GPU-based SPECT Reconstruction Using Reverse Monte Carlo Simulations
使用反向蒙特卡罗模拟进行基于 GPU 的 SPECT 重建
基本信息
- 批准号:10740079
- 负责人:
- 金额:$ 42.25万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2023
- 资助国家:美国
- 起止时间:2023-09-08 至 2025-08-31
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:3-DimensionalAccelerationAddressAffectAlgorithmsArchitectureBackBiodistributionCancer Research ProjectChelating AgentsClinicClinicalCodeCollimatorCommunitiesCompton radiationComputer GraphicsComputer softwareDataDetectionDevelopmentDimensionsEnsureGamma CamerasImageInformaticsIonizing radiationLigandsMalignant NeoplasmsMapsMethodologyMethodsModelingMonte Carlo MethodNormal CellNormal tissue morphologyPatientsPenetrationPhotonsPhysicsPlayPositioning AttributeProbabilityProcessPropertyRadiationRadioactiveRadioisotopesRadiometryRadionuclide therapyRadiopharmaceuticalsResearchResolutionSafetyScanningSchemeSourceSpeedSystemTechniquesTechnologyThree-Dimensional ImageThree-Dimensional ImagingTimeTranslatingUpdateValidationabsorptionattenuationcancer cellcancer typecytotoxicitydetectordosagedosimetryimage reconstructionimprovedinterestneoplastic cellnovelparallelizationphoton-counting detectorphysical modelphysical processquantitative imagingreconstructionresponsesimulationsingle photon emission computed tomographysuccesstooltumoruptake
项目摘要
Project Summary/Abstract
Interest in applications of radiopharmaceutical conjugates has notably increased in the last few years for the
treatment of a variety of cancers. These conjugates are composed of chelators to target cancer cells and
radionuclides to employ the cytotoxicity of ionizing radiation. Radiation dosimetry is required to determine the
dosages, efficacy, and safety of these treatments, and 3D quantitative imaging of the biodistribution of activity
represents the best tool to perform dosimetry. For most radionuclides employed (non-positron-emitters), SPECT
imaging is needed for patient-specific dosimetry. However, multiple physical factors affect SPECT image quality,
such as attenuation, scattering, or the response collimator-detector system in SPECT scans. To account for
them, Monte Carlo techniques can be used due to their remarkable accuracy in representing physical processes
relevant to the transport of ionizing radiation. In particular, 3D SPECT reconstruction from the acquired
bidimensional projections may be obtained by transporting backward the photons detected in the gamma camera
projections, although many photons to be reversely transported require specially optimized architecture and
simulations. This project will develop a new reverse Monte Carlo software for SPECT reconstruction, built from
scratch in the GPU to speed up simulations. First, only the relevant reverse physical processes will be selected
and modeled using inverse processes of the well-characterized TOPAS Monte Carlo code for radiation transport.
Then, specific properties of collimator-detector systems will be integrated into our code to determine the angular
distributions for the photons detected. Finally, these developments will be integrated into a GPU-based platform
and shared with the Informatics Technology for Cancer Research program at NCI for further results of specific
commercial SPECT scans from the research community.
项目概要/摘要
过去几年,人们对放射性药物结合物应用的兴趣显着增加
治疗多种癌症。这些缀合物由针对癌细胞的螯合剂组成,
放射性核素利用电离辐射的细胞毒性。需要进行辐射剂量测定来确定
这些治疗的剂量、功效和安全性,以及活性生物分布的 3D 定量成像
代表执行剂量测定的最佳工具。对于大多数使用的放射性核素(非正电子发射体),SPECT
患者特异性剂量测定需要成像。然而,多种物理因素影响 SPECT 图像质量,
例如 SPECT 扫描中的衰减、散射或响应准直器-探测器系统。考虑到
由于蒙特卡罗技术在表示物理过程方面具有极高的准确性,因此可以使用它们
与电离辐射的传输有关。特别是,从获取的数据进行 3D SPECT 重建
二维投影可以通过向后传输伽马相机中检测到的光子来获得
投影,尽管许多要反向传输的光子需要特别优化的架构和
模拟。该项目将开发一种新的用于 SPECT 重建的反向蒙特卡罗软件,该软件由
在 GPU 中进行划痕以加快模拟速度。首先,只会选择相关的逆向物理过程
并使用辐射传输的 TOPAS Monte Carlo 代码的逆过程进行建模。
然后,准直器探测器系统的特定属性将被集成到我们的代码中以确定角度
检测到的光子的分布。最后,这些开发成果将集成到基于 GPU 的平台中
并与 NCI 的癌症研究信息学技术项目分享,以获取具体的进一步结果
来自研究界的商业 SPECT 扫描。
项目成果
期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
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