خلاصه اختراع دستگاه تصويربرداري پيش كلينيكي اسپكت حيواني با رزولوشن بالا به منظور توسعه تحقيقيات پزشكي در حوزه توليد راديو داروها و پرتودرماني طراحي و ساخته شد. در دو دهه گذشته تحقيقات مربوط به توليد داروهاي جديد و سيستمها و تكنيكهاي تصويربرداري جديد بطور بسيار گسترده¬اي بر روي مدلهاي حيواني پياده سازي شده است. يكي از ضروريتهاي اينگونه تحقيقات، انجام آزمايشهاي in vivo بر روي حيوانات زنده مي¬باشد تا بتوان به راحتي و در محيط واقعي نحوه توزيع دارو و ساير پديده¬هاي بيولوژيكي را كه در حالت in vitro قابل مشاهده نمي¬باشند، پيگيري نمود. با توجه به كاربردهاي فراوان استفاده از مدلهاي حيواني، تصويربرداري از حيوانات كوچك و به دنبال آن سيستمهاي تصويربرداري از حيوانات كوچك در دو دهه گذشته از اهميت ويژه و استقبال بي¬نظيري برخوردار بوده است. مطالعات پيش‌باليني با استفاده از حيوانات متفاوتي از جمله موش آزمايشگاهي، موش صحرايي، خرگوش و… انجام مي‌شود. با توجه به تناقض بين field of view و رزولوشن، سيستم‌هاي تصويربرداري حيوانات كوچك، خاص يك حيوان ساخته مي‌شوند. بمنظور افزايش قابليت سيستم HiReSPECT براي تصويربرداري از حيوانات با ابعاد متفاوت؛ هد سيستم قابليت تنظيم field of view با اندازه‌ي متفاوت را داراست. تصويربرداري از حيوانات با field of viewهاي مختلف به محقق اين امكان را مي‌دهد با حفظ رزولوشن در حيوانات كوچك مانند موش كه از اهميت بالايي برخوردار است، تصويربرداري از حيوانات بزرگتر را نيز انجام دهد. از مزاياي مهم تنظيم ميدان ديد دستيابي به رزولوشن بهتر در تصويربرداري از اشيا و حيوانات مختلف است. براي رسيدن به اين هدف دستگاه داراي 6 درجه‌ آزادي براي حركت است. براي تغيير ميدان ديد هر هد مي‌تواند بصورت مستقل از هد ديگر بصورت اتوماتيك دوران 360 درجه داشته باشد در اين حالت مي‌توان اندازه‌ي ميدان ديد پلنار هدها را براي دستيابي به دو حالت مختلف mice و rat تغيير داد. براي داشتن فواصل مختلف از شي هدها در راستاي شعاعي حركت انتقالي دارند؛ رنج فواصل از 25 تا 90 ميليمتر است و با فواصل يك ميليمتري تغيير مي‌كند. براي جابجايي خطي شي، تخت حركت انتقالي انجام مي‌دهد تا بتوان با حركت شي در اين راستا مقدار ميدان ديد را افزايش داد. دستگاه اسپكت حيواني HiReSPECT با قابليت تنظيم field of view در تصويربرداري، با توجه به نياز مراكز تحقيقاتي براي تصويربرداري و دنبال كردن توزيع دارو در بدن حيوانات مختلف و نيز با توجه به اينكه چنين سيستم تصويربرداري در ايران وجود ندارد كه خاص تصويربرداري از حيوانات باشد، ساخته شد. با توجه به تخصص و تجربه‌ي افراد درگير در پروژه كليه قسمتهاي الكترونيكي و مكانيكي از قبيل بردهاي مكان‌يابي و همچنين گانتري دستگاه توسط اين گروه تحقيقاتي در ايران طراحي و ساخته شده است. اين سيستم در بخش هاي مختلف مكانيك، الكترونيك به تفصيل توضيح داده خواهد شد.

