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  • [Phys Med Biol.] DRS4 칩 기반 멀티 채널 파형 디지타이저를 사용하여 PET 검출기의 시간 측정

    [Phys Med Biol.] DRS4 칩 기반 멀티 채널 파형 디지타이저를 사용하여 PET 검출기의 시간 측정 Achieving reliable coincidence resolving time measurement of PET detectors using multichannel waveform digitizer based on DRS4 chip.

    서울의대 / 박해욱, 이재성*

  • 출처
    Phys Med Biol.
  • 등재일
    2018 Dec 10
  • 저널이슈번호
    63(24):24NT02. doi: 10.1088/1361-6560/aaf0bb.
  • 내용

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    Abstract
    Coincidence resolving time (CRT) is one of the most important physical-performance measures for positron emission tomography (PET), as reconstruction with accurate time-of-flight information enhances the lesion detectability in patient studies. Accordingly, various PET detector designs and high-performance front-end readout circuits have been actively investigated to improve timing performance. The resulting PET detectors are often evaluated using multichannel waveform digitizers for versatile data analysis of the output signals. However, we have found that inappropriate data acquisition (DAQ) using a multichannel waveform digitizer based on the domino-ring-sampler 4 (DRS4) chip can lead to a considerable error when determining CRT. To address this issue, we performed CRT measurements using a pair of Hamamatsu R9800 photomultiplier tube based PET detectors. Then, considering intra- and inter-chip sampling, we employed four different combinations of input channels into the CAEN DT5742B waveform digitizer and obtained 2D CRT maps according to the leading-edge discriminator threshold for assessing each DAQ scheme. The intra-chip CRT measurement exhibited unusual streak patterns in the 2D CRT map and yielded the artificially-low CRT information in PET detector pairs, whereas the inter-chip CRT measurement provided the reliable estimation of timing resolution. Further, we could prevent the high-frequency signal crosstalk among input channels within the DRS4 chip using the inter-chip CRT measurement. We expect that our findings will also be useful for achieving the reliable CRT measurements when using other single-chip-based multichannel waveform digitizers.

     


    Author information

    Park H1, Lee S, Ko GB, Lee JS.
    1
    Department of Biomedical Sciences, Seoul National University College of Medicine, Seoul 03080, Republic of Korea. Department of Nuclear Medicine, Seoul National University College of Medicine, Seoul 03080, Republic of Korea.

  • 연구소개
    ▶ 비정 시간 (time-of-flight; TOF) 획득 기술 향상을 위해 설계된 PET 검출기의 개발 및 평가는 다양한 데이터 분석을 가능하게 하는 다중 채널 파형 디지타이저를 사용하여 주로 수행됨. ▶ 하지만, 도미노링 샘플러 4 (domino-ring-sampler 4; DRS4) 칩을 기반으로하는 다중 채널 파형 디지타이저에서 부적절한 데이터 수집 (DAQ)은 동시계수 시간분해능 (coincidence resolving time; CRT)를 결정할 때 상당한 오류를 유발할 수 있다는 사실을 발견함. ▶ DRS4칩 기반의 CAEN DT5742B 파형 디지타이저에 칩내(intra-chip) 혹은 칩간(inter-chip) DAQ 방식을 고려하여 4가지 다른 방식의 데이터 획득 방식을 적용 후 나온 CRT 결과를 비교 분석함. ▶ 칩내 CRT 맵은 비정상적인 줄무늬 패턴을 나타내며, PET 검출기 쌍에서 CRT의 과소 측정하였고 DAQ 채널 간 신호 간섭 (signal crosstalk) 를 나타낸 반면, 칩간 CRT 측정은 DRS4 칩의 입력 채널 간의 고주파 신호간섭을 방지할 뿐 아니라 신뢰할 수있는 CRT 추정을 제공할 수 있었음. ▶ 단일 칩 기반의 멀티 채널 파형 디지타이저를 사용할 때 우리의 연구 결과가 신뢰할 수있는 CRT 측정을 달성하는 데 유용할 것으로 기대함.
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