Purpose DMIDR(Discovery Molecular Imaging Digital Ready, General Electric Healthcare, USA) is a PET/CT scanner designed to allow application of PSF(Point Spread Function), TOF(Time of Flight) and Q.Clear algorithm. Especially, Q.Clear is a reconstruction algorithm which can overcome the limitation of OSEM(Ordered Subset Expectation Maximization) and reduce the image noise based on voxel unit. The aim of this paper is to evaluate the performance of reconstruction algorithms and optimize the algorithm combination to improve the accurate SUV(Standardized Uptake Value) measurement and lesion detectability. Materials and Methods PET phantom was filled with $^{18}F-FDG$ radioactivity concentration ratio of hot to background was in a ratio of 2:1, 4:1 and 8:1. Scan was performed using the NEMA protocols. Scan data was reconstructed using combination of (1)VPFX(VUE point FX(TOF)), (2)VPHD-S(VUE Point HD+PSF), (3)VPFX-S (TOF+PSF), (4)QCHD-S-400((VUE Point HD+Q.Clear(${\beta}-strength$ 400)+PSF), (5)QCFX-S-400(TOF +Q.Clear(${\beta}-strength$ 400)+PSF), (6)QCHD-S-50(VUE Point HD+Q.Clear(${\beta}-strength$ 50)+PSF) and (7)QCFX-S-50(TOF+Q.Clear(${\beta}-strength$ 50)+PSF). CR(Contrast Recovery) and BV(Background Variability) were compared. Also, SNR(Signal to Noise Ratio) and RC(Recovery Coefficient) of counts and SUV were compared respectively. Results VPFX-S showed the highest CR value in sphere size of 10 and 13 mm, and QCFX-S-50 showed the highest value in spheres greater than 17 mm. In comparison of BV and SNR, QCFX-S-400 and QCHD-S-400 showed good results. The results of SUV measurement were proportional to the H/B ratio. RC for SUV is in inverse proportion to the H/B ratio and QCFX-S-50 showed highest value. In addition, reconstruction algorithm of Q.Clear using 400 of ${\beta}-strength$ showed lower value. Conclusion When higher ${\beta}-strength$ was applied Q.Clear showed better image quality by reducing the noise. On the contrary, lower ${\beta}-strength$ was applied Q.Clear showed that sharpness increase and PVE(Partial Volume Effect) decrease, so it is possible to measure SUV based on high RC comparing to conventional reconstruction conditions. An appropriate choice of these reconstruction algorithm can improve the accuracy and lesion detectability. In this reason, it is necessary to optimize the algorithm parameter according to the purpose.
Purpose: The aim of this study is to identify clinical usefulness of Wide Beam Reconstruction (WBR) which is called Xpress.cardiac$^{TM}$ to confirm the agreement between segmental perfusion and regional wall motion in myocardium compared to conventional OSEM method. Materials and Methods: Subjects were separated two groups. First group was composed of 20 normal control group. Second group was composed of 10 patients (abnormal group) who had coronary artery disease. Subjects underwent myocardial perfusion SPECT ($^{201}Tl$ rest and $^{99m}Tc$-MIBI stress). Image acquisition and reconstruction were that rest stage was each step per 30, 15 seconds and stress stage was each step per 25, 13 seconds, OSEM and WBR methods were applied. Segmental perfusion and regional wall motion were applied 20-segment model of QPS, QGS algorithm in AutoQuant. Status of perfusion was composed of 5 point scoring system (0=normal, 1=mild, 2=moderate, 3=severe hypokinesia, 4=dyskinesia). Status of regional wall motion was also composed of 5 point scoring (0=normal, 1=mild, 2=moderate, 3=severe hypokinesia, 4=dyskinesia). We evaluated the agreement between conventional OSEM and WBR through automatic quantification value. Results: The agreement of rest segmental perfusion between conventional OSEM and WBR in normal patients was 99% (396/400, k=0.662, p<0.0001) and one of rest regional wall motion was 83.8% (335/400, k=0.283), the agreement of stress segmental perfusion was 95.8%(383/400, k=0.656), one of stress regional wall motion was 87.3% (349/400, k=0.390). The match rate of rest segmental perfusion in abnormal patients was 83% (166/200, k=0.605, p<0.0001) and one of rest regional wall motion was 55.5% (111/200, k=0.385), the agreement of stress segmental perfusion was 79.5% (159/200, k=0.682), one of stress regional wall motion was 63.5% (127/200, k=0.486). Conclusion: Compared to conventional OSEM, WBR method had a good agreement of segmental perfusion in myocardium in normal and abnormal groups. However regional wall motion showed meaningful low agreement. Although WBR offers high resolution and contrast ratio, it is not useful method for gated myocardial perfusion SPECT.
