目的:研究新一代硅光电倍增管(SiPM)正电子发射断层扫描与X射线计算机断层成像设备(PET/CT)与传统光电倍增管(PMT) PET/CT空间分辨力及图像质量，探讨不同的PET光电转换器(PMT与SiPM)和Q.Clear算法对PET空间分辨力、定量精度和图像质量的影响。方法:分别使用GE Discovery Elite型PET/CT(PMT PET/CT)和GE Discovery Meaningful Insights(MI)型PET/CT(SiPM PET/CT)对椭圆分辨力模体和NEMA NU2-2018图像质量模体成像。使用OSEM ＋ PSF ＋ TOF(VPFX-S)算法对所有模体原始数据进行图像重建，MI采集的模体数据额外使用Q.Clear算法重建，β取值范围150 ～ 550，间隔100。计算分辨力模体中5条线源在3个层面的径向、切向和轴向半高宽(FWHM)并求平均值。计算图像质量模体中小球的恢复系数( RC)、对比度百分比(CRC)、对比噪声比(CNR)、背景变异百分比(PBV)、背景变异系数(BCV)和不同图像层面肺插件残余误差( RE)。 结果:MI(VPFX-S)与Elite相比，在径向、切向和轴向FWHM分别降低4.25% ～ 13.58%、7.00% ～ 13.22%和6.02% ～ 36.14%，小球 RCmax无明显差异。MI(VPFX-S)提高小球CRC(10.17% ～ 38.89%)与CNR(38.31% ～ 94.95%)，降低PBV(26.20% ～ 33.82%)与BCV(31.29% ～ 35.97%)。MI(Q.Clear)与MI(VPFX-S)相比，在径向、切向和轴向FWHM分别降低6.49% ～ 45.02%、7.80% ～ 35.60%和13.31% ～ 36.80%，提高小球CNR(38.31% ～ 94.95%)，并降低PBV(26.20% ～ 33.82%)与BCV(6.64% ～ 10.31%)， RC无明显差异。MI(Q.Clear)得到的CNR、 RE和径向、切向、轴向FWHM均随β增大而增大， RC、CRC、PBV和BCV均随β增大而减小。 结论:在使用VPFX-S重建条件下，与PMT PET/CT相比，新一代SiPM PET/CT在空间分辨力、热灶对比度与探测能力和背景噪声方面均有所提高。相较于OSEM，Q.Clear算法改善了空间分辨力、定量精度与图像质量，但与β的选择有关。β值影响Q.Clear算法带来的收益，对小病灶的最大定量值影响最为明显，这点对提高临床诊断能力尤为重要。

目的:对比传统光电倍增管(PMT)及有序子集最大期望值迭代法(OSEM)，探究硅光电倍增管(SiPM)及贝叶斯惩罚似然法(BPL)对单发肺占位 18F－FDG PET半定量参数及临床诊断效能的影响。 方法:前瞻性收集2020年3月至2022年1月间山西医科大学第一医院初诊为单发肺内结节和(或)肿块的患者[118例；男76例、女42例，年龄(63.0±10.1)岁]，先后在不同PET/CT设备上行胸部显像，根据采集及重建方法的不同分为PMT+OSEM、SiPM+OSEM和SiPM+BPL 3组。测量肺占位的SUV max、SUV mean、肿瘤代谢体积(MTV)及病灶糖酵解总量(TLG)等指标，并计算得到信噪比(SNR)及信号本底比(SBR)。采用单因素方差分析和Kruskal－Wallis秩和检验比较各组间参数的差异，采用ROC曲线测定各组SUV max鉴别良恶性病灶的最佳界值及AUC。 结果:118例患者中，恶性结节83个，良性结节35个。SiPM+BPL组图像质量[(4.23±0.64)分]优于SiPM+OSEM[(3.57±0.50)分]和PMT+OSEM组[(3.58±0.51)分； F＝54.85， P<0.001]。SiPM+BPL和SiPM+OSEM组结节的SUV max[7.57(3.86，15.61)和4.95(2.22，10.48)]、SUV mean[4.43(2.28，9.12)和2.84(1.21，5.71)]、MTV[3.54(1.57，7.67)和5.09(2.83，11.79) ml]、SNR[28.12(12.55，54.38)和20.16(8.29，41.45)]及SBR[4.03(1.83，7.75)和2.32(0.96，5.03)]的差异均有统计学意义( H值：16.63~37.05，均 P<0.001)。SiPM+BPL、SiPM+OSEM及PMT+OSEM对<2 cm肺结节的良恶性鉴别SUV max最佳界值为3.31、2.21及2.05，AUC分别为0.686、0.689、0.615；而对≥2 cm的结节和(或)肿块则为10.29、6.49及4.33，AUC分别为0.775、0.782、0.774。 结论:图像质量及肺占位各半定量参数主要受重建算法的影响，BPL能提高肺结节的SUV max、SUV mean、SBR及SNR，降低MTV，而对肝本底无明显影响。SiPM+BPL较SiPM+OSEM及PMT+OSEM对孤立性肺占位良恶性鉴别诊断的SUV max最佳界值提高。

目的 研制探测效率高、具有核素识别功能的无人机载辐射监测系统,用于核事故应急监测情况下的核素识别.方法 本文采用4个CeBr3(溴化铈)晶体探测器和SiPM(硅光电倍增管)为主要硬件,同时采用集成化模块、智能化电子器件、新型复合材料等,研制无人机载CeBr3探测器监测系统.结果 通过对系统各项性能进行测试,晶体能量分辨率优于5％(@0.662MeV)、能谱峰漂小于±1道、能量线性拟合度0.99997、12 h长时间测量各能窗计数变化均不超过5％,和同体积的NaI(T1)探测器相比,具有较高的探测效率.结论 通过地面点源测试分析及理论计算,系统具有可靠的对核素的识别能力.此系统可在核素识别、核与辐射事故应急与准备方面发挥作用.

