{"id":{"repo_id":"athens","oai_identifier":"oai:lib.uoa.gr:uoadl:5402676"},"canonical_url":"https://search.dev.ndltd.org/etd/athens/oai:lib.uoa.gr:uoadl:5402676","repository":{"repo_id":"athens","name":"National and Kapodistrian University of Athens","base_url":"https://pergamos.lib.uoa.gr/uoa/dl/frontend/oaipmh"},"display":{"title":"Γεωμετρική προσέγγιση ανακατασκευής μέσω τριπλής σύμπτωσης στην πολυφωτονική απεικόνιση τύπου PET","abstract":"Σκοπός της παρούσας εργασίας είναι η μελέτη της διάσπασης του ortho-Positronium και η ανάπτυξη αλγορίθμου γεωμετρικής ανακατασκευής με τρία φωτόνια σε σύμπτωση. Αρχικά στα πέντε πρώτα κεφάλαια, αναλύεται το θεωρητικό υπόβαθρο. Ειδικότερα, το Kεφάλαιο 1 πραγματεύεται το θεωρητικό υπόβαθρο σχετικά με τις αλληλεπιδράσεις σωματιδίων, φορτισμένων και μη με την ύλη και τις ραδιενεργές διασπάσεις και αποδιεγέρσεις. Στα Κεφάλαια 2 και 3 αναλύονται η αρχή λειτουργίας ενός ποζιτρονικού τομογράφου (PET) και ενός τομογράφου μονοφωτονικής εκπομπής (SPECT), τα επιμέρους κατασκευαστικά τους μέρη και οι ραδιοϊχνηθέτες που αξιοποιούνται σε κάθε τεχνική. Στο Κεφάλαιο 4 περιγράφεται η κινηματική της εξαΰλωσης του ortho-Positronium, η αλληλεπίδραση του με την ύλη και τεχνικές ανίχνευσης των τριών φωτονίων της εξαΰλωσης. Στο Κεφάλαιο 5 γίνεται μια μικρή αναφορά στις μεθόδους ανακατασκευής εικόνας, αναλύοντας την μέθοδο οπισθροπροβολής, την τεχνική Fourier, την μέθοδο επαναληπτικής αλγεβρικής τεχνικής, καθώς και στοχαστικούς αλγορίθμους, όπως η μεγιστοποίηση της πιθανοφάνειας (MLEM). Στο Κεφάλαιο 6 παρουσιάζονται τα εργαλεία για την εκτέλεση των προσομοιώσεων και την ανάλυση των δεδομένων, GEANT4/GATE, PAW. Στο Κεφάλαιο 7 παρουσιάζεται όλη η διαδικασία που ακολουθήθηκε προς την ανάπτυξη και εφαρμογή του αλγορίθμου ανακατασκευής. Αναλυτικότερα, στην ενότητα 7.1 περιγράφεται η κινηματική μελέτη της διάσπασης του ortho-Positronium, μέσω προσομοιώσεων Monte Carlo και η επαλήθευση των αποτελεσμάτων, μέσω προσομοιώσεων GEANT4/GATE. Στην ενότητα 7.2 εισάγουμε την ιδέα καταγραφής τριπλής σύμπτωσης από ραδιενεργή πηγή para-Positronium+1275 keV γ, δηλαδή προσομοιώνοντας την διάσπαση του ισοτόπου Na-22. Η τριπλή σύμπτωση μελετάται σε σύστημα τεσσάρων σπινθηριστών CsI(Tl), τοποθετημένων σε κεφαλή SPECT. Στην ενότητα 7.3 παρουσιάζεται ο αλγόριθμος ανακατασκευής με καταγραφή τριών φωτονίων, έπειτα από προσομοιώσεις σε GEANT4/GATE, πηγών para-Positronium +1275 keV γ μέσα σε σύστημα δύο σφαιρικών σπινθηριστών CsI και ενός ορθογώνιου. Τέλος, στο Κεφάλαιο 8 αναλύεται η εφαρμογή του αλγορίθμου σε συστήματα εμπορικών PET scanners και η ανακατασκευή του phantom Shepp-Logan. Η ανάλυση των δεδομένων των προσομοιώσεων πραγματοποιήθηκε με το πρόγραμμα PAW και ο αλγόριθμος ανακατασκευής δομήθηκε σε γλώσσα προγραμματισμού Python. Στο τέλος της εργασίας εξάγονται συμπεράσματα σχετικά με την ανακατασκευή της εικόνας με τρία φωτόνια και γίνεται μια σύγκριση της συμβατικής ανακατασκευής διπλών συμπτώσεων έναντι των τριπλών συμπτώσεων.","abstract_html":"Σκοπός της