邱 奥， 张 博,2， 肖 鹏,3,4， 谢庆国,3,4

(1.华中科技大学 生物医学工程系， 武汉 430074; 2. 合肥锐世数字科技有限公司， 合肥 230093; 3.武汉光电国家研究中心， 武汉 430074; 4. 中国科学技术大学 电子工程与信息科学系， 合肥 230052)

0 引言

正电子发射断层成像(Positron Emission Tomography，PET)出现于1973年，是一种具有高特异性和高生化灵敏度的分子影像技术，能直接观测活体内的生理生化过程[1-2]，在癌症、神经系统疾病、心血管疾病的机理研究、早期诊断、精准治疗、预后评估和药物开发方面能够发挥重要作用[3-10]。

早期的PET采用模拟电子学的方式处理信号，通过电荷积分器和时间甄别器分别获取闪烁脉冲的能量和时间，并通过符合电路进行事件的筛选，最终得到各条响应线上的计数[11-13]。模拟电子学在架构上对PET的性能提升有诸多制约。在探测器层面上，模拟器件的精度有限且遗失了闪烁脉冲波形、噪声和下降时间等信息，致使波形函数、噪声模型和衰减时间等先验知识无法被利用和编码[14-19]；在系统层面上，模拟器件构成的系统难以实现模块化，重构系统几何时需要全盘改变符合电路等硬件设备，缺乏灵活性[20-22]。为了解决模拟PET的种种局限，数字PET的概念被提出[23-24]。这种模式下，前端硬件只负责对闪烁脉冲的精确数字化，所有的数据都被传输到后端，通过软件完成从脉冲重构到医学信息发掘的全链条处理。硬件被极小化，算法的重要性被提升到了新的高度。

研制数字PET的首要难点在于对高速闪烁脉冲的精确数字化。光电器件输出的闪烁脉冲信号具有极快的上升/下降沿。……