新型波形甄别器的设计

随着天体的硬Ｘ射线辐射的实验观测的发展，对于脉冲形状甄别器（ＰＳＤ）提出了苛刻的要求，使得原来的基于脉冲前沿测量的甄别器难以适应这类实验的需要。本文提出一种新的ＰＳＤ，它充分利用了包含在光电管输出波形的前沿及后沿中的闪烁晶体的发光衰减时间的信息，因此具有较高的甄别效率，能有效地抑制Ｃｏｍｐｔｏｎ成分，它特别适用复合晶体探测器。本工作分为二部分，本文是第一部分，叙述研制这种新型的ＰＳＤ的原理与必要性，并给出对这套线路的蒙特卡洛计算模拟的结果。本工作的第二部分给出具体的线路及测试结果。     

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。     

GRM复合晶体探测器读出系统设计

针对SVOM卫星中的γ暴监视仪的叠成闪烁体探测器,设计了一套混合信号读出系统,用于获取GRM复合晶体探测器输出电压脉冲幅度与信号宽度,并根据脉冲的宽度对信号进行甄别分类。在系统设计中采用FPGA对系统进行时序控制,使用高速峰值保持电路对复合晶体输出信号进行峰值保持,利用RS232数据接口完成测试系统与PC机的数据交换。测试结果表明,本工作所设计的系统可稳定可靠地实现对复合晶体输出信号的获取与甄别分类。     

用于复合晶体探测器的数字波形甄别方法研究

本文设计了-个基于DSP的数字波形甄别系统,在此基础上研究了BP神经网络法、最佳线性法、等效宽度法、脉冲前后沿宽度法等数字甄别方法,给出了NaI(Tl)和csI(Na)复合晶体探测器的甄别结果,并从甄别能力、运算速度、抗干扰能力等方面进行了比较和讨论,结果表明BP神经网络甄别方法具有最大的甄别能力和抗干扰能力,同时能够满足系统实时甄别的要求.     

新型脉冲形状甄别器

介绍利用脉冲波形前、后沿信息所研制的新型(NaI(Tl)/CsI(Na))复合晶体探测器脉冲形状甄别器(PSD)和性能测试结果,实测表明该PSD具有最佳甄别因子>3.5,能很好地区分纯NaI和CsI信号,对康普顿事件也有很好的拒斥能力,已多次用于球载空间观测实验。     

基于FPGA的复合晶体二维脉冲形状甄别系统

在数字化前后沿脉冲形状甄别[1 ]的基础上,对脉冲数据采集系统进行改进,将脉宽信息直接加入脉冲事例信息.由此将脉冲事例的处理分为在线粗处理和离线精确处理:在线时设置一个偏大的阈值,只存储此阈值以下的事例信息;离线对获取的数据进行处理,得到脉冲幅度与脉冲宽度谱,根据谱的具体形状,设置精确的甄别阈进行事例判选.该设计很好地...     

基于数字化技术的芪晶体探测器脉冲形状甄别方法研究

建立了一套基于芪晶体探测器和示波器的数字化中子谱仪,数据获取和处理由基于Lab-VIEWTM发展的软件完成。用电荷积分法、过零时间法、上升时间法和脉冲梯度法实现了对镅铍中子源测量的n/γ甄别。实验比较发现,电荷积分法效果最好且易于实现,具有较好抗噪能力的过零时间法也显示了较好的n/γ甄别能力。     

用于复合闪烁体的α、β脉冲甄别电路设计

设计了一种用于复合闪烁体,能够甄别区分α、β脉冲信号的甄别电路,并给出了测试结果。结果表明该电路能很好地甄别α、β脉冲信号,满足了α、β复合闪烁体探测器的要求。     

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。     

基于APD阵列的PET探测器模块电子学

APD阵列γ光子探测器的诸多优点使多特别适用于PET成像技术，根据APD器件本身的特点以及PET系统对探测器模块信号读出的要求，在介绍APD实验模块前端电路的设计和性能测试以后，详细讨论了APD模块电子学的整体设计。     

