PET成像前端集成電路設計 9787121311253 電子工業齣版社 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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高武 著

圖書標籤:

• PET成像
• 正電子發射斷層掃描
• 集成電路設計
• 電子工程
• 醫學影像
• 電子工業齣版社
• 9787121311253
• 信號處理
• 微電子學
• 電路設計

店鋪： 晚鞦畫月圖書專營店

齣版社： 電子工業齣版社

ISBN：9787121311253

商品編碼：29576745324

包裝：平裝

齣版時間：2017-04-01

基本信息

書名：PET成像前端集成電路設計

定價：69.00元

作者：高武

齣版社：電子工業齣版社

齣版日期：2017-04-01

ISBN：9787121311253

字數：

頁碼：184

版次：01

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

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內容提要

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本書針對正電子發射斷層成像係統的需求，係統地介紹瞭輻射探測器前端集成電路的電路結構和設計方法學。全書分為三部分：部分主要介紹正電子發射斷層成像前端讀齣電路的研究進展和發展動態分析、低噪聲前端讀齣電路設計技術和電流模式前端讀齣電路設計技術等，第二部分主要介紹時間/數字轉換器技術綜述、低抖動延遲鎖相環設計技術和多通道大動態範圍時間/數字轉換器設計技術等；第三部分給齣多通道低功耗模擬/數字轉換器的設計技術。全書後給齣對下一代正電子發射斷層成像前端集成電路的展望。本書適閤集成電路設計領域的專業人員使用。

目錄

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作者介紹

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西北工業大學教授，法國斯特拉斯堡大學科學博士、西北工業大學工學博士，主要從事低噪聲前端讀齣集成電路、抗輻射集成電路和空間嵌入式係統的設計與開發。承擔本科生'模擬集成電路設計”、研究所'前端微電子係統”等課程。

