GAPD based PET을 위한 고밀도 위치판별회로 개발
Development of high position decoder circuit for GAPD based PET
- 발행기관 서강대학교 일반대학원
- 지도교수 최용
- 발행년도 2012
- 학위수여년월 2012. 8
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 전자공학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/sogang/000000047689
- 본문언어 한국어
- 저작권 서강대학교 논문은 저작권 보호를 받습니다.
초록/요약
수많은 판독 채널을 가진 PET에서 전송되는 신호 수를 감소하는 채널감소기술은 데이터 획득모듈을 좀더 효율적으로 사용할 수 있도록 이끈다. 본 연구의 목적은 몇몇 PET 검출기들로부터 전송된 수많은 출력 중에서 coincidence event를 획득한 채널을 확인하고 그 때 해당채널의 아날로그신호와 디지털주소를 출력할 수 있는 고밀도 위치판별회로를 개발 하는 것이다. 총 256개 채널에서 한 개의 유효한 채널을 식별할 수 있는 위치판별회로는 두 단계 (8개의 32:1 위치판별회로, 1개의 8:1 위치판별회로)로 설계하였고 제작하였다. 각 검출기 블록은 검출기 모듈을 4 × 4 행렬로 구성하였고, 검출기 모듈은 LYSO 섬광결정과 4 × 4 배열의 GAPD와 결합하여 총 256개의 출력신호를 갖도록 구성하였다. LYSO 섬광결정은 사방이 윤이 나는 3 mm × 3 mm × 20 mm 픽셀이 4 × 4 배열로 구성되어있다. 개발한 위치판별회로의 성능을 평가하기 위해 두 개의 PET 검출기 블록을 구성하였다. 출력신호의 디지털주소와 아날로그신호는 입력신호와 비교했을 때 각각 34 ns 와 98 ns 에 발생되었다. 위치판별회로에 구현된 이득조정회로를 적용했을 때 photopeak 위치의 평균과 최고 및 최저의 비율은 각각 23%와 67%만큼 개선되었다. 측정된 에너지와 시간 분해능은 각각 위치판별회로를 적용 시 18.5%/2.9 ns 이고 위치판별회로를 적용 하지 않을 때는 17.5%/2.8 ns로 측정되었다. Hot-rod 와 3D Hoffman 뇌 모형 영상은 개발된 위치판별회로로 전체 PET 시스템을 구성하여 성공적으로 획득되었다. 이 결과는 본 연구에서 개발된 위치판별회로가 고품질 PET 영상을 제공할 수 있다는 실현 가능성을 보여준다.
more초록/요약
Use of channel reduction techniques that reduce the number of signals transmitted to a data acquisition (DAQ) module can lead to more efficient use of the DAQ module for PET with numerous readout channels. The purpose of this study was to develop a high-density position decoder circuit (PDC), which can identify the interacted channel with a coincidence event among numerous outputs transferred from several PET detectors and then output a channel address and analog pulse corresponding to the valid channel. A PDC that reduced the number of readout channels by a factor of 256 designed two-stage (eight 32:1 PDCs, and one 8:1 PDC) and fabricated. Each detector block was composed of 4 × 4 matrix of detector module, each of which consisted of a LYSO scintillator coupled to a 4 × 4 array GAPD. The scintillator was composed of a 4 × 4 array of 3 mm × 3 mm × 20 mm crystals which were mechanically polished on all sides. Two PET detector blocks were constructed to evaluate the performance of the developed PDC. Channel address and analog pulse output signals were generated after 34 ns and 98 ns compared with input signal, respectively. Averaged relative photopeak positions and the ratio of highest and lowest photopeak positions were improved 23% and 67% using the gain correction implemented in the PDC, respectively. Energy resolutions were 18.5% and 17.5% in the PET detector with and without PDC, respectively. Timing resolutions were 2.9 ns and 2.8 ns with and without PDC, respectively. Hot-rod and 3D Hoffman brain phantom image were successfully acquired using full PET system with the developed PDC. This result demonstrated that the PDC developed in this study was feasible to provide high-quality PET image.
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