автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.05, диссертация на тему:Базовые электронные модули для построения PET-сканера высокого разрешения на основе позиционно-чувствительных фотодетекторов

На правах рукописи

Мьят Вин Тун

□□3058412

Базовые электронные модули для построения РЕТ-сканера высокого разрешения па основе позицион но-чу вствительных фотодетскторов

Специальность 05 13 05 - Элементы и устройства вычислительной техники и систем управления

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Автор

Москва - 2007 г

003058412

Работа выполнена в Московском инженерно-физическом институте (государственном университете)

Научный руководитель

кандидат технических наук, доцент Алюшин М В

Официальные оппоненты

доктор технических наук, профессор Бабаян Р Р

кандидат технических наук Лейбович И Д

Ведущая организация

ФГУП «Научно-исследовательский институт импульсной техники »(НИИИТ)

Защита состоится 21 мая 2007г в 12-00 часов на заседании диссертационного совета Д212 130 02 в Московском инженерно-физическом институте (государственном университете) по адресу 115409, г Москва, Каширское шоссе, д 31 (тел 323-91-67)

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МИФИ

Автореферат разослан «2 0» апреля 2007 г

Отзывы в двух экземплярах, заверенные печатью, просим направлять но адресу 115409, г Москва, Каширское шоссе, д 31, Ученый совет МИФИ

Ученый секретарь специализированного совета

доктор технических наук, профессор

Г В Петров

Общая характеристика диссертации

Актуальность работы

В настоящее время в мире наблюдается рост числа РЕТ-сканеров в медицинских учреждениях Бурное развитие PET томографии обусловлено тем, что с каждым годом появляется большое число новых радиофармпрепаратов (РФП), использование которых открывает новые горизонты применения данного метода лучевой диагностики Все крупные зарубежные производители медицинского диагностического оборудования разрабатывают и выпускают РЕТ-сканеры Существующие РЕТ-сканеры в России современны, но их недостаточно В основном используются зарубежные системы Создание современных РЕТ-сканеров отечественного производства является актуальной в настоящее время задачей

Проведенный анализ современного состояния и перспектив развития РЕТ-сканеров [4, 8] позволил сформулировать основные требования к новому поколению систем, предполагающих широкое использование специализированных многоканальных СБИС со структурой система на кристалле (SOC), новых сцинтилляционных материалов типа LYSO, а также многоанодных (MA), позиционно-чувствительных (ПЧ) ФЭУ и полупроводниковых детекторов, в том числе - твердотельных кремниевых ФЭУ Среди основных требований следует выделить

- равномерная чувствительность во всем рабочем объеме сканера,

- возможность обработки импульсов для временного окна порядка 1нс,

- возможность определения времени пролета - TOF,

возможность учета глубины взаимодействия для кристаллов сцинтиллятора с поперечными размерами не более 1мм х 1мм,

- использование технологии временных меток,

- высокая технологичность и невысокая стоимость сканера, особенно, ориентированного на отечественный рынок

Проведенный анализ патентной документации и научно-технической информации показал, что применяемые на практике варианты построения электронных узлов обработки данных ПЧ ФЭУ в РЕТ-сканерах в основном базируются на структурных и схемотехнических решениях, рекомендованных фирмами-производителями Для данных решений характерен ряд недостатков, ограничивающих функциональные возможности ПЧ ФЭУ нелинейная и неоднозначная АПХ в периферийной зоне ПЧ ФЭУ, потеря чувствительности в угловых зонах прибора, наличие «мертвых зон» между соседними фотодетекторами при их расположении в виде матрицы

Создание электронных узлов обработки данных, получаемых от ПЧ ФЭУ, способных обрабатывать полезные события в периферийных и угловых зонах детектора, позволит повысить эффективность работы РЕТ-сканера, а также снизить стоимость всей системы Отсутствие в открытой печати полной информации об электронных узлах, применяемых в РЕТ-сканерах, обусловливает актуальность разработки отечественных электронных узлов для РЕТ-сканеров высокого разрешения на современной элементной базе

Разработка аналоговых и цифровых электронных узлов для современных РЕТ-сканеров нового поколения становится возможной на основе композиционного подхода [4, 6, 8, 10, 11], предполагающего совместное моделирование как электронной части функционального узла обработки данных [9, 12], так и оптического тракта передачи сигнала, включая распространение светового потока в кристалле сцинтиллятора, световоде, корпусе детектора (ФЭУ), а также в самом детекторе При этом для композиционного моделирования предполагается использовать унифицированные программные средства моделирования типа системы ORCAD, включенной в САПР Cadence, либо аналогичные средства моделирования для САПР Mentor Graphics

Проведенные аналитический обзор и анализ существующих и перспективных конструкций РЕТ-сканеров позволили сформулировать основные научные и практические задачи, решение которых в первую очередь сдерживает создание современных РЕТ-сканеров высокого разрешения, в том числе - мини РЕТ-сканеров для лабораторных животных

Общие задачи проектирования РЕТ-сканеров на современном этапе

1 Достижение предельного пространственного разрешения при минимальной дозе вводимого РФП, в том числе - за счет учета так называемого параметра DOI (Depth of Interaction), а также повышения эффективности регистрации полезных событий в периферийной зоне

2 Преимущественное использование блочяо-модульных решений для этектронных модулей на всех этапах проектирования, обеспечивающих простоту модернизации системы при использовании нового поколения элементной базы, а также возможность создания семейства РЕТ-сканеров с различной совокупностью технико-экономических параметров, в том числе - мини РЕТ-сканеров для лабораторных животных

3 Полное и эффективное использование возможностей наиболее дорогостоящих компонентов системы, в первую очередь - ПЧ ФЭУ, матриц сцинтилляторов, световодов Преимущественное использование унифицированных структурных и схемотехнических решений при создании аналоговых и цифровых электронных узлов обработки

Целью диссертационной работы является создание и развитие методов проектирования электронных узлов многоканальной системы обработки данных для современного РЕТ-сканера высокого разрешения на основе композиционного подхода к созданию моделей узлов, а также разработка базового набора электронных модулей, позволяющих повысить эффективность обработки полезных событий при использовании ПЧ ФЭУ и обеспечить более высокие технико-экономические показатели на уровне всей системы

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи.

1 Обзор и анализ патентной и научно-технической информации по РЕТ-сканерам на предмет выделения перспективных технологических и технических решений, используемых ведущими фирмами - разработчиками РЕТ-сканеров, в первую очередь - в области средств и методов обработки данных для получения предельного пространственного разрешения

2 Анализ общей структуры современных РЕТ-сканеров высокого разрешения, принципов действия РЕТ-сканеров Анализ основных функциональных узлов РЕТ-сканеров Классификация современных РЕТ-сканеров с учетом возможности определения параметров 001 и ТОР

3 Выделение обобщенной структуры электронной системы обработки данных в РЕТ-сканере, ориентированной на определение параметра Б01 при использовании ГГЧ фотодетекторов

4 Разработка методики обработки импульсов в периферийной зоне детектора с искаженным энергетическим спектром

5 Создание методических и технических средств обработки полезных событий в периферийной зоне детектора для повышения эффективности работы всей системы

6 Разработка экспериментальных образцов электронных модулей для эффективной обработки событий в периферийной зоне ПЧ детекторов Создание тестовых и диагностических средств

7 Формулирование требований на изготовление многоканальной системы сбора и обработки данных в виде СБИС со структурой БОС

Научная новизна работы заключается в решении следующих задач

1 Представлена классификация методов измерения параметра 1301 для определения координаты Ъ полезного события в кристалле сцинтиллятора, ориентированных на использование ПЧ фотодетекторов (ФЭУ)

2 Предложена схема обработки сигналов с искаженным энергетическим спектром, предполагающая использование нескольких каналов обработки сигналов с различными параметрами, что позволяет учитывать полезные события в периферийной и угловой зонах ПЧ детектора

3 Разработана методика проектирования аналоговых узлов обработки данных с учетом реальных характеристик применяемых детекторов, а также современных средств автоматизированного проектирования узлов РЭА

4 Разработаны одномерные Ш и двумерные 20 модели входных узлов электронных блоков, предназначенные для работы с современными детекторами, а также учитывающие погрешности, вносимые оптической системой РЕТ-сканера Модели ориентированы на использование в составе САПР ОгСАБ

5 Разработаны модели функциональных блоков, позволяющие определять основные характеристики РЕТ-сканера на этапе проектирования

6 Разработана методика параметризации созданных моделей входных блоков РЕТ-сканера на основе проведения экспериментальных исследований характеристик функциональных узлов детектора и электронной системы

Практическая значимость работы обусловлена

1 Созданием базового набора электронных модулей для построения современных РЕТ-сканеров высокого разрешения, позволяющих повысить эффективность работы системы за счет обработки полезных событий в периферийной зоне, на основе современной электронной базы

2 Разработкой прототипа электронной системы обработки данных для современного РЕТ-сканера на основе базового набора стандартизованных электронных модулей

3 Созданием тестовых, диагностических и отладочных аппаратных и программных средств для аналоговых и цифровых электронных модулей базового набора

4 Созданием тестовых, диагностических и отладочных аппаратных и программных средств для электронной системы РЕТ-сканера

5 Созданием специализированного программного обеспечения для работы с разработанными модулями РЕТ-сканера

Проведен комплекс экспериментальных работ по лабораторному исследованию

1 Характеристик 1ТЧ детекторов Основных компонентов детекторов современных РЕТ-сканеров для параметризации разработанных моделей электронных узлов

2 Разработанного прототипа электронной системы аналоговой и цифровой системы обработки данных в современном РЕТ-сканере для ограниченного числа каналов

3 Характеристик основных узлов базового набора модулей эпектронной системы РЕТ-сканера

