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

作     者：苏雪松 耿建华 王奕斌 王雪鹃 郑容 李静 Su Xuesong;Geng Jianhua;Wang Yibin;Wang Xuejuan;Zheng Rong;Li Jing

作者机构：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 

出 版 物：《中华放射医学与防护杂志》 (Chinese Journal of Radiological Medicine and Protection)

年 卷 期：2024年第44卷第5期

页      面：428-435页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 

主　　题：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 

摘      要：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Q.Clear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Q.Clear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(Q.Clear)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(Q.Clear)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,Q.Clear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Q.Clear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。