The Evaluation of Resolution Recovery Based Reconstruction Method, Astonish

Resolution Recovery 기반의 Astonish 영상 재구성 기법의 평가

Objective: The 3-dimensional reconstruction method with resolution recovery modeling has advantages of high spatial resolution and contrast because of its precise modeling of spatial blurring according to the distance from detector plane. The aim of this study was to evaluate one of the resolution recovery reconstruction methods (Astonish, Philips Medical), compare it to other iterative reconstructions, and verify its clinical usefulness. Materials and Methods: NEMA IEC PET body phantom and Flanges Jaszczak ECT phantom (Data Spectrum Corp., USA) studies were performed using Skylight SPECT (Philips) system under four different conditions; short or long (2 times of short) radius, and half or full (40 kcts/frame) acquisition counts. Astonish reconstruction method was compared with two other iterative reconstructions; MLEM and 3D-OSEM which vendor supplied. For quantitative analysis, the contrast ratios obtained from IEC phantom test were compared. Reconstruction parameters were determined by optimization study using graph of contrast ratio versus background variability. The qualitative comparison was performed with Jaszczak ECT phantom and human myocardial data. Results: The overall contrast ratio was higher with Astonish than the others. For the largest hot sphere of 37 mm diameter, Astonish showed about 27.1% and 17.4% higher contrast ratio than MLEM and 3D-OSEM, in short radius study. For long radius, Astonish showed about 40.5% and 32.6% higher contrast ratio than MLEM and 3D-OSEM. The effect of acquired counts was insignificant. In the qualitative studies with Jaszczak phantom and human myocardial data, Astonish showed the best image quality. Conclusion: In this study, we have found out that Astonish can provide more reliable clinical results by better image quality compared to other iterative reconstruction methods. Although further clinical studies are required, Astonish would be used in clinics with confidence for enhancement of images.

SPECT 영상에서의 resolution recovery를 기반으로 하는 3D 재구성 기법은 detector면으로부터 거리에 의한 공간적 blur를 보상하여 높은 spatial resolution과 contrast를 가지는 특징이 있다. 본 논문에서는 이러한 재구성 기법 중의 하나인 Philips사의 Astonish 프로그램을 phantom 실험을 통하여 기존의 재구성 기법과 비교, 평가하고 임상적 유용성을 높이고자 하였다. Skylight SPECT system (Philips)에서 NEMA IEC PET body phantom과 Flanges Jaszczak phantom (Data Spectrum corp.)을 이용하여 시간과 거리에 따른 4가지의 다른 입력 조건에서 실험을 실시하였다. 가까운 거리와 먼 거리 (짧은 거리보다 10 cm 더해진 거리)에서 각각 full time (40 kcts/frame)과 half time (full time의 절반)을 적용하여 영상을 얻고, iteration 수에 변화를 주어 MLEM, 3D-OSEM, Astonish로 영상을 재구성하였다. NEMA IEC PET body phantom의 각 sphere에서 background variability에 따른 contrast ratio의 변화양상을 확인하고 각 재구성 기법에서의 최적의 iteration 수를 찾아보았다. 이로부터 얻은 최적의 iteration 수를 Jaszczak phantom 영상의 재구성에 적용하여 비교해보고 실제 환자의 myocardial SPECT data에 대하여 육안적 평가를 실시하였다. 전반적인 contrast ratio는 Astonish가 MLEM과 3D-OSEM보다 높았다. 직경 37 mm의 가장 큰 hot sphere에서 짧은 거리에서는 Astonish가 MLEM과 3D-OSEM보다 각각 27.1%와 17.4%의 더 높은 contrast ratio를 보였고, 먼 거리에서는 40.5%와 32.6%로 더 높았다. 그러나 시간에 따른 변화의 차이는 크게 나타나지 않았다. 또한, 육안적 평가에서 Astonish가 다른 두 재구성 기법에 비하여 더 좋은 영상을 보였다. 이 실험에서는 정량적 분석 및 육안적 평가를 통하여 Astonish가 기존의 영상 재구성 기법인 MLEM과 3D-OSEM에 비하여 시간을 단축시켜 업무의 효율성을 높일 뿐만 아니라 질적으로도 우수한 영상을 구현하여 임상적으로 신뢰성이 높은 검사 결과를 제공할 수 있음을 확인하였다.