基于 J-PET 断层扫描仪的正电子素成像可行性研究
仪器与探测器
2019-05-22 v3 医学物理
摘要
传统 PET 断层扫描仪的检测系统用于记录 e+ e- 湮灭为两个能量为 511 keV 的光子所产生的数据，并提供物体体内放射性药物密度分布的信息。在本文中，我们探索了基于正交正电子素（ortho-positronium）湮灭的三光子成像的可能性，以及利用由塑料闪烁体构成的 J-PET 断层扫描仪进行正电子素平均寿命成像的可能性。为此，我们模拟了正交正电子素的生成及其向三个光子的湮灭，考虑了量子电动力学理论所预测的光子动量分布以及 J-PET 断层扫描仪的响应。为了测试所提出的正交正电子素寿命图像重建方法，我们集中于正交正电子素向三个光子的衰变以及标记有发射瞬发伽马量子同位素的放射性药物的应用。所提出的成像方法基于确定所记录光子的击中时间与击中位置，从而能够在逐个事件的基础上重建湮灭点的时间与位置以及正交正电子素的寿命。我们模拟了在由一组不同材料构成的圆柱形体模中产生正电子素的过程，其中正交正电子素的寿命在 2.0 ns 到 3.0 ns 之间变化，这与人体中产生的正交正电子素的预期相符。所提出的针对全身体 J-PET 类探测器的重建方法可实现约 40 ps 的平均寿命分辨率。最近的癌变与健康子宫组织的正电子湮灭寿命谱（Positron Annihilation Lifetime Spectroscopy）测量表明，该灵敏度可能有助于研究细胞结构的形态变化。
引用
@article{arxiv.1805.11696,
title = {Feasibility study of the positronium imaging with the J-PET tomograph},
author = {P. Moskal and D. Kisielewska and C. Curceanu and E. Czerwiński and K. Dulski and A. Gajos and M. Gorgol and B. Hiesmayr and B. Jasińska and K. Kacprzak and Ł. Kapłon and G. Korcyl and P. Kowalski and W. Krzemień and T. Kozik and E. Kubicz and M. Mohammed and Sz. Niedźwiecki and M. Pałka and M. Pawlik-Niedźwiecka and L. Raczyński and J. Raj and S. Sharma and Shivani and R. Y. Shopa and M. Silarski and M. Skurzok and E. Stȩpień and W. Wiślicki and B. Zgardzińska},
journal= {arXiv preprint arXiv:1805.11696},
year = {2019}
}
备注
accepted in PMB (http://iopscience.iop.org/article/10.1088/1361-6560/aafe20)