παρούσας εργασίας είναι η μελέτη της διάσπασης του ortho-Positronium και η ανάπτυξη αλγορίθμου γεωμετρικής ανακατασκευής με τρία φωτόνια σε σύμπτωση. Αρχικά στα πέντε πρώτα κεφάλαια, αναλύεται το θεωρητικό υπόβαθρο. Ειδικότερα, το Kεφάλαιο 1 πραγματεύεται το θεωρητικό υπόβαθρο σχετικά με τις αλληλεπιδράσεις σωματιδίων, φορτισμένων και μη με την ύλη και τις ραδιενεργές διασπάσεις και αποδιεγέρσεις. Στα Κεφάλαια 2 και 3 αναλύονται η αρχή λειτουργίας ενός ποζιτρονικού τομογράφου (PET) και ενός τομογράφου μονοφωτονικής εκπομπής (SPECT), τα επιμέρους κατασκευαστικά τους μέρη και οι ραδιοϊχνηθέτες που αξιοποιούνται σε κάθε τεχνική. Στο Κεφάλαιο 4 περιγράφεται η κινηματική της εξαΰλωσης του ortho-Positronium, η αλληλεπίδραση του με την ύλη και τεχνικές ανίχνευσης των τριών φωτονίων της εξαΰλωσης. Στο Κεφάλαιο 5 γίνεται μια μικρή αναφορά στις μεθόδους ανακατασκευής εικόνας, αναλύοντας την μέθοδο οπισθροπροβολής, την τεχνική Fourier, την μέθοδο επαναληπτικής αλγεβρικής τεχνικής, καθώς και στοχαστικούς αλγορίθμους, όπως η μεγιστοποίηση της πιθανοφάνειας (MLEM). Στο Κεφάλαιο 6 παρουσιάζονται τα εργαλεία για την εκτέλεση των προσομοιώσεων και την ανάλυση των δεδομένων, GEANT4/GATE, PAW. Στο Κεφάλαιο 7 παρουσιάζεται όλη η διαδικασία που ακολουθήθηκε προς την ανάπτυξη και εφαρμογή του αλγορίθμου ανακατασκευής. Αναλυτικότερα, στην ενότητα 7.1 περιγράφεται η κινηματική μελέτη της διάσπασης του ortho-Positronium, μέσω προσομοιώσεων Monte Carlo και η επαλήθευση των αποτελεσμάτων, μέσω προσομοιώσεων GEANT4/GATE. Στην ενότητα 7.2 εισάγουμε την ιδέα καταγραφής τριπλής σύμπτωσης από ραδιενεργή πηγή para-Positronium+1275 keV γ, δηλαδή προσομοιώνοντας την διάσπαση του ισοτόπου Na-22. Η τριπλή σύμπτωση μελετάται σε σύστημα τεσσάρων σπινθηριστών CsI(Tl), τοποθετημένων σε κεφαλή SPECT. Στην ενότητα 7.3 παρουσιάζεται ο αλγόριθμος ανακατασκευής με καταγραφή τριών φωτονίων, έπειτα από προσομοιώσεις σε GEANT4/GATE, πηγών para-Positronium +1275 keV γ μέσα σε σύστημα δύο σφαιρικών σπινθηριστών CsI και ενός ορθογώνιου. Τέλος, στο Κεφάλαιο 8 αναλύεται η εφαρμογή του αλγορίθμου σε συστήματα εμπορικών PET scanners και η ανακατασκευή του phantom Shepp-Logan. Η ανάλυση των δεδομένων των προσομοιώσεων πραγματοποιήθηκε με το πρόγραμμα PAW και ο αλγόριθμος ανακατασκευής δομήθηκε σε γλώσσα προγραμματισμού Python. Στο τέλος της εργασίας εξάγονται συμπεράσματα σχετικά με την ανακατασκευή της εικόνας με τρία φωτόνια και γίνεται μια σύγκριση της συμβατικής ανακατασκευής διπλών συμπτώσεων έναντι των τριπλών συμπτώσεων.","abstract_has_math":false,"creators":["Ρουσοπούλου Σταυρούλα","Rousopoulou Stavroula"],"institution":null,"degree_name":null,"degree_level":null,"degree_discipline":null,"degree_department":null,"school":null,"contributors":[],"advisors":[],"committee_chairs":[],"committee_members":[],"year":2026,"date_issued":"2026","date_published":"2026","updated_at":"2026-07-24T01:02:34Z","subjects":["Επιστήμες Υγείας","Health