Development and simulation research of micro-PET detector unit

Abstract

提高癌症患者治愈率的关键是早期诊断，及时治疗。现在，癌变组织的无创伤诊断已成为癌医学诊断的发展方向和潮流，发展一种快速、准确、方便、低廉的医用肿瘤诊断影像设备是非常实际和十分有意义的课题。 本论文描述了构成便携式肿瘤影像探测器的探测单元研制，包括探测器总体构型设计，选择闪烁晶体种类、形状及尺寸、选择与之匹配的读出器件-位置灵敏光电倍增管，设计简化的读出线路。 通过模拟计算和实验测试，确定探测器单元由64块BGO晶体构成8×8方阵，晶体尺寸5.9×5.9×10mm3，探测器性能通过137Csγ放射源测试。探测单元本征位置分辨达到3.12 mm（FWHM），为了提高探测单元的本征分辨，构建了2×2×10mm3 BGO晶体的19×19矩阵探测单元，后续读出不变，本征位置分辨为1.41mm（FWHM）。这一指标接近于目前同类探测器的最好水平。在此基础上用22Na正电子放射源对双探测单元构成的Micro-PET进行成像测试，给出了清晰二维平面影像。 闪烁晶体性能测试和探测器单元性能测试都与Monte Carlo模拟结果很好符合，说明Monte Carlo模拟结果可靠，对设计优化探测器单元有指导作用。该探测单元研制结果和双单元的符合研究,为研制一种快速、准确、方便、低廉的医用肿瘤诊断成像设备—微型正电子发射断层仪（Micro-PET）提供理论和实践经验提高癌症患者治愈率的关键是早期诊断，及时治疗。现在，癌变组织的无创伤诊断已成为癌医学诊断的发展方向和潮流，发展一种快速、准确、方便、低廉的医用肿瘤诊断影像设备是非常实际和十分有意义的课题。 本论文描述了构成便携式肿瘤影像探测器的探测单元研制，包括探测器总体构型设计，选择闪烁晶体种类、形状及尺寸、选择与之匹配的读出器件-位置灵敏光电倍增管，设计简化的读出线路。 通过模拟计算和实验测试，确定探测器单元由64块BGO晶体构成8×8方阵，晶体尺寸5.9×5.9×10mm3，探测器性能通过137Csγ放射源测试。探测单元本征位置分辨达到3.12 mm（FWHM），为了提高探测单元的本征分辨，构建了2×2×10mm3 BGO晶体的19×19矩阵探测单元，后续读出不变，本征位置分辨为1.41mm（FWHM）。这一指标接近于目前同类探测器的最好水平。在此基础上用22Na正电子放射源对双探测单元构成的Micro-PET进行成像测试，给出了清晰二维平面影像。 闪烁晶体性能测试和探测器单元性能测试都与Monte Carlo模拟结果很好符合，说明Monte Carlo模拟结果可靠，对设计优化探测器单元有指导作用。该探测单元研制结果和双单元的符合研究,为研制一种快速、准确、方便、低廉的医用肿瘤诊断成像设备—微型正电子发射断层仪（Micro-PET）提供理论和实践经