Kvantifikace akumulované aktivity ze scintigrafických snímků s využitím metody Monte Carlo

Abstract

Pro optimalizaci provádění cílené radionuklidové terapie je stěžejní její důsledné plánování a verifikace. K těmto účelům je možné využít fantomová měření a simulační programy založené na metodě Monte Carlo. V rámci této práce byla navržena metoda kvantifikace akumulované aktivity ze scintigrafických snímků, byla provedena analýza nejistot vstupujících do procesu a demonstrace aplikace metody na klinická data. Cílem bylo stanovení kalibračních koeficientů pro výpočet aktivity v oblasti zájmu z četnosti impulzů v závislosti na hloubce uložení léze. Pro verifikaci metody bylo provedeno experimentální měření. Na gama kameře byly provedeny akvizice fantomu s pozadím a lézemi plněnými I-131. Kolem fantomu byly přidávány parafínové pláty simulující vrstvy tuku u pacientů. Tentýž design experimentu byl následně použit jako vstup do Monte Carlo simulace v programu GATE. Výsledné poměry aktivity ku četnosti detekovaných impulzů v závislosti na hloubce uložení byly proloženy lineární funkcí. Směrnice dat z experimentu i simulace byly v dobré shodě, ale v simulaci byl systematicky nižší počet impulzů způsobený rozdílnou citlivostí virtuální a skutečné gama kamery. Metodu se nepodařilo spolehlivě verifikovat, další práce bude spočívat v návrhu vhodného postupu korekce citlivosti pro možnost aplikace na libovolnou gama kameru.

This research is focused on planning and verification methodologies of outcome optimisation in radionuclide therapy. Phantom measurements and Monte Carlo-based simulation programs are essential tools for optimising therapeutic protocols. In this thesis, a method for quantifying accumulated activity from scintigraphy images was proposed. An analysis of uncertainties entering the process was conducted, along with a demonstration of the method's application to clinical data. The objective was to establish calibration coefficients for calculating activity in the region of interest based on the count rate in the corresponding area, depending on the lesion's depth. Experimental measurements were performed for method verification. Gamma camera acquisitions were carried out on a phantom filled with I-131 in background and lesions. Paraffin plates simulating body fat were added around the phantom. The same experimental design was used for Monte Carlo simulation performed in the GATE software. The resulting ratios of activity to the count rate of detected pulses, depending on the depth of lesion, were interpolated with a linear function. The slopes of the data from the experiment and simulation were in good agreement, but the simulation exhibited a systematically lower number of detected counts due to the different sensitivity of the virtual and actual gamma cameras. Hence, the method was not fully verified, and further work involving proposing an appropriate sensitivity correction method for application to any camera is needed.