基于Monte-Carlo的医学影像设备的模拟和重建.doc

摘要：在医学成像物理和技术领域，功能成像技术的发展十分引人注目，主要是为了满足脑功能成像和脑功能诊断的需要。医学影像学正朝着定量诊断和计算机辅助诊断的方向发展.它在许多领域，特别是在肿瘤诊断中发挥着越来越重要的作用.为了适应科学发展及其应用的需要，北京大学的医学影像研究在这些国际前沿领域的发展取得了一定的进展。作为这些研究的结果，前者可以帮助找出精神发育迟滞的原因，从而提高人口的素质；后者是导致各种精神疾病的原因。与广泛的人口健康问题有关。随着中国的快速发展，人口健康和人口质量已成为政治家和科学家共同关注的问题。发展中国家 医学成像提供了这种研究的可能性。20世纪90年代以来，对脑功能的研究一直被认为是国家研究的目标。

现在有两种成像方法，即光子发射计算机断层扫描(SPECT)和正电子发射断层扫描(PET)，都需要CT图像重建。就像计算机断层成像一样，这些模式要求的是Acquisiti 在投影数据上，然后将投影数据重构为水平(或水平)切片图像。SPECT系统可以围绕自定义检测器阵列设计。但情况通常是这样的。 Y是基于一个或多个高质量的愤怒相机，围绕身体旋转，以获得一系列不同角度的投影图像。然而，在其他的想象中，没有适当的类比。PET测量正电子湮没线的位置，这是一个产生两个SIMU的事件。511 keVγ光子(或湮没光子)。后累加 针对这些重合线中的许多，生成了活化线积分，并采用了CT重建方法。巧妙地运用它。当X射线穿过某种物质时,一些光子被吸收，强度呈指数下降。未被吸收的光子通过物体并被探测器接收。模拟信号被放大并转换成 一种电子流，然后转换成数字信号，输入计算机处理和重建图像，以供诊断使用。

单PET核医学成像具有早期检测灵敏度等优点，无法与其他诊断设备相媲美。然而，由于医学的局限性及其原理，其定位精度还不够高。一些制造商后来将PET和CT设计为一体。PET显像和CT成像同时根据扫描的需要，将两幅图像融合在一起，实现更好的识别和定位。

正电子发射断层扫描作为-种生物医学研究技术和临床诊断手段，是核医学成像装置中最为重要的应用之一。PET是基于这样一种思想:向生物体内部注射正电子同位素标记的化合物而在体外测量它们的空间及时间分布。

关键词：医学；成像；模拟；重建；PET;CT

目录

摘要

Abstract

一． 课题研究的意义，国内外研究现状和发展趋势 -1

（1）课题研究的意义-1

（2）国内外研究现状-1

（3）发展趋势-2

二、 Monte Carlo方法及其在放疗中的应用-3

1.Monte Carlo方法      -3

2.Monte Carlo模拟-3

3.Monte Carlo方法在放射治疗中的应用 -4

3.1治疗机射线束的模拟 -4

3.2治疗计划设计 -5

3.3影像重建 -5

4. Monte Carlo积分法和插值法的测试与比较-5

5. Monte图像-6

6.结论-7

三、GATE:一种用于辐射层析成像的蒙特卡罗模拟技术-7

1．GATE:-7

2.GATE电磁过程-8

3.GATE电离-9

2.用于强子和离子-9

3.对于离子-9

4.GET光电效应的测试和模拟-9

5.正电子和电子湮没-10

6.下载Geant4-11

6.1 编译-11

6.2安装-11

7.结论-13

四、 PET/CT以及滤波反投影法的模拟和重建-13

1.PET/CT机器-13

2.PET和CT 的基本原理-13

3.康普顿散射-14

4.PET系统的模拟-15

4.1在GATE建设PET系统-15

4.2模拟输出-15

4.3模拟散射-16

4.4模拟实验-16

4.5处理数据-17

5.图像重建-18

6.Matlab实现FBP算法-19

6.1滤波反投影法-19

6.2实验步骤-20

6.3Matlab源代码-22

6.4Matlab操作程序-23

7.结论-25

致 谢-27