ارزیابی تأثیر استفاده از داده های تکنیک زمان پرواز بر کاهش آرتیکفت های ناشی از CTAC در تصویربرداری
اساتید راهنما:
دکتر محمدرضا آی
دکتر پردیس غفاریان
استاد مشاور: دکتر آبتین درودینیا
نگارنده: رویا شریفپور
مقطع: کارشناسی ارشد رشته فیزیک پزشکی
عنوان پژوهش: ارزیابی تاثیر استفاده از دادههای تکنیک زمان پرواز بر کاهش آرتیفکتهای ناشی از CTACدر تصویربرداری PET/CT
چكيده
مقدمه و هدف: تصویربرداری ترکیبی پت/سیتی در طی دهههای اخیر پیشرفتهای سخت افزاری و نرم افزاری مختلفی داشته است. یکی از مهمترین این پیشرفتها که در حوزهی بازسازی تصویر اتفاق افتاده است، بهکارگیری تکنیکی به نام زمان پرواز میباشد. در این تکنیک با ثبت اطلاعات زمانی مربوط به فوتونهای ناشی از نابودی زوج، محل نابودی زوج به نسبت روش معمول بازسازی با دقت بیشتری تعیین میشود.
استفاده از تصویر سیتی برای تصحیح تضعیف تصویر پت، در کنار مزایای مهمی که دارد، در تصویر نهایی آرتیفکتهایی نیز ایجاد میکند. این آرتیفکتها علاوه بر کاهش کیفیت تصویر میتوانند تفسیر تصاویر پت را تحت تاثیر قرار داده و با خطا همراه کنند. هدف این پایاننامه بررسی تاثیر استفاده از تکنیک زمان پرواز بر کاهش این آرتیفکتها بوده است. سه آرتیفکت در این پژوهش مورد ارزیابی قرار گرفته است که عبارتند از: آرتیفکت تنفسی، آرتیفکت ناشی از ماده حاجب و آرتیفکت ناشی از وجود فلز.
مواد و روشها: برای هر یک از آرتیفکتهای نام برده فانتومی اختصاصی طراحی و ساخته شد. همچنین در بخش بررسی آرتیفکت تنفسی و آرتیفکت فلز، به ترتیب 27 بیمار که تصاویرشان دارای آرتیفکت تنفس بود و 8 بیمار که دارای پورت شیمی درمانی و یا پرکردگی دندان بودند، مورد ارزیابی قرار گرفتند. تمامی تصویربرداریها با دستگاه پت/ سیتی در بیمارستان مسیح دانشوری انجام گرفته است. تصاویر هر یک از فانتومهای اختصاصی یکبار با استفاده از روش معمول بازسازی در بیمارستان مسیح دانشوری(بدون زمان پرواز) و یک بار هم با استفاده از تکنیک زمان پرواز، بازسازی شدند. بررسی اثر این تکنیک بر آرتیفکتهای نام برده با استفاده از پارامترهای مختلفی که مهمترین آنها دو پارامتر SUVmean و SUVmax هستند، انجام گرفته است.
نتایج: این مطالعه نشان داد که تکنیک زمان پرواز آرتیفکت تنفسی که ناشی از عدم تطابق تصاویر پت و سیتی است را کاهش میدهد. در مطالعه فانتوم مربوط به آرتیفکت تنفس، تکنیک زمان پرواز خطاهای ایجاد شده در اثر عدم تطابق تصویر پت و سیتی را به طور متوسط 65/6 درصد (بین 90/1 درصد تا 39/14درصد) در نقاط فوکال 2:1، 20/3 درصد (بین 21/0 درصد تا 38/8 درصد) در نقاط فوکال 8:1 و 11/34 درصد در زمینه کاهش داد. همچنین در مطالعهی بیماران، با بهکارگیری تکنیک زمان پرواز و به دنبال آن کاهش آرتیفکت، اندازهی تومورها بین 65/0 تا 35/25 درصد کاهش و میزان جذب
رادیودارو در تومورها 33/0 تا 56/57 درصد افزایش یافت که این امر میتواند تشخیص تومورهای واقع در ناحیهی دیافراگم(محل وقوع آرتیفکت) را بهبود بخشد.
نتایج بررسیهای کمّی اثر این تکنیک بر آرتیفکت ناشی از ماده حاجب نشان داد که این تکنیک میتواند خطای ناشی از این آرتیفکت را کاهش دهد و به نحوی آن را تصحیح کند. لازم به ذکر است که این اثر تصحیحی در غلظتهای بالاتر ماده حاجب بیشتر نیز بود.
