Processing methods for reconstruction of detected gamma events in a SPECT-MRI imaging system

In the framework of a SPECT-MRI system (INSERT Project), methods to process data produced by scintillator-based gamma radiation detectors were developed and applied. Using detector output signals, the considered algorithms employ statistical rules to provide an estimation of scintillation position and energy for each revealed photon. Moreover, techniques to determine the Depth of Interaction (DOI) for each gamma event and to improve energy resolution performances in INSERT detectors were explored. To perform these tasks, an open source software package was employed for detector modelling, scintillation event simulation and 2D position and energy reconstruction. Subsequently, dedicated Matlab scripts were developed to implement both a technique for local energy correction, aimed at resolution improvement, and an algorithm to classify scintillation events on the basis of DOI

Il presente lavoro di tesi si è occupato dell’implementazione e dell’utilizzo di metodi di elaborazione dati applicati a rivelatori di fotoni gamma basati su cristalli scintillatori monolitici ed integrati in un sistema SPECT-MRI (Progetto INSERT). Utilizzando i segnali di output del rivelatore, i metodi di elaborazione presi in esame applicano tecniche statistiche per la stima della posizione di scintillazione e dell’energia di ciascun fotone gamma. Inoltre, particolare attenzione è stata prestata ad esplorare, per la specifica configurazione dei rivelatori del Progetto INSERT, la possibilità di ricostruzione della terza coordinata di interazione (Depth of Interaction, DOI) ed a ricercare tecniche per il miglioramento delle performance di risoluzione energetica. Lo svolgimento del lavoro ha implicato l’utilizzo di un pacchetto software open source per la modellizzazione di detector di raggi gamma, la simulazione di eventi di scintillazione e la ricostruzione della posizione di interazione bidimensionale e dell’energia di questi ultimi. Inoltre, sono stati separatamente sviluppati codici Matlab che implementano una tecnica di correzione locale dell’energia e un algoritmo per la classificazione di eventi di scintillazione basata sulla DOI.