A custom mixed signal CMOS integrated circuit for high performance PET tomograph front-end applications

Swann, B.K.; Rochelle, J.M.; Binkley, D.M.; Puckett, B.S.; Blalock, B.J.; Terry, S.C.; Moyers, J.C.; Young, John W.; Casey, Michael; Musrock, M.S.; Breeding, J. Ernest

doi:10.1109/nssmic.2002.1239261

Cited by 6 publications

(2 citation statements)

References 7 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…The problem is that such electronics represent a significant development effort and most developers of prototype cameras do not have the resources for this development. While commercial PET and SPECT camera manufacturers have developed such electronics [1,2], they are typically optimized for specific products (and so difficult to adapt) and usually are proprietary (and so not available to most researchers) [3][4][5][6][7]. For example, the electronics used by Siemens Medical Solutions [1] is optimized for use with block detector modules with four analog outputs.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

OpenPET: A Flexible Electronics System for Radiotracer Imaging

Moses

Buckley

et al. 2010

IEEE Trans. Nucl. Sci.

View full text Add to dashboard Cite

We present the design for OpenPET, an electronics readout system designed for prototype radiotracer imaging instruments. The critical requirements are that it has sufficient performance, channel count, channel density, and power consumption to service a complete camera, and yet be simple, flexible, and customizable enough to be used with almost any detector or camera design. An important feature of this system is that each analog input is processed independently. Each input can be configured to accept signals of either polarity as well as either differential or ground referenced signals. Each signal is digitized by a continuously sampled ADC, which is processed by an FPGA to extract pulse height information. A leading edge discriminator creates a timing edge that is "time stamped" by a TDC implemented inside the FPGA. This digital information from each channel is sent to an FPGA that services 16 analog channels, and information from multiple channels is processed by this FPGA to perform logic for crystal lookup, DOI calculation, calibration, etc. As all of this processing is controlled by firmware and software, it can be modified / customized easily. The system is open source, meaning that all technical data (specifications, schematics and board layout files, source code, and instructions) will be publicly available.

show abstract

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

OpenPET: A Flexible Electronics System for Radiotracer Imaging

Moses

Buckley

et al. 2010

IEEE Trans. Nucl. Sci.

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…Στην κατεύθυνση της κατασκευής μικρών και ευέλικτων συστημάτων απόκτησης δεδομένων αρκετές ομάδες αντικατέστησαν μέρος των αναλογικών ηλεκτρονικών με ψηφιακά ολοκληρωμένα κυκλώματα ειδικού σκοπού (Application Specific Integrated Circuit -ASIC). Συνήθως το συνολικό σύστημα περιλαμβάνει και ένα FPGA για τον έλεγχο των αναλογικών μερών αλλά και για επεξεργασία των σημάτων [70,71,72,73]. Ενώ τα συ-Κεφάλαιο 3.…”

Section: ενσωματωμένα συστήματα απόκτησης δεδομένων σε Spect και Pet ανιχνευτέςunclassified

Ανάπτυξη συστήματος συλλογής δεδομένων βασισμένο σε προγραμματιζόμενα ηλεκτρονικά (FPGAs) για εφαρμογή σε συστήματα μοριακής απεικόνισης

