Article (Scientific journals)
Resolution improvement and noise reduction in human pinhole SPECT using a multi-ray approach and the SHINE method
Seret, Alain; Vanhove, Christian; Defrise, Michel
2009In Nuklearmedizin, 48 (4), p. 159-165
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Keywords :
Pinhole; SPECT; Reconstruction
Abstract :
[en] Purpose. This work aimed at quantifying the gains in spatial resolution and noise that could be achieved when using resolution modelling based on a multi-ray approach and additionally the Statistical and Heuristic Noise Extraction (SHINE) method in human pinhole single photon emission tomography (PH-SPECT). Methods. PH-SPECT of two line phantoms and one homogeneous cylinder were recorded using parameters suited for studies of the human neck area. They were reconstructed using pinhole dedicated ordered subsets expectation maximisation algorithm including a resolution recovery technique based on 7 or 21 rays. Optionally, the SPECT data were SHINE pre-processed. Transverse and axial full widths at half-maximum (FWHM) were obtained from the line phantoms. The noise was quantified using the coefficient of variation (COV) derived from the uniform phantom. Two human PH-SPECT studies of the thyroid (a hot nodule and a very low uptake) were processed with the same algorithms. Results. Depending on the number of iterations, FWHM decreased by 30 to 50 % when using the multi-ray approach in the reconstruction process. The SHINE method did not affect the resolution but decreased the COV by at least 20 % and by 45 % when combined with the multi-ray method. The two human studies illustrated the gain in spatial resolution and the decrease in noise afforded both by the multi-ray reconstruction and the SHINE method. Conclusion. Iterative reconstruction with resolution modelling allows to obtain high resolution human PH-SPECT studies with reduced noise content. The SHINE method affords an additional noise reduction without compromising the resolution.
[fr] But. Ce travail visait à quantifier les gains en résolution spatiale et bruit qui peuvent être obtenus lorsqu’une méthode multi-rayon, éventuellement assortie de la méthode “Statistical and Heuristic Noise Extraction” (SHINE), est utilisée pour la reconstruction de données de tomographie d’émission monophotonique obtenues avec un collimateur sténopé (S-TEMP) chez l’humain. Méthodes. Des S-TEMP de deux fantômes de lignes capillaires et d’un fantôme cylindrique homogène ont été enregistrées en utilisant des paramètres d’acquisition adaptés à l’exploration de la région cervicale humaine. Elles ont été reconstruites à l’aide d’un algorithme de maximisation de la vraisemblance avec sous-ensembles ordonnés (OSEM) dédié à la géométrie du collimateur sténopé et qui comporte une méthode de recouvrement de la résolution basée sur une approche à 7 ou 21 rayons. Les données ont également été traitées avant reconstruction avec l’algorithme SHINE. Les largeurs à mi-hauteur (LMH) dans le plan transverse et dans la direction axiale ont été mesurées sur les images reconstruites des lignes. Le niveau de bruit dans les images reconstruites a été quantifié par le coefficient de variation (CDV) des coupes du fantôme homogène. Deux S-TEMP de thyroïde humaine (une comportant un nodule chaud masquant et une présentant une très faible captation) ont également été reconstruites dans les mêmes conditions. Résultats. Selon le nombre d’itérations utilisées, la LMH diminuait de 30 à 50 % lorsque l’approche multi-rayon était utilisée dans le processus de reconstruction. La méthode SHINE n’altérait pas la résolution, mais décroissait le CDV de minimum 20 % et d’au moins 45 % lorsqu’elle était associée à la méthode multi-rayon. Les deux études de thyroïde humaine illustrent ces gains en résolution et en rapport signal sur bruit en conditions cliniques d’application de la S-TEMP. Conclusion. Une reconstruction itérative avec modélisation de la résolution spatiale finie permet d’obtenir en S-TEMP des images de haute résolution et de niveau de bruit réduit. La méthode SHINE apporte une réduction supplémentaire du bruit tout en préservant la résolution.
Disciplines :
Radiology, nuclear medicine & imaging
Author, co-author :
Seret, Alain ;  Université de Liège - ULiège > Département de physique > Imagerie médicale expérimentale
Vanhove, Christian;  University Hospital Brussels (UZB) - Brussels - Belgium > Nuclear Medicine Department
Defrise, Michel;  Vrije Universiteit Brussel (VUB) - Brussels - Belgium > Nuclear Medicine Department
Language :
English
Title :
Resolution improvement and noise reduction in human pinhole SPECT using a multi-ray approach and the SHINE method
Alternative titles :
[de] Verbesserte Auflösung und geringeres Bildrauschen bei der Einzelphotonen-Emissions-Tomographie (SPECT) mit Pinhole-Kollimator am Menschen unter Verwendung des Mehrstrahl-Ansatzes und der SHINE-Methode
Publication date :
2009
Journal title :
Nuklearmedizin
ISSN :
0029-5566
eISSN :
2567-6407
Publisher :
Schattauer, Stuttgart, Germany
Volume :
48
Issue :
4
Pages :
159-165
Peer reviewed :
Peer reviewed
Available on ORBi :
since 02 October 2009

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