Ανάπτυξη υπολογιστικού μοντέλου προσωμοίωσης φθοριζόντων υλικών ανιχνευτών ιατρικής απεικόνισης με τεχνικές Monte Carlo
Οι ενδογενείς ιδιότητες των φθοριζόντων υλικών ανιχνευτών ιατρικής απεικόνισης, παίζουν πολύ σημαντικό ρόλο στην απόδοση των ενισχυτικών πινακίδων που χρησιμοποιούνται σε ιατρικά απεικονιστικά συστήματα. Σε προηγούμενες μελέτες φθοριζόντων υλικών κοκκώδους μορφής, είτε με αναλυτικές μεθόδους είτε με...
| Κύριος συγγραφέας: | |
|---|---|
| Άλλοι συγγραφείς: | |
| Γλώσσα: | Greek |
| Έκδοση: |
2007
|
| Θέματα: | |
| Διαθέσιμο Online: | http://nemertes.lis.upatras.gr/jspui/handle/10889/571 |
| id |
nemertes-10889-571 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| institution |
UPatras |
| collection |
Nemertes |
| language |
Greek |
| topic |
Φθορίζον υλικό Υπολογιστικό μοντέλο Monte Carlo τεχνικές Phosphor material Computational models Monte Carlo techniques 519.282 |
| spellingShingle |
Φθορίζον υλικό Υπολογιστικό μοντέλο Monte Carlo τεχνικές Phosphor material Computational models Monte Carlo techniques 519.282 Λιαπαρίνος, Παναγιώτης Φ. Ανάπτυξη υπολογιστικού μοντέλου προσωμοίωσης φθοριζόντων υλικών ανιχνευτών ιατρικής απεικόνισης με τεχνικές Monte Carlo |
| description |
Οι ενδογενείς ιδιότητες των φθοριζόντων υλικών ανιχνευτών ιατρικής απεικόνισης, παίζουν πολύ σημαντικό ρόλο στην απόδοση των ενισχυτικών πινακίδων που χρησιμοποιούνται σε ιατρικά απεικονιστικά συστήματα. Σε προηγούμενες μελέτες φθοριζόντων υλικών κοκκώδους μορφής, είτε με αναλυτικές μεθόδους είτε με τεχνικές Monte Carlo, οι τιμές των οπτικών παραμέτρων καθώς και οι πιθανότητες αλληλεπίδρασης του φωτός υπολογίστηκαν με τη βοήθεια τεχνικών προσαρμογής (fitting) σε πειραματικά δεδομένα. Ωστόσο, είχε παρατηρηθεί ότι στηριζόμενοι σε πειραματικά δεδομένα και τεχνικές προσαρμογής, οι οπτικοί παράμετροι ενός συγκεκριμένου υλικού μεταβάλλονται εντός ενός σημαντικού εύρους τιμών (π.χ. είχαν δημοσιευτεί, για το ίδιο πάχος υλικού διαφορετικές τιμές ενεργούς διατομής οπτικής σκέδασης). Στην παρούσα διδακτορική διατριβή αναπτύχθηκε ένα υπολογιστικό μοντέλο προσωμοίωσης φθοριζόντων υλικών κοκκώδους μορφής, με τεχνικές Monte Carlo, με σκοπό τη μελέτη διάδοσης των ακτίνων-χ και του φωτός. Το μοντέλο στηρίχθηκε μόνο στις φυσικές ιδιότητες των φθοριζόντων υλικών.
