Feasibility Study of a Geant4-based Diagnostic X-ray Dose Simulator

Show full item record



Permalink

http://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2019112944802
Title: Feasibility Study of a Geant4-based Diagnostic X-ray Dose Simulator
Author: Jenu, Saana
Contributor: Helsingin yliopisto, Matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta, Fysiikan laitos
Date: 2019-06-11
URI: http://hdl.handle.net/10138/307650
http://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2019112944802
Thesis level:
Abstract: Röntgenkuvaus on tärkeä diagnostinen menetelmä, jonka tuottaman sädeannoksen optimointi on oleellista terveyshaittojen ehkäisemiseksi. Monte Carlo -simulointia ei ole vielä käytetty laajasti röntgenkuvauksen optimointiin, mutta se on potentiaalinen menetelmä. Tämä työ on ensimmäinen askel HUS-Kuvantamisen ja Helsingin yliopiston käyttöön tarkoitetun Monte Carlo -annossimulaattorin kehittämisessä. Simulaattori toteutettiin Geant4-työkalulla, ja se perustui Geant4:n DICOM-ohjelmaan. Ohjelmaa kehitettiin edelleen, ja se testattiin yksittäisellä tietokoneella ja tietokoneklusterilla. Kehityksellä pyrittiin helpottamaan simulaattorin käyttöä ja mahdollistamaan suurten kuvapakkojen käyttö. Olennaisena osana työtä oli myös simulaattorin käytön dokumentointi sekä Monte Carlo -menetelmän kuvaaminen. Työkalu lukee DICOM-muodossa olevat kuvat, minkä perusteella se muodostaa vokseleista koostuvan fantomin. Fantomin vokselit on luokiteltu eri materiaaleiksi HU-lukujen mukaan, jolloin hiukkasten kulkuratoja fantomissa voidaan laskea. Vokselit toimivat myös detektoreina, joihin absorboitunut energia tallennetaan. Simulaattorin jatkokehityksen ja Monte Carlo -menetelmän kuvaamisen lisäksi simulaattoria testattiin keinotekoisilla ja tietokonetomografialaitteen tuottamilla DICOM-kuvilla. Sillä tehtiin kaksi testisimulointia, joissa arvioitiin intensiteettiä vedessä ja absorboitunutta annosta polymetyylimetakrylaatissa eri syvyyksillä. Tuloksia verrattiin teoreettisen intensiteetin vaimenemiseen ja MOSFET-antureilla mitattuun absorboituneeseen annokseen. Toinen simulaatio toistettiin kaupallisella ImpactMC-simulaattorilla. Kahden simuloinnin tulokset poikkesivat referenssidatasta maksimissaan 5 % ja 17 %. Tarkempien tuloksien saamiseksi seuraavissa mittauksissa olisi hyvä käyttää herkempiä annosmittareita kuin nyt käytetyt MOSFET-anturit. Menetelmä, jonka avulla navigoidaan fantomin vokseleissa, on merkittävä sekä tulosten tarkkuuden että simulointinopeuden suhteen. Potentiaalisin menetelmä toimi kuitenkin huonosti klusterilla. Fantomin luomiseen tietokonetomografiakuvista saattaa vaikuttaa kuvien artefakta. Simulaattori vaatii vielä kehittämistä: jatkossa työkalun toimintavarmuutta ja laskentanopeutta klusterilla voidaan parantaa, ja työkaluun on mahdollista rakentaa geometriat eri röntgenmodaliteeteille.
Discipline: Fysiikka


Files in this item

Total number of downloads: Loading...

Files Size Format View
Dose simulator Jenu.pdf 24.47Mb PDF View/Open

This item appears in the following Collection(s)

Show full item record