成像条件对不同机型PET/CT图像空间分辨率的影响

目的 探讨PET/CT成像条件（采集时间、床位重叠、重建矩阵、迭代次数、滤波核、衰减校正）对图像空间分辨率的影响。方法 使用GE Discovery Elite 型和GE Discovery ST-16型2种PET/CT设备分别对椭圆柱分辨率模型进行1个和2个床位扫描（List mode模式,采集时间为6 min）;使用临床常用重建条件（Elite型：VPFX-S算法;ST-16型：VUE Point HD 算法）分别按1～6 min/床、不同迭代次数2～10次、滤波核2.0～10.0 mm（Elite型）、不同的重建矩阵以及是否进行衰减校正对图像进行重建;用线源扩展函数的半高宽（FWHM）表示PET重建图像的空间分辨率。结果 在临床采集条件下,当采集时间为1 min、2 min、3 min、4 min、5 min、6 min时,中心位置图像空间分辨率FWHM_Elite分别为（4.06 ± 0.08）mm、（4.05 ± 0.20）mm、（4.01 ± 0.01）mm、（4.05 ± 0.07）mm、（4.05 ± 0.03）mm、（4.08 ± 0.06）mm;FWHM_ST-16分别为（5.76 ± 0.12）mm、（5.72 ± 0.11）mm、（5.74 ± 0.09）mm、（5.78 ± 0.05）mm、（5.75 ± 0.09）mm、（5.77 ± 0.07）mm。模体位于1个床位的中心及2个床位重叠处时,中心位置线源FWHM_Elite分别为（4.04 ± 0.01）mm、（4.04 ± 0.01）mm;FWHM_ST-16分别为（5.39 ± 0.19）mm、（5.38 ± 0.07）mm。矩阵为256 × 256、192 × 192、128 × 128时,中心位置FWHM_Elite分别为（4.07 ± 0.18）mm、（4.25 ± 0.10）mm、（4.73 ± 0.08）mm。滤波核2.0 mm、4.0 mm、6.0 mm、8.0 mm、10.0 mm时,中心位置的FWHM_Elite分别为（4.65 ± 0.43）mm、（4.77 ± 0.27）mm、（4.02 ± 0.01）mm、（4.11 ± 0.04）mm、（9.94 ± 0.01）mm。2、4、6、8、10次迭代时,中心位置的FWHM_Elite分别为（4.17 ± 0.27）mm、（4.27 ± 0.21）mm、（4.11 ± 0.05）mm、（4.18 ± 0.04）mm、（4.12 ± 0.06）mm。是否使用衰减校正,中心位置的FWHM_Elite分别为：（4.14 ± 0.01）mm、（4.18 ± 0.08）mm。相同采集时间及床位下,Elite型较ST-16型图像空间分辨率改善约40.57%。结论 同一机型矩阵为256 × 256所得到的图像,空间分辨率较另两者高;重建滤波核为6.0 mm时,Elite型图像空间分辨率最好;同一成像条件下,Elite型图像空间分辨率明显好于ST-16型;不同采集时间、床位是否存在重叠,迭代次数以及衰减校正对PET空间分辨率影响不明显。     

PET图像质量的影响因素及评估方法

正电子发射断层扫描与X射线计算机断层扫描(PET/CT)是一种重要的功能及分子成像工具,已被广泛用于临床,尤其是肿瘤的诊断、分期、分级、疗效评价及制定放射治疗方案中。PET图像质量直接影响诊断及疗效评价准确性。通过调研并综述PET探测器、采集床位方式、图像重建算法、作用深度(DOI)效应与点扩散函数(PSF)校正飞行时间(TOF)技术对PET图像质量的影响,讨论基于视觉感官、算法模型及PET性能指标的PET图像质量评估方法,为临床配置及使用PET/CT提供参考。     

PET/CT显像中飞行时间技术对图像质量的评估

目的:研究飞行时间(TOF)技术对PET/CT图像质量的影响,并通过蒙特卡罗方法模拟验证TOF技术的优越性。方法:使用拥有TOF技术的飞利浦Gemini TF型号PET/CT,通过模体扫描分析不同采集计数下TOF重建和non-TOF重建图像的对比度变化。使用蒙特卡罗方法建立PET/CT仪器几何模型和物理过程,模拟PET/CT活度-计数特性曲线和不同时间分辨率下的信噪比(SNR)。结果:从模体实验所获得的图像比较中可以直观地看到,与non-TOF图像比较,TOF图像更加清晰,其均匀性、病灶轮廓区分度、鉴别小病灶的能力和病灶与本底的对比度等均明显优于non-TOF重建图像,特别是在低计数采集条件下,对比度可提高10%。蒙卡模拟PET的计数特性表明,符合计数和SNR随着活度的增大而增大,但在高活度区域随机符合计数过多并且SNR增长缓慢。SNR和时间分辨率成反比关系,时间分辨率越小,SNR越高,520 ps时间分辨率的SNR相较1 000 ps时间分辨率的SNR提高约50%。结论:使用TOF技术的PET/CT可以明显提高图像质量,减少扫描时间和注射用药剂量。     

