آموزش نرم افزار شبیه سازی مونت کارلوی GATE در مهندسی پزشکی

آموزش نرم افزار شبیه سازی مونت کارلوی GATE در مهندسی پزشکی
شبیه سازی های مونت کارلو تبدیل به ابزار ضروری برای توسعه سیستم های پزشکی هسته ای شده است. طراحی سیستم های جدید تصویربرداری پزشکی، بهینه سازی پروتکل های اخذ داده، توسعه و ارزیابی الگوریتم های بازسازی تصویر و تکنیک های تصحیح، تنها بخشی از کاربردهای این روش در حوزه تصویربرداری پزشکی هستند.

در حال حاضر بسته های شبیه سازی زیادی براساس روش مونت کارلو نوشته شده اند که کاربرد آن ها در شبیه سازی سیستم های پزشکی هسته ای مانند: PET و SPECT با محدودیت ها و اشکالات زیادی برای مقوله ارزیابی و دقت همراه است. از این رو به یک کد مونت کارلویی که توانایی پشتیبانی از هندسه پیچیده اسکنر و پیکربندی تصویربرداری با حفظ توانایی مدل سازی فیزیکی جامع به گونه ای که قابلیت ارتباط آسان با کاربر هم در آن گنجانده شود، مورد نیاز است.

ابزار شبیه سازی مونت کارلویی GATE این نیازها را پوشش می دهد. GATE از کتابخانه Geant4 استفاده می کند و کاربرد اختصاصی در پزشکی هسته ای دارد. این ابزار همچنین قابلیت توصیف پدیده های وابسته به زمان مانند: حرکت چشمه، آشکارساز و کینتیک واپاشی چشمه را دارد. این برجسته ترین ویژگی و نوآوری ابزار شبیه سازی GATE است.

علاوه بر ویژگی های زمانی، یک ساز و کار اختصاصی اسکریپت برای ترجمه به Geant4 در نظر گرفته شده است که به کاربر اجازه می دهد کنترل شبیه سازی مونت کارلو را به طور بصری در اختیار داشته باشد، بدون این که به برنامه نویسی خاصی (زبان برنامه نویسی ++C) نیاز داشته باشد.



مفید برای
مهندسی پرتوپزشکی
فیزیک هسته ای
فیزیک پزشکی
مهندسی پزشکی
سرفصل‌ها
درس یکم: مروری بر سیستم‌ های تصویربرداری پزشکی هسته‌ ای و نرم‌ افزارهای مونت کارلویی
درس دوم: تعریف هندسه
تعریف جهان
ایجاد حجم
تکرار حجم
جانمایی حجم
حرکت حجم
به روزرسانی هندسه
درس سوم: تعریف مواد
کتابخانه مواد GATE
اصلاح کتابخانه مواد
پتانسیل یونش
درس چهارم: فیزیک ذرات
مقدمات فیزیک شبیه سازی
فرایندهای فیزیکی
درس پنجم: روش های برش و کاهش واریانس
آستانه تولید
کاهش واریانس
درس ششم: ایجاد چشمه های تابش
ایجاد چشمه
چشمه Pencil Beam
چشمه TPS Pencil Beam
چشمه fastY90
درس هفتم: چشمه و فانتوم وکسل بندی شده
فانتوم های وکسل بندی شده
چشمه وکسل بندی شده
جمع آوری دز
درس هشتم: ابزار ارتباط با اطلاعات شبیه سازی (Actors)
ملاحظات کلی
انواع Actor ها
فیلترها
درس نهم: اجرای نرم افزار
اجرا در حالت Interactive
اجرا در حالت Qt
اجرا در حالت Parameterized Macros
اجرای DigiGate
اجرا در حالت Batch
درس دهم: ابزارهای مصورسازی
نرم افزار OpenGL
مصورسازی تصاویر
درس یازدهم: طراحی انواع سیستم‌ های تصویربرداری پزشکی
تعریف سیستم
Optical
SPECT
PET
CT
Scanner
انتخاب سیستم
اتصال هندسه تعریف شده به سیستم
انواع سیستم ها
تعریف سیستم چندگانه
الحاق آشکارسازهای حساس به سیستم
درس دوازدهم: پارامترهای رقمی کننده و بازخوانی اطلاعات
ماژول های رقمی کننده
زنجیره های پردازش داده
پردازش رویدادهای هم رخدادی
ARF
سیستم های چندگانه
درس سیزدهم: فرمت های مختلف داده های خروجی
خروجی های ASCII و Binary
خروجی Root
خروجی Interfile
خروجی Sinogram
خروجی ECAT
خروجی LMF
خروجی Image CT
درس چهاردهم: مفاهیم کلی رادیوتراپی
قرار دادن تصاویر CT در شبیه سازی تراپی
توزیع دز (دزیمتری)