داده هاي تصوير مي توانند از آشكارسازهاي مختلف به عنوان مثال دوربين هاي گاماي ديجيتال، سيستم هاي تصويربرداري پزشكي هسته اي و آشكارسازهاي هسته اي جمع آوري شده باشند. داده هاي بدست آمده پردازش مي شوند تا به خروجي مطلوب كه مي تواند تصوير دوبعدي و يا سه بعدي باشد، تبديل گردند. اطلاعات مورد نياز در اين سيستم ها شامل دو مقدار دامنه پالس و زمان وقوع آن است. در سيستم هاي ساده تصويربرداري، پردازش سيگنال دغدغه اصلي فرآيند نيست ولي در شرايطي كه نرخ پالس ها بالا است و يا عرض پالس آن كم است (پهناي باند زياد) پردازش سيگنال دچار مشكل خواهد شد. مشكلات احتمالي در اين مورد شامل زمان مرده سيستم الكترونيكي، زمان نمونمه برداري پايين، از دست دادن قسمتي از اطلاعات، پايين بودن قابليت تشخيص رويهم افتادگي پالس ها، نويز پذيري نسبتاً بالا خواهد بود. بيشتر تلاش هاي انجام شده مصالحه بين اين مشكلات است. براي مثال در بيشتر روش هاي به كار رفته بالا بردن توان پردازش شمارش بالا، نويزپذيري سيستم را نيز افزايش مي دهد. به همين منظور در سيستم هاي پردازش سيگنال، ضرورت وجود الگوريتمي جهت بهبود توان پردازش در شمارش بالا بدون از دست دادن كيفيت در پارامترهاي ديگر احساس مي شود. جهت بازسازي تصوير، در اكثر موارد سيگنال هاي خروجي از تيوب هاي تكثيركننده فوتوني بازسازي مي شوند؛ اين سيگنال ها داراي نويز و زمان واپاشي نمايي بوده، كه باعث عدم دقت در استخراج سيگنال حقيقي خواهند شد؛ بنابراين نياز به وجود يك سيستم و يا روشي نوين جهت تشخيص شكل پالس در شمارش هاي بالا احساس مي شود. در اينجا يك سيستم و روش جديد براي پردازش تصوير پزشكي با استفاده از يك فيلتر غير خطي توضيح داده مي شود. يك سيگنال ورودي شامل دو يا چند پالس كه در واقع خروجي يك سيستم تصويربرداري پزشكي است، با نرخ نمونه برداري از پيش تعيين شده نمونه برداري مي گردد. بيشينه (پيك) و/ يا زمان رخداد بيشينه پالس اول از سيگنال ورودي به كمك يك فيلتر غيرخطي بازگشتي تعيين مي گردد. قبل از تعيين بيشينه و زمان رخداد پالس بعدي، مقدار پيش بيني شده براي اولين پالس تعيين شده، و جهت تصحيح خطاي رويهم افتادگي، از سيگنال ورودي كسر مي گردد. يك تصوير پزشكي با استفاده از بيشينه و/ يا زمان رخداد بيشينه پالس هاي سيگنال وردي مي تواند بازسازي گردد. فيلتر غيرخطي بازگشتي مي تواند به كمك يك يا چند جدول مراجعه اي (LUT) پياده سازي گردد.

سيستم اسپكت حيواني با رزولوشن بالا (HiReSPECT) يك دوربين گاماي دو هد است كه مختص تصويربرداري از حيوانات كوچك مانند موش مي‌باشد. هر دتكتور از كريستال پيكسل‌بندي شده‌ي CsI(Na) ساخته شده است كه اندازه‌ي هر پيكسل 1.2×1.2 mm2 است و همچنين دو فوتومولتي پلاير حساس به مكان به كريستال هر هد كوپل شده است. با توجه به اهميت رزولوشن بالا در تصويربرداري اسپكت حيواني، الگوريتم بازيابي رزولوشن و همچنين بازسازي تصوير در اين تحقيق شرح داده شده است. تابع پاسخ كوليماتور- آشكارساز(CDRFs) با استفاده از روش pixel-driven و و با استفاده از چشمه‌هاي خطي در فاصله‌هاي مختلف از هد در داخل ميدان ديد (FOV) اندازه‌گيري شده است. CDRFهاي بدست آمده به توابع گوسي متناسب برازش شدند. سپس درون‌يابي خطي روي مقادير \\"sigma\\" اعمال شد كه بمنظور توليد نقشه‌ي پيوسته‌اي از CDRF در فواصل مختلف از هد انجام شد. روش Maximum-Likelihood Expectation Maximization (MLEM) بر مبناي چرخش براي بازسازي تصوير مورد استفاده قرار گرفته است. در اين تحقيق الگوريتم چرخش سريع براي چرخش ماتريس تصوير مطابق با زاويه‌ي مطلوب و با استفاده از نقشه‌ي چرخش از پيش توليد شده، توسعه يافته است.