结合残差U-Net神经网络和DIP的PET图像降噪

由于正电子发射型计算机断层显像(PET)噪声较大,现有图像降噪效果不理想,提出了一种结合残差U-Net神经网络和深度图像先验(DIP)的PET图像降噪.在U-Net网络中引入残差学习,提高网络表达能力和收敛速度;提出一种无训练数据的DIP算法,将神经网络解释为图像的参数化,利用图像噪声参数化后呈现高阻抗的特性将其去除,...     

数据插值对正电子发射断层成像设备的图像重建影响的研究

正电子发射断层扫描(positron emission computed tomography, PET)是核医学领域最先进的临床检查影像技术. PET技术是目前临床上用于诊断和指导治疗肿瘤的最佳手段之一. 正电子发射断层成像设备探测器采集到的数据需要进行数据处理, 把原始数据转换成正弦图形式的数据才能用于图像重建. 平行束断层重建和扇形束图像重建是图像重建的两种方法, 分别对应平行束和扇形束形式的数据处理方法. 对原始数据的操作不可避免地破坏了原始数据的完整性. 现今, 正电子发射断层设备在重建过程中普遍采用平行束重建的方法. 平行束的数据分离会对PET数据进行插值操作, 扇形束的数据分离不会对PET数据进行插值操作. 本文通过对比平行束图像重建和扇形束图像重建结果, 研究了数据插值对PET图像重建结果的影响. 关键词： 正电子发射计算机断层扫描 数据插值 图像重建 原始数据     

应用蒙特卡罗模拟进行正电子发射断层成像仪散射特性分析

通过使用基于Geant4的蒙特卡罗模拟代码GATE对全身用全3D正电子发射断层成像仪和含有挡板的2D/3D小动物用正电子发射断层成像仪进行建模,系统地分析了3D采集条件下正电子发射断层成像仪的散射分数、散射分布、多次散射、视野外散射四个主要方面和2D采集条件下挡板对散射分数和散射分布的影响.针对全3D散射校正的难点: 多次散射和视野外散射,设计了附加实验,拟合得到了多次散射光子的百分比随体模横截面积变化的关系和不同环的位置受到视野外散射光子的影响;针对2D散射校正,对挡板引入的散射光子进行分离,单独分析, 关键词： 正电子发射断层成像仪（PET） 蒙特卡罗模拟 散射特性 散射校正     

正电子发射断层照相（PET）的特色与应用

正电子发射断层照相，称为世界上最先进的医学成像设备，采用ＮａＩ和ＢＧＯ晶体作为探测器，将发射正电子的放射性同位素引入所要观察的局部组织或器官，用作示踪剂，用计算机将探测到的一组图形组建成局部或器官的功能图像，ＰＥＴ这一精密成像工具已广泛应用于临床诊断，如心脏疾病，脑部疾病和肿瘤等。     

小动物正电子断层成像仪性能测试

设计了一系列实验对Concorde MicroPET Rodent R4小动物正电子断层成像系统(该系统是Concorde Microsystems公司开发的小动物专用PET扫描仪，该扫描仪具有32层探测器环，动物入口孔径为120mm，横向视野为100mm，轴向深度为78mm，标称的视野中央处的空间分辨率可达1.8mm以下)的空间分辨率、灵敏度、散射率等性能参数进行了测试，测试结果显示该扫描仪视野中心的横向空间分辨率为1.9mm, 轴向空间分辨率为1.88mm, 在能窗设定为250—750keV时系统的绝对灵敏度为39.88 cps/kBq, 同样能窗下二维重建散射分数为50.6%,三维重建散射分数为32.3%. 关键词： 正电子断层成像仪 性能测试     

正电子医学成像

 自从1932年发现正电子以来,已经有70个年头了。从上世纪50年代初开始研究正电子医学成像以来,经过半个世纪的历程,目前正电子医学成像技术已发展成为现代医学影像技术的独具特色的重要组成部分,在医学临床诊断和对生命科学的研究方面发挥着重要作用。一、正电子与正电子放射性核素英国理论物理学家狄拉克于1928年从理论上预言了自然界中应当存在着反电子。这种反电子具有与普通电子(负电子)一样的静止质量和相等数量的电荷。所不同的是它所带的是正电荷,因此把这种反电子称为正电子。     

正电子湮没寿命谱分析的快速傅里叶变换解法

对以离散数据形式表达的正电子湮没寿命谱、用快速傅里叶变换方法转换为频谱形式,使得分析结果直观、可靠。谱中每个真峰代表一种成分,峰位对应于湮没率,峰面积正比于该成分的强度。对该方法原理进行了详尽的阐述,充分考虑了仪器分辨函数和计数统计涨落的影响。在ALR-286微机上用TURBO C语言编写了相应的解谱程序,对计算机模拟的正电子湮没寿命谱进行的分析均达到预想结果。该方法具有原理简单、解谱速度快、不需预先设定成分参数、降低了仪器分辨函数的影响等特点。 关键词：     

