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基于硅光电倍增管和传统光电倍增管两种机型PET/CT临床成像条件下性能研究

中华放射医学与防护杂志 2024年第5期44卷 428-435页

作者：苏雪松耿建华王奕斌王雪鹃郑容李静国家癌症中心、国家肿瘤临床医学研究中心、中国医学科学院北京协和医学院肿瘤医院核医学科北京100021

目的研究新一代硅光电倍增管(SiPM)正电子发射断层扫描与X射线计算机断层成像设备(PET/CT)与传统光电倍增管(PMT)PET/CT空间分辨力及图像质量,探讨不同的PET光电转换器(PMT与SiPM)和***算法对PET空间分辨力、定量精度和图像质量的影响... 详细信息

目的研究新一代硅光电倍增管(SiPM)正电子发射断层扫描与X射线计算机断层成像设备(PET/CT)与传统光电倍增管(PMT)PET/CT空间分辨力及图像质量,探讨不同的PET光电转换器(PMT与SiPM)和***算法对PET空间分辨力、定量精度和图像质量的影响。方法分别使用GE Discovery Elite型PET/CT(PMT PET/CT)和GE Discovery Meaningful Insights(MI)型PET/CT(SiPM PET/CT)对椭圆分辨力模体和NEMA NU2⁃2018图像质量模体成像。使用OSEM+PSF+TOF(VPFX⁃S)算法对所有模体原始数据进行图像重建,MI采集的模体数据额外使用***算法重建,β取值范围150~550,间隔100。计算分辨力模体中5条线源在3个层面的径向、切向和轴向半高宽(FWHM)并求平均值。计算图像质量模体中小球的恢复系数(RC)、对比度百分比(CRC)、对比噪声比(CNR)、背景变异百分比(PBV)、背景变异系数(BCV)和不同图像层面肺插件残余误差(RE)。结果MI(VPFX⁃S)与Elite相比,在径向、切向和轴向FWHM分别降低4.25%~13.58%、7.00%~13.22%和6.02%~36.14%,小球RCmax无明显差异。MI(VPFX⁃S)提高小球CRC(10.17%~38.89%)与CNR(38.31%~94.95%),降低PBV(26.20%~33.82%)与BCV(31.29%~35.97%)。MI(***)与MI(VPFX⁃S)相比,在径向、切向和轴向FWHM分别降低6.49%~45.02%、7.80%~35.60%和13.31%~36.80%,提高小球CNR(38.31%~94.95%),并降低PBV(26.20%~33.82%)与BCV(6.64%~10.31%),RC无明显差异。MI(***)得到的CNR、RE和径向、切向、轴向FWHM均随β增大而增大,RC、CRC、PBV和BCV均随β增大而减小。结论在使用VPFX⁃S重建条件下,与PMT PET/CT相比,新一代SiPM PET/CT在空间分辨力、热灶对比度与探测能力和背景噪声方面均有所提高。相较于OSEM,***算法改善了空间分辨力、定量精度与图像质量,但与β的选择有关。β值影响***算法带来的收益,对小病灶的最大定量值影响最为明显,这点对提高临床诊断能力尤为重要。

关键词：正电子发射断层扫描传统光电倍增管硅光电倍增管空间分辨力图像质量

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