为实现正电子发射断层成像(Positron Emission Tomography, PET)探测器的作用深度(Depth Of Interaction, DOI)信息获取, 本文提出一种基于分光技术的探测器设计方案.探测器采用晶体单元与硅光电倍增管(Silicon Photomultiplier, SiPM)一对一耦合、蛇形光路的设计和单端Anger加权读出方法进行DOI解码.基于GATE软件进行蒙特卡罗模拟, 建立8×1的LSO晶体阵列(单根晶体尺寸3.1×3.1×20 mm3); 模拟泛场照射获取位置查找表; 并进行不同深度的模拟, 获得各晶体在各深度的空间分辨率.结果显示所模拟的探测器模块DOI分辨率在1.0~6.7 mm之间, 平均值为3.2 mm.本文提出的基于蛇形光路的PET探测器方案能在维持系统成本和复杂度的前提下实现DOI解码, 提升PET系统的成像性能.

采用蒙特卡罗方法模拟了光通过光学特性参数不同的大气后透射光时间分布。分析了大气的散射系数、吸收系数、不对称因子及折射率对透射光时间分布的影响。结果表明：透射光时间分布曲线存在两个峰，分别对应子弹光与漫射光。各光学参数界定了子弹光、蛇形光、漫射光的大小和时间范围，并从统计模拟的角度解释了折射率大的大气中难以成像的原因。