مدلسازی سیستم توموگرافی کامپیوتری به روش مونت کارلو: کاربرد در بررسی روش تصحیح تضعیف با استفاده از تصاویر ct در سیستمهای pet/ct

تشخیص و پیگیری درمان در آنکولوژی به صورت سنتی بر پایه استفاده از تصاویر با رزولوشن بالای ct انجام می گیرد. در سالهای اخیر استفاده از سیستمهای pet جهت تصویربرداری عملکردی و با استفاده از رادیوداروهای مخصوص به عنوان تکمیل کننده اطلاعات آنامیکی بدست آمده از ct مرسوم گردیده است. جهت حل مشکلات ناشی از عدم یکسان بودن شرایط تصویربرداری در سیستمهای pet و ct سیستمهای ترکیبی pet/ct طراحی گردیده و از سال 2000 به صورت تجاری ارائه شده است. در این سیستمها با ترکیب اطلاعات آناتومیکی و عملکردی که در یک زمان تهیه شده اند تصویری ترکیبی تولید می گردد.علیرغم مزایای سیستمهای pet/ct که شامل کاهش زمان اسکن و افزایش دقت تشخیص تومر می باشد ، ولی استفاده از تصاویرct جهت تصحیح تضعیف تصاویر pet در این سیستمها ، تولید آرتیفکت هایی در تصاویرpet می نمایند. جهت کمی کردن اثرات پارامترهایی از قبیل نقش فوتونهای پراکنده ، ولتاژ تیوب اشعه ایکس ، جریان تیوب اشعه ایکس ، وجود ماده حاجب و همچنین ایمپلنت های فلزی در روشهای تصحیح تضعیف بر پایه تصاویرct ، سیمولاتوری با استفاده از کد mcnp4c جهت شبیه سازی سیستمهای توموگرافی با بیم فن و مخروطی طراحی و پیاده سازی گردیده است. در این سیمولاتور قابلیت شبیه سازی کامل تیوب اشعه ایکس ، برهمکنشهای فانتوم و همچنین امکان استفاده از آشکارسازهای تک و مولتی اسلایس و مسطح پیش بینی شده است. از آنجائیکه داشتن اطلاعات دقیق در مورد طیف اشعه ایکس جهت مدلسازی سیستمهای توموگرافی کامپیوتری ضروری می باشد ، طیفهای شبیه سازی شده با روشهای مختلف با مقایسه با داده های اندازه گیری مورد ارزیابی قرار گرفته اند. با توجه به اینکه هیچگونه اختلاف آماری فاحشی بین طیفهای تولید شده با روشهای مختلف و داده های اندازه گیری وجود ندارد ، یک بانک اطلاعاتی کامل از طیفهای شبیه سازی شده با روشهای مختلف جهت استفاده در سیمولاتورct تهیه گردیده است. صحت عملکرد سیمولاتورct طراحی شده با مقایسه نتایج آن با داده های عملی و با استفاده از فانتومهای مختلف با اشکال و مواد مختلف برای سیستمهای تک اسلایس و سیستمهای مجهز به آشکارساز مسطح به اثبات رسیده است. سپس از سیمولاتور مذکور جهت بررسی و ارزیابی آرتیفکت های موجود در روش تصحیح تضعیف بر پایه تصاویرct در سیستم های ترکیبی pet/ct استفاده گردیده است. پس از آنالیز داده های شبیه سازی ، نتایج زیر در رابطه با ارزیابی روشهای تصحیح تضعیف با استفاده از تصاویر ct ارائه گردیده است : (الف) آلودگی تصاویرct به فوتونهای پراکنده باعث محاسبه ضرائب acf کمتر از مقدار واقعی می گردد. (ب) تهیه تصاویر ct در میلی آمپرهای بسیار پایین جهت اهداف تصحیح تضعیف کافی می باشد. (ج) استفاده از منحنیهای کالیبراسیون محاسبه شده در ولتاژی که تصویربرداری انجام می گیرد باعث افزایش دقت پروسه تصحیح تضعیف می گردد. (د) تجمع بیش از اندازه ماده حاجب در تصاویر ct باعث تخمین بیش از حد ماده رادیواکتیو در تصاویر pet پس از پروسه تصحیح تضعیف می گردد ، جهت اصلاح این اثر نیز روشی ارائه گردیده است. (ه) الکترودهای فلزی مورد استفاده در روشdbs جهت درمان بیماری پارکینسون که در مغز جایگذاری می شوند بدلیل اندازه کوچک آنها تاثیری در پروسه صحیح تضعیف در سیستم های pet/ct ندارند.