课题基金 / 基金详情

基于三光子软符合的PET双核素同时成像技术研究

批准号:
62071362
项目类别:
面上项目
资助金额:
57.0 万元
负责人:
朱守平
依托单位:
学科分类:
医学信息检测与处理
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
朱守平

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
常规PET成像无法对两种核素同时显像,制约了PET技术的应用范围。本项目提出一种基于三光子软符合技术的PET成像方法,致力于两种核素(一种纯正电子发射同位素和一种非纯正电子发射同位素)同时显像。纯正电子发射同位素在正电子衰变时会同时发出2个伽马光子,而非纯正电子发射同位素衰变时会同时发出3个伽马光子。本项目利用不同类型同位素发出伽马光子个数上的差异,研究基于软件的伽马光子时间符合的快速处理方案,实现双光子符合事件和三光子符合事件的有效分离。综合利用符合光子个数、瞬发光子能量、核素空间分布特性,研究双核素图像分离的有效方法。为了提高双核素探测效率,采用大立体角PET成像系统进行核素信号采集。为了解决大立体角探测引起的深度信息模糊效应,研究精确描述伽马光子在空间和晶体内传播的数学模型,并开发对应的快速重建算法。本项目将为PET双核素同时显像提供了便捷有效的解决方案,扩展PET应用范围。
英文摘要
Conventional PET imaging systems cannot achieve simultaneous imaging of two radioisotopes, which severely restricts the application of PET technology in clinical and preclinical research. In order to solve this problem, this project proposes a software-based three-photon coincidence technology for the simultaneous imaging of a pure positron emitting radionuclide and a non-pure positron emitting radionuclide. The pure radioisotopes emit two gammas during decay, while the non-pure radioisotopes emit three gammas during decay. This project will make use of the differences in the decay mechanisms of two different types of radioisotopes, and proposes a software-based fast processing scheme for gamma photon coincidences, and comprehensively utilizes the number of photons, the energy of prompt gamma, and the spatial distribution characteristics of radioisotope to separate the information of two radioisotope. In order to improve the efficiency of the photon detection of the two radioisotopes, this project intends to use a large solid angle PET imaging system. Since this large PET system is along with the effect of depth of information blurring, an accurate model photon propagation is studied by using the combination of the analytical method and Monte Carlo method. We also will develop the corresponding fast reconstruction algorithm for dual-isotope PET imaging. Overall, this project will provides a convenient and fast solution for the simultaneous PET imaging of dual radioisotopes, which is helpful to extend the application of PET imaging.
常规PET成像无法对两种核素同时显像,制约了PET技术的应用范围。本项目提出一种基于三光子软符合技术的PET成像方法,致力于两种核素(一种纯正电子发射同位素和一种非纯正电子发射同位素)同时显像。纯正电子发射同位素在正电子衰变时会同时发出2个伽马光子,而非纯正电子发射同位素衰变时会同时发出3个伽马光子。不同类型同位素发出伽马光子数量的差异为本项目实现双核素同时成像提供物理基础。项目执行过程中,通过模块化、数字化探测模块构建了双核素PET成像原型系统,该系统采用紧凑型大立体角结构,实现了高灵敏度、高分辨率的PET双核素探测。传统的PET成像系统多采用硬件符合技术,不支持非纯正电子发射同位素发出的瞬发光子的探测与提取。本项目基于自主构建的双核素PET成像原型系统,提出了基于软符合的伽马光子探测技术,实现了瞬发光子和湮灭光子的同时探测,并使用相应的GPU加速策略提高了数据处理效率,为纯正电子发射同位素和非纯正电子发射同位素的同时成像与分离提供了基础。本项目开发了适配软符合探测的物理校正方法来提升双核素成像精度,并解决了模块缝隙和数据误差问题。针对瞬发光子占比小,成像信噪比低的问题,提出了面向双核素成像的低剂量图像重建方法,优化了低剂量成像效果。为了实现双核素的有效分离,开发了基于瞬发光子特性和比例因子校正的双核素分离方法,成功抑制了核素残留。为了验证双核素成像效果,设计了一系列的实验,开展了能量分辨率、空间分辨率、灵敏度、以及双核素分离率、保留率等系列测试,并结合小动物实验评估了双核素分离算法在实际应用中的表现,验证了该技术在医学影像中的潜力。本研究工作为PET双核素同时显像提供了便捷有效的解决方案,将有效扩展PET应用范围。
弱散射在体光学投影断层成像重建方法研究
  • 批准号:
    61471279
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    80.0万元
  • 批准年份:
    2014
  • 负责人:
    朱守平
  • 依托单位:
在体OPT成像运动校正和稀疏投影重建算法研究
  • 批准号:
    81101084
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    22.0万元
  • 批准年份:
    2011
  • 负责人:
    朱守平
  • 依托单位:
国内基金
海外基金