Untersuchungen zur Kontrastabhängigkeit des untergrundbereinigten Schwellwertes bei der Volumenbestimmung in der PET

Ziel/Aim:

Bei der quantitativen Bewertung dreidimensionaler Strukturen (VOIs) innerhalb von PET-Bildvolumen wurde in (1) auch nach Untergrundsubtraktion eine Abhängigkeit des relativen Schwellwertes vom Bildkontrast nachgewiesen, welche aus theoretischer Sicht unerwartet ist. Für ein Verständnis dieser Abhängigkeit soll in der vorliegenden Arbeit der Einfluss verschiedener Faktoren wie Auflösung und Streukorrektur genauer untersucht werden. Es soll zudem ein effizientes Kalibrierungsverfahren entwickelt werden, welches für eine korrekte Volumenbestimmung bei einem automatischen Schwellwertverfahren notwendig wird.

Methodik/Methods:

Es wurden PET-Volumendatensätze mit unterschiedlichen Bildkontrasten ausgewertet, welche sowohl aus Phantommessungen als auch aus Monte Carlo Simulationen mit dem Programmpaket GATE (2) gewonnen wurden. Für die im rekonstruierten Bildvolumen dargestellten Kugeln wurde der Schwellwert, der zur bekannten wahren Objektgröße führt, bestimmt. Aus Least Squares Fits unter Nutzung des analytischen Ausdrucks für die Faltung der Objektfunktion (Aktivitätsverteilung) mit der Point Spread Function (PSF) wurden ferner die rekonstruierte Auflösung und die Kugelradien ermittelt.

Ergebnisse/Results:

Die aus den gemessenen Daten erhaltene Abhängigkeit des untergrundbereinigten, relativen Schwellwertes vom Bildkontrast konnte mit den simulierten Bilddaten bestätigt werden. Mit abnehmender Auflösung wird der relative Schwellwert zunehmend unabhängig vom Kontrast. Die aus den Least Squares Fits ermittelten Radien waren stets kleiner als die wahren Kugelradien. Diese scheinbare Reduktion der Objektgröße wies ebenfalls eine Abhängigkeit vom Bildkontrast auf, aus der sich wiederum der Zusammenhang zwischen relativen Schwellwert und Kontrast ableiten lässt. Dadurch konnte eine Kalibrierungsvorschrift für automatische Schwellwertverfahren entwickelt werden.

Schlussfolgerungen/Conclusions:

Für eine präzise Volumenbestimmung mittels automatischer Schwellwertanalyse in der PET muss auch nach erfolgter Untergrundsubtraktion die Kontrastabhängigkeit des relativen Schwellwertes beachtet werden. Die beobachtete Abhängigkeit konnte über eine Radiusreduktion erklärt werden, woraus eine allgemeine Kalibrierungsvorschrift für die Volumenbestimmung mit automatischen
Schwellwertverfahren entwickelt wurde.

Literatur/References:

(1) C. Pötzsch; F. Hofheinz; J. van den Hoff; Minimierung der Inter-Observer-Variabilität bei volumetrischen Auswertungen von onkologischen Ganzkörperstudien in der PET; Nuklearmedizin (2005) 44 p. A16
(2) S. Jan; G. Santin; D. Strul et al.; GATE: a simulation toolkit for PET and SPECT; Phys. Med. Biol. 49 (2004) 4543