摘要：为了评估准直器特性,并优化准直器设计,对单光子发射断层成像(SPECT)系统的投影过程进行了分析。从Shannon信息论的角度,建立发射断层成像系统投影过程中信息迁移机制的模型,以评估投影数据的完备性。将Shannon信息论应用到SPECT成像领域,根据在SPECT系统中信息量、条件熵、互信息熵的意义,提出了评估投影数据完备性的原理和方法。通过对平行孔准直器系统的计算验证了评估算法,并对4组编码孔径准直器进行了模拟。结果表明,该方法可以用来分析SPECT系统的准直器特性,根据物理条件来选取最佳的准直器设计。

摘要：该文提出一种马赛克式正电子发射断层成像（PET）探测器设计方案,通过改变晶体的排布方式,并基于GATE（Geant4Application for Emission Tomography）软件模拟,对3种马赛克PET的设计方案和传统的PET设计方案进行了多方面的对比,对比的内容包括：轴向探测效率、体源探测效率以及空间分辨率。并且进一步考虑能量下阈的影响,比较能量下阈为0keV、250keV和350keV时各个方案测得的结果的变化。结果表明：马赛克PET方案在不考虑能量下域时,轴向探测效率提高24%~50%,而体源探测效率更是可以提高47%~62%。当能量下阈为250keV时,方案4的轴向探测效率和体源探测效率可分别提升12%和8%,于此同时其重建图像空间分辨率较传统方案相比接近。

摘要：为使小动物成像专用的MicroSPECT(micro single photon emission computed tomography)达到预期的分辨率和灵敏度指标,基于Monte Carlo方法对针孔准直器和成像系统参数进行设计并确定了两套设计方案。方案A保证灵敏度不低于9.19×***-1,且视野中心位置的分辨率不差于1.0 mm;方案B在保证分辨率好于1.2 mm的前提下,可达到5.86×***-1的灵敏度。进一步采用Monte Carlo方法估计了γ光子的准直器孔壁穿透效应和Compton散射效应对投影数据的影响。结果表明:穿透效应在方案A和B中对投影数据的贡献分别为28.6%和40.4%,而散射光子的贡献分别为12.4%和12.9%。

摘要：单光子发射计算机断层成像技术(SPECT)是放射性核素心脏显像重要的成像手段之一。受传统SPECT的平行孔准直器的灵敏度和空间分辨率的影响,SPECT心脏成像的图像质量不佳。本文在临床SPECT系统的双探头基础上,通过设计高灵敏度、高空间分辨率的多针孔准直器,取代传统的平行孔准直器,实现高性能的心脏成像。通过解析计算对系统性能进行了评估,结果表明:中心灵敏度为0.038%,空间分辨率为1 cm,优于传统的平行孔SPECT。基于数值模拟的心肌成像实验,获得了高质量的心肌重建图像,证明了基于多针孔准直器心脏SPECT成像的设计可行性。

摘要：为实现低成本、高分辨率的小动物单光子发射断层成像(SPECT),设计了一种基于临床探测器和针孔准直器的小动物SPECT成像系统。综合考虑视野尺寸、空间分辨率和绝对探测效率等指标,分别给出了单针孔和七针孔准直器的两种最优化设计方案,并通过对比两种设计方案在全视野范围内的平均空间分辨率和探测效率,对成像性能进行了评估。结果表明,与单孔准直器相比采用七针孔准直器设计可同时获得更高的空间分辨率和探测效率。经蒙特卡罗模拟成像实验验证,该七针孔准直器在临床探测器上可达0.5mm级的超高空间分辨率,且成本远低于采用专用探测器的现有小动物SPECT系统。

