Imágenes espectrales con el detector MEDIPIX3RX para aplicaciones biomédicas

Con el uso del detector fotocontador MEDIPIX3RX, hemos obtenido imágenes para diferentes rangos de energía de fotones de rayos X incidentes. El objetivo de este proyecto fue estudiar y evaluar la eficacia del detector para identificar materiales en imágenes tipo radiográficas, y luego, verificar su...

Full description

Autores:
Coy López, Julián Andrés
Tipo de recurso:
Fecha de publicación:
2020
Institución:
Universidad de los Andes
Repositorio:
Séneca: repositorio Uniandes
Idioma:
spa
OAI Identifier:
oai:repositorio.uniandes.edu.co:1992/48509
Acceso en línea:
http://hdl.handle.net/1992/48509
Palabra clave:
Análisis de imágenes
Tomografía
Rayos X
Fotones
Física
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description Con el uso del detector fotocontador MEDIPIX3RX, hemos obtenido imágenes para diferentes rangos de energía de fotones de rayos X incidentes. El objetivo de este proyecto fue estudiar y evaluar la eficacia del detector para identificar materiales en imágenes tipo radiográficas, y luego, verificar su capacidad de identificación de materiales con fantomas físicos tridimensionales a través de un montaje tipo tomográfico. Inicialmente, construimos el montaje experimental de fluorescencia de rayos X para medir las líneas de emisión k alpha de láminas metálicas, con esto las unidades de detección de energía fueron calibradas en función de kiloelectronvoltio (keV). Operando el detector en el modo suma de carga, usamos tres rangos de energía para la detección de los fotones en el desarrollo de la técnica borde k, donde hay un aumento drástico en el coeficiente de atenuación lineal de rayos X para un material específico, permitiendo la diferenciación respecto a los materiales cuyo coeficiente de atenuación disminuye continuamente en función de la energía de los fotones incidentes. Los rangos de energía fueron usados para identificar materiales en fantomas tridimensionales de concentración conocida. Construimos tres fantomas cada uno con tres concentraciones diferentes de: fosfato hierro (FePO4 ), yoduro de potasio (KI) y cloruro de calcio (CaCl2) usados como referencia, y un fantoma adicional con muestras de cloruro de calcio y yoduro de potasio que hacen parte de los valores de referencia para verificar su identificación. Las imágenes de los fantomas han sido adquiridas a través de una reconstrucción tomográfica para obtener imágenes axiales donde logramos diferenciar los materiales en el fantoma de prueba con algoritmos de descomposición de materiales. También evaluamos la identificación de materiales con un paquete de simulación de rayos X (GAMOS) que emula las condiciones del laboratorio, donde se logra diferenciar la plata y molibdeno con la técnica de imagen de borde k
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El objetivo de este proyecto fue estudiar y evaluar la eficacia del detector para identificar materiales en imágenes tipo radiográficas, y luego, verificar su capacidad de identificación de materiales con fantomas físicos tridimensionales a través de un montaje tipo tomográfico. Inicialmente, construimos el montaje experimental de fluorescencia de rayos X para medir las líneas de emisión k alpha de láminas metálicas, con esto las unidades de detección de energía fueron calibradas en función de kiloelectronvoltio (keV). Operando el detector en el modo suma de carga, usamos tres rangos de energía para la detección de los fotones en el desarrollo de la técnica borde k, donde hay un aumento drástico en el coeficiente de atenuación lineal de rayos X para un material específico, permitiendo la diferenciación respecto a los materiales cuyo coeficiente de atenuación disminuye continuamente en función de la energía de los fotones incidentes. Los rangos de energía fueron usados para identificar materiales en fantomas tridimensionales de concentración conocida. Construimos tres fantomas cada uno con tres concentraciones diferentes de: fosfato hierro (FePO4 ), yoduro de potasio (KI) y cloruro de calcio (CaCl2) usados como referencia, y un fantoma adicional con muestras de cloruro de calcio y yoduro de potasio que hacen parte de los valores de referencia para verificar su identificación. Las imágenes de los fantomas han sido adquiridas a través de una reconstrucción tomográfica para obtener imágenes axiales donde logramos diferenciar los materiales en el fantoma de prueba con algoritmos de descomposición de materiales. También evaluamos la identificación de materiales con un paquete de simulación de rayos X (GAMOS) que emula las condiciones del laboratorio, donde se logra diferenciar la plata y molibdeno con la técnica de imagen de borde kBy using the MEDIPIX3RX photon counting detector, we obtained images for different X-ray photon energy ranges. The aim of the project is to study the effectiveness of the detector to identify materials in images as the ones produced with a conventional x-ray technique, and then, verify this material identification with 3D phantoms through a computed tomographic assembly. Initially, we assembled the experimental setup of X-ray fluorescence to measure the characteristic k alpha emission lines of metal foils, with this information, the arbitrary detection units of the detector were calibrated as a function of kiloelectronvolt (keV). We have operated the detector in the charge summing mode and we used three energy ranges for the photon detection through the k-edge imaging technique, where a drastic change of an X-ray attenuation coefficient of a specific material appears in one of the selected energy ranges, this allows the differentiation of materials with respect to the ones of continuous falling attenuation coefficients as a function of the incident photon energy. In addition, the energy ranges were used to identify materials of known concentration of 3D phantoms. So, as to proceed with this material identification, we built three reference phantoms, where each of them contained three different concentrations of the following materials: iron phosphate (FePO4 ), potassium iodide (KI) and calcium chloride (CaCl2), and an additional phantom (test phantom) contained samples of calcium chloride and potassium iodide. All phantoms were imaged trough a tomographic acquisition, with this we obtained axial images where we could distinguish the materials inside of the test phantom by using material decomposition algorithms. We also test the material identification with a (GAMOS) simulation package that emulates the laboratory conditions where we identified silver and molybdenum with the k-edge imagingMagíster en FísicaMaestría147 hojasapplication/pdfspaUniversidad de los AndesMaestría en Ciencias - FísicaFacultad de CienciasDepartamento de Físicainstname:Universidad de los Andesreponame:Repositorio Institucional SénecaImágenes espectrales con el detector MEDIPIX3RX para aplicaciones biomédicasTrabajo de grado - Maestríainfo:eu-repo/semantics/masterThesishttp://purl.org/coar/version/c_970fb48d4fbd8a85Texthttp://purl.org/redcol/resource_type/TMAnálisis de imágenesTomografíaRayos XFotonesFísicaPublicationTHUMBNAILu833812.pdf.jpgu833812.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg7551https://repositorio.uniandes.edu.co/bitstreams/e1b6ddec-78a6-48a2-bb8f-5ae85380ceef/downloadfb8c322b2ddd758b7184498e1e44f0e3MD55TEXTu833812.pdf.txtu833812.pdf.txtExtracted texttext/plain226471https://repositorio.uniandes.edu.co/bitstreams/f66b3e26-50fe-4a8d-b235-a5a14ee27066/download195a941528df9bf60b352281e1ed35b5MD54ORIGINALu833812.pdfapplication/pdf16123075https://repositorio.uniandes.edu.co/bitstreams/63c5e7fa-7e57-476f-a015-583a495107ad/download2183d1431c6dce5410451d1a075416caMD511992/48509oai:repositorio.uniandes.edu.co:1992/485092023-10-10 16:54:51.902http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/open.accesshttps://repositorio.uniandes.edu.coRepositorio institucional Sénecaadminrepositorio@uniandes.edu.co