Estudo de simulação Monte Carlo sobre o projeto e otimização de colimadores para emissões de correlação de raios gama em cascata não colineares em imagens médicas

Resumo

Este estudo focou-se no desenho e otimização de colimadores para imagem com raios gama em cascata através de simulações de Monte Carlo. Os blocos de colimadores em forma trapezoidal, foram projetados na aplicação Geant4 GATE, para um ambiente de tomografia por emissão de pôsitrons (PET). Os colimadores foram acoplados a um modelo simulado de PET para pequenos animais, e foram otimizados simulando espessuras de septos de 0,2 mm a 1,2 mm, em incrementos de 0,2 mm. Uma fonte de ¹¹¹In com raio de 0,25 mm e atividade de 1,0 MBq foi usada como emissor de raios gama em cascata. No GATE, dezesseis blocos de colimadores de tungstênio trapezoidais foram desenhados, cada um com uma superfície de 16,31 mm × 37,5 mm de face para os cristais do detector, e uma superfície de 12,33 mm × 37,5 mm de face para o objeto escaneado. Cada bloco contém 105 orifícios retangulares paralelos dispostos em uma matriz de 7 × 15, com comprimento de 10,0 mm, resultando em um colimador em forma de anel com um raio externo de 41,0 mm. O colimador assim desenhado, destinado à imagem de pequenos animais, prioriza a resolução. Assim, um colimador com septos de 1,0 mm e tamanhos de orifício de 1,5 mm × 0,7 mm, com resoluções espaciais de 7,6 mm e 4,1 mm nas direções axial e transaxial, respectivamente, foi escolhido. Além disso, os colimadores demonstraram boa resolução de energia de ~8,96% e ~10,10% para 171,3 keV e 245,4 keV, respectivamente, dentro de um limite de resolução de energia de 10% estabelecido durante as simulações. Também, dentro do campo de visão, as posições reconstruídas da fonte variaram de 81,1% a 100% das posições reais simuladas. O desenho otimizado do colimador apresenta uma solução viável para imagem dos órgãos internos de pequenos animais, com tamanhos superiores a 7,6 mm.