摘要：硅光电倍增器件(SiPM)是近年来逐渐兴起的一种用于PET(Positron Emission Tomography)的光电探测器件。与传统的光电倍增管(PMT)相比,它有着尺寸小、工作电压低、对磁场不敏感等优点,但其缺点是增益对环境温度敏感。在PET探测器的研发中,为了改善温度变化引起的增益漂移,设计了一个SiPM的增益校正系统。该系统通过测量环境温度对SiPM的偏置电压实时调节,从而保证其增益的相对稳定。最后对该系统对温度变化引起的SiPM增益漂移的抑制能力做了定量评估。采用增益校正系统后,在相似的温度变化范围内,SiPM的最大增益漂移由校正前的79.67%减小到11.03%。该结果显示此系统对温度变化引起的SiPM增益漂移具有良好的抑制能力。该系统能够补偿因温度变化引起的SiPM增益漂移,从而提高基于SiPM阵列探测器模块的PET系统的稳定性。

摘要：为了验证MicroSPECT系统的探测器的设计方案,使用DETECT2000进行闪烁晶体内光子输运过程的Monte Carlo模拟。MicroSPECT系统探测器部分使用4个探测面积为49 mm×49 mm的位置灵敏光电倍增管H8500拼接组成。与之配合的闪烁晶体阵列的面积为103.75mm×103.75mm,像素大小为1.45mm×1.45mm。电子学电路通过位置权重法计算闪烁事件发生的位置。结果表明,闪烁晶体阵列中有效成像像素为55×55,且光电倍增管的拼接部分仍然具有探测能力,初步证明了该系统设计的可行性。

摘要：设计并实现了一种单光子发射断层成像(SPECT)心肌重建图像的左心室长轴自动定位算法。首先通过迭代阈值方法实现原始图像的分割去噪;然后基于连续区块理论,通过先验知识与约束条件自动提取三维感兴趣区(ROI),排除其他器官与噪声的干扰;下一步对数据进行重采样操作,改善数据质量,并应用形态学中的骨架化算法得到足够的、能够描述心肌轮廓的采样点;在确定合适的、能够在XY方向完整描述心肌形状的平面(α平面)后,通过二次曲线拟合得到XY方向偏角(α角);随后通过插值方法沿α角与Z轴方向获取新的截面(β平面),并在β平面内二次曲线拟合得到仰角β角,α角与β角便给出了左心室长轴的定位。最后,本算法在原始模体数据、重建数据以及含噪声重建数据各49组测试中,全部定位成功,且平均绝对误差小于5°,并对真实临床SPECT心肌图像数据实现了成功自动定位。

摘要：双层错位晶体阵列是正电子发射断层成像(PET)仪获取作用深度(DOI)信息的一种低成本且简便的方案。为获得晶体厚度最优组合方案,本文使用GATE软件进行蒙特卡罗仿真研究。模拟兼容核磁共振成像(MRI)的嵌入式脑PET,环内径345 mm,使用硅酸钇镥(LYSO)晶体,2层晶体总厚度20 mm,内层晶体从0 mm到10 mm共11种厚度(间隔1 mm);进行点源模拟实验,点源位于中心断层x轴上,偏移从x=0 cm到x=10 cm共6种情况(间隔2 cm)。计算中心点灵敏度;采用滤波反投影算法重建图像,评估径向空间分辨率。结果显示,双层晶体的设计相比于单层晶体灵敏度略有下降,但系统径向空间分辨率显著提高且其均匀性得到改善。随着内层晶体厚度的增大,视野平均径向空间分辨率先减小后增大,在内层晶体厚度为8 mm时达到最小。综上所述,所设计的双层错位DOI脑PET探测器晶体厚度最优组合方案为内层晶体厚度8 mm、外层晶体厚度12 mm。

摘要：为了实现对放射源的三维全息定位成像,本文研发并测试了核辐射全息定位成像系统。采用了4个全景式伽马相机构成了辐射探测系统,并进行了系统设计的优化;采用4个深度相机构成可见光全息成像系统;开发了基于最大似然期望最大化的三维图像重建算法及精确系统传输矩阵的生成算法。完成了实际系统的搭建,并利用^(57)Co单点源进行了系统定位偏差实验测试。实验结果显示:本系统能够实现核辐射-可见光场景三维全息融合定位成像,对^(57)Co单点源的平均定位偏差为18.37 mm。