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シミュレーションデータを用いた逐次近似画像再構成法に対するノイズ除去処理の検証

机译：利用仿真数据验证迭代图像重建方法的去噪处理

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Purpose: In the iterative reconstruction method, image noise tends to increase in proportion to falling available photon count and increasing update number. Image filtering is an important factor in single photon emission computed tomography (SPECT) image reconstruction, but it is frequently treated in a subjective way. The aim of this study was to evaluate the effects of pre-reconstruction filtering and post-reconstruction filtering on the iterative reconstruction process. Methods: Using simulation phantoms, projection data were reconstructed using ordered subsets expectation maximization (OSEM) with or without compensation for resolution recovery. Pre- and post-reconstruction filtering was performed using a Butterworth filter (BW) (range: 0.3-1.3 cycles/cm) and a Gaussian filter (GA) (range: 0.3-1.3 mm) with various parameters. We evaluated the variances of full width at half maximum (FWHM), coefficients of variation (CV), image contrast and normalized mean squared error (NMSE) values. Results: The FWHM values for pre-reconstruction filtering tended to be lower than those observed for post-reconstruction filtering. These values were 5.1 mm (pre-reconstruction) and 6.7 mm (post-reconstruction). The CV on pre- and post-reconstruction filtering was 7.5% and 11.6%. Pre-reconstruction filtering reduced image noise more effectively than post-reconstruction filtering. The contrast for pre-reconstruction filtering was similar to that observed after post-reconstruction filtering. However, contrast after filtering with a GA slowly decreased as compared to the BW. NMSE values obtained by pre-reconstruction filtering tended to be lower than those observed for post-reconstruction filtering. Conclusions: Pre-reconstruction filtering provided SPECT image quality comparable to that from post-reconstruction filtering, especially when using the BW. Our results suggest that pre-reconstruction filtering is a beneficial method when applied to the iterative reconstruction method with or without compensation for resolution recovery.%核医学検査では撮像時間や放射性医薬品の使用量に制限があるため，single photon emission computed tomography（SPECT）画像は低い計数値で構成され，統計ノイズを多く含んでいる.そのため，画像再構成を行う際に統計ノイズの低減を目的としたバターワースフィルタやガウシアンフィルタが広く使用されている.バターワースフィルタは低域通過フィルタの一種で，その;周波数特性はフィルタ次数と遮断周波数により決定される.このフィルタ次数と遮断周波数を変化させることで高周波成分を遮断し，ノイズ成分は低下する.しかし，目的信号以外にもフィルタ処理を行うため，定量性や画質に大きな影響を及ぼす欠点をもっている.そのため，receiver operating characteristic解析やテクスチャ解析などの定量的手法を利用した遮断周波数の最適化が行われてきた.一方，ガウシアンフィルタは，荷重平均加算を利用したフィルタで，その周波数特性は標準偏差で表される.ガウシアンフィルタは主に逐次近似画像再構成（iterative reconstruction: IR）法に対して用いられており，バターワースフィルタと同じ効果を得ることが可能であるとされている.
机译：目的：在迭代重建方法中，图像噪声倾向于与可用光子数下降和更新次数增加成比例地增加。图像过滤是单光子发射计算机断层扫描（SPECT）图像重建中的重要因素，但是通常以主观的方式对其进行处理。本研究的目的是评估重建前过滤和重建后过滤对迭代重建过程的影响。方法：使用模拟体模，使用有序子集期望最大化（OSEM）重建有或没有分辨率恢复补偿的投影数据。重建前和重建后的滤波使用具有各种参数的Butterworth滤波器（BW）（范围：0.3-1.3个循环/厘米）和高斯滤波器（GA）（范围：0.3-1.3毫米）进行。我们评估了半峰全宽（FWHM），变异系数（CV），图像对比度和归一化均方误差（NMSE）值的方差。结果：重建前过滤的FWHM值往往低于重建后过滤的FWHM值。这些值为5.1毫米（重建前）和6.7毫米（重建后）。重建前后过滤的CV分别为7.5％和11.6％。重建前滤波比重建后滤波更有效地减少了图像噪声。重建前过滤的对比度类似于重建后过滤后的对比度。但是，与BW相比，使用GA过滤后的对比度缓慢降低。通过重建前过滤获得的NMSE值往往低于重建后过滤观察到的值。结论：重建前过滤提供的SPECT图像质量可与重建后过滤相比，特别是在使用BW时。我们的研究结果表明，在将迭代重建方法应用于有或没有分辨率恢复补偿的迭代重建方法中时，重建前滤波是一种有益的方法。％核医学検查では撮像时间や恢复医薬品の使用量に制限があるため断层扫描（SPECT）肖像は低い计数値で构成され，统计ノイズを多く含んでいる。波ーワースフィルタは低域通过フィルタの某种で，その；周波数特性はフィルタ数と遮断周波数により决定される。 ，目的信号而非にもフにもルタ处理を行うため，定量性や画质に大きな影响を及ぼす欠点をもっている。そのため，接收器的工作特性一方きた。一方，ガウシアンフィルタは，荷重平均加算を利用したフィルタで，その周波数特性は标准偏差で表される。ガウシアンフィルタは主に逐次次近似画像再构成られており，バターワースフィルタと同じ效果を得ることが可能であるとされている。

著录项

  • 来源
    《日本放射线技术学会杂志》 |2014年第8期|773-783|共11页
  • 作者

    松友紀和; 田中崇史; 長木昭男; 佐々木雅之;

  • 作者单位

    〒710-8602　倉敷市美和1-1-1　倉敷中央病院放射線技術部,九州大学大学院医学系学府保健学専攻;

    倉敷中央病院放射線技術部;

    倉敷中央病院放射線技術部;

    九州大学大学院医学研究院保健学部門;

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