Реализация результатов

Основные результаты диссертации использовались

- при выполнении хоздоговора №84-3-003-896 «Исследование и разработка структурной схемы многоканального аналого-цифрового модуля обработки данных для отечественного мини-РЕТ-сканера для животных на основе высокопроизводительных субмодулей цифровой и аналоговой обработки МьБ», 2004-200бг г,

- при выполнении госбюджетной НИР №02-Г-003-013 «Создание математической модели для реконструкции трехмерного изображения с использованием быстродействующих нейросетей реального времени, изучение прототипов модулей для обработки данных», 2006г ,

- в учебном процессе при модернизации лекционного курса и лабораторных работ по курсу «Проектирование электронных систем» на кафедре Электроники МИФИ для групп А9-04, А9-05, И8-03

Основные положения, выносимые на защиту

1 Методика проектирования аналоговых узлов обработки данных на основе композиционного подхода к моделированию, позволяющего учитывать реальные характеристики применяемых детекторов, на основе современных средств автоматизированного проектирования узлов РЭА с применением САПР Cadence и Mentor Graphics

2 Одномерные модели входных узлов электронных блоков, предназначенных для работы с современными ПЧ детекторами, а также учитывающие искажения энергетического спектра полезных событий в периферийной зоне фотодетекторов, что позволяет повысить эффективность их регистрации

3 Двумерные модели, предназначенные для исследования и оптимизации краевых эффектов, возникающих при использовании нескольких расположенных рядом ПЧ ФЭУ

4 Методика параметризации созданных моделей входных аналоговых блоков РЕТ-сканера

5 Базовый набор модулей для построения электронных систем обработки данных в РЕТ-сканерах высокого разрешения и мини РЕТ-сканерах, позволяющих повысить эффективность работы системы за счет реализации схемы независимой обработки полезных событий в периферийной зоне

Апробация диссертации

Материалы, изложенные в диссертации, докладывались на

- научных сессиях МИФИ (Москва, 2004г , 2007г ),

- конференции «Молодежь и наука» научной сессии МИФИ (Москва, 2005г , 2006г , 2007г),

- на российских научно-технических конференциях «Электроника, микро-и нано- электроника» ( 2004г - г Нижний Новгород, 2005г - г Вологда, 2007г - г Пушкинские горы)

Всего по теме диссертации опубликовано 12 печатных работ

Основные результаты диссертации изложены в печатных работах [1-12]

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы Диссертация вместе с приложением содержит 160 страниц печатного текста, в том числе 23 таблицы, 77 рисунков и библиографию, включающую 99 наименований

В приложении 1 к диссертации предоставлены результаты анализа патентной документации США по современным РЕТ-сканерам

Содержание диссертации

Во введении

обоснована актуальность темы диссертации,

сформулирована цель и задача работы. На основе проведенного анализа современного состояния и перспектив развития РЕТ-сканеров сформулированы основные требования к электронной системе обработки для нового поколения сканеров, предполагающих широкое использование специализированных многоканальных СБИС, новых сцинтилляциошых материалов типа а

также МА ФЭУ, ПЧ ФЭУ и полупроводниковых детекторов, в том числе -твердотельных кремниевых ФЭУ. Среди основных требований выделены [8]:

- равномерная чувствительность во всем рабочем объеме сканера,

- возможность обработки импульсов для временного окна порядка 1нс,

- возможность определения параметров Р01 и ТОР,

возможность учета глубины взаимодействия для кристаллов сцинтиллятора с поперечными размерами не более 1ммх 1мм,

- использование технологии временных меток,

- высокая технологичность и невысокая стоимость сканера, особенно, ориентированного на отечественный рынок.

В первой главе представлены результаты обзора патентной и научно технической информации по РЕТ-сканерам [8]. Выделены ведущие фирмы -разработчики РЕТ-сканеров. Анализируется число поданных патентов по данной тематике. На рис. 1а показана зависимость числа патентов, поданных в различных странах за последние 5 лет, по теме «РЕТ-сканер». На рис.1б показано число патентов по годам (за последние 7 лет) по теме «РЕТ-сканер».

г? |

Стража

а)

I) Чж® штатов, доступны* в открытой инаго шЩЩ 2ййг

2 Общи чнш пяенто! с учетам шдаиж» и регамрадин ю дшиу 1806г. _____

Рис.1.

Из приведенных данных видно, что наблюдается устойчивый рост активности ведущих компаний - производителей РЕТ-сканеров Так, в период с 2000г по середину 2006г объем подаваемых патентов возрос примерно в 13 раз Таким образом, во всем мире наблюдается всплеск активности, обусловленный, с одной стороны, успехами интегральной технологии по производству многоканальных быстродействующих микросхем со структурой SOC, и, с другой стороны, освоением ряда новых сцинтилляторов, таких, как LYSO Ведущими компаниями по разработке современных РЕТ-сканеров (по критерию число поданных патентов) являются следующие CTI PET Systems Inc , Hitachi Corporation, Elgems Ltd

Проведен анализ задач, решаемых с помощью международных патентов Наиболее важным направлением развития современных РЕТ-сканеров является обработка данных для улучшения качества получаемого изображения

Во второй главе представлен анализ общей структуры современных РЕТ-сканеров, рассмотрен принцип действия РЕТ-сканеров, а также дан анализ их основных функциональных узлов Выделена обобщенная структурная схема обработки данных в РЕТ-сканере Предложена классификация современных РЕТ-сканеров с учетом возможности определения параметров DOI и TOF Выделены актуальные научные и практические задачи, сдерживающие создание современного, в первую очередь, отечественного РЕТ-сканера

В главе 2 дана классификация существующих РЕТ-сканеров в соответствии с основными этапами их развития, а также выделены их основные структурные особенности На основе проведенного обзора и анализа существующих и создаваемых конструкций РЕТ-сканеров дана оценка перспектив использования различных детекторов для выделенных групп сканеров Показано, что создаваемые РЕТ-сканеры в первую очередь должны ориентироваться на использование MA ФЭУ, ПЧ ФЭУ, матричные полупроводниковые детекторы, включая твердотельные ФЭУ (SiMT)

Анализ применяемых систем сбора и обработки данных в РЕТ-сканерах позволил выделить ряд тенденций их развития В частности, дан анализ применяемым способам реализации схемы совпадения импульсов Анализируется аналоговый способ организации схемы совпадения импульсов, предполагающий суммирование в аналоговом виде импульсов нормированной амплитуды и, как правило, нормированной длительности на одной, либо нескольких шинах Наличие в определенный момент времени двух событий приводит к формированию импульса двойной амплитуды, что фиксируется пороговым устройством К основным недостаткам данного подхода отнесены низкое быстродействие, возможность появления ложных срабатываний, а также небольшое число обслуживаемых каналов

Рассмотрены преимущества цифрового способа организации схемы совпадений импульсов в заданном временном окне, предполагающего формирование цифровых импульсов в заданной сетке частот Для данною способа все импульсы от детекторов складываются параллельным сумматором Результат цифрового сложения анализируется цифровым процессором При появлении двух и более импульсов цифровой процессор регистрирует

соответственно двойное, либо, например, тройное событие Основным недостатком данного подхода - небольшое число обрабатываемых каналов и большая задержка принятия решения

К наиболее перспективному способу организации устройства совпадения импульсов отнесен метод на основе временных меток, широко применяющийся при обработке событий в экспериментальной физике высоких энергий Данный подход предполагает независимое в каждом канале обработки импульсов присваивание временной метки - цифрового кода (с точностью, например, 1 не), который вместе с параметрами импульса - его координатами X, Y и Z, амплитудой А передается в спецпроцессор Функцией спецпроцессора является перебор всех событий и поиск одиночных, двойных, тройных и других множественных событий После анализа событий по их временным меткам (в режиме OFF LINE) получаются традиционные данные для реконструкции изображения

Проведенный анализ характеристик сцинтилляторов, а также возможных режимов обработки данных при определении параметра DOI позволил выделить следующие основные модели световой вспышки, которые необходимо учитывать при разработке быстродействующих электронных блоков РЕТ-сканера высокого разрешения В табл 1 представлены четыре класса моделей, предназначенных для описания характеристик световой вспышки для разных сцинтилляторов

Таблица 1

Классы моделей световой вспышки для различных сцинтилляторов

№ п Класс Модели Учет параметров переднего фронта Учет параметров заднего фронта Область применения (решаемая задача)

1 SD-0-1 Нет Да Все типы сцинтилля-горов

2 SD-0-2 Нет Да Быстрые сцинтилляторы

3 SD-1-1 Да Да Все типы сцинтилляторов Учет параметров 001, 'ГОР

4 SD-1-2 Да Да Быстрые сцинтилляторы Учет параметров БОТ, ТОР

Модель первого класса 50-0-1 является однокомпонентной и описывает эффект эмиссии света после возбуждения и ионизации в сцинтилляторе Модель класса 813-0-1 имеет следующий вид

N (I N(1) = —ехр -

где N- число фотонов, излучаемых за время /, N0 - общая сумма испускаемых фотонов, т,, - постоянная времени, г0 - момент времени начала световой вспышки Особенностью модели данного класса является нулевое время нарастания переднего фронта

Некоторые сцинтилляторы, использующиеся в РЕТ-сканерах, сделаны на основе материала ВаРг, характеризующегося наличием двух излучающих компонент, которые учтены в модели 50-0-2

N (г) = А ехр

+ В ехр

/

где т/ и т, - постоянные времени затухания быстрых и медленных компонент

Виды световых импульсов, получаемых в соответствии с моделями БО-О-1 и 80-0-2, представлены соответственно на рис 2 и рис 3

Рис 2 Модель БЭ-О-!

