Validation Study for Image Performance of I-131 Using GATE Simulation Program

The purpose of this study was to validate for GATE (Geant4 Application for Tomographic Emission) simulation by comparing the results of GATE simulation and experiment in real SPECT system. Futhermore, we want to prove that it is possible that the quantitative research of gamma camera/SPECT imaging for therapeutic radio isotope by using GATE simulation. In this study, the SPECT system on simulation referred to the parameters of Stream-R Forte version 1.2 (Philips Medical System, Best and Heerlen, Netherlands). To understand the I-131 image of gamma camera/SPECT system, we acquired the energy spectrum and measured the full width at half maximum (FWHM) which comes from line spread function (LSF) with and without scatter material in real SPECT system. And to compare with experiment, we also measured the FWHM and acquired the energy spectrum without scatter material in GATE simulation. As a result, without scatter material, the energy peak was almost same location, which are located nearby 364 keV, and other spectrum factors are same tendency in both cases. The FWHM was increased by increasing the distance of source to detector, and the error rate was approximately 3.8%. When we used the line source with scatter material, energy spectrum also indicated similar tendency in both cases. As you confirmed earlier, GATE simulation included real instrument and radioisotope characters for therapeutic radioisotope. Therefore this result that it was possible that various quantitative study for therapeutic radioisotope imaging in gamma camera/SPECT using GATE simulation.

GATE 시뮬레이션 프로그램을 이용한 I-131의 영상 특성의 타당성에 관한 연구

본 연구의 목적은 GATE (Geant4 Application for Tomographic Emission) Simulation을 사용하여 치료용 방사성동위원소인 I-131의 감마카메라/SPECT 영상을 획득하여, 실제 기기의 실험결과와 그 특성을 비교 및 분석 하여 GATE simulation의 정확성을 획득하는 것이다. 더 나아가 GATE simulation을 이용한 치료용 방사성동위원소를 위한 감마카메라/SPECT 영상 정량화 기반기술 연구가 가능함을 입증하고자 한다. 본 연구에서 Simulation상에서 구성한 SPECT System은 Stream-R Forte version 1.2 (Philips Medical System, Best and Heerlen, Netherlands)의 설계변수를 참고로 하였다. 감마카메라/SPECT 시스템에서의 I-131 영상특성을 이해하기 위하여 실제 Forte 시스템을 이용하여 산란물질을 사용하였을 때와 사용하지 않았을 때 에너지 스펙트럼 및 선 선원에 대한 선 응답함수 (Line Spread Function, LSF)와 반치폭 (Full Width at Half Maximum, FWHM)을 측정하였다. 또한 실제 실험과의 비교를 위하여 GATE simulation에서 구성한 시스템에서도 동일한 실험 조건 및 변수에 대하여 에너지 스펙트럼 및 선 선원에 대한 LSF 및 FWHM을 측정하였다. 그 결과 산란물질을 사용하지 않았을 때의 에너지 스펙트럼의 경우 실제 실험과 Simulation 모두 364 keV의 위치에서 에너지 피크를 나타내어 동일한 경향의 결과를 보였다. FWHM은 실제 실험과 Simulation 모두에서 선원과 검출기간의 거리가 증가함에 따라 그 크기가 증가하는 경향을 보였으며 오차율은 3.8%로 나타났다. 산란물질을 사용하였을 때의 에너지 스펙트럼 역시 실제 실험과 Simulation 경우 모두에서 비슷한 경향을 나타내었다. 결론적으로, GATE simulation은 치료용 방사성 동위원소에 대해서도 실제 기기의 특성 및 방사성 동위원소의 특징을 모두 반영하고 있으며 이를 이용하여 감마카메라/SPECT에서의 치료용 방사성 동위원소의 정량화에 대한 다양한 연구가 가능 할 것이라고 사료된다.