基于FPGA的数字化SPECT探头系统设计.rar

核医学仪器在现代医疗领域被广泛应用于临床诊断和医学研究，它可以进行功能成像，反映器官的动态特征，对疾病特别是肿瘤的早期诊断有着重要的意义。目前临床上应用最广泛的核医学仪器是单光子发射型计算机断层，即SPECT。 SPECT主要由探头、旋转运动机架、计算机及辅助设备三部分组成。其中探头是系统进行数据采集处理的部分，其主要任务是采集核素发出的γ事件，并对其进行初步选择，将有效事件的位置信息和能量信息传送给计算机进行后期校正和图像重建。探头部分直接关系着系统的灵敏度和分辨率，影响着系统的精度和成像质量。 论文主要介绍数字化SPECT探头部分的设计。该设计中采用基于现场可编程门阵列(FPGA)的数字电路来代替传统的模拟电路。将从光电倍增管中传出的信号经过前置放大和程控放大后直接进行高速A/D转换输入到FPGA中，在FPGA中完成后续运算，计算出γ事件发生的位置和能量。在FPGA中还加入硬件的能量校正和线性校正部分，以实现数据的实时校正。FPGA采用Altera的StratixⅡ系列，它具有大量高密度的逻辑单元和丰富的数字信号处理模块(DSP块)，配合Altera公司的QuartusⅡ设计软件使系统设计变得更容易。 本论文详细介绍了探头电子学部分的设计，其中包括模拟部分和数字部分。模拟部分主要由前置放大和程控放大、信号成形和高速A/D转换构成；数字部分主要包括FPGA部分的各个模块设计及其仿真、系统的可靠性设计及优化等方面的内容，该部分是本文的重点和创新点。 采用基于FPGA的数字系统代替传统的模拟系统设计，可以大大提高系统的采集速度，提高系统的精度；能缩短系统的设计周期并使设计具有高灵活性，是现代电子技术的发展方向，也是核医学仪器的发展趋势。

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