【摘 要】
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正电子发射断层成像(Positron Emission Tomography, PET)作为一种功能成像技术，在临床阶段的疾病诊断及临床前阶段的生物学研究领域都发挥了重要作用。PET图像质量对PET是否能在其应用场景中发挥作用至关重要，由于视差(Parallax errors)效应的影响，其图像分辨率在PET的视场(Field of View, FOV)边缘显著降低，影响病灶的检出。测量γ光子在闪
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正电子发射断层成像(Positron Emission Tomography, PET)作为一种功能成像技术，在临床阶段的疾病诊断及临床前阶段的生物学研究领域都发挥了重要作用。PET图像质量对PET是否能在其应用场景中发挥作用至关重要，由于视差(Parallax errors)效应的影响，其图像分辨率在PET的视场(Field of View, FOV)边缘显著降低，影响病灶的检出。测量γ光子在闪烁晶体内的反应深度(Depth-of-Interaction, DOI)可以减小视差效应的影响，在不降低灵敏度的前提下，改善FOV边缘的径向分辨率及超长轴PET的轴向分辨率，实现兼具高分辨率和高灵敏度的PET，提高PET图像质量。
本文主要工作为设计搭建DOI-PET探测器。采用在晶体两端耦合硅光电倍增管(Silicon Photomultiplier, SiPM)的方案实现DOI测量，但直接在抛光晶体两端进行信号读出并不能获得较高DOI分辨率，需要对晶体表面进行特殊处理，因此本文还探究了利于DOI测量的晶体表面处理方案，从而实现较高且均匀的DOI分辨率。针对双端读出方法和结构紧凑的SiPM的使用引起通道数大量增加，造成系统功耗增加，系统集成难度增加等问题，在搭建探测器时，提出了行列编号Strip-line通道复用方法，以减少读出通道数量。
遵循前面的思路，本文基于掺铈硅酸钇镥(LYSO)晶体双端与SiPM一对一耦合的前端探头结构设计实现了通道复用的DOI-PET探测器，通过前期探究工作，得到了利于实现DOI测量的晶体表面处理方案，采用双端读出法在探测器阶段实现了优于4mm的DOI分辨率，基于行列编号Strip-line通道复用方法为DOI-PET探测器实现了8:1的读出通道复用比，有效减少了读出通道的数量；探测器实现的能量分辨率为11.5%-15.9%@511KeV；同时还实现了约300ps的符合时间分辨率。
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