最大似然估计提高了多复合 PET 中正电子+prompt 伽马事件的线-of-Response 分配准确性

对于使用正电子发射断层扫描（PET）进行准确疾病表征，理想的是在单次扫描中成像多种放射性示踪剂。常规 PET 方法无法做到，因为不同放射性示踪剂产生的不可区分的湮灭光子。一种方法是将一种示踪剂标记为正电子+prompt 伽马（$\beta^+\!-\!\gamma$）同位素，产生三次联动；另一种标记为纯正电子发射（$\beta^+$）同位素，产生二次联动。然而，$\beta^+\!-\!\gamma$ 辐射剂在正确识别两个湮灭光子方面存在挑战，等效于为三光子联动事件分配正确的线-of-Response（LOR）。本文提出了一种最大似然估计（MLE）框架，利用空间、时间和能量信息来确定最可能的 LOR。仿真研究验证了该方法：仿真结果显示，对于 $^{22}$Na 和 $^{124}$I 点源，LOR 分配的准确率分别超过 96% 和 94%。此外，对 $^{22}$Na 或 $^{124}$I 分布与 $\beta^+$ 辐射剂共同成像的仿真胚体成像显示，MLE LOR 分配实现的图像质量——以对比度恢复系数（CRC）和交叉串比（XR）为指标——相当于基准方法，其中 $^{22}$Na 的prompt 伽马通过能量阈值（$\geq 650$ keV）识别，$^{124}$I 的prompt 伽马则识别为最高能量光子。