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单光子发射计算机断层成像(SPECT，Single Photon EmissionComputed Tomography)是当代最先进的核医学成像技术之一，能够对生物体的代谢过程进行活体、无创、高分辨成像，在疾病的诊断和疗效评价方面具有重要应用价值。 然而，SPECT成像系统的复杂性造成图像质量下降。本论文分析了图像质量的影响因素，基于SPECT系统成像特点，针对其中两个关键的因素:系统几何偏移和准直器模糊，提出了几何参数校正方法和准直器-探测器响应补偿方法。几何参数校正是建立物体空间和投影空间精确映射关系的关键步骤。首先定义一组完整表征系统几何的几何参数;然后建立该系统几何下的投影模型;最后把投影模型计算的理论值与测量数据做拟合，用数学方法估计参数值。准直器-探测器响应补偿是补偿准直器模糊效应，获取高精度SPECT图像的关键步骤。论文分析了准直器-探测器响应分量，用蒙特卡洛模拟方法完成了准直器-探测器响应函数的建模。 本论文对SPECT系统从源到探测器响应的投影过程建模，投影模型包含了系统几何参数和准直器-探测器响应函数，准确描述了系统的真实投影过程。精确地投影模型是获得高质量图像的关键，为保证图像质量和定量分析精度，本论文将投影模型中包含上述两种补偿因素的成像算法应用于“中国科学院重大科研装备研制项目”小型SPECT/CT设备上，通过小型SPECT/CT扫描模型和动物活体的成像实验，进一步验证了该方法的正确性和可靠性。