皮肤微循环无损伤光学成像技术的新进展

微循环信息的获取对于各类疾病的诊断和治疗有着及其重要的作用。皮肤微循环无损伤成像技术取得了很大的进展,出现了各种非光学方法(核磁共振成像、正电子发射断层成像术、超声波成像等)和光学方法(共焦显微镜、光学相干断层摄影术、新型的正交偏振光谱成像技术等)。主要介绍了皮肤微循环无损伤光学成像技术的新进展。     

基于IEC标准的日本滨松SHR22000全身用PET扫描仪性能测试

SHR22000是日本滨松光子学株式会社开发的人体全身用正电子发射断层扫描仪. 扫描仪具有32层探测器环, 二维采集可形成63个切片, 病人孔径为60cm, 单个体位数据采集时间为3—5min.扫描仪的轴向视野为22.5cm, 经5个体位可以完成全身扫描, 视野中轴10mm处平均横向分辨率可达到3.2mm. 本文依照国际标准IEC 61675-1(亦即GB/T18988.1-2003)规定的各项指标对该扫描仪的空间分辨率、灵敏度、散射和计数率特性以及复原系数进行了测试, 并给出结果数据.     

掺杂B,Cr,Mo,Ti,W,Zr后金刚石中正电子湮灭寿命计算

金属基金刚石复合材料被广泛应用和研究,但金刚石表面预处理所导致的空位、掺杂等缺陷对金属基与金刚石界面性能有很大影响.尽管透射电子显微镜和能谱分析等技术已用于缺陷检测,但这些方法存在局限性.通过计算金刚石中正电子湮灭寿命,可以准确评估金刚石的界面缺陷.本文利用第一性原理计算方法,采用多种正电子湮灭算法和增强因子,计算了金刚石理想晶体、单空位、掺杂B,Cr,Mo,Ti,W和Zr后的正电子湮灭寿命.结果显示,在采用局域密度泛函时,结合Boronski&Nieminen算法以及随机相位近似限制作为湮灭增强因子时,计算得到的正电子湮灭寿命与文献的实验结果更吻合.同时,金刚石中B和Cr的掺杂使正电子湮灭寿命从由单空位119.87 ps增加为148.57 ps和156.82 ps.总体来说,金刚石中的空位和掺杂原子缺陷都会引起正电子湮灭寿命的变化.这些发现为理解和优化金刚石界面提供了有价值的理论依据.     

基于蛇形光路的PET探测器作用深度提取方法

为实现正电子发射断层成像(Positron Emission Tomography,PET)探测器的作用深度(Depth Of Interaction,DOI)信息获取,本文提出一种基于分光技术的探测器设计方案.探测器采用晶体单元与硅光电倍增管(Silicon Photomultiplier,SiPM)一对一耦合、蛇形光路的设计和单端Anger加权读出方法进行DOI解码.基于GATE软件进行蒙特卡罗模拟,建立8×1的LSO晶体阵列(单根晶体尺寸3.1×3.1×20mm3);模拟泛场照射获取位置查找表;并进行不同深度的模拟,获得各晶体在各深度的空间分辨率.结果显示所模拟的探测器模块DOI分辨率在1.0~6.7mm之间,平均值为3.2mm.本文提出的基于蛇形光路的PET探测器方案能在维持系统成本和复杂度的前提下实现DOI解码,提升PET系统的成像性能.     

PET帮助医生了解酒精中毒症

 奈娃（图1右第1人）放下电话便向她的同事们宣布“35单位已运来”！周围的人顿时忙碌起来.奈娃是美国布鲁海汶国家实验室（BNL）正电子发射断层照相术医学部的研究人员,上述电话提醒她注意35毫居里的¹⁸FDG(¹⁸氟-萤光去氧葡萄糖)正从BNL的回旋加速器运往PETT。PETT是Positron emission Transaxial tomog-raphy的简称,即正电子发射断层照相术.其基本原理本刊前身“高能物理”1982年第3期上曾有介绍.     

