全身PET扫描仪中晶体的比较性能分析：不同材料与几何结构的蒙特卡洛仿真研究

全身PET（TB-PET）扫描仪代表了医学诊断领域的重大进步，以uEXPLORER为例，它是世界上第一台轴向跨度达194厘米的TB-PET系统，展现出卓越的灵敏度和空间分辨率。本研究采用蒙特卡洛仿真工具包Geant4评估探测器晶体的各种配置和材料。我们聚焦于三个关键参数：灵敏度、内在符合时间分辨率（CTR）和能量分辨率，涉及三种晶体设计：1）标准LYSO晶体作为基线；2）掺杂0.1% Mg、1% Ce的$Gd_3Al_2Ga_3O_{12}$（Mg,Ce:GAGG）作为替代材料；3）金字塔形LYSO晶体，其尺寸与标准LYSO相同。研究基于uEXPLORER的几何配置。我们的研究结果表明，金字塔形LYSO晶体表现出优越的性能，实现了42 ps的令人印象深刻的CTR。相比之下，使用掺杂GAGG晶体的PET探测器，其内在CTR比LYSO低6%。然而，Mg,Ce:GAGG晶体在能量分辨率上比LYSO高出25%，而长方体LYSO晶体的灵敏度比Mg,Ce:GAGG晶体高出约37%。这些结果强调了不同晶体材料和几何形状对PET扫描仪性能的影响，突出了灵敏度、符合时间分辨率（CTR）和能量分辨率之间的权衡。这些见解对于指导未来TB-PET系统的设计至关重要。