Sciences"],"languages":["Ελληνικά","Greek"],"rights":[],"rights_urls":[],"identifier_entries":[{"key":"dc:identifier","label":"Identifier","values":["uoadl:5402676"],"render_values":[{"text":"uoadl:5402676","href":null,"code":true}]}]},"links":{"outbound_url":"https://pergamos.lib.uoa.gr/uoa/dl/object/5402676","outbound_label":"Repository record","outbound_source":"dc:identifier"},"metadata_groups":[{"id":"people","label":"People","entries":[{"key":"dc:creator","label":"Author","values":["Ρουσοπούλου Σταυρούλα","Rousopoulou Stavroula"]}]},{"id":"academic_context","label":"Academic Context","entries":[{"key":"dc:date","label":"Dc Date","values":["2026"]},{"key":"dc:type","label":"Dc Type","values":["born_digital_postgraduate_thesis","Διπλωματική Εργασία","Postgraduate Thesis"]}]},{"id":"subjects_keywords","label":"Subjects and Keywords","entries":[{"key":"dc:subject","label":"Dc Subject","values":["Επιστήμες Υγείας","Health Sciences"]}]},{"id":"language_rights","label":"Language and Rights","entries":[{"key":"dc:language","label":"Dc Language","values":["Ελληνικά","Greek"]}]},{"id":"identifiers","label":"Identifiers","entries":[{"key":"dc:identifier","label":"Identifier","values":["uoadl:5402676","https://pergamos.lib.uoa.gr/uoa/dl/object/5402676"]}]},{"id":"additional","label":"Additional Metadata","entries":[{"key":"dc:description","label":"Description","values":["Σκοπός της παρούσας εργασίας είναι η μελέτη της διάσπασης του ortho-Positronium και η ανάπτυξη αλγορίθμου γεωμετρικής ανακατασκευής με τρία φωτόνια σε σύμπτωση. Αρχικά στα πέντε πρώτα κεφάλαια, αναλύεται το θεωρητικό υπόβαθρο. Ειδικότερα, το Kεφάλαιο 1 πραγματεύεται το θεωρητικό υπόβαθρο σχετικά με τις αλληλεπιδράσεις σωματιδίων, φορτισμένων και μη με την ύλη και τις ραδιενεργές διασπάσεις και αποδιεγέρσεις. Στα Κεφάλαια 2 και 3 αναλύονται η αρχή λειτουργίας ενός ποζιτρονικού τομογράφου (PET) και ενός τομογράφου μονοφωτονικής εκπομπής (SPECT), τα επιμέρους κατασκευαστικά τους μέρη και οι ραδιοϊχνηθέτες που αξιοποιούνται σε κάθε τεχνική. Στο Κεφάλαιο 4 περιγράφεται η κινηματική της εξαΰλωσης του ortho-Positronium, η αλληλεπίδραση του με την ύλη και τεχνικές ανίχνευσης των τριών φωτονίων της εξαΰλωσης. Στο Κεφάλαιο 5 γίνεται μια μικρή αναφορά στις μεθόδους ανακατασκευής εικόνας, αναλύοντας την μέθοδο οπισθροπροβολής, την τεχνική Fourier, την μέθοδο επαναληπτικής αλγεβρικής τεχνικής, καθώς και στοχαστικούς αλγορίθμους, όπως η μεγιστοποίηση της πιθανοφάνειας (MLEM). Στο Κεφάλαιο 6 παρουσιάζονται τα εργαλεία για την εκτέλεση των προσομοιώσεων και την ανάλυση των δεδομένων, GEANT4/GATE, PAW. Στο Κεφάλαιο 7 παρουσιάζεται όλη η διαδικασία που ακολουθήθηκε προς την ανάπτυξη και εφαρμογή του αλγορίθμου ανακατασκευής. Αναλυτικότερα, στην ενότητα 7.1 περιγράφεται η κινηματική μελέτη της διάσπασης του ortho-Positronium, μέσω προσομοιώσεων Monte Carlo και η επαλήθευση των αποτελεσμάτων, μέσω προσομοιώσεων GEANT4/GATE. Στην ενότητα 7.2 εισάγουμε την ιδέα καταγραφής τριπλής σύμπτωσης από ραδιενεργή πηγή para-Positronium+1275 keV γ, δηλαδή προσομοιώνοντας την διάσπαση του ισοτόπου