放射線技術学会誌71巻11号　pp

緒 言

骨や腫瘍シンチグラフィにおける single photon emission computed tomography(SPECT)は，全身プ ラナ像では診断困難な薬剤集積の解剖学的位置を把握 するために用いられている．更に SPECT/computed tomography(CT)装置の普及は，SPECT の機能情報

に CT の解剖学的形態情報を融合することで核医学診 断に重要な役割を果たしている．SPECT の画像再構 成は，従来から使用されている filtered back projec-tion(FBP)法から ordered subset expectation maximi-zation(OSEM)法が使用されるようになってきた．近 年では，OSEM 法に γ 線の散乱・減弱補正に加え，

Evaluation of Resolution Correction in Single Photon Emission Computed Tomography

Reconstruction Method Using a Body Phantom: Study of Three Different Models

1_{Department of Clinical Radiology, Kagawa University Hospital}

2_{Department of Social and Environmental Medicine, Graduate School of Medicine, Kagawa University} 3_{Department of Radiological Technology, Kurashiki Central Hospital}

4_{Department of Radiology, Saiseikai Yamaguchi General Hospital} 5_{Department of Radiology, Hiroshima University Hospital}

Received May14, 2015; Revision accepted August 26, 2015

Code No. 332

Summary

Purpose: The aim of this studywas to evaluate the resolution recoverytechniques of Flash3D, Astonish, and

Evolution in single photon emission computed tomography(SPECT) using a bodyphantom. Methods: We scanned a National Electrical Manufactures Association bodyphantom filled with 99m_{Tc. The bodyof the phantom with}

radioactive sphere and background was filled with either water or radioactive solution. We investigated image qualityusing profile curves, recoverycoefficient, and image contrast. Results: The profile curve at the edge of the hot sphere showed artifact due to Gibbs oscillation for all techniques, and also over estimation of recovery coefficient was seen in the hot sphere, as had been previouslyreported in a simulation study. These phenomena were more remarkable than Evolution in the Flash3D and Astonish techniques. For the contrast between hot sphere and background, the contrast recover was enough for the <17-mm hot spheres. These results showed that the effect of contrast correction was less as the radius of rotation diameter became large. Conclusion: In the present studyusing the bodyphantom, overestimated counts and edge artifacts due to Gibbs oscillation were shown. These phenomena were different byeach resolution correction algorithms. Also, there were limitation regarding image quality improvement byresolution correction depending on sphere size and length of radius of rotation.

Key words: resolution correction, single photon emission computed tomography(SPECT), ordered subset expecta-tion maximizaexpecta-tion(OSEM), image reconstrucexpecta-tion

*Proceeding author 論文受付 2015 年 5 月 14 日 論文受理 2015 年 8 月 26 日 Code No. 332

ボディファントムを用いた SPECT 位置分解能補正組込

OSEM 再構成法についての基礎的検討

前田幸人

_長木昭男

_古味省宏

_安部伸和

_橿村紳也

原 著

コリメータ開口径幅やコリメータ線源間距離による分 解能劣化の補正を組み込んだ位置分解能補正による SPECT 画像の臨床的有用性が報告されている1〜5)_． 位置分解能補正は，空間分解能だけでなくコントラス トや均一性の改善も報告されているが6)_{，一方で繰り} 返し数による画質の変化やギブス振動による陽性像の 辺縁部が強調されるエッジアーチファクトについての 報告もある6, 7)_{．しかし，位置分解能補正組込 OSEM} 法は，シミュレーションファントムを使用した基礎的 検討や心臓ファントムや脳ファントムを使用した収集 系を含めた報告はあるが3〜7)_{，骨や腫瘍シンチグラ} フィを想定した陽性像を呈するファントムを使用した 報告は少ない． 本研究は，3 機種の SPECT/CT 装置で使用されて いる位置分解能補正組込 OSEM 法について，陽性像 を呈するボディファントムを用いて SPECT の収集系 を含めたエッジアーチファクトの影響，リカバリ係数 およびコントラストを評価して物理的な特性の基礎的 検討を行った． 1．方 法 1-1 使用機器とファントム作成 SPECT/CT 装置，データ処理装置および位置分解 能補正組込再構成ソフトウエアは，SymbiaT16・ Syngo MIWP VG50C・Flash3D (SIEMENS)，Bright ViewX with XCT・EBW-NM version 2.01・Astonish (Philips)，Infinia Hawkeye4・Xeleris Version 2.1753・Evolution(GE Healthcare)の 3 機種である．

