Einfluss der mittleren freien Weglänge von Positronenstrahlern auf das Auflösungsvermögen im 3D Tier-PET Scanner unter Verwendung verschiedener Rekonstruktionsalgorithmen

Ziel/Aim:

In klinischen PET Scannern ist das räumliche Auflösungsvermögen durch physikalische Größen wie der Gantry und der Kristallgröße (zur Zeit 4 x 4 mm) limitiert. Dagegen ist im Tier-PET das räumliche Auflösungsvermögen durch eine kleine Gantry und eine geringere Kristallgröße (2 x 2 mm) erhöht, sodaß dem Einfluß der mittleren freien Weglänge der Positronen bei Verwendung unterschiedlicher Nuklide für die Entwicklung neuer PET Radiopharmaka eine erhebliche Bedeutung zukommen könnte.

Methodik/Methods:

Es wurden bei 3 Radionukliden (F-18, O-15, Ga-68) je 2 Phantommessungen durchgeführt. Die Messungen erfolgten mit einem MOSAIC PET Scanner der Firma Philips an dem Tier-PET Phantom 50/106 der Firma BS Industrieelektronik & Medizintechnik. Das Phantom hat insgesamt 298 Kanäle mit Durchmessern in Stufen von 1,0 mm, 1,5 mm, 2,0 mm, 2,5 mm und 3,0 mm. Die Phantommessungen wurden ohne Schwächungskorrektur mit 0,5 mm Auflösung und unterschiedlichen Methoden (3D Ramla, Ramla, Iterativ, Butterworth-FTB, Gaussian-FTB, Hanning-FTB) rekonstruiert. Zuerst wurde das Auflösungsvermögen bei F-18, O-15 und Ga-68 visuell verglichen. Es wurde dann beim kleinsten gemeinsamen Auflösungsniveau jeweils der mittlere Kontrast (Differenzsignal/Hintergrundsignal) für die obengenannten Rekonstruktionen ermittelt.

Ergebnisse/Results:

Visuell konnten mit F-18 noch 1,5 mm Kanäle, mit O-15 und Ga-68 2,0 mm Kanäle aufgelöst werden, es ergab sich kein nennenswerter Unterschied bezüglich der jeweiligen Rekonstruktionsmethode. Die Kontrastermittlung erfolgte daher bei 2,0 mm Kanaldurchmesser. Hingegen wurde beim semiquantitativen Vergleich der verschiedenen Rekonstruktionsverfahren der höchste Kontrast für jedes Nuklid mit 3D Ramla erzielt. Die mittleren Kontraste für die Rekonstruktion mit 3D Ramla lag bei 1,36 für F-18, bei 1,23 für O15 und bei 0,78 für Ga-68.

Schlussfolgerungen/Conclusions:

Die Phantommessungen im Tier-PET zeigen zum einen eine deutliche Abhängigkeit von Auflösung und Kontrast vom jeweiligen Rekonstruktionsverfahren, wobei der Rekonstruktionsparameter 3D Ramla die besten Ergebnisse erzielte. Zum anderen wurde der Einfluss der mittleren freien Weglänge des jeweiligen Isotops auf die Auflösung demonstriert. Beide Einflussgrößen müssen bei der Anwendung eines Tier-PETs für die zu erreichende Auflösung berücksichtigt werden.