در بخش ارزیابی آرتیفکت ناشی از وجود فلز، دو فلز در مطالعهی فانتوم مورد ارزیابی قرار گرفتند: الکترود دیفیبلاتور قلب و ژنراتور ضربانساز قلب. هر دوی این فلزات در تصویر سیتی، آرتیفکت ایجاد کردند اما این آرتیفکت، تنها در مورد ژنراتور ضربانساز به تصویر پت هم منتقل شد و منجر به ایجاد اکتیویتهی مجازی گردید. استفاده از تکنیک زمان پرواز توانست اکتیویتهی مجازی به وجود آمده در محل قرارگیری ژنراتور را به طور متوسط، 75/23 درصد کاهش دهد. همچنین خطا در اندازهگیری میزان جذب رادیو دارو در نقاط فوکال نزدیک به ژنراتور نیز که تحت تاثیر آرتیفکت قرار گرفته بودند، با استفاده از تکنیک زمان پرواز به طور متوسط 23/2 درصد (بین 40/0 درصد تا 8/5) کاهش یافت. در مطالعهی بیماران نیز تکنیک زمان پرواز منجر به کاهش 1/9 درصدی SUVMax در محل پورت شیمی درمانی گردید. در مورد پرکردگی دندان نیز خطای نسبی SUVMax به طور متوسط 5/6 درصد کاهش یافت.
نتیجهگیری: به طوری کلی، با توجه به نتایج این مطالعه میتوان گفت، تکنیک زمان پرواز پتانسیل خوبی در کاهش آرتیفکتهای ناشی از انجام تصحیح تضعیف با تصویر سیتی دارد و به نوعی میتواند به عنوان روشی برای تصحیح این آرتیفکتها در نظر گرفته شود.
کلمات کلیدی: پت/سیتی؛ زمان پرواز؛ آرتیفکت تنفسی؛ آرتیفکت ماده حاجب؛ آرتیفکت ناشی از وجود فلز
Abstract
Evaluation of the Impact of Time of Flight Technique on Reduction of CTAC Induced Artifacts in PET/CT Imaging
Background: 18F-FDG positron emission tomography/computed tomography (PET/CT) is introduced as an important non-invasive imaging tool for tumor detection, staging, and the evaluation of responses to therapy in oncology patients. Nowadays significant improvement of hardware and software in new generation of PET/CT scanners are performed, more specifically including recent reconstruction algorithms such as TOF algorithm. TOF technique provides information about time difference between arrival coincidences photons and uses this information to estimate the location of annihilation by narrowing the probability function of annihilation along the line of response. Some artifacts in PET/CT images are due to CT based attenuation correction of PET images that lead to bias of interpretation and decreasing image quality. This thesis aimed to evaluate the impact of TOF on reduction of CTAC induced artifacts. Materials and methods: For each artifact, a dedicated phantom was designed and used. All data were acquired using Discovery 690 VCT (GE Healthcare, Milwaukee, USA) with 64-slice CT. The PET images were retrospectively reconstructed using two reconstruction algorithms, including non-TOF (routine protocol in our department) and optimized TOF. Images were quantitatively analyzed using the SUVmax and SUVmean. Results: Integration of TOF to reconstruction reduced respiratory induced error in hot cylinders by 6.65%, 3.21% in hot cylinders with 2:1 and 8:1 activity ratio, respectively. In clinical study, TOF decreased tumor size by 6.30% and increased SUVmax by 13.19%. Artifact reduction improved detection and quantification of lesions located in diaphragmatic area. Based on our findings, TOF can also improve contrast agent induced artifact and increase quantitative analysis accuracy with more impact for higher concentration of contrast agent. In this study, in order to evaluate the impact of TOF on metal artifact, pacemaker generator and ICD were used. Boththe pacemaker generator and ICD produced metal artifact in CT image, but metal induced artifact was only observed for pacemaker generator in PET/CT image.Integration of TOF technique to reconstruction, reduced metal induced artifact so that false positive activity in place of metal and hot cylinders near it, were decreased by 23.75 % and 2.23%, respectively. Conclusion: We can conclude that the TOF technique has a potential to reduce CTAC induced artifacts and can be used as a method for artifact correction.
این وبلاگ