TOF özelliği olan ve TOF özelliği olmayan PET/BT sistemlerinde görüntü kalitesinin karşılaştırılması
Comparison of image quality in TOF and non-TOF PET / CT systems
Yazar: YAĞMUR İDİL ULUSOY
Danışman: PROF. DR. MUSTAFA DEMİR
İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Nükleer Tıp Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Radyoloji ve Nükleer Tıp = Radiology and Nuclear Medicine
Dizin: Fantomlar-görüntüleme = Phantoms-imaging ; Görüntü kalitesi = Image quality ; Pozitron emisyon tomografi = Positron-emission tomography ; Veri yorumlama-istatistiksel = Data interpretation-statistical ; Üç boyutlu yeniden yapılandırma = Three dimensional reconstruction

Özet:
PET/BT cihazındaki TOF özelliğinin görüntü kalitesine ve lezyon SUV (standard uptake value) değeri üzerindeki etkisini araştırılması amaçlanmıştır. Çalışmamız fantom ve hasta çalışması olarak iki aşamada yapılmıştır.
Çalışmanın ilk aşamasında, insan vücudu gövdesini taklit eden lezyonlar içeren bir fantom (IQ fantomu) kullanılarak TOF'lu ve TOF'suz PET/BT cihazlarında çekimler yapıldı. Fantom çekimlerinin görüntü kalitesi parametreleri; AC (aktivite konsantrasyonu), C (kontrast), CNR (kontrast gürültü oranı) ve yüzde background değişimleri fantoma konulan sabit aktivite konsantrasyonu referans alınarak değerlendirildi. Çalışmamızın bu aşamasında PET cihazına özgün olarak geliştirdiğimiz plexiglas malzemeden yapılmış bir uzaysal ayırma gücü fantomu tasarlanmıştır. Fantomların TOF'lu ve TOF'suz olarak çekimleri ve rekonstrüksiyonları yapılmış, ek olarak TOF özelliği olmayan PET/BT cihazında çekimi tekrarlanmıştır. Üç farklı rekonstrüksiyonda yarı yükseklikteki tam genişlik (FWHM) ve onda bir yükseklikteki tam genişlik (FWTM) değerleri hasaplanarak karşılaştırılmıştır. İkinci aşamada, klinik hasta görüntülerinden yararlanılmış, spesifik hasta görüntüsünün TOF'lu ve TOF algoritması devredışı bırakılarak rekonstrüksiyonu yapılmıştır. Lezyonların görüntü kalitesi parametreleri AC, C, CNR, LBR (lezyon background aktivitesi oranı) belirlenerek TOF'lu ve TOF'suz değerler kıyaslanmıştır. Eşdeğişken (kovaryant) faktörler istatistik yöntemlerle analiz edilmiştir.
Aynı tarama sürelerine sahip TOF görüntüleri, farklı çaplardaki küreler ve klinik görüntülerde gözlenenden daha düşük LBR oranı altında, lezyon saptanabilirliği ve görüntü kalitesi iyileştirmesi açısından konvansiyonel görüntülerden daha iyi performans göstermiştir. Uzaysal rezolüsyon FWHM ve FWTM değerlerinin TOF'lu rekonstrüksiyonda konvansiyonel rekonstrüksiyonlara göre daha iyi (düşük değerde) hesaplanmıştır. Hasta lezyon analizlerinde TOF'lu ve TOF'suz AC, C, CNR, LBR değerleri arasında anlamlı fark bulunmuştur. İstatistiksel analizler sonucunda, konvansiyonel görüntülere göre TOF iyileştirmesinin, lezyonun CFOV'dan (görüş alanı merkezi) uzaklığıyla korelasyonu gözlenmiş olup aralarında neden sonuç ilişkisi saptanmıştır.

Abstract:
This thesis aims to evaluate the effect of TOF on PET image quality and lesion SUV (standard uptake value) in clinical practice with two phases as phantom study and clinical patient study.
In the first phase, TOF and non-TOF PET/CT devices were tested using a phantom mimicking the human body trunk containing lesions by following the standart regulations of whole body imaging. Image quality parameters AC (activity concentration), C (contrast), CNR (contrast to noise ratio) and background variabilty were compared with known activity concentration and TOF images. In the second study, the spatial resolution phantom was designed for the PET device. Reconstruction was performed with TOF and without TOF, and additionally, repeated on a non-TOF PET/CT device. Full width half maximum (FWHM) and full width tenth maximum (FWTM) values were compared in three different reconstructions. In the third study, clinical patient images were used, and the specific patient image was reconstructed with TOF and without TOF. Image quality parameters of the lesions were determined and the values with and without TOF information were compared. The covariant factors were analyzed by statistical methods.
TOF images with the same scan times performed better than conventional images in terms of lesion detectability and image quality improvement, with a lower LBR (ratio of lesion to background) than observed in clinical images for different sphere diameters. Spatial resolution FWHM and FWTM values with TOF were comparable but lower than non-TOF reconstructions. Patient lesion analysis showed a significant difference between AC, C, CNR, LBR with and without TOF. As a result of statistical analysis, TOF recovery was found to be correlated with distance from CFOV (center of view) and cause-effect relationship was determined between them.
The results demonstrate the benefits of TOF use in clinical PET/CT on lesion detection visually, quantitatively and statistically. In addition, the effect of lesion volume was not determined where the improvements of TOF on conventional images were dependent on the distance from CFOV.