高端紧凑型临床前台式全身PET成像设备——β-CUBE（2017年美国核医学与分子影像学会年会）

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作者：MolletPieter¹, DeprezKarel¹,Vandeghinste Bert¹, Neyt Sara¹,Marcinkowski Radoslaw², Vandenberghe Stefaan², VanHolen Roel² 

单位：1. MOLECUBES比利时，根特

           2. IBiTech– MEDISIP – INFINITY根特大学，比利时

目的：

为进一步改进临床前PET设备的成像质量，新一代设备应提高图像的空间分辨率和灵敏度（理想情况下，这并不会增加设备的总成本）。借助于读取率高、交互能力强的单晶片闪烁体，Molecubes开发了一套紧凑型的临床前PET成像系统——β-CUBE。下面我们将就该设备的外观设计、规格、性能和体内成像效果进行介绍。

方法：

环形探测系统由9个探测模块组成，每个探测模块的内径为76mm，其轴向视野长332.5px，能够实现小鼠和大鼠的全身成像。每个模块包含尺寸为25.4×25.2×8mm的LYSO单晶片闪烁体以及硅光电倍增管（Hamamatsu MPPC）。其中，珀贴儿冷却器控制硅光电倍增管的温度维持在恒定的23摄氏度。专门读取的电子设备读取MPPC每个像素的信号。所有探测器均连接5个重合板。采集服务器和图像重建服务器都集成在25.4×25.2×8mm大小的系统中。其中，采集服务器依靠GPU的数据时间定位功能获取像素信号，而图像重建服务器实现以OSEM法重建图像则是基于对GPU通道的响应，并且最终获得的图像格式符合用户使用的DICOM标准。PET图像重建的衰减图来自于前面使用的、能够以很少剂量（低于6mGy的剂量就可实现小鼠快速全身成像）实现亚分钟级别成像的微型CT设备X-CUBE。β-CUBE和x-CUBE这两个设备可借由无线通讯器与掌上电脑和个人电脑通过一个集成软件进行联通。连续进行PET、CT扫描时，可公用同一个小动物载物床，且最终会自动进行不同模态的图像融合。

连续的深度交互功能可以进一步提高图像的空间分辨率，50次的OSEM迭代法计算即可完成图像的重建。PET设备探测器的内在分辨率可用0.4mm的平行光束测量，而对于空间分辨率，可使用点光源、热棒掩模以及美国电器制造商协会（NEMA）图像质量掩模的均匀性和恢复情况进行评估。

结果：

探测器的本征分辨率在半高全宽(FWHM)下为0.76mm. 重建图像在视野中心（CFOV）处的切向、轴向空间分辨率分别为0.874mm(FWHM)和0.780mm(FWHM)。径向空间分辨率作为径向坐标的函数几乎是恒定的，径向在距离中心10mm处的分辨率为0.9mm（FWHM）,而在距离中心25mm处的分辨率为1.15（FWHM）。做热棒掩模成像时，几乎0.88mm的热棒都可见，0.7mm的热棒可以区分。图像均匀度为16.6%，热棒恢复系数为0.28-0.96.中心视野的绝对峰值灵敏度为10.2%。采用NaF-F18和F18-FDG显影的小鼠和大鼠体内扫描显示，系统的分辨率和灵敏度在整个视野范围内是精确的，并且拥有巨大的定量动态成像潜力。

结论：

β-CUBE是一台真正的啮齿动物高端PET成像系统，其紧凑、便携的外观设计可以安装在任何标准实验台上，并能够实现亚毫米级别高灵敏度的小鼠全身静态成像。

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