基于康普顿效应的低剂量高分辨率飞行时间正电子发射断层成像探测器的模拟
医学物理
2024-01-04 v2 高能物理 - 实验
摘要
飞行时间正电子发射断层成像（TOF-PET）的两个主要挑战是空间分辨率低和患者所受放射性剂量高，二者均源于探测技术的限制而非基础物理。一种采用低原子序数（low-Z）闪烁介质和大面积高分辨率光电探测器以记录探测器中康普顿散射位置的新型 TOF-PET 探测器已被提出作为一种有前景的替代方案，但此类系统的最低技术要求尚未确立。在此我们呈现一项模拟研究，评估所提出的低-Z 探测介质——掺杂可切换分子记录器的线性烷基苯（LAB）——用于下一代 TOF-PET 探测的潜力。我们基于 TOPAS Geant4 软件包开发了全身 TOF-PET 的自定义蒙特卡洛模拟。通过量化探测器的能量、空间和时间分辨率的贡献与权衡，我们表明在合理的规格组合下，我们基于似然的模拟探测器中首相互作用位置对的识别对 87.1% 的位置对以零或可忽略误差识别，并正确剔除全部体内散射的 90%。相同规格下 TOF-PET 灵敏度约 66.7%，点扩散函数宽度为 4.6 mm 且对比度清晰。具备这些规格的探测器在以低于标准放射性示踪剂剂量 1% 模拟的脑体模上提供了清晰图像。
引用
@article{arxiv.2305.07173,
title = {Simulation of a Compton-based detector for low-dose high-resolution time-of-flight positron emission tomography},
author = {Kepler Domurat-Sousa and Cameron M. Poe and Maya S. McDaniel and Eric Spieglan and Joao F. Shida and Evan Angelico and Bernhard W. Adams and Patrick J. La Riviere and Henry J. Frisch and Allison H. Squires},
journal= {arXiv preprint arXiv:2305.07173},
year = {2024}
}
备注
25 pages, 9 figures