Επίδραση συνθηκών λήψης και αλγορίθμων ανακατασκευής στις ημιποσοτικές μετρήσεις τομογραφικών εικόνων με SPECT γάμμα camera
Creators: name: Γιάνκο Ελευθερία Γιώργου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2024
Subjects: Απεικονιστική Τομογραφία (SPECT)
Ανακατασκευή Τομογραφικών Εικόνων
Αξιολόγηση Ποιότητας Εικόνας
SPECT Gamma Camera
Tomographic Images
Image Quality

description: Αυτή η διπλωματική εργασία διερευνά την επίδραση διάφορων αλγορίθμων ανακατασκευής και συνθηκών λήψης στην ποιότητα των τομογραφικών εικόνων που αποκτώνται με τη χρήση γ-κάμερας SPECT. Η μελέτη χρησιμοποιεί ένα ομοίωμα Jaszczak για τη σύγκριση της αποτελεσματικότητας διαφόρων τεχνικών ανακατασκευής, βασιζόμενες σε μεθόδους επαναληπτικής ανακατασκευής. Οι κύριοι παράγοντες που αξιολογούνται είναι η ομοιομορφία, ο θόρυβος, η αντίθεση για δύο σφαίρες με διαφορετικό όγκο και η διακριτική ικανότητα. Πραγματοποιήθηκαν τέσσερις διαφορετικές τομογραφικές λήψεις, καθεμία με διαφορετικά χαρακτηριστικά (χρόνος απόκτησης, τροχιά, μέθοδος διόρθωσης σκέδασης) και οι περιοχές ενδιαφέροντος (ROIs) σχεδιάστηκαν τόσο στην ομοιογενή περιοχή όσο και στην περιοχή με τις σφαίρες, για να μετρηθεί η ομοιομορφία, ο θόρυβος και η αντίθεση αντίστοιχα. Για να καθοριστούν τα επίπεδα θορύβου και η διακριτική ικανότητα που σχετίζονται με κάθε προσέγγιση ανακατασκευής, διεξήχθησαν τόσο οπτικές επιθεωρήσεις όσο και ποσοτικές αναλύσεις. Η μέθοδος ζευγών γραμμών, μια καθιερωμένη τεχνική στα συστήματα απεικόνισης CT που χρησιμοποιείται από την General Electric Company, χρησιμοποιήθηκε επίσης για την αξιολόγηση της χωρικής ανάλυσης συγκρίνοντας ζευγάρια γραμμών (διαφορετικές ομάδες ράβδων) εντός του δυναμικού εύρους του συστήματος απεικόνισης. Παρατηρήθηκε ελάχιστη διακύμανση στις μετρήσεις. Συγκεκριμένα, τα αποτελέσματα δείχνουν ότι οι τεχνικές επαναληπτικής ανακατασκευής, ιδιαίτερα όταν συνδυάζονται με διόρθωση εξασθένησης βασισμένη σε CT, βελτιώνουν σημαντικά την ποιότητα της εικόνας μειώνοντας τον θόρυβο και αυξάνοντας την αντίθεση. Αντίθετα, η διόρθωση σκέδασης δεν παρείχε βελτιώσεις στην ποιότητα της εικόνας, καθώς παρατηρήθηκε ότι εισήγαγε πρόσθετο θόρυβο σε όλες τις ανακατασκευές. Επιπλέον, η εφαρμογή φίλτρων επεξεργασίας όπως Butterworth και Hann βρέθηκε να βελτιώνει την ομαλότητα των εικόνων, διευκολύνοντας έτσι την ερμηνεία τους. Όσον αφορά τον χρόνο απόκτησης και τη γεωμετρία της τροχιάς, τα ευρήματά μας υποδεικνύουν ότι ένας μεγαλύτερος χρόνος απόκτησης και η χρήση της λειτουργίας περιγράμματος σώματος οδήγησαν σε ανώτερα αποτελέσματα σε όλα τα μετρηθέντα χαρακτηριστικά. Επιπλέον, η ανάλυση αποκαλύπτει ότι ο λόγος πλησιάζει κοντά στο 1 υποδεικνύει μια ομοιογενή περιοχή, ενώ ένας λόγος μεγαλύτερος από 1 σημαίνει ευδιάκριτες ομάδες ράβδων. Λόγοι κάτω από 1 υποδηλώνουν ότι το σύστημα δεν μπορεί να διακρίνει αποτελεσματικά μεταξύ των ομάδων ράβδων λόγω συγκρίσιμων επιπέδων θορύβου, υπογραμμίζοντας τη σημασία της ελαχιστοποίησης του θορύβου για την επίτευξη υψηλής ποιότητας εικόνων. Συμπερασματικά, αυτή η μελέτη υπογραμμίζει τη σημασία της επιλογής κατάλληλων μεθόδων ανακατασκευής και διαδικασιών διόρθωσης για τη βελτίωση της απεικόνισης SPECT. Τα ευρήματα αναδεικνύουν τη δυνατότητα των επαναληπτικών προσεγγίσεων να βελτιώσουν την ακρίβεια της διάγνωσης ενισχύοντας τη διαύγεια και την ανάλυση των εικόνων, προσφέροντας έτσι οφέλη στην κλινική πρακτική και τα αποτελέσματα για τους ασθενείς.
description: This thesis investigates the impact of various reconstruction strategies and acquisition parameters on the quality of tomographic images acquired using a SPECT gamma camera. The study employs a Jaszczak Phantom to compare the efficacy of several reconstruction techniques, based on Iterative Reconstruction Methods. The primary factors assessed are uniformity, noise, contrast for two spheres with different volume, and spatial resolution. Four different tomographic scans were taken, each of them with different characteristics (acquisition time, orbit, scatter correction method) and ROIs were designed in the homogenous area and in the area with the spheres as well, in order to measure the uniformity, noise and contrast respectively. To determine the spatial resolution and noise levels associated with each reconstruction approach, we conducted both visual inspections and quantitative analyses. The line pair method, a well-established technique in CT imaging systems used by the General Electric Company, was also employed to evaluate spatial resolution by comparing paired lines (different groups of rods) within the imaging system's dynamic range. Minimal variation was observed in the measurements. Specifically, the results demonstrate that iterative reconstruction techniques, especially when combined with CT-based attenuation correction, significantly enhance image quality by reducing noise and increasing contrast. In contrast, scatter correction did not yield improvements in image quality, as it was observed to introduce additional noise across all reconstructions. Furthermore, the application of processing filters such as Butterworth and Hann was found to improve the smoothness of the images, thereby facilitating their interpretation. Regarding acquisition time and orbit geometry, our findings indicate that a longer acquisition time and the use of body contour mode resulted in superior outcomes across all measured characteristics. Moreover, the analysis reveals that a ratio close to 1 indicates a homogeneous area, while a ratio greater than 1 signifies higher spatial resolution. Ratios below 1 imply that the system is unable to effectively distinguish between the rod groups due to comparable noise levels, underscoring the importance of minimizing noise to achieve high-quality images. In conclusion, this study underscores the significance of selecting appropriate reconstruction methods and correction procedures to enhance SPECT imaging. The findings highlight the potential of iterative approaches to improve diagnostic accuracy by enhancing image clarity and resolution, thereby benefiting clinical practice and patient outcomes.
description: Συμμετέχουν τα Τμήματα ΑΠΘ:– Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών
description: – Ιατρικής– Χημικών Μηχανικών– Μηχανολόγων Μηχανικών– Πληροφορικής– Βιολογίας