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メディカルレビュー91号
山木 範泰
山木 範泰
OS-EM法によるSPECT再構成における同時分解能補正に関する研究

山木 範泰

山木 範泰1・夏目 貴弘1・竹田 寛2・白川 誠士3・前田 壽登3・長谷部 哲4・金田 明義5・本村 信篤5
1 三重大学 大学院
2 三重大学 放射線科
3 藤田保健衛生大学 衛生学部
4 藤田保健衛生大学 大学院
5 東芝メディカルシステムズ(株)

●ABSTRACT

N. Yamaki,1 T. Natsume,1 K. Takeda,1 S. Hasebe,2 S. Shirakawa,2 H. Maeda,2 A. Kinda,3 N. Motomura3
1 Mie University, Mie, Japan
2 Fujita Health University, Aichi, Japan
3 Toshiba Medical Systems Corporation, Tochigi, Japan

Simultaneous Spatial Resolution Correction in SPECT Reconstruction Using the OS-EM Algorithm

Single-photon emission computed tomography (SPECT) is a widely employed imaging technique in the field of nuclear medicine. However, the spatial resolution in SPECT images is lower than that in images obtained by other modalities. The low spatial resolution is mainly due to the limited collimator resolution. We have developed an ordered subsets expectation maximization (OS-EM) algorithm incorporating two-dimensional resolution correction (2DRC, horizontal direction) and three-dimensional resolution correction (3DRC, horizontal and vertical directions) for distance-dependent blurring.
In this study, we evaluated the basic properties of the OS-EM algorithm, including distance-dependent resolution correction using various phantoms (computer simulation with point-source, cardiac, and brain phantoms). In the computer simulation, the resolution in transaxial images was significantly improved by both 2DRC and 3DRC, but the resolution in coronal and sagittal images was improved only by 3DRC. In short-axis images of the cardiac phantom, 3DRC images were superior to those obtained by 2DRC. In the brain phantom, blurring at the edges of brain structures was improved by using the OS-EM algorithm with 2DRC.
These results suggest that this method can improve the resolution in SPECT images and that 3DRC is particularly useful in SPECT images acquired in sectional planes other than the transaxial plane. This method also has the advantage that both reconstruction and resolution correction are performed simultaneously. We anticipate that the OS-EM algorithm incorporating attenuation, scatter, and resolution correction will be applied to quantitative SPECT images in the near future.


●はじめに

Single Photon Emission Computed Tomography(以下SPECT)は、体内に放射性医薬品を投与し、放出される光子を体外で検出し断層画像を得るもので、常に光子の減弱・散乱および低分解能という問題を伴う。特に、分解能は通常10 mm以上であり、他のモダリティに比して悪いのが現状である。この低分解能は主としてコリメータによるものである。コリメータは入射光子の方向を制限するために使用するが、コリメータ孔の直径は無限小ではないため、検出器面に対し光子が斜入し、その結果、分解能の低下が引き起こされる。また、その分解能は検出器から線源までの距離に依存する。
これまでSPECT画像の分解能補正に関する方法が報告されてきている1-10)。しかし、いずれの方法も、種々の問題点を有し、現在のところ臨床応用には至っていない。
本研究では、SPECT再構成法の主流となりつつあるordered subsets-expectation maximization(以下OS-EM)法11-13)に、スライスごとの2次元分解能補正(以下2次元補正)および体軸方向を加味した3次元分解能補正(以下3次元補正)を組み込み、SPECT画像の分解能の向上に関する検討を行ったので報告する。



References
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