Simulation study on 3D convolutional neural networks for time-of-flight prediction in monolithic PET detectors using digitized waveforms

硅光电倍增管 溶血酶- 探测器 物理 光学 闪烁 巧合 半最大全宽 闪烁体 蒙特卡罗方法 卷积神经网络 计算机科学 人工智能 数学 统计 医学 病理 替代医学
作者
Jens Maebe,Stefaan Vandenberghe
出处
期刊:Physics in Medicine and Biology [IOP Publishing]
卷期号:67 (12): 125016-125016 被引量:12
标识
DOI:10.1088/1361-6560/ac73d3
摘要

Objective.We investigate the use of 3D convolutional neural networks for gamma arrival time estimation in monolithic scintillation detectors.Approach.The required data is obtained by Monte Carlo simulation in GATE v8.2, based on a 50 × 50 × 16 mm3monolithic LYSO crystal coupled to an 8 × 8 readout array of silicon photomultipliers (SiPMs). The electronic signals are simulated as a sum of bi-exponentional functions centered around the scintillation photon detection times. We include various effects of statistical fluctuations present in non-ideal SiPMs, such as dark counts and limited photon detection efficiency. The data was simulated for two distinct overvoltages of the SensL J-Series 60 035 SiPMs, in order to test the effects of different SiPM parameters. The neural network uses the array of detector waveforms, digitized at 10 GS s-1, to predict the time at which the gamma arrived at the crystal.Main results.Best results were achieved for an overvoltage of +6 V, at which point the SiPM reaches its optimal photon detection efficiency, resulting in a coincidence time resolution (CTR) of 141 ps full width at half maximum (FWHM). It is a 26% improvement compared to a simple averaging of the first few SiPM timestamps obtained by leading edge discrimination, which in comparison produced a CTR of 177 ps FWHM. In addition, better detector uniformity was achieved, although some degradation near the corners did remain.Significance.These improvements in time resolution can lead to higher signal-to-noise ratios in time-of-flight positron emission tomography, ultimately resulting in better diagnostic capabilities.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
Mr_Yilu发布了新的文献求助10
1秒前
畜生发布了新的文献求助10
1秒前
1秒前
1秒前
RaeSu发布了新的文献求助10
1秒前
浮浮世世发布了新的文献求助10
1秒前
机灵柚子应助泥豪泥嚎采纳,获得10
2秒前
sxmt123456789发布了新的文献求助30
2秒前
Gerald完成签到,获得积分10
2秒前
1我发布了新的文献求助10
3秒前
HE完成签到,获得积分10
3秒前
3秒前
3秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
3秒前
3秒前
kim发布了新的文献求助10
4秒前
Sunny完成签到 ,获得积分10
4秒前
文艺安青完成签到,获得积分10
5秒前
科研通AI6.1应助HE采纳,获得10
5秒前
微笑的绿蝶完成签到,获得积分10
6秒前
娜娜酱油发布了新的文献求助10
6秒前
pupucici发布了新的文献求助80
7秒前
Lsmile完成签到 ,获得积分10
7秒前
datiancaihaha发布了新的文献求助10
8秒前
wanghuhu发布了新的文献求助30
8秒前
Mr_Yilu完成签到,获得积分10
9秒前
ad完成签到,获得积分10
9秒前
左惋庭发布了新的文献求助10
10秒前
11秒前
bbanshan发布了新的文献求助10
11秒前
11秒前
打打应助sxmt123456789采纳,获得30
13秒前
小壳儿完成签到 ,获得积分10
13秒前
朝闻道完成签到 ,获得积分10
13秒前
夜泊完成签到,获得积分10
14秒前
14秒前
左惋庭完成签到,获得积分10
15秒前
达不溜完成签到,获得积分20
15秒前
无花果应助娜娜酱油采纳,获得10
15秒前
15秒前
高分求助中
2025-2031全球及中国金刚石触媒粉行业研究及十五五规划分析报告 40000
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Introduction to strong mixing conditions volume 1-3 5000
Ägyptische Geschichte der 21.–30. Dynastie 2500
Clinical Microbiology Procedures Handbook, Multi-Volume, 5th Edition 2000
„Semitische Wissenschaften“? 1510
从k到英国情人 1500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5743755
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 5415833
关于积分的说明 15348312
捐赠科研通 4884362
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2625769
邀请新用户注册赠送积分活动 1574598
关于科研通互助平台的介绍 1531510