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Doctoral Thesis
DOI
10.11606/T.85.2014.tde-26052014-130835
Document
Author
Full name
Rodrigo Sartorelo Salemi Viana
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2014
Supervisor
Committee
Santos, Adimir dos (President)
Federico, Claudio Antonio
Hormaza, Joel Mesa
Paixão, Fabiano Carlos
Pozzo, Lorena
Title in Portuguese
Espectrometria e reconstrução de imagens tomográficas de emissão estimulada por nêutrons via algoritmo EM e método de Monte Carlo
Keywords in Portuguese
diagnóstico
MCNP5
Método Monte Carlo
NSECT
tomografia
Abstract in Portuguese
A NSECT figura como uma nova técnica espectrográfica capaz de avaliar in vivo a concentração de elementos utilizando a reação de espalhamento inelástico (n,n). Desde sua introdução, várias melhorias vem sendo propostas com o objetivo de investigar aplicações para o diagnóstico clínico e redução da dose absorvida associada à aquisição tomográfica. Neste contexto, são apresentadas duas novas aplicações de diagnóstico utilizando as abordagens espectroscópica e tomográfica da NSECT. Uma nova metodologia também foi proposta para otimizar a amostragem do sinograma que está diretamente relacionado com a qualidade de reconstrução através do protocolo de irradiação. Os estudos realizados foram desenvolvidos com base em simulações com o código MCNP5. O diagnóstico de Carcinoma de Célula Renal (CCR) e a detecção de microcalcificações mamárias foram avaliadas nos estudos conduzidos utilizando um objeto simulador humano. Os resultados obtidos demonstram a habilidade da técnica NSECT em detectar a alteração da composição dos tecidos modelados em função do desenvolvimento das patologias avaliadas. O método proposto para a otimização dos sinogramas foi capaz de simular analiticamente a composição do meio irradiado permitindo que a qualidade de reconstrução e a dose efetiva fossem avaliados em função da taxa de amostragem. Entretanto, futuras pesquisas devem ser conduzidas para quantificar o limiar de detecção de acordo com os elementos selecionados.
Title in English
Spectrometry and emission tomographic image reconstruction stimulated by neutrons via EM algorithm and Monte Carlo Method
Keywords in English
diagnose
MCNP5
Monte Carlo Method
NSECT
tomography
Abstract in English
The NSECT figures as a new spectrographic technique able to evaluate in vivo the concentration of elements using the inelastic scattering reaction (n,n). Since its introduction, several improvements have been proposed with the aim of investigating applications for clinical diagnosis and reduction of absorbed dose associated with CT acquisition. In this context, two new diagnostic applications are presented using spectroscopic and tomographic approaches from NSECT. A new methodology has also been proposed to optimize the sinogram sampling that is directly related to the quality of the reconstruction by the irradiation protocol. The studies were developed based on simulations with MCNP5 code. Diagnosis of Renal Cell Carcinoma (RCC) and the detection of breast microcalcifications were evaluated in studies conducted using a human phantom. The obtained results demonstrate the ability of the NSECT technique to detect changes in the composition of the modeled tissues as a function of the development of evaluated pathologies. The proposed method for optimizing sinograms was able to analytically simulate the composition of the irradiated medium allowing the assessment of quality of reconstruction and effective dose in terms of the sampling rate. However, future research must be conducted to quantify the sensitivity of detection according to the selected elements.
 
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Publishing Date
2014-06-13
 
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