ПРИМЕНЕНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКИХ ПРЕОБРАЗОВАНИЙ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОФИЛЯ МЕДИЦИНСКОГО ЭЛЕКТРОННОГО ПУЧКА

В настоящее время лучевая терапия является одним из методов лечения онкологических заболеваний. В данном методе ионизирующее излучение воздействует на раковые клетки, обеспечивая замедление их воспроизведения, однако при этом облучению подвергаются и здоровые ткани. Поэтому важным этапом планирования лечения является обеспечение контроля над энергетическим распределением пучка в каждой точке. В этих целях создаются различные детекторы, позволяющие определить поперечный профиль пучка. Однако большинство из них сами по себе не отвечают всем требованиям к современным медицинским детекторам, в числе которых обеспечение наилучшего энергетического и пространственного разрешения, а также небольшое время обработки данных и получения результата. Решением данной проблемы является метод многоуглового сканирования. Данный метод основан на многократном поступательном перемещении детектора в плоскости перпендикулярной оси пучка под разными углами. Далее необходимо осуществить восстановление изображения интенсивностей в виде пикселей различной яркости в градациях серого из полученных в эксперименте данных. Цель данной работы – оценка применимости основных видов математических преобразований для реализации метода многоуглового сканирования. В данной статье представлены результаты сравнения итерационного метода и метода обратного проецирования с фильтрацией при наличии полного и ограниченного количества данных. Установлено, что метод обратного проецирования с фильтрацией показывает меньшую точность при наличии большого количества данных, однако обеспечивает лучшее качество изображения при наличии меньшего количества данных в сравнении с итерационным методом.

1. Grégoire V., Guckenberger M., Haustermans K., Lagendijk J.W., Ménard C., Pötter R., Slotman B.J., Tanderup K., Thorwarth D., Herk M., Zips D. Image guidance in radiation therapy for better cure of cancer // Molecular oncology, 2020. Vol. 14. Is. 7. Pp. 1470–1491.

2. Lapen K., Yamada Y. The Development of Modern Radiation Therapy // Current Physical Medicine and Rehabilitation Reports, 2023. Vol. 11. Pp. 131–138.

3. DeWerd L.A. Accurate dosimetry for radiobiology // International Journal of Radiation Oncology, Biology, Physics, 2021. Vol. 111. Pp. 75–81.

4. Lin Z., Yang Z., Qiu J., Zhou S. Structured Scintillators for Efficient Radiation Detection // Advanced science, 2021. Vol. 9. Pp. 1–26.

5. Santos T., Ventura T., Lopes M. A review on radiochromic film dosimetry for dose verification in high energy photon beams // Radiation Physics and Chemistry, 2021. Vol. 179. Pp. 21–30.

6. Rosenfeld A.B., Biasi G., Petasecca M., Lerch M., Villani G., Feygelman V. Semiconductor dosimetry in modern external-beam radiation therapy // Physics in Medicine & Biology, 2020. Vol. 65. Pp. 1–26.

7. Bulavskaya A.A., Cherepennikov Y.M., Grigorie-va A.A., Miloichikova I.A., Stuchebrov S.G. Multiangle scanning for measuring radiation beam profiles with a typical size of 10 millimetres // Journal of Instrumentation, 2022. Vol. 7. Pp. 70–74.

8. Adler J., Oktem O. Learned primal-dual reconstruction // IEEE Transactions on Medical Imaging, 2022. Vol. 6. Pp. 1322–1332.

9. Bertero M., Lantéri H., Zanni L. Iterative image reconstruction: a point of view // Methods in Biomedical Imaging, 2008. Vol. 1. Pp. 1–25.

10. Lu S., Yang B., Xiao Y., Liu S., Li M., Yin L., Zheng W. Iterative reconstruction of low-dose CT based on differential sparse // Biomedical Signal Processing and Control, 2023. Vol. 79. Pp. 152–159.

11. Willemink M.J., Noël P.B. The evolution of image reconstruction for CT – from filtered back projection to artificial intelligence // European Radiology, 2019. Vol. 29. Pp. 2185–2195.

12. Jung H. Basic Physical Principles and Clinical Applications of Computed Tomography // Progress in Medical Physics, 2021. Vol. 32. Pp. 1–17.

13. Schofield R., King L., Tayal U., Castellano I., Stirrup J., Pontana F. , Earls J., Nicol E. Image reconstruction: Part 1 – understanding filtered back projection, noise and image acquisition // Journal of Cardiovascular Computed Tomography, 2020. Vol. 14. Pp. 219–225.

14. Greffier J., Frandon J., Larbi A., Beregi J.P., Pereira F. CT iterative reconstruction algorithms: a task-based image quality assessment // European Radiology, 2020. Vol. 30. Pp. 487–500.

15. Bulavskaya A.A., Bushmina E.A., Grigorie-va A.A., Ermakova A.S., Miloichikova I.A., Stucheb-rov S.G. Development of a Technique for Determining the Optimal Number of Projections when Realizing the Method of Multiangle Scanning of an Ionizing Radiation Beam // Instruments and Experimental Techniques, 2023. Vol. 66. Is. 4. Pp. 620–626.