具有超快TOF探测器的双平板PET几何结构的成像模拟

在正电子发射断层扫描（PET）中，飞行时间（TOF）信息可沿响应线定位放射源位置。集成切伦科夫辐射体的微通道板光电倍增管已实现30 ps的TOF分辨率，展示了无需重建的横截面成像能力。这种超快TOF探测器将使PET摆脱传统的环形几何结构。因此，本研究旨在利用Geant4模拟，研究配备超快TOF探测器的双平板PET的成像特性。两个探测器面板（$137 \times 137~\text{mm}^2$）由5.0 mm厚的锗酸铋像素化晶体组成，晶体间距为5.75 mm，面对面放置，间距300 mm。评估了从30 ps到90 ps不同TOF分辨率下的成像特性。由于效率降低可能抵消TOF在图像质量上的增益，因此也通过减少符合计数对探测效率进行了参数化分析。对一个数值多棒均匀体模（21 MBq）和一个改进的NEMA NU2图像质量体模进行了600秒的数据采集模拟。将最大似然期望最大化（MLEM）重建的结果与反投影（即无重建）的结果进行了比较。在相同探测效率下，双平板PET需要40 ps的TOF分辨率才能获得与非TOF环形PET（直径300 mm）相似的空间分辨率。在图像质量体模重建中，TOF在40%效率下显示出优势；在30 ps TOF下，20%效率时的图像噪声与40 ps TOF下完整效率时的噪声相似。即使在30 ps TOF下，MLEM也提供了比反投影更好的成像性能。本研究展示了所提出的双平板PET的可行性。