原创摘：TOF DOI PET概念

 2024-9-12 14:54  545 2 2 分类: 测试测量文集: PET

具有doi信息的探测器是矫正视差误差、达到全视野均匀的空间分辨率的关键。tof技术通过测量湮灭伽马光子对到达探测器的时间差，估计湮灭事件的位置范围，能够极大的提升pet系统的有效灵敏度和成像信噪比。

1. 空间分辨率

2. 飞行时间（TOF, time of flight）：在广义上可理解为通过测量物体、粒子或波在固定介质中飞越一定距离所耗费时间(介质/距离/时间均为已知或可测量)，从而进一步理解离子或媒介某些性质的技术。在医学成像领域，飞行时间法是一项主要的基础技术。如果可以测出两个光子到达探测器的时间差，由于探测器直径和光速已知，就可以确定光子出现的位置，即正电子的发射位置，也就是示踪剂衰变的位置。通过光子飞行时间差、探测器直径和光速计算光子发生位置是一个简单的数学问题δx＝δt*c/2，δx是湮灭位置距探测器中心的距离；δt是两个光子的飞行时间差；c代表光速。

3. 作用深度(depth-of-interaction,DOI)分辨。使用带有作用深度(depth of interaction,doi)信息的探测器可以有效提高系统空间分辨率，降低视差效应，特别是对于远离视野中心的位置。doi的获取方法主要可分为三类：信号波形甄别法、分光法和双端信号读出法。doi探测器有环状doi探测器、平板doi探测器、多边形doi探测器等多种形状，doi探测器实现方法包括多层晶体、双端读出、连续晶体多通道读出等。

说明：在环形pet中，处于视野四周的γ射线将斜入射到探测器的晶体上，这些γ射线极有可能透射过这个晶体与相邻的晶体产生作用或在第一个晶体中由于compton散射而产生的二次γ射线与相邻的晶体产生作用，这些作用造成了用于图像重建的投影数据符合线的不确定性，因而使得空间分辨率从中心到视野的四周呈下降趋势。即由于入射射线在晶体中的深度信息的探测偏差引起的成像质量的下降，产生了深度效应。而深度效应会造成重建图像的拖尾，降低图像的空间分辨率，尤其在视野的边缘位置。

图1：双叠层探测器

图1设计，上层采用1.53mm较小截面尺寸的晶体像素，以实现更高的空间分辨率；中间层使用的光导引入了晶体间的光共享，以实现高的DOI分辨率；下层采用3.0mm较大截面尺寸的晶体像素，并与硅光电倍增管1:1耦合读出，以降低闪烁光探测的时间涨落，提高TOF分辨率；晶体总厚度为21mm，保证了高探测效率。