Na-22. Η τριπλή σύμπτωση μελετάται σε σύστημα τεσσάρων σπινθηριστών CsI(Tl), τοποθετημένων σε κεφαλή SPECT. Στην ενότητα 7.3 παρουσιάζεται ο αλγόριθμος ανακατασκευής με καταγραφή τριών φωτονίων, έπειτα από προσομοιώσεις σε GEANT4/GATE, πηγών para-Positronium +1275 keV γ μέσα σε σύστημα δύο σφαιρικών σπινθηριστών CsI και ενός ορθογώνιου. Τέλος, στο Κεφάλαιο 8 αναλύεται η εφαρμογή του αλγορίθμου σε συστήματα εμπορικών PET scanners και η ανακατασκευή του phantom Shepp-Logan. Η ανάλυση των δεδομένων των προσομοιώσεων πραγματοποιήθηκε με το πρόγραμμα PAW και ο αλγόριθμος ανακατασκευής δομήθηκε σε γλώσσα προγραμματισμού Python. Στο τέλος της εργασίας εξάγονται συμπεράσματα σχετικά με την ανακατασκευή της εικόνας με τρία φωτόνια και γίνεται μια σύγκριση της συμβατικής ανακατασκευής διπλών συμπτώσεων έναντι των τριπλών συμπτώσεων.","The purpose of this Master Thesis is the study of ortho-Positronium decay and the development of a geometric reconstruction algorithm using three photons in coincidence. Initially, the theoretical background is analyzed in the first five chapters. Specifically, Chapter 1 covers the theoretical background regarding the interactions of particles both charged and uncharged, with matter, radioactive decays and nuclear de-excitations. Chapters 2 and 3 analyze the operating principles of a Positron Emission Tomography (PET) scanner and a Single-Photon Emission Computed Tomography (SPECT) scanner, their construction parts and the radiotracers utilized in each technique. Chapter 4 describes the kinematics of ortho-Positronium annihilation, its interaction with matter, and detection techniques for the three annihilation photons. Chapter 5 concentrates on image reconstruction methods such as the back-projection method, the Fourier technique, the algebraic reconstruction technique, and on stochastic algorithms, such as Maximum Likelihood Expectation Maximization (MLEM). Chapter 6 presents the tools used for performing simulations and data analysis, GEANT4/GATE and PAW. Chapter 7 presents the entire procedure followed for the development and implementation of the reconstruction algorithm. Specifically, section 7.1 describes the kinematic study of ortho-Positronium decay via Monte Carlo simulations and the verification of the results via GEANT4/GATE simulations. In section 7.2, we introduce the concept of recording a triple coincidence from a radioactive para-Positronium + 1275 keV γ source, simulating the decay of the isotope Na-22. This triple coincidence is studied in a system of four CsI scintillators positioned in a SPECT head. Section 7.3 presents the reconstruction algorithm using triple photon detection, based on GEANT4/GATE simulations of para-Positronium + 1275 keV γ sources within a system of two spherical CsI scintillators and one rectangular. Finally, Chapter 8 analyzes the application of the algorithm to commercial PET scanners and the reconstruction of the Shepp-Logan phantom. The analysis of the simulation data was performed with PAW and the reconstruction algorithm was developed using the Python programming language. At the end of this work, conclusions are deduced regarding three-photon image reconstruction, providing a comparative analysis between conventional double-coincidence reconstruction and triple-coincidence reconstruction."]