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研究生:葉建志
研究生(外文):Yeh-Chien Chih
論文名稱:差異性校正因子對正子掃描影像品質的研究
論文名稱(外文):The Study of Diversified Calibration Factor for PET Image Quality
指導教授:丁慧枝
指導教授(外文):Ding- Hui Zhi
學位類別:碩士
校院名稱:義守大學
系所名稱:電子工程學系碩士班
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2010
畢業學年度:98
語文別:中文
論文頁數:50
中文關鍵詞:校正因子準直器井型計數器
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由於正子放射電腦斷層掃描儀(Positron Emission Tomography;PET)的準確度會影響到對於疾病的診斷,此次研究方向針對正子放射電腦斷層掃描儀的物理差異因素作探討,找出可能影響正子影像品質的校正因子有那些和影響程度,以提高正子掃描影像的可靠度和建立PET校正因子影響影像品質的評估表,研究材料和方法。一、使用校正用放射源與水假體建立實驗群組資料,二、使用正子放射電腦斷層掃描儀取得影像分析,三、核醫影像工作站影像分析收集數據,四、統計分析軟體Minitab、Matlab和EXCEL驗證數據。研究結果一、使用Ge-68標準射源在不同的準直器位置上執行單光子事件(Singles)校正程序共15次,得到光電倍增管能量和晶體能量波峰波峰在144.83正負0.7之間變動,有效峰值錯誤平均值0.736小於2,符合系統規定,二、完成校正準直器程序,選擇計數獲取率高和波形相對平整的準直器位置P10後,取得WCC Factor和SUVbw群組資料,將WCC Factor,SUVbw群組作線性迴歸分析,得到則兩者呈現比例線性的關係,三、分析校正因子影響影像品質的關聯性,將相同活度30MBq的在不同準直器位置取得的WCC Factor群組所重組的水假體影像15組利用Matlab軟體分析水假體影像的雜訊比SNR,得到P10影像的SNR值最高47.873。四、WCC因子對臨床人體影像的影響評估,使用統計分析方法(T-test)來計算SUVbw值的分布誤差並定P10的臨床影像SUVbw 0.63523為預期值,計算得到T值大於臨界值,研究結論一、單光子校正經過實驗測試結果, 單光子校正對影像品質並無明顯直接的影響,二、2D常態化校正程序修正床位與床位間影像重疊處有明顯的差異,測試對影像品質的影響,採用影像上SNR測定方法,無常態化校正群組的SNR平均減少35%,量測水假體的SUVbw只相差0.02,SUVbw沒有影像判讀上的差別,三、校正準直器位置實驗中進行測試15個準直器位置後,藉由Matlab分析出準直器位置P10的水假體影像均勻度最佳,井型計數器校正(WCC)程序實驗證明了WCC校正因子會被準直器位置所影響,在準直器位置10取得的WCC校正因子最穩定,不會影響SUVbw的判讀,將校正前後的群組資料,使用線性迴歸分析SUVbw與WCC Factor的差異性,證明了新的挍正因子修正了PET系統上的錯誤,評估臨床人體影像品質也證明了準直器位置會影響了WCC校正因子進而影響了臨床影像的SUVbw值的變動和影像的雜訊比。
綜合以上各個校正程序之結論可以瞭解,對於PET影像品質影響最大的自動校正程序為常態化校正,半自動校正程序為準直器位置的校正,當準直器位置調整到接收光子能量的最佳位置時,其與BGO光子接收晶體的相對位置為晶體中央,也是相對於光感應度最佳的位置,當BGO光子接收晶體發揮最高效率時,WCC因子的變動影響最小,對於PET影像品質的改善也是最佳,因此調整正確的準直器位置能夠有效的修正影像上的假影和降低雜訊。
The accuracy of PET (Positron Emission Tomography) affects the disease diagnosis。 This research is to focus on PET physics difference analysis and find out the possible influence factor to PET imaging quality in order to increase imaging reliability and establish an evaluation form、research data and method. At first, using calibration source and Phantom to establish experiment group data。 Second, using PET to gain image analysis。 Third, using Xeleris to collect data。 Forth, using statistic analysis software ( Minitab、Matlab and EXCEL) to verify data. The result shown: 1. when used Ge68 standard source at different collimator position for 15 times, we acquired PMT Energy Peak 144.83±0.71、RMS Peak error 0.736﹤2 which matched to system regulation。 2. after calibration procedure was completed, selected high count rate and smooth waveform from Collimator Position 10(P10) then received WCC Factor as well as SUVbw as group analysis by using Regression, and it shown propotional linear Relationship。 3. the correlation analysis of calibration factor influence the imaging quality。 We put 15 group of recombination Flood Phantom out of same activity (30MBq) of WCC Factor group and analyze Flood Phantom signal-to-noise (SNR) by using Matlab software then receive highest SNR 47.873 from Collimator Position 10th imaging。 4. The influence evaluation of WCC factor to clinical human body imaging。
