數(shù)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(xué)影像設(shè)備，能夠以非侵入性的方式，在生物體細(xì)胞水平上定量、動(dòng)態(tài)地評(píng)估生物活體內(nèi)各個(gè)器官的代謝水平、生化反應(yīng)和功能活動(dòng)，從而能夠在許多疾病引起結(jié)構(gòu)改變和癥狀變得明顯之前，探測到相關(guān)的生化改變。因此，PET對(duì)于重大疾病的診斷和治療，尤其是臨床上對(duì)腫瘤、心臟系統(tǒng)和神經(jīng)系統(tǒng)疾病進(jìn)行早期診斷、原發(fā)灶的搜尋和分期、療效評(píng)估等具有巨大而獨(dú)特的應(yīng)用價(jià)值

2、。同時(shí)，PET也是病理學(xué)研究、藥理學(xué)研究和藥物開發(fā)中的重要工具。
　　在PET系統(tǒng)中，靈敏度是一個(gè)非常重要的性能指標(biāo)，其表征的是PET系統(tǒng)能夠探測到真符合事件的最大能力。在PET應(yīng)用中，高的系統(tǒng)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(duì)人體產(chǎn)生的輻射損傷；同時(shí)靈敏度的提升還可以極大的減小PET系統(tǒng)的掃描時(shí)間，提高PET系統(tǒng)利用效率。然而在實(shí)際應(yīng)用中，因?yàn)樗罆r(shí)間、脈沖堆積、隨機(jī)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(jì)數(shù)占放射源發(fā)出總事件的比例會(huì)與靈敏度的結(jié)果存在一定差異。而有效靈敏度（Effective sensitivity）是在靈敏度與計(jì)數(shù)性能兩個(gè)概念基礎(chǔ)上提出的PET系統(tǒng)性能評(píng)估參數(shù)，能夠更加全面的表現(xiàn)PET系統(tǒng)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(shè)計(jì)并研制完成了數(shù)字化的動(dòng)物PET系統(tǒng)——Trans-PET系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由數(shù)

4、字化的基本探測器模組、軟件符合系統(tǒng)以及應(yīng)用適應(yīng)性的圖像重建系統(tǒng)所組成，具有非常靈活的系統(tǒng)架構(gòu)，由若干個(gè)基本探測器模組加上一臺(tái)計(jì)算服務(wù)器即可組成面向各類應(yīng)用、具有各種尺度大小的PET系統(tǒng)，能夠有效改善現(xiàn)有模擬或者模擬-數(shù)字混合PET系統(tǒng)性能有限、校正復(fù)雜以及系統(tǒng)擴(kuò)展困難的問題。同時(shí)，本文還以NEMA標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，對(duì)數(shù)字PET系統(tǒng)性能指標(biāo)進(jìn)行了全面的評(píng)估。
　　本文在前期工作的基礎(chǔ)上，根據(jù)NEMA標(biāo)準(zhǔn)，提出并建立了一套PET系統(tǒng)有效靈敏

5、度的評(píng)估方法，包含放射源的設(shè)置、掃描方案以及數(shù)據(jù)處理方案；并且以該方法為基礎(chǔ)，通過仿真和實(shí)驗(yàn)兩種方式，對(duì)于數(shù)字PET系統(tǒng)進(jìn)行了有效靈敏度的測量，評(píng)估結(jié)果表明，本方法能夠非常全面的表現(xiàn)系統(tǒng)的有效靈敏度；同時(shí)，仿真結(jié)果與實(shí)測結(jié)果也表明，當(dāng)放射性藥物劑量增加的時(shí)候，PET系統(tǒng)的有效靈敏度的確會(huì)出現(xiàn)明顯的降低。
　　本文還對(duì)脈沖堆積和死時(shí)間這兩個(gè)引起PET系統(tǒng)有效靈敏度下降的主要因素進(jìn)行了研究，提出了一種基于MVT方法的脈沖堆積校正方法，