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　核医学検査装置　お客様の声
　脳腫瘍 FDG PETにおけるGaussian filterの影響：a phantom study

 

三重大学医学部付属病院　中央放射線部
冨田　陽也　様
　背景&目的
pic1 脳腫瘍におけるFDG-PETは、悪性度が高いほどブドウ糖代謝が亢進し、悪性度の評価に有用であるとされている。
Point Spread Function (PSF)やTime Of Flight (TOF)アルゴリズムを使用した画像再構成は、分解能やコントラストおよびContrast-to-Noise Ratio(CNR)を改善すると報告されている。　またGaussian filterは、平滑化フィルタとしてノイズ除去のために一般的に使用されている。
体幹部FDG-PETでは、PSF+TOFアルゴリズムを使用した再構成条件の最適化が行われている。しかし脳FDG-PET(精査用)においては、Gaussian filterを含めた再構成条件の最適化が十分に行われていない。今回ファントムを用いてPSF+TOFで画像再構成された脳FDG-PET(精査用)におけるGaussian filterの影響を検討した。

 
　方法
 

ファントム作成

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ホフマン3D脳ファントム
  • ホフマン3D脳ファントム（Data Spectrum Corporation）（右図）を使用し、18F-FDGをファントム内に36MBq（臨床と同等なBackground:BGの放射能濃度30kBq/ml ）を投与した。

病変を模擬した球体（Hot）の設置
病変を模擬した1cmの球体（Hot）を3箇所に設置した。

  • pic3 大脳病変（右図-上段）-Hot:BG=4:1
  • pic4 大脳病変（右図-中段）- Hot:BG=2:1
  • pic5 脳幹病変（右図-下段）- Hot:BG=1.5:1

収集

PET/CT機器
・GE Discovery 690 VCT
　・PETクリスタル:LYSO

PET
3D-mode、10分収集

減弱補正用CT
管電圧:120 kVp、管電流:300 mA、回転速度:0.4 秒

画像再構成

  • PET画像再構成法
    -3D ordered-subset expectation maximization (3D OSEM)+PSF+TOF
  • 再構成条件
    -Iteration 6, Subset 24,
    -Gaussian filter 0 (non-filter)-10 mm
    -Matrix size 256×256 (pixel size 0.97×0.97)

解析
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  • それぞれのHotの球体にRegion of Interest (ROI)を設置し、放射能濃度の最大値を測定した。
  • BGとして小脳に5つのROIを設置し（右図）、平均の放射能濃度と標準偏差を測定した。
  • 放射能濃度比＝Hot/BG
  • CNR = (最大放射能濃度(Hot)ー平均放射能濃度(BG))/標準偏差(BG)
  • 病変（Hot）に2cmのROIを設置し、Surface Plotを描いた。
  • 病変（Hot）にprofile curveを描き、full width at half maximum (FWHM)を算出した。

 
　結果

大脳病変（Hot:BG=4:1）
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※画像クリックで拡大します

 

大脳病変（Hot:BG=2:1）
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※画像クリックで拡大します

 

脳幹病変（Hot:BG=1.5:1）
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※画像クリックで拡大します

 

Hot/BG
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病変(Hot)とBGの放射能濃度比は、Gaussian filter sizeの増加と伴に減少した。
放射能濃度比が高い病変(Hot)では、Gaussian filter sizeの影響を大きく受けた。
またいずれの放射能濃度比の病変(Hot)でも、Guassian filter 5 mm以上で真値より低い値を示した。

 

CNR
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CNRは、病変(Hot)とBGの放射能濃度比が4:1のとき、Gaussian filter sizeの増加と伴に増加し、5mm以上で収束した。
また放射能濃度比が2:1と1.5:1のとき、5mm以上で低下した。

 

Surface Plot（大脳病変 Hot:BG=4:1）
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※画像クリックで拡大します

 

Surface Plot（大脳病変 Hot:BG=2:1）
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※画像クリックで拡大します

 

Surface Plot（脳幹病変 Hot:BG=1.5:1）
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※画像クリックで拡大します

小さなGaussian filter size (0-1 mm) では、病変（Hot）および周囲（BG）が鋭く尖った山になっているが、Gaussian filter sizeの増加と伴に滑らかになった。
しかしながら大きなGaussian filter sizeでは、病変（Hot）および周囲（BG）のコントラストや空間分解能が低下する様子がわかる。

 

FWHM
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　まとめ
今回、脳腫瘍を模擬した1cmの小さな球体を含んだ脳ファントムを用いてGaussian filterによる影響を検討した。
異なった放射能濃度の病変は、Gaussian filterの受ける影響は大きく異なり、小さすぎるGaussian filterはノイズ等の影響を受け、大きすぎるGaussian filterは空間分解能の低下を招くためGaussian filter sizeは2-4mm程度が良好な結果となった。
また画像再構成方法や再構成条件、病変の大きさや放射能濃度などでも変化するため、今後はQ.clearや半導体PETなどでの検討報告を待望する。

 

※お客様の使用経験に基づく記載です。仕様値として保証するものではありません。

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