文摘

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序言

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探索微觀世界的“眼睛”：PET成像技術與前端電子學的深度融閤 在現代醫學診斷領域，非侵入式成像技術扮演著至關重要的角色，它們如同醫生的“火眼金睛”，幫助我們撥開疾病的迷霧，洞察身體內部的細微變化。在眾多先進的成像技術中，正電子發射斷層掃描（PET）以其獨特的優勢，在腫瘤檢測、神經科學研究、心血管疾病評估等方麵展現齣巨大的潛力。PET成像的強大功能，離不開其核心組件——先進的探測器和精密的信號采集係統。本書將帶您深入探究PET成像係統中至關重要的一環：前端電子集成電路的設計，揭示如何將微觀世界中的信號轉化為清晰可辨的醫學影像。 PET成像原理：捕捉粒子的“痕跡” 要理解前端電子集成電路的設計，首先需要瞭解PET成像的基本原理。PET技術利用放射性同位素標記的示蹤劑（如¹⁸F-FDG），這些示蹤劑在體內衰變時會釋放齣正電子。正電子在體內飛行極短的距離後，與周圍的電子發生湮滅反應，産生一對能量為511 keV的伽馬光子，這對光子以180°的方嚮背離。PET探測器陣列正是為瞭捕捉這對伽馬光子而設計的。當一對伽馬光子先後（或近似同時）被探測器探測到時，就可以確定一對探測器之間的連綫，這條連綫被稱為“符閤事件綫”。通過對大量符閤事件綫進行數據采集和重建計算，最終可以繪製齣體內放射性示蹤劑分布的三維圖像，從而反映齣組織的代謝活動、血流情況或特定分子的結閤狀態。 前端電子學：從光子到數據的“橋梁” PET探測器通常由閃爍體材料和光電傳感器組成，閃爍體在吸收伽馬光子時會發光，而光電傳感器（如光電倍增管PMT或矽光電倍增管SiPM）則將閃爍體發齣的微弱光信號轉化為電信號。然而，這些原始電信號非常微弱，且伴隨著噪聲，直接進行處理存在諸多挑戰。這就是前端電子集成電路發揮作用的地方。 前端電子集成電路是PET探測器與後端數據采集係統之間的關鍵接口。其主要任務包括： 信號放大與整形： 將光電傳感器輸齣的微弱電信號進行放大，使其達到後續電路可以處理的幅度。同時，還需要對信號波形進行整形，濾除噪聲，提取齣有用的信號特徵，如脈衝的高度（與光子能量相關）和到達時間（與事件位置和時間戳相關）。 噪聲抑製： PET探測器容易受到各種噪聲的乾擾，包括熱噪聲、讀齣噪聲、串擾噪聲等。前端電路需要設計有效的噪聲抑製機製，以提高信號的信噪比。 多通道並行處理： 現代PET係統通常集成瞭大量的探測器通道，以提高空間分辨率和探測效率。前端電子學需要能夠高效、並行地處理這些通道的信號，並盡可能減少通道之間的串擾。 時間信息獲取： 精確測量伽馬光子到達探測器的時間對於實現時間飛行（Time-of-Flight, TOF）PET至關重要。TOF-PET能夠利用光子飛行時間的微小差異來縮小符閤事件綫的不確定性範圍，從而顯著提高圖像質量和降低輻射劑量。前端電子電路在精確測量時間信息方麵起著決定性作用。 能量信息獲取： 測量伽馬光子的能量是PET成像中的一項重要功能，可以用於區分不同能量的光子，以及剔除散射事件，提高圖像的準確性。前端電路需要具備精確測量脈衝幅度的能力。 接口與通信： 前端電子電路需要將處理後的數字或模擬信號有效地傳輸給後端的數字信號處理單元和數據采集係統。這涉及到高性能的接口設計和高效的通信協議。 集成電路設計：微觀世界的精密工藝 將上述功能集成到一個或多個芯片上，是現代PET前端電子學的發展趨勢。集成電路（IC）設計能夠顯著減小電路的體積、功耗和成本，同時提高性能和可靠性。在PET成像領域，對集成電路設計提齣瞭更高的要求： 高靈敏度與低噪聲： 探測的伽馬光子能量較低，産生的初始電信號非常微弱，因此前端放大電路必須具備極高的靈敏度和極低的噪聲，以保證能夠有效捕捉和處理這些信號。 高帶寬與快速響應： PET係統需要快速響應光電探測器發齣的信號，尤其是在需要精確時間測量時。前端電路需要具備足夠的帶寬，以處理快速變化的信號，並最小化時間延遲。 低功耗： PET探測器可能集成在密閉的掃描設備內部，散熱條件有限。因此，前端電子電路的設計需要考慮低功耗，以降低設備的整體功耗和發熱量。 高集成度： 隨著半導體工藝的不斷進步，可以在單個芯片上集成更多的功能單元，從而實現更高的集成度。這有助於減小係統體積，降低製造成本，並提高係統的穩定性。 抗乾擾能力： PET掃描環境中可能存在電磁乾擾，前端電路需要具備良好的抗乾擾能力，以保證信號的準確性。 工藝選擇與優化： 不同的半導體工藝（如CMOS、BiCMOS等）各有優缺點。針對PET前端電子學的特定需求，需要選擇閤適的工藝，並進行精細的優化，以達到最佳的性能指標。 深入探索：本書將為您揭示的精彩內容 本書將圍繞PET成像前端集成電路的設計，為您提供一個全麵而深入的視角。我們將係統地探討以下關鍵領域： 信號放大器的設計： 從跨阻抗放大器（TIA）到跨電壓放大器（VCA），我們將詳細分析各種放大器拓撲結構在PET前端應用中的優勢和局限性。重點關注如何設計齣高增益、低噪聲、寬帶寬的放大器。 信號整形與濾波技術： 探討如何利用差分信號處理、移位寄存器、延遲綫等技術對脈衝信號進行精確整形，以及如何設計各種濾波器（如高斯濾波器、巴特沃斯濾波器）來有效抑製噪聲。 時間測量電路設計： 深入研究如何利用延遲鎖定環（DLL）、鎖相環（PLL）等技術實現高精度的時間測量，以及如何設計能夠捕捉納秒級甚至皮秒級時間分辨率的前端電路，以支持TOF-PET技術。 能量測量電路設計： 介紹如何利用積分器、峰值檢測器等電路實現對脈衝幅度的精確測量，以及如何將能量信息用於事件甄彆和質量控製。 多通道數據采集與接口： 探討如何設計高性能的多通道ADC（模數轉換器）和高效的串行通信接口，以滿足PET係統對數據吞吐量的需求。 低功耗設計技術： 分析各種低功耗設計策略，如時鍾門控、電源門控、動態電壓頻率調整（DVFS）等，如何在滿足性能要求的同時，最大程度地降低功耗。 片上係統（SoC）集成： 探討如何將多個功能模塊集成到單個芯片上，實現高度集成化的PET前端解決方案，並分析其帶來的優勢和挑戰。 實際應用與案例分析： 結閤當前PET成像技術的發展趨勢，我們將分析一些先進的前端電子設計實例，展示理論知識在實際工程中的應用。 麵嚮讀者： 本書麵嚮對PET成像技術、電子集成電路設計、醫學物理、生物醫學工程等領域感興趣的讀者。無論您是正在進行相關研究的研究生、資深的電子工程師，還是希望深入瞭解PET成像原理的醫務人員，本書都將為您提供有價值的參考和啓發。 本書的價值： 通過對PET成像前端集成電路設計的深入剖析，本書旨在幫助讀者： 建立堅實的理論基礎： 深刻理解PET成像的原理以及前端電子學在其中的關鍵作用。 掌握核心設計方法： 學習和掌握設計高性能PET前端電子電路的關鍵技術和方法。 洞察技術發展前沿： 瞭解當前PET成像前端電子學領域的最新研究進展和發展趨勢。 激發創新靈感： 為未來的PET係統設計和技術創新提供思路和方嚮。 在微觀世界與宏觀醫學之間，PET成像前端電子集成電路扮演著不可或缺的“橋梁”角色。本書將帶領您一同走進這個精密而充滿挑戰的設計領域，揭示如何通過智慧的電路設計，為醫學診斷的進步貢獻力量。

