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     

植物研究用γ射线成像系统设计（英文）

为了利用正电子发射断层成像技术在植物生理功能研究中的优势,正在开发由两个探测器相向放置构成的γ射线成像系统.系统中采用的探测器是由10×10的氧正硅酸镥(LSO)晶体阵列与滨松R5900-C12耦合组成.单个LSO尺寸为1.8mm×1.8mm×10mm.根据PET应的特点,测试了该探测器的性能.所有闪烁晶体的图像在位置图谱中清楚可见;511keV全能峰处的能量分辨率位于14.5%-22%之间;符合时间分辨率随着位置灵敏光电倍增管的供给电压的增加而得到改善.这些实验结果表明,该LSO探测器适于构造高分辨率的双探测器成像系统.     

植物研究用γ射线成像系统设计

为了利用正电子发射断层成像技术在植物生理功能研究中的优势,正在开发由两个探测器相向放置构成的γ射线成像系统.系统中采用的探测器是由10×10的氧正硅酸镥(LSO)晶体阵列与滨松R5900-C12耦合组成.单个LSO尺寸为1.8mm×1.8mm×10mm.根据PET应用的特点,测试了该探测器的性能.所有闪烁晶体的图像在位置图谱中清楚可见;511keV全能峰处的能量分辨率位于14.5%—22%之间;符合时间分辨率随着位置灵敏光电倍增管的供给电压的增加而得到改善.这些实验结果表明,该LSO探测器适于构造高分辨率的双探测器成像系统.     

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.     

正电子放射层析成象系统设计的计算机模拟

在一个简单实用的数学模型基础上,利用现代计算机技术对正电子放射层析成象系统(PET)进行了模拟,并详细讨论了闪烁晶体材料的物理、几何特性以及探测器环直径的大小对于PET系统的空间分辨率的影响.本文所得的结论对于开发和设计PET系统来说,是非常有用的.     

正电子发射型计算机断层成像技术

 正电子发射型计算机断层成像(positronemissioncomputedtomograph简称PET),其原理是将含有发射正电子的放射性核素,如18F、11C、15O、13N等显像剂注入或吸入人体,通过探测正电子放射性核素衰变时产生的正电子与组织内电子湮灭产生两个能量相等、方向相反的γ光子,由计算机重建图像,显示人体代谢和生化等改变,被誉为活体的分了断层图像。因此PET能将人的思维、行为和脑化学联系起来,探讨、解释和定位人脑的功能活动,对于许多精神、情感、功能及运动障碍等功能性疾病,PET具有理论意义和实用价值。     

应用于在束PET的光纤链路设计

医用重离子加速器(Heavy-Ion Medical Machine,HIMM)中安装在束正电子发射断层扫描装置(In-beam Positron Emission Tomography,In-beam PET)可实现治疗时对肿瘤靶区的照射剂量和位置分布的实时监测功能.在束PET工作时,事件经探测器阵列采集,由前端数据...     

脑磁场的测量与分析

当代对大脑的研究主要分为两个方面:从微观上研究单神经元和亚细包元;从宏观上研究较复杂的、包括行为在内的大脑功能.本文介绍一种研究大脑的介于两者之间的手段——脑磁成象术(MEG),它反映了在细胞结构范围内的脑皮层神经群的活动.由于它对大脑无危害,因而被认为是一种很有前途的人脑功能研究手段. 近十年来,许多新方法被用于人脑的研究,计算机辅助的断层X射线照相术(CT)和磁共振成象(MRI)可精确地研究脑的解剖结构.局部脑血流测量(RCBF)和正电子发射断层成象术(PET)可得到有关脑功能的信息.但是,由于X射线、随时间变化的磁场梯度…     

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,...     

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.     

利用作用深度信息提高正电子断层成像仪分辨率一致性

获取作用深度信息是设计小动物正电子断层成像仪的关键技术之一.我们利用新设计的含有作用深度信息的探测器，从模拟与实验两个方面观测了作用深度信息对于分辨率一致性的影响.结果表明：在γ射线垂直入射时，深度编码探测器和一般的无深度检出机能的探测器，均获得了高分辨率，而γ射线斜入射时，深度编码探测器与一般的探测器相比能提供更好的空间分辨率. 关键词： 作用深度 空间分辨率 正电子断层成像仪     

基于飞行时间技术的PET发展历史与现状

简要介绍了基于飞行时间（Time of Flight, 简称TOF）技术的正电子发射断层扫描成像（Positron Emission Tomography, 简称PET）的基本原理, 回顾了TOF-PET成像设备的发展历史, 讨论了影响TOF PET时间分辨率的主要因素, 并对TOF-PET给图像重建技术带来的挑战进行了分析。 最后, 重点介绍了TOF-PET技术所带来的优势, 使用TOF技术可以有效地改善图像质量, 并且为临床诊断和临床前研究带来便利。 The principle of time of flight (TOF) positron emission tomography (PET) and a brief review of the history of TOF-PET are introduced. The factors influencing the time resolution of a TOF-PET scanner are presented, especially focus on the intrinsic properties of scintillators and front end electronics. Challenges and achievements of the structure of data organization and image reconstruction are reviewed. Finally, the benefits of TOF-PET on image quality improvement and tumor detection are emphasized.     

