طراحی مفهومی آشکارساز و بازسازی تصویر یک سیستم دوربین کامپتون مورد استفاده در ارزیابی توزیع دز باریکه‌ی پروتون در حین پروتون درمانی

Abstract

در این مقاله یک سیستم تصویرگیری دوربین کامپتون متشکل از چندین لایه آشکارساز پرا­کننده از جنس سیلیم و یک لایه­ی آشکارساز جاذب از نوع لوتسیم- ایتریم اکسی اورتوسیلیکات (LYSO)، طراحی و توسط کُد جیانت شبیه‏سازی شد. ابتدا با استفاده از یک چشمه­ی نقطه‏ای گاما با انرژی‏های مختلف، کارایی و دقت سیستم برحسب تعداد آشکارسازهای پراکننده محاسبه و بهینه شد. پس از انتخاب بهترین چینش که شامل تعداد ده لایه آشکارساز پرا‏کننده بود، دو مجموعه­ی مشابه از دوربین کامپتون، عمود بر باریکه­ی پروتون و رو­به­روی هم در دو سمت فانتوم آب قرار داده شدند تا مکان گسیل گاما‏های آنی حاصل از برهم­کنش هسته‏ای پروتون با فانتوم را تصویرگیری نمایند. برای تصویرگیری گاما، اطلاعاتی شامل انرژی‏های به­جامانده از پدیده­ی کامپتون در یکی از آشکارسازهای ده گانه­ی سیلسیم و از پدیده­ی فوتوالکتریک در آشکارساز جاذب و هم­چنین مکان برهم­کنش‏ها در قالب روت ثبت شد. سپس با استفاده از الگوریتم بازسازی تصویر دوربین کامپتون، در محیط نرم‏افزار متلب، نمایه­ی مکانی تولید گاماها به­دست آمد. مقایسه­ی توزیع گاما با توزیع دز نشان داد که مجموعه­ی دوربین کامپتون می‏تواند در ارزیابی بُرد باریکه­ی پروتون درحین پروتون‏درمانی، از طریق آشکارسازی گاماهای آنی، با خطای کم­تر از mm 7 مورد استفاده قرار گیرد.