对于PET检测器的3D系统内校准方法

科学领域:

• 医学成像物理 医学成像物理
• 核仪器仪表 核仪器仪表 核仪器仪表
• 机器学习在科学中的应用

背景情况:

• 光共享探测器,特别是 (半) 单体探测器,为PET系统提供了卓越的二维定位,能量和定时分辨率.
• 这些探测器提供了内在的交互深度 (DOI),在整个视野 (FoV) 中提供同质的空间分辨率.
• 复杂的定位校准程序目前限制了这些先进探测器在大型临床PET扫描仪中的广泛采用.

研究的目的:

• 引入一种新的3D系统内校准方法,以有效和方便地重新校准并控制组装的PET扫描仪的质量.
• 该方法适用于所有需要单独校准的PET检测器类型,包括复杂的细分设计.
• 通过模拟,评估和比较拟议中的系统校准与最先进的风扇光束校准,并评估其适用于各种扫描仪几何形状的适用性.

主要方法:

• 使用了一种具有120毫米内径和150毫米轴延长的概念验证 (PoC) 扫描仪,配备了五个细分的板块检测器.
• 采用了22Na点源,并使用近垂直的马射线进行虚拟对接,通过梯度树增强 (GTB) 训练一个2D定位模型.
• 斜射线数据用于角DOI校准,从射线路径几何计算DOI以建立3D训练数据.

主要成果:

• 系统内方法证明了与风扇光束聚合器结果相比较的定位性能,平均绝对误差 (MAE) 为0.8mm和1.19mm全宽半最大 (FWHM).
• 互动深度 (DOI) 性能达到约90%,MAE为1.13毫米,FWHM为2.47毫米,与风扇-光束对齐仪的结果非常相匹配.
• 分析计算表明,这种方法的性能预计将在更大的扫描仪几何形状中得到改善.

结论:

• 系统内3D定位校准方法在PoC PET扫描仪中成功验证,显示性能与板上风扇光束校准相当.
• 这种技术可方便完全组装的PET系统的校准和测试,为临床应用中更复杂的光共享探测器架构铺平道路.
• 收集的数据可以进一步用于先进的能量和时间校准程序.