优化贝叶斯惩罚似然法的低计数PET重建模拟低剂量PET显像

作者：阮伟伟; 刘芳; 舒华; 胡佳; 兰晓莉^*

来源：中华核医学与分子影像杂志, 2023, 43(12).

• 肿瘤
• 正电子发射断层显像术
• 磁共振成像
• 脱氧葡萄糖F18
• 贝叶斯定理
• 算法
• 图像处理, 计算机辅助
• 低剂量

目的研究贝叶斯惩罚似然法(BPL)图像重建及其优化算法是否能提升低计数全身PET重建图像质量。方法回顾性分析2023年1月至2023年6月于华中科技大学同济医学院附属协和医院核医学科行18F-FDG一体化PET/MR全身显像的8例[男5例、女3例, 年龄(67.2±6.3)岁]患者的PET/MR图像。采用4种方式对list数据进行重建, 分别为25%计数常规重建(组1)、100%计数常规重建(组2)、25%计数BPL重建(组3)及25%计数优化BPL重建(组4), 获得32幅全身PET图像。测量4组全身PET图像不同ROI的SUVmax、SUVmean、肿瘤代谢体积(MTV), 计算病灶糖酵解总量(TLG)和图像质量评价参数[病灶/背景比(L/B)和图像信噪比(SNR)]。利用重复测量方差分析和Friedman检验比较以上参数在4组中的差异;利用Bland-Altman(BA)图对比BPL重建与优化后BPL重建结果分别与100%计数常规重建的定量差异。结果组间比较中, 除肌肉SUVmean外(F=0.38,P=0.767), 其余ROI的SUVmax和SUVmean差异均有统计学意义(F值:8.15～36.08,χ2=18.15, 均P<0.01), MTV和L/B的差异均有统计学意义(χ2值:10.65、13.35, P值:0.014、0.004), 而TLG(χ2=4.95, P=0.175)和SNR(F=2.64, P=0.076)的差异均无统计学意义。两两比较中, 组2与组3的差异最明显(均P<0.05)。与组2相比, 组4中小脑皮质和病灶SUVmax以及小脑皮质SUVmean无明显变化(均P>0.05), MTV和L/B也无明显变化(均P>0.05)。另外, 与组1相比, 组2肝脏和肌肉SUVmax均下降(均P<0.05), 组4指标则无明显变化(均P>0.05)。BA图显示, 组4与组2的SUV、MTV、TLG定量值的差异明显小于组3与组2的差异。结论 BPL重建能提升低计数PET中降低的病灶检出率, 但会引起病灶定量值的明显改变。优化后的BPL重建能解决这一问题。

• 单位
  华中科技大学同济医学院附属协和医院