Design of the Detector Head for Single Photon Detection in Breast Cancer Diagnosis and Its Performance Evaluation

Monte Carlo simulation has been peformed to induce optimized parameters of the detector head of gamma camera for the diagnosis of breast cancer and to evaluate it under the diagnosis condition of the breast cancer. For the simulation, we used Tungsten collimator, having a lattice structured array with holes of $3mm{\times}3mm$ and septal thickness of 0.25 mm, which are corresponding to the pixellated photosensor. For driving optimum parameters we used Trade-Offs procedure between the geometric efficiency and the spatial resolution, varying the detector head components. In order to pre-evaluate the performance of the optimized detector head, we assumed diagnosis condition that the breast tumor is located in the middle of phantom with various sizes and its location is 25 mm from the collimator surface, considering background count caused by radiation sources from other organs. It was shown that the performance of the optimized detector head can be degraded according to the breast cancer size and the background count under real diagnosis conditions of breast cancer. Therefore, it is concluded that the spatial resolution, which is used as an indicator to distinguish the various sizes of breast cancer and is dependent on the characteristic of the detector head, appears to be meaningless in early diagnosis of the breast cancer.

유방암진단에서의 단일광자검출을 위한 검출기 전단부의 설계와 성능평가

유방암 진단에 필요한 감마카메라 검출전단부의 최적변수 유도와 유방암 진단조건 하에서의 평가를 위한 몬테카를로 모사를 수행하였다. 모사를 위해 픽셀화된 포토센서에 상응하는 $3mm{\times}3mm$의 구멍과 0.25 mm의 격막두께를 갖는 격자배열구조의 텅스텐 콜리메이터를 이용하였다. 최적변수를 도출하기 위해 검출전단부의 구성 요소를 변화시키면서 기하효율과 공간분해 능의 Trade-Offs 절차를 사용하였다. 최적화된 검출전단부의 사전 성능평가를 위해, 펜텀의 중앙부에 크기가 각기 다르며 콜리메이터 표면으로부터 25 mm 떨어져 있는 유방암이 있고 다른 장기들로부터 나오는 방사선원에 의한 백그라운드 계수를 고려하였다. 유방암의 실제 진단 조건 하에서는 최적화된 검출전단부의 성능이 유방암의 크기와 백그라운드 계수에 따라 저하될 수 있음을 보여 주었다. 따라서 유방암 크기를 변별하는 지표로 쓰이며 검출전단부의 특성에 종속적인 공간분해 능은 유방암의 조기 진단시에는 의미가 없다는 결론을 얻었다.