'О 7

Рис 3 Модель БО-О-г

Модель класса 50-1-1 является двухкомпонентной и описывает эмиссию света в быстром сцинтилляторе Модель класса БО-Ы имеет вид

г

V

Ы2

) * ехр

\ ТЧЪ J

где т^ - интегральная постоянная времени, тй1 - постоянная, характеризующая передний фронт импульса, т,п - постоянная, характеризующая задний фронт импульса

Модель класса 80-1-2 имеет следующий вид

/ N ? \

) = (\- ехр

\ "2 У

)*( А ехр

ч г/ У

+ В ехр

V У

;

где г; и г, - постоянные времени затухания быстрых и медленных компонент

Виды световых импульсов, получаемых в соответствии с моделями 80-11 и 80-1-2, представлены соответственно на рис 4 и рис 5

N(t)

NO

Рис 4 Модель SD-1-1

Рис 5 Модель SD-1-2

Рассмотренные модели световой вспышки учитывались при разработке моделей электронных устройств, а также при создании методик проектирования, ориентированных на использование современных САПР РЭА типа Cadence и Mentor Graphics Наиболее целесообразно учитывать временные характеристики сцинтилляторов при описании параметров генератора сигнала, например, в OrCAD модели данного узла

Во второй главе проанализированы проблемы, связанные с применением ПЧ ФЭУ, позволяющего использовать малогабаритные матрицы сцинтилляционных кристаллов с поперечными размерами порядка 1мм х 1мм Данный тип ФЭУ следует рассматривать в качестве основных детекторов для построения современных мини РЕТ-сканеров для животных Эффективное использование данного типа ФЭУ не требует применения специализированных многоканальных заказных интегральных микросхем (ASIC), однако их разработка и применение позволит существенно уменьшить габариты системы, снизить потребляемую ею мощность

К основным недостаткам применения ПЧ ФЭУ следует отнести

- наличие больших периферийных зон, снижающих эффективную площадь рабочего окна фотодетектора,

- необходимость использования слоя световодов для сопряжения геометрических размеров рабочего окна матрицы сцинтилляторов и окна ПЧ ФЭУ, что приводит к дополнительным искажениям светового сигнала,

- искажение энергетического спектра регистрируемых сигналов в периферийной зоне, что снижает эффективность регистрации событий при использовании рекомендованных решений для электронных блоков обработки,

- проблемы адекватного определения параметров DOI и TOF в периферийной зоне детектора по причине искажения энергетического спектра,

- наличие «мертвых» зон между соседними ПЧ ФЭУ порядка 2-4мм, что приводит к потере пространственного разрешения в этих местах и обусловливает необходимость использования световодов

Выделена обобщенная структурная схема обработки событий в ПЧ ФЭУ, показанная на рис 6

Рис 6 Обобщенная структурная схема обработки событий в ПЧ ФЭУ

На основе результатов анализа существующих электронных систем обработки данных в РЕТ-сканере сформулированы актуальные научные и практические задачи, решение которых в первую очередь сдерживает создание отечественного сканера высокого разрешения

В третьей главе предложена структурная схема электронной системы современного РЕТ-сканера, допускающая обработку полезных событий в периферийной зоне ПЧ детектора с искаженным энергетическим спектром Рассмотрено влияние параметра БОГ на пространственное разрешение РЕТ-сканера Анализируется обобщенная схема обработки данных, ориентированная на учет параметра Б01 Дана классификация возможных решений для определения параметра ЭО! Рассмотрена методика проектирования электронных узлов на основе предложенной классификации и созданных моделей [10-12]

Проведенные исследования позволили разработать методику проектирования электронных систем (в первую очередь - электронного узла аналоговой обработки), предназначенных для определения параметра Б01, в современных РЕТ-сканерах [10, 11] Разработанная методика базируется на классификации возможных конструкций детекторов, ориентированных на определение параметра Б01

Предложенная классификация осуществлена на основе трех следующих параметров число использующихся независимых детекторов - М, число слоев сцинтиллятора/сцинтилляторов - N. способ разделения слоев сцинтиллятора для определения параметра Б01 - Л

На рис 7 показаны основные задачи, решаемые при проектировании электронной системы обработки данных, в соответствии с разработанной

методикой [10] Основными требованиями, предъявляемыми к электронным блокам обработки данных, а также к используемому детектору, являются

- требуемая точность <3Х восстановления координаты X в сцинтилляторе детектора РЕТ-сканера,

- требуемая точность с1у восстановления координаты У в сцинтилляторе детектора РЕТ-сканера,

- требуемая точность с!г восстановления координаты Ъ (001) в сцинтилляторе детектора РЕТ-сканера,

- требуемое энергетическое разрешение с1Е детектора РЕТ-сканера,

- требуемые границы изменения координат X, У, Ъ полезного события,

- заданная модель источника света, например, точечная, распределенная, распределенная с эффектом поглощения части света в периферийной зоне,

- шаг изменения координат X, У, Z при моделировании

Основными задачами, решаемыми при разработке электронных блоков обработки данных в РЕТ-сканере, являются [10]

1 Выбор числа детекторов - М, начиная со значения М=1, что гарантирует наименьшую стоимость всей системы

2 Выбор числа слоев сцинтиллятора - начиная со значения N=1

3 Выбор способа разделения кристаллов - И., 11=1, 2, ,5 Обычно на этом этапе необходимо учитывать технологические возможности и стоимость изготовления выбранного варианта разделения кристаллов сцинтиллятора, что позволяет ограничить число возможных значений параметра К несколькими возможными

4 Загрузка соответствующего варианта модели детектора [9, 12] из созданной библиотеки моделей детекторов, ориентированных на использование в составе электронных моделей аналоговых и цифровых узлов в системе проектирования ОгСАВ

5 Подключение модели аналогового узла обработки импульсов из созданной библиотеки моделей аналоговых узлов в системе проектирования ОгСАБ [6, 9, 12]

6 Подключение моделей стандартных аналоговых и цифровых устройств для системы проектирования ОгСАБ Как правило, результатом подключения указанных выше моделей является иерархический проект, готовый дтя моделирования в САПР ОгСАО

7 Композиционное иерархическое моделирование [11] проекта при использовании заданной модели источника света для всего рабочего объема сцинтиллятора с заданным шагом изменения координат Получение точностных характеристик для определения координат X, У, Ъ, а также энергии для полезных событий в заданном рабочем объеме сцинтиллятора

8 Анализ полученных параметров, сравнение с полученными параметрами для других вариантов построения детектора

9 На основе полученных данных о точностных характеристиках принятие решения о целесообразности использования данного варианта построения системы

Рис 7 Основные задачи, решаемые при проектировании электронной системы

обработки данных

10 Выбор оптимального решения на основе анализа всех рассмотренных вариантов с точки зрения стоимости и технологичности изготовления

11 Для выбранного варианта построения системы, ориентированной на определение параметра DOI, за основу схемотехнических реализаций аналоговых и цифровых блоков выбираются соответствующие модели этих узлов в системе OrCAD [6-12]

12 Полученные таким образом схемотехнические решения используются при техническом проектировании функциональных узлов электронной системы на уровне ПЛИС, печатных плат, а также фрагментов ПО, реализованного на уровне IP блоков, например, в ПЛИС со структурой SOC, либо на основе стандартных сигнальных процессорах типа ADSP фирмы Analog Devices [1, 2, 3,5]

Разработанная методика проектирования электронных блоков была использована для создания ряда электронных модулей обработки сигналов с ПЧ ФЭУ фирмы HAMAMATSU [9] Применение данной методики позволило значительно улучшить системные характеристики, такие, как пространственное разрешение в периферийной зоне ФЭУ, а также дало возможность полностью исключить дополнительные световоды, что позволило уменьшить стоимость системы, а также упростить сборку детектора

Для устранения недостатков работы ПЧ ФЭУ в периферийной зоне в работе предложена структурная схема электронной системы РЕТ-сканера, допускающая обработку событий с искаженным энергетическим спектром, представленная на рис 8

Рис 8 Разработанная структурная схема электронной системы

Сущность предлагаемого подхода заключается в использовании нескольких каналов обработки сигналов в ПЧ ФЭУ При этом предполагается, что параметры обработки сигналов в центральной части ПЧ ФЭУ отличаются от параметров обработки сигналов в периферийной зоне ПЧ ФЭУ Такой подход позволяет осуществить индивидуальную коррекцию параметров АПХ каждого ПЧ ФЭУ, что дает возможность реализовать обработку полезных событий в периферийной зоне фотодетектора, а значит - повысить эффективность работы всего РЕТ-сканера

В четвертой главе рассмотрены вопросы создания моделей аналоговых узлов, предназначенных для первичной обработки сигналов от фотодетектора Особое внимание уделено моделям, ориентированным на работу с современными МА и ПЧ ФЭУ [11] Предложена методика проектирования аналоговых узлов обработки данных с учетом реальных характеристик детекторов Дан перечень разработанных Ш и 2и моделей [6,11,12]

Предлагаемый композиционный подход [12] предполагает осуществление единого цикла моделирования сложной системы, объединяющей в себе следующие разнородные субсистемы

- источник светового сигнала, формирующий световую вспышку с заданными амплитудно-временными параметрами в соответствии с характером взаимодействия гамма-кванта со сцинтиллятором,

- оптическую, включающую в себя сложный составной сцинтилляюр, световод и ряд слоев склеивания, вносящих определенные искажения в передачу сигнала,

- фотодетектор, включающий в себя также элементы его оптической системы - корпус, фотокатод (для ФЭУ),

- входную аналоговую электронику,

- функциональную электронику, осуществляющую обработку сигналов с нескольких анодов (ПЧ ФЭУ, многоанодные ФЭУ) для формирования координатных сигналов X, У, Ъ, а также необходимых сигналов временной привязки,

- аналого-цифровой преобразователь, время-цифровой преобразователь,

- модуль цифровой обработки сигналов

В качестве среды моделирования в данной работе предлагается система моделирования ОгСАБ, ориентированная на моделирование аналоговых и цифровых блоков [6, 9, 11]

На рис 9 представлена графическая иллюстрация композиционного подхода [12], дающего возможность существенно сократить время и трудоемкость разработки электронных узлов, предназначенных для использования в РЕТ-сканерах

