Markus Diemling Hermes Medical Solutions, Stockholm und Medizinische Universität, Wien. Zürich,

Transkript

1 Markus Diemling Hermes Medical Solutions, Stockholm und Medizinische Universität, Wien Zürich,

2 Einleitung Methoden Parameter und Korrekturen SUV SPECT

3 Warum brauchen wir überhaupt SPECT & Rekonstruktion?

4 SPECT/CT IMAGING Benefits to Clinical Nuclear Medicine. Published by Lance Morrey

5 SPECT/CT IMAGING Benefits to Clinical Nuclear Medicine. Published by Lance Morrey

6 Was genau passiert bei SPECT?

7 Was genau passiert bei SPECT?

8 Was genau passiert bei PET? Projection Sinogram Angle Position

9 Die Rekonstruktion soll daraus wieder ein Bild machen. Filtered Back Projection Iterative Rekonstruktion

10 Die Rekonstruktion soll daraus wieder ein Bild machen. Projection Filtered Back Projection Backprojection

11 Objekt 4 projections Backprojection Erster Parameter: Anzahl der Projektionen 16 projections 128 projections

12 Filter für die Backprojection Idealer Ramp Filter Reduziert1/r Unschärfe, verstärkt Details. Verstärkt aber auch Rauschen Ramp Filter mit Roll-Off Statistisches Rauschen wird durch Roll-off geglättet

13 4 projections Backprojection Object Filtered Backprojection FBP Zweiter Parameter: Art und Stärke des Filters 16 projections 128 projections

14 Filtered Backprojection Iterative Reconstruction

15 Iterative Rekonstruktion Iteration 1 image space projection space projection Estimated projection Measured projection Current estimate Update backprojection Error image Error projection Compare (e.g. or / )

16 Iterative Rekonstruktion Iteration 2 image space projection space projection Estimated Estimate projection d projectio n Current estimate Measured projection Update backprojection Error image Error projection Compare (e.g. - or / )

17 Iterative Rekonstruktion Iteration N projection space image space projection Estimated Estimate Estimated projection dprojection d projectio n n Current estimate Measured projection Update backprojection Error image Error projection Compare (e.g. - or / )

18 Iterative Rekonstruktion Dritter Parameter: Anzahl der Iterationen

19 Filtered Back Projection oder Iterative Rekonstruktion?? Scan duration 7 min 5 min 3 min Filtered Backprojection Iterative Reconstruction Townsend, Phys Med Biol 2008; 53 Filtered Backprojection Iterative Reconstruction

20 Anzahl der Projektionen Art und Stärke des Filters Anzahl der Iterationen

21 Anzahl der Projektionen

22 Art und Stärke des Filters Filtered Back Projection: - Pre-filter - Butterworth - Wiener - Metz Iterative Recon: - Post-filter - Gauss - Butterworth

23 Gauss Filter FWHM = 0,0 cm FWHM = 1,0 cm FWHM = 0,6 cm FWHM = 1,5 cm FWHM = 0,8 cm FWHM = 2.0 cm

24 Der Optimale Filter hängt ab von: Organ der Untersuchung Radiophamacon Patientengewicht Aufnahmeparameter (Zeit pro Projektion, Matrix Größe) Persönlichen Vorlieben... Viele quantitative Programme verlangen bestimmte Filter: QGS, BRASS,

25 Anzahl der Iterationen und Subsets

26 B. Hutton, UCL

27 OSEM ordered subset expectation-maximization MLEM maximum likelihood expectation-maximization

28 Anzahl der Iterationen und Subsets

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32 Es gibt keine fixe Regeln Lässt man das Produkt aus Subsets und Iterationen konstant, bekommt man ähnliche Ergebnisse. Also 4 Iterationen und 8 Subsets sind ähnlich wie 8 Iterationen und 4 Subsets. Mehr Iterationen machen den Prozess langsamer Mehr Subsets machen den Prozess schneller, aber die Qualität schlechter

33 Anzahl der Projektionen Art und Stärke des Filters Anzahl der Iterationen Schwächungskorrektur Streustrahlungskorrektur Scatter Correction Auflösungskorrektur Resolution Recovery SUV SPECT

34 Schwächungskorrektur

35 SPECT images (top) of uniform cylindric phantom and corresponding count profiles (bottom) along a line through center of image. Youngho Seo et al. J Nucl Med 2005;46: (c) Copyright 2014 SNMMI; all rights reserved

36 Immer verwenden, sonst ist keine Quantifizierung möglich Idealerweise mittels CT Chang bei Hirnstudien ausreichend validiert und aus Strahlenschutzgründen sehr angebracht.

37 Streustrahlungskorrektur Scatter Correction

38 Scatter entsteht im Patienten aber auch in Kollimator und Detektor. Scatter ist abhängig von: Isotop (Energie des Zerfalls) Dichte und Verteilung des Gewebes Verteilung des Tracers im Körper Energie-Fenster der Kamera

39 Scatter Anteil: SPECT: abhängig vom Isotop 2D-PET: 10 % 3D-PET: %

40 I-131 Scatter You cant always ge what you want! 81,1 % This is what you get This is what you want M. Ljungberg, IAEA Publication, 2004 Energy (kev) Trues % Penetration % Scatter % ,8 34,8 17, ,22 6,4 8, ,04 1,8 2,7

41 Streustrahlung beeinflusst in SPECT und PET Den Kontrast Die quantitative Genauigkeit Ein wenig die Auflösung Korrekturmöglichkeiten: Niedriger energetisches Fenster extra messen und abziehen (Dual oder Triple Energy Windows Method) SPECT Hintergrund außerhalb des menschlichen Körpers als Maß für Scatter hernehmen und abziehen Monte Carlo Simulation mittels CT

42 Auflösungskorrektur Resolution Recovery

43 Klinische Beispiele

44 OSEM OSEM Attenuation correction OSEM Attenuation correction Collimator correction OSEM AC + RR + SC

45 Uncorrected OSEM Fully corrected OSEM

46 OSEM No corrections HERMES Hybrid Reconstruction

47 In111 OctreoScan

48 Motivation SUV wird in PET seit Jahrzehnten verwendet, ist klinisch validiert und nicht mehr aus der PET/CT Diagnose wegzudenken.[1] SUV wird verwendet, um die Variabilität in der Tracer-Speicherung auszugleichen. Diese wird verursacht durch unterschiedliche Größe der Patienten und unterschiedliche Tracer-Dosis. Diese Variationen sind die größten unterschiede zwischen PET Aufnahmen. Keyes JW Jr (1995) SUV: standard uptake or silly useless value? J Nucl Med 36:

49 Konzept

50 Klinische Beispiele

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52 99mTc-MDP Image Presentation Count presentation Patient 1 Pre Treatment Patient 1 Post Treatment 600MBq 99mTc-MDP bone scan SUV presentation Patient 1 Pre Treatment Patient 1 Post Treatment

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55 99mTc-HMPAO Epilepsy

56 SUV SPECT Perfusion Quantification Initial / Pre-surgery 23 April 2014 Sum of SUVbw Upper Middle Lower RIGHT LEFT Upper LEFT RIGHT Lobar Anatomy Initial / Pre-surgery Follow Up / Post-surgery 23 May 2014 Lower FollowUp / Post-surgery

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