为了研究葡萄糖在人脑中的代谢过程,通常使用放射性药物18F-FDG(氟代脱氧葡萄糖)作为示踪剂,并采用正电子发射断层成像技术对人脑进行动态扫描。葡萄糖在人脑中的代谢过程可以用三室模型来建模,利用FDG-PET成像数据可以求解出模型的参数,进而可以计算出大脑各个区域的葡萄糖代谢率。本文主要研究了利用FDG-PET数据求解三室模型的问题,并提出了两种易于在临床上应用的FDG-PET定量计算方法。包括以下内容：第一,三室模型的定量分析方法及其影响因素研究。目前常用的三室模型的定量分析方法有NLS方法、LLS方法、GLLS方法和Patlak图形法等。本文使用模拟数据系统地评估了这几种传统的算法,分析了每种方法的优点和存在的问题。然后,讨论了与三室模型相关的各种理论问题,包括参数的唯一性,扩展区域的参数,平衡态,PET空间分辨率的影响,延迟扫描方案和使用参考区域代替输入函数等,并使用模拟数据对其中的几个问题作了评估。第二,获取输入函数的新方法研究。三室模型的定量计算需要使用模型的输入函数和输出函数。模型的输出函数是组织的放射性时间活度曲线,可以通过动态PET扫描来获得；模型的输入函数是血浆的放射性时间活度曲线,在传统的方法中,血浆时间活度曲线是由多次动脉抽血的方法得到的。在临床应用中,动脉抽血存在风险且操作繁复,这是定量分析的方法应用于临床的最大障碍。在本文中,我们在前人工作的基础上提出了两种从图像获取输入函数的方法,程序的人工干预成分被减少到最小,从而加快了数据处理的效率,校正需要使用的血样仅分别为两个和一个,大大提高了定量分析方法应用于临床的可能性。根据这些方法的特点,在PET设备的性能进一步提高之后,不抽血的方法是完全可能的。