다중 추적자 영상을 위한 컴프턴 카메라 (Multi-tracer Imaging of a Compton Camera)

서지정보

· 발행기관 : 한국의학물리학회
· 수록지 정보 : 의학물리 / 26권 / 1호 / 18 ~ 27페이지
· 저자명 : 김수미

초록

컴프턴 산란 현상을 이용하여 전자적 집속 방법으로 영상화하는 컴프턴카메라는 고민감도 및 고에너지 해상도의 장점을이용하여 핵의학 응용분야에 대한 잠재력이 큰 영상 시스템이다. 본 논문에서는 컴프턴카메라를 이용한 다중 추적자 영상의 효용성 평가와 정확한 3차원 단면영상 촬영을 위한 Orlov 조건을 만족하는 회전하는 컴프턴카메라의 구조를 조사하였다. 140/511 keV의 방사선원의 소프트웨어 모형을 구성하고 이에 대한 몬테카를로 전산모사 시뮬레이션을 수행하여리스트모드 배열된 부분집합 기댓값 최대화 방법으로 재구성된 다중 추적자 영상으로 컴프턴카메라의 효용성을 검증하였다. 산란부와 흡수부를 평행하게 위치시킨 고정된 컴프턴카메라와 촬영대상 주위 360o를 회전하는 컴프턴카메라를 구성하여 검출된 투사선의 구좌표계 각도에 대한 히스토그램을 비교 평가하였다. 140/511 keV의 동시 계측된 몬테카를로전산모사 데이터의 다중 추적자 영상이 2차원 및 3차원 재구성 시 잘 구분되는 것을 확인하였으며, 회전된 컴프턴카메라의 경우, 회전각도에 반비례하여 3차원 영상재구성에 필요한 유효 투사선이 증가하였다. 26분의 계산 시간 및 5백만개의적절한 유효 투사선의 개수를 고려할 때 컴프턴카메라의 회전각은 30°가 현실적으로 적절할 것이며 증가한 검출 시간은다중 컴프턴카메라를 구성하여 해결할 수 있다. 본 논문에서 고찰한 고민감도 및 고에너지 해상도를 가진 컴프턴 카메라는 다중추적자 영상화를 위해 적합한 시스템이며 생화학 및 생리학적 상태 변화에 대한 임상 정보를 제공하며 각종 질병 진단 및 치료 방법 개발 등에 기여할 수 있는 잠재력이 있는 영상 시스템이다.

영어초록

Since a Compton camera has high detection sensitivity due to electronic collimation and a good energy resolution,it is a potential imaging system for nuclear medicine. In this study, we investigated the feasibility of a Comptoncamera for multi-tracer imaging and proposed a rotating Compton camera to satisfy Orlov’s condition for 3Dimaging. Two software phantoms of 140 and 511 keV radiation sources were used for Monte-Carlo simulationand then the simulation data were reconstructed by listmode ordered subset expectation maximization to evaluatethe capability of multi-tracer imaging in a Compton camera. And the Compton camera rotating around the objectwas proposed and tested with different rotation angle steps for improving the limited coverage of the fixedconventional Compton camera over the field-of-view in terms of histogram of angles in spherical coordinates.
The simulation data showed the separate 140 and 511 keV images from simultaneous multi-tracer detectionin both 2D and 3D imaging and the number of valid projection lines on the conical surfaces was inverselyproportional to the decrease of rotation angle. Considering computation load and proper number of projectionlines on the conical surface, the rotation angle of 30 degree was sufficient for 3D imaging of the Compton camerain terms of 26 min of computation time and 5 million of detected event number and the increased detectiontime can be solved with multiple Compton camera system. The Compton camera proposed in this study canbe effective system for multi-tracer imaging and is a potential system for development of various diseasediagnosis and therapy approaches.

참고자료

· 없음