數字PET的有效靈敏度研究.pdf

1、正電子發(fā)射斷層成像（Positron Emission Tomography，PET）是一種尖端的核醫(yī)學影像設備，能夠以非侵入性的方式，在生物體細胞水平上定量、動態(tài)地評估生物活體內各個器官的代謝水平、生化反應和功能活動，從而能夠在許多疾病引起結構改變和癥狀變得明顯之前，探測到相關的生化改變。因此，PET對于重大疾病的診斷和治療，尤其是臨床上對腫瘤、心臟系統和神經系統疾病進行早期診斷、原發(fā)灶的搜尋和分期、療效評估等具有巨大而獨特的應用價值

2、。同時，PET也是病理學研究、藥理學研究和藥物開發(fā)中的重要工具。
　　在PET系統中，靈敏度是一個非常重要的性能指標，其表征的是PET系統能夠探測到真符合事件的最大能力。在PET應用中，高的系統靈敏度意味著醫(yī)生可以給病人注射更少的藥物劑量，減小放射性藥物對人體產生的輻射損傷；同時靈敏度的提升還可以極大的減小PET系統的掃描時間，提高PET系統利用效率。然而在實際應用中，因為死時間、脈沖堆積、隨機事件等因素的影響，不同放射性藥物活度

3、下得到的真事件計數占放射源發(fā)出總事件的比例會與靈敏度的結果存在一定差異。而有效靈敏度（Effective sensitivity）是在靈敏度與計數性能兩個概念基礎上提出的PET系統性能評估參數，能夠更加全面的表現PET系統在不同活度下探測真符合事件的能力。
　　本文以多電壓閾值（Multi-Voltage Thresholds，MVT）采樣方法為核心，設計并研制完成了數字化的動物PET系統——Trans-PET系統。該系統主要由數

4、字化的基本探測器模組、軟件符合系統以及應用適應性的圖像重建系統所組成，具有非常靈活的系統架構，由若干個基本探測器模組加上一臺計算服務器即可組成面向各類應用、具有各種尺度大小的PET系統，能夠有效改善現有模擬或者模擬-數字混合PET系統性能有限、校正復雜以及系統擴展困難的問題。同時，本文還以NEMA標準為基礎，對數字PET系統性能指標進行了全面的評估。
　　本文在前期工作的基礎上，根據NEMA標準，提出并建立了一套PET系統有效靈敏

5、度的評估方法，包含放射源的設置、掃描方案以及數據處理方案；并且以該方法為基礎，通過仿真和實驗兩種方式，對于數字PET系統進行了有效靈敏度的測量，評估結果表明，本方法能夠非常全面的表現系統的有效靈敏度；同時，仿真結果與實測結果也表明，當放射性藥物劑量增加的時候，PET系統的有效靈敏度的確會出現明顯的降低。
　　本文還對脈沖堆積和死時間這兩個引起PET系統有效靈敏度下降的主要因素進行了研究，提出了一種基于MVT方法的脈沖堆積校正方法，