X-ray imaging was a very important detection that is used in many useful functionalities as in healthcare. It would be powerful and facilitate several functions if we could come up with a method that gives a better resolution when doing X-ray imaging. This will be done by using two different detectors, a commercial detector (Innocare) and a direct converting detector (Medipix3). These two detectors have different properties. In addition to these detectors, a radiation source that radiates with X-rays has been used and a line mask that provides the ability to read the resolution of the image. The use of these detectors will provide answers to the investigation of limitations that its detectors have. / Röntgenavbildning är en viktig upptäckt som används i bland annat vården. Det skulle underlätta flera användningsområden om en metod kunde tas fram som ger bättre upplösning på bilder vid avbildning. I detta arbete undersöks vad som kan bidra till att få den bästa upplösningen vid röntgenavbildning. I undersökningen kommer det att användas två olika detektorer, en kommersiell detektor (Innocare) och en direktkonverterande detektor (Medipix3). Dessa två detektorer har olika egenskaper. Utöver dessa detektorer har en strålkälla som strålar med röntgenstrålar använts och en linjemask som ger möjligheten att läsa av bildens upplösning. Användningen av dessa detektorer kommer att ge svar på utredningen av begränsningar som dess detektorer har.

Computed tomography (CT) is a medical imaging technique used to create cross-section images of human bodies based on x-rays. The emerging photon-counting CT detector shows several advantages compared with the traditional energy integrating detector. This thesis is based on the new generation deep silicon photon-counting CT detector developed by KTH Medical Imaging group, with a 12×500μm^2 pixel size. A method is proposed to achieve high spatial resolution with low computation resource consumption.A Monte Carlo simulation has been done to simulate the photon interaction along with the charge transport process in the detector. The charge cloud distribution and induced current are used to make a precise estimation of the interaction position in the direction along the collecting electrodes. The feasibility of such a method under estimated electronic noise and other detector geometries has been checked. By having a high spatial resolution of around 1μm in one direction, it could be beneficial in phase contrast imaging.Besides the small pixel geometry, simulations on current photon-counting detector geometry, similar to what is used in clinics, have also been carried out, with a study of the charge carrier transport behavior and charge sharing possibility. The result shows that although the charge sharing event could be used to help estimate interaction position, its low proportion among total events leads to little resolution improvement. Another study on the induced current as a function of time has been presented. By reducing the electrode width while keeping the same pixel width, the induced current signal peak appears to be sharper. / Datortomografi (CT) är en medicinsk bildteknik som används för att skapa tvärsnittsbilder av människokroppen med hjälp av röntgenstrålar. Den nya CT-detektorn med fotonräkning har flera fördelar jämfört med den traditionella energiintegrerande detektorn. Den här avhandlingen bygger på den nya generationen av den djupa kiseldetektorn för CT-detektorn med fotonträkning i kisel som utvecklats av KTH:s grupp för medicinsk avbildning, med en pixelstorlek på 12×500μm^2. En metod föreslås för att uppnå hög spatial upplösning med begränsad kapacitet för beräkningar.En Monte Carlo-simulering har gjorts för att simulera fotoninteraktionen tillsammans med laddningstransportprocessen i detektorn. Laddningsmolnets fördelning och den inducerade strömmen används för att göra en exakt uppskattning av interaktionspositionen i riktningen längs de uppsamlande elektroderna. Genomförbarheten av en sådan metod med beräknat elektroniskt brus och andra detektorgeometrier har kontrollerats. Genom att ha en hög rumslig upplösning på cirka 1 μm i en riktning kan detta vara fördelaktigt vid faskontrastbildtagning.Förutom den lilla pixelgeometrin har simuleringar av den nuvarande geometrin för detektorer som räknar fotoner, liknande den som används på kliniker, också utförts, med en studie av transportbeteendet för laddningsbärare och möjligheten till laddningsdelning. Resultatet visar att även om laddningsdelningshändelsen kan användas för att hjälpa till att uppskatta interaktionspositionen, leder dess låga andel av de totala händelserna till en liten förbättring av upplösningen. En annan studie av den inducerade strömmen som en funktion av tiden har presenterats. Genom att minska elektrodbredden samtidigt som man behåller samma pixelbredd verkar den inducerade signaltoppen bli skarpare.