データ収集に使用した核種は99m_{Tc，コリメータは低}

エネルギー高分解能型(low energy high resolution: LEHR)を使用した．各装置のコリメータのデータ シートを Table に示す．使用したファントムは，直 径が 37, 28, 22, 17, 13, 10 mm の陽性像を呈する球が取 り 付 け 可 能 な National Electrical Manufactures Association, International Electrical Commission

(NEMA IEC)ボディファントム(京都科学：ボディ ファントム)である． ボディファントムは，六つのインサート部に99m_Tc (約 10 MBq/ml)を封入しバックグラウンド部には水 を満たしたファントム(PB-)，およびインサート部と バックグラウンド部の放射能濃度比が 4 対 1 となるよ うにバックグラウンド部の放射能濃度を約 0.055 MBq/ml に調整したファントム(PB+)の 2 種類を作 成した． 1-2 画像収集条件および再構成条件 2 種類のファントムの収集方法はステップ回転収集 法を用い，収集角度は 1 ステップ 3 度，180 度対向 360 度収集を行った．SPECT 回転半径は 25, 30, 35 cm の三つの回転半径を使用したが，Infinia Howkeye4 は 最大回転半径が 32.5 cm のため 35 cm のデータは得て いない．収集マトリクスサイズは 128×128，ピクセ ルサイズはそれぞれの装置で 3.30 mm(SymbiaT16)， 3.19 mm (BrightView with XCT)，3.32 mm (Infinia Howkeye4)となるように拡大収集を行った．PB- で は 1 view あたり 50 k カウントとなるように，PB+ で は 1 view あたり 1 M カウントとなるように収集時間 を設定した．

画像再構成は，OSEM 法(EBW-NM で画像再構成 を行った OSEM 法：OSEM-EBW, Xeleris で画像再構 成を行った OSEM 法：OSEM-Xele)と位置分解能補 正組込 OSEM 法(Flash3D：F3D，Astonish：AST， Evolution：EVO)について行った．SyngoMIWP は， 位置分解能補正を組み込まない OSEM 法が装備され ていないため通常の OSEM 法のデータは得ていない． PB- は位置分解能補正の影響を確認するため散乱・ 減弱補正を行っていないが，PB+ は臨床の撮像条件 を想定して散乱補正と CT 減弱補正を行った．散乱補 正は，OSEM-EBW, AST, F3D が99m_{Tc の photopeak}

140 keV に 対 し main window を ±10%，main

win-Septal penetration

7.4 mm System resolution

@10 cm

148000 Number of holesCollimator LEHR

SymbiaT16 SPECT/CT

27 mm 24.05 mm

Hole length

Table Collimator information

72 cps/MBq 75.6 cps/MBq 91.0 cps/MBq Sensitivity @10 cm 0.2 mm 0.152 mm 0.16 mm Septal thickness 35 mm

1.5 %@140 keV 1.7%@140 keV 0.3%@140 keV 7.4 mm 7.4 mm Not openLEHR 86300LEHR BrightView X with XCT Infinia Hawkeye4

dow の下側に 7% の sub window を設定した台形近似 法，OSEM-Xele, EVO が99m_{Tc の photopeak 140 keV}