Разработанные одномерные Ш модели аналоговых устройств предназначены для исследования следующих характеристик, например [6]

- точность и линейность в определении координаты X, либо У, либо Ъ при использовании ПЧ, либо многоанодных фотоприемников (ФЭУ),

- точность определения энергии импульса Е,

Рис 9 Композиционный подход к моделированию сложной системы

- точность временной привязки при формировании строба начала события,

- чувствительность приемного тракта в периферийной зоне детектора,

- воспроизводимость основных характеристик канала при использовании фотоприемников из одной серии

Для решения указанных выше задач в рамках композиционного подхода был разработан ряд одномерных моделей, учитывающих характеристики фотоприемника, включая параметры оптического тракта передачи данных Разработанные модели ориентированы на использование в составе САПР ОгСАО, либо подобные ей

Для описания одномерных эффектов в ПЧ ФЭУ было разработано 35 одномерных моделей, имеющих индексы соответственно от Ш-1 до Ш-35 Аналогичные модели разработаны и для других типов детекторов, например, многоанодных ФЭУ, полупроводниковых детекторов

На рис 10 представлена, например, разработанная модель Ш-25, предназначенная для моделирования блока определения координат X, либо У для ПЧ ФЭУ с симметричным параллельным включением и распределенным источником света для моделирования краевых эффектов Особенностями представленной модели является использование

- в качестве модели источника света - источника электрического сигнала (тока, либо напряжения) - А1,

- в качестве модели оптической системы токового резистивного делителя на основе резисторов Я162, К.163, Ш64,

- для построения входного аналогового и функционального блока обработки - стандартных резистивных цепей и библиотечных элементов САПР ОгСАБ

На рис 11 представлены результаты моделирования координатного сигнала X и суммарного энергетического сигнала Е {£) с учетом краевых эффектов в координатно-чувствительном ФЭУ с помощью САПР ОгСАБ

Разработанные одномерные модели были использованы для проектирования ряда аналоговых узлов, ориентированных на использование ПЧ ФЭУ фирмы НАМАМАТБи Использование разработанных моделей позволило существенно улучшить характеристики системы, в частности -повысить чувствительность детектора в соответствующей периферийной зоне ФЭУ

и суммарного энергетического сигнала Е

Для описания двумерных эффектов в ПЧ ФЭУ было разработано 12 двумерных моделей, имеющих индексы соответственно от 20-1 до 20-12 [11]

На рис 12 представлена, например, разработанная двумерная модель класса 20-11, предназначенная для моделирования блока определения координат X и У для ПЧ ФЭУ с симметричным параллельным включением и распределенным источником света для моделирования краевых эффектов [6]

Особенностями представленной модели класса 2В-11 в соответствии с рассматриваемым композиционным подходом [12] к моделированию, являются использование

- в качестве модели источника света - источника электрического сигнала (тока, либо напряжения) - А1,

- в качестве модели оптической системы токового резистивного делителя для задания сигналов X и У,

- для построения входного аналогового и функционального блока обработки - стандартных резистивных цепей и библиотечных элементов САПР ОгСАБ

Рис 12 Разработанная двумерная модель класса 20-11

На рис.13 представлены результаты моделирования координатных сигналов X и У с учетом краевых эффектов в каждом из четырех 114 ФЭУ с помощью САПР ОгСАО.

Рис.13. Результаты моделирования координатных сигналов X и V с учетом краевых эффектов

Разработанные двумерные модели были использованы для проектирования ряда аналоговых узлов, ориентированных на использование ПЧ ФЭУ фирмы НАМАМАТБи. Использование разработанных моделей позволило существенно улучшить характеристики системы, в частности -повысить чувствительность детектора, соответствующей периферийной зоне

На рис.14 показаны основные задачи, решаемые в процессе параметризации моделей в соответствии с разработанной методикой.

Основными решаемыми задачами являются:

1. Определение параметров моделей световых вспышек [10], Результатом выполнения данной шага являются значения амплитудно-временных параметров источников электрических импульсов - источников тока и напряжения, использующихся в данных моделях. Критерием выбора параметров является наилучшее соответствие экспериментальным данным -минимум С КО.

2. Определение параметров моделей оптического тракта. Результатом выполнения данной шага являются значения параметров электрических цепей -резисторов Ш, конденсаторов (л, индуктивнсстей 1Д, использующихся в данных моделях. Критерием выбора параметров является наилучшее соответствие экспериментальным данным - минимум СКО.

л

ФЭУ.

Рис 14 Основные задачи, решаемые в процессе параметризации моделей, в соответствии с разработанной методикой

3 Определение параметров моделей ПЧ, либо многоанодных фотодетекторов Результатом выполнения данной шага являются значения параметров электрических цепей - резисторов Ш, конденсаторов С1, индуктивностей 1л, использующихся в данных моделях Критерием выбора параметров является наилучшее соответствие экспериментальным данным — минимум СКО

4 Определение параметров моделей входных аналоговых трактов Для решения данной задачи используются модели стандартных электронных компонентов из библиотек САПР ОгСАБ

5 Определение параметров моделей функциональных аналоговых узлов Для решения данной задачи используются модели стандартных электронных компонентов из библиотек САПР ОгСАБ

Рассмотренная методика была использована при проектировании электронных аналоговых узлов для определения параметра Б01 в РЕТ-сканере при использовании ПЧ ФЭУ [4, 6, 7, 8]

В пятой главе представлены основные результаты по проектированию базового набора специализированных электронных модулей [1, 2, 4-6], ориентированных на аналоговую и цифровую обработку данных в современном РЕТ-сканере высокого разрешения на основе разработанных методик проектирования, а также созданных моделей функциональных узлов

Рассмотрены особенности созданного экспериментального лабораторного стенда для исследования характеристик аналоговых модулей, ориентированных на работу с ПЧ ФЭУ

Представлена структура разработанного тестового программного обеспечения Анализируются полученные экспериментальные результаты

Созданные методики проектирования электронных устройств РЕТ-сканера, а также одномерные Ш и двумерные 2Б модели аналоговых устройств [12] были использованы для проектирования базового набора специализированных электронных модулей в стандарте УМЕ 311 и УМЕ би

Созданный базовый набор модулей достаточен для создания широкого класса современных РЕТ-сканеров, включая мини РЕТ-сканеры для лабораторных животных Набор включает в себя как аналоговые модули первичной обработки данных для ФЭУ, так и модули сбора и цифровой обработки данных В табл 2 приведен перечень основных разработанных электронных модулей

Таблица 2

Основные разработанные электронные модули_

№ пп Название электронного модуля Конструкта в модуля Код модуля Примечание

1 О днокан альный модуль обработки данных для ПЧ ФЭУ УМЕ Зи УМЕ Зи РМТ-1 Модуль аналоговой обработки данных для ПЧ ФЭУ

2 Многоканальный модуль обработки данных для ФЭУ УМЕ би УМЕ 6И-РМТ2 Модуль многоканальной обработки данных для ФЭУ

3 Интерфейсный модуль ШВ2 0 УМЕЗи УМЕ Зи-ШВ! Передача данных в персональный компьютер

4 Диагностический модуль УМЕ Зи УМЕ Зи-ТБТ1 Тестирование и диагностика модулей

5 Интерфейсный и тестовый модуль УМЕби УМЕ 611-ТБТ2 Передача данных и тестирование Модулей

Модули VME 3U РМТ-1 и VME 6U-PMT2 предназначены соответственно для аналоговой и аналого-цифровой обработки данных ПЧ ФЭУ

Модуль VME 3U-USB1 предназначен для обслуживания первых двух модулей Основной характеристикой модуля является поддержка встроенной системы тестирования и диагностики Модуль позволяет создавать древовидную систему сбора данных при использовании стандартных USB2 О разветвителей (USB2 О HUB) Максимальная скорость ввода/вывода данных составляет 480Мбит/с

На рис 15 представлена структурная схема модуля VME 3U РМТ-1

ADC1 16

ADCI

16

Ф

A-N \п/

STBI

<

ф

И—N W

к DAC215

SID1 SID2

/^z

DATA DATA

/Ф\ \fv" FIFO PSI

CNT1 CNT2

/L/î\ \7~V /L/К v7v

ТУ

Controlt& Address

ЫЕ

SCI

Contrails Address

Рис 15 Структурная схема модуля VME 3U РМТ-1

Основными функциональными узлами модуля являются ADC1 - узел входной аналоговой обработки и АЦП, STB1 - входной узел формирования сигнала временной привязки, SID1, SID02 - узлы для диагностики, тестирования и конфигурации периферийных аналоговых и цифровых устройств, TACU - цифровой узел обработки данных, включая реализацию технологии временных меток, сшивки данных от соседних ФЭУ, FIFO -буферная память для поддержки скоростных протоколов чтения и записи данных, PSI — параллельный интерфейс для чтения и записи данных, SCI — тестовый и диагностический интерфейс

Получение положительного эффекта достигнуто благодаря осуществлению композиционного моделирования, позволившему учесть как краевые эффекты в самом ФЭУ, так и распределенный характер воздействия света на фотокатод ФЭУ, а также потери в так называемых «мертвых зонах» между соседними ФЭУ

Разработанный электронный модуль удовлетворяет всем основным предъявленным требованиям

- содержит встроенную систему диагностики и тестирования,

- позволяет обрабатывать импульсы длительностью от 100нс,

- позволяет скорректировать чувствительность в периферийной зоне ПЧ ФЭУ, а также в «мертвых зонах» между соседними ФЭУ,

- допускает объединение ФЭУ в одномерные и двумерные блоки с числом ФЭУ в каждом блоке до 6/12,

- ориентирован на обработку потока импульсов до 5*106 импульсов в секунду для каждого ФЭУ,

- имеет встроенные средства учета АПХ каждого из используемых ФЭУ,

- позволяет определить параметр DOI — координату Z взаимодействия в кристалле сцинтиллятора с точностью не хуже Змм,

