Feasibility study of a LYSO SiPM based prototype for hybrid Compton and PET imaging

分类： 核科学技术 >> 核仪器、仪表 提交时间： 2025-07-05

王海浩 侯禹存 花健朗 袁子泉 李晨曦 廖润泽 江建勇

摘要： 我们提出了一种混合康普顿与正电子发射断层成像（PET）的原型系统，旨在提升数据利用率并实现多种放射性药物的同步成像。该原型系统包含两个采用LYSO-SiPM（硅光电倍增管耦合掺铈硅酸钇镥晶体）的探测器，均为实验室现有设备。其中一个探测器由50 × 50阵列的LYSO晶体组成，单晶体尺寸为0.9 mm × 0.9 mm × 10 mm，中心间距1 mm；另一个探测器则由25 × 25阵列的LYSO晶体组成，单晶体尺寸为1.9 mm × 1.9 mm × 10 mm，中心间距2 mm。这些探测器安装于一个旋转平台上，使其既可作为康普顿相机，也可作为PET探测器对工作。每个探测器的64通道SiPM信号通过电容复用电路处理，产生四个位置加权输出信号。采用不同的能量窗区分康普顿事件与PET事件。通过多种放射源对能量分辨率及能量-通道关系进行了标定。在511 keV能量点，测得两个探测器的平均能量分辨率（半高全宽，FWHM）分别为17.5%和15.2%。初步实验结果表明，该系统在康普顿成像模式下的角分辨率（FWHM）为8.6°。注入¹⁸F溶液的V形导管得到了清晰重建，进一步验证了系统在康普顿成像模式下的成像能力。模拟和实验成像研究结果显示，在PET成像模式下，该系统可检测直径小至1毫米的肿瘤。成功进行了小鼠骨骼PET成像，其结果与相应的计算机断层扫描（CT）图像匹配良好。该技术在推动生理功能成像模态的发展方面具有巨大潜力。

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