拥有“飞行时间”技术的PET/CT性能分析

目的:研究并分析拥有飞行时间(TOF)技术的PET/CT相关性能。方法:参照美国国家电气制造协会(NEMA)NU2-2007标准和厂家测试手册,对PET/CT的能量与时间分辨率、空间分辨率、灵敏度、散射分数、计数特性和图像质量进行性能测试和分析,并对不同型号仪器的性能进行比较,初步探讨飞行时间(TOF)技术对设备性能的影响。结果:系统的能量分辨率和时间分辨率分别为11.59%和499.3ps;空间分辨率在1cm处为4.54mm(横向)和4.85mm(轴向),10cm处为5.13mm(横向径向)、5.55mm(横向切线)和5.76mm(轴向);中心和偏离中心10cm处的灵敏度分别为6.4和6.8(cps/kBq);散射分数为32%;等效噪声计数率(NECR)在14.03kBq/ml时达到峰值为97.6kcps;模体图像中可以清楚分辨直径为10mm的最小热球。结论:拥有飞行时间技术的PET/CT各项性能指标都很优越,尤其在于图像质量的提高,可以缩短采集时间和减少注射药物剂量。     

16层CT低管电压联合迭代重建技术在胸部检查中的应用

目的:探讨16层CT低管电压联合迭代重建技术在胸部检查中的应用价值。方法:选取120名胸部CT健康体检者,按照检查时管电压的不同将其分为120 kV组和80 kV组,每组60名。分别采用Karl 3DTM迭代算法和滤波反投影(FBP)算法对两组进行图像重建,两组分别获得Karl 3DTM迭代重建和FBP重建图像;比较两组图像的两种重建方法主动脉弓层面和气管分叉层面图像噪声、信噪比(SNR)及对比噪声比(CNR)差异,评价图像质量;记录并分析每次CT扫描的CT容积剂量指数(CTDIovl)和剂量-长度乘积(DLP),对比两组辐射剂量。结果:120 kV组Karl迭代重建与FBP重建图像和80 kV组Karl迭代重建图像与FBP重建图像的主动脉弓层面和气管分叉层面的图像噪声、SNR和CNR比较,差异均有显著的统计学意义(t80 kV组=15.778,t=15.953,t=10.974;t120 kV组=14.274,t=12.134,t=14.249;P<0.05)。两组图像质量评分具有高度一致性(Kappa系数≈0.71)。80 kV组的平均CTDIovl和DLP值比120 kV组分别下降70.54%和72.53%。结论:在16层胸部CT检查中,采用低管电压联合迭代重建技术能有效地降低辐射剂量,并可获得满足诊断要求的图像质量。     

迭代重建算法的研究进展

在满足临床诊断要求的图像质量同时,减少受检者的辐射剂量,已成为当今影像学的重要研究方向,重建算法的改进就是CT低剂量研究的一个重要方向。常用的CT图像重建算法主要有两类:解析算法(Analytic Reconstruction,AR)和迭代算法(Iterative Reconstruction,IR)。作为解析算法的代表,FBP算法一直都被作为CT图像重建方法的基础和"金标准",该算法运算速度快,但对成像过程做了很多简化模拟,易受统计波动的影响,图像噪声较大。迭代算法可以弥补FBP算法所固有的问题。近年来,多种迭代算法已经快速发展,并陆续投入了临床应用,其中,自适应统计迭代重建技术(Adaptive Statistical Iterative Reconstruction,ASiR)可以有效地降低图像噪声,改善图像质量,在保证同样图像质量和相似重建速度的前提下,剂量可以降低30%~65%。     

正则化有序子集最大期望值重建算法对18F-脱氧葡萄糖PET/CT图像质量和标准摄取值的影响

目的:探讨正则化有序子集最大期望值(OSEM)(正则化OSEM)迭代算法对18F-氟代脱氧葡萄糖(18F-FDG)正电子发射断层显像/计算机断层显像(PET/CT)图像质量和标准摄取值(SUV)的影响.方法:选取医院核医学科行18F-FDG PET/CT检查的144例肿瘤复查患者的PET图像,图像重建采用OSEM迭代法...     

