平板PET探测性能评估

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1、摘要正电子断层发射扫描成像（PET）是当今广泛运用的核医学成像技术，通过检测人体内器官的新陈代谢变化来区别肿瘤和正常肌体，从而在癌症的早期诊断和治疗中发挥越来越重要的作用。3平板PET采用新型探测器结构，由两块尺寸约为25×17×2cm的探测面板构成。传统上，人们倾向于使用环形结构的探测器来采集数据。而由于平板PET两侧缺少探测器，平板PET的计数率会低于环形PET且存在较大的缺失角度，因此平板PET的探测性能并未能够得到很好的验证。本文采用核医学仿真软件GATE（Geant4ApplicationTomographicEmission），对平板PET探测性能进行评估分析。通

2、过测试平板PET的系统探测灵敏度、噪声等效计数率、散射分数及丢失数据，并对比环形PET与实验结果，将充分论证平板PET在探测性能上的可行性和有效性。评估结果表明，平板PET系统的探测灵敏度在350~650keV能窗下达到21.9013%，远远高于环形PET测试结果；噪声等效计数率与实验结果拟合程度较好；综合灵敏度和噪声等效计数率的评估结果将为平板PET系统的探测性能优化提供有价值的参考；散射分数最高为10.0106%，远低于环形PET测试结果，且通过这一结论估算实验中小动物模型的药剂注射剂量，使得成像质量得到有效提高；而丢失数据的评估结果有效的证明了由于人体腹腔的固有结构，于

3、人体两侧能够采集的真符合计数相对有限，因此平板PET的丢失数据问题不会对成像造成实质影响。本文的研究结果为平板PET的系统集成提供可信依据，将为平板PET系统的设计和开发提供有价值的参考。关键词：平板PET，探测灵敏度，噪声等效计数率，散射分数，丢失数据IAbstractPositronEmissionTomography(PET),anuclearmedicaltechniquebeingwidelyused,detectingmetabolicchangesintheorgantodistinguishbetweentumorandhealthybody,thusinth

4、eearlydiagnosisofcancerandtreatmentplayanincreasinglyimportantrole.Panel-PETappliesinnovativedetectorstructuretoscanner,whichemploystwolarge3detectionpanels.Eachscannerisabout25×17×2cminsize.Traditionally,peopletendtousetheannularscannertocollectdata.Panel-PETislackofdetectorsatbothside.Sot

5、hecountrateofpanel-PETislowerthanthatofring-PET,andplentyofmissingviewaffectsthequalityofimagereconstruction.Thedetectionperformanceforpanel-PEThasn'tbeenvalidatedcredibly.ThisthesisbasedonMonte-CarlonuclearmedicalsimulationsoftwarepackageGATE,modeledpanel-PETsystem,evaluatedandanalysedthed

6、etectionperformanceofpanel-PET.Byvalidatingthesimulationresultagainsttheexperimentalmeasureddataorrelatedring-PETsimulationresults,thefeasibilityandavailabilityfordetectionperformanceofpanel-PETcouldbedemonstrated.Theresultsindicatedanabout22%centralsensitivitywhenusinga350-650keVenergywind

7、ow,whosewashigherthanthering-PET;thenoiseequivalentcountratecurvefittheexperimentalresultwell;theresultofsensitivityandnoiseequivalentcountrateprovidedvaluablereferenceforoptimizationofdetectionperformance;themaximumofscatterfractionwas10.0106%,whichwasm