早在19世纪科学界就开始了关于PSF衍射的理论研究，近年来，将PSF引入PET/CT系统是一项重要的技术革新。传统PET设备没有考虑探测器的几何形状对成像的影响，会导致PET的空间分辨率和信噪比从中心至周边视野逐渐降低。
PET的晶体和探测器成环状排列，且晶体有一定厚度，当γ光子抵达晶体时，在转换成闪烁光之前会穿行一段距离。因此，当γ光子来源于中心视野，入射角度与晶体垂直，系统能够正确判定响应线(LOR)的位置;而当γ光子来源于周边视野，其入射角度可能偏离垂直方向，则会穿行数个晶体后才转换为闪烁光，造成系统错误判定响应线的位置(图1)，导致空间分辨率和信噪比下降。
图1：γ光子来源于中心视野时，其垂直入射晶体，PET系统可准确判定响应线的位置;γ光子来源于周边视野时，其入射角可能偏离垂直方向，穿行邻近晶体后产生闪烁光，导致PET系统错误判定响应线的位置。虚线代表PET系统判定的响应线，粗箭头代表真实的入射γ光子。
西门子PET/CT系统引入实测PSF校正技术，其基于测量PET视野内不同位置的数百万个真实点源响应信息，描绘出整个视野内的点扩散特征，其后，在图像采集过程中记录每个γ光子的响应(点扩散)特征(图2)，在图像重建过程中依据点扩散特征将响应线恢复至真实位置(图3)，从而显著提高空间分辨率、降低噪声。
图2：PET采集过程中识别并记录γ光子的响应特征用于后期PSF校正。
图3：依据光子响应特征和实测的PSF函数，将响应线校正至真实位置。虚线代表PET系统判定的响应线，粗箭头代表真实的响应线。
PSF校正技术在实际应用中的效果如何呢?首先，在早期模型验证研究中 [1] ，PSF校正能够显著提升图像的分辨率、信噪比及对比度(图4)。
图4：拟人躯干模型PET显像。上图：PSF校正重建，下图：AW-OSEM迭代重建。模型包含4个12mm的球形插件，填充38uCi的68Ge;模型本底和肝插件填充18F，肝插件放射性浓度与本底之比为2:1。采用PSF校正技术后，图像空间分辨率、信噪比及热区对比度显著提升。AW-OSEM迭代重建图像上，球形插件从中心至周边视野放射性减低，且逐渐模糊，PSF校正重建图像上则更加稳定。
早期患者研究[1]显示：PSF技术能够明显提高PET脑部图像的质量(图5)。此外，PSF技术通过提高空间分辨率，也可明显提升小病灶的检出率(图6)和病灶的SUV值[2-6]。
图5：患者脑部PET图像。上图：PSF校正重建，下图：AW-OSEM迭代重建。51岁女性，体重69.4 Kg，注射18F-FDG 10 mCi 后90分钟行PET/CT脑部显像。采用PSF校正技术后，脑部图像分辨率、信噪比显著提升。
图6：PSF技术提升小病灶的检出率。上图：PSF校正重建，下图：常规迭代重建。(A)62岁女性，卵巢癌患者，箭头所示肝脏小病变在常规迭代重建图像上被遗漏，PSF校正图像上清晰可见。(B)74岁女性，淋巴瘤患者，左颈部小病变在常规迭代重建图像上被遗漏，PSF校正图像上清晰可见。
PSF技术能够与TOF(飞行时间)技术协同，进一步提升PET性能。TOF通过测量湮灭辐射产生的两个光子到达探测器的时间差，能够更加准确地定位湮灭辐射在响应线上发生的位置(图7)。西门子LSO晶体具有高截止、高时间分辨率的特性，与全覆盖的SiPM探测器结合，让TOF时间分辨率能够达到200ps量级。将TOF技术与PSF技术互相协同，不仅能够精准地校正响应线的位置，同时能够在响应线上更加准确地定位湮灭辐射(图8)，让PET的有效灵敏度、空间分辨率、信噪比等性能获得全面提升。
图7：t1和t2代表湮灭辐射产生的两个光子分别到达探测器的时间，计算两者的时间差(t1-t2)能够更加准确地判定湮灭辐射在响应线上的位置。
图8：TOF技术能够更加准确地在响应线上定位湮灭辐射发生的位置， PSF技术能够准确地恢复响应线的真实空间位置，两者协同可大幅提升PET的整体性能。
西门子实测PSF校正技术通过准确恢复响应线的真实空间位置，有效提高了图像的空间分辨率和信噪比，并与200ps 量级TOF相协同，进一步全面提升了PET系统的整体性能。
