基于sipm的数字化pet探测器设计、实现与评估

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1、分类号学号M201271618学校代码10487密级硕士学位论文基于SiPM的数字化PET探测器设计、实现与评估学位申请人：刘祥学科专业：生物医学工程指导教师：谢庆国教授答辩日期：2015年5月15日AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringTheDesign,RealizationandEvaluationofDigitalPETModuleBasedonSiPMCandid

2、ateLiuXiangMajormedicalEngineeringSupervisorXieQingguoHuazhongUniversityofScience&TechnologyWuhan430074,P.R.ChinaMay.15th,2015独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到，

3、本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在_____年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日华中科技大学

4、硕士学位论文摘要正电子断层扫描成像（PositronEmissionTomography,PET）是一种无创且能够实时对生物体进行功能成像的造影设备，通过检测生物体内示踪剂的分布，定量地评估各器官的功能、生化反应以及代谢旺盛程度，在肿瘤、心血管、神经系统等方面疾病的诊断、评估具有重要作用，并可应用于生物制药等产业。采用数字化方法搭建的PET系统抗干扰能力强，易于实现系统校正与系统优化，可引入数字信号处理技术的相关优势，是PET系统发展的热点方向。多阈值电压采样方法（Multi-VoltageThresho

5、ld,MVT）是一种可用于数字化PET的高效数字化方法，可代替高采样率数模转换器件（Analog-to-DigitalConvertor,ADC）实现高时间性能数字化采样。本文主要工作内容为采用硅光电倍增管（SiliconPhotomultiplier,SiPM）以及MVT数字化方法搭建数字化PET探测器模组。SiPM外形紧凑、供电电压低、增益高、工作不受磁场影响，以之搭建的PET探测器具有不可替代的优势。但PET中SiPM探测器通道繁多，降低了系统集成可行性。文章中提出二维传输线复用方法实现SiPM探测

6、器高效率、高性能的通道复用，有效减少了后级读出通道数目。在模组设计中，采用MVT数字化方法对探测器的闪烁脉冲数字化，并创新性采用MVT方法实现传输线复用方法位置信息的获取，以之获得清晰的复用电路的位置谱。所搭建的数字化PET探测器模组探测面积为76mm×50mm，外形紧凑，方便通过数字接口进行组装与扩展，所采集到数据通过网线传至计算机进行后续数据处理。文章中，采用一对探测器模组搭建的实验平台来评估模组的性能，所得探测器模组的位置谱清晰易辨，模组能量分辨率为16.8%@511keV，一对模组间的平均时间分辨

7、率为1.67ns（相较于未采用通道复用的对比结果1.42ns恶化不多），采用假体成像成功实现了1.6mm的成像分辨率。关键词：SiPM，二维传输线复用方法，MVT，PET探测器模组I华中科技大学硕士学位论文AbstractPositronemissiontomography(PET)isaquantitative,non-invasive,real-timeimagingequipmentforbiologicalfunction.Themetabolism,functionalactivitiesand

8、biochemicalreactionsoforgansareevaluatedbydetectingthedistributionofthetracerinvivo.PETplaysanimportantroleinthediagnosisandevaluationofcancer,angiocardiopathy,nervoussystem,itcanalsobeusedinbiopharmaceuticalindustr