Medikal Görüntülemede Kullanılmak Üzere Araştırılan Yeni Nesil Gama Detektör Sistemi

Nuray Yavuzkanat; Sefa Ertürk

doi:10.29002/asujse.648427

EN TR

Investigation of The New Generation Detector System Using in Medical Image

Abstract

Mammography and standard breast imaging devices in the hospital are not enough an accurate diagnosis of breast cancer especially over the 40 years old and overweight women. The spatial resolution of the scintillation detector system is a highly important parameter for nuclear medical imaging. GATE simulation program, based on GEANT4, is used for the investigation of the SPECT system with different scintillations which are commonly used in the imaging device. Medical images for the point source are obtained by ImageJ software and image properties such as spatial resolution and mean grey values are compared for the several scintillations. This research shows that the spatial resolution value for GAGG(Ce), relatively new scintillation material, is very close to SrI which is one of the expensive scintillators. NaI, LaBr and CeBr are extremely hygroscopic and not easy to be packaging with a specific shape. Therefore, GAGG(Ce) are found to be encouraging result to be a part of the novel medical image device. This study also shows how important using collimator in front of the scintillation material for obtaining a meaningful image and how improved the image quality using the array scintillator instead of one single block. There is not any research regarding medical imaging obtained by GAGG(Ce) scintillation material in GEANT4 simulation, so this research data presented are the first of their kind.

Keywords

Spatial Resolution,Scintillation,GAGG(Ce),GATE Simulation,Medical Imaging

Medikal Görüntülemede Kullanılmak Üzere Araştırılan Yeni Nesil Gama Detektör Sistemi

Öz

Hastanedeki mamografi ve standart meme görüntüleme cihazları, özellikle 40 yaş üstü ve kilolu kadınların meme kanseri teşhisi için yeterli değildir. Sintilasyon dedektör sisteminin uzaysal çözünürlüğü, nükleer tıbbi görüntüleme için son derece önemli bir parametredir. GEANT4 tabanlı çalışan GATE simülasyon programı, görüntüleme cihazlarında kullanılan farklı sintilatörlü SPECT sisteminin araştırılması için kullanıldı. Nokta kaynağın medikal görüntüsü ImageJ yazılımı ile elde edildi ve çeşitli sintilatörler için uzaysal çözünürlük ve ortalama gri değerler gibi görüntü özellikleri karşılaştırıldı. Bu araştırma, nispeten yeni bir sintilasyon malzemesi olan GAGG(Ce) için uzaysal çözünürlük değerinin, pahalı sintilatörlerden biri olan SrI'ye çok yakın olduğunu göstermektedir. NaI, LaBr ve CeBr gibi sintilatörler son derece nemçeker ve istenilen şekilde ambalajlanarak kullanılması kolay olmayan malzemelerdir. Bu nedenle, GAGG(Ce), yeni tıbbi görüntüleme cihazının bir parçası olabilmesi açısından gelecek vaat etmektedir. Bu çalışma aynı zamanda anlamlı bir görüntü elde etmek için sintilatörün önünde kolimatör kullanmanın ne kadar önemli olduğunu ve tek bir blok yerine dizi sintilatörler kümesi kullanılarak görüntü kalitesinin nasıl değiştiğini de göstermektedir. GAGG(Ce) sintilasyon materyali hakkında daha önceden GEANT4 simülasyonu ile yapılmış medikal görüntüleme üzerine sunulan bir çalışma olmadığından dolayı bu araştırma verileri türünün ilk örneğidir.

