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用于脉冲模式辐射探测器的电延迟线复用技术。

Electrical delay line multiplexing for pulsed mode radiation detectors.

作者信息

Vinke Ruud, Yeom Jung Yeol, Levin Craig S

机构信息

Department of Radiology, Stanford University, Stanford, CA 94305, USA.

出版信息

Phys Med Biol. 2015 Apr 7;60(7):2785-802. doi: 10.1088/0031-9155/60/7/2785. Epub 2015 Mar 13.

DOI:10.1088/0031-9155/60/7/2785
PMID:25768002
原文链接:https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC4386692/
Abstract

Medical imaging systems are composed of a large number of position sensitive radiation detectors to provide high resolution imaging. For example, whole-body Positron Emission Tomography (PET) systems are typically composed of thousands of scintillation crystal elements, which are coupled to photosensors. Thus, PET systems greatly benefit from methods to reduce the number of data acquisition channels, in order to reduce the system development cost and complexity. In this paper we present an electrical delay line multiplexing scheme that can significantly reduce the number of readout channels, while preserving the signal integrity required for good time resolution performance. We experimented with two 4 × 4 LYSO crystal arrays, with crystal elements having 3 mm × 3 mm × 5 mm and 3 mm × 3 mm × 20 mm dimensions, coupled to 16 Hamamatsu MPPC S10931-050P SiPM elements. Results show that each crystal could be accurately identified, even in the presence of scintillation light sharing and inter-crystal Compton scatter among neighboring crystal elements. The multiplexing configuration degraded the coincidence timing resolution from ∼243 ps FWHM to ∼272 ps FWHM when 16 SiPM signals were combined into a single channel for the 4 × 4 LYSO crystal array with 3 mm × 3 mm × 20 mm crystal element dimensions, in coincidence with a 3 mm × 3 mm × 5 mm LYSO crystal pixel. The method is flexible to allow multiplexing configurations across different block detectors, and is scalable to an entire ring of detectors.

摘要

医学成像系统由大量位置敏感型辐射探测器组成,以提供高分辨率成像。例如,全身正电子发射断层扫描(PET)系统通常由数千个闪烁晶体元件组成,这些元件与光电传感器相连。因此,PET系统从减少数据采集通道数量的方法中受益匪浅,以便降低系统开发成本和复杂性。在本文中,我们提出了一种电延迟线复用方案,该方案可以显著减少读出通道的数量,同时保持良好的时间分辨率性能所需的信号完整性。我们对两个4×4的LYSO晶体阵列进行了实验,晶体元件的尺寸分别为3mm×3mm×5mm和3mm×3mm×20mm,并与16个滨松MPPC S10931 - 050P硅光电倍增管元件相连。结果表明,即使在相邻晶体元件之间存在闪烁光共享和晶体间康普顿散射的情况下,每个晶体也能被准确识别。对于尺寸为3mm×3mm×20mm的4×4 LYSO晶体阵列,当将16个硅光电倍增管信号组合到一个通道中,与尺寸为3mm×3mm×5mm的LYSO晶体像素符合时,复用配置将符合定时分辨率从约243ps半高宽降低到约272ps半高宽。该方法具有灵活性,允许跨不同块探测器进行复用配置,并且可扩展到整个探测器环。

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