ارزیابی مزایای استفاده از پدیده ی زمان پرواز در تصویربرداری سه بعدی pet با استفاده از روش مونت کارلو

همانند اغلب سیستمهای تصویربرداری، کارآیی و کیفیت تصاویر در pet نیز با نویز آماری محدود شده است. با محاسبه دقیق زمان ورود دو فوتون با انرژیkev 511 در حلقه آشکارسازهای دور بیمار، مکان نابودی قابل محدود شدن در یک بازه است. این تکنیک که به طور قابل ملاحظه ای می تواند نویز آماری در مقادیر بازسازی شده را کاهش دهد، tof pet نامیده می شود. تعدادی دوربین pet با توانایی اندازه گیری tof در دهه 80 میلادی ساخته شدند. این دوربینها رزولوشن همزمانی حدودا 500 پیکو ثانیه داشتند و آنچنانکه انتظار می رفت سبب کاهش زیاد نویز آماری شدند. اما کارآیی پایین آنها بدلیل گران بودن تکنولوژیهای آن زمان و مخصوصا عدم وجود یک سوسوزن مناسب با خصوصیات زمانی سریع توام با توان ایستانندگی بالا، این تکنیک را بدست فراموشی سپرد. امروزه ساخت سوسوزنهای جدید در کنار پیشرفتهای قابل توجه در طراحی تیوبهای تکثیرکننده فوتونی و مدارات الکترونیک سریع بار دیگر توجه محققان را به tof pet جلب نموده است. در حال حاضر بعضی از اسکنرهای تجاری دارای کریستالهای با سرعت بالا و مناسب برای پیاده سازی تکنیک tof می باشند، ولی بدلیل مشکلات موجود در طراحی الکترونیک، کمپانیهای سازنده از این سیستمها در حالت بدون tof (non tof) استفاده می کنند. از آن جمله میتوان به جدیدترین طراحی سیستم pet/ct، با نام تجاری discovery rx ساخت کمپانی جنرال الکتریک، اشاره کرد که از کریستالهای سوسوزن lyso استفاده می کند، اما سیستم آشکارسازی pet در آن non tof بوده و مدارات الکترونیکی آن برای سوسوزن bgo بهینه شده اند. هدف از این تحقیق، با توجه به خصوصیات مناسب کریستالهای lyso برای بررسی پدیده زمان پرواز، پیشگویی عملکرد اسکنر pet در صورت بهینه سازی سیستم الکترونیک discovery rx، جهت پیاده سازی تکینک tof می باشد. در این راستا مدلسازی اسکنر pet با کد gate مبتنی بر روش مونت کارلو انجام شده است. در این تحقیق با بهبود پنجره همزمانی و استفاده از رزولوشن همزمانی در سیستم جمع آوری داده، بهبود عملکرد قابل تحقق در اسکنر pet سیستم discovery rx را بررسی کردیم. نتایج بدست آمده نشان می دهند نرخ رویدادهای تصادفی در پنجره های همزمانی باریکتر به شدت کاهش می یابد و بیشینه مقدار منحنی necr را تا حدود % 25 نسبت به سیستم موجود بهبود می دهد. علاوه بر این استفاده از اطلاعات tof و بهبود رزولوشن همزمانی در حداقل پنجره همزمانی ممکن (4 نانوثانیه)، بیشینه مقدار منحنی necr را تا %90 نسبت به طراحی کنونی افزایش می دهد. همگام با پیشرفتهای روز افزون در طراحی و ساخت تیوبهای تکثیرکننده فوتونی سریع و راندمان بالا، مدارات الکترونیک سریع، پردازشگرهای قوی و مخصوصا ساخت سوسوزنهای جدید با خصوصیات زمانی مناسب و قابلیتهای منحصر به فرد در آشکارسازی فوتونهای با انرژیkev 511 این تکنیک پس از سالها وقفه دوباره زنده شده است و تلاشها برای بهبود هر چه بیشتر زمانبندی در سیستمهای pet تا تحقق کامل مزیتهای این تکنیک همچنان ادامه دارد.