Estimation of scintillation coordinates in gamma-camera detector using spline approximation method

Authors

  • Владимир Ювинальевич Плахотник Volodymyr Dahl East Ukrainian National University, Molodizhnyi kvartal, 20-a, building 7, Luhansk, 91034, Ukraine, Ukraine
  • Олег Владимирович Малахов Volodymyr Dahl East Ukrainian National University, Molodizhnyi kvartal, 20-a, building 7, Luhansk, 91034, Ukraine, Ukraine

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2013.16670

Keywords:

gamma-camera, response surface, spline approximation, bicubic spline

Abstract

Image formation in gamma-ray cameras is made by defining scintillation coordinates, produced by the absorption of gamma-quanta. By the present time different methods for scintillation coordinates defining have been developed based on previously measured and calculated amplitude-spatial features of a photodetector. The paper gives a method for estimating scintillation coordinates without any prior information. The method is based on approximation of the photodetecor response surface, located at the output window of permanent scintillation detector, on the scintillation light distribution function. For the approximation bicubic smoothing splines were used, which weight coefficients are set based on statistical features of measurement results. The paper proposes the approximation algorithm, taking into account geometry of photodetectors distribution at the output window of detector in the points of trigonal lattice.

The algorithm can be applied in gamma cameras and other systems of gamma-rays imaging when using detectors such as gamma cameras. Relatively high computational intensiveness as compared to the Anger’s method makes the proposed method more appropriate for off-line processing of accumulated data aimed at improving the image quality

Author Biographies

Владимир Ювинальевич Плахотник, Volodymyr Dahl East Ukrainian National University, Molodizhnyi kvartal, 20-a, building 7, Luhansk, 91034, Ukraine

Principal engineer

Scientific Research and Project Design Institute "Iskra"

Олег Владимирович Малахов, Volodymyr Dahl East Ukrainian National University, Molodizhnyi kvartal, 20-a, building 7, Luhansk, 91034, Ukraine

