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六分钟了解核医学——SPECT空间分辨率

2021-05-29 21:21          核医学 SPECT 辐射成像

SPECT性能参数
SPECT的中文全称是单光子发射计算机成像系统,是核医学科最常见的设备。如何判断一台SPECT的好坏呢?SPECT的使命就是得到能够反映微小病灶和细节信息的图像,而空间分辨率是图像中可辨别的最小细节的度量。毫无疑问,空间分辨率就是判断SPECT好坏的重要参数啦。
SPECT分辨率
作为一台由准直器、晶体、电子架构和数据重建整个影像链组成的成像系统,空间分辨率远远比某度上解释的复杂得多。请看下图:

图片在不使用准直器时,单纯晶体的分辨率称为固有空间分辨率,单纯准直器的分辨率称为几何空间分辨率。而临床显像中必须要装有准直器,因此系统空间分辨率才能反映晶体和准直器的综合性能(公式如下):

那么系统空间分辨率是否为最终体现临床效能的参数呢?显然不是的,这是因为最终临床图像的生成一定要有重建算法,重建空间分辨率才真正反应SPECT临床性能
重建空间分辨率
我们可以与单反相机构造做一个类比,镜头类似于SPECT的准直器,感光器件类似于SPECT的晶体,镜头和感光器件共同决定了相机的拍照性能。但是最终图像的质量还跟单反相机内部芯片的图像处理方式有关,比如强光、弱光、抖动以及夜景等拍摄场景下,我们需要选择不同的图像处理方式以呈现最佳的成片效果。所以说,在同样的相机性能条件下,图像的处理方式才是决定最终照片质量的关键因素

早期SPECT采用FBP重建算法,重建空间分辨率在7.5mm左右,部分容积效应严重,图像模糊。所以FBP重建算法现已很少用于临床。与FBP相比,OSEM在相对低计数的核医学应用场景下能够呈现出更高质量的图像,因此已成为PET和SPECT最常用的图像重建算法。
为了实现更好的重建空间分辨率,SPECT厂家陆续引入3DOSEM高级三维迭代重建,包括西门子的Flash3D和GE的Evolution[1,2]。以Flash3D为例,在3DOSEM重建算法的基础上,引入了衰减校正、散射校正、3D降噪模型、探头方向和位置信息的校正,可以带来最佳约4mm的重建空间分辨率。
小结
这次内容介绍了SPECT空间分辨率。晶体决定固有分辨率,准直器决定几何分辨率,二者共同决定了SPECT的系统分辨率。而实际临床应用场景中,SPECT需要配合高质量的图像重建算法,也就是OSEM算法,才能最终获得最佳的重建空间分辨率,从而得到最佳的图像质量。
希望这些小的知识点能给大家的临床和科研工作有帮助。


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