Evaluation of Scatter Correction using a Single Isotope for Simultaneous Emission and Transmission Data

Summary

Photon scatter is one of the most important factors degrading the quantitative accuracy of SPECT images. Many scatter correction methods have been proposed. The single isotope method was proposed by us. Aim: We evaluate the scatter correction method of improving the quality of images by acquiring emission and transmission data simultaneously with single isotope scan. Method: To evaluate the proposed scatter correction method, a contrast and linearity phantom was studied. Four female patients with fibromyalgia (FM) syndrome and four with chronic back pain (BP) were imaged. Grey-to-cerebellum (G/C) and grey-to-white matter (G/W) ratios were determined by one skilled operator for 12 regions of interest (ROIs) in each subject. Results: The linearity of activity response was improved after the scatter correction (r = 0.999). The y-intercept value of the regression line was 0.036 (p <0.0001) after scatter correction and the slope was 0.954. Pairwise correlation indicated the agreement between nonscatter corrected and scatter corrected images. Reconstructed slices before and after scatter correction demonstrate a good correlation in the quantitative accuracy of radionuclide concentration. G/C values have significant correlation coefficients between original and corrected data. Conclusion: The transaxial images of human brain studies show that the scatter correction using single isotope in simultaneous transmission and emission tomography provides a good scatter compensation. The contrasts were increased on all 12 ROIs. The scatter compensation enhanced details of physiological lesions.

Zusammenfassung

Die Photonenstreuung gehört zu den wichtigsten Faktoren, die die quantitative Genauigkeit von SPECT-Bildern vermindern. Es wurde eine ganze Reihe von Methoden zur Streuungskorrektur vorgeschlagen. Von uns wurde die Einzelisotopen-Methode empfohlen. Ziel: Wir untersuchten die Streuungskorrektur-Methode zur Verbesserung der Bildqualität durch simultane Gewinnung von Emissions- und Transmissionsdaten mittels Einzelisotopen-Scan. Methode: Zur Beurteilung der empfohlenen Streuungskorrektur-Methode wurde ein Kontrast- und Linearitäts-Phantom untersucht. Aufnahmen von vier Patientinnen mit Fibromyalgie-(FM)-Syndrom und von vier Patientinnen mit chronischen Rückenschmerzen (BP: back pain) wurden angefertigt. Ein erfahrener Untersucher bestimmte bei jeder Patientin das Verhältnis graue Substanz/ Cerebellum (G/C) und graue Substanz/weiße Substanz (G/W) für 12 »Regions of Interest« (ROIs). Ergebnisse: Die Linearität der Aktivitätsreaktion war nach der Streuungskorrektur verbessert (r = 0,999). Der Wert für den y-Achsenabschnitt der Regressionsgeraden betrug nach der Streuungskorrektur 0,036 (p <0,0001), der Gradient 0,954. Die paarweise Korrelation zeigte die Übereinstimmmung zwischen den Bildern ohne und mit Streuungskorrektur. Die rekonstruierten Schnittbilder vor und nach der Streuungskorrektur lassen eine enge Korrelation bezüglich der quantitativen Genauigkeit der Radionuklid-Konzentration erkennen. Für die G/C-Werte ergeben sich signifikante Korrelationskoeffizienten zwischen Originaldaten und korrigierten Daten. Schlußfolgerung: Die transaxialen Bilder der Untersuchungen am menschlichen Gehirn zeigen, daß die Streuungskorrektur mittels Einzelisotop bei simultaner Transmissions- und Emissionstomographie zu einer guten Kompensation der Streuung führt. Die Kontraste wurden in allen 12 ROIs verstärkt. Die Streuungskompensation verbesserte Details der physiologischen Läsionen.

Key words

Attenuation correction - fan-beam collimator - scatter correction - single photon emission computed tomography - transmission computed tomography

Schlüsselwörter

Abschwächungskorrektur - Fächerstrahl-Kollimator - Streuungskorrektur - Single-Photon-Emissions-Computertomographie - Transmissions-Computertomographie

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