Since a Compton camera has high detection sensitivity due to electronic collimation and a good energy resolution, it is a potential imaging system for nuclear medicine. In this study, we investigated the feasibility of a Compton camera for multi-tracer imaging and proposed a rotating Compton camera to satisfy Orlov's condition for 3D imaging. Two software phantoms of 140 and 511 keV radiation sources were used for Monte-Carlo simulation and then the simulation data were reconstructed by listmode ordered subset expectation maximization to evaluate the capability of multi-tracer imaging in a Compton camera. And the Compton camera rotating around the object was proposed and tested with different rotation angle steps for improving the limited coverage of the fixed conventional Compton camera over the field-of-view in terms of histogram of angles in spherical coordinates. The simulation data showed the separate 140 and 511 keV images from simultaneous multi-tracer detection in both 2D and 3D imaging and the number of valid projection lines on the conical surfaces was inversely proportional to the decrease of rotation angle. Considering computation load and proper number of projection lines on the conical surface, the rotation angle of 30 degree was sufficient for 3D imaging of the Compton camera in terms of 26 min of computation time and 5 million of detected event number and the increased detection time can be solved with multiple Compton camera system. The Compton camera proposed in this study can be effective system for multi-tracer imaging and is a potential system for development of various disease diagnosis and therapy approaches.
Kim, Sung Hwan;Ryu, Jae Kwang;Yoon, Soon Sang;Kim, Eun Hye
The Korean Journal of Nuclear Medicine Technology
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v.17
no.1
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pp.18-24
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2013
Purpose: Myocardial perfusion SPECT using $^{201}Tl$ is an important method for viability of left ventricle and quantitative evaluation of cardiac function and now various reconstruction methods are used to improve the image quality. But in case of small sized heart, you should always be careful because of the Partial Volume Effect which may cause errors of quantitative indices at the reconstruction step. So, In this study, we compared those quantitative indices of left ventricle according to the reconstruction method of myocardial perfusion SPECT with the Echocardiography and verified the degree of the differences between them. Materials and Methods: Based on ESV 30 mL of Echocardiography, we divided 278 patients (male;98, female;188, Mean age;$65.5{\pm}11.1$) who visited the Asan medical center from February to September, 2012 into two categories; below the criteria to small sized heart, otherwise, normal or large sized heart. Filtered and output each case, we applied the method of FBP and OSEM to each of them, and calculated EDV, ESV and LVEF, and we conducted statistical processing through Repeated Measures ANOVA with indices that measured in Echocardiography. Results: In case of men and women, there were no significant difference in EDV between FBP and OSEM (p=0.053, p=0.098), but in case of Echocardiography, there were meaningful differences (p<0.001). The change of ESV especially women in small sized heard, significant differences has occurred among FBP, OSEM and Echocardiography. Also, in LVEF, there were no difference in men and women who have normal sized heart among FBP, OSEM and Echocardiography (p=0.375, p=0.969), but the women with small sized heart have showed significant differences (p<0.001). Conclusion: The change in quantitative indices of left ventricle between Nuclear cardiology image reconstruction, no difference has occurred in the patients with normal sized heart but based on ESV, under 30 mL of small sized heart, especially in female, there were significant differences in FBP, OSEM and Echocardiography. We found out that overestimated LVEF caused by PVE can be reduced in average by applying OSEM to all kinds of gamma camera, which are used in analyzing the differences.
