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基于Gate与Matlab的PET电子学仿真系统研究

杨龙 梁国栋 张如美

杨龙, 梁国栋, 张如美. 基于Gate与Matlab的PET电子学仿真系统研究[J]. 原子核物理评论, 2019, 36(4): 447-455. doi: 10.11804/NuclPhysRev.36.04.447
引用本文: 杨龙, 梁国栋, 张如美. 基于Gate与Matlab的PET电子学仿真系统研究[J]. 原子核物理评论, 2019, 36(4): 447-455. doi: 10.11804/NuclPhysRev.36.04.447
YANG Long, LIANG Guodong, ZHANG Rumei. Research on Electronic Simulation System of PET Based on Gate and Matlab[J]. Nuclear Physics Review, 2019, 36(4): 447-455. doi: 10.11804/NuclPhysRev.36.04.447
Citation: YANG Long, LIANG Guodong, ZHANG Rumei. Research on Electronic Simulation System of PET Based on Gate and Matlab[J]. Nuclear Physics Review, 2019, 36(4): 447-455. doi: 10.11804/NuclPhysRev.36.04.447

基于Gate与Matlab的PET电子学仿真系统研究

doi: 10.11804/NuclPhysRev.36.04.447
详细信息
    作者简介:

    杨龙(1976-),男,辽宁盘锦人,高级工程师,硕士,从事PET/CT、PET前端电子学等方面相关研究;E-mail:yanglong@neusoftmedical.com。

  • 中图分类号: TL824

Research on Electronic Simulation System of PET Based on Gate and Matlab

  • 摘要: 正电子发射断层成像PET (Positron Emission Tomography)是一套庞大、复杂而又极其精密的大型医疗设备,由成千上万个探测单元及相应的信号采集通道组成,其复杂的采集逻辑直接导致系统前期研发迭代次数多、硬件调试困难,且时间与资金成本投入高。本文通过研究PET系统整体结构及前端电子采集模块的功能,设计出基于Gate仿真软件(Geant4 application for tomographic emission)和MATLAB (matrixlaboratory,Mathworks Inc.)数据处理包的PET电子学仿真架构,利用数字化单事件重建DiSER (digitalsingle-event-reconstruction)模型将Gate仿真得到的湮灭事件的能量、时间信息进行综合,转换为光子脉冲信号并由模数转换器ADC (analog-to-digital converter)进行量化,量化数据输入到现场可编程门阵列FPGA (field programmable gate array)和MATLAB协仿真模块中,验证FPGA硬件采集算法的可行性。待各模块的湮灭事件采集完毕,将多模块数据进一步综合输入到FPGA符合处理模块中,完成PET系统符合单元的功能验证。最后,将设计的算法在基于飞行时间技术的TOF (time-of flight)-PET样机上进行了测试,验证了设计的有效性和正确性。该系统仿真平台可应用于PET系统整个研发周期,其搭建思路也可灵活、有效地拓展到其他领域的系统建模与验证之中。
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出版历程
  • 收稿日期:  2019-04-18
  • 修回日期:  2019-06-26
  • 刊出日期:  2019-12-20

基于Gate与Matlab的PET电子学仿真系统研究

doi: 10.11804/NuclPhysRev.36.04.447
    作者简介:

    杨龙(1976-),男,辽宁盘锦人,高级工程师,硕士,从事PET/CT、PET前端电子学等方面相关研究;E-mail:yanglong@neusoftmedical.com。

  • 中图分类号: TL824

摘要: 正电子发射断层成像PET (Positron Emission Tomography)是一套庞大、复杂而又极其精密的大型医疗设备,由成千上万个探测单元及相应的信号采集通道组成,其复杂的采集逻辑直接导致系统前期研发迭代次数多、硬件调试困难,且时间与资金成本投入高。本文通过研究PET系统整体结构及前端电子采集模块的功能,设计出基于Gate仿真软件(Geant4 application for tomographic emission)和MATLAB (matrixlaboratory,Mathworks Inc.)数据处理包的PET电子学仿真架构,利用数字化单事件重建DiSER (digitalsingle-event-reconstruction)模型将Gate仿真得到的湮灭事件的能量、时间信息进行综合,转换为光子脉冲信号并由模数转换器ADC (analog-to-digital converter)进行量化,量化数据输入到现场可编程门阵列FPGA (field programmable gate array)和MATLAB协仿真模块中,验证FPGA硬件采集算法的可行性。待各模块的湮灭事件采集完毕,将多模块数据进一步综合输入到FPGA符合处理模块中,完成PET系统符合单元的功能验证。最后,将设计的算法在基于飞行时间技术的TOF (time-of flight)-PET样机上进行了测试,验证了设计的有效性和正确性。该系统仿真平台可应用于PET系统整个研发周期,其搭建思路也可灵活、有效地拓展到其他领域的系统建模与验证之中。

English Abstract

杨龙, 梁国栋, 张如美. 基于Gate与Matlab的PET电子学仿真系统研究[J]. 原子核物理评论, 2019, 36(4): 447-455. doi: 10.11804/NuclPhysRev.36.04.447
引用本文: 杨龙, 梁国栋, 张如美. 基于Gate与Matlab的PET电子学仿真系统研究[J]. 原子核物理评论, 2019, 36(4): 447-455. doi: 10.11804/NuclPhysRev.36.04.447
YANG Long, LIANG Guodong, ZHANG Rumei. Research on Electronic Simulation System of PET Based on Gate and Matlab[J]. Nuclear Physics Review, 2019, 36(4): 447-455. doi: 10.11804/NuclPhysRev.36.04.447
Citation: YANG Long, LIANG Guodong, ZHANG Rumei. Research on Electronic Simulation System of PET Based on Gate and Matlab[J]. Nuclear Physics Review, 2019, 36(4): 447-455. doi: 10.11804/NuclPhysRev.36.04.447
参考文献 (14)

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