に対し main window を ±10%，main window の下側 に 120 keV に対し ±5% の sub window と SC weight を 1.1 に設定した dual energy window(DEW)法を用 いた．OSEM 法および位置分解能補正組込 OSEM 法 の更新回数(subset と iteration の積：SI 積)は，sub-set を 10 に固定して iteration を 1, 3, 5, 7, 10, 15, 20, 30 と変化させ画像を作成した．PB-, PB+ ともに前処理 フィルタおよび後処理フィルタは用いていない．

画像解析には，核医学画像処理技術カンファレンス が提供する Prominence Processor Version3.1 を使用 した． 1-3 画像評価方法 1-3-1 エッジアーチファクトの評価 SI 積によるエッジアーチファクトの影響を，37 mm 球陽性像の接線方向にラインを設定し，得られた プロファイルカーブから評価を行った(Fig. 1a)． 1-3-2 リカバリ係数の評価 PB- および PB+ の 37, 28, 22, 17, 13, 10 mm 球陽性像 に関心領域(region of interest: ROI)を設定し，平均カ ウントからリカバリ係数(recovery coefficient: RC)を 求めた(Fig. 1b, c)．PB+ の ROI は減弱補正に用いた CT 画像に設定した ROI を保存し，SPECT 画像の同 位置に設定した． リカバリ係数は，各陽性像に設定した ROI の平均 カウントを 37 mm 球陽性像の SI 積 300 の平均カウン トで除した値とした． 1-3-3 コントラストの評価 PB+ の 37, 22, 17 mm 球陽性像およびバックグラウ ンド部 2 カ所に ROI を設定し，ROI の平均カウント から式(1)を用いてコントラストを求めた(Fig. 1d)． 陽性像の ROI は，減弱補正に用いた CT 画像に設定 した ROI を保存し，SPECT 画像の同位置に設定し た．バックグラウンド部の ROI は 37 mm 球陽性像に 設定した ROI と同じサイズの ROI を設定した． コントラスト

= (ROI37, 22, 17mm−ROIB.G)/ROI37, 22, 17mm ………(1)

2．結 果

2-1 エッジアーチファクトの評価

PB- に お け る 回 転 半 径 25 cm の OSEM 法 の OSEM-EBW, OSEM-Xele の画像と位置分解能補正組 込 OSEM 法の F3D, AST, EVO の画像を示す(Fig. 2)． 陽性像の周辺部が強調されて中心部が低カウントにみ えるエッジアーチファクトは，OSEM 法では認めら れなかったが，位置分解能補正組込 OSEM 法の SI 積 が 50 以上で認められた．回転半径 25 cm の F3D と EVO の 37 mm 球陽性像のプロファイルカーブ(Fig. 3) および回転半径 25, 30, 35 cm の AST の 37 mm 球陽 B.G 1 B.G 2 37mm 17mm 22mm 37mm 17mm 22mm 28mm 13mm 10mm 37mm 17mm 22mm 28mm 13mm 10mm

Profile

Fig. 1 Profile line and region of interest setting in bodyphantom. (a) Measurement of profile curve in PB-, (b) Measurement of recoverycoefficients in PB-, (c) Measurement of recoverycoefficients in PB+, and (d) Measurement of contrast in PB+.

