Markus Diemling Hermes Medical Solutions, Stockholm und Medizinische Universität, Wien Zürich, 2016-10-29
Einleitung Methoden Parameter und Korrekturen SUV SPECT
Warum brauchen wir überhaupt SPECT & Rekonstruktion?
SPECT/CT IMAGING Benefits to Clinical Nuclear Medicine. Published by Lance Morrey
SPECT/CT IMAGING Benefits to Clinical Nuclear Medicine. Published by Lance Morrey
Was genau passiert bei SPECT?
Was genau passiert bei SPECT?
Was genau passiert bei PET? Projection Sinogram Angle +90 0-90 Position
Die Rekonstruktion soll daraus wieder ein Bild machen. Filtered Back Projection Iterative Rekonstruktion
Die Rekonstruktion soll daraus wieder ein Bild machen. Projection Filtered Back Projection Backprojection
Objekt 4 projections Backprojection Erster Parameter: Anzahl der Projektionen 16 projections 128 projections
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
4 projections Backprojection Object Filtered Backprojection FBP Zweiter Parameter: Art und Stärke des Filters 16 projections 128 projections
Filtered Backprojection Iterative Reconstruction
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 / )
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 / )
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 / )
Iterative Rekonstruktion Dritter Parameter: Anzahl der Iterationen
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
Anzahl der Projektionen Art und Stärke des Filters Anzahl der Iterationen
Anzahl der Projektionen
Art und Stärke des Filters Filtered Back Projection: - Pre-filter - Butterworth - Wiener - Metz Iterative Recon: - Post-filter - Gauss - Butterworth
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
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,
Anzahl der Iterationen und Subsets
B. Hutton, UCL
OSEM ordered subset expectation-maximization MLEM maximum likelihood expectation-maximization
Anzahl der Iterationen und Subsets
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
Anzahl der Projektionen Art und Stärke des Filters Anzahl der Iterationen Schwächungskorrektur Streustrahlungskorrektur Scatter Correction Auflösungskorrektur Resolution Recovery SUV SPECT
Schwächungskorrektur
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;46:868-877 (c) Copyright 2014 SNMMI; all rights reserved
Immer verwenden, sonst ist keine Quantifizierung möglich Idealerweise mittels CT Chang bei Hirnstudien ausreichend validiert und aus Strahlenschutzgründen sehr angebracht.
Streustrahlungskorrektur Scatter Correction
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
Scatter Anteil: SPECT: abhängig vom Isotop 2D-PET: 10 % 3D-PET: 35-45 %
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 % 364 26,8 34,8 17,8 637 0,22 6,4 8,4 723 0,04 1,8 2,7
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
Auflösungskorrektur Resolution Recovery
Klinische Beispiele
OSEM OSEM Attenuation correction OSEM Attenuation correction Collimator correction OSEM AC + RR + SC
Uncorrected OSEM Fully corrected OSEM
OSEM No corrections HERMES Hybrid Reconstruction
In111 OctreoScan
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: 1836 1839.
Konzept
Klinische Beispiele
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
99mTc-HMPAO Epilepsy
SUV SPECT Perfusion Quantification Initial / Pre-surgery 23 April 2014 Sum of SUVbw 140000 120000 100000 80000 60000 40000 20000 0 Upper Middle Lower RIGHT LEFT Upper LEFT RIGHT Lobar Anatomy Initial / Pre-surgery Follow Up / Post-surgery 23 May 2014 Lower FollowUp / Post-surgery
markus.diemling@hermesmedical.com