Purpose: Dedicated animal PET is useful equipment for the study of new PET tracer. recently, microPET R4 was installed in the Korea institute of radiology and medical science. In this study, we measured the characteristics of scanner. Materials and methods: Resolution was measured using a line source (F-18:65 ${\mu}Ci$, inner diameter: 0.5 mm). The line source was put in the axial direction and was moved from the center of field of view to outside with 1 mm interval. PET images were reconstructed using a filtered back-protection and ordered subset expectation maximization. line source (16.5 ${\mu}Ci$, 78 mm) was put on the tenter of axial direction to measure the sensitivity when the deadtime was under 1%. Images were acquired during 4 minutes respectively from center to 39 mm outward. Delayed count was subtracted from total count and then decay was corrected for the calculation of sensitivity. Noise equivalent count ratio and scatter fraction were calculated using cylindrical phantom. Results: Spatial resolution of reconstructed image using filtered back-projection was 1.86 mm(radial), 1.95 mm(tangential), 1.95 mm(axial) in the tenter of field of view, and 2.54 mm, 2.8 mm, 1.61 mm in 2 cm away from the center respectively. Sensitivity was 2.36% at the center of transaxial field of view. Scatter fraction was 20%. Maximal noise equivalent count ratio was 66.4 kcps at 242 kBq/mL. Small animal images were acquired for confirmation of performance. Conclusion: Performance characteristics of microPET R4 were similar with reported value. So this will be a useful tool for small animal imaging.
Nuclear medicine images (SPECT, PET) were widely used tool for assessment of myocardial viability and perfusion. However it had difficult to define accurate myocardial infarct region. The purpose of this study was to investigate methodological approach for automatic measurement of rat myocardial infarct size using polar map with adaptive threshold. Rat myocardial infarction model was induced by ligation of the left circumflex artery. PET images were obtained after intravenous injection of 37 MBq $^{18}F$-FDG. After 60 min uptake, each animal was scanned for 20 min with ECG gating. PET data were reconstructed using ordered subset expectation maximization (OSEM) 2D. To automatically make the myocardial contour and generate polar map, we used QGS software (Cedars-Sinai Medical Center). The reference infarct size was defined by infarction area percentage of the total left myocardium using TTC staining. We used three threshold methods (predefined threshold, Otsu and Multi Gaussian mixture model; MGMM). Predefined threshold method was commonly used in other studies. We applied threshold value form 10% to 90% in step of 10%. Otsu algorithm calculated threshold with the maximum between class variance. MGMM method estimated the distribution of image intensity using multiple Gaussian mixture models (MGMM2, ${\cdots}$ MGMM5) and calculated adaptive threshold. The infarct size in polar map was calculated as the percentage of lower threshold area in polar map from the total polar map area. The measured infarct size using different threshold methods was evaluated by comparison with reference infarct size. The mean difference between with polar map defect size by predefined thresholds (20%, 30%, and 40%) and reference infarct size were $7.04{\pm}3.44%$, $3.87{\pm}2.09%$ and $2.15{\pm}2.07%$, respectively. Otsu verse reference infarct size was $3.56{\pm}4.16%$. MGMM methods verse reference infarct size was $2.29{\pm}1.94%$. The predefined threshold (30%) showed the smallest mean difference with reference infarct size. However, MGMM was more accurate than predefined threshold in under 10% reference infarct size case (MGMM: 0.006%, predefined threshold: 0.59%). In this study, we was to evaluate myocardial infarct size in polar map using multiple Gaussian mixture model. MGMM method was provide adaptive threshold in each subject and will be a useful for automatic measurement of infarct size.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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