Μελέτη της απόκρισης γ-κάμερας με τεχνικές προσομοίωσης Monte-Carlo - Κεφαλλωνίτη, Βασιλική (Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών. Τομέας Πυρηνικής Τεχνολογίας, 2018)
Η γ-κάμερα αποτελεί τη βασική συσκευή διαγνωστικής απεικόνιση στην πυρηνική ιατρική και είναι ιδιαίτερα σημαντική η κατανόηση της λειτουργίας της καθώς και ο έλεγχος της απόκρισής της. Πραγματοποιείται βιβλιογραφική ανασκόπηση για τη μελέτη της λειτουργίας της και τον τρόπο διεξαγωγής των εξετάσεων ενώ η παρακολούθηση της απόκρισης πραγματοποιείται με τεχνικές προσομοίωσης Monte – Carlo και πιο συγκεκριμένα με τον κώδικα PENELOPE (έκδοση 2011) που προσομοιώνει την κίνηση των φωτονίων σε μια διάταξη. Παράλληλα, υπολογίζεται η χωρική διακριτική ικανότητα συστημάτων, προσδιορίζεται η προκύπτουσα εικόνα και το ενεργειακό φάσμα. Επίσης, παρακολουθείται ο τρόπος αντίδρασης του προγράμματος προσομοίωσης στη μοντελοποίηση των συστημάτων με γ-κάμερα. Επιθυμείται, η εις βάθος κατανόηση της λειτουργίας μιας γ-κάμερας και πως αυτή επηρεάζεται από διάφορες παραμέτρους. Χρησιμοποιώντας δεδομένα από τη βιβλιογραφία, πραγματοποιείται προσομοίωση της λειτουργίας συστημάτων με γ-κάμερα. Η βασική διάταξη αποτελείται από τον κρύσταλλο NaI, τον κατευθυντή πολλαπλών παραλλήλων οπών και μια πηγή φωτονίων 140 keV συνήθως μέσα σε σκεδαστή νερού. Μοντελοποιήθηκαν συστήματα με ή χωρίς κατευθυντές διαφορετικών διαμέτρων οπών, με σημειακές πηγές ή πηγές όγκου εντός ή εκτός σκεδαστή νερού σε συγκεκριμένες αποστάσεις από τον κατευθυντή. Τα βασικά αποτελέσματα που προέκυψαν από τις προσομοιώσεις είναι τα εξής: 1. Το πάχος του κρύσταλλου NaI δεν χρειάζεται να ξεπερνά τα 2 cm για ανίχνευση φωτονίων χαμηλής ενέργειας. 2. Τα σκεδαζόμενα φωτόνια του ενεργειακού φάσματος προέρχονται κυρίως από σκεδάσεις στο νερό. 3. Η χωρική διακριτική ικανότητα ενός συστήματος χειροτερεύει με την αύξηση της διαμέτρου της οπής του κατευθυντή ή με την αύξηση της απόστασης της πηγής από τον κατευθυντή. 4. Δύο σημειακές πηγές που βρίσκονται στην ίδια ευθεία διακρίνονται στην προκύπτουσα εικόνα αν η μεταξύ τους απόσταση είναι μεγαλύτερη από τη χωρική διακριτική ικανότητά τους. 5. Ο χρόνος εκτέλεσης των προσομοιώσεων είναι ιδιαίτερα μεγάλος λόγω της παρουσίας του κατευθυντή. 6. Οι ταχύτητες των προσομοιώσεων βελτιώνονται με την αύξηση των παραμέτρων προσομοίωσης και τη μείωση του πλήθος μικρών σωμάτων (μείωση συνολικής διάστασης κατευθυντή δέσμης). Η μελέτη αυτή που πραγματοποιήθηκε είναι ιδιαίτερα σημαντική διότι αρχικά διαπιστώθηκε ο τρόπος αντίδρασης του κώδικα προσομοίωσης στην παρουσία του κατευθυντή δέσμης και πως μια τέτοια μοντελοποίηση μπορεί να προσομοιωθεί γρηγορότερα. Επίσης, προέκυψαν εικόνες που δείχνουν ποιοτικά την απόκριση ενός συστήματος γ-κάμερας.