- позволяет определять координаты X и У при использовании матрицы сцинтилляционных кристаллов размером до 22мм х 22мм и минимальными размерами кристалла до 1мм х 1мм для каждого ФЭУ

Достигнутая совокупность эксплуатационных характеристик позволяет рассматривать данный субмодуль как один из наиболее перспективных для построения современных РЕТ-сканеров высокого разрешения, в том числе -мини РЕТ-сканеров для лабораторных животных

Для задач тестирования и диагностики разработанного базового набора электронных модулей было создано специализированное программное обеспечение на языке Delphi Основными функциями созданного программного обеспечения являются поддержка основных интерфейсов с разработанными электронными модулями, включая интерфейсы USB, LPT, COM, PCI, диагностика и тестирование основных модулей электронной системы РЕТ-сканера перед началом работы, диагностика и поиск неисправностей электронных модулей в процессе работы системы, начальная инициализация функциональных узлов электронных модулей, перезапись выполняемых микропрограмм, программирование ПЛИС, микроконтроллеров и сигнальных процессоров, поддержка рабочего режима по сбору данных из узлов FEE (Front End Electronics), предварительное восстановление изображения для диагностических целей

Основные выводы и результаты

Основным научным результатом диссертации является создание и развитие методик проектирования электронных узлов многоканальных систем обработки данных в современных РЕТ-сканерах высокого разрешения на основе композиционного подхода к разработке моделей функциональных узлов детектора, что позволяет повысить эффективность использования современной элементной базы - ПЧ ФЭУ и обеспечить более высокие технико-экономические показатели на уровне всей системы

Получены следующие основные научные результаты

1 Дана классификация методов измерения параметра DOI для определения координаты Z полезного события в кристалле сцинтиллятора

2 Разработана методика проектирования аналоговых узлов обработки данных с учетом реальных характеристик применяемых детекторов, а также современных средств автоматизированного проектирования узлов РЭА с применением САПР Cadence и Mentor Graphics

3 На основе композиционного подхода разработаны специализированные модели входных узлов электронных блоков, предназначенных для работы с современными детекторами, учитывающие погрешности, вносимые оптической системой РЕТ-сканера

4 Разработаны модели функциональных блоков, позволяющие определять основные характеристики РЕТ-сканера на этапе проектирования

5 Разработана методика параметризации созданных моделей входных аналоговых блоков РЕТ-сканера

На основе проведенных экспериментальных исследований компонентов детекторов были решены следующие практические задачи

1 Создан базовый набор модулей для построения электронных систем обработки данных в современных РЕТ-сканерах, а также мини РЕТ-сканерах на основе современной электронной базы при использовании разработанных методик проектирования

2 Разработан прототип электронной системы обработки данных для современного РЕТ-сканера

3 Созданы диагностические и отладочные аппаратно-программные средства тестирования электронных модулей

4 Созданы тестовые, диагностические и отладочные аппаратные и программные средства для электронной системы современного РЕТ-сканера

5 Создано тестовое и диагностическое программное обеспечение для работы с модулями РЕТ-сканера

Использование разработанных электронных узлов и программных средств дает возможность до 50% увеличить площадь рабочего окна позиционно-чувствительного фотодетектора при заданном уровне нелинейности его АПХ, а также до 30% повысить площадь зоны бокового обзора при использовании световода

Основные результаты диссертации изложены в следующих работах

1 Мьят Вин Тун, Ширяев А С , Павленко А Н , Алюшин М В , Алюшин А В Устройство сопряжения с локальной сетью Ethernet // Научная сессия МИФИ - 2004 Сб Научн трудов В 15 томах Т 1 М МИФИ, 2004 - С 210211

2 Мьят Вин Тун, Алюшин MB, Алюшин AB, Павленко АН, Степанов С А Устройство сопряжения с локальной сетью Ethernet для многоканальных систем сбора и обработки данных // Электроника, микро- и наноэлектроника Сб научн трудов/ Под ред В Я Стенина - М МИФИ, 2004 - С 248-249

3 Мьят Вин Тун Особенности использования комплектов STK500 и STK502 для разработки программно-аппаратных систем //Электроника, микро- и наноэлектроника Сб научн трудов/ Под ред В Я Стенина - М МИФИ, 2005 - С 186-188

4 Мьят Вин Тун Особенности и разработка микро PET сканера // Научная сессия МИФИ - 2006 Сб Научн трудов В 16 гомах Т 16 Конференция «Молодежь и наука» М МИФИ, 2006 - С 92-93

5 Мьят Вин Тун, Алюшин М В , Алюшин А В , Виллисов А В , Шимчук Г Г , Кутузов С Г Разработка модуля USB интерфейса для сбора данных в мини РЕТ-сканере для животных // Научная сессия МИФИ - 2007 Сб Научн трудов В 17 томах Т 1,М МИФИ, 2007 - С 156-157

6 Мьят Вин Тун, Алюшин М В Моделирование узлов аналоговой обработки для современного РЕТ-сканера с помощью системы OrCAD // Научная сессия МИФИ - 2007 Сб Научн трудов В 17 томах Т 17 М МИФИ, 2007 -С 91-92

7 Мьят Вин Тун Повышение разрешения в РЕТ-сканерах // Научная сессия МИФИ - 2007 Сб Научн трудов В 17 томах I 17 Конференция «Молодежь и наука» М МИФИ, 2007 - С 86

8 Мьят Вин Тун Современное состояние и перспективы развития РЕТ-сканеров//Научная сессия МИФИ - 2007 Сб Научн трудов В 17 томах Т 17 Конференция «Молодежь и наука» М МИФИ, 2007 - С 80-81

9 Мьят Вин Тун, Алюшин М В Моделирование узлов аналоговой обработки для современною РЕТ-сканера с помощью системы OrCAD // Известия вузов Электроника №3,2007 - С 98-90

10 Мьят Вин Тун, Алюшин MB Разработка методики проектирования электронных устройств, ориентированных на определение параметра DOI //Электроника, микро- и наноэлектроника Сб научн трудов/ Под ред В Я Стенина -М МИФИ, 2007 - С 54-57

11 Мьят Вин Тун, Алюшин MB Композиционный подход и создание одномерных моделей разнородных устройств //Электроника, микро- и наноэлектроника Сб научн трудов/ Под ред В Я Стенина - М МИФИ, 2007-С 58-61

12 Мьят Вин Тун, Алюшин М В Создание моделей 2D аналоговых устройств //Электроника, микро- и наноэлектроника Сб научн трудов/ Под ред В Я Стенина -М МИФИ, 2007 - С 62-64

Подписано в печать 18 04 2007 г Исполнено 19 04 2007 г Печать трафаретная

Заказ № 372 Тираж 100 экз

Типография «11-й ФОРМАТ» ИНН 7726330900 115230, Москва, Варшавское гп , 36 (495) 975-78-56 www autoreferat ru

Реферат.

Список условных обозначений.

Введение.

Глава 1. Аналитический обзор и анализ патентной документации по современным РЕТ-сканерам.

1.1. Анализ патентной информации по современным РЕТ-сканерам по странам.

1.2. Анализ патентной информации по современным РЕТ-сканерам по годам.

1.3. Анализ патентной информации по ведущим компаниям -разработчикам и производителям РЕТ-сканеров.

1.4. Анализ патентной информации по тематике решаемых задач . .16 Выводы к главе 1.

Глава 2. Пути повышения эффективности регистрации полезных событий в современном РЕТ-сканере

2.1. Обобщенная структура детектора современного РЕТ-сканера

2.2. Классификация РЕТ-сканеров.

2.3. Получение изображения в РЕТ-сканере.

2.4. Учет характеристик применяемых сцинтилляторов при разработке электронной системы обработки данных детектора РЕТ-сканера.

2.5. Проблемы использования многоканальных ПЧ фотодетекторов.

2.6. Системы сбора данных в РЕТ-сканерах.

Выводы к главе 2.

Глава 3. Разработка структурной схемы электронной системы

РЕТ-сканера, допускающей обработку событий с искаженным энергетическим спектром.

3.1. Определение координаты Ъ взаимодействия (001).

3.2. Обобщенная схема обработки данных для учета параметра Э01.

3.3. Классификация устройств для учета параметра Э01.

3.4. Классификация известных вариантов детекторов РЕТ-сканеров для учета параметра 001.

3.5. Разработка методики проектирования электронных устройств, ориентированных на определение параметра DOI.

3.6. Электронная система РЕТ-сканера, допускающая обработку событий с искаженным энергетическим спектром при использовании ПЧ фотодетекторов.

Выводы к главе 3.

Глава 4. Разработка методики проектирования аналоговых узлов обработки данных на основе созданных моделей.

4.1. Композиционный подход и создание моделей разнородных устройств.

4.2. Создание одномерных моделей 1D аналоговых устройств.

4.3. Создание двумерных моделей 2D аналоговых устройств.

4.4. Методика параметризации моделей для использования в конкретных приложениях.

Выводы к главе 4.

Глава 5. Разработка электронных модулей и тестового программного обеспечения для РЕТ-сканера.

5.1. Результаты проектирования специализированных электронных модулей.

5.2. Разработка тестового и диагностического лабораторного оборудования.

5.3. Разработка специализированного ПО.

5.4. Полученные экспериментальные данные.

Выводы г главе 5.

РЕТ-томография на сегодняшний день является наиболее информативным методом диагностики. РЕТ-томографы для построения изображения используют информацию, получаемую за счет выделения позитронов при распаде некоторых короткоживущих изотопов или радионуклидов. Позитроны испускаются ядрами изотопов кислорода, фтора, углерода и рубидия [43]. При встрече позитрона с электроном происходит аннигиляция, в результате которой рождаются два гамма-кванта, регистрируемые детекторами. Сигналы от детекторов обрабатываются электронной системой, которая позволяет реконструировать двумерное, либо трехмерное изображение.

