동시계수기를 이용한 PET 데이터획득시스템
PET data acquisition system using coincidence detection unit
- 주제(키워드) PET , Data acquisition system , Coincidence detection unit
- 발행기관 서강대학교 일반대학원
- 지도교수 최용
- 발행년도 2012
- 학위수여년월 2012. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 전자공학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/sogang/000000047138
- 본문언어 한국어
- 저작권 서강대학교 논문은 저작원 보호를 받습니다.
초록/요약
전신체 PET 개발 시 고속 통신이나 고용량 저장장치 없이도 데이터 전송 및 저장에 발생하는 병목현상을 최소화 할 수 있는 새로운 데이터획득시스템을 제안하고 검증하였다. PET 스캐너는 4X4 배열형 Cerium-doped Lutetium Yttrium Orthosilicate (LYSO) 섬광체와 Geiger-modeavalanche photodiode (GAPD) 센서를 결합한 검출기 72개를 촬영축 방향으로 원형배치하여 330 mm 지름의 횡단면 유효시야와 13 mm 길이 축방향 시야를 갖도록 구성하였다. 신호증폭회로와 위치판별회로를 통과한 유효 감마선신호들은 다채널 ADC와 GPIO 및 FPGA(Virtex-4)로 이루어진 3 장의 데이터획득보드를 사용하여 처리하였다. 각각의 데이터획득보드를 데이지체인 구조로 연결되어 이벤트 시간정보 송수신이 가능하도록 구성하였다. FPGA에 설계된 동시계수기는 전송 받은 이벤트로부터 동시계수 및 우연계수를 추출하여 유효 이벤트만을 저장한다. 동시계수판별에는 일반적으로 사용되는 SDRAM을 쓰지 않고 FPGA 내부에서 쉽게 구현 가능한 시프트 레지스터를 이용하여 SDRAM 용량의존도와 메모리 참조시간을 없애는 새로운 방법을 사용하였다. 분해능 팬텀을 사용하여 데이터 획득 실험을 수행하고 성능을 평가하였다. 개발한 데이터획득시스템은 동시계수기를 사용하지 않은 시스템과 비교하여 데이터 감소효과를 보였으며, PET 영상재구성에 사용하는 유효동시계수율 및 우연계수율은 변화를 보이지 않았다. 재구성 영상에서 대조도 및 분해능 저하는 보이지 않았다. 제안한 방법은 고속 통신이나 고용량 저장장치 등 추가적인 하드웨어 없이도 병목현상을 최소화할 수 있어 전신 PET 시스템 개발에 유용하게 활용될 것으로 기대된다.
more초록/요약
We propose a new data acquisition system scheme for reducing the bottleneck for whole body PET without using high-speed communication networks and huge amounts of memory. The PET scanner is composed of 72 detector modules arranged in a ring of 330 mm diameter and 13 mm axial field of view. Each PET detector module consists of a Cerium-doped Lutetium yttrium Orthosilicate (LYSO) scintillator coupled to a 4x4 array Geiger-mode avalanche photodiode (GAPD). The detector signal was amplified by pre-amplifier and selected by position decoder circuit and then, the signal was transferred to the data acquisition board and processed. The acquisition boards consisting of ADC and GPIO and FPGA (Virtex-4) and serial communication module are connected in daisy-chain for sharing time information of single photon event. Coincidence detection unit transfer valid event data to storage device and sort data packet using the time information of single photon event. Proposed coincidence detection process is implemented using shift register unlike traditional method. In the traditional method, performance of the coincidence detection unit depends on size of SDARAM and access time, but proposed method does not. We investigated the degradation of data size from proposed data acquisition system and no significant change of prompt coincidence count rate. Experiment was performed to evaluate the performance using a Resolution phantom. A hot-rod phantom image was successfully acquired using proposed data acquisition system without degradation of contrast and spatial resolution. It is expected that the proposed method would be useful for development of whole body PET data acquisition system because the method not use high-speed communication networks and huge amounts of memory.
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