一种基于 FPGA 的一对一耦合 PET 探测器能量校正方法：模型与评估
仪器与探测器
2022-02-02 v1
摘要
基于硅光电倍增管（SiPM）的 PET 扫描仪已广泛用作一种先进的核医学成像技术，可提供体内区域生物学与生物化学的定量图像。SiPM 的紧凑尺寸允许闪烁晶体与光传感器之间直接一对一耦合，相较于光电倍增管（PMT）PET 系统中不得不使用的光共享方法，具有更好的时间分辨率和能量分辨率。为减小读出电子学体积，带位置解码器的前端多路复用器是未采用高度集成专用集成电路（ASIC）的一对一系统的常见选择。然而，在此情况下我们无法测量由湮灭光子激发的每颗晶体的沉积能量，因此晶体间散射（ICS）事件将导致晶体定位错误并进而恶化探测器本征分辨率。此外，考虑到因 SiPM 增益离散与非线性输出而在能量窗内发生的事件剔除，需要一种能量校正机制。然而，缺乏每颗晶体能量的信息会为 ICS 事件引入较大的能量校正误差。针对此问题，本文提出了一种在 Kintex-7 现场可编程门阵列（FPGA）器件上实现的在线能量校正机制。在实验室中使用 8×8 分段 LYSO 晶体耦合 8×8 SiPM（J 系列，来自 ON Semiconductor）阵列并在 22Na 点源激发下进行了实验。测试结果表明，非 ICS 与 ICS 事件的能量均可被精确校正，且能量分辨率优于 12%。我们还将该方法应用于实际临床 PET 扫描仪，在 68Ge 线源下验证其多通道可靠性。
引用
@article{arxiv.2201.01968,
title = {An FPGA Based energy correction method for one-to-one coupled PET detector: model and evaluation},
author = {Cong Ma and Xiaokun Zhao and Size Gao and Fengping Zhang and Guocheng Wu and Xing Li and Lei Lu and Hongwei Ye and Hua Qian},
journal= {arXiv preprint arXiv:2201.01968},
year = {2022}
}
备注
13 pages, 12 figures,1 table,accepted by the journal of instrumentation