基于SiPM的正电子发射断层成像(PET)探测器温度控制设计开题报告

 2021-08-14 02:16:17

1. 研究目的与意义(文献综述)

自1896 年henri becquerel 与curie 发现与命名“放射性”以来,人类应用放射性核素的历史已经历经了110 年。在这近110 年当中,无数领以激动的科学家和科学成就一直引领着人类应用放射性核素发展的历史。1946 年,纽约的seidlin,marinelli 以及qshry 在美国医学会杂志上发表了题为“放射性碘治疗:在功能性转移性甲状腺腺癌中的作用”的文章,被誉为开创了核医学发展的历史先河;1957 年,anger 利用带有针孔型准直器的γ-照相仪首次成功的对人甲状腺进行显像成为影像核医学的开始。今天,人类的历史已经跨度到21 世纪,人类和平利用原子核的技术早已经不可同日而语,核医学的发展更是已经步入到分子影像时代,成为现代分子医学不可或缺的重要组成部分。

核医学又称原子医学。是指放射性同位素、由加速器产生的射线束及放射性同位素产生的核辐射在医学上的应用。在医疗上,放射性同位素及核辐射可以用于诊断、治疗和医学科学研究;在药学上,可以用于药物作用原理的研究、药物活性的测定、药物分析和药物的辐射消毒等方面。而正电子发射型计算机断层显像(positron emission computed tomography,简称pet),是核医学领域比较先进的临床检查影像技术。正常范围pet特别适用于在没有形态学改变之前,早期诊断疾病,发现亚临床病变以及评价治疗效果。目前,pet在肿瘤、冠心病和脑部疾病这三大类疾病的诊疗中尤其显示出重要的价值。其大致方法是,将某种物质,一般是生物生命代谢中必须的物质,如:葡萄糖、蛋白质、核酸、脂肪酸,标记上短寿命的放射性核素(如f18,碳11等),注入人体后,通过对于该物质在代谢中的聚集,来反映生命代谢活动的情况,从而达到诊断的目的。

pet是惟一可在活体上显示生物分子代谢、受体及神经介质活动的新型影像技术,现已广泛用于多种疾病的诊断与鉴别诊断、病情判断、疗效评价、脏器功能研究和新药开发等方面。目前在这种仪器中广泛使用的探测器是光电倍增管(pmt)。磁共振成像是一种生物磁自旋成像技术,它可以直接作出横断面、矢状面、冠状面和各种斜面的体层图像,不会产生ct检测中的伪影,无电离辐射,对机体没有不良影响。mr对检测脑内血肿、脑外血肿、脑肿瘤、颅内动脉瘤、动静脉血管畸形、脑缺血、椎管内肿瘤、脊髓空洞症和脊髓积水等颅脑常见疾病非常有效,同时对腰椎椎间盘后突、原发性肝癌等疾病的诊断也很有效。如果pet和mr能够统一在一起共同成像,将会对各种肿瘤、乳腺癌等疾病的诊断发挥巨大的效果。但是由于pet中使用的光电探测器光电倍增管(pmt)不能在mr的强磁场中工作,阻碍了pet和mr的结合。如果将pmt换为硅光电倍增管,这个问题就会迎刃而解,一大批中外科学家都在积极研制基于硅光电倍增管的pet,成果指日可待。

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2. 研究的基本内容与方案

2.1基本内容

设计所需元器件:微处理器(at89s51)、温度传感器(dsi822)、串行通信模块、dac(max5304,10位dac)、dc-dcconverter(max5026)

2.2研究目标

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3. 研究计划与安排

第1-2周:查阅相关文献资料,完成基于sipm的正电子发射断层成像 (pet) 探测器温度控制的国内外研究进展的综述,完成开题报告;

第3-4周:完成英文文献翻译及总体设计;

第5-10周:设计温度控制的相关软硬件;

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4. 参考文献(12篇以上)

[1]seiichi y junkichi s,tadashi w,et al.a temperature-dependent gain control system for improving the stability of si-pm-based pet systems.[j].physics in medicinebiology.2011.56(9):2873-2882(10).

[2]stefaan v,marsden p k,pet-mri:a review of challenges and solutions in the development of integrated multimodality imaging[j].physics in medicinebiology,2015,60(4):r115-r154.

[3]disselhorst j a,bezrukov i,kolb a,et al.principles of pet/mr imaging[j].journal of nuclear medicine,2014,55(supplement2).

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