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核技术 2006年第3期29卷 207-213页

作者：周伟尹端沚汪勇先中国科学院上海应用物理研究所上海201800

小动物pet正成为动物模型研究的强有力工具。本文综述了小动物pet扫描仪的发展及其在脑和心肌葡萄糖代谢、神经受体、肿瘤学、报告基因显像和反义pet显像等方面的应用,同时对小动物pet的发展趋势进行了讨论。

关键词：小动物pet 动物模型动物显像

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小动物pet及其在医药学研究中的应用

中国药理学通报 2004年第5期20卷 486-491页

作者：唐刚华第一军医大学南方医院pet中心广州510515

小动物pet是一种无创伤性的分子影像学技术 ,是连接实验科学和临床科学的桥梁 ,在医药学研究中具有独特的价值。该文简要介绍小动物pet显像的优点与挑战、基本原理及小动物pet扫描仪的发展。

关键词：小动物pet 分子影像学医药学研究

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小动物pet在药物研究中的应用

中国药理学通报 2006年第3期22卷 270-273页

作者：方红娟杜延荣李方陈方中国医学科学院.中国协和医科大学北京协和医院核医学科北京100730

小动物pet是一种定量显像技术,能够无创伤地、动态地显像正电子核素标记的放射性药物在活体内的分布,为药物研究和评价提供了一个新的研究方法和途径。这篇文章主要介绍了小动物pet的一些基本知识及其在药物开发和研究中的应用。

关键词：小动物pet 分子显像药物研究

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小动物pet在神经科学研究中的应用

科学通报 2011年第23期56卷 1871-1876页

作者：张晶蒋亚超曹卫肖鹏张永学谢庆国华中科技大学生命科学与技术学院武汉430074 华中科技大学同济医学院附属协和医院核医学科武汉430022

小动物pet是动物实验中不可或缺的一种显像模式,被广泛应用于生命科学、医学等多个领域.本文介绍了近年来小动物pet应用于神经科学研究的进展,从代谢显像、血流显像、受体显像和基因显像等4个方面出发,阐述了小动物pet在这些领域的应用... 详细信息

小动物pet是动物实验中不可或缺的一种显像模式,被广泛应用于生命科学、医学等多个领域.本文介绍了近年来小动物pet应用于神经科学研究的进展,从代谢显像、血流显像、受体显像和基因显像等4个方面出发,阐述了小动物pet在这些领域的应用,以及它体现出来的优势与不足.面对小动物pet应用的不断拓展对其仪器性能提出的更高要求,以应用为导向、将探测器系统设计与图像重建算紧密结合的小动物pet系统设计思路将成为未来的趋势.

关键词：小动物pet 神经科学代谢显像血流显像受体显像基因显像

小动物pet成像系统仿真与探测数据填补方法研究

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小动物PET成像系统仿真与探测数据填补方法研究

作者：黄衍超南方医科大学

学位级别：硕士

正电子发射断层成像技术(Positron Emission Tomography,pet)是一种非介入、能动态反映活体组织与器官代谢水平的分子影像技术。小动物pet在药代动力学、新药研发以及疗效评估等科学研究上具有重大意义。然而,小动物pet的定量精度目前... 详细信息

