高性能、高性价比正电子发射乳腺扫描仪的模拟与评估

摘要： 乳腺癌是女性肿瘤死亡的主要原因，因此近年来引入了多种影像学手段以更好地诊断该疾病。据估算，2017年新增乳腺癌病例达246,660例，死亡率超过40,000例。早期诊断被广泛认为是有效治疗的关键，同时有助于降低发病率和死亡率。正电子发射乳腺成像仪（PEM）是一种专用于乳腺的成像设备，通过探测成对湮灭伽马光子来检测乳腺组织异常。该设备结构紧凑，视野范围经过优化可覆盖整个乳腺区域，且采用少量探测器模块，具有成本优势。要实现极早期乳腺癌的有效诊断，需要具备高空间分辨率和高灵敏度的设备?；诎氲继宀牧系腜EM探测器虽具有优异的本征空间分辨率，但成本较高；而基于闪烁体晶体的探测器虽具成本效益，但对微小乳腺病灶的本征分辨率有限。本研究聚焦于通过模拟采用1×1×10 mm3激光加工闪烁体晶体的PEM扫描仪来提升闪烁体探测器的分辨率。模拟使用GEANT4应用发射断层成像（GATE）软件完成，并依据美国电气制造商协会（NEMA）标准进行性能评估测试。该扫描仪几何结构具有90 mm横轴视野（FOV）和105 mm轴向FOV。评估结果显示：系统灵敏度为10.6%，视野中心（CFOV）及横轴2.5 cm处的空间分辨率为1.0 mm，轴向2.5 cm位置的分辨率为2.1 mm。NEMA图像质量测试与Derenzo模体研究表明，该扫描仪能清晰分辨直径1 mm的热棒。