《套用適應性小動物PET的研究與開發》是依託華中科技大學，由謝慶國擔任項目負責人的專項基金項目。
基本介紹
- 中文名：套用適應性小動物PET的研究與開發
- 項目類別：專項基金項目
- 項目負責人：謝慶國
- 依託單位：華中科技大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
微型正電子發射斷層成像儀（Micro Positron Emission Tomography，簡稱μPET）是生物醫學基礎研究迫切需要的尖端功能成像儀器。現代μPET成像儀面對不同的套用，採用通用的探測系統和幾乎相同的參數設定，進行動物造影，從根本上限制了μPET成像儀在生物醫學基礎研究中的深入套用。本項目研究根據套用需求折衷性能指標，進行現場系統最佳化的μPET成像技術。重點研究全數位化技術、單事件模組化技術和全自動系統校正技術，開發新型μPET成像儀樣機系統。通過改變探測器組合，設定電子學參數，實施自動快速的套用專用校正，根據套用需求決定的性能指標進行μPET的系統最佳化。在此框架下，建造超高時間解析度的全數字平板PET探測器模組，套用到樣機系統，實現300ps超高時間解析度的樣機系統。結合不同的空間解析度、靈敏度和能量解析度進行折衷，實現不同探測器性能組合的樣機系統並能夠相互平滑切換。
結題摘要
微型正電子發射斷層成像儀（Micro Positron Emission Tomography，簡稱 µPET）是生物醫學基礎研究迫切需要的尖端功能成像儀器。現有µPET成像儀面對不同套用，採用通用探測系統和幾乎相同的參數設定，從根本上限制了µPET在生物醫學基礎研究中的深入套用。本項目瞄準可根據具體套用需求實現綜合性能最最佳化的µPET成像系統，圍繞其中關鍵技術進行研究並取得了一系列的成果。其中，在全數字採樣方法方面上，本項目組對多電壓閾值法進行了最佳化和重新設計，提高了採樣精度，在國際上率先提出並建立了全數位化PET系統框架；在超高性能探測器方面，提出了基於錐形晶體的探測器設計方法以及基於位置信息的校正技術，實現超高時間解析度，同時提出了基於光子分布信息的位置重建算法，實現超高空間解析度；在全自動校正技術方面，提出了自動基線校正、智慧型化的脈衝堆疊處理和能量校正等一系列創新方法，初步實現了系統性能、參數全自動化校正；在套用適應性圖像重建技術方面，開發了一套套用適應性圖像重建軟體平台，能夠針對不同的檢測對象、不同的探測器結構，採用基於點擴散函式的重建方法獲得高空間解析度、高一致性的PET圖像；在套用適應性系統設計方面，提出了多種PET成像方法和系統設計，能根據套用需求，實時調整系統結構，實現成像性能的最最佳化。以上述工作為基礎，本項目組成功研製了全球首台全數字模組化的小動物PET系統——Trans-PET。該系統採用模組化、可定製化設計思想，其中包含模組化的PET數據獲得系統和探測器單元、全解耦的軟體符合系統、套用適應性的圖像重建系統，其核心指標已經達到本項目預期目標。同時，本項目共形成期刊論文13篇，頂尖會議論文15篇。申請國際發明專利11項，國內發明專利14項，授權國內發明專利4項。培養博士研究生15名，其中11人獲得IEEE NPSS新人獎。綜上所述，項目組圓滿完成了任務契約書規定的各項研究內容，並取得了一系列的創新。本項目的研究為PET探測器設計、PET圖像重建等環節提供了前所未有的自由度，可望引發對PET系統設計思想及成像方法的重新構建，為以平板PET、變結構PET為代表的新一代PET儀器研究的大規模展開鋪平了道路。