正电子发射断层成像技术(Positron Emission Tomography,pet)是一种非介入、能动态反映活体组织与器官代谢水平的分子影像技术。小动物pet在药代动力学、新药研发以及疗效评估等科学研究上具有重大意义。然而,小动物pet的定量精度目前仍受限于探测器的空间分辨率与灵敏度。因此,进行高性能的小动物pet系统的研发一直是分子影像科学研究中的重要内容。本文采用LYSO晶体与SiPMs探测器结合搭建了一款具备高分辨率、高灵敏度的小动物pet探测系统原型机。原型机由60个晶体检测器分为5个连续的12边形探测环组成,其中心孔径与轴向跨度分别为102 mm与125.4 mm,具备高达50.8°的光子最大接收角。全文主要针对该原型机的性能评估以及探测数据填补方法两个方面进行展开研究,并在此基础上完成了小动物pet成像系统的软件开发,具体内容如下:(1)小动物pet的系统仿真与预期性能评估。本文首先利用GATE蒙特卡罗平台建立了开发的原型机仿真模型,之后对原型机的空间分辨率、计数性能(散射分数与等效噪声计数率)、探测灵敏度以及成像质量共四个性能进行预评估与分析。结果显示,该原型机的空间分辨率为1.62 mm,探测灵敏度为9.26%,散射分数为20.8以及等效噪声计数率为2,256 kcps,总体性能与西门子Inveon pet系统相近并在探测灵敏度以及等效噪声计数率性能上分别取得21.36%以及35.14%的提升。因此,本文设计与搭建的pet原型机有望进一步提升小动物pet应用的定量精度。(2)基于深度学习的弦图缺失数据填补方法。由于原型机中相邻晶体检测器之间存在约4.5°的间隙,导致约15%的探测数据丢失,若利用现有的探测数据填补技术进行数据填补,则无法在图像质量与重建效率之间取得良好的平衡。针对此问题,本文提出基于深度学习的数据填补重建网络(Gap-filling Reconstruction Net,GapFill-ReconNet),该网络由 Gap-Filling 以及 Image-Recon两个子模块组成。其中Gap-Filling模块采用卷积残差网络实现对不完整弦图的数据填补,Image-Recon模块采用自动编码-解码器结构实现从弦图域到图像域的直接映射功能。本文首先利用MOBY仿真体模随机生成了 150例小鼠pet全身图像,经过数据增强与筛选,获得43,660张2D pet图像作为参考图像。然后通过立体角(Solid Angle)模型构建小动物pet原型机的系响应统矩阵并对pet参考图像进行前向投影,产生相应的残缺弦图作为网络的输入进行训练。实验结果分别与MLEM、Interp-FBP以及Gap-Filling FBP算法进行比较。GapFill-Recon Net的重建图像在平均相对均方根误差(rRMSE)、结构相似性(SSIM))、峰值信噪比(PSNR)三个性能指标上均取得最优表现。其平均重建时间与FBP算法相近,均在10 ms量级内,相比MLEM算法提升了约84倍。

关键词：小动物pet GATE仿真数据填补图像重建深度学习

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小动物pet探测器与数据传输系统的研制

小动物PET探测器与数据传输系统的研制

作者：征云飞南华大学

学位级别：硕士

在生物医学领域,对人类疾病的研究通常需要先在动物模型上实施以了解疾病的分子生物学特征。近年来,将核医学成像技术正电子发射计算机断层显像(Positron Emission Tomography,pet)引入小动物科学研究实验中,可广泛用于多种疾病(肿瘤、... 详细信息

在生物医学领域,对人类疾病的研究通常需要先在动物模型上实施以了解疾病的分子生物学特征。近年来,将核医学成像技术正电子发射计算机断层显像(Positron Emission Tomography,pet)引入小动物科学研究实验中,可广泛用于多种疾病(肿瘤、心血管疾病和神经疾病等)的早期诊断、治疗方案制定和疗效评估,以及生物医学研究和新药物研发等领域。pet利用正电子核素标记示踪分子进行活体显像,能够动态地、定量地从分子水平观察活体的生理变化,对推动整个生物医学领域的进展有着突出的研究意义和作用。小动物pet系统包括探测器模块、前端电子学模块(Front-End Electronics,FEE)、单事件处理单元(Singles Processing Unit,SPU)和符合处理单元(Coincidence Processing Unit,CPU)。pet探测器通常由闪烁晶体阵列和光探测器组成,用于探测伽马光子,从而跟踪正电子标记的生物探针,是pet系统最重要的组件之一,传统的非深度编码探测器无法测量深度信息,因此不能同时实现高空间分辨率和高灵敏度,为了弥补传统探测器的不足,本课题从探测器的结构设计入手,从闪烁晶体和光电转换器的选择,光导厚度的优化与选择,晶体间反射层的材料选择等各个方面进行综合考虑,采用双端读出的设计方案,通过测试探测器的几种重要的性能指标,研发出新型硅光电倍增管(Silicon photomultipliers,Si PM)阵列耦合硅酸钇镥(Lutetium-yttrium oxyorthosilicate,LYSO)晶体阵列的双端读出深度测量pet探测器,以同时实现全视野高分辨率和高灵敏度,从而满足小动物pet成像系统的需求。pet系统中SPU和CPU之间的数据传输也是重要的组成部分之一,是连接系统各个模块之间的枢纽。整个系统包含12个SPU模块和一个CPU模块,每个SPU的数据量约120Mbps,CPU需要处理12个SPU的数据,结构复杂且系统对数据的传输要求可靠性高,实时性高。考虑到系统的存储空间有限,对比分析了几种常用的数据传输方案,最终选用千兆以太网搭建有效的数据传输系统,测试结果表明,基于千兆网的传输方案既能保证数据传输的带宽稳定又能保证传输的实时性。本课题围绕小动物pet成像系统,以实现全视野高分辨率高灵敏度的系统为目标,从探测器和数据传输方案两方面着手,分别设计了基于Si PM和LYSO阵列的双端读出深度编码探测器以及基于千兆以太网的数据传输方案,为今后使用该探测器和传输系统研制一个高效率、全视野均匀高空间分辨率和低成本的小动物pet成像系统奠定坚实的基础。