d c

b a

性 像 の プ ロ フ ァ イ ル カ ー ブ を 示 す (Fig. 4)．F3D, AST, EVO において，SI 積が大きくなると中心部の カウントが低下して陽性像の周辺部のカウントが高く なるエッジアーチファクトが認められた．エッジアー チファクトの影響は，回転半径が大きくなると中心部 のカウント低下が減少する画像の収束までに，より多 くの SI 積が必要であり，回転半径 35 cm では SI 積 200〜300 でもカウント低下が一定とならなかった (Fig. 4c)． 回転半径 25 cm におけるエッジアーチファクトの 影響は，F3D と AST は SI 積が 150〜200 程度，EVO は SI 積が 50 程度で収束した(Fig. 3a, 4)．また EVO は，中心部のカウントと周辺部のカウント差が F3D および AST と比較し小さかった．EVO は中心部の カウントが辺縁のカウントと比較し約 70%，AST, F3D は約 50% であった． 2-2 リカバリ係数の評価 PB- の回転半径 25 cm における OSEM-EBW と AST，OSEM-Xele と EVO のリカバリ係数を示す (Fig. 5)．OSEM 法では 37 mm 球陽性像が最も高値 を示し，SI 積による差がなかったが，AST と EVO は SI 積が 30 以上では，17 mm や 22 mm 球陽性像の リカバリ係数が最も高値となり，SI 積が大きいほど 高値を示した．最も高値を示した SI 積 300 における 17 mm 球陽性像のリカバリ係数は，AST は 1.78， EVO は 1.35 であった．AST は EVO と比較し，リカ バリ係数の変動が大きかった．PB- の回転半径 25, 30, 35 cm における F3D のリカバリ係数を示す(Fig. 6)． SI 積が 50 以上では，すべての回転半径で 22, 17, 13 EVO F3D AST OSEM-EBW OSEM-Xele

SI=10 SI=50 SI=100 SI=200 SI=300

Fig. 2 Reconstructed images of bodyphantom. In OSEM methods, edge artifact did not appear. In F3D, AST, and EVO, edge artifacts were noticeable as SI number increased.

0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 55 60 65 70 kcounts location F3D (25cm) SI=10 SI=30 SI=50 SI=70 SI=100 SI=150 SI=200 SI=300 0.0 5.0 10.0 15.0 20.0 50 55 60 65 70 kcounts location EVO (25cm) SI=10 SI=30 SI=50 SI=70 SI=100 SI=150 SI=200 SI=300

Fig. 3 A 37-mm profile curve in F3D (a) and EVO (b). Radius of rotation was 25 cm.

b a

mm 球陽性像のリカバリ係数は 1 を超えた．リカバリ 係数は 17 mm 球陽性像で最も高値を示し，SI 積が大 きいほど高値を示した．SI 積 300 の 17 mm 球陽性像 のリカバリ係数は，回転半径 25 cm では 2.4，30 cm では 2.2，35 cm では 2.0 となり，回転半径が小さいほ ど高値となった．F3D と AST ではリカバリ係数の変 化が急激であったのに対し，一方で EVO のリカバリ 係数の変化は緩やかであり，F3D と AST とは異なる 傾向を示した． PB+ に お け る 回 転 半 径 25 cm の OSEM-EBW, OSEM-Xele の画像と F3D, AST, EVO を示す(Fig. 7)． すべての位置分解能補正組込 OSEM 法において， 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 55 60 65 70 75 kcounts location AST (25cm) SI=10 SI=30 SI=50 SI=70 SI=100 SI=150 SI=200 SI=300 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 53 58 63 68 73 kcounts location AST (30cm) SI=10 SI=30 SI=50 SI=70 SI=100 SI=150 SI=200 SI=300 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 53 58 63 68 73 kcounts location AST (35cm) SI=10 SI=30 SI=50 SI=70 SI=100 SI=150 SI=200 SI=300 c b a

Fig. 4 A 37-mm profile curve in AST. Radius of rotation was (a) 25 cm, (b) 30 cm, (c) 35 cm.

c b a 0 0.5 1 1.5 2 2.5 0 10 20 30 40 RC Sphere diameter (mm) EVO (25cm) SI=10 SI=30 SI=50 SI=70 SI=100 SI=150 SI=200 SI=300 0 0.5 1 1.5 2 2.5 0 10 20 30 40 RC Sphere diameter (mm) OSEM-Xele (25cm) SI=10 SI=30 SI=50 SI=70 SI=100 SI=150 SI=200 SI=300 0 0.5 1 1.5 2 2.5 0 10 20 30 40 RC Sphere diameter (mm) AST (25cm) SI=10 SI=30 SI=50 SI=70 SI=100 SI=150 SI=200 SI=300 0 0.5 1 1.5 2 2.5 0 10 20 30 40 RC Sphere diameter (mm) OSEM-EBW (25cm) SI=10 SI=30 SI=50 SI=70 SI=100 SI=150 SI=200 SI=300

