High resolution reconstruction of PET images using the iterative OSEM algorithm

Ziel: Verbesserung der raumlichen Auflosung in der Positronenemissionstomographie (PET) durch Beruck-sichtigung der Abbildungseigenschaften des Scanners bei der iterativen Bildrekonstruktion. Methodik: Alle Messungen erfolgten am Ganzkorper-PET- System ECAT EXACT HR+ im 3D-Modus. Die 3D-Sino-gramme wurden mit dem Fourier-Rebinning-Algorithmus (FORE) in 2D-Sinogramme umsortiert, so dass fur die Bildrekonstruktion 2D-Algorithmen eingesetzt wurden. Die Abbildungseigenschaften des Scanners wurden durch eine raumlich veranderliche Linienabbildungsfunktion (LSF) charakterisiert, die mit Kupfer-64-Linienquellen vermessen wurde. Diese Information wurde verwendet, um die physikalischen Prozesse, die bei der PET-Mes-sung zur Auflosungsverschlechterung fuhren, bei der 2D-Bildrekonstruktion mit dem iterativen OSEM-Algo-rithmus zu berucksichtigen. Um die Abbildungseigen-schaften des hochauflosenden OSEM-Algorithmus zu evaluieren, wurden Messungen an einem Zylinder-, dem Hotspot-Jaszczack- und dem Hoffmann-3D-Brain-Phantom sowie Patientenuntersuchungen analysiert. Ergebnisse: Die Abbildungscharakteristika des Scanners konnten durch eine Gauss-formige LSF beschrieben werden, deren Halbwertsbreite von 4,8 mm im Zentrum auf 5,5 mm im radialen Abstand von 10,5 cm zu-nimmt. Durch die Einbeziehung der LSF in die Iterations-formel konnte die raumliche Auflosung uber das be-trachtete Gesichtsfeld auf 3,0 bzw. 3,5 mm verbessert werden. Die Auswertung ergab, dass der hochauflosen-de OSEM-Algorithmus zu einer besseren Kontrastauf-losung in den Aktivitatsverteilungen fuhrt und zu einer erhohten Genauigkeit bei der Quantifizierung von Akti-vitatskonzentrationen in kleinen Strukturen, ohne dass es zu einem Anstieg des Bildrauschens oder gar zur Ausbildung von Artefakten kommt. Schlussfolgerung: Die Orts- und Kontrastauflosung von PET-Bildern kann durch den evaluierten Restaurations-algorithmus deutlich verbessert werden, was fur die Untersuchung von Patienten mit Hirnerkrankungen als auch von Kleintieren von Interesse ist.