Abstract

A coded aperture camera has been developed to improve the signal-to-noise ratio (SNR) while keeping the spatial resolution of a pinhole gamma camera. The purpose of this study was to optimize a coded aperture camera and to evaluate its possibility for thyroid imaging by Monte Carlo simulation. A clinical gamma camera, a pinhole collimator with 1.0 mm hole diameter, and a $79{\times}79$ modified uniformly redundant array (MURA) mask were designed using GATE (Geant4 Application for Tomographic Emission). The penetration ratio, spatial resolution, integral uniformity and signal-to-noise ratio (SNR) were simulated and evaluated as a function of the mask thickness. The spatial resolution of the coded aperture camera was consistent with the various mask thickness, SNR showed a maximum value at 1.2 mm mask thickness and integral uniformity was improved by increasing mask thickness. Compare to the pinhole gamma camera, the coded aperture camera showed improved SNR by a factor of 30 while keeping almost the same spatial resolution. In this simulation study, the results indicated that high spatial resolution and ultra-high SNR of the thyroid imaging are feasible using a coded aperture camera.

부호화 구경 카메라는 바늘구멍 카메라의 고분해능 특성을 유지하면서 신호대잡음비를 향상시키기 위해 개발되었다. 이 연구의 목적은 몬테칼로 모사방법을 이용하여 부호화 구경 카메라의 최적화 및 성능 분석을 통해 갑상선 영상의 가능성을 평가하는 것이다. GATE 코드를 이용하여 부호화 구경의 두께에 따른 부호화 구경 카메라의 Tc-99 m 선원에 대한 공간분해능, 신호대잡음비, 균일도를 평가하였다. 그리고 부호화 구경 카메라와 바늘구멍 카메라의 영상 획득 성능을 비교하였다. 연구 결과 부호화 구경 마스크 두께에 따른 분해능 차이는 거의 없었으나, 신호대잡음비는 구경 두께가 두꺼워질수록 향상되어 최고값을 보인 뒤 다시 감소하는 추세를 보였다. 이는 두께에 따른 마스크의 투과율과 관계가 있었다. 균일도는 구경 두께가 두꺼워질수록 성능이 향상하였다. 부호화 구경 카메라의 공간분해능은 바늘구멍 카메라와 거의 비슷하였으나, 신호대잡음비는 약 30배 정도 향상되는 것을 확인하였고, 이는 부호화 구경 카메라로 고분해능, 고 신호대잡음비의 갑상선 영상 획득이 가능함을 보여준다.

Keywords

• Coded-aperture;
• Pinhole;
• Gamma camera;
• GATE simulation

• 부호화 구경;
• 바늘구멍;
• 감마 카메라;
• GATE 시뮬레이션;