بررسی حساسیت و قدرت تفکیک فضایی تصویر با استفاده از آشکارساز نیمه هادی CdTe درسیستم تصویربرداری برش نگاری رایانه ای نشرتک فوتونی

Abstract

هدف از این مطالعه، بررسی حساسیت و قدرت تفکیک فضایی تصویر با استفاده از آشکارساز نیمه هادی CdTe درسیستم تصویربرداری برش نگاری رایانه ای نشرتک فوتونی می باشد. سیستم تصویربرداری SPECT زیمنس همراه با کولیماتور "انرژی پایین-تفکیک بالا"(LEHR) با استفاده از برنامه مونت کارلو کد SIMINDشبیه سازی شد.سپس با مقایسه داده های اسکن چشمه نقطه ای 99mTc با اکتیویته 100میکرو کوری در فاصله 10 سانتیمتری از کولیماتور LEHR و فانتوم Jaszczak درهردو سیستم واقعی و شبیه سازی تعیین صحت انجام گرفت. بعد از تعیین صحت، سیستم با کاهش ابعاد بصورت Micro -SPECT درآورده شد. سپس اسکن فانتوم های چشمه نقطه ای، Micro-Jaszczak و فانتوم موش (MOBY) به منظور بررسی تاثیرآشکارسازCdTe درضخامت های مختلف بر پارامترهای عملکردی سیستم، از جملهFWHM، تفکیک انرژی، حساسیت و کارایی سیستم با شبیه سازی مونت کارلو انجام شد. ارزیابی تصاویر بدست آمده از لحاظ کمّی با استفاده از الگوریتم SSIM، و به صورت کیفی با بهره مندی از نظر تشخیصی دو پزشک متخصص پزشکی هسته ای انجام شد. طیف های انرژی اسکن چشمه نقطه ای99mTcدو سیستم SPECT واقعی و شبیه سازی شده، انطباق پیک طیفی مشابهی نشان داد. مقادیرFWHM بترتیب 875/7و63/7 میلیمتر، تفکیک انرژی 02/10و 98/9 درصد وهمچنین حساسیت محاسبه شده به ترتیبcps/MBq 96/75و 89/75 برای دوسیستم فوق الذکربدست آمد. اسکن های شبیه سازی شده درسیستم تصویربرداریMicro-SPECT با آشکارساز CdTe به ضخامت 5/5 میلیمتر، در مقایسه با سیستم با کریستال NaI(Tl)به ضخامت 5/9 میلیمتر، باعث بهبودکنتراست ضایعات سرد و گرم به میزان 33درصد شد. همچنین سیستم با آشکارساز CdTe باعث بهبود قدرت تفکیک فضایی و انرژی، حساسیت و کارایی سیستم Micro-SPECT به نسبت 7/1، 6/1، 2/1 و 5/1 برابرشد., Introduction:The detector as an important hardware component of a single photon emission computed tomography (SPECT)imaging system plays a critical role in quality of the created images.Methods & materials: SIMIND Monte Carlo simulationprogramwas used to simulate a Siemens E.CAM SPECT system with a low-energy high-resolution (LEHR) collimator. Validation of the simulation was done by comparing the simulation and experimental data of the planar and SPECT scans of a 3.7MBq 99mTc point source in 10 cm from the LEHR collimator and a Jaszczak phantom, respectively. After verification of the simulated system, the SPECT system converted to the Micro-SPECT scanner. Then the effect of aCdTedetector with various thicknesseson the functional parameters including FWHM, energy resolution, sensitivity, efficiency of the system were evaluated by the 99mTc point source, Jascsczak phantom and MOBY phantom scanning.The mages quality were evaluated quantitatively by SSIM algoritm and also qualitatively, by the image interpretations of two nuclear medicine specialists.Results:The energy spectra acquired from scanning of the 99mTc point source with the both simulated and expermental SPECT systems demonstrated similar energy peak regions. The resulting FWHMs were obtained 7.63 and 7.875 mm, with an energy resolution of 9.98 %and10.02%, and also with the calculated sensitivities of 75.89 and 75.96 cps/MBq, respectively. The simulated scans from the Micro-SPECT system witha 5.5 mm thickness CdTe detector in compared to 9.5 mm of NaI (Tl) detector improved the contrast of the cold and hot lesionsup to 33%. The spatial resolution, energy resolution, sensitivity and efficiency of the Micro-SPECT system with CdTe detector improved about 1.7, 1.6, 1.2 and 1.5 times, respectively.