正电子发射计算机断层扫描装置(Positron Emission Tomography,以下简称PET)以其独具的无创伤、动态评估生物体内各种器官的代谢水平、功能活动的特点,在肿瘤、心脑血管等重大疾病的预防和治疗中具有重要的应用价值。本文对PET图像重建过程中的关键问题进行了研究,并在以下方面取得进展。系统分析了放射性核素的衰变原理、基于回旋加速器的示踪剂生产方法以及放射性核素的聚集机制,为基于GATE模拟PET成像物理过程中放射源活度的选取和定义、闪烁晶体材料的选定、探测器环建模奠定基础。针对实际PET重建过程复杂,在重建算法研究过程中难以获得有效数据的问题,论文作者在Linux操作系统上成功构建了GATE核医学仿真平台,并基于开发平台建立microPET探测器仿真模型,成功模拟了核医学成像过程。基于matlab软件包以离线处理方式对原始符合事件按照径向距离进行编码,将编码后的数据存放于sinogram阵列中,采用滤波反投影(Filtered Back-Projection,以下简称FBP)方法研究了在二维数据采集基础上的单点、多点图像重建过程。为了消除二维数据图像采集重建过程中探测器灵敏度低、探测器隔板产生较为严重的伪影、重建速度慢的问题,本文采用单层重组(single slice re-binning,以下简称SSRB)方法实现了三维数据采集的单点和多点图像重建,为基于windows操作平台的PET图像重建工作站的研究打下基础。