نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده فیزیک و مهندسی هسته ای، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، سمنان

2 دانشکده کامپیوتر و فناوری اطلاعات گروه مهندسی پرتو پزشکی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد پرند، تهران

چکیده

اخیراً، سیستم تصویربرداری روبشی شکافی با توجه به مزایای آن از جمله وضوح بالای تصاویر، کاهش دز دریافتی بیمار و کاهش اعوجاج در تصاویر مورد توجه قرار گرفته است. هدف از این مطالعه، شبیه‌سازی سیستم تصویربرداری روبشی شکافی با استفاده از کد محاسباتی GATE و طراحی فانتوم شئ ئی به منظور محاسبه کیفیت تصاویر است. با استفاده از کد مونت کارلوی چند منظوره GATE طیف انرژی پرتوهای ایکس در محدودۀ تشخیصی رادیولوژی شبیه‌سازی شد. سپس یک فانتوم شیئی شامل فیلترهایی با ضخامت‌های مختلف مس برای تعیین CNR و جفت خط بر میلی‌متر برای تعیین تفکیک پذیری فضایی طراحی شد. نتایج شبیه‌سازی طیف انرژی در تطابق با نتایج تجربی بود. کیفیت تصاویر به دست آمده از شبیه‌سازی برای تعیین قابلیت‌های روش تصویربرداری روبشی شکافی شبیه‌سازی‌ها با استفاده از معیارهای استاندارد کیفیت تصویر با تصاویر پرتو ایکس مقایسه شدند. تفکیک پذیری فضایی تصاویر شبیه‌سازی برای روش روبشی شکافی lp/mm 6/1 محاسبه شد که در محدودۀ تفکیک پذیری تصاویر رادیولوژی معمولی است. بنابراین از این مدل شبیه‌سازی شده می‌توان برای بررسی و بهینه‌سازی پارامترهای تأثیرگذار دیگر از جمله اثر فیلتر گذاری و اثر عرض شکاف موازی‌ساز، فاصلۀ شیء تا آشکارساز در سیستم تصویربرداری روبشی شکافی استفاده کرد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Simulation of Slot-Scan imaging system with GATE and images quality evaluation

نویسندگان [English]

  • H mohammadi 1
  • M R Shojaei 1
  • J Soltani-Nabipour 2

2 Department of Nuclear engineering, Faculty of computer and IT, Islamic Azad University Parand Branch, parand, Iran.

چکیده [English]

Interest in slot scanning imaging system has been increased recently because of its advantages such as high image resolution, reduction in patient dose and reduction in image distortion. The purpose of this study is to simulate a slot scanning imaging system using GATE multi-purpose Monte Carlo code and design an object phantom to evaluate image quality. The energy spectrum of X-ray in the radiological diagnostic range was simulated by GATE Monte Carlo code. An object phantom consisting of stripes with different thicknesses of copper was then designed to determine CNR and line pairs per millimeter to determine spatial resolution.
The results showed that the simulated energy spectrum were in accordance with experiment. The evaluated parameters of image quality obtained from the simulations were compared with X-ray images using standard image quality criteria to determine the capabilities of the slot scanning imaging method. The spatial resolution of the simulated images was obtained to be 1.6 lp / mm for the slot scanning method, which is in the range of clinical radiology images. Therefore, this simulated model can be used to investigate and optimize other influential parameters such as filtration effect and collimator slit width effect, object distance to the detector ... in slot scanning imaging system.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Slot Scanning imaging system
  • GATE code
  • image quality
  • line pair/mm
  1. T R Fewell and R E Shuping, Phys. 4 (1977) 187.
  2. D R Dance, A Thilander Klang, M Sandborg, C L Skinner, I A Castellano Smith, and G Alm Carlsson, Br J Radiol 73 (2000) 1056.
  3. L J M Kroft, V J Geleijns, B J A Mertens, W J H Veldkamp, H M Zonderland, and A de Roos, Radiology 231 (????)
  4. M Zähringer, B Krug, K F Kamm, G Wassmer, M Hellmich, G Winnekendonk, J Andermahr, A Goßmann, and K J Lackner. AJR Am J Roentgenol. 177 (2001) 1397.
  5. D W Piraino, W J Davros, M Lieber, B J Richmond, J R Schils, M P Recht, P N Grooff, G H Belhobek. AJR Am J Roentgenol. 172 (1999) 177.
  6. K H Lee, J W Kwon, Y Ch Yoon, S Choi, J Y Jung, J H Kim, S J Lee, Korean Journal of Radiology 10 (1) (2009) 51
  7. T D Perks, R Dendere, B J Irving, T Hartley, P Scholtz, A Lawson, C Trauernicht, S Steiner, and T S Douglas. Radiation Protection Dosimetry, 1 (2014).
  8. M Kulkarni, R Dendere, F Nicolls, S Steiner, T S Douglas, Physica Medica 32 (2016) 284.
  9. J M Boone, K K Lindfors, N II Cooper, and J A Seibert. Med Phys 27 (2000) 2408.
  10. K Viswanathan, K Balasubramaniam. Proceedings of the National Seminar & Exhibition on Non-Destructive Evaluation, NDE. India: December (2009) 10-12.
  11. U Pietrzyk, A Zakhnini, M Axer, S Sauerzapf, D Benoit, M Gaens. Phys. 23 (2013) 65.
  12. B J Irving, G J Maree, E R Hering, and T S Douglas. Radiation Protection Dosimetry, 130 (4) (2008) 482.
  13. M T Bahreyni‑Toosi, SH Nasseri, M Momennezhad, F Hasanabadi, H Gholamhosseinian. Journal of Medical Signals & Sensors, 4 (2014) 268.
  14. M Scheelke, JH Potgieter, M de Villiers. In: Proc. SPIE, SPIE Medical Imaging: Physics of Medical Imaging. 5745 (2005).
  15. N Banihashemi, J Soltani-Nabipour, A Khorshidi, and H Mohammadi. Phys. J. Plus (2020) 135:269
  16. M De Villiers, and M De Jager. In: Proc. SPIE, 5030. Medical Imaging. (2003).
  17. International Commission on Radiation Units and Measurements (ICRU). ICRU; (1996) ICRU Report 54.
  18. L C d S Romualdo, M A d C Vieira and H Schiabel. XXII Brazilian Symposium on Computer Graphics and Image Processing, Rio de Janiero, (2009) 180.
  19. E Mah, E Samei, D Peck, Journal of Applied Clinical Medical Physics, 2, 2, Spring (2001).
  20. M R Ay, M Shahriari, S Sarkar, M Adib, and H Zaidi. Phys Med Biol 49 (2004) 4897.
  21. H Mohammadi, M R Shojaei, J Soltani-Nabipour. Applied Radiation and Isotopes 171 (2021) 109642.