معرفي يك روش محاسباتي بهينه براي بهبود پاسخ باريكه‌سازهاي حفره- موازي در پزشكي هسته اي

Introducing an Optimized Computing Method to Improve Parallel-Hole Collimators’ Response in Nuclear Medicine

عملكرد باريكه ­سازهاي حفره- موازي با تعيين پاسخ آن­ها به يك چشمه ­ي پرتوزاي نقطه اي قابل ارزيابي است و قدرت تفكيك باريكه سازها با اندازه ­گيري پهناي نيم­ارتفاع (FWHM) تابع پاسخ به يك چشمه ­ي نقطه ­اي­ قابل حصول است. روش قراردادي در تعيين پاسخ باريكه‌سازهاي موازي به يك چشمه‌ي نقطه­ اي با استفاده از روش شبيه­ سازي مونت كارلو، انتقال نقطه به نقطه­ ي مقادير علامت­ هاي محاسبه شده در سلول­ هاي آشكارساز به روي محورهاي مختصات است. در اين مقاله يك الگوريتم محاسباتي بهينه معرفي شده است كه مقادير علامت‌هاي ثبت شده در سلول­ هاي آشكارساز را به صورت بهينه روي محورهاي مختصات ترسيم مي­كند. پاسخ باريكه‌سازهاي حفره- موازي LEUHR، LEHR، LEGP و LEHS براساس روش محاسباتي مرسوم و روش محاسباتي بهينه­ شده با شبيه­ سازي به وسيله­ ي كد 5MCNP به دست آمده است. يافته­ ها نشان مي­دهد كه پاسخ الگوريتم محاسباتي بهينه در مقايسه با روش محاسباتي مرسوم از دقت بالاتري برخوردار است. ميانگين اختلاف مابين قدرت تفكيك محاسبه شده­ ي باريكه‌ سازها بر مبناي روش بهينه و مقدارهاي تجربي به مراتب كم‌تر از روش محاسباتي مرسوم است. بنابراين مي­ توان طراحي و ارزيابي باريكه‌ سازهاي حفره- موازي را با دقت بالاتري انجام داد.

Performance of parallel-hole collimators may be evaluated by determining their response to a point radioactive source which for instance, the amount of collimator resolution is calculated by measuring the full width at half maximum (FWHM) of point spread function (PSF). The conventional method in calculating the response of the collimator to a point source by using Monte Carlo simulations is to map the signal values in each detector cell to the center of cell on the x or y axis. In this paper, a new computing algorithm has been proposed which optimally maps the signal values on these axes. The responses of LEUHR, LEHR, LEGP and LEHS collimators are simulated based on the conventional method and the optimized computing one by the MCNP5 code. The results have been indicated that the response based on the optimized method has a higher accuracy compared to that of the conventional one. The average relative differences between the amounts of resolution based on the optimized method and experimental data have been found to be considerably fewer than those of the conventional one. Therefore, one may obtain parallel hole collimators’ response with a higher accuracy by using the optimized computing method.