正电子发射断层成像（Positron Emission Tomography，PET）是一种尖端的核医学影像设备，能够以非侵入性的方式，在生物体细胞水平上定量、动态地评估生物活体内各个器官的代谢水平、生化反应和功能活动，从而能够在许多疾病引起结构改变和症状变得明显之前，探测到相关的生化改变。因此，PET对于重大疾病的诊断和治疗，尤其是临床上对肿瘤、心脏系统和神经系统疾病进行早期诊断、原发灶的搜寻和分期、疗效评估等具有巨大而独特的应用价值。同时，PET也是病理学研究、药理学研究和药物开发中的重要工具。　　在PET系统中，灵敏度是一个非常重要的性能指标，其表征的是PET系统能够探测到真符合事件的最大能力。在PET应用中，高的系统灵敏度意味着医生可以给病人注射更少的药物剂量，减小放射性药物对人体产生的辐射损伤；同时灵敏度的提升还可以极大的减小PET系统的扫描时间，提高PET系统利用效率。然而在实际应用中，因为死时间、脉冲堆积、随机事件等因素的影响，不同放射性药物活度下得到的真事件计数占放射源发出总事件的比例会与灵敏度的结果存在一定差异。而有效灵敏度（Effective sensitivity）是在灵敏度与计数性能两个概念基础上提出的PET系统性能评估参数，能够更加全面的表现PET系统在不同活度下探测真符合事件的能力。　　本文以多电压阈值（Multi-Voltage Thresholds，MVT）采样方法为核心，设计并研制完成了数字化的动物PET系统——Trans-PET系统。该系统主要由数字化的基本探测器模组、软件符合系统以及应用适应性的图像重建系统所组成，具有非常灵活的系统架构，由若干个基本探测器模组加上一台计算服务器即可组成面向各类应用、具有各种尺度大小的PET系统，能够有效改善现有模拟或者模拟-数字混合PET系统性能有限、校正复杂以及系统扩展困难的问题。同时，本文还以NEMA标准为基础，对数字PET系统性能指标进行了全面的评估。　　本文在前期工作的基础上，根据NEMA标准，提出并建立了一套PET系统有效灵敏度的评估方法，包含放射源的设置、扫描方案以及数据处理方案；并且以该方法为基础，通过仿真和实验两种方式，对于数字PET系统进行了有效灵敏度的测量，评估结果表明，本方法能够非常全面的表现系统的有效灵敏度；同时，仿真结果与实测结果也表明，当放射性药物剂量增加的时候，PET系统的有效灵敏度的确会出现明显的降低。　　本文还对脉冲堆积和死时间这两个引起PET系统有效灵敏度下降的主要因素进行了研究，提出了一种基于MVT方法的脉冲堆积校正方法，并完成了数字PET系统的死时间校正。测试结果表明，通过对这两个因素的校正，能够明显改善PET系统的有效灵敏度。