Collimator and Energy Window Evaluation in Ga-67 Imaging by Monte Carlo Simulation

Ga-67 Görüntülemede Monte Carlo Simulasyonu Kullanılarak Kolimatör ve Enerji Penceresi Değerlendirmesi

Youssef Bouzekraoui, Mina Ouahman, Rachid Errifai, Hicham Asmi, Sanae Douama, Farida Bentayeb, Faustino Bonutti

Abstract

Objectives: Gallium-67 (Ga-67) imaging is affected by collimator penetration and scatter components owing to the high-energy (HE) gammaray emissions. The characterization of penetration and scatter distribution is essential for the optimization of low-energy high-resolution (LEHR),medium energy (ME), and HE collimators and for the development of an effective correction technique. We compared the image quality that canbe achieved by 3 collimators for different energy windows using the SIMIND Monte Carlo code.Methods: Simulation experiments were conducted for LEHR, ME, and HE collimators for Ga-67 point source placed at 12-cm distance fromthe detector surface using the Monte Carlo SIMIND simulation code. Their spectra point spread functions as well as the original, penetration,scattering, and X-rays curves were drawn and analyzed. The parameters full-width at half maximum and full-width at tenth maximum were alsoinvestigated.Results: The original, penetration, and scatter curves within 10% for LEHR were 34.46%, 33.52%, 17.29%, and 14.72%, respectively. Similarly,the original, penetration, scatter, and X-rays within 10% for ME and HE were 83.06%, 10.25%, 6.69%, and 0% and 81.44%, 11.51%, 7.05%,and 0%, respectively. The trade-off between spatial resolution and sensitivity was achieved by using the ME collimator at 185 photopeak of Ga-67.Conclusion: The Monte Carlo simulation outcomes can be applied for optimal collimator designing and for the development of new correctionmethod in Ga-67 imaging.

Özet

Amaç: Galyum-67 (Ga-67) görüntüleme, yüksek enerjili gama ışını emisyonları nedeniyle kolimatör penetrasyonundan ve saçılma bileşenlerinden etkilenir. Penetrasyon ve saçılma dağılımının karakterizasyonu düşük enerjili yüksek çözünürlüklü (LEHR), orta enerjili (ME) ve yüksek enerjili (HE) kolimatörlerin optimizasyonu ve düzeltme yönteminin geliştirilmesi için önemlidir. Bu çalışma, SIMIND Monte Carlo kodunu kullanarak farklı enerji pencereleri için üç kolimatör ile elde edilebilen görüntü kalitesinin karşılaştırılmasını amaçlamaktadır. Yöntem: Dedektör yüzeyinden 12 cm uzağa yerleştirilen Ga-67 nokta kaynağı ile LEHR, ME ve HE kolimatörleri için Monte Carlo SIMIND simülasyon kodu kullanılarak simülasyon yapıldı. Spektrumları yayılma fonksiyonlarına işaret ediyordu ve ayrıca orijinal, penetrasyon, saçılma ve X-ışınları eğrileri çizilerek analiz edildi. Yarı maksimumdaki tam genişlik ve 1/10 maksimumdaki tam genişlik araştırıldı. Bulgular: LEHR için %10 içindeki orijinal, penetrasyon, saçılma ve X-ışınları sırasıyla %34,46, %33,52, %17,29 ve %14,72 idi. ME için %10 içindeki orijinal, penetrasyon, saçılma ve X-ışınları sırasıyla %83,06, %10,25, %6,69 ve %0 idi. HE için %10 içindeki orijinal, penetrasyon, saçılma ve X-ışınları sırasıyla %81,44, %11,51, %7,05 ve %0 idi. Uzamsal çözünürlük ve duyarlılık arasındaki denge, Ga-67’nin 185 fotopikli ME kolimatörü kullanılarak elde edildi. Sonuç: Monte Carlo simülasyon sonuçları, Ga-67 görüntülemede optimum kolimatör tasarımı ve yeni düzeltme yönteminin geliştirilmesi için kullanılabilir