TOF-PET探測器設(shè)計.pdf

1、正電子發(fā)射斷層掃描（Positron Emission Tomography，以下簡稱PET）是一種非侵入的造影技術(shù)，可以提供活體中放射性示蹤劑分布的三維斷層圖像，及生物分子分布的時間和空間信息。
　　 目前，PET系統(tǒng)面臨的最大挑戰(zhàn)是如何優(yōu)化成像系統(tǒng)，提高系統(tǒng)的靈敏度和圖像分辨率，最大限度地減少觀測帶來的干擾，使得成像系統(tǒng)的輸出跟生化過程而不是跟觀測系統(tǒng)相關(guān)。飛行時間（Time-of-Flight，以下簡稱TOF）PET已經(jīng)被

2、初步證明能夠應(yīng)對上述挑戰(zhàn)。
　　 本文以30-100ps的時間分辨率為目標，探討TOF-PET的探測器設(shè)計和性能評估。從閃爍晶體和光檢測器件出發(fā)，討論了傳統(tǒng)PET探測器的閃爍晶體部分的時間分辨率和能量分辨率，指出了傳統(tǒng)設(shè)計的限制，試探性地給出了TOF-PET探測器閃爍晶體部分的方向。在前端電子電路部分，比較了傳統(tǒng)的混合信號處理和全數(shù)字信號處理在時間分辨率和能量分辨率上的差別，仿真結(jié)果表明，傳統(tǒng)方法雖可以得到較好的能量分辨率，但時

3、間分辨率較差，為～130ps，采用全數(shù)字信號處理可以得到～40ps的時間精度，在確定事件時間上有實質(zhì)性的優(yōu)勢。并進一步指出，全數(shù)字PET數(shù)據(jù)獲得系統(tǒng)是實現(xiàn)TOF-PET的一個有潛力的途徑，在此基礎(chǔ)上，提出了全數(shù)字PET系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和采樣單元的實現(xiàn)。初步從科學意義上完成了TOF-PET探測器的設(shè)計和基本性能評估。上述方案在工程上面臨的巨大困境是，高速采樣的模數(shù)轉(zhuǎn)換器價格非常昂貴。因此驗證了一種新的信號處理方法，可以用相對便宜的高速時鐘，比較