NCBJ ma swój wkład w budowę systemu J-PET wystawianego podczas targów Hannover Messe 2017 w ramach ekspozycji SciTech Poland. Zespół informatyków i fizyków z Centrum Informatycznego Świerk opracował system rekonstrukcji obrazu dla tego urządzenia. Superkomputer w Świerku wykonuje symulacje pracy jego detektorów, a także przechowuje i przetwarza zbierane dane.

Na rozpoczętych w poniedziałek, 24 kwietnia, największych na świecie międzynarodowych targach przemysłowych Hannover Messe 2017 NCBJ pokazuje swoje systemy radiograficzne CANIS i SMOC. Nie są to jednak jedyne urządzenia wystawiane podczas tej imprezy, do których wkład wnieśli naukowcy i inżynierowie ze Świerka. Uniwersytet Jagielloński przywiózł na targi najnowszą konstrukcję tomografu J-PET, w której zastosowano plastikowe detektory pozwalające na lepsze i szybsze diagnozowanie pacjentów. Krakowscy autorzy tej koncepcji i konstruktorzy prototypu zapewniają, że urządzenie, w porównaniu z konkurencyjnymi rozwiązaniami, pozwala na rejestrowanie obrazu ciała w trzykrotnie większym polu widzenia i z dwukrotnie większą rozdzielczością. Rozwiązanie to zapewnia skuteczniejszą diagnostykę i jest znacznie tańsze od tomografów opartych na detektorach krystalicznych.

Zastosowanie nowego rodzaju detektorów – plastikowych, zamiast tradycyjnych, opartych na nieorganicznych kryształach scyntylacyjnych – wymagało opracowania dedykowanego systemu rekonstrukcji pochodzącego od nich sygnału, a następnie rekonstrukcji obrazu na podstawie danych pomiarowych. Zadania te wykonali naukowcy z NCBJ. Przede wszystkim zaprogramowano dokładną symulację układu detektorów, uwzględniającą m.in. wszelkie szczegóły ich geometrii. „Dzięki modelowi i przeprowadzonym symulacjom można było zoptymalizować parametry detektora takie jak kształt, ułożenie względem źródła, czułość itp.” wyjaśnia mgr inż. Paweł Kowalski (NCBJ). „Mogliśmy także zanalizować i zrozumieć źródła potencjalnych zakłóceń sygnału i poziom tła. Było to kluczowe dla uzyskania końcowego obrazu o maksymalnej czystości i zdolności rozdzielczej”.

Zoptymalizowany detektor wysyła sygnał, który należy odpowiednio odczytać i zinterpretować. „Prawidłowa analiza danych rejestrowanych przez detektory to prawdopodobnie najistotniejszy element zarówno w pomiarach fizycznych, które prowadzimy w wielkich instalacjach badawczych, jak i w detektorach stosowanych w takich urządzeniach jak tomografy PET”. opisuje prof. dr hab. Wojciech Wiślicki, dyrektor Departamentu Układów Złożonych NCBJ i kierownik projektu CIŚ, który bezpośrednio kierował pracami. „Amplituda sygnału z detektorów J-PET jest odczytywana przez moduły odczytu czasu przy czterech progach napięcia na wiodących i końcowych krawędziach sygnału, a następnie rekonstruowany jest kształt sygnału. Ostatecznej rekonstrukcji obrazu promieniującego obiektu dokonuje się przy użyciu zbioru sygnałów z wielu detektorów, stosując metodę filtrowanej projekcji wstecznej. Jest to jedna z najskuteczniejszych metod rekonstrukcji obrazu w PET”.

Kolejne zadania wykonywane przez NCBJ dla projektu J-PET są nadal w toku – między innymi pomiary i obliczenia dla określenia stopnia wypełnienia wymogów norm NEMA (National Electrical Manufacturers Association) dla skanera J-PET. Centrum Informatyczne Świerk także gromadzi i przetwarza dane uzyskiwane podczas pracy urządzenia.

Prezentacja J-PET na stronie SciTech Poland

Zachęcamy także do obejrzenia prezentacji naszych produktów wystawianych w Hanowerze: CANISa i SMOCa.