Monte Carlo. David Minarik Strålningsfysik SUS, Malmö

Storlek: px

Starta visningen från sidan:

Download "Monte Carlo. David Minarik Strålningsfysik SUS, Malmö"

Karin Fransson
för 8 år sedan
Visningar:

1 Monte Carlo David Minarik Strålningsfysik SUS, Malmö

2 Hur beräkna värdet av Pi? Arean av kvadraten: A k = d^2 y Arean av cirkeln: Pi = A c /A k *4 Kasta ett par tärningar. A c = (d/2)^2*pi d Bestäm x- och y-koordinat m h a utfallet. Rita in en punkt i diagramet. Upprepa några tusen ggr eller mer. x Räkna förhållandet mellan antalet punkter i cirkeln och totalt antal punkter i kvadraten. Pi N c /N k *4

3 Monte Carlo-metoden Utvecklades på 1940-talet under Manhattanprojektet ( ) av bla Stanislaw Ulam Var till en början hemligt och fick kodnamnet Monte Carlo, efter det berömda kasinot i Monte Carlo

4 Monte Carlo-metoden Samling av algoritmer som använder sig av upprepade statistiska samplingsförsök. Används vid problem som är svåra eller omöjliga att beräkna analytiskt, tex inom: Ekonomi Oljeprospektering Strålningsfysik Speciellt bra att använda för fysikaliska system med många frihetsgrader. Tex medicinsk bildinsamling, bla nuklearmedicin.

5 MC-metoden inom Nuklearmedicin Vi behöver veta vilka processer som kan ske Fotoelektrisk växelsverkan Compton-spridning osv Vi behöver veta sannolikheten för olika processer Vi behöver veta miljön där processerna sker Patientens anatomi Gammakamerans utformning Vi behöver slumptal som används för att välja mellan olika processer. Kasta tärning Pseudo-slumptal från en lång lista

6 SIMIND SIMIND använder statistisk sampling för att efterlikna de fysikaliska processerna som sker vid en undersökning Följer fotonens väg: 1. från emissionspunkt 2. genom patienten/fantomet 3. genom kollimatorn 4. till en eventuell händelse i detektorn För att generera en bild låter man processen ske millioner eller miljarder gånger Programmet kräver: Fantom (model av patienten) Aktivitetsfördelning En modell av gammakameran Ljungberg, M. and S. E. Strand (1989). "A Monte Carlo program for the simulation of scintillation camera characteristics." Comput.Methods Programs Biomed. 29(4):

7 Fantom Man Kvinna Med Phys Sep;37(9): D XCAT phantom for multimodality imaging research. Segars WP1, Sturgeon G, Mendonca S, Grimes J, Tsui BM

8 Incorporation of a Left Ventricle Finite Element Model Defining Infarction Into the XCATImaging Phantom Alexander I. Veress*, W. Paul Segars, Member, IEEE, Benjamin M. W. Tsui, Fellow, IEEE, and Grant T. Gullberg, Fellow, IEEE

9 Huvud Torso Man Right Left Respiratory Motion Kvinna

10 Aktivitetsfördelning

12 Verkliga eller simulerade?

13 Kvalitetssäkring av Nuklearmedicinska metoder med virtuella patienter Vad kan vi undersöka Detekterbarhet, hur små defekter kan vi upptäcka. Noggrannheten på kvantitativa mått, tex: EDV, ESV och EF inom Myokardscint H/V-fördelning vid njurscint. BSI vid skelettscint Meningen är inte att ställa diagnos på patienten

14 Kvalitetssäkring av Nuklearmedicinska metoder med virtuella patienter Fördelen med simulerade bilder Vet exakt anatomi och fysiologi Fantom är alltid villiga försöksobjekt Inga etiska hinder gällande strålningsexponering Nackdelen: Kan vara svårt att få att se ut som riktiga undersökningar Få med alla degenerativa effekter, patientrörelse utöver hjärta och andning, NM/CT missmatch osv. Defektlokalisering Hur defekterna normalt ser ut

15 Exempel Njurscintigrafi Fördelning Höger/Vänster Phys Med Biol May 21;58(10): Apr 19. Dynamic (99m)Tc-MAG3 renography: images for quality control obtained by combining pharmacokinetic modelling, an anthropomorphic computer phantom and Monte Carlo simulated scintillation camera imaging. Brolin G, Gleisner KS, Ljungberg M.

16 Exempel Myokardscintigrafi Slut-systolisk volym (ESV) Slut-diastolisk volym (EDV) Ejektionsfraktion (EF) EJNMMI Phys Dec;2(1):2, 2015 Jan 23. Evaluation of inter-departmental variability of ejection fraction and cardiac volumes in myocardial perfusion scintigraphy using simulated data. Trägårdh E, Ljungberg M, Edenbrandt L, Örndahl E, Johansson L, Gustafsson A, Jonsson C, Hagerman J, Riklund K, Minarik D.

17 Exempel Skelettscintigrafi BSI

Relevanta dokument

SVENSK FÖRENING FÖR NUKLEARMEDICIN

1 SVENSK FÖRENING FÖR NUKLEARMEDICIN SWEDISH SOCIETY OF NUCLEAR MEDICINE **************************************************************************************** NATIONELL SVARSMALL FÖR MYOKARDSKINTIGRAFI