},{"key":"dc:title","label":"Title","values":["Γεωμετρική προσέγγιση ανακατασκευής μέσω τριπλής σύμπτωσης στην πολυφωτονική απεικόνιση τύπου PET"]}]}],"canonical_facts":{"dc:creator":["Ρουσοπούλου Σταυρούλα","Rousopoulou Stavroula"],"dc:date":["2026"],"dc:description":["Σκοπός της παρούσας εργασίας είναι η μελέτη της διάσπασης του ortho-Positronium και η ανάπτυξη αλγορίθμου γεωμετρικής ανακατασκευής με τρία φωτόνια σε σύμπτωση. Αρχικά στα πέντε πρώτα κεφάλαια, αναλύεται το θεωρητικό υπόβαθρο. Ειδικότερα, το Kεφάλαιο 1 πραγματεύεται το θεωρητικό υπόβαθρο σχετικά με τις αλληλεπιδράσεις σωματιδίων, φορτισμένων και μη με την ύλη και τις ραδιενεργές διασπάσεις και αποδιεγέρσεις. Στα Κεφάλαια 2 και 3 αναλύονται η αρχή λειτουργίας ενός ποζιτρονικού τομογράφου (PET) και ενός τομογράφου μονοφωτονικής εκπομπής (SPECT), τα επιμέρους κατασκευαστικά τους μέρη και οι ραδιοϊχνηθέτες που αξιοποιούνται σε κάθε τεχνική. Στο Κεφάλαιο 4 περιγράφεται η κινηματική της εξαΰλωσης του ortho-Positronium, η αλληλεπίδραση του με την ύλη και τεχνικές ανίχνευσης των τριών φωτονίων της εξαΰλωσης. Στο Κεφάλαιο 5 γίνεται μια μικρή αναφορά στις μεθόδους ανακατασκευής εικόνας, αναλύοντας την μέθοδο οπισθροπροβολής, την τεχνική Fourier, την μέθοδο επαναληπτικής αλγεβρικής τεχνικής, καθώς και στοχαστικούς αλγορίθμους, όπως η μεγιστοποίηση της πιθανοφάνειας (MLEM). Στο Κεφάλαιο 6 παρουσιάζονται τα εργαλεία για την εκτέλεση των προσομοιώσεων και την ανάλυση των δεδομένων, GEANT4/GATE, PAW. Στο Κεφάλαιο 7 παρουσιάζεται όλη η διαδικασία που ακολουθήθηκε προς την ανάπτυξη και εφαρμογή του αλγορίθμου ανακατασκευής. Αναλυτικότερα, στην ενότητα 7.1 περιγράφεται η κινηματική μελέτη της διάσπασης του ortho-Positronium, μέσω προσομοιώσεων Monte Carlo και η επαλήθευση των αποτελεσμάτων, μέσω προσομοιώσεων GEANT4/GATE. Στην ενότητα 7.2 εισάγουμε την ιδέα καταγραφής τριπλής σύμπτωσης από ραδιενεργή πηγή para-Positronium+1275 keV γ, δηλαδή προσομοιώνοντας την διάσπαση του ισοτόπου Na-22. Η τριπλή σύμπτωση μελετάται σε σύστημα τεσσάρων σπινθηριστών CsI(Tl), τοποθετημένων σε κεφαλή SPECT. Στην ενότητα 7.3 παρουσιάζεται ο αλγόριθμος ανακατασκευής με καταγραφή τριών φωτονίων, έπειτα από προσομοιώσεις σε GEANT4/GATE, πηγών para-Positronium +1275 keV γ μέσα σε σύστημα δύο σφαιρικών σπινθηριστών CsI και ενός ορθογώνιου. Τέλος, στο Κεφάλαιο 8 αναλύεται η εφαρμογή του αλγορίθμου σε συστήματα εμπορικών PET scanners και η ανακατασκευή του phantom Shepp-Logan. Η ανάλυση των δεδομένων των προσομοιώσεων πραγματοποιήθηκε με το πρόγραμμα PAW και ο αλγόριθμος ανακατασκευής δομήθηκε σε γλώσσα προγραμματισμού Python. Στο τέλος της εργασίας εξάγονται συμπεράσματα σχετικά με την ανακατασκευή της εικόνας με τρία φωτόνια