В настоящее время существует ряд фирм, специализирующихся на разработке РЕТ-сканеров, наиболее известными из которых являются: HITACHI, SIEMENS, TOSHIBA.

Проведенный анализ современного состояния и перспектив развития РЕТ-сканеров позволил сформулировать основные требования к новому поколению сканеров, предполагающих широкое использование специализированных многоканальных СБИС со структурой система на кристалле (SOC), новых сцинтилляционных материалов типа LYSO, а также многоанодных, позиционно-чувствительных ФЭУ и полупроводниковых детекторов, в том числе - твердотельных кремниевых ФЭУ Среди основных требований следует выделить:

- равномерная чувствительность во всем рабочем объеме сканера,

- возможность обработки импульсов для временного окна порядка 1нс,

- возможность определения времени пролета - TOF,

- возможность учета глубины взаимодействия для кристаллов сцинтиллятора с поперечными размерами не более 1мм х 1мм,

- использование технологии временных меток,

- высокая технологичность и невысокая стоимость сканера, особенно, ориентированного на отечественный рынок.

Существующие РЕТ-сканеры в России современны, но их достаточно мало. В основном используются зарубежные системы.

Проведенный анализ патентной документации и научно-технической информации показал, что применяемые на практике варианты построения электронных узлов обработки данных ПЧ ФЭУ в РЕТ-сканерах в основном базируются на структурных и схемотехнических решениях, рекомендованных фирмами-производителями [52]. Данным решениям характерен ряд недостатков, ограничивающих функциональные возможности ПЧ ФЭУ: нелинейная и неоднозначная АПХ в периферийной зоне ПЧ ФЭУ; потеря чувствительности в угловых зонах прибора; наличие «мертвых зон» между соседними фото детекторами при их расположении в виде матрицы.

Создание электронных узлов обработки данных, получаемых от ПЧ ФЭУ, способных обрабатывать полезные события в периферийной и угловой зонах детектора, позволит повысить эффективность работы всего РЕТ-сканера. Отсутствие в открытой печати документации об электронных узлах, применяемых в современных РЕТ-сканерах, обусловливают актуальность разработки отечественных электронных узлов для РЕТ-сканера высокого разрешения.

Разработка аналоговых и цифровых электронных узлов для современных РЕТ-сканеров нового поколения становиться возможной на основе композиционного подхода [89, 90, 94], предполагающего совместное моделирование как электронной части функционального узла обработки данных, так и оптического тракта передачи сигнала, включая распространение светового потока в кристалле сцинтиллятора, световоде, корпусе детектора (ФЭУ), а также в самом детекторе. При этом для композиционного моделирования предполагается использовать унифицированные программные средства моделирования типа системы

ORCAD, включенной в САПР Cadance, либо аналогичные средства моделирования для САПР Mentor Graphics.

Целью диссертационной работы является создание и развитие методик проектирования электронных узлов многоканальных систем обработки данных для современных РЕТ-сканеров высокого разрешения на основе композиционного подхода к разработке моделей функциональных узлов детектора, что позволяет повысить эффективность использования современной элементной базы - позиционно-чувствительных ФЭУ и обеспечить более высокие технико-экономические показатели на уровне всей системы.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1. Обзор и анализ патентной и научно технической информации по РЕТ-сканерам на предмет выделения перспективных технологических и технических решений, используемых ведущими фирмами - разработчиками РЕТ-сканеров, в первую очередь - в области средств и методов обработки данных для получения предельного пространственного разрешения.

2. Анализ общей структуры современных РЕТ-сканеров высокого разрешения, принципов действия РЕТ-сканеров. Анализ основных функциональных узлов РЕТ-сканеров.

3. Выделение обобщенной структуры для электронной системы обработки данных в РЕТ-сканере, ориентированной на определение параметра DOI при использовании ПЧ фотодетекторов.

4. Классификация современных РЕТ-сканеров с учетом возможности определения параметров DOI и TOF (Time of Flight).

5. Формулирование требований на изготовление многоканальной системы сбора и обработки данных в виде модулей SiP и СБИС со структурой SOC.

Научная новизна работы заключается в решении следующих задач:

1. Представлена классификация методов измерения параметра Б01 для определения координаты Ъ полезного события в кристалле сцинтиллятора, ориентированных на использование ПЧ фотодатчиков (ФЭУ).

2. Разработана методика проектирования аналоговых узлов обработки данных с учетом реальных характеристик применяемых детекторов, а также современных средств автоматизированного проектирования узлов РЭА.

3. Разработаны одномерные Ш и двумерные 2Б модели входных узлов электронных блоков, предназначенные для работы с современными детекторами, а также учитывающие погрешности, вносимые оптической системой РЕТ-сканера. Модели ориентированы на использование в составе САПР ОгСАБ.

4. Разработаны модели функциональных блоков, позволяющие определять основные характеристики РЕТ-сканера на этапе проектирования.

5. Разработана методика параметризации созданных моделей входных блоков РЕТ-сканера.

Практическая значимость работы обусловлена:

1. Созданием базового набора модулей для построения современных РЕТ-сканеров высокого разрешения, а также мини РЕТ-сканеров на основе современной электронной базы при использовании разработанных методик проектирования.

2. Разработкой прототипа электронной системы обработки данных в современном РЕТ-сканере для ограниченного числа каналов.

3. Созданием тестовых, диагностических и отладочных аппаратных и программных средств для аналоговых и цифровых электронных модулей.

4. Созданием тестовых, диагностических и отладочных аппаратных и программных средств для электронной системы РЕТ-сканера.

5. Созданием специализированного программного обеспечения для работы с модулями РЕТ-сканера.

Реализация результатов

Основные результаты диссертации использовались:

- при выполнении хоздоговора №84-3-003-896 «Исследование и разработка структурной схемы многоканального аналого-цифрового модуля обработки данных для отечественного мини-РЕТ-сканера для животных на основе высокопроизводительных субмодулей цифровой и аналоговой обработки NLS», 2004-2006г.г.,

- при выполнении госбюджетной НИР №02-Г-003-013 «Создание математической модели для реконструкции трехмерного изображения с использованием быстродействующих нейросетей реального времени, изучение прототипов модулей для обработки данных», 2006г.,

- в учебном процессе при модернизации лекционного курса и лабораторных работ по курсу «Проектирование электронных систем» на кафедре Электроники МИФИ для групп А9-04, А9-05, И8-03.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Методика проектирования аналоговых узлов обработки данных с учетом реальных характеристик применяемых детекторов, а также современных средств автоматизированного проектирования узлов РЭА с применением САПР Cadence и Mentor Graphics.

2. Модели входных узлов электронных блоков, предназначенных для работы с современными детекторами, а также учитывающие погрешности, вносимые оптической системой РЕТ-сканера.

3. Модели функциональных блоков, позволяющие определить основные характеристики РЕТ-сканера на этапе проектирования.

4. Методика параметризации созданных моделей входных аналоговых блоков РЕТ-сканера.

5. Базовый набор модулей для построения электронных систем обработки данных в РЕТ-сканерах высокого разрешения, а также мини РЕТ-сканерах на основе современной электронной базы при использовании созданных методик проектирования. и

Выводы г главе 5

Таким образом, проведенный комплекс научных, экспериментальных и практических работ позволил решить основные поставленные практические задачи, имеющие важное значение при создании современного РЕТ-сканера высокого разрешения, поставленные в главе 2:

1. Создан базовый набор модулей для построения современных РЕТ-сканеров, а также мини РЕТ-сканеров на основе современной электронной базы и предложенных методик проектирования.

2. Разработан экспериментальный лабораторный прототип электронной системы обработки данных в современном РЕТ-сканере для ограниченного числа каналов.

3. Созданы тестовые, диагностические и отладочные аппаратные и программные средства для разработанных электронных модулей.

4. Созданы тестовые, диагностические и отладочные аппаратные и программные средства для электронной системы РЕТ-сканера.

5. Создано специализированное программное обеспечение для работы с модулями РЕТ-сканера.

Решены следующие актуальные экспериментальные задачи:

1. Проведено экспериментальное исследование основных компонентов детекторов современных РЕТ-сканеров и осуществлена параметризации разработанных моделей электронных узлов.

2. Проведено экспериментальное исследование прототипа электронной системы современного РЕТ-сканера.

3. Определены эксплуатационные характеристики основных электронных узлов системы.

134

Заключение

Основным научным результатом диссертации является создание и развитие методов проектирования электронных узлов многоканальных систем обработки данных в современных РЕТ-сканерах высокого разрешения на основе композиционного подхода к разработке моделей функциональных узлов детектора, что позволяет повысить эффективность использования современной элементной базы - позиционно-чувствительных ФЭУ и обеспечить более высокие технико-экономические показатели на уровне всей системы.

В ходе выполнения исследований по теме диссертации были получены следующие основные научные результаты:

1. Дана классификация методов измерения параметра DOI для определения координаты Z полезного события в кристалле сцинтиллятора.

2. Разработана методика проектирования аналоговых узлов обработки данных с учетом реальных характеристик применяемых детекторов, а также современных средств автоматизированного проектирования узлов РЭА с применением САПР CADANCE и MENTOR GRAPHICS.

3. На основе композиционного подхода разработаны специализированные модели входных узлов электронных блоков, предназначенных для работы с современными детекторами, а также учитывающие погрешности, вносимые оптической системой РЕТ-сканера.

4. Разработаны модели функциональных блоков, позволяющие определить основные характеристики РЕТ-сканера на этапе проектирования.

5. Разработана методика параметризации созданных моделей входных аналоговых блоков РЕТ-сканера.

В ходе работы над диссертацией были решены следующие практические задачи:

1. Создан базовый набор модулей для построения электронных систем обработки данных в современных РЕТ-сканерах, а также мини РЕТ-сканерах на основе современной электронной базы при использовании созданных методик проектирования.

2. Разработан прототип электронной системы обработки данных для современного РЕТ-сканера.

3. Созданы тестовые, диагностические и отладочные аппаратные и программные средства разработанных электронных модулей.