目的 依据NEMANU2-2012标准对Biograph Vision 600PET/CT进行性能检测及研究,以实现可靠、可重复和系统间可比较的性能测量,为以后的设备稳定性检测及状态检测提供依据.方法 Biograph Vision PET设备采用基于硅光电倍增管的探测器,具有3.2 mm的硅酸镥晶体,并全面覆盖闪烁体区域.参照NEMANU2-2012标准的测试模型和方法对Biograph Vision PET的空间分辨率、灵敏度、等效噪声计数率、散射分数、符合计数率、图像质量、散射校正和飞行时间分辨率等性能参数进行测试.结果 Biograph Vision 600 PET视野中心1 cm处横向和轴向空间分辨率分别为3.69 mm和3.81 mm,10 cm处横向和轴向空间分辨率分别为4.29 mm 和4.48 mm,灵敏度为17.5 kcps/MBq,随着计数率增加到峰值噪声等效计数率,飞行时间分辨率从210 ps变化到215 ps.在30.3 kBq/mL时NEMA峰值噪声等效计数率为247 kcps.对应的散射分数为34.8％.使用NEMA模体得到的整体图像质量对比度范围为73.6％～92.8％,背景变异系数范围为2.3％～6.5％;平均肺插件残余误差为3.4％;飞行时间分辨率为210 ps.结论 本性能检测根据NEMANU2-2012标准完成,各项参数均优于出厂标准,为其他单位在设备选择时提供参考,为以后的设备稳定性检测及状态检测提供依据.

目的:研究不同强度的磁场对正电子自由程以及小动物正电子发射断层成像(PET)的空间分辨率的影响.方法:利用蒙特卡罗工具GATE软件建立磁兼容的小动物PET仿真模型,对放射性核素18F、11C、13N、15O及22Na在人体中水、肺、骨不同物质的正电子自由程进行仿真,并依据美国电气制造商协会(NEMA)NU4-2008标准要求对PET空间分辨率进行测量,分析磁场对自由程和空间分辨率的影响.结果:磁场对不同核素正电子自由程和空间分辨率的影响不同,对于18F和22Na等低能核素,9.4 T场强下自由程则分别减少24.5％和20.9％,但空间分辨率并无显著改变.对于15O和11C高能核素,自由程则分别减少61.5％和42.2％,空间分辨率也随着场强增加而提升,但在场强＞7 T后基本趋于稳定.结论:小动物PET的空间分辨率在垂直磁场方向有一定提升,提升的幅度与正电子自由程和磁场强度相关.

单光子发射计算机断层成像(single photon emission computed tomography,SPECT)和正电子发射断层成像(positron emission tomography,PET)是一种重要的功能性医学成像技术.其功能在于研究疾病产生过程和追踪器官中放射性标记同位素,可用于早期癌症筛查、疾病病理学研究、指导新药开发.目前使用的SPECT和PET系统大部分是以晶体闪烁体作为介质的晶体探测器.基于液氙的探测技术是一种新型的粒子探测技术,液氙中可以同时产生闪光和电离两种信号,液氙探测技术通过光信号和电荷读出相结合性能大大超过了传统的晶体探测器的性能.我们综述了近年来液氙探测技术在医学成像实验中的研究进展.

恶性肿瘤的发病率一直呈现上升趋势,并且有低龄化趋势,而正电子发射断层成像(Positron Emission Tomography,PET)检查在恶性肿瘤的早期筛查、分期和防治方面有极为重要的作用.本文将着重介绍一款新型PET/CT设备探测器,阐述数字化硅光二极管探测器的设计结构、原理和性能参数,解析此新型的数字化硅光二极管探测器的应用对PET成像的空间分辨率、时间分辨率和灵敏度的影响.最终基于上述内容讨论数字化探测器相对于传统光电倍增管的巨大优势,以及大规模推广面临的一些问题.

目的 本文基于波长转换光纤和ZnS(Ag)/H310BO3闪烁屏,研发一套用于中子谱仪的中子位置灵敏探测器.方法 采用波长转换光纤和ZnS (Ag)/H310BO3闪烁屏测量中子位置信息的方法,使用硅光电倍增管阵列和“模式匹配”算法,建立实验装置.并通过实验室中子源和反应堆热中子孔道初步测试了实验装置的性能.结果 该实验装置的灵敏面积为80 mm×80 mm,位置分辨率为5 mm×5 mm,探测器热中子探测效率4.4％±0.2％,计数能力104/s.结论 实验装置的性能指标能够满足中子谱仪系统的需求.