关键词：小动物pet 探测器双端读出数据传输方案千兆以太网

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小动物pet和小动物CT图像配准的研究

小动物PET和小动物CT图像配准的研究

作者：杨晶东南大学

学位级别：硕士

近年来,随着计算机技术的发展和医学研究的需要,出现了越来越多的医学影像设备,如X线、CT(电子计算机断层扫描)、MRI(磁共振成像)、pet(正电子发射计算机断层成像)、SPECT(单光子发射计算机断层成像)、超声设备和荧光分子影像等。不同... 详细信息

近年来,随着计算机技术的发展和医学研究的需要,出现了越来越多的医学影像设备,如X线、CT(电子计算机断层扫描)、MRI(磁共振成像)、pet(正电子发射计算机断层成像)、SPECT(单光子发射计算机断层成像)、超声设备和荧光分子影像等。不同模态的医学影像设备在成像领域的侧重点不同,将反映不同信息的医学图像进行有机融合,则可以提供更为丰富的影像信息。由于多模态医学影像设备价格不菲,且已有的多模态一体机尚不能满足大多数多模态图像融合的需求,因而获取配准图像的通用模式成为了研究热点。本文以小动物pet和小动物CT图像配准为例,研究了多模态医学影像设备的通用配准方法。首先设计了一种小动物床,对已有体外特征标记点配准方案进行了改进,将优化后的配准装置固定在小动物床外侧。载有小动物的动物床可以在不同成像设备间转移。在转移和扫描过程中,小动物始终处于麻醉状态,故可假设两种设备间采集的图像符合刚体变换模型。配准装置可以在不同成像设备上显像,最终在图像断层平面呈现为特征标记点。通过寻找两组图像间相匹配的特征点即可计算空间转换关系,进而将分辨率较低的pet图像映射到CT图像空间,实现图像配准及融合。上述方案在寻找相匹配特征点的过程中计算量大,同时为达到一定的配准精度需要增加特征点的数量,因而实验操作和计算的复杂度大大提高。本文在上述方法思路基础上,进行了深入研究,提出了在两组图像空间内建立公共参考坐标系,以实现图像配准的新方案。该方案在小动物床外侧固定两根相交的特征直线导管,利用特征直线在CT和pet断层平面形成的特征点,采用直线拟合的方法将特征点序列进行直线拟合,可以将特征点寻找过程中所引入的误差减小。通过两条特征直线在两组图像空间内建立的公共参考坐标系,即可确定两组图像空间的转换关系,从而实现图像配准及融合。本文对两种方案的配准结果进行了模拟数据实验、体模数据实验以及活体小动物实验评估。通过目测检验和特征点匹配误差的计算,可知两种方案均可以实现小动物pet和小动物CT图像的配准。新的方案较已有方案具有计算过程更为简单,配准精度更高的特点。

关键词：小动物CT 小动物pet 多模态图像配准小动物床

小动物pet成像中心电门控系统的设计与实现

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小动物PET成像中心电门控系统的设计与实现

作者：王孟杰华中科技大学

学位级别：硕士

作为pet技术的延伸，小动物pet的出现为活体动物实验提供了一种全新的方法。该技术正成为药物开发、肿瘤学、人类疾病研究（如神经系统和心血管疾病）以及基因组学研究的重要方法。然而由于小动物的心脏都比较小，且在不停地跳动，使得... 详细信息

