Modelamiento por el Método Monte Carlo de los detectores del sistema tomográfico bimodal ClearPET/XPAD-CT

Abstract

En este trabajo se realizó un modelamiento detallado por el Método Monte Carlo usando el código GEANT4 de cada uno de los componentes del prototipo de tomografía bimodal para pequeños animales ClearPET/XPAD-CT. Se simularon los detectores phoswich y las fuentes radiactivas para tomografía de emisión de positrones PET, el tubo de rayos X con su correspondiente espectro de emisión y la cámara XPAD3 que constituye el detector de rayos X del sistema de tomografía computarizada CT. Se realizaron simulaciones con diferentes fuentes radiactivas dentro de un fantoma (simulador físico) y un haz de rayos X de manera simultánea incidiendo sobre el fantoma con el objetivo de estudiar la influencia de la radiación cruzada sobre cada uno de los detectores de radiación. Se evaluó la cantidad de flujo de fotones por ángulo de barrido (frame) necesario para poder formar una imagen diagnóstica de acuerdo a la velocidad angular del sistema, se analizaron la cantidad de eventos producidos por los fotones incidentes en el XPAD3 para estudiar las ionizaciones que ocurren dentro de los pixeles. Finalmente, se evaluaron los parámetros de resolución espacial del PET y del CT que fueron realizados experimentalmente y una parte a través de la simulación. En este trabajo de tesis se contribuyó al mejoramiento del sistema ClearPET/XPAD-CT en relación a la distribución espacial de los elementos de detección, la optimización de las dimensiones y materiales de los detectores, la optimización de los blindajes y la estimación de las dosis absorbidas en los individuos expuestos.

Abstract: In this work was made a detailed mode l ing by the Monte Carlo Method using GEANT4 toolkit software to model each component of the bimodal tomography prototype ClearPET/XPAD - CT for small animals . Were simulated t he phoswich detectors and radioactive sources for the P ositron E mission T omography ( PET ) , the X - ray tube with its corresponding emission spectrum, and the XPAD3 camera constituting the X - ray detector of the CT computed tomography system. Simulations were performed with different radioactive sources using a phantom (physical simulator) and an X - ray beam simultaneously , in order to study the influence of the cross radiation on each of the detectors. W as evaluated t he photon flux per frame angle needed to form a diagnostic image according to the angular velocity of the system , the amount of events produced by incident photons in the XPAD3 was analyzed to calculate the number of ionizations inside the hybrid pixels . Finally, the spatial resolution of the PET and CT systems were determined experimentally and simulated . T he Monte Carlo simulation method contributed to the improvement of the ClearPET / XPAD - CT system in relation to spatial distribution of detection elements, optimization of the dimensions and materials of the detectors, optimize the shielding and estimate the absorbed doses in exposed individuals.