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양전자방출단층영상기기(PET)의 검출기 응답특성을 이용한 영상 개선 연구
Image quality enhancement based on detector response function in positron emission tomography

  • 사업명

    원자력연구기반확충사업

  • 과제명

    양전자방출단층영상기기(PET)의 검출기 응답특성을 이용한 영상개선 연구

  • 주관연구기관

    고려대학교
    Korea University

  • 연구책임자

    이기성

  • 보고서유형

    최종보고서

  • 발행국가

    대한민국

  • 언어

    한국어

  • 발행년월

    2010-08

  • 과제시작년도

    2009

  • 주관부처

    교육과학기술부

  • 사업 관리 기관

    한국연구재단

  • 등록번호

    TRKO201000013324

  • 과제고유번호

    1345099231

  • DB 구축일자

    2013-04-18

  • 초록 


    In these days, many studies of image reconstruction based on detector response function to improve image resolution are processin...

    In these days, many studies of image reconstruction based on detector response function to improve image resolution are processing. The interests for the response function are going high with many results of the studies in the clinical field. Detector response function is one of the major factors which impact on image quality, usually in bad ways. We analyzed the effect of detector response function on image quality and developed the way to improve image quality according to the analysis. The positron emission tomography (PET) designed for mouse imaging was used. There are several important physical effects that may effect on image quality, positron range, coincident photon count levels, annihilation photon acollinearity and detector point-spread function (PSF). To do modeling of these effects, multiple realization of sinogram generated with varying levels of each effects was required. Filtered-back-projection (FBP), ordered subsets expectation maximization (OSEM) and OSEM with non-stationary detector blurring (OSEM(DB)) were used for reconstruction of sinogram. Two figures of merit was measured to estimate the image quality with respect to quantitation and detection task performance. one was root mean square error (RMSE) and the other was recovery coefficient (RC). With the results, the detector PSF changed according to the spatial distance from the center of the FOV makes significant variations in quantitation and detection performance. In addition, for quantitation task performance resolution is more important than sensitivity. However, when it comes to detection, sensitivity is more considerable issue. This analytical simulation model can be the method faster than Monte Carlo simulation that has been widely used for estimating task performance of small animal PET system but Monte Carlo methods is also used to measure system parameters. The goal of this study is drawing one of the important factors, detector response function, that hinder the resolution of PET system, analyzing the effects of detector response function on image quality and developing the way to improve the image quality with this analysis


    최근 들어 PET에 대한 검출기 응답특성에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 미리 시뮬레이션을 통해 추출된 응답특성을 영상재구성에 반영시켜 해상도를 증대시키는 연구들이 그것이다. 많은 연구 성과들을 바탕으로 세계적으로 임상시스템에...

    최근 들어 PET에 대한 검출기 응답특성에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 미리 시뮬레이션을 통해 추출된 응답특성을 영상재구성에 반영시켜 해상도를 증대시키는 연구들이 그것이다. 많은 연구 성과들을 바탕으로 세계적으로 임상시스템에서의 검출기 응답특성에 대한 관심이 매우 높아지고 있다. 이번 연구에서 사용되는 작은 동물을 위한 PET 장치같은 이런 높은 해상도를 가진 영상 시스템에서 영상의 질에 영향을 미칠 수 있는 중요한 물리적인 요소들에는 양전자 비정, annihilation photon acollinerity, 검출기 점 확산함수 그리고 우연 광자 검출 지수 (즉, 통계 잡음)이다. 다양한 정도의 물리적 요소들을 가지고 여러 번 구현된 분석적인 시뮬레이션 안에 이런 영향들의 모형화가 포함된다. 영상의 재구성에는 여과역투사(FBP), OSEM 그리고 일정하지 않은 검출기 흐려짐 현상을 고려한 OSEM(DB) 방법들이 사용되었다. 수량화의 검출 과제 수행을 고려하여 영상의 질을 평가하기 위해서 두 가지의 성능 지수를 측정했다. 첫째는 평균 제곱근 오차(Root Mean Square Error, RMSE)이고, 둘째는 회복 계수 (Recovery Coefficient, RC)이다. 이 결과로 유효시야의 중심에서부터의 거리에 따라 변하는 검출기 점 확산 함수가 수량화와 검출 수행에서의 상당한 변화를 만드는 것을 알 수 있다. 또한 수량화 과제 수행에서는 해상도가 민감도보다 중요함을 의미한다. 민감도는 검출의 관점에서는 더 중요한 요소이다. 이 분석적인 시뮬레이션 모델은 기존에 사용되는 몬테카를로 시뮬레이션 보다 더 빠르게 작은 동물을 위한 PET 장치의 과제 수행 평가를 할 수 있다. 하지만 몬테카를로 방법도 시스템 변수들을 측정하기 위해 필요하다. 즉, 이 연구의 목적은 PET 시스템의 분해능을 저해하는 주요 요소 중의 하나인 검출기 응답특성을 도출하여 이를 분석하고 반영하여 영상 품질 개선방안을 개발하는 것이다


  • 목차(Contents) 

    1. 최종보고서(원자력대학생용) ...1
    2. 요약 ...2
    3. 1. INTRODUCTION ...3
    4. 2. Preliminary research ...3
    5. 2-1. Positron range ...3
    6. 2-2. Figure of merit (FOM) ...4
    7. 2-3. Detector ...
    1. 최종보고서(원자력대학생용) ...1
    2. 요약 ...2
    3. 1. INTRODUCTION ...3
    4. 2. Preliminary research ...3
    5. 2-1. Positron range ...3
    6. 2-2. Figure of merit (FOM) ...4
    7. 2-3. Detector Blurring PSF ...4
    8. 3. MATERIAL AND METHOD ...5
    9. 3-1. The MiCE system ...5
    10. 3-2. modeling procedures ...6
    11. 3-3. Image Figures of Merit ...8
    12. 3-4. Detector Blurring PSF ...9
    13. 4. RESULTS ...9
    14. 4-1. Number of iterations ...9
    15. 4-2. Investigation of noise characteristics ...9
    16. 5. CONCLUSION ...11
    17. References ...12
  • 참고문헌

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