GATE (Geant4 Application for Tomographic Emission) is a Monte Carlo simulation
platform, based on the Geant4 Monte Carlo code, suitably developed for Nuclear Medicine
applications, e.g. for Positron Emission Tomography (PET) and Single Photon Emission
Computed Tomography (SPECT) system and dosimetry simulations. GATE is distributed by
the OpenGATE collaboration and provides the ability of modelling time-dependent
phenomena, such as geometry element movements and source decay kinetics, allowing the
simulation of time curves under realistic acquisition conditions. The purpose of this paper was
to validate a GATE model for the simulation of the Siemens PET Biograph™ 6 scanner. This
three-dimensional GATE model simulated 24336 LSO (Lutetium Oxyorthosilicate) detectors grouped into 144 blocks in accordance with the vendor’s specifications. The scatter phantom,
used by the NEMA NU 2-2001 performance evaluation protocol, was also modelled within
GATE framework, allowing us to simulate scatter fraction and count rate performance
measurements. GATE simulation results were compared with experimental data, obtained in
accordance with the NEMA NU 2-2001 protocol. Deviation of less than 3% was obtained for
the scatter fraction and less than 9% for the noise equivalent count rate.
Ο κώδικας GATE (Geant4 Application for Tomographic Emission) είναι μια πλατφόρμα προσομοίωσης Μόντε Κάρλο, βασισμένη στον κώδικα Geant4, κατάλληλα προσαρμοσμένη για εφαρμογές Πυρηνικής Ιατρικής, π.χ. για προσομοίωση συστημάτων Τομογραφίας Εκπομπής Ποζιτρονίου (PET), Τομογραφίας Εκπομπής Μονού Φωτονίου (SPECT) και δοσιμετρίας. Το GATE διανέμεται από το δίκτυο OpenGATE collaboration και παρέχει τη δυνατότητα μοντελοποίησης χρονικά εξαρτώμενων φαινομένων και λειτουργιών όπως πχ η κίνηση των γεωμετρικών στοιχείων ενός συστήματος, η χρονική απόσβεση των ραδιενεργών πηγών κλπ. Με τον τρόπο αυτό επιτυγχάνεται η προσομοίωση σε χρονικές καμπύλες πραγματικών συνθηκών λήψης μετρήσεων. Ο σκοπός του παρόντος άρθρου ήταν η πιστοποίηση ενός μοντέλου προσομοίωσης GATE για μελέτη της λειτουργίας του συστήματος PET Biograph 6ΤΜ της Siemens. Πρόκειται για ένα τρισδιάστατο μοντέλο με το οποίο έγινε προσομοίωση των αντίστοιχων ανιχνευτών σπινθηρισμών 24336 κρυστάλλων LSO (Ορθο-πυριτικού Λουτεσίου), ομαδοποιημένων σε 144 επιμέρους σώματα (blocks), σύμφωνα με τα χαρακτηριστικά που δίνει ο κατασκευαστής. Έγινε επίσης προσομοίωση του ομοιώματος μετρήσεων σκέδασης στο οποίο βασίζεται το πρωτόκολλο διασφάλισης ποιότητας NEMA NU 2-2001. Μέσω του ομοιώματος έγινε η προσομοίωση των παραμέτρων: κλάσμα σκέδασης-SF (scatter fraction) και ρυθμός μετρήσεων ισοδύναμος θορύβου-NECR (noise equivalent count rate). Τα αποτελέσματα της προσομοίωσης συγκρίθηκαν με αντίστοιχα πειραματικά δεδομένα που ελήφθησαν σύμφωνα με το προαναφερθέν πρωτόκολλο NEMA NU 2-2001. Η απόκλιση μεταξύ των αποτελεσμάτων της προσομοίωσης και των πειραματικών αποτελεσμάτων ήταν 3% για το SF και 9% για το NECR.