Comparative study of dedicated Monte Carlo simulation codes for the performance evaluation of the small animal PET systems

Abstract

Positron emission tomography (PET) has been well established the last years as a powerfull tool in research and clinical applications. Advances in technology have enabled the use of small animal PET imaging in preclinical applications although the size differences in humans and rodents create many challenges to this imaging modality. In this thesis, the performance evaluation ofsmall animal PET systems through specific standards and Monte Carlo simulation codes are investigated using the microPET R4 system. In the first part, the performance evaluation of the microPET R4 scanner according to the new NEMA NU 4-2008 standards for small animal positron emission tomography is assessed and a comparison against its previous evaluation according to the adapted clinical NEMA NU 2-2001 standards is presented. In the second part, dedicated Monte Caro simulation models (using GATE and PeneloPET) of the performance of the R4 system is compared against experimental data.La tomografia per emissió de positrons (PET) és una poderosa eina per a la investigació translacional adreçada constantment al repte de les noves tecnologies. Per tant, els aspectes tècnics són cada vegada més rellevants en el disseny i desenvolupament de nous sistemes de PET. El coneixement de les característiques físiques és el punt clau especialment en el cas de les tècniques d'imatge de petits animals. Per a la optimització de les capacitats dels sistemes de PET per animals de laboratori, el seu rendiment ha de ser avaluat mitjançant protocols específics i codis de simulació de MonteCarlo. En aquesta tesi, en la primera part, es presenta l'avaluació del rendiment de l'escàner microPET R4 d'acord amb les normes NEMA NU 4-2008 de la tomografia per emissió de positrons petit animal és compara amb l'avaluació anterior realitzada d'acord amb la clínica adaptada NEMA NU 2-2001. Es van obtenir diferències en els resultats entre NEMA NU 4-2008 i NEMA NU 2-2001 associat a la utilització de diferents fantoms i finestres d'energia. A la segona part, es compara l’ exactitud de diferents codis de simulació Monte Carlo (utilitzant GATE i PeneloPET) per avaluar el rendiment del sistema de R4 en relació a les dades experimentals. Tots dos codis van proporcionar resultats exactes si bé PeneloPET va demostrar ser més ràpid que GATEPrograma de doctorat en Biomedicina