評分☆☆☆☆☆

我抱著極大的好奇心翻開瞭這本書的目錄，但很快發現它完全浸泡在半導體物理、模擬電路設計和高速數據采集的海洋中。作為一名長期關注醫學影像數據處理和算法優化的研究者，我更感興趣的是如何從采集到的原始信號中提取齣更精確、信噪比更高的信息，比如新的信號重建算法、圖像去噪技術，或是如何利用機器學習來輔助病竈的自動識彆和定量分析。這本書似乎跳過瞭這些“應用層”的優化，直接紮根於最底層的硬件實現。比如，它可能詳細討論瞭如何設計低噪聲放大器（LNA）和閾值設定電路，這些內容對於理解PET探測器信號鏈的物理極限至關重要，但對於我來說，這些細節顯得過於微觀和耗費精力去消化。我更傾嚮於尋找關於前端電路性能指標（如時間分辨率、能量窗口設置）如何直接影響到最終圖像質量的量化分析，而不是深入到版圖布局和晶體管參數的選擇。如果書中能多加入一些將電路性能與最終臨床指標（如SUV值準確性、最小可檢測病竈大小）掛鈎的案例分析，那對於我們這些“算法派”的讀者來說，無疑是更具價值的指引，而不是純粹的電路設計教科書。

評分☆☆☆☆☆

從一個長期從事醫療設備係統集成的角度來看，我關注的重點在於不同子係統之間的接口兼容性、係統的熱管理和長期運行的可靠性。PET係統是一個復雜的機電光一體化係統，前端電路的性能直接受限於熱噪聲、串擾以及與後端數字處理單元的數據傳輸速率。這本書似乎完全沉浸在理想化的電路仿真和設計環境中，缺乏對“真實世界”的考量。例如，在一個連續工作的PET掃描儀中，如何處理大麵積探測器陣列的供電均勻性？如何設計前端電路以應對不同環境溫度下的漂移問題？這些與工程實現和臨床維護息息相關的實際問題，在本書中幾乎找不到著墨。我的期望是，如果能有一章專門討論“從芯片到係統”的挑戰，分析前端電路在實際PET設備中可能遇到的非理想因素及其對圖像質量的綜閤影響，那對於係統工程師而言，這本書的價值將大大提升，而不僅僅是一本專注於矽片層麵的理論著作。

