Grupo de Física Nuclear-UCM

Inicio	GFN-UCM. Grupo de Física Nuclear - grupo@nuclear.fis.ucm.es Dpto. de Física Atómica, Molecular y Nuclear. Facultad de CC Físicas. Avda. Complutense, s/n - 28040 Madrid (Spain)

Simulación Monte-Carlo y modelización de escáners PET
Poseer un modelo realista de los procesos físicos presentes en la emisión y detección de las radiaciones es muy importante a la hora de obtener imágenes realistas y de alta calidad para estudios biomédicos en PET. Sin este tipo de simulaciones muy completas, la fiabilidad de los resultados obtenidos se ve comprometida. Es por tanto, necesario desarrollar de una manera muy completa un programa de simulación que permita incluir todos los procesos físicos existentes. Este programa de simulación finalmente dará como resultado un modelo de la adquisición de datos que podrá ser empleado por un programa de reconstrucción estadística de imágenes. Para la realización de estas simulaciones se utilizan técnicas MonteCarlo (usando un generador de números aleatorios) y se hace uso de una serie de ordenadores modernos. Éstos, gracias a su capacidad de cálculo permiten obtener resultados con una fiabilidad suficiente tras un tiempo razonable de computación.Estos programas permiten hacer una simulación de una serie de efectos como: Los espectros de emisión de positrones de distintas fuentes empleadas en la práctica clínica (18F, 15O). El rango de estos positrones en la materia. La no colinearidad de los dos fotones gamma emitidos tras la aniquilación de los positrones con electrones del medio. La interacción de los rayos gamma emitidos con el medio (atenuación, scatter en el cuerpo). La interacción de los rayos gamma emitidos con los cristales centelleadores que se emplean como detectores. La eficiencia de los fotomultiplicadores empleados. Ventana de energía para los rayos gamma detectados seleccionada. Ventana temporal seleccionada para el análisis de coincidencias. Algunos efectos de la electrónica y los análisis de coincidencias que se emplean en la maquina de adquisición. Efectos del movimiento de los detectores para el caso de un tomógrafo PET con detectores en rotación continua o discreta. Existen una serie de programas SimSet, Gate, Penélope que realizan simulaciones similares sobre interacción radiación-materia. Sin embargo, desarrollar un simulador propio presenta importantes ventajas frente al uso de estos programas, debido a su mayor velocidad de cálculo, estar diseñado especialmente para los objetivos que se persiguen en esta investigación y poseer un completo dominio sobre los parámetros y opciones implementadas.

Simulación Monte-Carlo y modelización de escáners PET

Poseer un modelo realista de los procesos físicos presentes en la emisión y detección de las radiaciones es muy importante a la hora de obtener imágenes realistas y de alta calidad para estudios biomédicos en PET. Sin este tipo de simulaciones muy completas, la fiabilidad de los resultados obtenidos se ve comprometida. Es por tanto, necesario desarrollar de una manera muy completa un programa de simulación que permita incluir todos los procesos físicos existentes.

Este programa de simulación finalmente dará como resultado un modelo de la adquisición de datos que podrá ser empleado por un programa de reconstrucción estadística de imágenes. Para la realización de estas simulaciones se utilizan técnicas MonteCarlo (usando un generador de números aleatorios) y se hace uso de una serie de ordenadores modernos. Éstos, gracias a su capacidad de cálculo permiten obtener resultados con una fiabilidad suficiente tras un tiempo razonable de computación.Estos programas permiten hacer una simulación de una serie de efectos como:
Los espectros de emisión de positrones de distintas fuentes empleadas en la práctica clínica (18F, 15O).
El rango de estos positrones en la materia.
La no colinearidad de los dos fotones gamma emitidos tras la aniquilación de los positrones con electrones del medio.
La interacción de los rayos gamma emitidos con el medio (atenuación, scatter en el cuerpo).
La interacción de los rayos gamma emitidos con los cristales centelleadores que se emplean como detectores.
La eficiencia de los fotomultiplicadores empleados.
Ventana de energía para los rayos gamma detectados seleccionada.
Ventana temporal seleccionada para el análisis de coincidencias.
Algunos efectos de la electrónica y los análisis de coincidencias que se emplean en la maquina de adquisición.
Efectos del movimiento de los detectores para el caso de un tomógrafo PET con detectores en rotación continua o discreta.

Existen una serie de programas SimSet, Gate, Penélope que realizan simulaciones similares sobre interacción radiación-materia. Sin embargo, desarrollar un simulador propio presenta importantes ventajas frente al uso de estos programas, debido a su mayor velocidad de cálculo, estar diseñado especialmente para los objetivos que se persiguen en esta investigación y poseer un completo dominio sobre los parámetros y opciones implementadas.