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     

γ辐射谱线:通向宇宙的崭新窗口

r辐射谱线是发生在天体物理空间许多地方的核过程的信号.观测天体的r射线光谱中的线辐射,虽然仍处在初期的大胆尝试阶段,但是,这是一种有巨大潜力的尝试,它实际上打开了一个通向宇宙的、崭新的、令人鼓舞的窗口. 发射r谱线的过程 让我们简要回顾一下发射r谱线(能量由一百KeV到几十MeV)的主要过程:原子核的退激发,辐射俘获以及正电子湮没.中子星强磁场中的回旋辐射也可能是硬X射线波段线辐射的重要来源. 通过发射r射线而衰变的核能级,可以用各种方法来激发,这种激发可以: (1)直接来自非弹性散射,例如c12(p,p’)CIZ# (2)间接来自散裂反应,…     

正电子发射断层扫描的医学应用

正电子发射断层扫描(PET)是核技术在医学应用领域中的最新成就之一。它能提供活体测量中的解剖学分布和具体生物化学反应的珍贵信息。本文讨论了它在下述研究中的应用:脑组织和结构功能的相互关系;生理学中的心理学;脑的化学计量学和病理生理学;人体内的药理学。     

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     

同步辐射X射线衍射技术

 3.微晶X射线衍射技术顾名思义,微晶X射线衍射技术是一种应用于研究微小晶体的结构的衍射技术.这里的微晶有两种含义:其一是微小的单晶体,它们的尺寸在亚毫米以下;其二是样品是多晶的,但其总体积很小,也在亚毫米以下.在很多情况下,我们很难得到较大而完美的单晶体.况且,有些单晶体如某些生物单晶体本来体积就很小.     

PET用新型深度编码探测器设计

平行性问题或作用深度问题影响着正电子放射层析系统(PET)的成象分辨率。本文提出和评价了一种二阶深度编码探测器,这个探测器是由两层LSO晶体和位置灵敏型光电倍增管(PS-PMT)组成,上层的晶体相对于下层的晶体的位置在X和Y方向上都有半个晶体阵列单元的错位,因为每个晶体的输出光的重心位置分布在PS-PMT上不同的位置,所以通过计算其重心位置就可在象平面上区别开每个晶体。根据PET系统的应用要求,我们验证了探测器的性能。伽马射线垂直入射时,上层晶体阵列的固有空间分辨率为1.15mmFWHM,下层晶体列阵为1.34mm FWHM.钠伽马辐射源的511keV能量峰处的平均能量分辨率对于下层晶体为19.7%,上层为23.6%.通过类似的技术亦可实现3阶、4阶深度编码探测器。     

正电子物理

本世纪五十年代初,正电子物理学诞生并获得初期发展[1].正电子物理学研究低能正电子与物质的作用,它是正电子湮没谱学的基础 理论之一. 正电子(e )是构成物质世界的基本粒子中 的一种,它是电子(e)的反粒子. 1930年 P A. M. Dirac从相对论观点出 发首先预言了正电子的存在.两年后。C.DAnderson证实了正电子的存在. 无论是当初发现正电子,还是现在应用正 电子,都利用了“正电子-电子对的湮没”,即当 正电子与电子相遇时,正电子和电子均消失,同 时放出γ射线.有放出双γ和三γ这样两种 湮没.一般情形发出双γ湮没的几率比发生 三γ湮没的几…     

γ射线和PET用晶体单元相互作用特性的研究

γ射线与晶体单元的相互作用特性对于PET探测器的研制有着重要的参考意义. 通过实验测得了不同能量的γ射线在BGO, CsI, NaI 3种闪烁晶体中的探测效率、 能量分辨率等相互作用特性参数, 并与蒙特卡洛模拟结果进行了比较. 结果给出了最适合PET探测器的晶体单元. It’s important for development of PET detector that the interaction effect of γ rays and scintillator units are studied. The detection efficiencies and energy resolutions of γ rays for BGO, CsI and NaI crystal detector units are measured. Geant4 Monte Carlo simulations are compared with the experimental results. The results of the best detection units for PET detector are presented.