Virtual gamma camera for educational purposes

Abstract

ÖZET EĞİTİM AMAÇLI SANAL GAMA KAMERA Nükleer tıp, vucüt görüntülenmesi ve hastalıkların tedavisinde güvenli, acısız ve ekonomik teknikler kullanan bir uzmanlık alanıdır. Nükleer tıpta, hastalığın teşhis ve tedavisi için çok küçük miktarlarda radyoaktif materyaller kullanılır. Nükleer tıpta kullanılan radyoaktif materyaller, özel tip kameralar (gama veya PET kameraları) tarafından dışardan izlenebilecek gama ışınları yayarlar. Bu kameralar bilgisayarlarla birlikte çalışarak vücûdun görüntülenen bölümüyle ilgili veri sağlayacak görüntü oluşturmak için kullanılırlar. Son yıllarda nükleer tıp aygıtlarındaki ve bilgisayar sistemlerindeki gelişmeler Monte Carlo yöntemi kullanılarak simülasyonun nükleer tıp görüntülemedeki önemini arttırmıştır. Yöntem, bilgisayar kodları kullanılarak deterministik yöntemlerle modellenemeyecek veya deneysel ölçümlerin yapılmasının uygulanamaz olduğu kompleks problemlerin çözümünde çok kullanışlıdır. Nükleer tıpta Monte Carlo yönteminin bazı uygulamaları şunlardır: Dedektör modellemesi, görüntüleme sistemleri ve kolimatör tasarımı, görüntü rekonstrüksiyon algoritmaları, atenüasyon ve saçılma düzeltme teknikleri, farmakokinetik modelleme. Bu çalışmada yapılmak istenen, Monte Carlo yöntemi temel alınarak yazılmış bilgisayar kodları kullanılarak eğitim amaçlı gama kamera simülasyonu gerçekleştirebilecek bir arayüzün tasarlanmasıdır. Bu sayede kullanıcı gama kamera karakteristik özelliklerinin ve çeşitli parametrelerin oluşturulan imaj üzerindeki etkisi benzetilebilecektir ve gama kameranın temellerini öğrenebilecektir. Anahtar sözcükler: Nükleer tıpta görüntüleme, Monte Carlo yöntemi, gama kamera, imaj kalitesi.

IV ABSTRACT VIRTUAL GAMMA CAMERA FOR EDUCATIONAL PURPOSES Nuclear medicine is a medical specialty that uses painless, safe, and cost- effective techniques to image the body and treat disease. In nuclear medicine, very small amounts of radioactive materials or radiopharmaceuticals are used to diagnose and treat diseases. The radiopharmaceuticals that are attracted to specific organs, bones, or tissues, emit gamma rays that can be detected by gamma or PET cameras. These cameras work with computers to form images, which provide data and information about the imaged area of body. The importance of Monte Carlo simulation in nuclear medicine imaging is increased by recent developments in nuclear medicine instrumentation and processing systems. The Monte Carlo method is very useful in medical physics due to the stochastic nature of radiation emission, transport and detection processes. Some of the applications of the Monte Carlo method in nuclear medical imaging are: Detector modeling, pharmacokinetic modeling, imaging systems and collimators design, attenuation and scatter correction techniques, image reconstruction algorithms, dosimetry and treatment planning. The aim of this work is to design a user-friendly interface that can perform a gamma camera simulation by using the Monte Carlo method. The purpose of this interface is to give the opportunity to students and researchers who have basic knowledge about gamma cameras, to understand the fundamentals of gamma camera imaging and to study the effects of the camera characteristics and parameters on the simulated images. Keywords: Nuclear medicine, Monte Carlo simulations, gamma camera imaging, image quality