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Hochintegrierte Elektronik für PET

(Industrieprojekt - M. Ritzert, I. Sacco, I. Perić)

Ausschnitt aus dem Layout eines Testchips fr PET. Ausschnitt aus dem Layout eines Testchips für PET.

Die Positronen-Emissions-Tomographie (PET) wird in medizinischen Untersuchungen eingesetzt, um radioaktive Isotope im menschlichen Körper zu lokalisieren. Die Radioisotope werden dabei in biologisch aktive Substanzen eingebaut, die sich z.B. an Krebszellen anlagern, so dass in manchen Fällen der Nachweis von Tumoren möglich ist. Außerdem wird PET in vielen Forschungsprojekten, z.B. zur Messung der Hirnaktivität, eingesetzt. Zur Lokalisierung der Radioisotope müssen jeweils Paare von Gammaquanten nachgewiesen werden, die bei der Vernichtung der vom Isotop ausgestrahlten Positronen mit einem im Gewebe vorhandenen Elektron entstehen. Die zwei Gammaquanten werden diametral entgegengesetzt ausgesandt, so dass aus ihren Auftreffpunkten in einem Detektor eine gerade Linie konstruiert werden kann. Durch Messung sehr vieler Paare können genügend Linien überlagert und so die räumliche Verteilung des Isotops errechnet werden. Die Qualität der Bilder wird durch eine hohe Ortsauflösung der Gammadetektoren verbessert. Dies führt jedoch zu einem System mit sehr vielen Kanälen, das nur aufgebaut werden kann, wenn die Elektronik zur Verarbeitung der Detektorsignale durch den Einsatz modernster Technologie in hohen Kanalzahlen hergestellt werden kann. Eine Verbesserung der Bildqualität kann außerdem durch eine präzise Messung der Signatur jedes einzelnen Photons erreicht werden. Dies ist effizient nur mit hochintegrierter Elektronik möglich.

In der Arbeitsgruppe wird in einem Industrieprojekt seit Januar 2004 nach Möglichkeiten gesucht, die Qualität der Detektorauslese durch hochintegrierte Chiplösungen zu verbessern. Ein Chip besteht dabei aus mehreren Kanälen, die jeweils schnelle Diskriminatoren zur Hit-Erkennung, Logik zur Zeitstempelung und weitere analoge Teile enthalten.


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