一种基于GATE平台的荧光CT系统模拟方法

摘要

本发明提供一种基于GATE平台的荧光CT系统模拟方法，涉及医疗设备技术领域。包括多个荧光CT子系统的设置过程，每个荧光CT子系统的设置包括可视化模块设置、世界模块设置、探测系统模块设置、几何模块设置、材料模块设置、伪随机模块设置、物理效应模块设置、常用粒子源模块设置、数字转换模块设置、时间控制模块设置和输出模块设置。本发明采取多探测器优化系统结构和多子系统联合方法，最终得到一个完整的模拟系统，有效解决荧光系统利用率低、GATE仿真运算速度慢等问题，通过模体设置有效探究金粒子浓度、空间位置等因素对成像的影响，并且模拟产生的数据对研究XFCT的重建算法具有很大价值，提供的生数据更加接近真实情况。

主权项

一种基于GATE平台的荧光CT系统模拟方法，其特征在于，该方法包括多个荧光CT子系统的设置过程，每个荧光CT子系统的设置包括可视化模块设置、世界模块设置、探测系统模块设置、几何模块设置、材料模块设置、伪随机模块设置、物理效应模块设置、常用粒子源模块设置、数字转换模块设置、时间控制模块设置和输出模块设置，具体模拟方法为：步骤1：设置GATE平台的可视化模块，具体设置可视化组件、根据用户的观察需要来定义整个系统的用户观测角度和放大倍数，并设置世界体、放射源、探测器、准直器、模体和射线轨迹的可见性；步骤2：设置GATE平台的世界模块，具体设置世界模块结构和材料；步骤3：设置GATE平台的探测系统模块，具体设置探测系统为GATE平台中提供的探测系统中的一个系统或多个系统的组合；步骤4：设置GATE平台的几何模块，具体包括探测器模块、准直器模块(2)和模体模块的几何设置；所述探测器模块设置为包括15个荧光探测器(3)和一个普通CT探测器(4)，所述15个荧光探测器(3)均为相同规格的碲锌镉探测器，各荧光探测器(3)与被探测中心的间隔角度为固定角度，且各荧光探测器(3)表面垂直于各自中心到被测中心的连线，形成一个半包围结构的探测器组，所述普通CT探测器(4)为一个材料为碘化铯的探测器，设于放射源相对于被测模体的对侧；所述准直器模块(2)与荧光探测器(3)配套设置，所述准直器模块为一个半环形铅板，所述半环形铅板上设有15个均匀分布的小孔(1)，所述小孔(1)为空气填充的圆台；每个小孔(1)与每个荧光探测器(3)配套设置，并设于被测模体与各个荧光探测器(3)中心连线的中心，所述圆台上底面朝向被测模体，下底面朝向荧光探测器(3)；所述模体模块设置为一个圆柱型水模体(5)，被测模体被包含在水模体(5)内，所述被测模体包括若干个被测子模体；步骤5：设置GATE平台的材料模块，调用GATE平台默认的材料数据库，手动添加碲锌镉、碘化铯和氯化金化合物；步骤6：设置GATE平台的伪随机模块，具体设置随机发生器的引擎和种子点；步骤7：设置GATE平台的物理效应模块，选择粒子传播过程中与所接触或靠近的介质发生的所有物理过程，设置物理效应为标准光电效应和原子退激效应；步骤8：设置GATE平台的常用粒子源模块，用于模拟现实中的放射源，具体设置放射源类型及其能谱分布、粒子的放射性活度、粒子类型、粒子能量、放射源的形状和光源发射角度，放射源设于准直器中间的小孔内部；步骤9：设置GATE平台的数字转换模块，具体设置数字转换模块加入加法器模块、读出模块及读出模块的采样深度，进行数字化、触发逻辑控制以及能量调节和空间位置的模糊化处理，设置阈值模块及阈值模块的阈值，进行初步能量滤波；步骤10：设置GATE平台的时间控制模块，设置时间切片长度、时间切片开始时间和时间切片截止时间；步骤11：设置GATE平台的输出模块，设置数据输出格式和输出文件的名称；步骤12：设置多个荧光CT子系统，每个荧光CT子系统都进行前述的步骤1至步骤11的设置；步骤13：多个荧光CT子系统运行GATE模拟，运行结束后对输出数据进行划分、叠加及迭代重建处理，得到荧光CT投影和重建结果。