作为pet技术的延伸，小动物pet的出现为活体动物实验提供了一种全新的方法。该技术正成为药物开发、肿瘤学、人类疾病研究（如神经系统和心血管疾病）以及基因组学研究的重要方法。然而由于小动物的心脏都比较小，且在不停地跳动，使得pet图像的清晰度下降，影响定量分析的准确度。在这种情况下，本文设计了一套针对小动物模型的pet成像心电门控系统，以期消除由于心脏收缩引入的干扰。本文首先介绍了门控技术的原理、方式，然后根据系统功能需求，提出pet门控系统的架构设计，接着对系统的实现进行了详细的描述。本系统采用CPLD570作为控制模块，为将来系统功能的扩展提供了基础，采用高集成度、功能强大的PTR6100作为无线通信模块，降低了功耗，节约了成本。采用电平触发的方式实现同步采集数据。硬件部分完好地实现了同步采集小鼠的心电信号，软件部分准确地实现了心电特征点提取算法和合理的分段算法，对pet符合数据进行了有效的分段。在完成了系统的开发之后，我们将系统应用于实际的小鼠心脏成像实验。实验结果证实了该门控系统的有效性，同时说明了合理分段的重要性。最后，我们从不同的方面，对整个系统的性能进行了评估。该系统具有简易、低功耗以及即插即用的特点。

关键词：小动物pet 心电门控符合数据分段

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高分辨率及高灵敏度小动物pet研究进展

原子核物理评论 2016年第3期33卷 336-344页

作者：邝忠华李成李兰君胡战利张玲谭思晴张健胡启斌王晓辉杨永峰中国科学院深圳先进技术研究院广东深圳518055 南华大学电气工程学院湖南衡阳421001

作为一种高灵敏度且具有定量测量能力的功能分子影像技术,小动物pet越来越广泛地用于各种生物医学研究,例如疾病动物模型研究、新药物研发和新治疗方法评估等。首先回顾小动物pet成像系统的发展历史、效率和空间分辨率等性能的改进和产... 详细信息

作为一种高灵敏度且具有定量测量能力的功能分子影像技术,小动物pet越来越广泛地用于各种生物医学研究,例如疾病动物模型研究、新药物研发和新治疗方法评估等。首先回顾小动物pet成像系统的发展历史、效率和空间分辨率等性能的改进和产业化;其次,讨论了影响pet空间分辨率和效率的各种因素,包括晶体大小、探测器几何、正电子射程、光子非共线效应、图像重建算法和阻碍pet系统同时达到高空间分辨率和高效率的相互作用深度不确定效应;最后,介绍了小动物pet成像系统在以下几个方面的取得的最新进展:(1)高密度、小的光衰减常数和高光产额的闪烁晶体;(2)体积小、增益大、时间性能好、工作电压低和磁兼容的新型硅光电倍增管光探测器;(3)各种深度测量pet探测器,详细介绍了一个可达到分辨0.43 mm×0.43 mm×20 mm晶格和达到2.4 mm深度分辨率的双端读出探测器;(4)使用深度测量探测器的小动物pet成像系统,详细介绍了一个使用高分辨率双端读出探测器,全视野达到0.55 mm平均位置分辨率的小动物pet原型系统;(5)磁兼容插件式小动物pet成像系统和pet/MRI同时成像的优点;(6)小动物pet图像重建和数据校正的特点、传统的滤波反投影算法和新的迭代算法的优缺点和pet图像重建算法未来的发展方向。

关键词：小动物pet pet探测器高分辨率高灵敏度

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小动物pet的现状和研究进展

中国医疗器械信息 2013年第12期19卷 23-31页

作者：朱虹刘继国罗岚南京军区南京总医院核医学科南京210002 山东麦德盈华科技有限公司临沂2761003 江苏国际旅行卫生保健中心南京210001

小动物pet在生物医学研究中正在成为一种不可或缺的显像工具。探测器、电子学以及图像重建是小动物pet研究的重要方向,是决定小动物pet性能的关键技术。本文介绍了近年来小动物pet在这三个方向的研究现状和重要进展。

关键词：小动物pet 探测器符合逻辑图像重建