Anahtar Kelimeler

Sintilasyon,Uzaysal çözünürlük,GAGG(Ce),GATE simülasyonu,Medikal görüntüleme

References

[1] WHO, International Agency for Research on Cancer, Press Relase, No:263, 2018.
[2] M.K. O’Connor, H. Li, D.J. Rhodes, C.B. Hruska, C.B. Clancy, R.J. Vetter “Comparison of radiation exposure and associated radiation-induced cancer risks from mammography and molecular imaging of the breast”, Medical Physics 37 (12):6187-6198, 2010.
[3] G. Sadikoglu, A. Ozcakır, F. Dogan, S. Gokgoz, N. Bilgel “Mammography Utilization among Turkish Women”, Asian Pacific Journal of Cancer Prevention, 11:377-381, 2010.
[4] B. D. Pettit, N. Calonge, M.L. LeFevre, B.M. Melnyk, T.J. Wilt, J.S. Schwartz “Breast Cancer Screening: Science to Recommendation”, Radiology, 256(1):8-14, 2010.
[5] P. H. Niloff, N.M. Sheiner “False-negative mammograms in patients with breast cancer”, CanJ Surg, 24 (50-52), 1981.
[6] M. A. Alnafea “Detection and Diagnosis of Breast Diseases”, INTECH, Chapter 1, 2017.
[7] C.B. Hruska “Molecular Breast Imaging for Screening in Dense Breasts: State of the Art and Future Directions”, American Journal of Roentgenology, 208(2):275-283, 2017.
[8] E. A. Sickles “Mammographic features of early breast cancer.” Am J Roentgenol: 143: (461-464), 1984.

[9] F.B. Rachel, K.H. Michener, G.Zawistowski "Approaches to Improving Breast Cancer Diagnosis Using a High Resolution, Breast Specific Gamma Camera”, Physica Medica, 21(1):17-21, 2006.
[10] C. Balleyguier, M. Cousin, A. Dunant, M. Attard, S. Delaloge, J. Arfi-Rouche “Patient-assisted compression helps for image quality reduction dose and improves patient experience in mammography”, European Journal of Cancer, 103(137-142), 2018.
[11] M. I. Feldman, K. Ching, C. Andaz, P. Borgen, J. Kalowitz “Breast-Specific Gamma Imaging: Early Experience, Benefits, and Challenges”, Contemporary Diagnostic Radiology, 32(24):1-5, 2009.
[12] M. Demir, “Nükleer Tıp Fiziği ve Klinik Uygulamaları” Bolüm 2, İ.Ü. Cerrahpaşa Tıp Fakültesi Nükleer Tıp Anabilim Dalı Öğretim Üyesi, Pozitron Teknik Hizmetler İç ve Dış Tic. San. Ltd. Şti. 2008.
[13] I. F. Castro “Small Field of View Gamma Cameras”, Doctoral Program Eng. Physics, University of Aveiro,2010.
[14] S. Li, Q. Zhang, Z. Xie, Q. Liu, B. Xu, K. Yang, C. Li, Q. Ren “GATE simulation of a LYSO-based SPECT imager: Validation and detector optimization”, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 773:21-26, 2015.
[15] Open Gate Collaboration “Users Guide V8.0 From Wiki OpenGATE”. Accessed February 2018, http://www.opengatecollaboration.org/sites/default/files/GATE-UsersGuideV8.0.pdf
[16] Advatech - Radiation Detection/Imaging and Photonics “Scintillation Crystals – Properties”. Accessed December 2018, https://www.advatech-uk.co.uk/gagg_ce.html
[17] T. Ferreira and W. Rasband, 2012. “ImageJ User Guide ImageJ/Fiji 1.46”. Accessed January 20, 2018, https://imagej.nih.gov/ij/docs/guide/user-guide.pdf

Details

Primary Language

Turkish

Subjects

-

Journal Section

Research Article

Authors

Nuray Yavuzkanat ^*
Türkiye

Sefa Ertürk
Türkiye

Publication Date

December 30, 2019

Submission Date

November 19, 2019

Acceptance Date

November 30, 2019

Published in Issue

Year 2019 Volume: 3 Number: 2

DOI

https://doi.org/10.29002/asujse.648427

IZ

https://izlik.org/JA23NC37JB

Cite

RIS / Bibtex

APA

Yavuzkanat, N., & Ertürk, S. (2019). Medikal Görüntülemede Kullanılmak Üzere Araştırılan Yeni Nesil Gama Detektör Sistemi. Aksaray University Journal of Science and Engineering, 3(2), 99-111. https://doi.org/10.29002/asujse.648427

Cited By

Geant4 investigation of the alpha-beta-gamma detector system used in medical imaging, environmental and nuclear site monitoring

Cumhuriyet Science Journal

https://doi.org/10.17776/csj.757776

Experimental and Monte Carlo evaluation of a GAGG-BGO phoswich detector using 3D-printed Tc-99m FLUX phantoms

Physica Scripta

https://doi.org/10.1088/1402-4896/ae5091