Estudi de paràmetres de qualitat i funcionament de l'escàner de tomografia per emissió de positrons Siemens Biograph Vision X mitjançant el mètode de Monte Carlo

Abstract

[CA] La Tomografia per Emissió De Positrons (PET) és una tècnica de diagnòstic mèdic que es basa en la detecció dels fotons produïts durant el procés d'anihilació derivat de la desintegració d'un radionúclid emissor beta positiu. Estos dispositius o escàners, han de ser sotmesos a exhaustives proves de control de qualitat i funcionament. En aquest context, actualment es segueix el protocol NEMA NU 2-2018 com a estàndard en el qual es detallen les proves a realitzar periòdicament a aquests equips. Entre aquestes proves es troba la mesura de resolució espacial, fracció de dispersió, sensibilitat de l'escàner i proves de qualitat d'imatge, entre altres. D'altra banda, des de fa anys s'utilitza el Mètode de Monte Carlo com a ferramenta de simulació fiable i contrastada per a l'estudi i anàlisi de la interacció de la radiació ionitzant amb la matèria. Actualment existeixen nombroses ferramentes de computació basades en Monte Carlo. Entre elles, GATE és un programari especialitzat en la simulació d'escàners de PET. En aquest TFG s ha proposat realitzar les proves de control establides en el Protocol NEMA NU 2-2018 mitjançant GATE. Per a això s ha desenvolupat un model de l'escàner Siemens Biograph Vision X, recentment comercialitzat i s han simulat les diferents proves. A més de les proves citades anteriorment, s ha realitzat una modificació de la finestra energètica de coincidències i s ha aplicat la no col·linealitat de l emissió de fotons.

[ES] La Tomografía por Emisión de Positrones (PET) es una técnica de diagnóstico médico que se basa en la detección de los fotones producidos durante el proceso de aniquilación derivado de la desintegración de un radionúclido emisor beta positivo. Estos dispositivos o escáneres deben someterse a exhaustivas pruebas de control de calidad y funcionamiento. En este contexto, actualmente se sigue el protocolo NEMA NU 2-2018 como estándar en el cual se detallan las pruebas a realizar periódicamente a estos equipos. Entre estas pruebas se encuentra la medida de resolución espacial, fracción de dispersión, sensibilidad del escáner y pruebas de calidad de imagen, entre otras. Por otro lado, desde hace años se utiliza el Método de Monte Carlo como una herramienta de simulación fiable y contrastada para el estudio y análisis de la interacción de la radiación ionizante con la materia. Actualmente existen numerosas herramientas de computación basadas en Monte Carlo. Entre ellas, GATE es un software especializado en la simulación de escáneres de PET. En este TFG se ha propuesto realizar las pruebas de control establecidas en el Protocolo NEMA NU 2- 2018 mediante GATE. Para ello se ha desarrollado un modelo del escáner Siemens Biograph Vision X, recientemente comercializado, y se han simulado las diferentes pruebas. Además de las pruebas citadas anteriormente, se ha realizado una modificación de la ventana energética de coincidencias y se ha aplicado la no colinealidad de la emisión de fotones.

[EN] Positron Emission Tomography (PET) is a medical diagnostic technique based on the detection of photons produced during the annihilation process resulting from the decay of a positron-emitting radionuclide. These devices or scanners must undergo exhaustive quality control and performance tests. In this context, the NEMA NU 2-2018 protocol is currently followed as a standard, detailing the tests to be periodically performed on these devices. Among these tests are the measurement of spatial resolution, scatter fraction, scanner sensitivity, and image quality tests, among others. On the other hand, the Monte Carlo Method has been used for years as a reliable and proven simulation tool for studying and analyzing the interaction of ionizing radiation with matter. Currently, there are numerous Monte Carlo-based computing tools. Among them, GATE is a specialized software for simulating PET scanners. In this TFG (Final Degree Project), it has been proposed to carry out the control tests established in the NEMA NU 2-2018 Protocol using GATE. For this purpose, a model of the recently commercialized Siemens Biograph Vision X scanner has been developed, and the different tests have been simulated. In addition to the aforementioned tests, a modification of the coincidence energy window has been made, and the non-collinearity of photon emission has been applied.