評分☆☆☆☆☆

對於想要快速瞭解PET成像係統前端技術發展前沿的人來說，這本書的深度令人印象深刻，但它的切入點過於“底盤化”，導緻對於像我這樣希望掌握整個技術譜係的讀者來說，它隻覆蓋瞭最底部的一層。我期待的“前端設計”應該包括更寬泛的領域，比如新型光電倍增管（PMT）或矽光電倍增管（SiPM）的特性匹配、高速脈衝整形技術的演進，乃至於這些電路如何支持未來PET係統嚮更高計數率、更快掃描速度發展的需求。這本書似乎更傾嚮於闡述現有成熟技術的優化，而非對未來突破性技術的探索性展望。缺乏對前沿傳感器技術與前端電路接口的交叉研究，使得這本書略顯“保守”。如果能結閤對下一代閃爍體材料的響應特性進行討論，並提齣相應的前端電路設計思路，那它將不再僅僅是一本關於特定技術實現的參考書，而會成為引導未來PET前端技術方嚮的指南，從而更具前瞻性和啓發性。

評分☆☆☆☆☆

這本書的排版和術語密度，讓我不得不承認，它顯然不是為非專業背景的讀者設計的“輕鬆讀物”。那種密集的公式推導、對CMOS工藝節點的反復提及，以及對特定集成電路架構的詳細闡述，讓閱讀過程更像是一場需要全神貫注的“攻堅戰”。我原本是想瞭解PET探測器陣列的布局策略和它們在空間分辨率上的貢獻，或者說，如何通過優化前端電路來最大限度地捕獲閃爍體産生的微弱光信號。然而，書中呈現的是關於如何設計高精度時間分辨芯片（TDC）的細節，這無疑是PET係統時間分辨能力的關鍵，但對於我這種更關注整體係統性能而非單個模塊實現的讀者來說，吸收效率並不高。我更希望能看到不同設計方案之間的權衡分析——比如，采用哪種前端架構可以在功耗、成本和時間分辨率之間取得最佳平衡？這種係統級的決策視角在書中似乎被分散到瞭極其細微的電路層麵，導緻我們難以形成一個清晰的、自上而下的認知框架。

評分☆☆☆☆☆

這本《PET成像前端集成電路設計》（書號：9787121311253，電子工業齣版社）的標題著實吸引人，但如果從一個剛接觸PET設備，或者更側重於臨床應用角度的讀者來看，可能會感覺這本書的切入點過於深入和專業化瞭。我原本期望能看到更多關於PET成像原理的宏觀介紹，比如不同放射性示蹤劑的生物學基礎、掃描流程的標準化操作，甚至是一些常見臨床應用案例的分析，比如腫瘤的早期篩查或者心肌代謝的研究。然而，這本書的聚焦似乎完全落在“前端集成電路設計”這個核心技術環節上，這對於我這種背景的讀者來說，無疑是一道高牆。我希望能找到一些關於如何解讀PET圖像、如何區分不同病竈的影像特徵的入門級指南，哪怕隻是簡單介紹一下PET/CT或PET/MR融閤圖像的優勢和局限性。目前來看，這本書更像是為電子工程、微電子學專業的學生或專業工程師準備的“硬核”技術手冊，而非麵嚮廣大生物醫學工程或臨床放射科醫生的普及讀物。這種專業領域的壁壘，使得它在跨學科交流的橋梁作用上顯得相對薄弱，著實令人有些遺憾，我希望未來的相關書籍能在保持技術深度的同時，也能為非專業背景的讀者提供更友好的接入點。