邓贞宙
[1] Quadratic programming time pickoff method for multi-voltage threshold digitizer in PET,IEEE Transactions on Nuclear Science, 2015.5.8, 62(3): 805~813 (IEEE NPSS 会刊)本篇论文聚焦于解决模拟到数字的相关研究问题
论文提出了一种二次规划(QP)方法,用于标记基于MVT样本的闪烁脉冲事件时间。明确了时间标记的优化目标,给出了时间标记优化方程的解析解,并指出可以用迭代的方法求解时间标记,还指出了下降沿对时间分辨率的贡献。
提出的QP方法与参照方法相比具有更好的时间分辨率并具有单调递减的时间分辨率,表明QP/MVT在时间标记方面具有潜在的优越性,进一步验证了数字化方法对时间标记的意义。
[2] Scintillationevent energy measurement via a pulse model based iterative deconvolution method, Physics and Engineering in Medicine, 2013.10.21, 58(21):7815~7827本篇论文聚焦于解决模拟到数字的相关研究问题
论文中将能量测量视为解卷积问题,提出了一种基于脉冲模型的迭代反卷积方法,该方法可以在不检测的情况下处理堆积事件,并且适用于不同信号的脉冲形状。
首次明确了能量测量的统计优化目标,给出了事件能量测量统计优化方程的迭代解,刻画了下降沿的统计特征。该方法与参照方法相比具有更好的能量分辨率并达到了与数字门控积分基本一致的能量分辨率。
奚道明
Daoming Xi, Chien-Min Kao, Wei Liu, Chen Zeng, Xiang Liu and Qingguo Xie, FPGA-only MVT digitizer for TOF PET, IEEE Transactions on Nuclear Science, vol. 60, no. 5, pp. 3253-3261, 2013
本篇论文聚焦于解决模拟闪烁脉冲信号到数字信号转换环节的相关研究问题。
论文利用FPGA自身集成的LVDS差分端口实现了模拟信号的阈值比较功能,使得闪烁脉冲的数字化采集和处理可以直接利用FPGA进行而不依赖于传统的高速ADC芯片。为高速闪烁脉冲的数字化采集与处理提供了一个高性能、低成本、高集成度的方案。采用该技术方法的数字PET探测器已在临床全数字PET等系统中得到了广泛应用;采用该技术的X射线安检机的危险有机物检出率获得极大提升,曾为2018年中国进出口博览会提供安保服务。
万陆
Chien-Min Kao, Qingguo Xie, Yun Dong, Lu Wan, and Chin-Tu Chen, A high-sensitivity small-animal PET scanner: development and initial performance measurements, IEEE Transactions on Nuclear Science, vol. 56, no. 5, pp.2678-2688, 2009
本篇论文聚焦于解决数据到图像的相关研究问题。
论文中设计并开发了一台紧凑型的临床前平板PET系统,由于采用了紧凑的双平板几何结构,该系统达到了∼28.2%的超高灵敏度(经检索,这是目前有报道的临床前PET灵敏度的最高性能)。通过对系统响应矩阵的精确计算,在成像中对视差错误进行了校正,系统在达到高灵敏度的同时实现了1.2 mm的各向同性的空间分辨率。大鼠18F-FDG的成像结果对仪器的成像性能进行了系统级的验证。
牛明
[1]Luyao Wang, Jun Zhu, Xiao Liang, Ming Niu, Xiaoke Wu, Chien-Min Kao, Heejong Kim, Qingguo Xie, Performance evaluation of the Trans-PET® BioCaliburn®)LH system: a large FOV small-animal PET system. Physics in medicine & biology 60.1 07 Jan 2015: 137-150.本篇论文聚焦于动物PET仪器性能测试、评估研究,涵盖数字PET成像的全部物理过程。
论文中以NEMA 标准为准绳,评估了包括系统几何参数(系统内孔直径,有效FOV),进行了包含空间分辨率、灵敏度、归一化效果、图像质量、恢复曲线、冷热区对比度等假体实验,还有单只小鼠实验、两只小鼠实验甚至四只小鼠同时实验等活体动物实验。对以上系统性能的详细评估表明,Trans-PET LH空间分辨率达到1.0mm,径切向FOV大(孔径18cm,FOV 接近14 cm),是一款非常适合临床前动物PET实验的设备,尤其适合多只小鼠同时实验,并且可推广到大动物例如兔子、小狗和猴脑等功能研究。
[2]Daoming Xi, Qingguo Xie, Jun Zhu, Li Lin, Ming Niu, Peng Xiao, Chin-Tu Chen and Chein-Min Kao, Optimization of the SiPM pixel size for a monolithic PET detector, Physics Procedia, vol. 37, pp. 1497-1503, 2012本篇论文聚焦于PET探测器前端基础性、探索性研究,涵盖射线到光、光到电的物理过程。
连续晶体探测器因为不含探测死区、能够直接给出DOI信息,SiPM也因为紧凑的结构、快的时间响应以及对磁场不敏感等性能一直是PET探测器研究的热门。论文对PET探测器中热门、前沿的连续晶体耦合SiPM进行了研究,具体针对连续晶体探测器中单颗SiPM的尺寸,比较小尺寸SiPM能够更精确的测量闪烁光分布,但是也会导致单颗SiPM信噪比降低。论文使用模特卡罗仿真方法,优化出连续晶体中最佳的SiPM尺寸。
[3]Ming Niu, Chien-Min Kao, Jun Zhu, Peng Xiao, Anwen Long, Robert G. Wagner, Gary Drake, Chin-Tu Chen and Qingguo Xie, Evaluation of multi-pixel photon counters in energy determination for PET imaging, Journal of Instrumentation, vol. 7, no. 4, pp. T04001, 2012本篇论文聚焦于解决光到电的相关研究问题。
SiPM因为高增益(106),低偏置电压(20-70V),高光电探测效率(PDE),紧凑的尺寸,对磁场不敏感,快速时间响应(可能适合TOF PET),具有低成本和CMOS兼容性的潜力等优势成为下一代PET最有潜力的探测器。然而,SiPM仍然存在一些需要解决的挑战,本论文针对SiPM的饱和效应使用了双射源法进行了研究,并以PET中广泛使用的LYSO晶体为例,对SiPM的饱和效应完成了校正,解决了SiPM动态范围不足的问题,使得SiPM能够成功应用于PET探测器。
高敏
D’Ascenzo N, Gao M, Antonecchia E, et al. New Digital Plug and Imaging Sensor for a Proton Therapy Monitoring System Based on Positron Emission Tomography[J]. Sensors, 2018, 18(9): 3006.
本文属于数字PET的新型应用。
论文中设计并实现了一种基于数字PET技术的用于质子治疗监测的平板数字PET系统,在台湾林口长庚纪念医院质子治疗中心现场快速搭建了即插即成像的数字PET系统并开展了实验研究。
首次实现了计数率达5 Mcps的质子束在束监测(现有系统约为1.3 Mcps),首次获取了数字PET监测质子束在束新数据,使用数字PET首次观测到了质子产生的短半衰期核素15O,充分验证了数字PET在质子治疗监测上的显著优势和巨大潜力。