Summary
Aim: We assess the influence of the reconstruction algorithms [OS-EM for the iterative
one vs. a filtered back-projection in Fourier space (DiFT)] on partial volume correction
in PET employing a fully 3D 3-compartment MR based PVcorrection algorithm. The gray
matter voxels in the PET image – after removal of the white matter and cerebrospinal
fluid contribution – are corrected voxel-by-voxel using the image resolution. Material, methods: Phantom measurements and one healthy human brain FDG study were carried out. For
the OSEM reconstruction, a combination of iteration steps and subset numbers (It/Sub)
was used, whereby in case of no-convergence the image resolution had to be fitted.
The results from the DiFT reconstruction were equivalent to those obtained from the
OSEM reconstruction with 10/32 combination for objects with widespread activity concentration.
For the sphere phantom, the mean recovery based on the actual values achieved 99.2%
± 1.8 for all spheres and all reconstruction modes and It/ sub combinations (except
for 2/8). In case of the Hoffman 3D brain phantom the mean recovery of the cortical
regions was 101% ± 1.2 (the increase based on the uncorrected values: 35.5% ± 1.5),
while the subcortical regions reached a mean recovery of 80% with an increase of 43.9%
± 2.5. For the human data, an increase of the metabolized values of several cortical
regions ranged between 42% and 48% independent from the reconstruction mode. Conclusions: Our data show that the 3-compartment fully 3-D MR based PV-correction is sensitive
to the choice of reconstruction algorithms and to the parameter choice. They indicate
that despite improved spatial resolution, the use of the iterative reconstruction
algorithm for PV-correction results in similar recovery factors when compared to a
correction using DiFT reconstruction, insofar the image resolution values are fitted
at the It/Sub combinations.
Zusammenfassung
Ziel: Der Einfluss verschiedener Rekonstruktionsalgorithmen auf die Partialvolumen(PV)-Korrektur
von PET-Daten wird untersucht. Material, Methoden: Ein auf MR-Daten basierender dreidimensionaler 3-Kompartment-PV-Korrekturalgorithmus;
Phantom-Messungen und eine FDGStudie. Im PET-Bild wurden die Voxel der grauen Substanz
mit Hilfe der Bildauflösung nach Entfernung des Beitrages der weißen Substanz und
des Liquors korrigiert. Für die OSEM-Rekonstruktion wurde eine Kombination von Iterationsschritten
und Anzahl von Subsets (It/Sub) benutzt. Bei zur Konvergenz unzureichenden Gesamtiterationsschritten
wurde die Bildauflösung angepasst. Ergebnisse: Die FBPRekonstruktion war äquivalent zu der OSEM-Rekonstruktion mit der 10/32 Kombination
für Objekte mit ausgedehnter Aktivitätsverteilung. Für das Kugelphantom erreichte
die mittlere Wiedergewinnung bezogen auf die Sollwerte 99,2% ± 1,8 für alle Kugeln
und It/Sub Kombinationen (außer für 2/8). Beim Hirnphantom war die mittlere Wiedergewinnung
der kortikalen Regionen 101% ± 1,2 (Anstieg bezogen auf die unkorrigierten Werte:
35,5% ± 1,5), wogegen die subkortikalen Regionen eine mittlere Wiedergewinnung von
80% mit einem Anstieg von 43,9% ± 2,5 erreichten. Für die 18 F-FDG-Daten eines menschlichen Gehirns bewegte sich der Anstieg der metabolischen
Werte in den kortikalen Regionen zwischen 42% und 48%, unabhängig vom Rekonstruktionsmodus.
Schlussfolgerung: Unsere Daten belegen, dass der auf MR-Daten basierende dreidimensionale 3-Kompartment-PV-Korrekturalgorithmus
empfindlich gegenüber der Wahl des Rekonstruktionsalgorithmus und seiner Parameter
ist. Die iterative Rekonstruktion liefert ähnliche Wiedergewinnungsfaktoren im Vergleich
zu einer Korrektur nach einer FBP-Rekonstruktion, wenn die Bildauflösungswerte an
die It/Sub Kombination angepasst werden.
Keywords PET - MR imaging - 3-dimensional partial volume correction - reconstruction - filtered
back-projection - OSEM - phantom experiments
Schlüsselwörter Positronenemissionstomographie - Kernspintomographie - dreidimensionale Partialvolumen-Korrektur
- Rekonstruktion - gefilterte Rückprojektion - OSEM - Phantommessungen