双层错位DOI脑PET探测器晶体厚度组合优化设计

双层错位晶体阵列是正电子发射断层成像(PET)仪获取作用深度(DOI)信息的一种低成本且简便的方案。为获得晶体厚度最优组合方案,本文使用GATE软件进行蒙特卡罗仿真研究。模拟兼容核磁共振成像(MRI)的嵌入式脑PET,环内径345 mm,使用硅酸钇镥(LYSO)晶体,2层晶体总厚度20 mm,内层晶体从0 mm到10 mm共11种厚度(间隔1 mm);进行点源模拟实验,点源位于中心断层x轴上,偏移从x=0 cm到x=10 cm共6种情况(间隔2 cm)。计算中心点灵敏度;采用滤波反投影算法重建图像,评估径向空间分辨率。结果显示,双层晶体的设计相比于单层晶体灵敏度略有下降,但系统径向空间分辨率显著提高且其均匀性得到改善。随着内层晶体厚度的增大,视野平均径向空间分辨率先减小后增大,在内层晶体厚度为8 mm时达到最小。综上所述,所设计的双层错位DOI脑PET探测器晶体厚度最优组合方案为内层晶体厚度8 mm、外层晶体厚度12 mm。