PET探测器闪烁脉冲的特性建模

时间分辨率对正电子发射断层成像仪（Positron Emission Tomography，简称PET）是一个至关重要的指标。近期，PET领域的科学家分别采用模数混合电路和全数字电路得到了300ps FWHM的时间分辨率。对特定的闪烁晶体，PET探测器的时间分辨率的极限是什么？这个问题引起了PET学术界和产业界的极大兴趣。本项目研究PET闪烁脉冲的特性，采用蒙特卡罗仿真对闪烁光子产生和输运的物理过程进行研究；设计特别的PET探测器进行实验，用超高速示波器进行采样，建造闪烁脉冲数据库，对闪烁脉冲的形状和噪声进行建模。应用所建立的模型，采用多种时间提取方法，评估不同探测器的符合时间分辨率，并与不用闪烁脉冲模型所获得的结果进行比对，了解闪烁脉冲形成过程中对时间分辨率有决定性影响的物理过程，了解PET闪烁脉冲的形状特性和噪声特性。作为初步的应用，针对特定闪烁晶体，了解PET探测器时间分辨的极限。

时间分辨率对正电子发射断层成像仪（Positron Emission Tomography，简称PET）是一个至关重要的指标。本项目组基于已有的理论基础，首次对PET探测器闪烁脉冲特性进行了深入研究，采用蒙特卡罗仿真对闪烁光子产生和输运的物理过程进行研究，建立了闪烁脉冲数据库；设计LYSO/PMT的PET探测器，建立了闪烁脉冲的形状和噪声模型，该模型的建立一方面为多样性的PET探测器设计打开了大门，另一方面大大扩展了后续DSP算法应用，可能使计算机、电子领域的技术和方法很容易地被移植到PET仪器中应用，从而也可能使PET成像仪器领域的技术到市场的时间缩短；结合闪烁脉冲的特征模型以及数字化的闪烁脉冲处理方法，项目组提出了基于位置信息的时间分辨率校正方法和新的数字化闪烁脉冲处理技术，准确的提取出了闪烁脉冲时间信息和能量信息并不断优化；进而研制出了一台全数字化小动物PET整机系统，其关键性能指标已经达到或优于目前世界最先进的小动物PET系统。