και γίνεται μια σύγκριση της συμβατικής ανακατασκευής διπλών συμπτώσεων έναντι των τριπλών συμπτώσεων.","The purpose of this Master Thesis is the study of ortho-Positronium decay and the development of a geometric reconstruction algorithm using three photons in coincidence. Initially, the theoretical background is analyzed in the first five chapters. Specifically, Chapter 1 covers the theoretical background regarding the interactions of particles both charged and uncharged, with matter, radioactive decays and nuclear de-excitations. Chapters 2 and 3 analyze the operating principles of a Positron Emission Tomography (PET) scanner and a Single-Photon Emission Computed Tomography (SPECT) scanner, their construction parts and the radiotracers utilized in each technique. Chapter 4 describes the kinematics of ortho-Positronium annihilation, its interaction with matter, and detection techniques for the three annihilation photons. Chapter 5 concentrates on image reconstruction methods such as the back-projection method, the Fourier technique, the algebraic reconstruction technique, and on stochastic algorithms, such as Maximum Likelihood Expectation Maximization (MLEM). Chapter 6 presents the tools used for performing simulations and data analysis, GEANT4/GATE and PAW. Chapter 7 presents the entire procedure followed for the development and implementation of the reconstruction algorithm. Specifically, section 7.1 describes the kinematic study of ortho-Positronium decay via Monte Carlo simulations and the verification of the results via GEANT4/GATE simulations. In section 7.2, we introduce the concept of recording a triple coincidence from a radioactive para-Positronium + 1275 keV γ source, simulating the decay of the isotope Na-22. This triple coincidence is studied in a system of four CsI scintillators positioned in a SPECT head. Section 7.3 presents the reconstruction algorithm using triple photon detection, based on GEANT4/GATE simulations of para-Positronium + 1275 keV γ sources within a system of two spherical CsI scintillators and one rectangular. Finally, Chapter 8 analyzes the application of the algorithm to commercial PET scanners and the reconstruction of the Shepp-Logan phantom. The analysis of the simulation data was performed with PAW and the reconstruction algorithm was developed using the Python programming language. At the end of this work, conclusions are deduced regarding three-photon image reconstruction, providing a comparative analysis between conventional double-coincidence reconstruction and triple-coincidence reconstruction."],"dc:identifier":["uoadl:5402676","https://pergamos.lib.uoa.gr/uoa/dl/object/5402676"],"dc:language":["Ελληνικά","Greek"],"dc:subject":["Επιστήμες Υγείας","Health Sciences"],"dc:title":["Γεωμετρική προσέγγιση ανακατασκευής μέσω τριπλής σύμπτωσης στην πολυφωτονική απεικόνιση τύπου PET"],"dc:type":["born_digital_postgraduate_thesis","Διπλωματική Εργασία","Postgraduate Thesis"]},"updated_at":"2026-07-24T01:02:34Z"}