Foton sayar spektroskopik x-ışını görüntülemelerinin incelenmesi ve optimizasyonu
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Hacettepe Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Nükleer Enerji Mühendisliği A.B.D., Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2016
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: HALUK ATAK
Asıl Danışman (Eş Danışmanlı Tezler İçin): MEHMET TOMBAKOĞLU
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:X-ışını radyografi ve Bilgisayarlı Tomografi (BT) görüntüleme sistemlerinde Foton Sayar (FS) dedektörler kullanılarak en düşük hasta dozunda madde seçimli görüntüleme yapılabilir. FS dedektörlü görüntüleme teknolojisinde son yıllarda kaydedilen gelişmelere rağmen bazı önemli sorunlar halen çözülmeyi beklemektedir. Bu tez çalışmasının amacı bu sorunlara çözüm üreterek FS teknolojisinin klinik uygulamalarda kullanılabilir hale getirilebilmesine katkı sağlamaktır. Bu çalışma, iki ana sorunun irdelendiği üç alt çalışmadan oluşmaktadır. Birinci sorun, tarama sırasında FS dedektör ile toplanan enerji seçimli (spektroskopik) verilerin dedektörün sınırlı enerji çözünürlüğü nedeniyle hatalı olmasıdır. Bu nedenle bu verileri kullanarak oluşturulan foton enerji ağırlıklı ("photon energy weighted") ve madde ayrıştırma ("material decomposition") görüntülerinin doğruluğu azalmaktadır. İkinci sorun, X-ışını ile medikal görüntülemede yüksek foton akılarından faydalanılmasıdır. Ancak FS dedektörler mevcut donanımları ile bu kadar yüksek sayım hızlarını algılamada yetersiz kalmaktadır. Bu durum, insan anatomisindeki karmaşık foton zayıflatma özelliklerine sahip yapıların bu dedektörler ile spektroskopik olarak görüntülenmesini engellemektedir. Birinci kısımdaki çalışmada, görüntülenecek objenin kalınlığı, kontrast bileşen tipi, K-kenar filtre atom sayısı ve kalınlığı ve dedektör enerji çözünürlüğü gibi parametreler kullanılarak K-kenar filtre optimizasyonu yapılmıştır. K-kenar filtreli X-ışınları kullanılarak benzeşimi yapılan FS radyografi ve BT görüntülerinde standart filtrelere göre önemli oranda iyileşme sağlanmasının mümkün olduğu gösterilmiştir. İkinci kısımdaki çalışmada, Çift Kaynaklı BT (ÇKBT) ve FSBT sistemlerinde benzeşimi yapılan görüntüler ve bu sistemlerle elde edilen deneysel sonuçlar birbiriyle karşılaştırılmıştır. Görüntü benzeşimleri üç farklı kontrast bileşen ve dijital fantom kalınlığı, doz paylaşım parametresi ve farklı demet filtreleri kullanılarak yapılmıştır. K-kenar filtreli Çift Enerji (ÇE) madde ayrıştırma görüntü benzeşimlerinde FSBT sisteminde ÇKBT sistemine göre çok daha yüksek Kontrast Gürültü Oranı (KGO) elde edilmiştir. Deneysel çalışmalar, FSBT sistemi ile elde edilmesi beklenen iyileşmenin FS dedektör teknolojisindeki mevcut yetersizlikler nedeniyle uygulamada tam olarak sağlanamadığını ve FS dedektörlerle ilgili daha fazla araştırma ve optimizasyon çalışması yapılması gerekliliğini ortaya koymuştur. Son kısımdaki çalışmada X-ışını demetleri demir (Fe), holmiyum (Ho) K-kenar malzemesi (atom numarası 67 ve K-kenar enerjisi 55,6 keV) ve yumuşak doku (YD) eşdeğer malzemelerden yapılan Dinamik Demet Zayıflatıcılar (Dynamic Beam Attenuator) (DDZ) ile filtrelenerek spektroskopik FSBT sisteminde görüntü benzeşimleri yapılmıştır. Sonuçta DDZ kullanımı ile sayım hızı yeterince düşürülmüştür. K-kenar DDZ kullanıldığında artefaktlar ve ölçüm hataları azalmıştır. Ayrıca spektrumdaki enerji bölgelerinin birbirinden daha iyi ayrılması sağlanarak madde ayrıştırma görüntülerinde iyileşme sağlanmıştır. DDZ'nin klinik FSBT sistemlerinde birçok avantaj sağladığı gösterilmiştir.