@article { author = {Alibeigi, E. and Riazi, Z. and Movafeghi, A. and Askari, M.}, title = {Image reconstruction of proton computed tomography modelled by Geant4 Monte Carlo toolkit}, journal = {Journal of Nuclear Science and Technology (JONSAT)}, volume = {42}, number = {4}, pages = {35-43}, year = {2021}, publisher = {Nuclear Science and Technology Research Institute}, issn = {1735-1871}, eissn = {2676-5861}, doi = {10.24200/nst.2021.1309}, abstract = {Accuracy in the treatment planning of proton therapy depends on the accuracy of the information used to calculate the relative stopping power of tissues in the patient's body. This information is obtained from x-ray computed tomography images using a calibration curve to convert Hansfield numbers to relative stopping power values. Using x-ray computed tomography images leads to errors in estimating the proton range and the proton dose distribution in the treatment plan program. But applying the proton computed tomography eliminates this error and directly calculates the relative stopping power map of the tissues. In the present study, a modern proton computed tomography imaging system was simulated using the Monte Carlo Geant4 toolkit by tracing particle-to-particle trajectory. The purpose of this simulation was the improvement of density resolution of tissue without dose increment. The standard CIRS 062M phantom was irradiated with a 300 MeV proton beam. The energy, position, and direction of particle movement values before and after the phantom were stored in the root file by nuclear detectors. The image matrix phantom was reconstructed as a relative stopping power map using three radon analytical algorithms. The comparison was made regarding dose, density resolution, and RMSE concerning real phantom image data. The proposed algorithm improved the density resolution from 9.1% to 4.3% and RMSE from 26.43% to 6.81% by correcting the angles of the projections at the same dose level.}, keywords = {pCT,Electron Density Phantom,CIRS062M,Reconstruction,FBP}, title_fa = {بازسازی تصاویر حاصل از مدل‌سازی مقطع‌نگاری رایانه‌ای پروتون با استفاده از ابزار مونت‌کارلوی Geant4}, abstract_fa = {دقت در طراحی‌ درمان پروتون‌درمانی بستگی به صحت اطلاعاتی دارد که برای محاسبه RSP بافت‌ها در بدن بیمار به‌کار می‌رود. این اطلاعات از تصاویر xCT و با استفاده از منحنی کالیبراسیون مورد نیاز برای تبدیل اعداد هانسفیلد به مقادیر RSP حاصل می‌شود. استفاده از‌ xCT منجر به ایجاد خطا، در تخمین برد و محاسبه دز پروتون در طراحی ‌درمان می‌شود. ولی با به‌کارگیری pCT در مد انتگرال نهشت انرژی، این خطا حذف شده و نقشه RSP بافت‌ها به‌طور مستقیم محاسبه می‌شود. در این مطالعه، یک سیستم مدرن تصویربرداری pCT با قابلیت ردیابی ذره به ذره، با استفاده از ابزار مونت‌کارلو Geant4 شبیه‌‏سازی شد. هدف از این شبیه‌‏سازی، بهبود رزولوشن‌چگالی تصاویر بافت‏‌ها بدون افزایش دز می‌‏باشد. فانتوم استاندارد CIRS062M با انرژی پروتون MeV 300 پرتودهی شد و مقادیر انرژی، موقعیت و جهت ‌حرکت ذرات قبل و بعد از فانتوم توسط آشکارسازهای هسته‏‌ای در فایل root ذخیره شدند. ماتریس تصویر فانتوم به‌صورت نقشه RSP بافت‌‏ها با استفاده از سه الگوریتم تحلیلی رادون بازسازی و نتایج از نظر مقدار دز، رزولوشن‌ چگالی و RMSE نسبت به داده‌های تصویر فانتوم مقایسه شد. الگوریتم پیشنهادی با اعمال تصحیح زاویه افکنده‌ها در سطح دز برابر، منجر به بهبود رزولوشن‌ چگالی از 1/9% به 3/4% و RMSE از 43/26% به 81/6% شد.}, keywords_fa = {مقطع‌نگاری رایانه‌ای پروتون,فانتوم چگالی الکترونی,CIRS062M,بازسازی,FBP}, url = {https://jonsat.nstri.ir/article_1309.html}, eprint = {https://jonsat.nstri.ir/article_1309_b4775257ab760bd1754a3fcf2cdd7311.pdf} }