對于改善醫(yī)療保健環(huán)境的需求永無止境，因此需要具有更高分辨率的醫(yī)療影像設(shè)備，以便更好地觀測人體情況。高分辨率帶來了信號采集和傳送的問題?；谏鲜鲂枨?，需要穩(wěn)定的低抖動(dòng)時(shí)鐘去改善信號采集精度，改善信號在系統(tǒng)內(nèi)的傳輸。本文中，我們將討論大型成像設(shè)備的時(shí)鐘分發(fā)系統(tǒng)，而這對設(shè)計(jì)工程師們而言是一大挑戰(zhàn)。
1970年代中后期，計(jì)算機(jī)X射線軸向分層造影(CAT)掃描就已經(jīng)出現(xiàn)在醫(yī)學(xué)界了。計(jì)算機(jī)處理能力和信息采集時(shí)間的改善大大提高了設(shè)備的掃描速度，信息內(nèi)容以及圖像的清晰度。今天，我們的掃描儀把正電子放射成像技術(shù)(PET)與核磁共振成像技術(shù)(MRI)或X-射線計(jì)算機(jī)斷層掃描技術(shù)結(jié)合在一起，提供了更好的信息記錄方式與更出色的畫面質(zhì)量，此即雙模式掃描，是當(dāng)下最新的設(shè)計(jì)之一。
時(shí)鐘，噪聲與圖像分辨率
特別的是，PET掃描儀需要放射性核素跟蹤劑，當(dāng)這些放射性核素衰變時(shí)就會(huì)產(chǎn)生正電子。當(dāng)正電子失去勢能，它們就會(huì)通過不同方式與電子結(jié)合在一起，通過這種結(jié)合，將產(chǎn)生幾乎朝向完全相反方向發(fā)射的511KeV的伽馬射線。為了記錄在它們穿過病人身體時(shí)，兩個(gè)伽馬射線光子的響應(yīng)線或弦，需要用到一個(gè)探測環(huán)。探測環(huán)的直徑必須能容納病人身體通過，大約需要1米，探測環(huán)上具有500到1000條信道。探測器則必須能把從正電子到電子覆滅過程所產(chǎn)生的兩條伽瑪射線事件關(guān)聯(lián)到的一個(gè)響應(yīng)線上，而不能作為隨機(jī)事件。另外，這些信道必須準(zhǔn)確測量出伽馬射線的能量，以此探測出康普頓散射引發(fā)的誤差，康普頓散射會(huì)導(dǎo)致發(fā)射源位置出錯(cuò)。要達(dá)到以上目的有幾種辦法，但均需要精確的時(shí)鐘信號配合檢測窗口。
產(chǎn)生一個(gè)精確且穩(wěn)定的高頻時(shí)鐘非常容易，但如何在直徑很大的探測環(huán)內(nèi)分布時(shí)鐘信號則是一大挑戰(zhàn)，因?yàn)榭焖俚臅r(shí)鐘脈沖邊沿會(huì)因傳輸媒介而有所損耗。一些探測器借助光纖將閃爍晶體的輸出傳遞至具有光電子元器件(PMT或者APD)的信道板上。這樣的布局令探測電子裝置的距離變小，但時(shí)鐘脈沖分布依然會(huì)受到信道上的損傷、偏移、振動(dòng)以及其它退化問題的影響，這些最終會(huì)影響圖像的噪聲，及需要達(dá)到的分辨率。
圖1：PET探測器構(gòu)成示意圖
