معرفی GATE

 GATE چیست؟

GATE  مخفف عبارت (Geant4 Application for Tomographic Emission) است. کد GATE یک نرم‌افزار مونت کارلو، برای شبیه سازی دستگاه‌های تصویربرداری پزشکی (PET، Spect، CT، Optical) و دستگاه‌های رادیوتراپی، براساس کتابخانه Geant4 است. این کد توانایی مدلسازی پدیده‌های وابسته به زمان، همچون حرکت آشکارساز، حرکت فانتوم و واپاشی چشمه را فراهم کرده است. نرم‌افزار گیت نقش مهمی در طراحی دستگاه‌های تصویربرداری پزشکی جدید و ارزیابی الگوریتم‌های بازسازی تصویر و تکنیک‌های تصحیح پراکندگی در تصاویر پزشکی ایفا می‌کند.

پیش نیاز نصب گیت کد جینت4 است، بنابراین ابتدا بایت جینت را نصب و پس از آن این کد را نصب نمایید.

در طول چند سال اخیر ،بکارگیری علوم کامپیوتری در حوزه فیزیک پزشکی در راستای پزشکی شخصی شده )Personalized Medicine( به سرعت در حال افزایش است. شبیه سازی های مونت کارلو به طور فزاینده ای برای اهداف دزیمتری در روشهای تصویربرداری تشخیصی )پت – اسپکت- سی تی( یا روشهای درمانی ) پرتو درمانی داخلی و خارجی ( مورد استفاده قرار گرفته است [2 ,1]. در حال حاضر روش های مونت کارلو به عنوان مرجع و کد استاندارد در دزیمتری در محیط های  کلینیکی خدمت می کند. 

در پزشکی مدرن و شخص محور، اندازه گیری دوز جذبی یا انرژی به جای مانده با توجه به تغییرات آناتومیکی و فیزیکی هر بیمار از اهمیت بسیاری برخوردار است. در  تصویربرداری با پرتوهای یونیزان، ارزیابی دوز جذب شده در هر اندام یا بافت مورد نظر برای آنالیز کردن خطرهای سرطان و ارزیابی کردن پروتکل های کلینیکی که افزایش دهنده اثرات تشخیصی و کاهنده دوز جذبی تحویلی است، اهمیت بسیاری دارد. در حیطه پرتو درمانی، توزیع دوز جذب شده تخمینی ناشی از ذرات یونیران مختلف( الکترون، فوتون، کربن و دیگر منابع رادیوایزوتوپ) نقش حیاتی در طراحی درمان ایفا می کند .

امروزه محاسبات کلینیکی با استفاده از روش های مونت کارلو در محیط کلینیکی بیشتر شده است. بر مبنای اطلاعات پایگاه  داده (Scopus (www.scopus.com، مقالات مربوط به دزیمتری با استفاده از روشهای شبیه سازی مونت کارلو در طول 45 سال گذشته، نزدیک به 7000 بوده است .

کد های مونت کارلو به طور وسیع برای شبیه سازی فیزیک تابش استفاد شده است. EGS ]3[و ITS [4] و ابزارهای استاندارد برای محاسبات ترابرد الکترون و بیم های فوتون عمدتا در حوزه رادیوتراپی و برای مطالعات دزیمتریک می باشد.

MCNP]5[ ، کد استانداردی برای فیزیک تابشی در حوزه دزیمتری پزشکی است. در سال 2001، یک سیستم کد برای شبیه سازی های مونت کارلو، ترابرد، زوج الکترون و فوتون در مواد دلخواه و نیز هندسه های چهارگوش پیچیده منتشر شد PENELOPE ]6[. دو سال بعد CERN جعبه ابزار عمومی شبیه سازی Geant4 را در اختیار عموم قرار داد، که یک کد مونت کارلو عمومی در ارتباط با فرآیندهای فیزیکی برخورد ذرات با ماده است . Geant4 موفق شد برای شبیه سازی های کلینیکی و پیش کلینیکی یکی از قوی ترین کدهای مونت کارلو مرجع در حوزه فیزیک پزشکی باشد. کاربرد های Geant4 برای انتشار توموگرافی کامپیوتری (GATE)  که ابزار های مونت کارلو با  دقت بالا در مدل سازی فیزیکی فراهم کرده است و برای  کاربرد های تصویربرداری هسته ای بهینه سازی شده است ، با انعطاف پذیری بالا در استفاده از فانتوم های وکسیل شده و هندسه پیچیده،اجازه به یکسان سازی حرکات را می دهد.

در مقایسه با سایر ابزارهای مونت کارلو دیگر گیت دقت بیشتری را با توجه به مدل سازی فیزیکی ارائه می دهد، که توسط کد Geant4 پردازش شده است و به طور گسترده ای هر دو هندسه ساده و واقعی ( مانند مدلهای محاسباتی شبه انسان)، که در منابع محاسباتی بسیار مورد نیاز است مورد تایید قرار گرفته است .