Ultraljudsdiagnostik baseras på propagering av mekaniska vågor och används för att avbilda tvärsnitt av kroppen i realtid. Prestandan, med avseende på kontrast, upplösning och måttmätningar, av CONTEC CMS600B-3, en relativ billig maskin är av intresse. Hur volymen av en fantom, dess ytarea och frekvens på utskickade vågor påverkar uppvärmningen av vävnader är även av intresse. Det undersöktes med ultraljudsmaskinerna CONTEC CMS600B-3 och Philips Lumify för att få resultat som inte beror på endast en maskin.  Axiella upplösningen på CONTEC CMS600B-3 uppmättes med hjälp av ett gem till 0,61 mm och den laterala upplösningen till 1,27 mm med hjälp av ett snitt i cement. Maskinens måttmätningar hade en relativ avvikelse   beroende på mätning. Resultat för reflektionskoefficienten visade att ultraljudsmaskinen har en funktion som kompenserar för attenuering och förstärker signaler med låga amplituder.  Temperaturmätningarna undersöktes genom att skapa fantomer som efterliknar mänskliga vävnader med olika volymer och ytareor. En undersökning med ultraljudsmaskinerna visade att mer temperaturökning sker då ytarean ökas när volymen hålls konstant. Med avseende på säkerhet i temperaturökning, axiell upplösning och area/omkrets mått uppfyller CONTEC CMS600B-3 inte standarden och kan därmed inte användas inom sjukvården. / Diagnostics with ultrasound are based on propagation of mechanical waves and is used for imaging cross-section of the body in real-time. Performance, regarding contrast, resolution, and size measure, of CONTEC CMS600B-3, a relatively cheap machine is of interest. How volume of a phantom, its surface area, and frequency of the waves affects the heating of the tissues is also of interest. It was measured using ultrasound machines CONTEC CMS600B-3 and Philips Lumify to obtain results independent of the machine used.   The axial resolution of CONTEC CMS600B-3 was established with a paperclip to be 0.61 mm and the lateral resolution was measured to be 1.27 mm using concrete with a triangular slit. Measurements of the machine had a relative deviation was   depending on the measure. Results of the reflection coefficient indicated that CONTEC CMS600B-3 has a built-in function that compensates for loss of intensity due to attenuation and amplifies signals with lower amplitude to produce a B-mode image that the user can understand.  Temperature measurements were done on phantoms that mimic the human body with different volumes and surface areas. An investigation with ultrasound machines showed an increase in temperature with increased surface area as the volume is held constant. When looking at safety with temperature rise, axial resolution and area/circumference measurements, CONTEC CMS600B-3 does not meet the standard and therefore cannot be used in healthcare.

The Gamma Knife is a non-invasive stereotactic radiosurgery system used for treatments of deep targets in the brain. Accurate patient positioning is needed for precise radiation delivery to the target. The two latest versions of the Gamma Knife allow fractionated treatment by co-registering Cone-beam computed tomography (CBCT) images of the patient's position in the Gamma Knife with a diagnostic magnetic resonance (MR) image used for treatment planning. However, CBCT images often suffer from artifacts that degrade image quality, which may result in less accurate co-registration. This thesis project investigates the potential of a new reconstruction framework developed by Elekta, which incorporates scattering correction and noise filters, for the reconstruction of Gamma Knife CBCT images. The performance of the new reconstruction framework, along with its noise filter and scatter correction, is quantified using image quality metrics of phantoms, including contrast, uniformity, spatial resolution, and CT-number accuracy. Additionally, brain CBCT images of five patients are co-registered with their diagnostic MR images, and the mean target registration error is measured. The results indicate that the new reconstruction framework, without using scatter correction and noise filtering, performs equally well as the current framework in reconstructing Gamma Knife CBCT images, as it achieved similar image quality and co-registration accuracy. However, when the scatter correction was used, there were improvements in image uniformity and CT-number accuracy without compromising spatial resolution. Additionally, the introduction of a noise filter resulted in an improved contrast-to-noise ratio and low contrast visibility with minimal compromise of spatial resolution. Despite these image quality enhancements, there were no consistent improvements in co-registration accuracy, indicating that the co-registration is not sensitive to scatter or noise artefacts. / Gammakniven är en medicinteknisk apparat som används för icke-invasiv stereotaktisk strålkirurgi vid behandling av djupa mål i hjärnan. För att uppnå precision i strålbehandlingen krävs noggrann patientpositionering. De två senaste versionerna av Gammakniven tillåter fraktionerad behandling genom att co-registrera cone-beam computed tomography (CBCT)-bilder av patientens position i Gammakniven med en diagnostisk magnetresonans (MR)-bild som används för behandlingsplanering. Tyvärr lider CBCT-bilder ofta av artefakter som kan försämra bildkvaliteten och därmed minska precisionen i co-registreringen. Detta examensarbete undersöker ett nytt rekonstruktionsramverk som utvecklats av Elekta. Det nya rekonstruktionsramverket och dess tillhörande brusfilter och spridningskorrigering utvärderas för rekonstruktion av Gammaknivens CBCT bilder med hjälp av bildkvalitetsmått för fantomer, såsom kontrast, uniformitet, spatial upplösning och noggrannhet i CT-nummer. Dessutom co-registreras CBCT-bilder från fem patienter med deras diagnostiska MR-bilder, och det genomsnittliga registreringsfelet mäts. Resultaten visar att det nya rekonstruktionsramverket, utan användning av spridningskorrigering och brusfiltrering, presterar lika bra som det nuvarande ramverket för rekonstruktion av CBCT-bilder från Gammakniven. Båda ramverken ger liknande bildkvalitet och noggrannhet i co-registreringen av bilderna. Vid användning av spridningskorrigering observerades förbättringar i uniformiteten och noggrannheten i CT-nummer utan att den spatiala upplösningen försämrades. Införandet av brusfilter resulterade i ett förbättrat kontrast-brus-förhållande och synlighet av svaga kontrastskillnader med endast lite avkall på den spatiala upplösningen. Trots dessa förbättringar i bildkvaliteten observerades ingen konsekvent förbättring av noggrannheten i co-registreringen av bilderna, vilket tyder på att co-registreringen inte påverkas av spridnings- eller brusartefakter i stor utsträckning.