近年来，计算机技术的进步带动了各门学科的发展。在核医学领域中，以计算机作为数据存储和图象重建工具的SPECT成像技术也取得了长足的进步。分辨率和灵敏度是SPECT成像技术的两个重要参数，它们直接影响到探测时间和图像质量。高分辨率高灵敏度的SPECT是目前核医学影像领域的研究热点，它在临床诊断方面有着重要的意义。以往的研究工作已经证明，增加探头数目的多探头SPECT可提高灵敏度，减少探测时间；另一方面，改变SPECT的准直器也是提高灵敏度和分辨率的有效手段，针对小动物设计的MicroSPECT和Webb等人提出的旋转型平板准直器SPECT就在准直器方面做了改进，得到较为理想的结果。 本文在旋转型平板准直器SPECT的基础上，提出了断层屏蔽SPECT的物理模型，用平行铅板阵列取代传统的平行孔准直器，固定在闪烁体探测器表面，并与探测器成为一个整体环绕人体旋转。每两个平行铅板就形成了一个断层，断层内的放射源发出的γ光子由于铅板的屏蔽作用只会被该断层的探测器接收到。与传统的SPECT成像方法比较，在断层内取消屏蔽结构的断层屏蔽SPECT具有灵敏度高和数据获取速度快的特点，但也存在断层内计数曲线半宽度过大的不足。为了克服这一缺点，本文利用衰减层材料对γ射线的衰减作用，探讨了在平行铅板的每个断层内加入衰减层的情形，得到衰减型断层屏蔽SPECT的成像方法，上述两种SPECT的探测过程需要准直器与探测器同时转动，为简化机械驱动装置，本文又提出了圆环铅板断层屏蔽SPECT的物理模型，用圆环铅板阵列作准直器，在探测器旋转的过程中，圆环铅板可保持静止不动。 为了说明这三种SPECT物理模型的性能和实用价值，本文从理论的角度推导了它们的性能，如：断层内计数曲线的半宽度，灵敏度、轴向分辨率和信噪比，并用公式的形式表示出来，从中可看到这三种SPECT的灵敏度明显高于平行孔准直器SPECT，相应的信噪比也有大幅提高，而轴向分辨率基本相同。由于目前对这三种SPECT的研究还处在理论阶段，还无法在实验中验证它们的性能，本文采用MCNP程序模拟了三种SPECT的成像过程。MCNP是一种利用蒙特卡罗方法模拟计算光子、中子和电子输运方程的计算程序，在核医学领域的计算机模拟中已经得到了很好的应用。通过MCNP程序模拟得到的三种断层屏蔽SPECT成像数据，进行适当的变换就可得出SPECT性能的模拟值，可明显看到模拟值与理论值符合较好，也证实了这三种SPECT在灵敏度、信噪比方面的优越性。