MicroSPECT(micro single photon emission computed tomography)是专用于小动物成像的分子核医学设备.为了准确研究复杂放射源分布条件下光子在MicroSPECT成像系统中的输运过程,使用GATE程序模拟了基于H8500位置灵敏光电倍增管和针孔准直器的MicroSPECT系统,并在清华高性能计算集群上实现了GATE程序的并行化模拟.通过并行计算有效地提高了模拟速度,分别获得了点源、线源、Derenzo模型、Moby模型的投影数据及用于迭代断层图像重建的系统点扩展函数(point spread function,PSF)数据.

为使小动物成像专用的MicroSPECT(micro single photon emission computed tomography)达到预期的分辨率和灵敏度指标,基于Monte Carlo方法对针孔准直器和成像系统参数进行设计并确定了两套设计方案.方案A保证灵敏度不低于9.19×10-6s-1Bq-1,且视野中心位置的分辨率不差于1.0 mm;方案B在保证分辨率好于1.2 mm的前提下,可达到5.86×10-5 s-1Bq-1的灵敏度.进一步采用Monte Carlo方法估计了γ光子的准直器孔壁穿透效应和Compton散射效应对投影数据的影响.结果表明穿透效应在方案A和B中对投影数据的贡献分别为28.6%和40.4%,而散射光子的贡献分别为12.4%和12.9%.

为了验证MieroSPECT系统的探测器的设计方案,使用DETECT2000进行闪烁晶体内光子输运过程的Monte Carlo模拟.MieroSPECT系统探测器部分使用4个探测面积为49 mm×49 mm的位置灵敏光电倍增管H8500拼接组成.与之配合的闪烁晶体阵列的面积为103.75mm×103.75mm,像素大小为1.45mm×1.45mm.电子学电路通过位置权重法计算闪烁事件发生的位置.结果表明,闪烁晶体阵列中有效成像像素为55×55,且光电倍增管的拼接部分仍然具有探测能力,初步证明了该系统设计的可行性.