基于FPGA的Micro PET符合探测电路设计

研制了用于小动物成像实验的Micro PET。在Micro PET中,设计实现了基于FPGA的符合探测电路。探测器环由8个探测模块组成,每个探测模块引出的信号,在基于FPGA的符合探测电路中实现信号的总符合(假符合+真符合)以及假符合甄别。符合探测电路由底板和可插拔的子板组成,并且配有可编程的FPGA芯片,对于电路的扩展、修改都极为便利,有很大的弹性。从8个探测模块引出的每个信号都要和与之相对(不相邻)的5个模块进行符合甄别,一共有20(8×5/2=20)种可能存在的情况。总符合以及假符合事件都是进行实时的同步甄别。假符合甄别是将总符合甄别的触发信号进行相应的延时之后再进行符合甄别得到,延时时间为30ns。符合甄别的时间窗有一个可以人为控制的调节范围,在4.8ns至14.8ns之间。     

细胞凋亡小分子PET显像剂的研究进展

细胞凋亡是细胞死亡的一种重要形式,细胞凋亡分子显像对于疾病的诊断和疗效评价具有重要的临床价值。分子影像学发展的关键技术之一是特异性分子探针的研究开发。正电子发射断层显像(PET)技术作为目前分子影像学发展最先进的技术,以及细胞凋亡PET显像剂的研发应用使活体内无创PET检测细胞凋亡成为现实,研发新型小分子PET探针将是该领域重要的发展方向。本文主要介绍细胞凋亡PET小分子探针及其最新研究应用进展。     

PET在阿尔茨海默病临床与研究中的应用

阿尔茨海默病(Alzheimer‘s Disease,AD）又称老年性痴呆，是一种多发于老年人，以进行性认知障碍和记忆能力损害为主的中枢神经系统退行性疾病。其典型的组织病理学改变是老年斑和神经纤维缠结。本文就PET在AD诊断、疾病预测、药物疗效观察、神经递质功能评价等方面的应用作一简要阐述。     

PET显像剂~(18)F-氟化钠的制备、作用机制和临床应用

~(18)F-氟化钠是一种正电子发射计算机断层显像(PET)药物,主要用于成骨性反应活跃的骨疾病、尤其是恶性肿瘤骨转移的诊断。~(18)F-氟化钠PET骨显像具有高灵敏度和高特异性的特点,能更早发现99 Tcm-亚甲基二膦酸盐(99 Tcm-MDP)单光子发射计算机断层显像(SPECT)不能探测到的病灶。这对肿瘤治疗方案的选择和预后判断具有重要的临床意义。另外,18 F-氟化钠也能够有效鉴别破裂高风险的冠状动脉粥样硬化斑块。本工作就PET显像剂~(18)F-氟化钠的制备、质量控制、药理作用、辐射安全和临床应用作出综述。     

乳腺癌HER2的PET显像临床研究进展

乳腺癌是全世界女性发病率最高的癌症,患者中人表皮生长因子受体-2（HER2）的过表达与预后不良相关。HER2阳性乳腺癌首选曲妥珠单抗靶向治疗,曲妥珠单抗与化疗同步或序贯给药可以显著提高生存率。小于30%的HER2阳性乳腺癌患者对一线曲妥珠单抗治疗有效果,且大部分有效果患者最终会对曲妥珠单抗产生耐药性。HER2的高表达可能预测曲妥珠单抗的疗效,所以靶向治疗的成功取决于对HER2表达的准确评估。目前常规用穿刺活检获取病理组织评估HER2状态,但穿刺活检有创,不适于反复操作。此外肿瘤组织具有异质性,活检不一定能反映远处转移灶的HER2状态。与活检不同,使用靶向HER2探针的正电子发射断层扫描显像(PET)能无创、实时地评估全身HER2状态,有助于医师选择有效疗法并提供替代治疗方案。靶向HER2的抗体和小分子已用不同的放射性核素标记,用于临床前及临床PET显像研究。本文主要介绍靶向乳腺癌HER2 PET显像临床研究的最新进展,有助于医师了解分子影像在乳腺癌HER2诊疗研究中的临床结果,推进HER2 PET技术的临床转化。     

胆碱代谢PET显像的临床应用

2—^18F—2—脱氧—D—葡萄糖(FDG)是一种常用的肿瘤正电子显像剂，但在鉴别诊断肿瘤时，很难区分炎症和肿瘤病灶，可能造成肿瘤诊断的假阳性结果。胆碱代谢正电子发射断层(PET)显像能够弥补FDG某些不足。已用于各类肿瘤的鉴别诊断，特别在前列腺癌、脑瘤和膀胱癌的鉴别诊断方面明显优于FDG PET。本文对胆碱代谢PET显像的基本原理、常用正电子显像剂及其临床应用进行了概述。     

