小動物正電子發(fā)射斷層成像（PET）在藥代動力學(xué)、新藥研發(fā)、療效評估等預(yù)臨床研究中具有重要意義,但小動物PET的定量精度仍受限于探測器的空間分辨率與靈敏度的不足。為研發(fā)高性能的小動物專用PET探測器,提出"小孔徑、大軸向跨度"的小動物PET搭建方案,并通過蒙特卡羅仿真技術(shù),對該方案進(jìn)行仿真驗證與評估。該方案設(shè)計的原型機(jī)由60個晶體探測模塊,分為5個連續(xù)的12邊形探測環(huán)組成,其中心孔徑與軸向跨度分別為102和125. 4 mm,具備高達(dá)50. 8°的光子最大接收角。采用GATE平臺建立該原型機(jī)的仿真模型,并對其空間分辨率、計數(shù)性能（散射分?jǐn)?shù)與等效噪聲計數(shù)率）、探測靈敏度以及成像質(zhì)量共4個性能進(jìn)行預(yù)評估與分析。結(jié)果顯示,該原型機(jī)的空間分辨率為1. 62 mm,探測靈敏度為9. 26%,散射分?jǐn)?shù)為20. 8,等效噪聲計數(shù)率為2,256 kcps,總體性能與西門子Inveon PET系統(tǒng)相近,并在探測靈敏度及等效噪聲計數(shù)率性能上分別取得21. 36%以及35. 14%的提升�；贕ATE平臺的仿真結(jié)果表明,采用"小孔徑、大軸向跨度"的設(shè)計,能顯著提升小動物PET系統(tǒng)的探測靈敏度,有望進(jìn)一步提升小... 

【文章來源】：中國生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)報. 2020,39(03)北大核心CSCD

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【部分圖文】：

小動物PET前端晶體檢測器

圖1 小動物PET前端晶體檢測器1)掃描儀幾何結(jié)構(gòu)定義。擬采用小孔徑、大軸向視野的設(shè)計方案，搭建小動物PET掃描儀。該方案先將12個前端晶體檢測器繞軸心等角度(30°)分布，組成十二邊形掃描儀結(jié)構(gòu)(見圖1(a))。該掃描儀共計包含60個晶體檢測器，分為5個連續(xù)晶體探測環(huán)，每個探測環(huán)之間間隔2.1 mm，其中心孔徑與軸向視野分別為102和125.4 mm，光子最大接收角(maximum acceptance angle)達(dá)到50.8°。最后，采用PVC材料作為掃描儀的外殼，用以支撐與保護(hù)。所設(shè)計掃描儀原型機(jī)的仿真模型整體結(jié)構(gòu)如圖3所示。該原型機(jī)的前端檢測器由晶體單元組成晶體塊，包含block和crystal兩層，因此采用GATE軟件預(yù)定義的ECAT系統(tǒng)模板對原型機(jī)進(jìn)行建模。

4)仿真數(shù)據(jù)的輸出與處理。為與前端檢測器保持一致，原型機(jī)仿真模型采用list-mode格式輸出每一個入射單事件的信息，其中包括入射時間、沉積能量以及入射晶體位置編號等信息。輸出的單事件數(shù)據(jù)采用300～625 keV的能窗以及3.75 ns的時間窗進(jìn)行符合篩選，隨后采用數(shù)據(jù)重組(rebinning)技術(shù)將三維數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮，得到二維弦圖用于圖像重建。1.3 性能評估參數(shù)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]高分辨率及高靈敏度小動物PET研究進(jìn)展[J]. 鄺忠華,李成,李蘭君,胡戰(zhàn)利,張玲,譚思晴,張健,胡啟斌,王曉輝,楊永峰.  原子核物理評論. 2016(03)
[2]小動物PET的現(xiàn)狀和研究進(jìn)展[J]. 朱虹,劉繼國,羅嵐.  中國醫(yī)療器械信息. 2013(12)



本文編號：3321363