核技术的医学应用

 自30年代起医学上就已开始应用原子核来治疗疾病,到了60年代核医学进入发展阶段,80年代开展了γ照相和放射性核素发射计算机断层摄影术,进行了体外竞争放射分析法的各项实验,由此进入了现代核医学的高级发展阶段。核医学是研究放射性核素及其辐射线的医学应用、医学理论基础的新兴学科。     

正电子计算机断层图的原理及其在现代医学中的应用

正电子计算机断层图(positron computedtommography,PCT)是电子计算机图象处理、核医学和示踪动力学等相关学科综合产生的医学图象处理的新技术.由于PCT能够动态地显示人体各部位的生理功能活动和代谢动力学的过程,所以在现代医学的理论研究和临床诊断等方面,已有广泛的应用. 1975年,Ter-Pogossian[1]和 Phelps[2] 首次应用电子计算机的图象处理技术,处理脑的正电子发射断层图的数据,第一次得到PCT的图象,为PCT的发展,奠定了基础.1980年,国内对PCT的原理,首次进行报道[3],我们曾预言,这种新的技术方法将有很大的发展前途.从那时候起…     

高分辨率的PET扫描仪

在伯克利,加利福尼亚大学的 Thomas,F. Budinger宣称,对于正电子发射层折射线摄影(简称PET)扫描仪,其最高空间分辨率是2.3毫米.以前的设备,典型的分辨率是8毫米.在PET扫描过程中,引入人体的一种放射性示踪物质通过发射正电子而衰变.当正电子与电子一起湮没时,就产生两个伽玛射线粒子(高能光子).这些射线被身体周围的探测器记录下来.累积的数据经计算机处理后便构成一幅有选择地吸收了同位素的组织图象. Budinger 说,由于这个新的较高分辨率,原来某些看不到的皮层构造,现在能够成象,这对研究某些异常,例如Alzheimer氏病,可能是重要的.高…     

物理学在医学诊断中的应用

 随着近代物理学和计算机科学的迅速发展,人们对生命现象的认识逐步深入,医学的各分支学科已愈来愈多地把他们的理论建立在精确的物理科学基础上,物理学的技术和方法,在医学研究和医疗实践中的应用也越来越广泛。光学显微镜和Ｘ射线透视对医学的巨大贡献是大家早已熟悉的。光学纤维做成的各种内镜已淘汰了各种刚性导管内镜,计算机和Ｘ射线断层扫描术（Ｘ－ＣＴ）、超声波扫描仪（Ｂ超）和磁共振断层成像（ＭＲＩ）、正电子发射断层显像术（ＰＥＴ）等的制成和应用,不仅大大地减少了病人的痛苦和创伤,提高了诊断的准确度,而且直接促进了现代医学影像诊断学的建立和发展,使临床诊断技术发生质的飞跃。     

超短超强激光产生正电子的蒙特卡罗模拟

通过理论分析,建立了超短超强激光与固体靶作用产生正电子的蒙特卡罗模拟模型及Geant4模拟程序。模拟研究了靶材料、靶厚度及超热电子温度等对正电子产额的影响,结果表明:对铝、铜、锡、钽、金、铅6种靶材料,金靶的正电子产额最高,是优秀的正电子产生靶;不同超热电子温度下存在不同的最佳靶厚度,在最佳靶厚度以下,正电子产额随靶厚度增长而增大,靶厚度取3 mm较为合适;超热电子温度越高,正电子产额也越高,提高激光强度是增加正电子产额的有效途径。模拟研究给出了正电子角分布及其能谱,结果显示,正电子发射明显前倾,从大于90方向范围发射的正电子数量极少,且超热电子温度越高前倾特点越明显,能量呈类麦克斯韦分布,靶背法线方向出射的正电子的温度随超热电子温度升高而升高。     

钠米材料Fe2O3微结构的正电子寿命谱学研究

用Ｘ射线衍射确定了纳米材料Fe₂O₃的平均粒径。测量了正电子的寿命。给出了平均粒径随退火温度的变化和短寿命成分τ₁、中等寿命成分τ₂以及它们的强度比Ｉ₂／Ｉ₁随平均粒径的变化。讨论了纳米材料Fe₂O₃的界面结构、平均正电子寿命τ与多普勒展宽谱Ｓ参效间的对应关系。 关键词：     

单光子发射型计算机断层成像

 单光子发射型计算机断层成像(SPECT),它与X-CT有某些相似之处,所不同的是:X-CT的X射线源位于体外,X射线透过组织时,根据不同组织对X射线的衰减值的不同,重建某断层的CT数矩阵,并用灰度来显示断层图像.     

新型位置灵敏光电倍增管的性能测量

位置灵敏型光电倍增管(PS-PMT)代表了基于单个管子的原理开发新概念γ相机的技术进步.最近,日本滨松公司出品了一种新型紧凑型的PSPMT—R7600-C12.根据正电子放射断层成像系统(PET)的应用特点,我们测试了由该PS-PMT组合成的闪烁晶体阵列探测器的空间分辨率、空间线性度、增益均匀性及时间分辨率LSO与该PS-PMT的组合空间分辨率达到1.4mm,而且显示出良好的空间线性、增益均匀性及优异的时间分辨特性.