Pozícionálás PET detektorokban maximum likelihood eljárással

A pozitron emissziós tomográfiai (PET) eljárások során a vizsgált szervezet funkcionális állapotáról készíthetőek 2- illetve 3-dimenziós ábrák, melyek hatékonyan alkalmazhatóak daganatos elváltozások, agyi és szívrendszeri megbetegedések korai diagnosztikájában és kezelésében. Az eljárás alapját a páciens szervezetébe juttatott kontrasztanyag testen belüli eloszlásának kimutatása képzi, melyet a bejuttatott anyaghoz kapcsolt radioaktív izotóp bomlása során keletkező pozitronok pozíciójának becslése tesz lehetővé. A pozíció becslése a bomlás során keletkező pozitronok és a test szöveteiből származó elektronok közötti kölcsönhatás során létrejövő gamma fotonok érzékelésén keresztül lehetséges. A gamma fotonok érzékelése pedig tipikusan a rendszer detektor egységét alkotó szcintillációs kristályban gerjesztett fényfotonok érzékelésével történik. A fényfotonok eloszlásából így következtethetünk a testben keletkezett gamma fotonok detektoregységben történő elnyelődési pozíciójára (point of interest - POI). A POI számos egyéb információ mellett a képrekonstrukciós eljárás bemeneti adatát képzi. A pontos diagnosztika érdekében szükséges, hogy a POI becslése is pontos legyen. Erre a kiváltott fényeloszlást tudjuk felhasználni.

Korábbi munkáim eredményeképpen elkészült egy POI becslést végző algoritmus implementációja, mely a Budapest Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetemhez is kapcsolódó SPADnet projekt keretében elkészült CMOS alapú fényérzékelő szenzor által szolgáltatott adatokat használja fel. A szenzortól érkező adatokat egy a szenzorhoz kapcsolódó FPGA-n futó firmware dolgozza fel, valós időben. Az algoritmus a fényeloszlás súlypontjának meghatározásán (center of gravity - COG) alapul.

Jelen dolgozat célja annak a meghatározása, hogy az elméletileg legpontosabb becslést nyújtó maximum likelihood (ML) becslési módszer hogyan valósítható meg ebben a problémakörben, milyen pontosságot eredményez a becsült és a valós POI eltérésének átlaga és szórása tekintetében, ehhez képest mennyire pontos a COG módszer, valamint az FPGA alapú és valós idejű implementálhatóság mennyire kivitelezhető.

szerző

• 
  Kufcsák András
  mérnökinformatikus
  nappali

konzulensek

• 
  Dr. Kollár István
  egyetemi tanár, Méréstechnika és Információs Rendszerek Tanszék
  
• 
  Dr. Lőrincz Emőke
  címzetes egyetemi tanár, (külső)

helyezés