基于Monte-Carlo的医学影像设备的模拟.docx

摘要：正电子发射断层扫描-计算机断层扫描(简称PET-CT或PET/CT)是一种核医学技术，它将正电子发射断层扫描(PET)和正电子发射断层扫描(PET)结合在一起。 一种x射线计算机断层扫描(CT)扫描仪，用于从同一会话中的两个设备中获取顺序图像，这些图像被合并成一幅叠加(共同生成)的图像。因此，功能映射PET可以更精确地显示机体代谢或生化活动的空间分布，也可以与CT扫描得到的解剖图像进行更精确的定位或关联。 二维和三维图像重建可以作为一个通用的软件和控制系统的功能。

PET-CT为许多领域的医学诊断带来了革命性的变革，它在功能成像中增加了解剖定位的精度，这在以往的纯PET成像中是缺乏的。例如，许多PET-CT可得性的影响下，肿瘤学、外科计划、放射治疗和癌症分期等领域的不可知成像程序发生了迅速的变化，中心也在逐渐地发生变化。 放弃传统的PET设备，用PET-CT取代它们。虽然组合/混合设备的价格要高得多，但它具有兼具独立功能的优点。

GATE提供了建模时间依赖现象的能力，例如探测器运动或源衰减动力学，从而允许在实际的采集条件下模拟时间曲线。    

    蒙特卡罗模拟法是放射层析成像技术的一个重要工具，它有助于新医学成像设备的设计，评估图像重建算法的新实现和/或散射校正技术，以及优化扫描协议。虽然已经为正电子发射断层扫描(PET)和单光子发射计算机断层扫描(SPECT)开发了专用的蒙特卡洛编码，但这些工具在验证、准确性和/或支持方面存在各种缺陷和局限性。

关键词：PET-CT Gate Geant4 蒙特卡洛模拟

目录

摘要

Abstract

一.绪论-1

（一）为什么用电脑中Gate软件模拟PET成像-1

（二） 为什么用蒙特卡洛方法-1

（三）项目研究的目的-2

（四）项目在国内外的发展状况-2

二.PET/CT 基本原理-3

（一） PET/CT-3

1. PET/CT 简介-3

2.PET/CT的历史-4

（二）.PET扫描仪-4

1. PET扫描仪组成-4

2. PET示踪剂及其应用-5

（三）PET物理方面涉及的相关知识-6

1.  PET放射性示踪剂-6

2 .  放射性裂变-6

3. 正电子发射-7

4. 正电子湮没-7

5. 正电子发射同位素对PET作用-7

（四） PET成像 相关知识-8

1. 巧合顺序排列-8

2. 散射补正-8

3.  衰减校正-9

4. 归一化-10

5. 图像重建-10

（五） PET系统性能指标-11

1. 空间分辨率-11

2. 灵敏度-12

3. 噪声等效计数率-12

（六） PET/MR-13

三 .  Gate 安装-13

（一） 安装Ubuntu-13

（二）安装Gate-14

1.1系统要求-14

GATE 7.2-14

2.1安装 geant4 10.2-15

3.2.1 安装基础环境-15

2.1.2 安装CLHEP-15

2.1.3 安装geant4 10.02.p03-15

1 cd ~/gate/geant4-15

2 mkdir geant4.10.02.p03-build-15

3 tar zxvf geant4.10.02.p03.tar.gz-15

4 cd geant4.10.02.p03-build-15

6 make -j4-15

7 make install-15

2.1.4 配置geant4.10.02.p03的环境-15

3.2.5 在bash上加上下列语句-16

四．GATE图像重建，图像质量分析以及图像算法-17

（一）定义扫描仪几何形状-17

（二） 定义一个幻影几何-19

（三） 建立物理过程-20

（四） 初始化-20

（五）设置数字转换器-20

（六）设置源-21

（七） 定义数据输出-22

（八） 开始模拟-22

（九）图像分析-23

（1） 对比-24

（2） 分辨率-24

（3） 噪声-24

（4） 信噪比-25

（5）抽样-26

（6）工件-27

（十）算法-28

1.算法（MATLAB代码）：-28

2. 模拟图像-32

参考文献-35

致谢 .43