ارزیابی اثرات تغییر ضخامت آشکارسازها بر کیفیت تصویر در تصویربرداری توسط دوربین کامپتون

دوربین کامپتون دستگاهی است که به منظور تصویربرداری از چشمه های گسیلنده گاما با انرژی بالا توسعه یافته است. مزیت این دوربین نسبت به دوربین های تصویربرداری SPECT، در حساسیت، نحوه آشکارسازی پرتو های گاما و استفاده از طیف وسیعی از انرژی پرتوهای گامای فرودی می باشد. تمامی موارد ذکرشده سبب گردیده که این دستگاه، کاربردهای ویژه ای جهت استفاده در موارد تصویربرداری پزشکی هسته ای و به خصوص هادرون تراپی داشته باشد. از طرفی بازسازی تصویر در دوربین کامپتون، نسبت به مدل های معمول بسیار پیچیده تر است و در واقع با نگاره های سطح-مخروطی مواجه هستیم؛ که در این رابطه روش های متفاوتی برمبنای روش تکرار به منظور بازسازی تصاویر توسعه یافته است. دوربین پراکندگی کامپتون شامل دو آشکارساز است که آشکارساز نزدیک تر به چشمه به منظور رخداد و ثبت پراکندگی کامپتون در این آشکارساز و دومین آشکارساز که در پشت آشکارساز ابتدایی قرار می گیرد (دورتر از چشمه)، برای جذب فوتون های پراکنده شده (توسط آشکارساز اول) طراحی شده است. موقعیت، انرژی و زمان برهم کنش توسط هر دو آشکارساز محاسبه می شود. به کمک انرژی نهشت یافته در دو آشکارساز و هم چنین ثبت موقعیت برهم کنش، زاویه گشودگی و راس مخروط کامپتون قابل محاسبه خواهد بود. در ادامه نیز با تصویر این مخروط ها در فضای تصویر و یافتن نقاطی که پیکسل های اختصاص یافته به مخروط ها تراکم بیش تری دارند می توان بازسازی تصویر را برای دوربین کامپتون و در یک رصد انجام داد. در این مقاله، شبیه سازی دوربین کامپتون در نرم افزار GATE صورت پذیرفته و اثرات تغییر ضخامت بر نحوه آشکارسازی دوربین کامپتون، برای یک فانتوم شامل چهار کره پرتوزا بررسی شده است. بازسازی تصویر به کمک الگوریتم LM-MLEM در نرم افزار MATLAB انجام شده است. نتایج نشان می دهد که تخمین ضخامت های بهینه برای آشکارساز پراکننده دوربین کامپتون، با توجه به الگوریتم متفاوت بازسازی و نیز توازن میان ثبت رویدادها در آشکارساز جاذب و پراکننده به شرایط تصویربرداری و نوع چشمه پرتوزا وابسته است، اگرچه برای آشکارساز جاذب، ضخامت موثر برای افزایش جذب هرچه بیشتر رویدادها مورد نیاز است. میزان تکرار بر کارایی الگوریتم تاثیر مستقیمی داشته و نیز مشخصات دوربین می تواند بر کیفیت تصویر، به شدت تاثیرگذار باشد.

Keywords:

Compton camera , Hadron therapy , Image Reconstruction , GATE. , دوربین کامپتون , هادرون تراپی , بازسازی تصویر , GATE.