸、位置分辨率、散射分数以及灵敏度等性能的影响。论文比较了部分国产PET系统和国外PET系统的性能,可为我国PET系统γ探测器晶体的研发与应用提供参考和借荐。     

SSRF生物大分子晶体学线站用户数据采集系统

上海光源(SSRF)生物大分子晶体学线站BL17U1是结构生物学研究领域的重要平台,SSRF的高性能和光束线的高性能使得用户能快速采集晶体衍射数据。为了能够最大程度的利用好光束线站的物理性能和硬件配置,必须开发一整套的可靠、用户友好的控制与数据采集系统。根据用户实验需求,BL17U1开发了基于分布式控制系统EPICS及Blu-Ice生物大分子晶体学线站的控制与数据获取系统。该系统稳定可靠、功能完善,宜于用户实验操作。     

工业数据采集和智能数据处理系统在岭澳核电站的应用

对岭澳核电站1、2号机组采用的KIT工业过程数据采集系统的功能和应用程序接口软件进行了分析研究。介绍了自主开发的基于Web的实时数据采集和在线数据发布监控系统,该系统实现了实时采集工业数据并上网发布,对生产过程进行远程监控和仪器、仪表的故障诊断等功能另外还讨论了基于神经网络技术的智能数据处理系统在核电站发电功率预测中的应用。     

PET数据采集系统中数据对齐时序控制的设计

对PET(Positron Emission Tomography)数据采集系统中数据传输时序的不确定性进行了深入的分析,并提出了一种基于FPGA的解决方案,对核事例数据中各种数字化信息进行严格的时序控制,提高了符合处理的可靠性,提升了整个系统的性能.此设计方案已经成功应用于乳腺专用PET系统.     

基于EPICS的数据采集系统

本文介绍了在加速器控制系统和束流测量系统中广泛应用的EPICS开发平台，并在Redhat 6.2操作系统上建立了一个基于EPICS的数据采集系统，利用该系统实现了束流位置探头的快速标定。     

一维位置灵敏法拉第筒的数据获取系统

简要介绍兰州重离子加速器国家实验室320 kV高压ECR实验平台原子分子物理终端上使用的一维位置灵敏法拉第筒的数据获取系统。该系统硬件由64通道电流/电压转换放大器和PCI-6224数据采集卡构成,并通过编写LabVIEW程序,实现数据的准确、同步、实时与高速采集。经验证,该获取系统简单易用,可靠性高,完全符合设计要求。     

基于Bluesky的荧光面扫描技术

上海光源硬X射线微聚焦光束线站的控制及数据采集系统均是在EPICS(Experiment Physics and Industrial Control System)环境下开发的,但基于EPICS软件的荧光扫描系统无法满足荧光面扫描实验的一些特定要求,包括扫描数据实时显示、变步长扫描、多个任意位置样品连续扫描等。对此,采用了Bluesky与EPICS软件相结合的方法,基于Python语法结构设计了控制和数据采集系统,集成了运动控制、光强探测和荧光信号采集功能,实现了数据表格的实时显示、荧光图谱的绘制、自适应步长扫描和峰值数据自动计算、多个任意位置样品连续扫描和二维方形螺旋扫描等荧光面扫描相关技术。该系统使用户简单操作即可完成复杂的荧光面扫描,提高了实验灵活性和实验效率。     

基于多种探测算法结果分级融合的PET探测器晶体查找表建立算法

高分辨率是现代正电子发射型断层显像仪(Positron Emission Tomography,PET)设备最重要的技术指标之一,高分辨率PET探测器通常由海量闪烁晶体组成,这使得探测器校准时,晶体查找表建立的工作量大幅增加,从而对相关自动化算法的鲁棒性提出了更高的要求。目前,晶体阵列的矫正主要依赖固定放射源对探测器晶体阵列成像得到的光子二维位置直方图。高分辨率PET探测器的晶体阵列中晶体个数增多,尺寸变小,导致二维位置直方图信噪比下降,且非线性形变更加复杂,使已有的晶体查找表建立算法都无法得到理想的自动化效率。在测试了多种前沿的晶体查找表建立算法后发现,某些算法的结果之间有很强的互补性,可以通过将多种算法结果相融合的方法得到优于单一探测算法的结果。因此提出了一种基于多种探测算法结果分级融合的晶体查找表建立算法,在实现过程中选取了三种互补性较强的晶体探测方法,分级融合其结果,大幅度降低了二维位置直方图上晶体分割的出错概率,获得了鲁棒的结果。     

高清一体化PET/MRI脑图像分割对比研究

一体化正电子发射断层成像(Positron Emission Tomography,PET)/磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging,MRI)是将PET和MRI有机整合成一体的新型多模态医学影像系统,结合了MRI系统的软组织高分辨率与多参数多功能成像特性和PET系统的放射性示踪剂代谢高灵敏度以及数据定量化特性,常用于脑神经疾病的诊断。在PET/MRI脑部扫描中,脑区分割对脑图像定量研究具有重要的意义。目前行业通用的方法是基于脑图谱的分割方法,该方法既可以用于MRI图像也可以应用于PET图像。在一体化PET/MRI的临床科研中,由于PET和MRI图像同时采集、配准精度高,因此只需选取PET或者MRI图像进行基于图谱的分割,再将分区映射到另一模态图像即可。通过对比实验,将基于PET和MRI两种不同的图谱方案得到的脑区分割结果进行准确性比较。实验结果显示:基于PET的分割结果与金标准的平均dice值为0.64,而基于MRI的分割结果的平均dice值为0.74,表明利用MRI图像进行配准得到的脑区分割结果更精确。     

高能X射线成像装置数据采集与传输系统设计

为满足高能X射线成像装置对并行数据实时采集以及远距离传输的要求,开发了一套嵌入式并行数据采集与网络传输系统。该系统用FPGA实现多通道并行数据的实时采集,用ARM完成了数据的缓存以及基于TCP协议的以太网数据传输。此系统已成功应用于多台高能X射线成像装置中,运行稳定。     

基于LabVIEW的多通道数据采集系统

采用NI PCI-MIO-16E-1数据采集卡为硬件平台,以LabVIEW为开发软件,采用NI-DAQmx驱动程序和TDMS高速数据流文件,开发了一套多通道数据采集系统。最高可实现16道信号同时采集,同时实现数据的实时后处理、在线监测和实时图形显示。该系统在现代测控、自动化和大型科学实验研究中具有重要的应用价值。