【摘要】：正電子發(fā)射斷層掃描(PET)是一種核醫(yī)學(xué)成像設(shè)備,在腫瘤的早期檢測、診斷等方面具有重大的應(yīng)用價值。PET的普遍應(yīng)用對成像質(zhì)量提出了更高的要求。為了提高PET成像質(zhì)量,獲得高系統(tǒng)空間分辨率一直是PET儀器研制的重要方向之一。空間分辨率越高,意味著病灶檢出率越高,越可能更早期發(fā)現(xiàn)微小病灶。 傳統(tǒng)PET儀器的研究和開發(fā),主要集中在針對廣泛應(yīng)用的通用模式技術(shù)上,成像儀構(gòu)建完成后各項性能指標(biāo)幾乎完全固定,不能在應(yīng)用需求變化時進(jìn)行快速調(diào)整或修改。我們注意到,不同的應(yīng)用對各項性能的需求有所不同,并且在應(yīng)用中往往對局部區(qū)域非常感興趣,僅需要在感興趣區(qū)域(ROI)獲得高質(zhì)量成像。以數(shù)字化技術(shù)為核心的全數(shù)字PET探測器,采用單事件、模塊化的設(shè)計,能便利地實(shí)現(xiàn)變結(jié)構(gòu)成像�；谌珨�(shù)字PET探測器的特點(diǎn),本文提出了一種新的具有局部高空間分辨率的PET系統(tǒng)設(shè)計(定義為空間異質(zhì)數(shù)字PET系統(tǒng)),研究了探測器的布局與ROI的位置、大小和空間分辨率需求的關(guān)系,分析了系統(tǒng)在模擬的肝臟病灶檢測應(yīng)用中的成像特性,最后探索了一種采用薄平板源的快速簡易歸一化校正方法,為未來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)奠定基礎(chǔ)。主要研究內(nèi)容和成果如下： 空間異質(zhì)數(shù)字PET系統(tǒng),由多種具有不同固有空間分辨率的PET探測器構(gòu)成,在不犧牲成像視野(FOV)的情況下,采用變結(jié)構(gòu)的方式在ROI獲得高空間分辨率、非ROI獲得普通空間分辨率,從而兼顧應(yīng)用的整個成像需要。本文首先提出了空間異質(zhì)數(shù)字PET系統(tǒng)設(shè)計思想和成像方法,然后設(shè)計了一種系統(tǒng)原型,包含高、低兩種不同固有空間分辨率的探測器,具有高固有空間分辨率的探測器(HRD)在探測環(huán)上采用“一段式分布”,細(xì)致研究了該分布方式下HRD的布局(位置和數(shù)目)對FOV中各局部區(qū)域的空間分辨率的影響。同時設(shè)計了一種“均勻分布”的方式,與“一段式分布”形成互補(bǔ),實(shí)現(xiàn)了對FOV中任意ROI的局部高空間分辨率成像。該項工作構(gòu)建了ROI的空間分辨率需求、位置和大小與HRD布局的關(guān)系表,為ROI高空間分辨率成像實(shí)現(xiàn)了定制化的空間異質(zhì)數(shù)字PET系統(tǒng)。 以肝臟病灶檢測為應(yīng)用背景,采用蒙特卡羅(MC)仿真的方法,分析了“一段式分布”的空間異質(zhì)數(shù)字PET系統(tǒng)的成像特性。具體研究了成像收斂特性,分析成像性能和隨機(jī)事件對成像質(zhì)量的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,HRD的布局直接影響ROI的成像收斂速度和成像性能,其影響規(guī)律與HRD布局對ROI空間分辨率影響的結(jié)論一致；并且系統(tǒng)相對于同質(zhì)系統(tǒng)的成像性能基本不受隨機(jī)分?jǐn)?shù)高低的影響。 為滿足離線和在線變結(jié)構(gòu)的空間異質(zhì)數(shù)字PET系統(tǒng)對歸一化校正速度的高要求,設(shè)計了一種基于薄平板源的快速簡易歸一化校正方法,對離線變結(jié)構(gòu)系統(tǒng)須進(jìn)行一次完整的歸一化校正而對在線變結(jié)構(gòu)系統(tǒng)僅須更新部分校正因子。經(jīng)分析該方法同樣適用于同質(zhì)系統(tǒng),故采用Trans-PET(?)系統(tǒng)進(jìn)行了方法的初步驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該方法能基本滿足離線變結(jié)構(gòu)的空間異質(zhì)數(shù)字PET系統(tǒng)歸一化校正的需要,結(jié)合對該方法的分析表明,該方法也有潛力為在線變結(jié)構(gòu)的空間異質(zhì)數(shù)字PET系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)快速歸一化校正。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：R817

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本文編號：2297795