Präzisionsmessung der rekonstruierten Bildauflösung mit dem IEC/NEMA Ganzkörper Kugelphantom für verschiedene PET- und PET/CT-Scanner

Ziel/Aim:

Für Multi-Center Studien mit unterschiedlichen PET-Scannern ist ein einfach anwendbares und robustes Verfahren zur Bestimmung der rekonstruierten Bildauflösung entscheidend um vergleichbare Ergebnisse bei der quantitativen Auswertung und Volumenbestimmung zu erzielen. Ziel dieser Arbeit war deshalb die präzise Bestimmung der Auflösung innerhalb des rekonstruierten Bildes mit Hilfe von Messungen am weit verbreiteten IEC/NEMA Ganzkörperphantom in Abhängigkeit vom Target zu Hintergrund Kontrast und der Zählstatistik.

Methodik/Methods:

Datengrundlage bildeten Messungen eines IEC Ganzkörperphantoms (Kugeleinsätze 10-37mm Durchmesser) an 7 Scannersystemen (2 BGO-, 3 LSO- und 2 GSO-Scanner) die im 3D und, wenn möglich, 2D Modus für unterschiedliche Messzeiten (1 bis 10min) und Kontrastverhältnisse zwischen Kugeln und Hintergrund (1:0,6:1/3:1/1,5:1) akquiriert und jeweils mit dem herstellerseitig empfohlenen Ganzkörperprotokoll rekonstruiert wurden. Die rekonstruierte Ortsauflösung im Bild wurde für jede der 5 Kugeln im Phantom durch Anpassung des entsprechenden Modells, d.h. durch Faltung der Objektfunktion (Kugel+Wand+Untergrund) mit einer Gauss-förmigen Point Spread Function an die vollständigen als Radialprofil aufgetragenen 3D-Messdaten (je nach Größe der Kugel ca. 10³-10⁴Datenpunkte pro Kugel) bestimmt.

Ergebnisse/Results:

Mit dem vorgestellten Regressionsverfahren kann unter klinikähnlichen Messbedingungen die rekonstruierte Bildauflösung FWHM [mm] anhand der Kugeln mit einer sehr hohen statistischen Genauigkeit von (2,8 +/- 0,1)% bestimmt werden (Mittelwert über 593 Kugeln). Für kleine Kugeln von 10-16mm Durchmesser ist die stat. Genauigkeit mit 3-5% etwas schlechter als mit ~2% für große Kugeln mit 22-37mm Durchmesser. Die Resultate zeigen, dass mit dem Ganzkörper-Standardprotokoll die rekonstruierte Bildauflösung bei allen Systemen deutlich unter der mit NEMA spezifizierten Geräteauflösung liegt. Sie ist i.w. unabhängig von der Messzeit (1-10min), sinkt aber mit fallendem Target zu Hintergrund Kontrast (gegenüber dem 1:0 Kontrast um 30% bei Kontrast 6:1, um 54% bei Kontrast 3:1 und um 80% bei Kontrast 1,5:1). Diese Auflösungsverschlechterung hat bei Strukturengrößen unterhalb dem Dreifachen der Bildauflösung direkten Einfluss auf die Quantifizierung und auf die das Volumen repräsentierende Aktivitätsschwelle.

Schlussfolgerungen/Conclusions:

Um eine auch für kleine Zielstrukturen über unterschiedliche Scanner gültige Quantifizierung und valide Methode zur Volumenbestimmung in der PET zu etablieren, muss zwingend die tatsächliche, rekonstruierte Bildauflösung einbezogen werden. Der hier beobachteten Abhängigkeit der Ortsauflösung vom Kontrast ist dabei Rechnung zu tragen.