正电子发射断层成像是先进的大型功能性成像医疗设备,在肿瘤学、神经学、心血管学、以及药物研发等领域有着重要的应用价值。NEMA NU2-2012是美国电气制造商协会针对PET制定的性能测试标准。GATE是由open GATE协作组织开发的专用于核医学仪器的蒙特卡罗模拟工具。本文利用GATE工具依据NEMA NU2-2012标准对三款PET进行了模拟研究,研究主要分为三部分。第一,对GE Discovery MI、Philips Vereos、Biograph Vision三款顶级商业PET在GATE中进行建模仿真,通过分析模拟数据得到模拟的散射分数、灵敏度。将模拟值与文献中的实验值进行比较,验证说明对PET系统模拟的可靠性。第二,在建模可靠的基础上,研究不同轴向长度对散射分数、灵敏度的影响。具体做法就是逐步增加这三款PET探测器的轴向长度,直到2 m左右,得到每一个轴向长度的散射分数、灵敏度。第三,研究不同晶体对散射分数、灵敏度的影响。以最初的轴向长度为原型,其它条件不变,模拟六种不同的晶体材料包括LYSO,LSO,GSO,YAP,Ce Br₃和Lu AP对散射分数、灵敏度的影响。结果表明本文利用GATE搭建的PET模型在散射分数、灵敏度方面与文献中的实验测量值吻合,说明了模拟结果的可靠性。随着轴向长度的增加,灵敏度也在增加,但是这种增加是非线性的,并且在某一长度变化最明显,不同型号PET对应变化最明显的轴向长度也是不同的。六种不同晶体材料中,Lu AP的灵敏度最高,LSYO与LSO两种晶体表现类似,YAP晶体的灵敏度最小。轴向长度和晶体材料对散射分数没有明显的影响。课题研究了PET轴向长度和探测器晶体材料对散射分数、灵敏度的影响,对于PET性能的进一步提升和降低研发成本均具有积极意义。