Fig. 5 Relationship between sphere diameter and recoverycoefficient of different reconstruction methods. (a) OSEM-EBW, (b) AST, (c) OSEM-Xele, (d) EVO. Radius of rotation was 25 cm.

d c

b a

エッジアーチファクトは PB- 程強く生じなかったが， F3D および AST は SI 積 200 で，EVO は SI 積 100 で 37 mm 球陽性像にエッジアーチファクトが認めら れた．回転半径 25, 30, 35 cm の F3D，回転半径 25 cm の AST, EVO のリカバリ係数を示す(Fig. 8)．すべて の位置分解能補正組込 OSEM 法において SI 積が大き くなるとリカバリ係数は高値を示した．PB+ は PB-とは異なり，22, 17 mm 球陽性像の急激なリカバリ係 数の上昇は認められなかった．回転半径 25 cm では， F3D の 22 mm 球陽性像のリカバリ係数は SI 積 200 で 1 を超え，SI 積 300 で 1.06 となった．EVO の 22 mm 球陽性像のリカバリ係数は SI 積 150 で 1 を超え， SI 積 300 で 1.10 となった．AST の 28, 22 mm 球陽性 像のリカバリ係数は SI 積 70 で 1 を超え，22 mm 球 陽性像は SI 積 300 で 1.16 となった．また，回転半径 が大きい場合は，回転半径が小さい場合と同等のリカ バリ係数を得るには SI 積を大きくする必要があった． 2-3 コントラストの評価 OSEM-EBW と AST の 37, 22, 17 mm 球陽性像の SI 積によるコントラストの変化を示す(Fig. 9)．OSEM-EBW の 37 mm 球陽性像は SI 積 30〜50 で収束し， すべての回転半径においてコントラストは真値の 0.75 に近似した．22 mm 球陽性像は SI 積 30〜50 で収束 したが，回転半径 35 cm でコントラストが真値より 低値を示した．17 mm 球陽性像は SI 積 70 程度で収 0 0.5 1 1.5 2 2.5 0 10 20 30 40 RC Sphere diameter (mm) F3D (25cm) 0 0.5 1 1.5 2 2.5 0 10 20 30 40 RC Sphere diameter (mm) F3D (30cm) 0 0.5 1 1.5 2 2.5 0 10 20 30 40 RC Sphere diameter (mm) F3D (35cm) SI=10 SI=30 SI=50 SI=70 SI=100 SI=150 SI=200 SI=300

Fig. 6 Relationship between sphere diameter and recoverycoefficient in F3D. Radius of rotation was (a) 25 cm, (b) 30 cm, (c) 35 cm.

c b a

SI=10

SI=50

SI=100

SI=200

SI=300

AST

F3D

EVO

OSEM-EBW

OSEM-Xele

Fig. 7 Reconstructed images of bodyphantom. Radioactivityratio of sphere and background was 4 : 1. Radius of rotation was 25 cm.

束したが，回転半径 25, 30 cm でコントラストは 0.67， 回転半径 35 cm で 0.48 と真値と比較し低値を示した． 22 mm 球陽性像以下の陽性像サイズでは，回転半径 25, 30 cm と回転半径 35 cm ではコントラストに大き な差が生じた．一方，AST の 37 mm 球陽性像はすべ ての回転半径において SI 積 30〜50 で収束し，真値の 0.75 に近似した．22 mm 球陽性像は，回転半径 25, 30 cm において SI 積 100〜150 で収束が認められ真値の 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 0 10 20 30 40 RC Sphere diameter(mm) F3D (25cm) 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 0 10 20 30 40 RC Sphere diameter(mm) F3D (30cm) 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 0 10 20 30 40 RC Sphere diameter(mm) F3D (35cm) SI = 10 SI = 30 SI = 50 SI = 70 SI = 100 SI = 150 SI = 200 SI = 300 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 0 10 20 30 40 RC Sphere diameter(mm) AST (25cm) E 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 0 10 20 30 40 RC Sphere diameter(mm) EVO (25cm) SI = 10 SI = 30 SI = 50 SI = 70 SI = 100 SI = 150 SI = 200 SI = 300