Κάνοντας χρήση της θεωρίας σκέδασης Mie και με τη βοήθεια του μιγαδικού συντελεστή διάθλασης των υλικών, χρησιμοποιήθηκαν μικροσκοπικές πιθανότητες αλληλεπίδρασης του φωτός. Η εγκυρότητα του μοντέλου πιστοποιήθηκε συγκρίνοντας αποτελέσματα (π.χ. ποσοστό απορρόφησης ακτίνων-χ, στατιστική κατανομή μετατροπής των ακτίνων-χ σε φωτόνια φωτός, αριθμός εκπεμπόμενων οπτικών φωτονίων, κατανομή του φωτός στην έξοδο του ανιχνευτή) με δημοσιευμένα πειραματικά δεδομένα για το φθορίζον υλικό Gd2O2S:Tb (ενισχυτική πινακίδα τύπου Kodak Min-R). Τα αποτελέσματα έδειξαν την εξάρτηση της συνάρτησης μεταφοράς διαμόρφωσης (MTF) από το μέγεθος του κόκκου και από τον αριθμό των κόκκων ανα μονάδα μάζας (πακετοποιημένη πυκνότητα: packing density). Προβλέφθηκε ότι ενισχυτικές πινακίδες με φθορίζον υλικό υψηλού αριθμού κόκκων ανά μονάδα όγκου και χαμηλής τιμής μεγέθους κόκκου μπορούν να παρουσιάσουν καλύτερη απόδοση ως προς την ποσότητα και την κατανομή του εκπεμπόμενου φωτός σε σχέση με τις συμβατικές ενισχυτικές πινακίδες, κάτω απ’ τις ίδιες πειραματικές συνθήκες (π.χ. ενέργεια ακτίνων-χ, πάχος ενισχυτικής πινακίδας). |
| author2 |
Παναγιωτάκης, Γιώργος |
| author_facet |
Παναγιωτάκης, Γιώργος Λιαπαρίνος, Παναγιώτης Φ. |
| author |
Λιαπαρίνος, Παναγιώτης Φ. |
| author_sort |
Λιαπαρίνος, Παναγιώτης Φ. |
| title |
Ανάπτυξη υπολογιστικού μοντέλου προσωμοίωσης φθοριζόντων υλικών ανιχνευτών ιατρικής απεικόνισης με τεχνικές Monte Carlo |
| title_short |
Ανάπτυξη υπολογιστικού μοντέλου προσωμοίωσης φθοριζόντων υλικών ανιχνευτών ιατρικής απεικόνισης με τεχνικές Monte Carlo |
| title_full |
Ανάπτυξη υπολογιστικού μοντέλου προσωμοίωσης φθοριζόντων υλικών ανιχνευτών ιατρικής απεικόνισης με τεχνικές Monte Carlo |
| title_fullStr |
Ανάπτυξη υπολογιστικού μοντέλου προσωμοίωσης φθοριζόντων υλικών ανιχνευτών ιατρικής απεικόνισης με τεχνικές Monte Carlo |
| title_full_unstemmed |
Ανάπτυξη υπολογιστικού μοντέλου προσωμοίωσης φθοριζόντων υλικών ανιχνευτών ιατρικής απεικόνισης με τεχνικές Monte Carlo |
| title_sort |
ανάπτυξη υπολογιστικού μοντέλου προσωμοίωσης φθοριζόντων υλικών ανιχνευτών ιατρικής απεικόνισης με τεχνικές monte carlo |
| publishDate |
2007 |
| url |
http://nemertes.lis.upatras.gr/jspui/handle/10889/571 |
| work_keys_str_mv |
AT liaparinospanagiōtēsph anaptyxēypologistikoumontelouprosōmoiōsēsphthorizontōnylikōnanichneutōniatrikēsapeikonisēsmetechnikesmontecarlo AT liaparinospanagiōtēsph developmentofcomputerizedsimulationmodelonphosphormaterialsdetectorsofmedicalimagingbymontecarlomethods |
| _version_ |
1771297334318071808 |
| spelling |
nemertes-10889-5712022-09-05T20:49:04Z Ανάπτυξη υπολογιστικού μοντέλου προσωμοίωσης φθοριζόντων υλικών ανιχνευτών ιατρικής απεικόνισης με τεχνικές Monte Carlo Development of computerized simulation model on phosphor materials detectors of medical imaging by Monte Carlo methods Λιαπαρίνος, Παναγιώτης Φ. Παναγιωτάκης, Γιώργος Νικηφορίδης, Γιώργος Παλλικαράκης, Νικόλαος Σιαμπλής, Νικόλαος Βασιλάκος, Παύλος Βραδής, Αλέξανδρος Κωσταρίδου, Ελένη Παναγιωτάκης, Γιώργος Liaparinos, Panagiotis F. Φθορίζον υλικό Υπολογιστικό μοντέλο Monte Carlo τεχνικές Phosphor material Computational models Monte Carlo techniques 519.282 Οι ενδογενείς ιδιότητες των φθοριζόντων υλικών ανιχνευτών ιατρικής απεικόνισης, παίζουν πολύ σημαντικό ρόλο στην απόδοση των ενισχυτικών πινακίδων που χρησιμοποιούνται σε ιατρικά απεικονιστικά συστήματα. Σε προηγούμενες μελέτες φθοριζόντων υλικών κοκκώδους μορφής, είτε με αναλυτικές μεθόδους είτε με τεχνικές Monte Carlo, οι τιμές των οπτικών παραμέτρων καθώς και οι πιθανότητες αλληλεπίδρασης του φωτός υπολογίστηκαν με τη βοήθεια τεχνικών προσαρμογής (fitting) σε πειραματικά δεδομένα. Ωστόσο, είχε παρατηρηθεί ότι στηριζόμενοι σε πειραματικά δεδομένα και τεχνικές προσαρμογής, οι οπτικοί παράμετροι ενός συγκεκριμένου υλικού μεταβάλλονται εντός ενός σημαντικού εύρους τιμών (π.