Philips Astonlish图像处理技术在骨断层重建上的优越性

目的:探讨Astonlish算法与滤波反投影法(FBP)和有序最大期望值法(OSEM)三者在骨断层处理中图像效果的比较。方法:随机选取42例骨显像患者的骨断层图像,由1名技师对其分别用FBP、OSEM和Astonlish等3种处理方法进行断层处理,再由3名高年资医师进行双盲阅片,观察运用3种处理方法对断层图像质量的影响。结果:FBP方法处理速度快,但图像上放射状条状伪影明显,分辨率低。OSEM方法图像分辨率高,对小病灶有更好的检出率。Philips Astonlish重建图像改变了放射性的分布,使病灶处的放射性计数增加,病变能够显示得更加清楚。结论:在同一设备上,Astonlish图像重建技术由于改变了图像的放射性分布,选取更好的迭代和子集,所以相对于FBP和OSEM等2种处理技术有更好的提高图像质量和分辨率的能力。     

3岁以下小儿行低剂量CT定量检测中Karl迭代重建的应用效果及对肺内容纳气体量和密度的影响

目的探讨3岁以内小儿行低剂量CT定量检测中Karl迭代重建的应用效果及对肺内容纳气体量和密度的影响。方法回顾性分析2019年1月—2022年1月厦门大学附属妇女儿童医院收治的80例临床中疑似诊断为呼吸系统疾病的3岁以下小儿作为研究对象。采用随机数字表法将研究对象随机分为观察组(40例)采用低剂量CT定量检测,并对观察组收集的图像进行以滤波反投影(FBP)算法与Karl迭代重建技术重建图像,对照组(40例)采用常规剂量CT定量检测,并对对照组收集的图像利用FBP算法进行重建。对两组使用的有效辐射剂量(ED)进行计算,同时测量比较迭代重建技术重建图像与FBP算法重建的图像中的全肺平均肺密度(MLD)和全肺容积(LV)的差异情况,并对比支气管分叉水平的主动脉、胸腺、竖脊肌及前胸壁皮下脂肪噪声值(SD)的平均值与图像质量的差异。结果观察组平均管电流、CTDIvol、DLP及ED分别为(34.26±1.33、3.42±0.97、19.94±3.47、30.27±0.07)均低于对照组(140.64±3.39、7.44±1.76、126.94±6.69、1.92±0.21),差异有统计学意义(P<0.05),观察组ED与对照组比较降低86.73%;观察组MLD、LV、SD(637.14±11.37、361.64±19.77、7.11±1.20)趋势低于对照组(658.94±13.68、373.61±22.69、9.67±2.06,P<0.05),观察组与对照组研究对比SD减少约24.68%;观察组图像质量评价评分情况高于对照组(P<0.05),其中观察组5分人数占比为50%高于对照组22.50%,观察组Karl迭代重建提升了图像质量。结论低剂量CT能有效地定量地测定婴幼儿的MLD、LV结果。Karl迭代重建法可以有效地改善CT的定量分析精度,减少噪声并改善图像质量达到最佳。     

PET／CT图像重建技术综述

介绍了PET／CT的成像原理、数据获取方法及图像特点。详细综述了目前PET／CT主要采用的图像重建方法．包括2D重建的解析法（FBP）和迭代法（ML—EM,OSEM）,3D重建的重组法、3DRP法和3D迭代重建法．并对这些方法的优缺点进行了对比与总结。     

Computed tomography imaging with the Adaptive Statistical Iterative Reconstruction (ASIR) algorithm: dependence of image quality on the blending level of reconstruction

Computed tomography (CT) is a useful and widely employed imaging technique, which represents the largest source of population exposure to ionizing radiation in industrialized countries. Adaptive Statistical Iterative Reconstruction (ASIR) is an iterative reconstruction algorithm with the potential to allow reduction of radiation exposure while preserving diagnostic information. The aim of this phantom study was to assess the performance of ASIR, in terms of a number of image quality indices, when different reconstruction blending levels are employed. CT images of the Catphan-504 phantom were reconstructed using conventional filtered back-projection (FBP) and ASIR with reconstruction blending levels of 20, 40, 60, 80, and 100%. Noise, noise power spectrum (NPS), contrast-to-noise ratio (CNR) and modulation transfer function (MTF) were estimated for different scanning parameters and contrast objects. Noise decreased and CNR increased non-linearly up to 50 and 100%, respectively, with increasing blending level of reconstruction. Also, ASIR has proven to modify the NPS curve shape. The MTF of ASIR reconstructed images depended on tube load/contrast and decreased with increasing blending level of reconstruction. In particular, for low radiation exposure and low contrast acquisitions, ASIR showed lower performance than FBP, in terms of spatial resolution for all blending levels of reconstruction. CT image quality varies substantially with the blending level of reconstruction. ASIR has the potential to reduce noise whilst maintaining diagnostic information in low radiation exposure CT imaging. Given the opposite variation of CNR and spatial resolution with the blending level of reconstruction, it is recommended to use an optimal value of this parameter for each specific clinical application.     

