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STIR库中用于列表模式和正弦图投影数据的飞行时间PET图像重建模块的实现与验证

DOI：10.1088/1361-6560/aaf9b9 期刊：Physics in Medicine and Biology 出版年份：2018 更新时间：2025-09-23 15:19:57
摘要： 本文描述了开源断层图像重建软件STIR对飞行时间（TOF）正电子发射断层扫描（PET）的支持实现，涵盖列表模式与正弦图数据两种格式。我们采用开源GATE蒙特卡罗工具箱生成的模拟数据进行验证与性能表征，其TOF配置范围为81.2至209.6皮秒。通过校正晶体长度导致的计时分辨率衰减，实现了符合探测器的分辨率修正。列表模式与正弦图数据的重建对比显示，在TOF与非TOF情况下，相对绝对误差指标均具有良好一致性。为缩短重建时间，我们评估了沿响应线（LOR）截断TOF核函数的效果——剔除超过四倍TOF标准差的LOR元素可在保证图像质量的前提下实现约45%的显著加速。进一步缩小核函数范围虽能额外提升速度，但会导致重建图像误差逐渐增加。如预期所示，TOF重建在对比度恢复系数（CRC）和信噪比（SNR）方面均优于非TOF重建：TOF模式下CRC收敛更快且噪声更低；早期迭代中TOF的SNR更优但会快速衰减。更高计时分辨率可进一步提升重建性能，而TOF时间仓合并对重建图像影响甚微。
作者： Nikos Efthimiou，Elise Emond，Palak Wadhwa，Christopher Cawthorne，Charalampos Tsoumpas，Kris Thielemans
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

STIR库中针对列表模式和正弦图投影数据的飞行时间PET图像重建?？榈氖迪钟胙橹?。

研究成果

该研究验证了在STIR库中添加列表模式和正弦图数据的飞行时间（TOF）重建方法，结果表明在CRC和SNR方面，TOF重建的性能优于非TOF重建。该实现将在STIR库的下一版本中作为开源代码发布。

研究不足

当前的TOF实现比非TOF实现更慢，因为TOF核建模是在非TOF的LOR元素上即时应用的。未来的工作包括为具有足够可用内存的系统实现TOF系统矩阵的缓存，并修改光线追踪算法以直接支持TOF分箱。

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