ارزیابی سیستم تصویربرداری ترکیبی کامپتون-مقطع‌نگاری گسیل پوزیترون به منظور بهبود کیفیت تصویر با استفاده از شبیه‌سازی مونت کارلو

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

دانشکده مهندسی انرژی، دانشگاه صنعتی شریف، صندوق پستی: 1114-14565، تهران - ایران

چکیده
ترکیب تصویربرداری کامپتون و مقطع‌نگاری گسیل پوزیترون که به سیستم تصویربرداری ترکیبی کامپتون-مقطع نگاری گسیل پوزیترون (Compton-PET)، نیز معروف است، به دلیل بهبود قدرت تفکیک فضایی و حساسیت تصویربرداری نسبت به تصویربرداری PET به تنهایی، مورد توجه قرار گرفته است. سیستم شبیه‌سازی شده Compton-PET، از دو حلقه آشکارساز هم مرکز تشکیل شده است. حلقه داخلی با قطر کوچکتر، آشکارساز پراکندگی کامپتون، پراکننده و حلقه خارجی که دارای دو کاربرد آشکارسازی پراکندگی کامپتون و آشکارساز PET می‌باشد، جاذب نامیده می‌شود. با توجه به اهمیت و کاربردهای فراوان تصویربرداری PET، هدف از انجام این پژوهش، استفاده از رویکرد تصویربرداری Compton-PET و شبیه‌سازی این سیستم با ابزار 4GEANT، به منظور رسیدن به خروجی تصویر بهتر از طریق افزایش قدرت تفکیک فضایی است. در این شبیه‌سازی، هندسه دو حلقه آشکارساز که متشکل از کریستال‌های مکعبی برای آشکارساز جاذب و آشکارساز پراکننده در داخل محیط جهان است، در نظر گرفته شد. چشمه پرتوزای‌ گاما از نوع که ساطع کننده گامای با انرژیkeV 511 است در فانتوم Micro-Derenzo قرار داده شد. در این پژوهش، بازسازی تصویر به روش الگوریتم مبتنی بر تکرار MLEM با تعداد 20 تکرار انجام شده است. طبق نتایج بدست آمده، مقدار FWHM، mm 8/2 گزارش شده است. جهت اعتبارسنجی، نتایج مستقیما با استاندارد NEMA NU 2-2007، که برای اندازه‌گیری و گزارش پارامترهای عملکرد توموگرافیک گسیل پوزیترون (PET) ارائه شده است، مقایسه شد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

Evaluation of combined Compton-positron emission tomography imaging system to improve image quality using Monte Carlo simulation

نویسندگان English

F. Daei Ghafuri Basir
M. Gaffari
S.A. Hosseini
Faculty of Energy Engineering, Sharif University of Technology, P.O.BOX: 1114-14565, Tehran - Iran
چکیده English

The combination of Compton imaging and positron emission tomography, which is also known as the combined Compton-positron emission tomography (Compton-PET) imaging system, has received attention due to the improvement of spatial resolution and imaging sensitivity compared to PET imaging alone. Compton-PET simulated system consists of two concentric detector rings. The inner ring with a smaller diameter is called the Compton scattering detector, the scatterer, and the outer ring, which has the dual use of Compton scattering detection and PET detector, is called the absorber. Considering the importance and many applications of PET imaging, the purpose of this research is to use the Compton-PET imaging approach and simulate this system with the 4GEANT tool, to achieve a better image output by increasing the spatial resolution. In this simulation, the geometry of two detector rings consisting of cubic crystals for the absorbing detector and the scattering detector inside the universe was considered. The gamma radiation source of the type that emits gamma with energy 511 keV was placed in the Micro-Derenzo phantom. In this research, image reconstruction is done using the MLEM iteration algorithm with 20 iterations. According to the obtained results, the value of FWHM is reported as 2.8 mm. For validation, the results were directly compared to the NEMA NU 2-2007 standard, which is provided for the measurement and reporting of positron emission tomography (PET) performance parameters.

کلیدواژه‌ها English

Compton-PET imaging system
Spatial resolution
MLEM
Monte Carlo Simulation
GEANT4
NEMA

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 17 آذر 1403