课题基金 / 基金详情

基于半连续晶体的高分辨率深度测量PET探测器研究

批准号:
62101539
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
邝忠华
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:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
邝忠华

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
小动物PET是一种高灵敏的分子影像仪器,广泛用于临床前生物医学研究。当前小动物PET通常采用双端读出晶体阵列、多层晶体阵列和连续晶体等具有深度测量能力的探测器来克服探测器的深度不确定效应,从而同时实现高空间分辨率和高效率。本项目提出了一种创新的长方体半连续晶体PET探测器,该探测器具有单端读出深度测量的能力,和双端读出晶体阵列的探测器相比,晶体阵列制作和光探测器成本大幅度降低;和连续晶体探测器相比,边缘效应对探测器位置分辨率的影响大幅度降低。本项目将在我们前期研究取得良好结果的基础上,进一步优化晶体探测器参数和研究三维定位算法,研发适用于该探测器的SiPM阵列读出电路和可在线计算三维位置的信号处理电路。最终目标是研发长度满足小鼠单床位全身成像的高三维位置分辨率半连续晶体PET探测器及其所需电子学电路,为今后使用该探测器研发全视野均匀亚毫米分辨率、高灵敏和低成本的小动物PET系统奠定基础。
英文摘要
Small animal positron emission tomography (PET) scanner is a high sensitivity molecular imaging instrument which is widely used in preclinical biomedical research. Usually depth encoding detectors such as dual-ended readout scintillator arrays, multi-layer scintillator arrays and monolithic scintillators were used to overcome the depth of interaction uncertainty effect and simultaneously achieve high spatial resolution and high sensitivity for small animal PET scanners. In his project a novel PET detector based on cuboid semi-monolithic scintillator that can measure the depth of interaction with single-ended readout is proposed. The proposed detector significantly reduces the costs of both scintillator array manufacture and photodetectors as compared with the dual-ended readout scintillator detector, and significantly reduces the edge effect that degrades the spatial resolution of the detector as compared with the monolithic scintillator detector. Based on the good preliminary results achieved on this detector, in the work the parameters of scintillator will be further optimized and three-dimensional positioning algorithm will be studied. The SiPM array readout circuits and signal processing electronics that can perform three-dimensional position estimation on-line will be developed for the detector. The final aim of this project is to develop a PET detector based on cuboid semi-monolithic scintillator that is long enough for mouse whole body imaging in a single bed position and achieves high position resolution in three dimensions and the required electronics of the detector. The outcome of this project will lay a strong foundation to develop a small animal PET scanner with sub-millimeter uniform spatial resolution, high sensitivity and low cost in the future.
本项目围绕“基于半连续晶体的高分辨率深度测量PET探测器研究”这个主题,开展了长度可以满足单床位实现小鼠大部分器官成像的高分辨率长方体半连续晶体PET探测器的研究。设计了和制作了适用于本项目所需的4×16 SiPM阵列的行列相加读出电路、放大电路和信号处理电路等电子学。研究比较了使用不同的晶体间反射膜、表面处理,不同晶体薄片厚度等参数的半连续晶体PET探测器的性能;对于探测器连续方向定位方法,研究了传统重心法、平方重心法和机器学习等方法的性能;对于探测器深度方向定位方法,研究了标准差方法,标准差倒数方法,最大能量与总能量比值法,总能量与最大能量比值法和机器学习等方法的性能;采用GATE蒙特卡洛模拟软件构建了基于半连续晶体PET探测器的小动物PET成像系统,开展了初步仿真研究和三维PET图像重建算法的开发;最后,采用两个半连续晶体PET探测器,初步开展了双探测器PET成像实验,获得了点源成像图像,为今后采用半连续晶体探测器研发全视野均匀亚毫米空间分辨率和低成本的小动物PET成像系统奠定了基础。.项目执行期间发表SCI期刊论文5篇,EI期刊论文1篇,申请专利3项,其中1项实用新型专利已授权,参加国内外学术会议5次(口头报告4次),协助培养硕士研究生1名、博士研究生1名(在读)。
基于新型 GAGG 闪烁体的高分辨率半连续晶体 PET 探测 器研究
  • 批准号:
    2024JJ6414
  • 项目类别:
    省市级项目
  • 资助金额:
    0.0万元
  • 批准年份:
    2024
  • 负责人:
    邝忠华
  • 依托单位:
国内基金
海外基金