文献信息
南京航空航天大学核科学与技术系、工业和信息化部先进核技术与辐射防护重点实验室、南京医科大学附属第一医院江苏省医院核医学科等团队的研究成果Compton-camera-based radiopharmaceutical imaging with an attenuation-corrected LM-MLEM reconstruction strategy（基于康普顿相机的放射性药物成像，采用衰减校正的LM-MLEM重建策略）在学术期刊《Radiation Measurements》上发表。平生公司的小动物PET/CT（型号：Super Nova）产品在论文中提供了重要的大鼠PET/CT图像和定量分析。

该研究的通讯作者为通讯作者为南京航空航天大学核科学与技术系耿长冉副教授和南京医科大学第一附属医院核医学科田锋博士。

文献背景
康普顿相机因其宽能量探测范围和高探测效率在核医学中引起了人们的关注，显示出对各种诊断与治疗同位素在体分布的监测潜力。然而，目前康普顿相机在核医学成像中的应用的一个限制是缺乏校正人体组织衰减的合适方法。本研究旨在提出一种精确的系统矩阵概率模型，明确人体组织结构对伽马射线衰减的效应规律，以对康普顿成像结果进行精确的组织衰减校正。该模型计算成像空间像素和探测器位置之间的组织衰减概率，并在列表模式最大似然期望最大化（LM-MLEM）算法中集成到系统矩阵和灵敏度矩阵的计算中。为了验证这种衰减校正的LM-MLEM（AC-LM-MLEM）算法，本研究使用GEANT4模拟和[¹⁸F]FDG放射性药物和3D-CZT康普顿相机的实验以及Sprague-Dawley大鼠开展研究。蒙特卡罗模拟结果显示，采用AC-LM-MLEM算法后重建所得的规则源分布与设置源分布结果相一致。进一步，在实验的成像结果中，AC-LM-MLEM算法重建的高放射性区域与临床使用的正电子发射断层扫描/计算机断层扫描（PET/CT）重建结果基本一致。对重建结果的定性和定量分析表明，本研究所提出的AC-LMMLEM算法可以有效地校正组织衰减，提高了康普顿重建精度。

实验方法
大鼠动物实验
在验证了AC-LM-MLEM算法的可行性后，使用体重约315g、最大宽度为6cm的雄性SD大鼠进行动物成像实验。选择。在使用二氧化碳对大鼠进行安乐死后，进行了腹部中线切口。将含有活度约为1.81 MBq（49μCi）的[¹⁸F]FDG的放射性胶囊放置在腹腔内的中心位置。另一个具有相同活性的放射性胶囊被皮下植入，分别模拟深部和浅部区域的病变。

在包埋含有放射性药物的胶囊后，对大鼠进行PET/CT成像。Super Nova小动物PET/CT(平生医疗科技有限公司)系统用于大鼠的PET/CT成像实验。以5分钟的数据采集时间获取大鼠体内辐射分布信号，并使用OSEM算法重建PET图像（21个子集，五次迭代）。PET/CT成像后，使用距离转台中心15cm的3D-CZT相机进行康普顿成像。将大鼠垂直放置在转台上，深胶囊直接位于转台中心上方。为确保检测到的数据准确反映大鼠的衰减情况，转台每22.5秒旋转一次, 每次测量持续1分钟，共覆盖16个角度。不同角度获取的探测数据被组合在一起形成康普顿事件集，用于康普顿重建。

所有实验均在中国南京医科大学附属第一医院江苏省医院核医学科进行。

实验结果
大鼠实验结果
结果表明，SBP算法可以大致识别大鼠体内两个点源的位置，但分辨率较差，难以对两个源区域进行精准区分。迭代算法都准确地重建了放射性胶囊的位置，AC-LM-MLEM重建的放射性分布与PET/CT重建结果一致。AC-LM-MLEM恢复了大鼠组织引起的衰减，而Maxim算法未能实现组织对射线的衰减校正，导致重建区域放射性活度存在明显差异。

图. 大鼠实验结果。（a） CT图像，像素为0.2×0.2×0.2 mm。（b）根据CT值计算的灵敏度矩阵。（c） PET/CT图像，像素为0.5×0.5×0.6 mm，作为真实源分布的参考。（d） SBP重建结果。（e） Maxim算法重建结果。（f） AC-LMMLEM重建结果。（g） –（i）通过叠加2D图像获得的三种重建算法的3D重建结果。根据PET/CT成像期间获得的CT图像描绘大鼠身体模型。

文献结论
在这项研究中，提出了一种AC-LM-MLEM算法，能够对生物体内复杂辐射源分布情况进行精确的康普顿三维重建，并实现了组织衰减的影响校正。通过搭建多角度探测样机对SD大鼠进行在体放射性药物分布成像实验，验证了该算法的重建效果，有效地补偿了组织衰减。这一进展有望推进康普顿相机在核医学中的临床前/临床应用。

使用设备

                                                 Super Nova^® Micro PET/CT（III 代外观图）