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面向PET的蒙特卡罗模拟平台研究

王冰  
【摘要】:PET (Positron Emission Tomography)正电子发射断层成像是一种基于新陈代谢的活体功能成像方式,由于可以对活体进行无损伤探测的优点已使其成为核医学检测领域非常重要的检测手段之一。随着PET在医学探测领域的作用越来越突出,PET的研究工作也越来越得到重视。PET领域的研究工作主要集中在两方面:硬件方面集中于探测器及信号接收器性能及结构优化的研究,通过提高系统灵敏度与减小误差获得尽可能准确的采集数据;软件方面主要集中于图像重建算法的研究,根据采集数据如何采用一种高效,准确的重建算法来得到更加接近真实值的医学影像。在这两方面的研究中,无论是PET性能或结构的研究还是重建所需采集数据的获得都依赖于构建一套完整的PET系统。PET仪器价格昂贵,复杂度高,并且需要配套回旋加速器产生放射性元素,个人实验室不可能安装PET进行专门的实验研究,同时在PET研究过程中高剂量放射性核素会对人体造成一定的伤害,基于这几点,我们建立了一套基于蒙特卡罗模拟的PET系统模拟平台,来协助PET方面的研究。 基于Geant4的蒙特卡罗模拟是核医学成像领域特别是断层成像领域广泛使用的一种实验手段,其可靠性已得到充分的证明。本课题便是利用这一方法,建立了一套基于蒙特卡罗模拟的PET系统模拟平台,并使用这一模拟平台来进行了一系列研究工作,研究内容和贡献如下: 1.基于蒙特卡罗模拟平台对混合Biography PET/CT探测仪性能参数进行了研究。采用蒙特卡罗模拟建模,研究内容依照美国电气制造商协会制定的用于测量PET参数的最新标准NEMA NU-2007标准,主要包括PET空间分辨率,灵敏度,散射分数,图像质量等部分,还包括CT部分性能参数。 2.利用模拟平台,以MicroPET R4系统为基础构建了一台新型双环小动物PET扫描仪,并对其性能进行了研究。双环PET可以很大程度上提高系统的空间分辨率及灵敏度,对提高PET性能具有重要的意义。


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