Using statistical method (T-test) to calculate the distribution tolerance of SUVbw and setting up clinical image of SUVbw 0.63523 as expected value. The result shown: Firstly,no obvious and direct influence from single photon to image quality;Secondly, On the procedure of 2D Normalization Correction at PET, we found obviously difference between bed and bed imaging overlap, Non-Normalization group has less 35% SNR. We examined the difference from Flood Phantom imagingm, the SUVbw value differ only 0.02, thus there’s no difference on image identification ; Thirdly, on the procedure of Calibrate the Collimator , we examined on 15 Collimator Position by using Matlab software, we obtain optimum uniformity of Flood Phantom from Collimator Position 10th (P10)。 Fourthly, WCC experiment procedure proved that the WCC will be influenced by collimator position, data from P10 are the most stable one, it won’t affect SUVbw reading. If we compare two group data from same WCC Dose (before and after calibration) by using Regression and analyze the difference between SUVbw and WCC factor, it shown that new calibration factor revised PET system error。
To conclude above calibration processes, we learn that the major influence to the PET imaging quality will be Collimator Position. When collimator position was at optimum position of receiving photon energy, it will be the opposite position of BGO photon receiver (for which we call crystal central) and also has the optimum optical sensitivity. When BGO photon receiver working at its highest value and highest efficiency, the variation of FDG calibration activity to WCC factor will be at smallest influence level, therefore, the correct Collimator Position is able to revise image artifact efficiently and also reduce SNR.
中文摘要i
英文摘要ii
誌謝iii
目錄iv
圖目錄v
第一章 續論1
第二章 研究方法與材料12
第三章 研究結果28
第四章 研究討論34
第五章 研究結論41
附錄44
參考文獻45
圖目錄
(圖一)三線對照圖9
(圖二)PET 校正流程圖14
(圖三)頻道增益能譜圖15
(圖四)合格的定位能譜15
(圖五)合格的時間回應圖16
(圖六)不合格的時間回應圖16
(圖七)DQA 測試結果17
(圖八)15個準直器位置波型圖18
(圖九)定位水假體於視察範圍的中心點19
(圖十)PET定位校準用假體21
(圖十一)置放Ge-68標準放射源21
(圖十二)檢查訊號線的連接22
(圖十三)2D模式井型計數器校正因子23
(圖十四)合格的2D井型計數器校正正弦圖23
(圖十五)不合格的2D井型計數器校正正弦圖23
(圖十六)水假體於視察範圍的中心點24
(圖十七)合格的光靈敏度波峰圖25
(圖十八)全身假體掃描程序的CT定位圖26
(圖十九)合格的水假體切面27
(圖二十)線性回歸分析P1 and P2 群組數值28
(圖二十一)線性回歸分析 WCC Factor and SUVbw數值29
(圖二十二)線性回歸分析不包含P1 and P2 數值29
(圖二十三)準直器的位置(P10) 30
(圖二十四)線性回歸分析 P10的數值30
(圖二十五)15組 放射源活度30MBq水假體影像31
(圖二十六)包含Normalization校正之15組水假體影像SNR比較32
(圖二十七)校正前的WCC群組資料33
(圖二十八)不包含Normalization校正之15組水假體影像SNR比較36
(圖二十九)Normalization的水假體影像比較36
(圖三十)準直器的位置P2的臨床影像39
(圖三十一)準直器的位置P10的臨床影像39
(圖三十二)校正因子影響SNR和SUVbw的評估表42
中文部份
[1]關少雄,顏國揚,周明仁. 臨床正子放射斷層攝影 page12-16,page 260-261
英文部份
[1]Chris J. Jaskowiak, BS1; Jesus A. Bianco, et al. Influence of Reconstruction
Iterations on FDG PET/CT Standardized Uptake Values. J Nucl Med 2005; 46:424–428
[2]F. O. Roberts, et al. Radiation Dose to PET Technologists and Strategies to Lower Occupational Exposure. J. Nucl. Med. Technol. , 2005. ;33:1
[3]GE HealthCare Discovery ST Installation Manual Revision 4 page381~467
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