طراحی مفهومی آشکارساز و بازسازی تصویر یک سیستم دوربین کامپتون مورد استفاده در ارزیابی توزیع دز باریکه ی پروتون در حین پروتون درمانی

در این مقاله یک سیستم تصویرگیری دوربین کامپتون متشکل از چندین لایه آشکارساز پرا کننده از جنس سیلیم و یک لایه ی آشکارساز جاذب از نوع لوتسیم- ایتریم اکسی اورتوسیلیکات (LYSO)، طراحی و توسط کد جیانت شبیه‏سازی شد. ابتدا با استفاده از یک چشمه ی نقطه‏ای گاما با انرژی‏های مختلف، کارایی و دقت سیستم برحسب تعداد آشکارسازهای پراکننده محاسبه و بهینه شد. پس از انتخاب بهترین چینش که شامل تعداد ده لایه آشکارساز پرا‏کننده بود، دو مجموعه ی مشابه از دوربین کامپتون، عمود بر باریکه ی پروتون و رو به روی هم در دو سمت فانتوم آب قرار داده شدند تا مکان گسیل گاما‏های آنی حاصل از برهم کنش هسته‏ای پروتون با فانتوم را تصویرگیری نمایند. برای تصویرگیری گاما، اطلاعاتی شامل انرژی‏های به جامانده از پدیده ی کامپتون در یکی از آشکارسازهای ده گانه ی سیلسیم و از پدیده ی فوتوالکتریک در آشکارساز جاذب و هم چنین مکان برهم کنش‏ها در قالب روت ثبت شد. سپس با استفاده از الگوریتم بازسازی تصویر دوربین کامپتون، در محیط نرم‏افزار متلب، نمایه ی مکانی تولید گاماها به دست آمد. مقایسه ی توزیع گاما با توزیع دز نشان داد که مجموعه ی دوربین کامپتون می‏تواند در ارزیابی برد باریکه ی پروتون درحین پروتون‏درمانی، از طریق آشکارسازی گاماهای آنی، با خطای کم تر از mm 7 مورد استفاده قرار گیرد.