Upgrade to Pro — share decks privately, control downloads, hide ads and more …

骨SPECT画質評価の現状と課題

 骨SPECT画質評価の現状と課題

JRC2022:第84回核医学部会シンポジウム(2022.4.15)

7116070c946b02d54c9398168c1b1cbd?s=128

ICHIKAWA H.

May 08, 2022
Tweet

More Decks by ICHIKAWA H.

Other Decks in Science

Transcript

  1. ⾻SPECT画質評価の現状と課題 JRC2022 第84回核医学部会 豊橋市⺠病院 放射線技師室 ⾦沢⼤学 医薬保健研究域 研究協⼒員 市川 肇

  2. ROI設定の再現性 部分容積効果・Aliasing 既存ファントムでの評価の課題と対策 専⽤ファントムを⽤いた画質評価 ソフトウェアの精度 ⾃動解析ソフト(Hone Graph)にできること Agenda

  3. l コントラスト l Contrast-to-noise ratio l リカバリ係数 l Coefficient of

    variance l 定量値(Bq/mL, SUV) l Line profile (FWHMも含む) l 検出能 l etc. ファントムを用いた骨SPECTの画質評価 1~15) ROI(VOI)の設定 1) Zeintl J, et al. J Nucl Med. 2010; 51(6). 2) Nakahara T, et al. EJNMMI Res. 2017; 7(53). 3) Zhang R, et al. EJNMMI Phys. 2021;8(66). 4) 市川 肇 他. 日放技学誌. 2015;71(12). 5) 市川 肇 他. 核医学技術. 2017;37(3). 6) 三輪 建太 他.核医学技術. 2017;37(4). 7) 佐越 美香 他.日放技学誌. 2018;74(5). 8) Miyaji N, et al. EJNMMI Res. 2020;10(71). 9) Motegi K et al. Rad Phys Tech. 2020. 10) Ichikawa H, et al. Ann Nucl Med. 2021;35(8). 11) Ichikawa H, et al. Nucl Med comm. 2021;35(8). 12) Ito T, et al. Rad Phys Tech. 2021 13) Fukami M, et al. J Nucl Med Tech. 2021;49(2). 14) Shibutani T, et al. scientificreports. 2021; 11:2644 15) Ichikawa H, et al. Ann Nucl Med. 2022; 36(2).
  4. l ROI(VOI)設定の再現性 11) n Aliasing 誤差 n ピクセル補完の有無 l SPECT画像特性

    n 部分容積効果 n Gibbsアーチファクト 2) l 評価指標に基準値がない n 画像間の比較によって評価 骨SPECT画質評価の課題 2) Nakahara T, et al. EJNMMI Res. 2017; 7(53). 11) Ichikawa H, et al. Ann Nucl Med. 2021;35(8). 放射能分布 減弱係数分布
  5. ROI設定の再現性 TBR 6 Aliasing 17 (部分容積効果の影響は無視)

  6. ROI size: 14.39(3×3 pixels) mm Pixel size: 4.8 mm ROI

    size: 16.78(14×14 pixels) mm Pixel size: 1.2 mm ROI設定の再現性:ピクセル補完 ピクセル補完なし ピクセル補完あり 最大カウント↓ CV↓
  7. Threshold VOI設定 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4

    0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 TBR 6 37 mm (26.5 cm3) Theoretical Maximum Volume Counts Peak Threshold (%) CT画像によるVOI設定 →カウントの過小評価 16) 16) Jonsson L, et al. EJNMMI Phys. 2018;5(1):5. スライス選択が不要
  8. Threshold VOI設定 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 0

    10 20 30 40 50 60 70 80 90 TBR 6 17 mm (2.6 cm3) Theoretical Maximum Volume Counts Threshold (%) 部分容積効果
  9. 0 10 20 30 40 50 60 70 80 10

    20 30 40 Threshold value Sphere diameter (mm) NB TBR6 最適 threshold値 最大 total bone uptake値 TBU = MBV × SUV
  10. 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 0 10 20 30

    40 Recovery coefficient Sphere size (mm) Recovery coefficient Counts RC = Counts Target / Counts Reference Reference
  11. 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 0 10 20 30

    40 Recovery coefficient Sphere size (mm) relative absolute Bq/mL Recovery coefficient
  12. 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 0 10 20 30

    40 Recovery coefficient Sphere size (mm) relative absolute Bq/mL Recovery coefficient SPECT画像の多くは定量画像ではない
  13. 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 0 10 20 30

    40 Recovery coefficient Sphere size (mm) relative(45mm) absolute Recovery coefficient Sagittal Reference
  14. 検出能 17 mm B.G. TBR 6 37 mm 17 mm

    B.G. TBR 6 部分容積効果
  15. 検出能:Rose criteria 17) Contrast-to-noise ratio (CNR) > 5 17) Rose

