Journal of Biomedical Engineering Research (대한의용생체공학회:의공학회지)

The Korean Society of Medical and Biological Engineering (대한의용생체공학회)
권호 표지

A Study on the Ordered Subsets Expectation Maximization Reconstruction Method Using Gibbs Priors for Emission Computed Tomography

Gibbs 선행치를 사용한 배열된부분집합 기대값최대화 방출단층영상 재구성방법에 관한 연구

  • Im, K. C. (Department of Nuclear Medicine, Samsung Medical Center, Sungkyunkwan University School of Medicine Center for Clinical Research, Samsung Biomedical Research Institute) ;
  • Choi, Y. (Department of Nuclear Medicine, Samsung Medical Center, Sungkyunkwan University School of Medicine Center for Clinical Research, Samsung Biomedical Research Institute) ;
  • Kim, J. H. (Department of Nuclear Medicine, Samsung Medical Center, Sungkyunkwan University School of Medicine Center for Clinical Research, Samsung Biomedical Research Institute) ;
  • Lee, S. J. (Department of Electronic Engineering, Paichai University) ;
  • Woo, S. K. (Department of Nuclear Medicine, Samsung Medical Center, Sungkyunkwan University School of Medicine Center for Clinical Research, Samsung Biomedical Research Institute) ;
  • Seo, H. K. (Department of Nuclear Medicine, Samsung Medical Center, Sungkyunkwan University School of Medicine Center for Clinical Research, Samsung Biomedical Research Institute) ;
  • Lee, K. H. (Department of Nuclear Medicine, Samsung Medical Center, Sungkyunkwan University School of Medicine Center for Clinical Research, Samsung Biomedical Research Institute) ;
  • Kim, S. E. (Department of Nuclear Medicine, Samsung Medical Center, Sungkyunkwan University School of Medicine Center for Clinical Research, Samsung Biomedical Research Institute) ;
  • Choe, Y. S. (Department of Nuclear Medicine, Samsung Medical Center, Sungkyunkwan University School of Medicine Center for Clinical Research, Samsung Biomedical Research Institute) ;
  • Park, C. C (Department of Computer Engineering Konkuk University) ;
  • Kim, B. T. (Department of Nuclear Medicine, Samsung Medical Center, Sungkyunkwan University School of Medicine Center for Clinical Research, Samsung Biomedical Research Institute)
  • 임기천 (성균관대학교 의과대학 삼성서울병원 핵의학과, 삼성생명과학연구소 임상의학연구센터) ;
  • 최용 (성균관대학교 의과대학 삼성서울병원 핵의학과, 삼성생명과학연구소 임상의학연구센터) ;
  • 김종호 (성균관대학교 의과대학 삼성서울병원 핵의학과, 삼성생명과학연구소 임상의학연구센터) ;
  • 이수진 (배재대학교 전자공학과) ;
  • 우상근 (성균관대학교 의과대학 삼성서울병원 핵의학과, 삼성생명과학연구소 임상의학연구센터) ;
  • 서현관 (성균관대학교 의과대학 삼성서울병원 핵의학과, 삼성생명과학연구소 임상의학연구센터) ;
  • 이경현 (성균관대학교 의과대학 삼성서울병원 핵의학과, 삼성생명과학연구소 임상의학연구센터) ;
  • 감상흔 (성균관대학교 의과대학 삼성서울병원 핵의학과, 삼성생명과학연구소 임상의학연구센터) ;
  • 최연성 (성균관대학교 의과대학 삼성서울병원 핵의학과, 삼성생명과학연구소 임상의학연구센터) ;
  • 박장춘 (건국대학교 컴퓨터공학과) ;
  • 김병태 (성균관대학교 의과대학 삼성서울병원 핵의학과, 삼성생명과학연구소 임상의학연구센터)
  • Published : 2000.10.01
Download PDF
⟨ Previous Next ⟩

