Korekce efektu částečného objemu v obrazech pozitronové emisní tomografie k detekci hypometabolismu

Abstract

Kvalita obrazů pozitronové emisní tomografie fluordeoxy-glukózy (FDG-PET) pro diagnostiku a chirurgickou léčbu epilepsie je limitována zejména jejich nízkým efektivním rozlišením, které může být dále zhoršeno pohybem pacienta při snímání obrazu. Efektivní rozlišení může být zvýšeno korekcí efektu částečného objemu (PVC). V předchozí práci byla navržena metoda automatické detekce hypometabolismu v obrazech FDG-PET zpracovaných PVC. Šířka rozptylové funkce PET skeneru v polovině jejího maxima (FWHM), která byla použita pro PVC, může ovlivnit výsledky detekce. FWHM ale může být v klinické praxi často neznámá. Analyzovány byly obrazy FDG-PET mozku 63 pacientů, kteří byli kandidáti na chirurgickou léčbu epilepsie ve FN Motol. Navržena byla metoda automatického odhadu FWHM, která je založena na odhadu parametrů rozptylové funkce hrany. Metoda byla validována referenčním měřením FWHM na kapilárním fantomu. Byl vyhodnocen vliv pohybu pacienta na odhadnuté hodnoty FWHM. Byl posouzen vliv vstupního parametru FWHM na úspěšnost detekce. Automatický odhad FWHM fungoval dle očekávání a odhadoval přiměřené hodnoty FWHM. Pohyb pacienta jen mírně ovlivňoval výsledky odhadu FWHM. Úspěšnost detekce hypometabolismu kriticky nezávisela na přesném FWHM, které bylo použito pro PVC. Automatický odhad FWHM nebo FWHM uvedená výrobcem jsou v klinické praxi dobrou volbou pro provedení PVC a automatické detekce hypometabolismu. Tyto výsledky umožní soustředit se na další vývoj metody automatické detekce hypometabolismu.

The quality of fluorodeoxyglucose positron emission tomography (FDG-PET) images for diagnostics and presurgical evaluation of epilepsy is limited mainly by their low effective resolution which can be further affected by patient movement during acquisition. Partial volume correction (PVC) can additionally increase the effective resolution of the image. A method for automatic detection of hypometabolism in PVC FDG-PET images was proposed in a previous work. Detection results can be influenced by the full width at half maximum (FWHM) of the scanner point spread function that was used as input for the PVC. However, the FWHM can be often unknown in clinical practice. FDG-PET images of 63 patients who were candidates for surgical treatment of epilepsy in Motol University Hospital were analyzed. A method for automatic estimation of FWHM was proposed that is based on estimating the parameters of edge spread function. The method was validated with reference measurement on the capillary phantom. The influence of patient movement on estimated FWHM was investigated. The effect of input FWHM on the hypometabolism detection performance was evaluated. The automatic FWHM estimation generally performed as expected and returned reasonable values of FWHM. The estimated FWHM was only slightly affected by patient movements. The detection performance was not critically dependent on the precise FWHM used for PVC. Automatically estimated FWHM or FWHM specified by the manufacturer are a good choice for PVC and automatic hypometabolism detection in clinical practice. These results will allow to focus on the further development of the hypometabolism detection method.