论文摘要
MicroSPECT系统是一个采用针孔准直器成像的高分辨率小动物SPECT系统,它的探测器系统采用4个先进的位置灵敏平板型光电倍增管H8500和1个高密度NaI闪烁晶体阵列的组成方式构建而成。闪烁晶体阵列的固有分辨率为1.65mm,实际有效的像素矩阵为54×54。使用DETECT2000程序进行闪烁晶体内光子输运过程的蒙卡模拟,在系统设计中验证了MicroSPECT系统的探测器方案的可行性,并证明了H8500光电倍增管的拼接部分的探测能力。MicroSPECT探测器的准直孔参数也基于蒙卡模拟结果进行设计。探测器的系统前端的电子学设计,通过电阻网络的方法降低了高分辨率探测器系统的输出路数,由256路信号输出减少为4路信号输出,并针对H8500阳极输出的不均匀性做了调整。除此之外还采用特殊的设计,解决了光电倍增管和闪烁晶体阵列的耦合问题。在后端设计了高速的峰位保持电路和数据采集控制系统,以百兆以太网络为途径进行数据的传输。在计算机终端中设计了相关的采集显示控制软件和机架动作控制软件。最终每个探测器可以达到500k/s的连续计数率,转换精度为12bit,并可以满足4探测器的数据传输需要。在探测器系统的标定与校正中,针对高密度闪烁晶体阵列输出的泛场图像使用分水岭算法进行自动分割,并使用拟人工算法进行晶体编号的识别,据此得到探测器的2D-map位置校正矩阵,并做为进一步进行均匀性校正、衰变校正和能谱校正的依据。此外,通过特殊设计的线源模型对探测系统的位置误差进行了标定。最终通过对模型成像和对小鼠MDP骨成像实验,验证了整个系统的正确性和可靠性,得到系统的分辨率在1.6mm左右,达到了系统设计的要求,并为进一步进行小动物成像研究打下了良好的基础。
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摘要Abstract第1章 引言1.1 核医学成像的基本原理及特点1.1.1 放射性核素示踪原理1.1.2 SPECT 成像的基本原理1.2 小动物SEPCT 成像的研究方向及进展1.2.1 小动物SPECT 成像的特点1.2.2 针孔成像在小动物SPECT 中的应用1.2.3 其他成像方式在小动物SPECT 中的研究1.2.4 国外小动物SPECT 的研究进展和成果1.3 本章小结第2章 MicroSPECT系统结构设计2.1 MicroSPECT 探测器结构2.1.1 平板型位置灵敏光电倍增管H85002.1.2 高分辨率NaI 闪烁晶体阵列2.1.3 H8500 与闪烁晶体阵列的组合2.1.4 探测器的屏蔽外壳2.2 蒙特卡罗模拟计算验证探测器设计2.2.1 闪烁晶体阵列内光子输运过程的蒙特卡罗模拟2.2.2 准直孔设计的蒙特卡罗模拟2.3 实验机架平台2.4 本章小结第3章 MicroSPECT电子学设计3.1 H8500 的读出与前放电路3.1.1 SCD 电阻网络3.1.2 阳极增益均匀性调整3.1.3 探测器前放电路3.1.4 一维差分电阻网络3.1.5 前端电子学结构设计3.2 峰位保持与AD 转换电路3.2.1 峰位保持电路原理3.2.2 峰位保持电路的控制与峰堆积处理3.2.3 AD 转换电路和直流偏置/基线漂移的处理3.2.4 探测器不同位置能量响应范围的不一致性3.3 数字电子学电路3.4 机架控制3.5 本章小结第4章 MicroSPECT系统的校正与标定4.1 MicroSPECT 探测器校正4.1.1 探测器位置信息的校正4.1.2 探测器能量信息的校正4.1.3 探测器的均匀性校正4.1.4 核素衰减校正4.1.5 探测器本底计数的校正4.2 探测系统几何参数的标定4.2.1 直接实验方法4.2.2 数学估计方法4.3 本章小结第5章 MicroSPECT系统成像结果与评估5.1 数据的采集与重建5.1.1 MicroSPECT 系统数据采集与控制软件5.1.2 使用 OS-EM 方法重建图像5.2 4 线源模型成像5.3 Jaszczak 模型成像5.4 小鼠MDP 骨成像5.5 本章小结第6章 总结和讨论参考文献致谢附录 A 探测器电子学模拟部分原理图个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果
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