PET系统中Lu-176本底辐射的影响

正电子发射断层（positron emission tomography, PET）成像系统的探测器广泛采用具有高阻止本领、高光输出和较短发光衰减时间特性的含镥闪烁晶体。天然镥（Lu）元素中含有丰度2.6%的Lu-176长半衰期放射性同位素,包括一个β衰变和三个级联的γ衰变。Lu-176本底辐射对PET探测器引入随机事件,影响系统成像性能,但该特性又可以被合理的开发应用。本文主要介绍Lu-176本底辐射在PET系统中的特性,由此带来的不利影响,以及其有利的应用开发。     

以Aβ为靶点的阿尔茨海默病PET显像剂的研究进展

阿尔茨海默病(AD)是一种进行性中枢神经退行性疾病,其确诊主要依据死亡后的病理学检查,但对治疗已无意义,只有早期诊断并干预,才能取得较好的治疗效果。正电子发射断层显像(PET)技术的发展,为早期非侵入性诊断AD提供了可能性。β淀粉样蛋白(Aβ)沉积形成的胞外老年斑沉积(SPs)是AD的重要病理学特征之一,以Aβ为靶点的PET显像剂对AD早期诊断具有重要意义,也是该领域的研究热点。本文介绍了有机小分子类Aβ显像剂的研究进展,主要包括刚果红类、氨基萘类、苯并噻唑类、苯并噻唑衍生类、二苯乙烯类、取代二苯乙烯类和其他有机小分子,总结了Aβ显像剂的理想特征并对Aβ显像剂的发展进行了展望。     

双层错位DOI脑PET探测器晶体厚度组合优化设计

双层错位晶体阵列是正电子发射断层成像（PET）仪获取作用深度（DOI）信息的一种低成本且简便的方案。为获得晶体厚度最优组合方案,本文使用GATE软件进行蒙特卡罗仿真研究。模拟兼容核磁共振成像（MRI）的嵌入式脑PET,环内径345 mm,使用硅酸钇镥（LYSO）晶体,2层晶体总厚度20 mm,内层晶体从0 mm到10 mm共11种厚度（间隔1 mm）;进行点源模拟实验,点源位于中心断层x轴上,偏移从x=0 cm到x=10 cm共6种情况（间隔2 cm）。计算中心点灵敏度;采用滤波反投影算法重建图像,评估径向空间分辨率。结果显示,双层晶体的设计相比于单层晶体灵敏度略有下降,但系统径向空间分辨率显著提高且其均匀性得到改善。随着内层晶体厚度的增大,视野平均径向空间分辨率先减小后增大,在内层晶体厚度为8 mm时达到最小。综上所述,所设计的双层错位DOI脑PET探测器晶体厚度最优组合方案为内层晶体厚度8 mm、外层晶体厚度12 mm。     

Optimization Design of Crystal Thickness Combination for Dual-layer-offset DOI Detector for Brain PET

Dual-layer-offset crystal array is a low cost and simple scheme for positron emission tomography (PET) system to achieve depth of interaction (DOI) information. Different thickness combinations of two layer crystals influence system performances. Monte Carlo simulations using GATE toolkit were implemented to optimize the design by evaluating the performances of the system with different thickness combinations in this study. Eleven magnetic resonance imaging (MRI) compatible brain PET inserted systems with an inner diameter of 345 mm, dual layer LYSO of 20 mm total thickness and inner layer thickness varied from 0 mm to 10 mm with a step size of 1 mm were built. Six point sources in the x-axis of the center slice from x=0 cm to x=10 cm with an interval of 2 cm were simulated. The sensitivity at the center was calculated and the radial resolutions were evaluated using the reconstructed points by the filtered back projection algorithm. The results show that dual-layer crystal design has a slight sensitivity decrease, but can significantly improve the radial spatial resolution and the resolution uniformity compared with the single-layer design. With the thickness increase of the inner crystal, the average radial spatial resolution decreases and then increases, and achieves minimal at inner layer with a thickness of 8 mm. In conclusion, 8 mm in the inner layer and 12 mm in the outer layer is the optimal design for the brain PET system with 20 mm dual-layer-offset crystal proposed in this study.