Φυσικόπουλος¹

View full text Add to dashboard Cite

Οι σύγχρονες εξελίξεις στη μοριακή βιολογία ανοίγουν το δρόμο για την έγκαιρη διάγνωση και θεραπεία παθήσεων σε πολύ πρώιμο στάδιο. Η απεικόνιση μεταβολικών διεργασιών αποτελεί το διαρκώς αναπτυσσόμενο πεδίο της μοριακής απεικόνισης προσφέροντας ένα πολύτιμο εργαλείο στην ανάπτυξη νέων φαρμάκων. Οι συμβατικές κλινικές μέθοδοι αποσκοπούν στην απεικόνιση οργάνων ή καρκινικών όγκων με στόχο τη λήψη ανατομικής (ακτίνες-Χ, υπέρηχοι) ή λειτουργικής (MRI, Πυρηνική Ιατρική) πληροφορίας. Σήμερα, η διεθνής έρευνα κατευθύνεται στην απεικόνιση πρωτεϊνών, βλαστοκυττάρων, νανοσωματιδίων κ.α. Η επιλογή της βέλτιστης απεικονιστικής μεθόδου καθορίζεται από 1) την προς απεικόνιση μεταβολική διεργασία και 2) τους διαθέσιμους ιχνηθέτες καθώς και το σήμα, που αυτοί μπορούν να εκπέμψουν. Οι νέες απεικονιστικές εφαρμογές απαιτούν την ύπαρξη εξειδικευμένων διατάξεων, οι οποίες παρέχουν υψηλή χωρική και ενεργειακή διακριτική ικανότητα και ευαισθησία. Ταυτόχρονα, υπάρχει η ανάγκη για την κατασκευή απεικονιστικών συστημάτων χαμηλού κόστους και μικρού μεγέθους. Η σχεδίαση συστημάτων απόκτησης δεδομένων από εξειδικευμένες απεικονιστικές διατάξεις αποτελεί μία από τις ερευνητικά δραστήριες περιοχές της οργανολογίας Πυρηνικής Ιατρικής. Η χρήση νέων τεχνολογιών έχει ως αποτέλεσμα την βελτίωση της απόδοσης των απεικονιστικών συστημάτων καλύπτοντας ταυτόχρονα τις απαιτήσεις κόστους και μεγέθους. Τα περισσότερα εξειδικευμένα συστήματα Πυρηνικής Ιατρικής απεικόνισης βασίζονται σε αναλογικά ηλεκτρονικά υποσυστήματα, υλοποιημένα με διακριτά αναλογικά κυκλώματα ή με ολοκληρωμένα κυκλώματα ειδικού σκοπού (ASICs). Καθώς τα ολοκληρωμένα κυκλώματα επαναπρογραμματιζόμενης λογικής εξελίσσονται σε επίπεδο διαστάσεων αλλά και ταχύτητας, πολλοί σχεδιαστές χρησιμοποιούν FPGAs (Field Programmable Gate Arrays) εκεί που προηγουμένως χρησιμοποιούνταν ASICs. Έτσι μειώνεται ο χρόνος υλοποίησης και το συνολικό κόστος, ενώ το μέγεθος των ηλεκτρονικών παραμένει το ίδιο.Η κυρίαρχη τάση είναι η αντικατάσταση του μεγαλύτερου μέρους των αναλογικών ηλεκτρονικών του ανιχνευτή από ψηφιακά συστήματα βασισμένα σε γρήγορους αναλογικοψηφιακούς μετατροπείς και ψηφιακή επεξεργασία των σημάτων με αλγόριθμους υλοποιημένους σε FPGAs.Στην παρούσα διατριβή παρουσιάζονται οι υλοποιήσεις, σε FPGA τριών εξ’ ολοκλήρου ψηφιακών συστημάτων απόκτησης δεδομένων, από εξειδικευμένες διατάξεις Πυρηνικής Ιατρικής. Σχεδιάστηκαν και αξιολογήθηκαν: ένα ψηφιακό σύστημα απόκτησης δεδομένων για ένα ενδοχειρουργικό gamma probe, ένα ψηφιακό σύστημα απόκτησης δεδομένων για μία κάμερα Υπολογιστικής Τομογραφίας Εκπομπής Μονού Φωτονίου (SPECT) και ένα ψηφιακό σύστημα απόκτησης δεδομένων για μία κάμερα Τομογραφίας Εκπομπής Ποζιτρονίων (PET) δύο κεφαλών. Τα 3 συστήματα αυτά έχουν διαφορετική αρχή, διαφορετικά ανιχνευτικά υλικά και απαιτούν διαφορετικό σχεδιασμό του συστήματος λήψης δεδομένων, ώστε να καταγράψουν και να ψηφιοποιήσουν τα λαμβανόμενα αναλογικά σήματα. Στην παρούσα διατριβή παρουσιάζονται οι ψηφιακοί αλγόριθμοι επεξεργασίας σήματος που υλοποιήθηκαν σε επαναπρογραμματιζόμενα κυκλώματα FPGA για τα τρία ψηφιακά συστήματα απόκτησης δεδομένων. Επί πλέον δίνεται η γενική περιγραφή των ενσωματωμένων συστημάτων, που υλοποιήθηκαν για τις τρεις εξειδικευμένες διατάξεις Πυρηνικής Ιατρικής.

show abstract