DukeSim v1.2 شبیه‌ساز پیشرفته تصویربرداری و دوزسنجی CT

نرم افزار DukeSim توسط مرکز Center for Virtual Imaging Trials (CVIT) در دانشگاه دوک توسعه یافته و یک شبیه‌ساز تصویربرداری توموگرافی کامپیوتری (CT) مبتنی بر پردازش GPU است. این نرم‌افزار با دریافت فانتوم‌های محاسباتی وکسل‌بندی‌شده، فرایند تصویربرداری را شبیه‌سازی کرده و تصاویر پروجکشن و بازسازی‌شده CT را تولید می‌کند.

DukeSim با مدل‌سازی اجزای اصلی سامانه تصویربرداری، از جمله هندسه اسکنر، طیف پرتو ایکس، کانون تیوب و مشخصات آشکارساز، شرایط واقعی تصویربرداری را بازآفرینی می‌کند. شبیه‌سازی سیگنال اولیه با رهگیری پرتو و محاسبه پراکندگی با روش مونت‌کارلو، امکان بررسی دقیق‌تر فرایند تشکیل تصویر را فراهم می‌سازد.

این نرم‌افزار از پروتکل‌های تصویربرداری محوری و مارپیچی و پیکربندی‌های پیشرفته‌ای مانند سیستم‌های دو‌منبعی و تصویربرداری دو‌انرژی پشتیبانی می‌کند. همچنین قابلیت مدل‌سازی آشکارسازهای انتگرال‌گیر انرژی و شمارشگر فوتون، تنظیم پارامترهای تابش و بررسی اثر تغییرات پروتکل بر کیفیت تصویر را در اختیار پژوهشگران قرار می‌دهد.

خروجی‌های DukeSim شامل داده‌های پروجکشن، سینوگرام، تصاویر بازسازی‌شده و اطلاعات مرتبط با دوز تابشی است. این قابلیت‌ها امکان ارزیابی الگوریتم‌های بازسازی، مقایسه فناوری‌های آشکارسازی، بهینه‌سازی پروتکل‌های CT و انجام مطالعات تصویربرداری مجازی را بدون نیاز به اجرای مکرر آزمایش روی تجهیزات واقعی فراهم می‌کنند.

قابلیت های نرم افزار DukeSim v1.2

• شبیه‌سازی سیگنال اولیه پرتو ایکس با رهگیری پرتو | Primary Signal Ray Tracing
• مدل‌سازی پراکندگی پرتو با روش مونت‌کارلو | Monte Carlo Scatter Simulation
• برآورد دوز تابشی در فانتوم‌های محاسباتی | Dose Estimation
• شبیه‌سازی تصویربرداری محوری و مارپیچی | Axial and Helical Acquisition
• مدل‌سازی جابه‌جایی کانون پرتو ایکس | Focal Spot Wobbling
• شبیه‌سازی و تصحیح سخت‌شدگی پرتو | Beam Hardening Correction
• مدل‌سازی مدولاسیون جریان تیوب اشعه ایکس | Tube Current Modulation
• شبیه‌سازی آشکارسازهای انتگرال‌گیر انرژی و شمارشگر فوتون | EID and PCD Simulation
• شبیه‌سازی تصویربرداری دو‌منبعی و دو‌انرژی | Dual-Source and Dual-Energy CT
• تولید سینوگرام و بازسازی تصاویر سی تی | CT Projection and Image Reconstruction

ماژول ها و ابزارهای مهم DukeSim v1.2

• Ray-Tracing Module
  محاسبه سیگنال اولیه پرتو ایکس با رهگیری مسیر پرتو در فانتوم و هندسه اسکنر.
• Monte Carlo Scatter Simulation
  شبیه‌سازی پراکندگی فوتون‌ها برای مدل‌سازی دقیق‌تر فرایند تشکیل تصویر CT.
• Multi-Channel Reconstruction Toolkit (MCR Toolkit)
  ابزار بازسازی تصاویر CT با روش Filtered Back Projection (FBP).
• DukeSim Graphical User Interface (GUI)
  رابط گرافیکی برای تنظیم فانتوم، مشخصات اسکنر و پارامترهای تصویربرداری و اجرای شبیه‌سازی.

کاربردهای تخصصی در صنایع

• بیمارستان‌ها و مراکز تصویربرداری پزشکی
  ارزیابی پروتکل‌های تصویربرداری CT، بررسی کیفیت تصاویر و بهینه‌سازی دوز تابشی در کاربردهای تشخیصی.
• تولیدکنندگان تجهیزات سی‌تی‌اسکن
  توسعه و ارزیابی اسکنرهای CT، بررسی عملکرد آشکارسازها و آزمایش پیکربندی‌های مختلف تصویربرداری.
• مراکز تحقیق و توسعه تصویربرداری پزشکی
  شبیه‌سازی شرایط تصویربرداری، تولید داده‌های مجازی و بررسی فناوری‌های جدید CT.
• آزمایشگاه‌های فیزیک پزشکی و دوزیمتری
  محاسبه دوز تابشی، تحلیل پراکندگی پرتو و ارزیابی اثر پارامترهای تصویربرداری بر میزان تابش.
• توسعه‌دهندگان الگوریتم‌های بازسازی تصویر
  آزمایش و مقایسه روش‌های بازسازی CT و ارزیابی عملکرد الگوریتم‌های پردازش تصویر.
• توسعه‌دهندگان هوش مصنوعی در تصویربرداری پزشکی
  تولید تصاویر و داده‌های شبیه‌سازی‌شده برای آموزش و ارزیابی الگوریتم‌های یادگیری ماشین.

✅ بیشتر بخوانید: Materialise Mimics بازسازی آناتومی با تصاویر CT و MRI