請說明重建 PET 影像過程中,
A. 需要做的修正(correction)有那些,每一種修正之義意為何?
修正項目
修正的意義
Effect on image
為減少體組織對加馬射線減弱效應
(attenuation effect)的影響，通常會以
Ge-68 射 源 另 作 穿 透 掃 瞄
衰 減 修 正
(transmission)，校正組織減弱效應。
attenuation
利用「空白掃瞄」與「穿透掃瞄」之
correction
比值作出修正「衰減」的方法。衰減
效應會造成重組影像的不均勻性而影
響定量的準確性。
Reference: DW Townsend and JPJ Carney
散 射 修 正
(1). 散射事件的量與偵測器結構及能
窗設定有關。幫助限制 scattered event
對 PET 影像造成的影響。
(2). Calculation scattering correction
scattering
correction
(3). Measurement scattering correction
(a) Before correction (b) After correction
e.g., Blank and transmission scanning.
Reference: Chung Yuan Journal (2000),
Vol.28, No.1, pp.11-19.
隨 機 修 正 若偶合時間過小，會造成部份訊號漏失；若偶合時間過大，則會造成隨機事件增加，
使得影像背景有低頻雜訊。
減少不正確的Random Event, 使得PET 影像能
random
越接近人體內真實吸收分佈的情形。
correction
弧
修
正
arc correction
The consequence of non-uniform sampling is the distortion of high frequency
reconstructed images or loss of fine detail. Correcting this non-uniform sampling
problem is known as arc-correction.
無感時間修正
當掃瞄系統在進行偵測時，不能再同時收集其他新資訊的這段時間即為無感時間。
dead-time
correction
衰 變 修 正 在 PET 治療的核種在體內衰減,偵測完後的粒子數少於原先的粒子數,欲使後來的粒
子數與原先相同的話,所以需要一個係數做修正回復初始的粒子數,此修正係數稱作
decay
衰變修正。
correction
正
規
化
normalization
針對偵檢器本身效率、位置、及角度所造成靈敏度之差異而做的修正稱之為正規化
B.每種修正可以使用的方法有那些又各有那些差異呢?
修正項目
衰 減 修 正
attenuation
correction
方法與差異
1.coincidence-based attenuation scan,ex: Cs point sources
2.use a small reference detector in conjunction with a
collimated source—the measurement of transmission data is combine a CT scanner
with a PET system
1.Convolution-subtraction method
2.Dual energy window approach
--over the photopeak
Energy spectrum is dominated by single-scattered and
small-angle γ-ray
--over the Compton scatter region
Energy spectrum is dominated by multiple-scattered
散 射 修 正
and large-angle single-scattered γ-ray
scattering
3.Model-based method
correction,
4. Practical implementation of the estimation of trues
method
5. Triple energy window method
(1) Integral transform--use a simple function for scatter response to a point source
within the object.
(2) Function fitting—fit a function to the data acquired from outside of the object.
(3) Energy-based subtraction
為了不提高影像雜訊且能有效預測隨機分布，用旋繞式射束阻擋裝置矯正法來進
行矯正。利用GATE 蒙地卡羅軟體模擬microPET R4 系統，將臨床掃描時間分為
隨 機 修 正
兩部分，分別得到射束阻擋裝置(septa)在不同角度下的正旋圖。利用此兩組檔塊
random
遮蔽下的資訊可交叉計算出其非真實(隨機與散射)事件的貢獻量，由於隨機與散
correction
射分布都是緩慢變化函數，因此我們可根據擋塊遮蔽部份的取樣點利用內插方式
回復出整個非真實事件的分布，以達到修正的目的。
弧
修
正
arc correction
此 資 料 取 在
http://tech.snmjournals.org/cgi/content/full/30/2/39/F5
Figure shows all parallel LORs at 90o. Due to curved nature of gantry, LORs toward
periphery are more closely spaced than those toward center. Correction is applied
before reconstruction to address this differential spacing known as "arc correction."
Note that arc correction is more prominent for either large objects (part of object
imaged far from gantry center) or small gantries.
X t = X * (cos θ ) −1
X t 表示周邊 LOR 還原的粒子數
X 表示周邊 LOR 原本獲得的粒子數
θ 代表周邊 LOR 與偵檢器的夾角(圖)
In both 2D and 3D mode, there will be losses due to detector and system dead-time.
無感時間修正 To obtain quantitative results, acquired data should be corrected for these losses. This
is usually done by modeling the dead-time losses as a combination of analyzable and
dead-time
non-analyzable components and obtaining parameters for the model by means of
correction
experiments involving repeated measurements of a decaying source.
衰 變 修 正
A t = A0 * e − λt Å 衰減剩下的量, f (t ) = A0 * e λt Å 測量出的量還原到初始量
decay
correction
正
規
化
normalization
1. The effects due to the ring geometry of the scanner
2. The varying sensitivities of the different crystals
Interference effects dependent upon the position of the crystals within a block
C. 這些修正對 PET 資料或 PET 重建後之影像有什麼影嚮?
修正項目
衰
減
PET 資料或 PET 重建影嚮
修
正
attenuation
correction
散
射
修
scattering
correction,
PET 衰減修正是可以容忍累計不超過約10個影像點的分割
錯誤。換言之，對於PET衰減修正而言，部分體積效應不會
嚴重影響CT 影像分割的準確性，亦不會為PET 影像帶來嚴
重的偏差。
在 PET 系 統 中 通 常 藉 由 適 當 的 散 射 校 正 (Scatter
Correction)，減少散射偶合事件對PET影像造成的影響。散
正
射校正是利用康普頓作用後散射的光子會損失部份能量的
特性，使得光子能量小於511keV。若能量解析度(energy
resolution)良好，則可設定能量閥值介於511keV上下範圍
內，將部份散射光子去除。將會使收到的訊號變少。
可有效降低約23%隨機分率與14%的散射分率貢獻外，其影
像對比值(CS)更接近於假體中注射的活度比，影像背景雜訊
(NSD)也相對降低，並且能同時矯正隨機耦合及散射耦合事
隨
機
修
正
random
correction
弧
件所造成的影響。隨機偶合事件發生的機率大約與
FOV(Filed of View)視野內的放射活性成平方正比之關係，
因此若FOV內的計數率越高，則偶合事件發生率亦大幅增
高。為了降低偶合事件的偵測率，必須設定系統之偶合時
間，通常約為6 ~ 14ns。若偶合時間過小，會造成部份訊號
漏失；若偶合時間過大，則會造成隨機事件增加，使得影像
背景有低頻雜訊。
修
正 對影像的周邊加強解析度,讓周邊影像與中間一樣清晰,否則
如果腫瘤在周邊而解析度不佳是無法被觀測到的。
arc correction
In 2D mode, mis-positioning due to pulse pile-up has been
shown to be unimportant except at very high activity
concentrations. In 3D mode, pile-up can lead to high-frequency
無感時間修正
image artifacts and quantitative error if normalization
dead-time
measurements are carried out at significantly different
correction
count-rates to the emission measurements. A first-order
correction scheme for this effect has been described by Badawi
and Marsden (1999c).
衰
正 加強後來影像的粒子數且使後面的的解析度與初始的解析
decay correction 度相同,同時提高整體的解析物。
正
變
修
規
normalization
化
1. It can affect the estimation of crystal efficiencies.
2. It is applied to reconstructed images.