Fig. 8 Recoverycoefficients of different reconstruction methods. In F3D, radius of rotation was 25 cm(a), 30 cm (b), 35 cm(c). Radius of rotation of AST was 25 cm(d). Radius of rotation of AST was 25 cm(e).

c e d b a 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 0 50 100 150 200 250 300 Contrast SI number 22mm 25cm 30cm 35cm true 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 0 50 100 150 200 250 300 Contrast SI number 17mm 25cm 30cm 35cm true 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 0 50 100 150 200 250 300 Contrast SI number 37mm 25cm 30cm 35cm true OSEM-EBW 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 0 50 100 150 200 250 300 contrast SI number 37mm 25cm 30cm 35cm true

AST

Fig. 9 Relationship between SI number and contrasts. (a) A 37-mm hot sphere. (b) A 22-mm hot sphere, (c) 17-mm hot sphere, in OSEM-EBW. (d) A 37-mm hot sphere, (e) 22-mm hot sphere, (f) 17-mm hot sphere, in AST.

f c e d b a

0.75 に近似したが，回転半径 35 cm では SI 積 300 で も収束しなかった．17 mm 球陽性像は，回転半径 25, 30 cm において SI 積 300 で収束し，真値の 0.75 に近 似した．一方，回転半径 35 cm では SI 積 300 でも収 束せず，コントラストは 0.63 と真値と比較し低値を 示 し た．22 mm 球 以 下 の 陽 性 像 で は，AST は OSEM-EBW と比較し，コントラストは高値を示した が，回転半径 25, 30 cm と回転半径 35 cm でコントラ ストに大きな差が生じた． F3D と EVO の SI 積によるコントラストの変化を 示す(Fig. 10a〜f)．37 mm 球陽性像は AST と同様に F3D, EVO において回転半径による差は少なく，SI 積 50 程度で真値である 0.75 に近似した(Fig. 10a, d)． F3D の 22 mm 球陽性像は，SI 積 300 でも回転半径に よる差がわずかに認められた(Fig. 10b)．EVO の 22 mm 球陽性像は SI 積 300 で回転半径 25 cm と 30 cm による 差は認められなかった(Fig. 10e)．F3D と EVO の 17 mm 球陽性像は，回転半径 25 cm におい て SI 積 300 で真値に近似したが，回転半径が 30 cm と 35 cm において SI 積 300 でも収束しないため，回 転半径によるコントラストに差が認められた(Fig. 10c, f)． 3．考 察 位置分解能補正組込 OSEM 法が SPECT 画像に寄 与する効果は，分解能の改善やコントラストの改善お よび画像均一性の改善などが報告されている2, 3, 6〜8)_． しかし，位置分解能補正組込 OSEM 法を用いた検討 は，ギブス振動によるアーチファクトやカウントの過 補正についてはシミュレーションファントムを使用し た報告6, 7)_{，収集系を含めた心筋や脳を想定したファ} ントムを使用した報告は多くあるが1, 3〜5)_{，骨や腫瘍} シンチグラフィを想定した異なる処理装置における位 置分解能補正のアルゴリズムを評価した報告は少な い．今回われわれは，陽性像を評価する骨や腫瘍シン チグラフィを想定し，NEMA IEC ボディファントム を用いて，SPECT の収集系を含めたエッジアーチ ファクトの影響，リカバリ係数，コントラストについ て基礎的な検討を行い，3 機種の位置分解能補正組込 OSEM 法アルゴリズムの評価を行った． 位置分解能補正組込 OSEM 法による PB- の再構成 画像は，陽性像の辺縁部と比較し中心部が低カウント になる現象が認められ，大西らの報告6, 7)_{にあるギブ} ス振動によるエッジアーチファクトと考えられた．ギ ブス振動によるエッジアーチファクトが最も顕著に現 れた PB- の 37 mm 球陽性像における接線方向のプロ ファイルカーブは，異なる 3 機種の位置分解能補正組 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 0 50 100 150 200 250 300 contrast SI number 37mm 25cm 30cm 35cm true 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 0 50 100 150 200 250 300 contrast SI number 22mm 25cm 30cm 35cm true 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 0 50 100 150 200 250 300 contrast SI number 17mm 25cm 30cm 35cm true F3D EVO 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 0 50 100 150 200 250 300 contrast SI number 37mm 25cm 30cm true 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 0 50 100 150 200 250 300 contrast SI number 22mm 25cm 30cm true 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 0 50 100 150 200 250 300 contrast SI number 17mm 25cm 30cm true

