Ein Verfahren zur modellfreien Recovery-Korrektur fokaler Strukturen in der PET

Ziel/Aim:

Der Partialvolumeneffekt beeinträchtigt die Bestimmung der wahren Aktivitätskonzentration einer Zielstruktur (sowie hiervon abgeleiteter Größen, wie z. B. SUV-Werte). Bereits bei Strukturabmessungen, die noch deutlich größer als die rekonstruierte räumliche Auflösung der Bilddaten sind, tritt eine gravierende Unterschätzung der wahren Werte auf, insbesondere, wenn ROI-Mittelwerte betrachtet werden (beschränkte Signal-Recovery). Werden quantitative Parameter wie SUV-Werte zur Beurteilung des Therapieansprechens herangezogen, muss daher eine Recovery-Korrektur durchgeführt werden Ziel dieser Arbeit war es, eine routinefähige modellfreie Methode zur Recovery-Korrektur zu entwickeln und diese anhand von Phantommessungen zu validieren.

Methodik/Methods:

Die entwickelte Methode arbeitet in 2 Schritten. Schritt 1: Bestimmung des wahren Objektvolumens V unter Benutzung eines automatischen thresholdbasierten Verfahrens inklusive einer Berücksichtigung des lokalen Untergrundes (ROVER, ABX) und der entsprechenden Gesamtaktivität A innerhalb von V. Schitt 2: Bestimmung des infolge des Partialvolumeneffektes ausserhalb der Objektgrenze abgebildeten untergrundbereinigten(!) Aktivtätsanteils B. Der Recoverykoeffizient
ergibt sich hiermit zu R = A/(A+B). Es wurden Messungen mit einem Zylinderphantom (Durchmesser: 20 cm, Höhe: 18 cm) durchgeführt. Die im Zylinder befindlichen 6 Kugeleinsätze besitzen Volumina von 2,5 ml bis 27 ml. In 3 Phantommessungen mit einem ECAT EXACT HR+ (Siemens/CTI, Knoxville, Tennessee) wurden der Zylinder und die Kugeln mit unterschiedlichen Aktivitätsmengen (Fluor-18) befüllt, um das Signal-Untergrund-Verhältnis und damit den Bildkontrast zu variieren. Zum Vergleich wurden die Recovery-Koeffizienten aus der Faltung der Objektfunktion (homogene Kugel) mit der bekannten/gemessenen Point Spread Function der Bilddaten berechnet. Die berechneten Recovery-Koeffizienten wurden mit den aus den Bilddaten gewonnenen Koeffizienten verglichen.

Ergebnisse/Results:

Die in den Bilddaten mit dem beschriebenen Verfahren bestimmten Recovery-Koeffizienten stimmmen bei praktisch relevanten Target/Background Kontrastverhältnissen sehr gut mit den berechneten Koeffizienten überein (Abweichungen im Mittel 5%).

Schlussfolgerungen/Conclusions:

Die vorgestellte Methode liefert bei praktisch relevanten Kontrastverhältnissen und homogenem Untergrund gute Ergebnisse. Die genauen Gültigkeitsgrenzen des Verfahren (inhomogener Untergrund, geringer Kontrast usw.) müssen noch genauer untersucht werden.