χ. είχαν δημοσιευτεί, για το ίδιο πάχος υλικού διαφορετικές τιμές ενεργούς διατομής οπτικής σκέδασης). Στην παρούσα διδακτορική διατριβή αναπτύχθηκε ένα υπολογιστικό μοντέλο προσωμοίωσης φθοριζόντων υλικών κοκκώδους μορφής, με τεχνικές Monte Carlo, με σκοπό τη μελέτη διάδοσης των ακτίνων-χ και του φωτός. Το μοντέλο στηρίχθηκε μόνο στις φυσικές ιδιότητες των φθοριζόντων υλικών. Κάνοντας χρήση της θεωρίας σκέδασης Mie και με τη βοήθεια του μιγαδικού συντελεστή διάθλασης των υλικών, χρησιμοποιήθηκαν μικροσκοπικές πιθανότητες αλληλεπίδρασης του φωτός. Η εγκυρότητα του μοντέλου πιστοποιήθηκε συγκρίνοντας αποτελέσματα (π.χ. ποσοστό απορρόφησης ακτίνων-χ, στατιστική κατανομή μετατροπής των ακτίνων-χ σε φωτόνια φωτός, αριθμός εκπεμπόμενων οπτικών φωτονίων, κατανομή του φωτός στην έξοδο του ανιχνευτή) με δημοσιευμένα πειραματικά δεδομένα για το φθορίζον υλικό Gd2O2S:Tb (ενισχυτική πινακίδα τύπου Kodak Min-R). Τα αποτελέσματα έδειξαν την εξάρτηση της συνάρτησης μεταφοράς διαμόρφωσης (MTF) από το μέγεθος του κόκκου και από τον αριθμό των κόκκων ανα μονάδα μάζας (πακετοποιημένη πυκνότητα: packing density). Προβλέφθηκε ότι ενισχυτικές πινακίδες με φθορίζον υλικό υψηλού αριθμού κόκκων ανά μονάδα όγκου και χαμηλής τιμής μεγέθους κόκκου μπορούν να παρουσιάσουν καλύτερη απόδοση ως προς την ποσότητα και την κατανομή του εκπεμπόμενου φωτός σε σχέση με τις συμβατικές ενισχυτικές πινακίδες, κάτω απ’ τις ίδιες πειραματικές συνθήκες (π.χ. ενέργεια ακτίνων-χ, πάχος ενισχυτικής πινακίδας). The intrinsic phosphor properties are of significant importance for the performance of phosphor screens used in medical imaging systems. In previous analytical-theoretical and Monte Carlo studies on granular phosphor materials, values of optical properties and light interaction cross sections were found by fitting to experimental data. These values were then employed for the assessment of phosphor screen imaging performance. However, it was found that, depending on the experimental technique and fitting methodology, the optical parameters of a specific phosphor material varied within a wide range of values, i.e. variations of light scattering with respect to light absorption coefficients were often observed for the same phosphor material. In this study, x-ray and light transport within granular phosphor materials were studied by developing a computational model using Monte Carlo methods. The model was based on the intrinsic physical characteristics of the phosphor. Input values required to feed the model can be easily obtained from tabulated data. The complex refractive index was introduced and microscopic probabilities for light interactions were produced, using Mie scattering theory. Model validation was carried out by comparing model results on x-ray and light parameters (x-ray absorption, statistical fluctuations in the x-ray to light conversion process, number of emitted light photons, output light spatial distribution) with previous published experimental data on Gd2O2S:Tb phosphor material (Kodak Min-R screen). Results showed the dependence of the modulation transfer function (MTF) on phosphor grain size and material packing density. It was predicted that granular Gd2O2S:Tb screens of high packing density and small grain size may exhibit considerably better resolution and light emission properties than the conventional Gd2O2S:Tb screens, under similar conditions (x-ray incident energy, screen thickness). 2007-10-23T10:02:40Z 2007-10-23T10:02:40Z 2007 2007-10-23T10:02:40Z http://nemertes.lis.upatras.gr/jspui/handle/10889/571 gr Η ΒΥΠ διαθέτει αντίτυπο της διατριβής σε έντυπη μορφή στο βιβλιοστάσιο διδακτορικών διατριβών που βρίσκεται στο ισόγειο του κτιρίου της. application/pdf |
