当代医学影像技术正朝多模态的分子影像方向快速发展,其中,核医学成像技术(PET和SPECT)与核磁共振成像(MRI)技术的融合是当前研究的前沿热点。常规的PET和SPECT成像探测是基于光电倍增管的探测器技术,由于对磁场干扰比较敏感,已不能满足与核磁共振成像(MRI)技术融合的成像要求,迫切需要发展新型的伽玛射线成像探测器技术。　　 SiPM(Silicon Photomultipliers)硅光电倍增管由于对磁场不敏感、光电转换效率高、工作电压低、模块体积小等优点,是最有潜力的新型伽玛射线成像探测器,有望取代常规的位置灵敏光电倍增管,用于开发新一代高性能SPECT和PET。但是,该新型探测器技术对成像模块的设计与系统集成,都带来了诸多挑战,其中,针对高分辨的成像探测模块,如何优化地设计与实施简化的读出电子学,同时保持高分辨的成像性能,是该新型成像探测模块的关键技术问题。本论文的研究瞄准这一新型探测器,开展新型高分辨模块化小型γ相机的模块化设计和读出电路的系统研究,设计与实施优化的简化读出方法用于新型γ相机的系统集成。　　 本论文研究的成像探测器模块采用SensL公司最新的4×4硅光电倍增管阵列(SPMArray4)和上海西卡思新技术总公司的LYSO阵列晶体,两者之间用硅树脂垫片进行耦合,以使闪烁阵列晶体产生的荧光能被4×4硅光电倍增管均匀共享,进而提高电荷分配重心法定位的精度。针对该成像探测模块,我们设计了两种简化的位置信号读出方案:一种是基于离散位置读出法的读出电路:另一种是基于均衡电荷分配读出法的读出电路。两种方案都是基于电荷分配重心法定位的基本崽想,但采用不同的实现途径,其目的都是把SPMArray4的16路输出信号进行简化,降低后端处理电路的复杂性,同时保持探测模块有足够高的成像分辨率。　　 基于离散位置读出法的读出电路是采用一级简化的设计思想,即通过一个二维电阻网络把SPMArray4的16路输出信号直接简化为4路信号读出,然后再经过前置放人与成形,直接利用重心法定位,可得到探测伽玛射线的位置及能量信息。基于均衡电荷分配读出法的读出电路是采用两级简化的设计思想,先是通过一级不同于离散位置读出法的电阻网络把SPMArray4的16路输出信号简化为8路,然后通过前置放大电路和局域区选择电路对信号进行选择,然后通过第二级简化电路阻抗电桥电路把8路输出信号简化为4路,另外对所有信号进行加和,最终同样得到最终4路位置信号和1路和信号的输出,然后用重心定位方法,得到探测伽玛射线的位置及能量信息。　　 针对上述两种简化设计方案,本论文较系统地设计与实现了相应的简化读出电路,并利用三种不同规格的LYS0阵列晶体(4×4,8×8和12×12)对两种简化读出电路进行了系统测试。实验测试的结果表明:这两种设计方案都能有效地把SPMArray4的16路读出信号简化到4路信号,取得很好的成像性能,能很好地分辨山1.0×1.0mm2像素的LYSO阵列晶体,和SensL公司2.85×2.85mm2像素的分辨力相比具有极大提高;能量分辨率达16.3%,和国外实验室的18%-22%相比也有提高;同时能使探测器的成像视野实现最大化。最后又使用改探头模块和读出电路进行了符合采集,也得到了很好的效果,为我们实验室进一步研制新型PET奠定了基础。　　 这两种读出电路的性价比高,可以推广应用于同类更大视野高分辨伽玛相机的电子学读出,具有较高的开发推广价值,有很大的潜力转化到今后临床诊断用先进成像设备技术的开发上,对我国发展具有自主知识产权的先进高端医疗成像仪器设备具有重要意义。