Investigation of the effect of crystal thickness on the spatial resolution and linearity of a PEM detector using an artificial neural network based positioning algorithm
Kristal kalınlığının PEM detektörünün uzamsal çözünürlüğüne ve doğrusallığa etkisinin yapay sinir ağları temelli bir pozisyonlama algoritması kullanılarak araştırılması
- Tez No: 201560
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ALBERT GÜVENİŞ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Biyomühendislik, Bioengineering
- Anahtar Kelimeler: Pozitron emisyon mamografisi (PEM), sürekli sintilasyon kristali, pozisyonlama algoritması, yapay sinir ağları, Anger algoritması, Positron emission mammography (PEM), continuous scintillation crystal, positioning algorithm, artificial neural networks, Anger algorithm
- Yıl: 2007
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
- Enstitü: Biyo-Medikal Mühendislik Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 109
Özet
Bu tezin amacı, sürekli bir PEM detektörünün çözünülürlüğünün ve doğrusallığının yapay sinir ağları temelli bir pozisyonlama algoritması kullanılarak araştırılmasıdır. Bu çalışmanın diğer bir amacı da kristal kalınlığının, çözünürlük ve detektörün sistematik hatasına olan etkisinin incelenmesidir. Bu çalışmada pikselleştirilmiş kristallerin ışık toplamadaki sorunlarının ve işçiliklerindeki zorlukların üstesinden gelmek ve maliyeti azaltmak amacıyla sürekli bir kristal seçilmiştir. Bu çalışmada kullanılan sürekli LSO kristali, 49 mm x 49 mm boyutlarında olup, kalınlığı 3 mm'den başlanılarak her simülasyon grubu için 3'er mm'lik artırımlarla 24 mm'ye kadar çıkarılmıştır. Seçilen ışık algılayıcı, düz panelli ve 8 x 8 anotlu Hamamatsu H8500'dür. 511 keV enerjili fotonlar dar aşınlar halinde detektörün yüzeyine gönderilmiştir ve kistalin içinde gerçekleşen etkileşimler ve ışık algılayıcının çıkışları simüle edilmiştir. Foton çoğaltıcı tüpün 64 adet çıkışı 4 çıkışa düşürülmüştür ve bu çıkışlar, her etkileşim için çok katmanlı algılayıcının giriş vektörleri olarak kullanılmıştır. Her kristal kalınlığı için biri eğitim, diğeri test setini oluşturmak üzere için iki grup simülasyon gerçekleştirilmiştir. Ağın parametreleri ve ağı eğitmekte kullanılan döngü sayısı her kalınlık için sabit tutularak, kristal kalınlığının ve enerji eşiğinin, detektörün iç çözünürlüğüne ve sistematik hatasına etkisi araştırılmıştır. Yapılan simülasyonlar, Anger algoritmasının sistematik hatasını kanıtlamış ve sintilasyon koordinatı hesaplaması için yanlılık hatası olmayan başka bir pozisyonlama algoritmasının kullanılmasının gerekliliğini kanıtlamıştır. Yapay sinir ağları temelli bir pozisyonlama algoritması kullanılması Anger algoritmasına kıyasla daha iyi sonuçlar vermiştir. 3 mm kalınlığındaki LSO kristali için merkezdeki çözünürlük 0.329 mm olarak bulunmuştur, kristal kalınlığı 24 mm'ye çıkarıldığında ise çözünürlük 0.690 mm'ye yükselmiştir. Yanlılık hata değerleri ise Anger algoritması ile hesaplananlardan daha iyidir.
Özet (Çeviri)
The objective of this thesis is to improve the resolution and linearity of a continuous detector for positron emission mammography (PEM) imaging, by using an algorithm based on artificial neural networks. Another aim of this work is to investigate the effect of crystal thickness on the resolution and bias of the detector. A continuous scintillation detector is chosen, in order to overcome the difficulties observed in light collection and manufacturing of pixellated crystals and to reduce the cost. In this study, the detector is composed of 49 mm x 49 mm continuous LSO crystal where its thickness changes from 3 mm to 24 mm with increments of 3 mm. The photosensor chosen is Hamamatsu H8500 flat panel multi-anode photomultiplier consisting of 8 x 8 anodes. The interactions of narrow beams of 511 keV photons impacting the detector surface and the photosensor output are simulated using DETECT2000 simulation platform. The 64 outputs of the PMT is reduced to 4 and these outputs are used as the input vectors of the multilayer perceptron network for each interaction. Two sets of simulations are performed for each thickness of the scintillation crystal. One set to generate the training set and another set to create the test set. By fixing the parameters of the network and the number of iterations, the effect of crystal thickness and energy threshold on the intrinsic spatial resolution and bias are investigated. Our simulations confirmed the bias problem of the Anger algorithm and the necessity of using a biasfree positioning algorithm for scintillation coordinate estimation. Using artificial network based positioning algorithm better results are observed when compared to Anger algorithm. Results obtained show an intrinsic resolution of 0.329 mm and 0.690 mm for a crystal thickness of 3 mm and 24 mm in the center of the crystal, respectively. The systematic errors calculated are better than those obtained with Anger algorithm.
Benzer Tezler
- Katmanlı kompozit panellerin anlık basınç yüküne dinamik cevabı
Dynamic response of laminated composite panels subjected to blast loading
HALİT S. TÜRKMEN
Doktora
Türkçe
1997
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ZAHİT MECİTOĞLU
- Photocurrent generation in low dimensional nanomaterials
Düşük boyutlu malzemelerde fotoakım üretimi
MOHAMMADALI RAZEGHI
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ TALİP SERKAN KASIRGA
- Tek foton emisyon tomografisinde kristal ölü tabakasının sistem performansı üzerine etkisinin incelenmesi
Investigation of the effect of crystal dead layer on system performance in single photon emission tomography
HİLAL USLU AYNUR
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Radyoloji ve Nükleer TıpKaradeniz Teknik ÜniversitesiSağlık Fiziği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TUNCAY BAYRAM
- Kahramanmaraş Dulkadiroğlu ilçesine bağlı elmalar köyü mangan yatağının jenetik incelenmesi ve Türkiye'nin jeotektonik evrimindeki yeri ve ilişkisi
Genesis investigation of manganese deposit in elmalar village, Dulkadirogullari region, Kahramanmaras, its implication and relation in Turkey's tectonic evolution
NAŞİDE MERVE SÜTÇÜ
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Jeoloji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiJeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EMİN ÇİFTÇİ
- Titanyum alt tabaka üzerine elektrodepozisyonla büyütülen NiFe/Cu süperörgülerin yapısal, manyetik ve manyetorezistans özellikleri üzerine manyetik tabaka (NiFe) kalınlığının etkisinin incelenmesi
Investigation of the effect of magnetic layer (NiFe) thickness on structural, magnetic and magnetoresistance properties of NiFe/Cu superlattices electrodeposited on titanium substrate
NURAY ÇOLAK AYTEKİN
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Fizik ve Fizik MühendisliğiBalıkesir ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HİLAL KURU
PROF. DR. HAKAN KÖÇKAR