VolumeRAD成像技术与CT的图像质量及辐射剂量对比分析研究

目的 分析比较VolumeRAD成像技术与CT的图像质量及辐射剂量,选择合适的X射线检查方式,更好地为临床应用。方法 利用体模获取VolumeRAD成像技术、CT的图像并记录各自的辐射剂量。结果 VolumeRAD成像技术的低对比分辨力在对比度1%时为4 mm,对比度0.5%时为7 mm,对比度0.3%时为0 mm;高对比分辨力为9 lp/cm;辐射剂量1.26 mGy。CT的低对比分辨力在对比度1%时为2 mm,对比度0.5%时为4 mm,对比度0.3%时为6 mm;高对比分辨力7 lp/cm;辐射剂量28 mGy。结论 VolumeRAD成像技术的图像克服了DR的组织结构重叠,与CT相比,其高对比分辨力高,低对比分辨力低,但其辐射剂量远低于CT,且具有经济、简便、诊断价值强的特点。     

医用显示器空间分辨率对早期脑梗死诊断效能影响的研究

目的：探讨医用显示器空间分辨率对早期脑梗死CT影像诊断的影响。方法：选择20例早期脑梗死头颅CT影像及22例正常对照头颅CT影像,由3名放射科医生采用空间分辨率不同的医用显示器分2次进行阅片,并对是否发生脑梗死进行评价。采用受试者操作特性曲线对阅片结果进行分析。结果：3名放射科医生分别采用2种医用显示器阅片结果相似,两者之间没有显著性差异。结论：较低空间分辨率的医用显示器也能够满足早期脑梗死CT影像的阅片需求。     

光声成像空间分辨率的数值模拟研究

目的：研究确定光声成像的空间分辨率。方法：利用数值模拟对光声成像系统的空间分辨率进行计算,空间分辨率由点扩展函数的全峰半宽得到。结果：模拟结果与实验测量符合较好,得到了滤波截止频率、探头有效探测面孔径大小与空间分辨率的关系。结论：该研究为光声成像系统空间分辨率的确定提供了理论依据。在临床上,利用该方法可根据目标病灶的大小对成像参数的选择做出估计,以达到最佳的成像效果     

Validating an image segmentation program devised for staging lymphoma

Hybrid positron emission tomography–computed tomography (PET–CT) imaging systems are an important tool for assessing the progression of lymphoma. PET–CT systems offer the ability to quantitatively assess lymphocytic bone involvement throughout the body. There is no standard methodology for staging lymphoma patients using PET–CT images. Automatic image segmentation algorithms could offer medical specialists a means to evaluate bone involvement from PET–CT images in a consistent manner. To devise and validate an image segmentation program that may assist staging lymphoma by determining the degree of bone involvement based from PET–CT studies. A custom-made program was developed to segment regions-of-interest from images by utilising an enhanced fuzzy clustering technique that incorporates spatial information. The program was subsequently tested on digital and physical phantoms using four different performance metrics before being employed to extract the bony regions of clinical PET–CT images acquired from 248 patients staged for lymphoma. The algorithm was satisfactorily able to delineate regions-of-interest within all phantoms. When applied to the clinical PET–CT images, the algorithm was capable of accurately segmenting bony regions in less than half of the subjects (n?=?103). The performance of the algorithm was adversely affected by the presence of oral contrast, metal implants and the poor image quality afforded by low dose CT images in general. Significant changes are necessary before the algorithm can be employed clinically in an unsupervised fashion. However, with further work performed, the algorithm could potentially prove useful for medical specialists staging lymphoma in the future.     

基于自适应衰减滤波的CT图像去金属伪影混合算法

提出了一种CT去金属伪影的自适应衰减滤波混合算法。它先对金属区域投影数据进行自适应衰减和滤波,通过滤波反投影（FBP）重建图像,再利用原始投影数据对金属区域进行最大期望值（EM）重建,最后根据迭代重建的结果,对衰减和滤波后重建的图像中的金属区域进行补偿。仿真结果表明,该算法能有效去除条状伪影,完整地呈现金属物体的结构,并能保证金属物体周围的组织不失真。算法的计算复杂度较小,而且对包含多个金属物体的CT图像效果也较好。