PET系统原理和典型架构

正电子发射断层扫描(PET)是一种无创成像技术，可通过检测某些放射性示踪剂注射到人体时发射的伽马射线，来生成三维医学图像。PET扫描生成数字图像，在很多情况下，这些图像能够识别出最常见的癌症，包括肺癌、乳腺癌、直肠癌、淋巴癌和黑色素瘤癌。从技术上讲，PET是一种医学成像技术，可在发现解剖结构变化之前，以影像方式呈现分子水平的生理病变情况。当放射性物质发射的正电子与组织内的电子碰撞时，会产生伽马射线。这种碰撞产生一对伽马射线光子，它从碰撞位置沿相反方向发射，被安装在人体周围的伽马射线探测设备检测到。

PET系统包括信号检测和处理、一致性处理、响应线(LOR)存储器和图像重建。探测器是位于支架孔周边的圆环，它由数千个闪烁晶体和数百个光电倍增管(PMT)组成。闪烁晶体将伽马射线转换为可见光，并通过PMT进行放大。然后，PMT的电流输出信号转换为电压，并由低噪声前置放大器(LNA)进行放大，再进入可变增益放大器(VGA)以补偿PMT的差异变化。VGA的输出传送到两条路径，一条是数据路径，另一条是时间路径。在数据路径中，VGA的输出进行滤波和直流偏移补偿，然后传送到模数转换器(ADC)。通常使用现场可编程门阵列(FPGA)来处理ADC输出数据以获取能量信息。在时间路径中，来自四个或更多邻近通道的信号进行汇合，此组合信号输入到超高速比较器。使用比较器的输出信号和超高速时钟来生成数字时间戳，以便获取时间信息。一致性处理器需根据能量和时间信息，在反向探测器模块上查找匹配的单个光子事件。这个正反方向光子形成的线称为响应线。通过分析数万个LOR，后端图像信号处理器可将碰撞活动重建并显示为三维图像。

PET系统设计考虑因素和主要挑战

•时序在PET系统中决定一切；速度和噪声在时间路径中也极其重要。必须最大程度地减少导致时序抖动的一切因素。

•由于在时间路径中，速度、噪声、驱动能力、过载恢复时间是前置放大器的重要规格，因此需要具有较小输入参考噪声,几个nV/√Hz以内的LNA。由于每个PMT的阳极需要自身的增益控制，所以速度、增益范围和增益分辨率是VGA的重要规格。LNA和VGA组合增益约需要 40 dB，具有大约20 dB的可调增益范围。如果选择模拟VGA，则使用10位到12位分辨率数模转换器(DAC)的可调精度来控制VGA增益。

•时间通道的求和放大器的上升时间和噪声至关重要。上升时间、传播延迟、压摆率和孔径抖动对于比较器非常重要。由于时间戳取决于在所有通道上的恒定直流电平，因此直流恢复在这个阶段通常是必需的。具有1 mV直流偏移的精密运算放大器通常是合适的。

•与时间路径不同，对于ADC前的缓冲/滤波放大器的速度要求并不是非常严格。但是，由于它必须对持续时间相对较短的信号进行滤波，因此它仍然要求高速、低噪声。

•ADC的选择取决于架构。由于大多数PET系统使用数字积分器，目前它们需要较高的采样速率，所以主要使用高速转换方案。采样速率高于40 MSPS的10位到12位ADC能够达到要求。

ADI公司的整体解决方案

ADI提供大量的放大器、数据转换、信号处理和电源管理解决方案供用户选择，使PET设备达到最佳图像质量，并降低功耗和成本。此外，ADI公司还提供评估板、仿真工具和应用专业技术，为客户的设计和开发工作提供支持。

PET主要产品介绍

ADI （亚德诺半导体技术有限公司）

Analog Devices, Inc.（简称ADI）。中国注册公司名字为“亚德诺半导体技术（上海）有限公司。美国纳斯达克上市公司 (NASDAQ代码: ADI)。

将创新、业绩和卓越作为企业的文化支柱，并基此成长为该技术领域最持久高速增长的企业之一。ADI公司是业界认可的数据转换和信号处理技术全球领先的供应商，拥有遍布世界各地的60,000客户，涵盖了全部类型的电子设备制造商。作为领先业界40多年的高性能模拟集成电路（IC）制造商，ADI的产品用于模拟信号和数字信号处理领域。

公司总部设在美国马萨诸塞州诺伍德市，设计和制造基地遍布全球。ADI公司被纳入标准普尔500指数（S&P 500 Index）。

产品类别

客户面临最终挑战是向市场推出具有竞争优势的产品。因此，面对的挑战是提高性能、精度、速度和集成度，降低器件尺寸、能耗和价格，与客户更有效紧密地开展合作—这一切均能进一步提高创新能力。由于ADI专注于创造更具创新、更可靠的产品，ADI不仅将持续处于技术领先地位，还将证明，ADI的产品的与众不同是为客户创造巨大价值的关键所在。AD阵容不断扩大的创新产品有：放大器和线性产品、数据转换器、音频和视频产品、宽带产品、时钟和定时IC、光纤和光通信产品、接口和隔离、MEMS和传感器、电源和散热管理、处理器和DSP、RF和IF ICs、开关和多路复用器等等。