Candidate of engineering sciences, associate professor

Department of automation and computer-integrated technologies

References

  1. Калашников, С. Д. Физические основы проектирования сцинтилляционных гамма-камер [Текст] / С. Д. Калашников. – М: Энергоатомиздат, 1985 – 120 с.
  2. Арлычев, М. А. Двухдетекторный однофотонный эмиссионный гамма-томограф. [Текст] / М. А. Арлычев, В. Л. Новиков, А. В. Сидоров, А. М. Фиалковский, Е. Д. Котина, Д. А. Овсянников, В. А. Плоских. // Журнал технической физки – 2009. – т.79, вып.10. – С. 138-147
  3. Восстановление точек взаимодействия в толстом ПЧ детекторе для гамма-телескопа. Камышан, В. А., Педаш, В. Ю. [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://2010.ismart.kharkov.ua/presentations/19/kamyshan_ismart_2010.pdf - 29.04.2013 г. - Загл. с экрана.
  4. High-energy photon detection in PET using adaptive non-linear parametric estimation algorithms. A. Bronstein, M. Bronstein, M. Zibulevsky, Y. Y. Zeevi. [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://visl.technion.ac.il/projects/2001s10/ - 29.04.2013 г. – Загл. с экрана.
  5. Плахотник, В. Ю. Исследование характеристик пространственных распределений вычисленных координат сцинтилляций в позиционно-чувствительном детекторе типа гамма-камеры. [Текст] / В. Ю. Плахотник // Наукові праці Донецького національного технічного університету. Серія: “Обчислювальна техніка та автоматизація”. Випуск 74. - Донецьк, ДонНТУ, 2004. – С. 272 – 286.
  6. Плахотник, В. Ю. Алгоритмы вычисления координат сцинтилляций в детекторе гамма-камеры. [Текст] / Плахотник, В. Ю., Поляков, Г. А. // Журнал нано- и электронной физики – 2010. – т.2, №1. – С. 94-99.
  7. Knoll, G. F. Light collection scintillation detector composited for neutron detection. / Knoll, G. F. et al. // IEEE Trans. Nucl. Sci. – 1988. – v.35. – p.872–875.
  8. Корн, Г. Справочник по математике (для научных работников и инженеров). / Корн, Г., Корн, Т. – М.: Наука,1978. – 832 с.
  9. Гаврилюк, В. П. Алгоритмы восстановления изображения в гамма-камере. [Текст] / В. П. Гаврилюк, А. В. Демин, В. А. Колбасин // Сцинтилляционные материалы. Инженерия, устройства, применение. - Харьков: “ИСМА” – 2009 – 332 с.
  10. Шикин, Е. В. Кривые и поверхности на экране компьютера. Руководство по сплайнам для пользователей. / Е. В. Шикин, А. И. Плис // Москва,: Диалог-МИФИ. – 1996. – 240 с.
  11. Kalashnikov, S. D. (1985). Fizicheskie osnovy proiektirovaniia stsintilliatsionnykh gamma-kamier. Moskow, USSR, Energoatomizdat, 120.
  12. Arlychev, M. A., Novikov, V. L., Sidorov A. V. et al. (2009). Dvukh-detektornyi odnofotonnyi emissionnyi gamma-tomograf. Journal of Technical Physics, v.59(10), 138-147.
  13. Kamyshan, V. A., Pedash, V. Yu. Vosstsnovleniie tochiek vzaimodieistviia v tolstom PCH dietiektorie dlia gamma-tielieskopa –http://2010.ismart.kharkov.ua/presentations/19/kamyshan_ismart_2010.pdf - 29.04.2013 г.
  14. Bronstein, A., Bronstein, M., Zibulevsky, M., Zeevi, Y. Y. (2001). High-energy photon detection in PET using adaptive non-linear parametric estimation algorithms. http://visl.technion.ac.il/projects/2001s10/ - 29.04.2013 г.
  15. Plakhotnik, V. Yu., (2004). Issliedovaniie kharaktieristik prostranstviennykh raspriedielienii vychisliennykh koordinat stsintilliatsii v pozitsionno-chuvstvitielnom dietiektorie tipa gamma-kamiery. Naukovi pratsi Dohetskoho natsionalnoho tekhnichniho universytetu. Seriia: ”Obchisliuvalna tekhnika ta avtomatyzatsiia”. Vypusk 74. – Donetsk, DonNTU, 272 - 286.
  16. Plakhotnik, V. Yu., Poliakov, G. A. (2010). Algoritmy vychislieniia koordinat stsintilliatsii v dietiektorie gamma-kamiery. Journal of Nano- and Electronic Physics, 2(1), 94-99.
  17. Knoll, G. F. et al. (1988) Light collection scintillation detector composited for neutron detection. IEEE Trans. Nucl. Sci, 35, 872–875.
  18. Korn G., Korn T. (1978). Spravocnik po matiematikie (dlia nauchnykh rabotnikov i inzhienierov) – Moskow, USSR: Nauka, 832.
  19. Gavriliuk, V. P., Diemin, A. V., Kolbasin, V. A. (2009) Algoritmy voss-tanovlieniia izobrazheniia v gamma-kamierie. Stsintilliatsionnyie matierialy. Inzhenieriia, ustroistva, primienieniie. – Kharkov: “ISMA”, 332
  20. Shikin, Ie.V., Plis, A.I. (1996). Krivyie i povierkhnosti na ekranie kompiutera. Rukovodstvo po splainam dlia polzovatieliei. Moskow, USSR: Dialog-MIFI, 240.

Published

2013-07-30

How to Cite

Плахотник, В. Ю., & Малахов, О. В. (2013). Estimation of scintillation coordinates in gamma-camera detector using spline approximation method. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4(5(64), 15–19. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2013.16670

Issue

Section

Applied physics