Phantom-based strategy for the optimization of FDG pet brain imaging reconstruction

Autor: Pinto, Samara Oliveira
Přispěvatelé: Silva, Ana Maria Marques da, Carib?, Paulo Rauli de Vasconcelos
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2022
Předmět:
Zdroj: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da PUC_RS
Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul (PUCRS)
instacron:PUC_RS
Popis: Background: Positron emission tomography (PET) imaging with [18F]FDG provides valuable information regarding the underlying pathological processes in neurodegenerative disorders, such as Alzheimer?s disease (AD). PET imaging in these populations should be as short as possible to limit head movements and to improve patient comfort. Image reconstruction protocol optimization is usually performed by acquiring images from an anthropomorphic phantom and assessing both image quality and quantification accuracy. Objective: To develop and validate a phantom-based optimization strategy for [18F]FDG-PET imaging reconstruction to reduce acquisition time while maintaining adequate quantification accuracy and image quality. Methods: [18F]FDG-PET images of a Hoffman 3D brain phantom were acquired. Optimization strategies were developed to obtain images with no apparent quality loss and adequate quantification accuracy in the analyzed regions. Analytical and iterative reconstruction methods were compared by means of image quality and quantitative accuracy metrics. Lastly, the optimized reconstruction protocol was evaluated in [18F]FDG-PET retrospective data acquired from healthy individuals and AD patients. Results: Phantom study: OSEM reconstruction algorithm was optimized (4 iterations and 32 subsets). It resulted in remarkably similar images compared to the current clinical settings, with a 50% reduction in scan time (5 min with a post-reconstruction filter of 4 mm). Clinical study: Quantification and image quality metrics were similar between optimized and clinical protocols, and no significant differences between protocols were observed. Two experienced physicians visually assessed the images in terms of noise, contrast, and overall image quality. No difference between protocols was identified by the physicians. Conclusion: Shortening the acquisition time is therefore possible by optimizing image reconstruction parameters while maintaining adequate quantification accuracy and image quality. The optimized protocol obtained in this study was assessed in human data and presented comparable results to those of the clinical protocol. Introdu??o: A imagem de tomografia por emiss?o de p?sitrons (PET) com [18F] FDG fornece informa??es valiosas sobre os processos patol?gicos subjacentes em doen?as neurodegenerativas, como a doen?a de Alzheimer (DA). As aquisi??es de imagens PET nessas popula??es devem ser as mais curtas poss?veis para limitar os movimentos da cabe?a e melhorar o conforto do paciente. A otimiza??o de protocolos de reconstru??o ? usualmente realizada atrav?s da an?lise de imagens adquiridas com fantomas antropom?rficos, ambos em termos de qualidade de imagem e acur?cia de quantifica??o. Objetivo: Desenvolver e validar uma estrat?gia de otimiza??o baseada em fantoma para reconstru??o de imagem [18F]FDG-PET para reduzir o tempo de aquisi??o, mantendo a precis?o de quantifica??o adequada e qualidade de imagem. M?todos: Imagens PET adquiridas com [18F]FDG de um fantoma cerebral 3D Hoffman foram adquiridas. Estrat?gias de otimiza??o foram desenvolvidas, de forma a obter imagens sem perda aparente de qualidade e com precis?o de quantifica??o adequada nas regi?es analisadas. M?todos de reconstru??o anal?ticos e iterativos foram comparados por meio de m?tricas de qualidade de imagem e precis?o quantitativa. Por fim, o protocolo otimizado foi testado em dados retrospectivos de PET adquiridos com [18F]FDG de indiv?duos saud?veis e pacientes com a DA. Resultados: Estudo do fantoma: O algoritmo de reconstru??o OSEM foi otimizado (4 itera??es e 32 subconjuntos), o que resultou em imagens semelhantes em compara??o com as configura??es cl?nicas atuais, com uma redu??o de 50% no tempo de varredura (5 min com um filtro p?s-reconstru??o de 4 mm). Estudo cl?nico: As m?tricas de quantifica??o e qualidade de imagem foram semelhantes entre o protocolo otimizado e o protocolo cl?nico, e n?o foram observadas diferen?as significativas entre eles. Dois m?dicos experientes avaliaram visualmente as imagens em termos de ru?do, contraste e qualidade geral da imagem. Nenhuma diferen?a entre os protocolos foi identificada pelos m?dicos. Conclus?o: A diminui??o do tempo de aquisi??o ? poss?vel atrav?s da otimiza??o dos par?metros de reconstru??o da imagem, mantendo a acur?cia de quantifica??o e qualidade de imagem adequadas. O protocolo otimizado obtido nesse trabalho foi implementado em dados cl?nicos e apresentou resultados compar?veis com aqueles adquiridos com o protocolo cl?nico. Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior - CAPES
Databáze: OpenAIRE
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