圖 60Co時(shí)間校正示意圖，可采集任一探測器與其他所有探測器的符合數(shù)據(jù)
在國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（批準(zhǔn)號：12075267、12275291、12175265）資助下，中心研究團(tuán)隊(duì)在核電子學(xué)與探測技術(shù)領(lǐng)域取得重要進(jìn)展。研究成果以《基于60Co級聯(lián)光子的晶體級時(shí)間校正技術(shù)及其在長軸動物PET系統(tǒng)中的應(yīng)用》（Crystal-level timing calibration using cascaded photons of 60Co point source for long axial animal PET system）為題，發(fā)表于國際權(quán)威期刊《醫(yī)學(xué)與生物物理》（Physics in Medicine & Biology ）。論文鏈接：https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1361-6560/adabaf。
時(shí)間校正是正電子發(fā)射斷層成像（PET）系統(tǒng)性能優(yōu)化的核心環(huán)節(jié)，直接影響系統(tǒng)時(shí)間分辨率、偶然符合事件抑制能力及成像質(zhì)量。當(dāng)前主流技術(shù)依賴正電子源（如68Ge棒源）產(chǎn)生的湮滅光子對，需通過多角度旋轉(zhuǎn)采集數(shù)據(jù)并迭代計(jì)算晶體間時(shí)間偏差，存在三大技術(shù)瓶頸：1、棒源長度及旋轉(zhuǎn)半徑需精確匹配設(shè)備參數(shù)，操作復(fù)雜；2、多位置數(shù)據(jù)采集導(dǎo)致校正流程耗時(shí)；3、迭代算法易引入累積誤差，限制高精度時(shí)間分辨率（TOF-PET）的實(shí)現(xiàn)。
研究團(tuán)隊(duì)提出基于60Co級聯(lián)光子的晶體級時(shí)間校正方法，突破傳統(tǒng)技術(shù)局限。該技術(shù)利用60Co衰變過程中級聯(lián)發(fā)射的1175 keV與1332 keV雙光子（時(shí)間間隔0.7 ps，遠(yuǎn)低于PET系統(tǒng)百皮秒量級分辨率），實(shí)現(xiàn)全響應(yīng)線時(shí)間偏差同步標(biāo)定。創(chuàng)新性體現(xiàn)在：
1、流程簡化 ：單點(diǎn)源靜態(tài)定位（系統(tǒng)中心）即可覆蓋全部探測器符合事件，較傳統(tǒng)方法數(shù)據(jù)采集效率得到大幅度提升；
2、誤差消除 ：直接解析晶體絕對時(shí)間偏差，避免迭代算法誤差（<10 ps）與機(jī)械定位偏差（<0.1 mm）；
3、普適性擴(kuò)展 ：除環(huán)狀探測器系統(tǒng)外，該方法也適配平板型、頭盔型等非對稱PET架構(gòu)，可為多模態(tài)設(shè)備校準(zhǔn)提供通用解決方案。
基于自主研發(fā)的長軸動物PET系統(tǒng)（軸向213 mm），研究團(tuán)隊(duì)完成全晶體通道時(shí)間校正，利用團(tuán)隊(duì)研發(fā)的電子學(xué)系統(tǒng)和基于60Co級聯(lián)光子的符合時(shí)間校正方法校正后，系統(tǒng)時(shí)間分辨率較校正前提升83%，偶然符合事件占比降低至18.5%。經(jīng)校正前后大鼠腦部18F-FDG動態(tài)成像對比，校正后圖像信噪比（SNR）提高35%，示蹤劑代謝邊界清晰度顯著增強(qiáng)。
該研究成果通過蒙特卡羅模擬與實(shí)驗(yàn)雙重驗(yàn)證，相關(guān)算法已集成至國產(chǎn)PET控制系統(tǒng)。該技術(shù)為新一代高性能TOF-PET系統(tǒng)的研制提供了關(guān)鍵技術(shù)儲備。
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