    A. Vision. 1 ed: Springer US; 1973. 18) Oen SK, et al. EJNMMI Phys. 2019;6(1):16. 病変の検出 Oen SK, et al.18) CNR for detected (green) and non-detected (red) acquisition times than normally used in clinical routine. In general, the PET/CT showed slightly increased CRC and CNR for the OSEM+PSF(+TOF) reconstructions compared to PET/MRI. CRC and CNR in- creased when PSF was incorporated in the reconstruction, and a further increase was found when both PSF and TOF were included. Improvements by PSF and TOF have also been demonstrated previously [4, 13, 15–17, 19, 20], and this indi- cates that these algorithms should be used to increase the possibility of detecting small lesions. PSF is a geometry correction that provides higher and more uniform spatial resolution over the transaxial FOV and will therefore have the most impact at the outer edges of the FOV [32]. The inclusion of TOF increases the signal-to- Fig. 7 Histograms of contrast-to-noise ratio (CNR) for detected (green) and non-detected (red) spheres for a PET/MRI and b PET/CT for all the reconstructions with similar number of true counts for the two systems. The black line represents CNR = 5 (Rose criterion). There are twice as many reconstructions for the PET/CT than for the PET/MRI due to the TOF option Fig. 2 Spherical VOIs placed over the hot spheres in OSEM with PSF and TOF with activity concentration of 8:1 (3 iterations, 2 mm voxel size) (purple: d = 20 mm, cyan: d = 12 mm, green: d = 8 mm, pink: d = 6 mm, orange: d = 5 mm, red: d = 4 mm) and seven spherical background VOIs (yellow: d = 20 mm) (a) (b) Øen et al. EJNMMI Physics (2019) 6:16 Page 7 of 16
  16. ROI設定の再現性 リカバリ係数(部分容積効果) 既存ファントムでの評価の課題と対策 専⽤ファントムを⽤いた画質評価 ソフトウェアの精度 ⾃動解析ソフト(Hone Graph)にできること Agenda

  17. 骨ファントムによる研究 4~16) 腰椎ファントム4,6,7,9) 胸椎ファントム5,6,8,12,15) SIM2 boneファントム10~16) 4) 市川 肇 他.

    日放技学誌. 2015;71(12). 5) 市川 肇 他. 核医学技術. 2017;37(3). 6) 三輪 建太 他. 核医学技術. 2017;37(4). 7) 佐越 美香 他.日放技学誌. 2018;74(5). 8) Miyaji N, et al. EJNMMI Res. 2020;10(71). 9) Motegi K et al. Rad Phys Tech. 2020. 10) Ichikawa H, et al. Ann Nucl Med. 2021;35(8). 11) Ichikawa H, et al. Nucl Med comm. 2021;35(8). 12) Ito T, et al. Rad Phys Tech. 2021 13) Fukami M, et al. J Nucl Med Tech. 2021;49(2). 14) Shibutani T, et al. scientificr eports. 2021; 11:2644 15) Ichikawa H, et al. Ann Nucl Med. 2022; 36(2). 16) Yoshii T, et al. EJNMMI Phys. 2020;7(1).
  18. Scan Me SIM2 boneファントム

  19. 骨SPECT自動解析ソフトウェア:Hone Graph

  20. L#RN- L#RN- L#RN- NN NN ϦϑΝϨϯε෦ ਖ਼ৗ௣ମ 13 mm 17

    mm 22 mm 28 mm ᑜಥى ٿঢ়໛ٖපม ௣ମ ԣಥى ഏʢλϑϥϯάϑΝϯτϜʣ όοΫάϥ΢ϯυ NN Target-to-normal bone ratio 6: i6 protocol
  21. Hone Graph: Image analysis procedure 1 ߶ମม׵ (SPM2) ϦαϯϓϦϯά (1º1º1

    mm3) 2 VOI template matching Χ΢ϯτଌఆɾ෺ཧධՁࢦඪͷܭࢉ 3 Detectability scoreͷࣗಈ෼ྨ 4 Report දࣔ
  22. Report Fig.5 結果レポートの例 画像間の比較も可能 個々の画像の良し悪しが判断可能 Iteration 崽崉崌嵓1R 崽崉崌嵓੡ ⋇ ,

    ⋈ , ⋉ , ⋊ , ⋋ , ⋌ , ⋍ , ⋎ , ⋏ , ⋐ 崽崉崌嵓1R    ⋇    ⋈    ⋉    ⋊    ⋋    ⋌    ⋍    ⋎    ⋏    ਫ਼ল૨  PP PP PP PP                                     &15 PP PP PP PP                                     &9 %* %RQH                   ):+0 PP +RU 7DQ                   'HWHFWDELOLW\ PP PP PP PP PP PP PP PP     PP PP PP PP     PP PP PP PP     PP PP PP PP     PP PP PP PP     PP PP PP PP     PP PP PP PP     PP PP PP PP     PP PP PP PP     &9 %* %RQH %* %RQH   %* %RQH   %* %RQH   %* %RQH   %* %RQH   %* %RQH   %* %RQH   %* %RQH   %* %RQH   12 84 18 24 30 36 72 60 48
  23. 検者内再現性 検者間再現性 Hone Graph 1.7% (1.2–2.2) 0% 手動法 13.2% (5.4–24.6)

    39.6% (18.3–55.8) 再現性 位置情報のみが異なる7組のSPECT画像を4名の核医学専門技師がCNRを測定
  24. Hone Graph Gold standard 1 2 3 4 Total 1

    22 0 0 0 22 2 0 2 0 0 2 3 0 1 26 1 28 4 0 0 6 38 44 Total 22 3 32 39 96 Detectability score PA; 91.7% κ係数; 0.93 DS: 1. Poor 2. Average 3. Adequate 4. Excellent
  25. まとめ l Bodyファントムでの画質評価の課題と対策 l 自動解析ソフトウェアにできること l 今後の課題 ü 画質評価指標の基準値の策定 ü

    定量画像に対する評価方法 ü 陰性病変の評価 Scan Me