4. Созданы тестовые, диагностические и отладочные аппаратные и программные средства для электронной системы современного РЕТ-сканера.

5. Создано специализированное программное обеспечение для работы с разработанными модулями РЕТ-сканера.

Были проведены следующие экспериментальные исследования:

1. Основных компонентов детекторов современных РЕТ-сканеров для осуществления параметризации разрабатываемых моделей электронных узлов.

2. Разработанного прототипа электронной системы РЕТ-сканера.

3. Разработанных электронных узлов и модулей.

Результаты диссертации внедрены в учебный процесс кафедры Электроники МИФИ - лекции, семинары и лабораторные работы по курсу «Проектирование электронных систем» для учебных групп А10-04, А10-05.

Использование разработанных электронных узлов и программных средств дает возможность до 50% увеличить площадь рабочего окна позиционно-чувствительного фотодетектора при заданном уровне нелинейности его АПХ, а также до 30% повысить площадь зоны бокового обзора при использовании световода.

136

1. Adam L.E., Zaers J., Ostertag H. et. all. Performance evaluation of the whole-body PET scanner ECAT EXACT HR+ following the IEC Standard // IEEE Trans. Nucl. Sei., vol. 44, June 1997, pp. 1172-1179.

2. Bartzakos P, Thompson С J. A Depth-Encoded PET Detector // IEEE Trans. Nucl. Sei., vol.38(2), April, 1991, pp.732-738.

3. Beyer T., Kinahan P., Townsend D. et. all. Attenuation correction for a combined 3D PET/CT scanner // Proceedings of International Meeting on Fully Three-Dimensional Image Reconstruction in Radiology and Nuclear Medicine, 1995, pp. 55-59.

4. Casey M.E., Nutt R. A multi-crystal two dimensional BGO detector system for positron emission tomography // IEEE Trans. Nucl. Sei., vol. 33, 1986, pp. 460-463.

5. Carrier C., Mattel С., Schmitt С. et. all. Design of a high resolution positron emission tomograph using solid state scintillation detectors // IEEE Trans. Nucl. Sei., vol. 35, no. 1, 1988, pp. 685-690.

6. Chan M.T., Leahy R.M., Mumcouglu E.U. et. all. Comparing lesion detection performance for PET image reconstruction algorithms: a case study // IEEE Transactions on Nuclear Science, vol. 44, 1997, pp. 1558-63.

7. Cherry S.R., Shao Y., Silverman R.W. et. all. MicroPET: a High resolution PET scanner for imaging small animals // IEEE Trans. Nucl. Sei., NS-44, 1997, pp. 1161-1166.

8. Chirstof Knob. Evaluation and optimization of the high resolution research tomography (HRRT) // Germany, Shaker, Verlag 2004, pp. 132-143

9. Comtat C., Kinahan P.E., Defrise M. et. all. Fast reconstruction of 3D PET data with accurate statistical modeling // IEEE Trans Nucl. Sci. , vol.45(3), June, 1998, pp. 1083-1089.

10. Dahlbom M., Cutler P., Digby W. et. all. Characterization of sampling schemes for whole body PET imaging // IEEE Trans. Nucl. Sci., vol. 41, Aug. 1994, pp. 1571-1576.

11. Del Guerra A., Di Domenico G., Zavattini G. YAP-PET: first results of a small animal positron emission tomography based on YAP:Ce finger crystals // IEEE Trans Nucl. Sci., vol.45(6), December, 1998, pp. 3105-3108.

12. Derenzo S. E. Mathematical removal of positron range blurring in high resolution tomography. IEEE Trans. Nucl. Sci., 33(1), 1986, pp. 565-569.

13. Erlandsson K., Flower M.A., Collins P. et. all. Spiral PET for whole-body studies with rotating planar detectors // 1999 Int. Meeting Fully 3D Image Reconstruction in Radiology and Nuclear Medicine, Egmond aan Zee, the Netherlands, 1999, pp.356-366.

14. Farquhar T.H., Chatziioannou A., Chinn G. et all. An investigation of filter choice for filtered back-projection reconstruction in PET // IEEE Trans Nucl. Sci, vol.45(3), June, 1998, pp. 1133-1137.

15. Fessler J.A. Penalized weighted least-squares image reconstruction for positron emission tomography // IEEE Trans. Med. Imaging, vol. 13, 1994, pp. 290300.

16. Flower M.A, Erlandsson K, Collins P. et. all. Spiral whole-body PET: Implementation and initial results // J. Nucl. Med, 1999, p. 279-286.

17. Freifelder R, Karp J.S, Wear J.A. et. all. Comparison of multi-pole shaping and delay line clipping pre-amplifiers for position sensitive Nal(Tl) detectors // IEEE Trans Nucl. Sci, vol.45(3), June, 1998, pp. 1138-1143.

18. Furuie S.S. et. all. A methodology for testing for statistically significant differences between fully 3D PET reconstruction algorithms // Phys. Med. Biol, vol.39, 1994, pp. 341-354.

19. Guy M.J, Castellano-Smith I.A, Flower M.A. et. all. DETECT Dual energy transmission estimation CT - for improved attenuation correction in SPECT and PET // IEEE Trans Nucl. Sei, vol.45(3), June, 1998, pp. 1261-1267.

20. Herholz K, Reulen H.J, Thiel A. et. all. Preoperative activation and intraoperative stimulation of language-related areas in glioma patients // Neurosurgery, 1997. pp.1225-1234.

21. Hu X, Tan K, Levin D. Three-dimensional magnetic resonance images of the brain: application to neurosurgical planning // J. Neurosurgery. 1990. V. 72. No. 3, pp. 1344-1349.

22. Huber J.S, Moses W.W, Derenzo S.E. et. all. Characterization of a 64 channel PET detector using photodiodes for crystal identification // IEEE Trans. Nucl. Sei, NS-44, 1997, pp. 1197-1201.

23. Jones W.F, Digby W.M, Luk W.K. et. all. Optimizing rod window width in positron emission tomograph // IEEE Trans. Med. Imaging, vol. 14, 1995, pp. 266-270.

24. Karp J.S, Becher A.J, Kinahan P.E. Data processing and image reconstruction methods for the head PENN-PET scanner // IEEE Trans. Nucl. Sei, vol.45(3), June, 1998, pp. 1144-1151.

25. Kim J.H, Kim K.I, Kwark C.E. A filter design for optimization of lesion detection in SPECT // IEEE nuclear science symposium conference record, 1996, pp. 1683-1687.

26. Kinahan P.E., Michel C., Defrise M. et. all. Fast iterative image reconstruction of 3D PET data // IEEE Med. Imaging Conf. Ree, 1997, pp. 1918-1922.

27. Melcher C.L, Schweitzer J.S. Cerium-doped Lutetium Oxyorthosilicate: A Fast, Efficient New Scintillator // IEEE Trans. Nucl. Sei, vol.39(4) , August, 1992, pp.502-505.

28. Miyaoka R.S, Lewellen T.K. et. all. Design of a depth of interaction (DOI) PET detector module // IEEE Trans. Nucl. Sei, vol. NS-45,1998, pp. 1069-1073.

29. Moisan C., Vozza D., Loope M. Simulating the performances of an LSO based position encoding detector for PET // IEEE Trans. Nucl. Sei., pp. 15871598.

30. Moses W.W., Derenzo S.E., Melcher C.L. et. all. A room temperature LSO/PIN photodiode PET detector that measures depth-of-interaction // IEEE Trans. Nucl. Sei., vol. 42, 1995, pp. 1085-1095.

31. Mose W.W., Derenzo M.E. Design study for a PET detector module using a pin photodiode to measure depth of interaction // IEEE Trans. Nucl. Sei. NS-41, 1994, pp.1441-1455.

32. Mumcuoglu E.U., Leahy R., Cherry S.R. Bayesian reconstruction of PET images: Methodology and performance analysis // Phys. Med. Biol, vol.41, 1996, pp. 1777-1807.

33. Natterer F. Attenuation correction in positron emission tomography // Math. Meth. Appl. Sei., vol. 15, 1992, pp. 321-330.

34. Phelps M.E., Huang S.-C., Hoffman E.J. et. all. An analysis of signal amplification using small detectors in positron emission tomography // Journal of Computer Assisted Tomography, vol. 6, 1982, pp. 551-65.

35. Pichler B., Boning G., Lorenz E. et. all. Studies with a prototype high resolution PET scanner based on LSO-APD modules // IEEE Trans Nucl. Sei., vol.45(3), June, 1998, pp. 1298-1302.

36. Rogers J.G., Moisan C., Hoskinson E.M. et. all. A practical block detector for a depth encoding PET camera // IEEE Trans. Nucl. Sei., NS-43, 1996, pp. 3240-3248.

37. Rogers J.G., Taylor A.J., Rahimi M.F. et al. An improved multicrystal 2D BGO detector for PET // IEEE Trans. Nucl. Sei., vol. 39, No. 4, 1992, pp 1063-1068.

38. Rogers J.G. et. all. Design of a volume-imaging positron emission tomograph // IEEE Trans Nucl. Sei. vol.36(l), Februaiy, 1989, pp.993-997.

39. Rogers J.G. A method for correcting the depth-of-interaction blurring in PET cameras // IEEE Trans Med. Imag. vol. 14(1), March, 1995, pp. 146-150.

40. Shao Y., Cherry S.R., Siegel S. et. all. A study of inter-crystal scatter in small scintillator arrays designed for high resolution PET imaging // IEEE Trans. Nucl. Sei. vol.44(3), June 1996, pp. 1938-1944.

41. Shao Y., Cherry S.R. et. all. A study of depth of interaction with multi-anode PMT and single channel photodiode // IEEE Trans. Nucl. Sei., vol. NS-45, 1998, pp.1377-1385.

