Monte Carlo Simulation and Experimentation of Non-Collinear Gamma Ray Correlations as a Novel Medical Imaging Modality
Notice bibliographique
Résumé
This thesis describes the simulation, experiment, and image analysis of a new modality of nuclear medical imaging. We propose the measurement of cascade gamma rays emitted by radioactive isotopes as an improvement over conventional Positron Emission Tomography (PET) and Single Photon Emission Computed Tomography (SPECT). This modality employs the coincidence detection of non-collinear cascade gamma rays as a means to perform event-by-event image reconstruction. This is unlike PET and SPECT, which require multiple events to locate the image point as they lack depth information of the photon trajectories. Our modality can be considered a marriage of PET and SPECT imaging as it employs coincidence techniques as in PET and collimation as in SPECT.\nFor the prototype experiment, we employed In-111 (2.8 days half-life). with a pair of high-intensity cascade gamma rays of energies Eγ1 = 171 keV and Eγ2 = 245 keV. We performed the measurement using the small-animal PET machine of the Institute of Physical and Chemical Research in Kobe, Japan (RIKEN-BDR). We employed Geant4 Application of Tomographic Emission (GATE) public domain software for the simulation and design of the collimators. We had them built at the Physics Machine Shop of the University of Saskatchewan.\nWe employed the cascade emissions of Ba-133 (half-life=10.5 years) for calibration purposes, procured the In-111 source from suppliers to RIKEN-BDR, and performed the measurements in the summer of 2022. We carried out the measurements for single and multiple point-like source arrangements. We have successfully performed the image reconstruction with the use of individual decay events in the coincidence detection.\nThe results are quite promising, as the image reconstruction and image resolutions are comparable to those of conventional PET images without resorting to involved statistical algorithms. The sources used were <5 MBq and measurements were taken for 2 to 15 hours. Thus, it seems this new modality offers promise of utility for molecular imaging applications. In conclusion, the thesis suggests the next steps in this direction.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,004 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».