Ανάπτυξη τομοσπινθηρογραφικού συστήματος υψηλής ευαισθησίας και διακριτικής ικανότητας

Abstract

In Single Photon Emission Computed Tomography (SPECT) planar images are taken with the use of a gamma Camera, the physical operating principle of which remains unchanged for almost half a century. This PhD thesis had as main objective the development of a modern small field gamma Camera system with high sensitivity and resolution, based on modern techniques. Along with the study of the individual parts of the gamma Camera (collimator, scintillation crystals, Postiotion Sensitive PhotoMultiplier Tube - PSPMT) a detailed study of the system was done at the level of simulations with the use of software GEANT4/Gate, to select the appropriate scintillators and to determine the best geometrical parameters. A series of corrective algorithms were developed and implemented at planar images. The whole system was evaluated through series of experimental tests in planar, and in tomographic level characterized by a spatial resolution better than a millimeter.

Στην Μονοφωτονική Τομοσπινθηρογραφία τύπου SPECT (Single Photon Emission Computed Tomography) η λήψη προβολικών εικόνων γίνεται με την βοήθεια γ-Κάμερα, η φυσική αρχή λειτουργίας της οποίας παραμένει αμετάβλητη εδώ και μισό σχεδόν αιώνα. Η εκπόνηση της παρούσας Διδακτορικής Διατριβής είχε σαν κεντρικό στόχο την ανάπτυξη ενός σύγχρονου τέτοιου συστήματος μικρού πεδίου αλλά με υψηλή ευαισθησία και διακριτική ικανότητα, βασισμένου σε μοντέρνες τεχνικές. Παράλληλα με την μελέτη των επιμέρους συνθετικών μερών της γ-Κάμερα (κατευθυντήρας, κρύσταλλοι σπινθηρισμού, χωρικά ευαίσθητος φωτοπολλαπλασιαστής) έγινε ενδελεχής μελέτη του συστήματος σε επίπεδο προσομοιώσεων με το λογισμικό GEANT4/Gate, έτσι ώστε να επιλεγούν οι καταλληλότεροι σπινθηριστές και να καθοριστούν οι βέλτιστες γεωμετρικές παράμετροι. Αναπτύχθηκαν και εφαρμόστηκαν σειρά από διορθωτικούς αλγορίθμους σε επίπεδο προβολικής εικόνας. Το ολοκληρωμένο εργαστηριακό σύστημα αξιολογήθηκε μέσα από σειρά πειραματικών ελέγχων τόσο σε προβολικό, όσο και σε τομογραφικό επίπεδο και χαρακτηρίζεται από μια χωρική διακριτική ικανότητα καλύτερη του χιλιοστομέτρου.