基于CMOS技术的多通道TOF-PET脉冲时间信息数字化单芯片系统研究
项目介绍
AI项目解读
基本信息
- 批准号:61471245
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:80.0万
- 负责人:
- 依托单位:
- 学科分类:F0125.医学信息检测与处理
- 结题年份:2018
- 批准年份:2014
- 项目状态:已结题
- 起止时间:2015-01-01 至2018-12-31
- 项目参与者:王百鸣; 俞航; 曾启明; 周家锐; 刘少华; 李刚; 周乾江; 邵伟; 刘升辉;
- 关键词:
项目摘要
CMOS based pulse digital processing is the most feasible solution for all digital TOF-PET imaging system. High-speed precise digitization of timing information is the key aspect to improve image quality. Considering the rising/fading edge of the scintillation pulses is in the range of nano-second, traditional complex digitization methods involving pulse shaping and ADC sampling limit the timing and reduce image quality. Based on accurate acquisition of timing information, Multi-threshold voltage (MVT) method employs a simple, non-ADC architecture, which directly extracts timing and energy information of the scintillation-pulses with very high resolution. This project will focus on CMOS based MVT solutions for the direct-digitization of the timing information of the TOF-PET pulses. Pico-second accuracy trigger method, high resolution timing information digitization and system offset self-calibration will be studied in detail. This project will also explore the scheme for constructing a high timing resolution integrated system of TOF-PET scintillation-pulse digital processing. Research findings can serve as the basis to realize a very large scale multichannel TOF-PET pulses digital processing system. It can not only further improve the image quality of TOF-PET system, but also contributes to the developing of PET medical imageology in biological science and clinical studies.
基于CMOS技术的脉冲数字处理系统是全数字TOF- PET最有潜力的方案。精确获取脉冲时间信息是提高成像质量的关键。闪烁脉冲上升/衰减时间仅为纳秒量级,先整形再经ADC的处理方式结构复杂,限制了皮秒量级时间信息的精确获取,制约了成像质量。 基于精确测量脉冲时间信息的多电压阈值法(MVT)不使用ADC,系统架构大幅简化,直接处理脉冲就可获得优异的时间和能量信息。本项目研究基于CMOS技术采用MVT方法精确获取TOF-PET脉冲时间信息的方案,解决其中皮秒级精确触发、时间信息高分辨率数字化及系统自校准等关键问题,探索基于CMOS技术实现多通道TOF-PET脉冲时间信息数字化单芯片系统的方案。 研究成果可以为实现多通道TOF-PET脉冲大规模集成全数字处理系统奠定方法和技术基础,进一步提高TOF-PET的成像分辨率,推动生命科学和临床医学中PET成像技术的发展。
结项摘要
精确获取闪烁脉冲时间信息是全数字TOF- PET提高成像质量的关键。闪烁脉冲上升/衰减时间仅为纳秒量级,先整形再经ADC数字化的方案会造成脉冲时间信息丢失,限制了皮秒量级时间信息的精确获取,降低了成像质量。本项目研究基于CMOS技术采用多电压阈值精确获取TOF-PET脉冲时间信息的方法,探索基于CMOS技术设计多通道TOF-PET脉冲时间信息精确数字化芯片的方案。.. 本项目深入研究了闪烁脉冲皮秒级精确触发、高精度数字化时间信息测量和系统自校准等关键问题,设计了宽频高速数字比较器,解决了随机高速闪烁脉冲的高精度捕获问题,构造了自校准两级DLL精确测时系统,掌握了基于CMOS直接数字化闪烁脉冲的核心技术。结合比较器和精确测试系统,设计了多通道高精度TOF-PET时间信息数字化芯片并成功流片,时间分辨率优于30 ps,为多通道TOF-PET脉冲大规模集成全数字处理系统奠定了设计方法和核心硬件基础。.. 通过本项目的工作发表论文15篇,申请中国发明专利6项,获得中国发明专利授权2项,获得集成电路布图设计登记证书7项。本项目的工作是全数字TOF-PET成像系统的核心共性技术,为进一步提高TOF-PET的成像分辨率和推动PET成像技术的发展奠定了坚实的基础
项目成果
期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(7)
专利数量(7)
A CMOS Time-to-Digital Converter for Real-Time Optical Time-of-Flight Sensing System
用于实时光学飞行时间传感系统的 CMOS 时间数字转换器
- DOI:10.1109/mcom.2018.1700653
- 发表时间:2018-08-01
- 期刊:IEEE COMMUNICATIONS MAGAZINE
- 影响因子:11.2
- 作者:Li, Yan;Yu, Hang;Jiang, Lai
- 通讯作者:Jiang, Lai
Robust sound event classification with bilinear multi-column ELM-AE and two-stage ensemble learning
使用双线性多列 ELM-AE 和两阶段集成学习进行鲁棒声音事件分类
- DOI:10.1186/s13636-017-0109-1
- 发表时间:2017
- 期刊:EURASIP Journal on Audio Speech and Music Processing
- 影响因子:2.4
- 作者:Zhang Junjie;Yin Jie;Zhang Qi;Shi Jun;Li Yan
- 通讯作者:Li Yan
一个采用新颖的混合电容切换模式的SAR ADC设计
- DOI:10.13209/j.0479-8023.2018.048
- 发表时间:2018
- 期刊:北京大学学报(自然科学版)
- 影响因子:--
- 作者:葛彬杰;李琰;俞航;冯晓星
- 通讯作者:冯晓星
A 16 MHz, 59.2 ppm/A degrees C CMOS DLL-Assisted VCO with Improved Frequency Stability Towards Single Chip Wireless IOT
16 MHz、59.2 ppm/A°C CMOS DLL 辅助 VCO,具有针对单芯片无线 IOT 的更高频率稳定性
- DOI:10.1007/s11036-016-0716-6
- 发表时间:2016
- 期刊:MOBILE NETWORKS %26 APPLICATIONS
- 影响因子:--
- 作者:Li Yan;Zhen Cao;Liu Shaohua;Jiang Lai;Yu Hang
- 通讯作者:Yu Hang
一种基于0.18μm CMOS工艺的电荷泵锁相环
- DOI:10.13911/j.cnki.1004-3365.170231
- 发表时间:2018
- 期刊:微电子学
- 影响因子:--
- 作者:葛彬杰;李琰;俞航;冯晓星
- 通讯作者:冯晓星
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- 通讯作者:张静*
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