Abstract

방출단층영상 재구성을 위한 최대우도 기대값최대화(maximum likelihood expectation maximization, MLEM) 방법은 영상 획득과정을 통계학적으로 모델링하여 영상을 재구성한다. MLEM은 일반적으로 사용하여 여과후역투사(filtered backprojection)방법에 비해 많은 장점을 가지고 있으나 반복횟수 증가에 따른 발산과 재구성 시간이 오래 걸리는 단점을 가지고 있다. 이 논문에서는 이러한 단점을 보완하기 위해 계산시간을 현저히 단축시킨 배열된부분집합 기대값최대화(ordered subsets expectation maximization. OSEM)에 Gibbs 선행치인 membrance (MM) 또는 thin plate(TP)을 첨가한 OSEM-MAP (maximum a posteriori)을 구현함으로써 알고리즘의 안정성 및 재구성된 영상의 질을 향상시키고자 g나다. 실험에서 알고리즘의 수렴시간을 가속화하기 위해 투사 데이터를 16개의 부분집합으로 분할하여 반복연산을 수행하였으며, 알고리즘의 성능을 비교하기 위해 소프트웨어 모형(원숭이 뇌 자가방사선, 수학적심장흉부)을 사용한 영상재구성 결과를 제곱오차로 비교하였다. 또한 알고리즘의 사용 가능성을 평가하기 위해 물리모형을 사용하여 PET 기기로부터 획득한 실제 투사 데이터를 사용하였다.

Keywords

References

  1. Nuclear Medicine C.-S. Koh
  2. IEEE MIC Record Maximizing the Detection and Localization of Ga-67 Tumors in Thoracic SPECT MLEM(OSEM) Reconstruction R.G. Wells;P.H. Simkin;P.F. Judy;M.A. King;P.H. Pretorius;H.C. Gifford;P. Schneider
  3. J. Nucl. Med. v.41 Performance of Ordered-Subset Reconstruction Algorithms Under Conditions of Extreme Attenuation and Truncation in Myocardial SPECT D.S. Lalush;B.M.W. Tsui
  4. IEEE Trans Med Imag v.MI-13 Accelerated Image Reconstruction Using Ordered Subsets of Projection Data H.M. Hudson;R.S. Larkin
  5. IEEE Trans Med Imag v.MI-9 Bayesian reconstruction from emission tomography data using a modified EM algorithm P.J. Green
  6. IEEE Trans Nucl Sci v.9 Convergence of EM Image Reconstruction Algorithms with Gibbs Smoothing K. Lange
  7. IEEE Trans Nucl Sci v.44 The Thin Plate as a Regularizer in Bayesian SPECT Reconstruction S.J. Lee;I.T. Hsiao;G.R. Gindi
  8. IEEE Trans Med Imag v.MI-14 Bayesian Image Reconstruction in SPECT Using Higher Order Mechanical Models as Priors S.J. Lee;A. Rangarajan;G. Gindi
  9. IEEE Trans Med Imag v.MI-1 Maximum likelihood reconstruction for emission tomography L.A. Shepp;Y. Vardi
  10. J Comput Assisst Tomog v.8 EM reconsturction algorithms for emission and transmission tomography K. Lange;R. Carson
  11. J Nucl Med v.38 Evaluation of Right and Left Ventricular Volume and Ejection Fraction Using a Mathematical Cardiac Torso Phantom P.H. Pretorius;W. Xia;A.K. Michael;B.M.W. Tsui;T.S. Pan;B.J. Villegas
  12. Korean J Nucl Med v.30 Performance Measurements of Positron Emission Tomography: An Investigation Using General Electric Advance™ J.R. Lee;Y. Choi;Y.S. Choe;K.H. Lee;S.E. Kim;S.A. Shin;B.T. Kim
  13. Computers in Bio & Med v.28 Performance evaluation of filtered backprojection reconstruction and iterative reconstruction methods for PET images C.X. Wang;W.E. Snyder;G. Bilbro;P. Santago