대부분의 뇌 PET 스캐너는 높은 공간 분해능을 달성하기 위해 고도로 픽셀화된 결정(크리스탈)을 사용하며, 판독 회로의 복잡성과 개발 비용을 줄이기 위해 다중 판독 방식들을 활용한다. 상용 PET의 공간 분해능은 여전히 약 2–3 mm FWHM 수준에 머물러 있다. 또한 저항 기반 멀티플렉싱 회로를 사용하면 잡음이 증가하고 신호가 왜곡되어, 에너지 분해능 및 시간 분해능과 같은 검출기 성능이 저하된다. 본 연구에서는 공간 분해능이 1.5 mm 미만인 뇌 PET을 개발하고, 다이오드 기반 대칭 전하 분할 회로를 이용하여 검출기 성능 저하를 감소시키고자 하였다. 고해상도 검출기 모듈은 1.75 mm × 1.75 mm × 16 mm 크기의 14 × 14 배열 LYSO에, 3 mm × 3 mm 크기의 8 × 8 배열 SiPM을 결합하여 설계하였으며, 검출기 블록은 검출기 모듈의 2×2 매트릭스로 구성하였다. PET는 반경 방향 내경 340 mm, 축 방향 길이 52.6 mm를 갖는 20개의 검출기 블록으로 구성되었다. 각 검출기 블록에서 256개의 출력 신호를 4개의 멀티플렉싱 회로로 전송하여, 64개의 SiPM 신호를 16개의 출력 신호로 줄였다. 20개의 검출기 블록에서 발생한 총 1,280개의 신호는 ASIC 기반 판독 전자장치로 전달되었다. 모든 크리스탈 픽셀이 플러드 히스토그램에서 명확히 해상되었다. 평균 에너지 분해능과 우연 일치 시간 분해능은 각각 14.4±1.5%와 507 ps였다. 공간 분해능과 감도는 시야 중심에서 각각 1.4 mm와 1.4%였다. 가장 작은 로드(rod)들은 핫-로드 팬텀 이미지에서 명확히 해상되었고, Hoffman 뇌 팬텀에서 백질과 회질 사이의 활성 분포 패턴도 잘 영상화되었다. 실험 결과, 본 연구에서 제안한 PET는 고해상도 검출기와 다이오드 기반 멀티플렉싱 회로의 장점을 활용함으로써 시간 분해능의 적절한(무리하지 않은) 타협을 감수하면서도 높은 공간 분해능을 제공할 수 있음을 시사하였다.
*본 초록은 AI를 통해 원문을 번역한 내용입니다. 정확한 내용은 하기 원문에서 확인해주세요.