42. Shreve P. D., Steventon R. S., Deters E. C. et. all. Oncologic diagnosis with 2-fluorine-18. fluoro-2-deoxy-D-glucose imaging: Dual-head coincidence gamma camera versus positron emission // Radiology, vol. 207,1998, pp. 431437.

43. Simizu K., Ohmura T., Watanabe M. et. All. Development of 3-D detector system for positron CT // IEEE Trans. Nucl. Sei., NS-35, 1988, pp. 717-720.

44. Tornai M.P., Germano G., Hoffman E.J. Positioning and energy response of PET block detectors with different light sharing schemes // IEEE Trans. Nucl. Sei. vol. (41), Aug. 1994, pp. 1458-1463.

45. Uribe J., Baghaei H., Yokoyama S. et. All. Basic imaging performance characteristics of a variable field of view PET camera using quadrant sharing detector design // IEEE Trans. Nucl. Sei., vol. 46, 1999, pp. 491-497.

46. Virador P.R.G., Moses W.W., Huesman R.H. Reconstruction in PET cameras with irregular sampling and depth of interaction capability // IEEE Trans Nucl. Sei., vol.45(3), June, 1998, pp. 1125-1230.

47. Welch A., Campbell C., Clackdoyle R. et. All. Attenuation in PET using consistency information // IEEE Trans. Nucl. Sei., vol. 45, 1998, pp. 31343141.

48. Wong.W.H. Designing a stratified detection system for PET cameras // IEEE Trans. Nucl. Sei., vol. 33(1), February 1986, pp. 591-596.

49. Yamashita T., Watanabe M., Shimizu K. et. all. High resolution block detectors for PET // IEEE Trans Nuc Sei., vol.37(l), February, 1990, pp.432443.

50. Алюшин.М.В., Алюшин.А.В., Галочкин B.T. и др. Электронная система обработки событий в отечественном Мини-РЕТ-Сканере для животных // Научная сессия МИФИ 2005. Сб. научн. трудов. В 15 томах. Т.1. М.:МИФИ, 2005. - С. 166-168.

51. Алюшин.М.В., Алюшин.А.В., Галючкин.В.Т. и др. Реализация томографического режима работы в опытном образце отечественного гамма-томографа. // Научная сессия МИФИ 2005. Сб. научн. трудов. В 15 томах. Т.1. М.:МИФИ, 2005. - С.162-165.

52. Алюшин.М.В., Жуков А.А, Шимчук Г.Г. и др. Спецпроцессор предварительной обработки данных с ПЭТ / Электроника, микро- и нано-электроника. Сб. научн. трудов. -М.: МИФИ, 2001.-С.235-237.

53. Алюшин М.В, Колосов К.В, Павленко А.Н. и др. Базовые модули для построения многоканальных систем цифровой обработки сигналов // Электроника, микро и наноэлектроника. Сборник научных трудов М.МИФИ, 2001.

54. Алюшин М.В, Павленко А.Н, Сухарев Д.В. УМЕ би нейропроцессор МЕ1ЛЮ8ТАК-2000 для быстрого распознавания образов в триггерных системах физического эксперимента // Электроника, микро и наноэлектроника. Сборник научных трудов М.:МИФИ, 1999. -С.43-44.

55. Алюшин М.В, Павленко А.Н. Учебный комплекс для изучения алгоритмов и современных средств цифровой обработки сигналов // Научная сессия МИФИ-2000. Сборник научных трудов. В 13 томах. Т.1. М.:МИФИ, 2000. -С.91-92.

56. Алюшин М.В, Дмитриев О.В, Колосов К.В. Проектирование многоканальных систем полунатурного моделирования. // Труды конференции "Электроника, микро- и наноэлектроника" 1999г. Москва МИФИ.

57. Алюшин М.В, Смирнов Н.С, Павленко А.Н. Учебно-исследовательский программно-аппаратный комплекс "Нейрон УР81\61" для обработки речевых сообщений на основе обучаемых нейросетей // Научная сессия

58. МИФИ-1998. Сборник научных трудов. Том Т. 10. М.:МИФИ, 1998. -С.72-74.

59. Уэбба С., Бабина JT.B., Сарвазяна. А.П. Физика визуализации изображений в медицине, том 1, -М.: Мир, 1991. -354С.

60. Брантова Т.С., Канцеров В.А., Каюмов Ф.Ф. и др. Исследование сцинтилляционной сборки с четырьмя SiPM (5x5 мм ) // Научная сессия МИФИ 2007. Сб. Научн. трудов. МИФИ, 2007. - С.77-79.

61. Бужан П.Ж., Долгошенин Б.А., Ильин A.JI. и др. Кремниевые фотоумножители внутренняя оптическая связь // Научная сессия МИФИ - 2007. Сб. Научн. трудов. МИФИ, 2007. - С.80-81.

62. Бужан П.Ж., Брантова Т.С., Долгошенин Б.А. и др. Кремниевые фотоумножители внешняя оптическая связь // Научная сессия МИФИ -2007. Сб. Научн. трудов. МИФИ, 2007. - С.82-83.

63. Варин А.Н., Волков В.А., Гейфман А.И. и др. Сцинтилляционная гамма-камера типа ГКС-1 // Новости медицинской техники. Москва: ВНИИМП. -1978.-Выпуск1.-С. 14-17.

64. Васильков Ю.В., Василькова H.H. Компьютерные технологии вычислений в математическом моделировании: Учебное пособие.- М.: Финансы и статистика, 1999. 256с.

65. Гребнев В.В. Микроконтроллеры семейства AVR фирмы Atmel. М.: ИП Радиософт. 2002.-132с.

66. Гольденберг JIM., Матюшкин Б.Д., Поляк М.Н. Цифровая обработка сигналов: учебное пособие для вузов. М.: Радио и связь, 1990. - 256с.

67. Гетманов В.Г. Цифровая обработка сигналов. М.: МИФИ, 1997. 128с.

68. Курилин А.И. Программные и аппаратные средства поддержки разработок для микроконтроллеров AVR // Компоненты и Технологии. 2005. N1. -С.45-48.

69. Мьят Вин Тун, Ширяев A.C., Павленко А.Н., Алюшин М.В., Алюшин A.B. Устройство сопряжения с локальной сетью Ethernet // Научнаясессия МИФИ 2004. Сб. Научи, трудов. В 15 томах. Т.1. М.:МИФИ, 2004. - С.210-211.

70. Мьят Вин Тун, Мьо ТиХа, Мьо Ньюнт Вин, Калимуллин Р.И., Алюшин М.В. Исследование диаграммы направленности микрофонных решеток // Научная сессия МИФИ 2005. Сб. Научи, трудов. В 15 томах. Т. 15. Конференция «Молодежь и наука». М.:МИФИ, 2005.-С.109-112.

71. Мьят Вин Тун. Особенности использования комплектов STK500 и STK502 для разработки программно-аппаратных систем //Электроника, микро- и наноэлектроника. Сб. научн.трудов/ Под ред. В.Я. Стенина. -М.:МИФИ, 2005.- С.186-188.

72. Мьят Вин Тун. Особенности и разработка микро PET сканера // Научная сессия МИФИ 2006. Сб. Научн. трудов. В 16 томах. Т.16. Конференция «Молодежь и наука». М.:МИФИ, 2006. - С.92-93.

73. Мьят Вин Тун. Моделирование узлов аналоговой обработки для современного РЕТ-сканера с помощью системы OrCAD // Научная сессия МИФИ 2007. Сб. Научн. трудов. В 17 томах. Т. 17. Конференция «Молодежь и наука». М.: МИФИ, 2007. - С.91-92.

74. Мьят Вин Тун. Повышение разрешения в РЕТ-сканерах // Научная сессия МИФИ 2007. Сб. Научн. трудов. В 17 томах. Т. 17. Конференция «Молодежь и наука». М.:МИФИ, 2007. - С.86.

75. Мьят Вин Тун. Современное состояние и перспективы развития РЕТ-сканеров// Научная сессия МИФИ 2007. Сб. Научн. трудов. В 17 томах. Т. 17. Конференция «Молодежь и наука». М.:МИФИ, 2007. - С.80-81.

76. Мьят Вин Тун, Алюшин М.В. Моделирование узлов аналоговой обработки для современного РЕТ-сканера с помощью системы OrCAD // Известия вузов. Электроника. 2007, Т.2, С.98-90.

77. Мьят Вин Тун, Алюшин М.В. Разработка методики проектирования электронных устройств, ориентированных на определение параметра DOI //Электроника, микро- и наноэлектроника. Сб. научн. трудов/ Под ред. В.Я. Стенина. -М.:МИФИ, 2007.- С.54-57.

78. Мьят Вин Тун, Алюшин М.В. Композиционный подход и создание одномерных моделей разнородных устройств //Электроника, микро- и наноэлектроника. Сб. научн. трудов/ Под ред. В.Я. Стенина. М.:МИФИ, 2007.- С.58-61.

79. Мьят Вин Тун, Алюшин М.В. Создание моделей 2D аналоговых устройств //Электроника, микро- и наноэлектроника. Сб. научн. трудов/ Под ред. В.Я. Стенина. М.:МИФИ, 2007.- С.62-64.

80. Павленко А.Н. Особенности программной реализации быстродействующих нейросетей на основе сигнальных процессоров семейства ADSP2106x// Научная сессия МИФИ-2000. Сборник научных трудов. В 13 томах. Т. 13. М.МИФИ, 2000. -С.46-47.

81. Стешенко В.Б. «ПЛИС» фирмы «ALTERA»: элементная база, система проектирования и языки описания аппаратуры. Москва: Додэка-ХХ1, 2002.-576с.

82. Стешенко В.Б. ПЛИС фирмы ALTERA: проектирование устройств обработки сигналов. М.: ДО ДЕКА, 2000 - 128с.

83. Шимчук Г.Г. Перспективы создания комплекса оборудования для ПЭТ в России // "Биоприбор-2000" Сб. научн. трудов, М.:2000 - С.56-58.