PET rekonstrukciós technikák GPGPU alapon

OData támogatás
Konzulens:
Dr. Szirmay-Kalos László
Irányítástechnika és Informatika Tanszék

A PET (pozitron emissziós tomográfia) egy orvosi képalkotó módszer, melynek segítségével egy háromdimenziós képet lehet rekonstruálni a test funkciós működéséről. A testbe pozitron-emittáló anyagot juttatnak be, a pozitron és az elektron ütközéskor annihilálódik, ennek során két 511 keV energiájú gamma-fotont sugároz ki közel ellentétes irányba. A mérés során a testet körbeveszi egy detektorgyűrű, mely ezeknek a gamma-fotonoknak a becsapódását képes érzékelni a detektorgyűrű lapjain található érzékelő kristályokkal. A detektor egy megszabott időablak felhasználásával párba állítja a közel egyidejű becsapódásokat és regisztrál egy 5D adatot, amely a detektorpár indexét és a detektorpár jelet leadó kristályainak koordinátáit tartalmazza. Ezt az 5D adatot - ami tulajdonképpen a detektorpár kristályait összekötő egyenes - nevezzük LOR-nak (Line Of Response). A mérés során a detektorgyűrű LOR-jain regisztrált beütésszámok adják a mért adatokat. A PET rekonstrukció során a LOR adatokból állítjuk vissza detektorgyűrű által befogott térben a gamma-foton kibocsátás sűrűséget, ami a kibocsátott pozitron rövid bolyongásától eltekintve a befecskendezett radioaktív anyag bomlássűrűségét adja. A bomlássűrűség szerinti rekonstrukcióból az orvostudomány hasznos következtetéseket tud levonni különböző betegségek kialakulásáról azok korai fázisában. A rekonstrukció egy iterációs folyamat, amin belül az előrevetítéssel foglalkozunk, amely során feltételezünk a térben egy bizonyos bomlássűrűséget, és lehetőség szerint minél pontosabb fizikai modellt követve szimuláljuk a gamma-fotonok útját a detektorkristályokig és azokon keresztül az elektronikus érzékelőkig.

Jelen szakdolgozat a detektorkristályokat elérő gamma-fotonok kristályok közötti szóródásával foglalkozik. Az elektronika a gamma-fotonokat a legtöbb esetben nem ott érzékeli, ahol azok valójában becsapódtak a felületbe, hiszen az érzékelés előtt a kristályokon belül még ütközések során több kristálynyira elvándorolhat a gamma-foton. Ezért modelleket készítünk ennek a jelenségnek a leírására, a szimuláció során ezeket beépítjük az előrevetítés végső szakaszába szűrők formájában. A szűrők kiértékelésének a számítási igénye azonban a technológia jelenlegi színvonalán túl magas a GPU számára. A célunk a lehető legpontosabb becslő megalkotása, mely a számítógép videokártyája számára reális időben elvégezhető számítási feladatot nyújt.

Letölthető fájlok

A témához tartozó fájlokat csak bejelentkezett felhasználók tölthetik le.