正电子发射计算机断层成像（Positron Emission Tomography,PET）可用于生物体内部组织在进行新陈代谢过程中的极小尺寸层面的监测,在进行新型临床药物研究的过程中,小动物PET系统在其中有着非常重要的应用。目前基于离散晶体的小动物PET系统体积较大,且由于分辨率与灵敏度特性限制,在微小转移病灶准确检测等方面的应用还有差距。综合连续晶体的高灵敏度与高分辨率特性,探索极限综合性能,本文提出了一种基于连续LYSO晶体环的小动物PET系统,并且对其进行了系统设计与成像性能分析。首先,确定了连续LYSO晶体环小动物PET系统的材料和器件的选择,优化了传统PET系统探测器晶体与光电传感器的耦合方式,设计了Si PM阵列与晶体之间三种不同的耦合方案。其次,文章通过GATE仿真平台,以双端耦合方案为例进行了蒙特卡洛仿真分析,采用ROOT数据分析软件对仿真结果进行预分析,得到符合事件的能谱图,并且对晶体内部可见光子的分布进行了可视化分析,验证了系统的可行性。然后,文章通过对不同高度、不同角度入射伽马光子进行仿真,比较分析了双端耦合和内壁耦合两种设计方案中光子定位的分辨率和误差,结果显示在圆周角度解码上两者相差不大,且具有相似的解码规律。在高度方向上双端耦合方案的解码情况优于内壁耦合方案,有效视场内两者平均误差分别为±0.23 mm和±0.38 mm。内壁耦合存在边缘效应（边缘误差达到±1.76 mm）,导致视场范围减小（仅为19mm）,且其在不同高度的解码情况波动较大,综合多方面因素确定了系统最终的设计方案为双端耦合。接着,使用自编译程序从仿真结果中提取到了符合事件并且转换为符合线LOR信息,采用MLEM图像重建算法,对点源模型进行图像重建分析,验证了系统的计算机断层成像能力,参照NEMA的相关标准对系统的相关性能进行了评估,结果显示在X-Y平面内其分辨率为0.3 mm,在高度方向上其分辨率为1.1 mm,其空间分辨率相对于传统离散晶体结构的小动物PET系统有所提高。最后,对Derenzo仿体源进行图像重建分析,比较了不同迭代次数下的成像结果,选取了最佳迭代次数为30～50次,结果显示该设计方案可以清晰分辨半径为0.5mm以上的圆柱体源,验证了系统在成像视场内具有均匀的图像重建能力,其各区域轮廓图的峰谷比基本一致,平均峰谷比为2.55。连续LYSO晶体环小动物PET系统为疾病初期的病灶建模、新型药物研究与发明、肿瘤医学等诸多基础医学项目的科研提供了有力的支撑,为我国小动物PET成像设备的研发提供新的思路与相关技术。