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功能分子影像学，是利用目前临床上广泛应用的医学影像技术，在分子水平上对生命体内部生理和病理过程进行无损伤实时成像的一门交叉学科，功能分子影像技术能够反映出生命体的功能性结构，具有传统影像成像手段所不具有的无创伤、实时、活体、特异、精细等优点。作为功能分子影像技术的杰出代表，正电子发射断层成像(Positron Emission Tomography，PET)技术，具备在疾病的功能、代谢改变等早期阶段发现异常的能力，对于疾病的诊断及生理功能的研究都具有至关重要的意义。本文着眼于功能分子影像领域，以PET技术作为基础，进行了与正电子成像技术相关的一系列研究和尝试，论文主要贡献如下：一、在国内首次采用大面积平面面板位置灵敏型光电倍增管(Flat Panel Position Sensitive PhotoMultiplier Tube，FP-PS-PMT)，构建了新型γ射线探测器，并对探测器的性能进行了测试与评价。通过实验测得的探测器固有空间分辨率达到2.0mm半高宽(Full Width Half Maximum，FWHM)，位置和能量分辨本领优良，空间线性度有显著提高。二、利用新型γ射线探测器，构建了平面正电子成像系统(Planar Positron Imaging System，PPIS)，对系统的各项性能进行了测试与评价。该系统具有良好的空间分辨率和系统灵敏度，在小动物的成像研究中亦显示出良好的性能。三、利用新型γ射线探测器，构建了双探测器符合断层成像系统(Dual-Head Tomography with Coincidence，DHTC)，完成了从串列数据模式向正弦图(Sinogram)的格式转换工作，并进行了初步的三维成像尝试。