Ανάπτυξη υπολογιστικού μοντέλου προσωμοίωσης φθοριζόντων υλικών ανιχνευτών ιατρικής απεικόνισης με τεχνικές Monte Carlo

dc.contributor.advisorΠαναγιωτάκης, Γιώργοςgr
dc.contributor.authorΛιαπαρίνος, Παναγιώτης Φ.gr
dc.contributor.committeeΝικηφορίδης, Γιώργοςgr
dc.contributor.committeeΠαλλικαράκης, Νικόλαοςgr
dc.contributor.committeeΣιαμπλής, Νικόλαοςgr
dc.contributor.committeeΒασιλάκος, Παύλοςgr
dc.contributor.committeeΒραδής, Αλέξανδροςgr
dc.contributor.committeeΚωσταρίδου, Ελένηgr
dc.contributor.committeeΠαναγιωτάκης, Γιώργος
dc.contributor.otherLiaparinos, Panagiotis F.en
dc.date.accessioned2007-10-23T10:02:40Zen
dc.date.available2007-10-23T10:02:40Zen
dc.date.copyright2007en
dc.date.issued2007-10-23T10:02:40Zen
dc.degreeΔιπλωματική Εργασίαgr
dc.description.abstractΟι ενδογενείς ιδιότητες των φθοριζόντων υλικών ανιχνευτών ιατρικής απεικόνισης, παίζουν πολύ σημαντικό ρόλο στην απόδοση των ενισχυτικών πινακίδων που χρησιμοποιούνται σε ιατρικά απεικονιστικά συστήματα. Σε προηγούμενες μελέτες φθοριζόντων υλικών κοκκώδους μορφής, είτε με αναλυτικές μεθόδους είτε με τεχνικές Monte Carlo, οι τιμές των οπτικών παραμέτρων καθώς και οι πιθανότητες αλληλεπίδρασης του φωτός υπολογίστηκαν με τη βοήθεια τεχνικών προσαρμογής (fitting) σε πειραματικά δεδομένα. Ωστόσο, είχε παρατηρηθεί ότι στηριζόμενοι σε πειραματικά δεδομένα και τεχνικές προσαρμογής, οι οπτικοί παράμετροι ενός συγκεκριμένου υλικού μεταβάλλονται εντός ενός σημαντικού εύρους τιμών (π.χ. είχαν δημοσιευτεί, για το ίδιο πάχος υλικού διαφορετικές τιμές ενεργούς διατομής οπτικής σκέδασης). Στην παρούσα διδακτορική διατριβή αναπτύχθηκε ένα υπολογιστικό μοντέλο προσωμοίωσης φθοριζόντων υλικών κοκκώδους μορφής, με τεχνικές Monte Carlo, με σκοπό τη μελέτη διάδοσης των ακτίνων-χ και του φωτός. Το μοντέλο στηρίχθηκε μόνο στις φυσικές ιδιότητες των φθοριζόντων υλικών. Κάνοντας χρήση της θεωρίας σκέδασης Mie και με τη βοήθεια του μιγαδικού συντελεστή διάθλασης των υλικών, χρησιμοποιήθηκαν μικροσκοπικές πιθανότητες αλληλεπίδρασης του φωτός. Η εγκυρότητα του μοντέλου πιστοποιήθηκε συγκρίνοντας αποτελέσματα (π.χ. ποσοστό απορρόφησης ακτίνων-χ, στατιστική κατανομή μετατροπής των ακτίνων-χ σε φωτόνια φωτός, αριθμός εκπεμπόμενων οπτικών φωτονίων, κατανομή του φωτός στην έξοδο του ανιχνευτή) με δημοσιευμένα πειραματικά δεδομένα για το φθορίζον υλικό Gd2O2S:Tb (ενισχυτική πινακίδα τύπου Kodak Min-R). Τα αποτελέσματα έδειξαν την εξάρτηση της συνάρτησης μεταφοράς διαμόρφωσης (MTF) από το μέγεθος του κόκκου και από τον αριθμό των κόκκων ανα μονάδα μάζας (πακετοποιημένη πυκνότητα: packing density). Προβλέφθηκε ότι ενισχυτικές πινακίδες με φθορίζον υλικό υψηλού αριθμού κόκκων ανά μονάδα όγκου και χαμηλής τιμής μεγέθους κόκκου μπορούν να παρουσιάσουν καλύτερη απόδοση ως προς την ποσότητα και την κατανομή του εκπεμπόμενου φωτός σε σχέση με τις συμβατικές ενισχυτικές πινακίδες, κάτω απ’ τις ίδιες πειραματικές συνθήκες (π.χ. ενέργεια ακτίνων-χ, πάχος ενισχυτικής πινακίδας).gr
dc.description.translatedabstractThe intrinsic phosphor properties are of significant importance for the performance of phosphor screens used in medical imaging systems. In previous analytical-theoretical and Monte Carlo studies on granular phosphor materials, values of optical properties and light interaction cross sections were found by fitting to experimental data. These values were then employed for the assessment of phosphor screen imaging performance. However, it was found that, depending on the experimental technique and fitting methodology, the optical parameters of a specific phosphor material varied within a wide range of values, i.e. variations of light scattering with respect to light absorption coefficients were often observed for the same phosphor material. In this study, x-ray and light transport within granular phosphor materials were studied by developing a computational model using Monte Carlo methods. The model was based on the intrinsic physical characteristics of the phosphor. Input values required to feed the model can be easily obtained from tabulated data. The complex refractive index was introduced and microscopic probabilities for light interactions were produced, using Mie scattering theory. Model validation was carried out by comparing model results on x-ray and light parameters (x-ray absorption, statistical fluctuations in the x-ray to light conversion process, number of emitted light photons, output light spatial distribution) with previous published experimental data on Gd2O2S:Tb phosphor material (Kodak Min-R screen). Results showed the dependence of the modulation transfer function (MTF) on phosphor grain size and material packing density. It was predicted that granular Gd2O2S:Tb screens of high packing density and small grain size may exhibit considerably better resolution and light emission properties than the conventional Gd2O2S:Tb screens, under similar conditions (x-ray incident energy, screen thickness).en
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/10889/571en
dc.language.isogren
dc.relation.isformatofΗ ΒΥΠ διαθέτει αντίτυπο της διατριβής σε έντυπη μορφή στο βιβλιοστάσιο διδακτορικών διατριβών που βρίσκεται στο ισόγειο του κτιρίου της.gr
dc.subjectΦθορίζον υλικόgr
dc.subjectΥπολογιστικό μοντέλοgr
dc.subjectMonte Carlo τεχνικέςgr
dc.subject.alternativePhosphor materialen
dc.subject.alternativeComputational modelsen
dc.subject.alternativeMonte Carlo techniquesen
dc.subject.ddc519.282
dc.titleΑνάπτυξη υπολογιστικού μοντέλου προσωμοίωσης φθοριζόντων υλικών ανιχνευτών ιατρικής απεικόνισης με τεχνικές Monte Carlogr
dc.title.alternativeDevelopment of computerized simulation model on phosphor materials detectors of medical imaging by Monte Carlo methodsen

Files

Original bundle
Now showing 1 - 1 of 1
Loading...
Thumbnail Image
Name:
Nimertis_Liaparinos.pdf
Size:
583.34 KB
Format:
Adobe Portable Document Format
License bundle
Now showing 1 - 1 of 1
No Thumbnail Available
Name:
license.txt
Size:
6.28 KB
Format:
Item-specific license agreed upon to submission
Description: