Tek foton emisyon tomografisinde kristal ölü tabakasının sistem performansı üzerine etkisinin incelenmesi
Investigation of the effect of crystal dead layer on system performance in single photon emission tomography
Yazar: HİLAL USLU AYNUR
Danışman: PROF. DR. TUNCAY BAYRAM
Karadeniz Teknik Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Sağlık Fiziği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Radyoloji ve Nükleer Tıp = Radiology and Nuclear Medicine

Özet:
Günümüzde nükleer tıp alanında sıkça kullanılan SPECT (Tek Foton Emisyon
Tomografi) etkin bir tanısal görüntüleme cihazıdır. Hasta vücuduna verilen radyofarmasötik
maddeden yayılan gama ışınlarının sayılması ve bilgisayar sisteminde işlenerek kesitsel
görüntülerin oluşturulması ilkesine dayanır. Elde edilen görüntülerin kalitesi hastalıkların
doğru teşhis edilmesi açısından oldukça önemlidir. Görüntü kalitesinin en iyi düzeyde olması
ancak cihazın kalite kontrol testlerinin düzenli olarak yapılması ile mümkündür. SPECT
uygulamalarında görüntü kalitesini etkileyen faktörlerden biri de dedektör bileşenlerinden
biri olan sintilasyon kristalinde zamanla oluşan ölü tabakadır.
Bu çalışmada SPECT'te kullanılan NaI(Tl) sintilasyon kristalinde oluşabilecek ölü
tabakaların sistem performansı üzerine etkisi incelenmiştir. Bu amaçla Monte Carlo yöntemi
tabanlı bir simülasyon paketi olan GEANT4'e dayalı GATE benzetim kodu kullanıldı. İlk
adımda standart SPECT modeli benzetimi yapılarak nükleer tıpta kullanılan düşük 140 keV
(99mTc için), orta 167 keV (201Tl için) ve yüksek 364 keV (131I için) gama enerjilerinde
SPECT performans parametreleri (Hassasiyet, uzamsal çözünürlük, enerji çözünürlüğü,
kontrast) incelendi. Daha sonra benzetimi yapılan kristalin üzerine farklı kalınlıklarda ölü
katmanlar oluşturularak aynı enerjiler için ölü tabakanın performans parametrelerine etkisi
araştırıldı. Sonuç olarak, sintilasyon kristalinin ölü tabakasındaki artışa bağlı olarak SPECT
sisteminin görüntü kalite değerlendirme parametrelerinde kötüleşmeler meydana geldiği
görüldü.

Anahtar Kelimeler: GEANT4, Kontrast, Monte Carlo, Ölü tabaka, Tek Foton Emisyon
Tomografi

Abstract:
SPECT (Single Photon Emission Tomography), which is frequently used in nuclear
medicine today, is an effective diagnostic imaging device. It is based on the principle of
counting the gamma rays emitted by the radiopharmaceutical substance given to the patient's
body and creating cross-sectional images by processing them in the computer unit. The
quality of the images obtained is very important for the correct diagnosis of diseases. The
best image quality is only possible with regular quality control tests of the device. One of
the factors affecting image quality in SPECT applications is the dead layer that forms over
time in the scintillation crystal, one of the detector components.
In this study, the effect of dead layers in NaI (Tl) scintillation crystal used in SPECT
on system performance was investigated. For this purpose, the GATE simulation code based
on GEANT4, a simulation package use the Monte Carlo method, was used. In the first step,
the standard SPECT model was simulated and SPECT performance parameters (Sensitivity,
spatial resolution, energy resolution, contrast) at low 140 keV (for 99mTc), medium 167 keV
(for 201Tl) and high 364 keV (for 131I) gamma energies used in nuclear medicine were
analyzed. Then, dead layers of different thicknesses were formed on the simulated crystal
and the effect of the dead layer on the performance parameters was evaluated for the same
energies. As a result, it was observed that the increase in the dead layer of the scintillation
crystal resulted in deterioration of the image quality assessment parameters of the SPECT
system.

Keywords: Contrast, Dead layer, GEANT4, Monte Carlo, Single Photon Emission
Tomography