Fig. 10 Relationship between SI number and contrasts. (a) A 37-mm hot sphere. (b) A 22-mm hot sphere, (c) 17-mm hot sphere, in F3D. (d) A 37-mm hot sphere, (e) 22-mm hot sphere, (f) 17-mm hot sphere, in EVO. f c e d b a

込 OSEM 法による違いがみられた．EVO は F3D, AST と比較して，SI 積によるカウントの変化が小さ く，回転半径 25 cm においては F3D や AST が SI 積 150〜200 で収束したのに対して SI 積が 50 で収束し た．SPECT の位置分解能補正組込 OSEM 法は，あ らかじめ測定しておいたコリメータと線源間距離によ るボケを point spread function(PSF)で表現してガウ ス関数で近似し，ガウス関数の σ を推定して OSEM の計算式に組み込んでいる8)_{．SPECT 位置分解能補} 正による画像処理の詳細は公開されていないが，各 メーカによる σ の推定の違いや OSEM 法の計算方法 などによって画像は変化すると考えられた．F3D と AST は，SI 積が大きくなるほどプロファイルカーブ の変化は大きく SI 積 150〜200 で画像が収束した．一 方，EVO は SI 積 50 で画像が収束して他の二つの位 置分解能補正と異なる傾向を示した．この原因は， EVO のガウス関数の σ の推定が他の二つの位置分解 能補正と異なる可能性が考えられた．また，最適な位 置分解能補正組込 OSEM 法の SI 積は，Okudaらは 心筋 SPECT で 90〜120 程度と報告している9)_．しか し，陽性像を評価する骨や腫瘍シンチグラフィにおい て 37 mm 球程度のサイズの陽性像を評価する場合， 位置分解能補正組込 OSEM 法の SI 積が 50 以上では， 陽性像の中心部の集積が低下しているようなアーチ ファクトを生じる可能性があるため診断には注意が必 要である．また，陽性像サイズが大きく回転半径が小 さい場合は少ない SI 積でエッジアーチファクトが生 じる可能性が示されたことから，SI 積の設定に注意 が必要であると考えられた． 被写体サイズが小さいと部分容積効果によって放射 能濃度が過小評価されるため，陽性像サイズの小さな リカバリ係数は，陽性像サイズの大きなリカバリ係数 と比較し低値を示すと考えられた10) ．しかし，PB-の位置分解能補正組込 OSEM 法では SI 積を増やすと 17 mm や 22 mm 球陽性像のリカバリ係数が 37 mm 球陽性像と比較し高値を示し，位置分解能補正のギブ ス振動による過補正と考えられた6, 7)_{．このギブス振} 動による過補正は，F3D, AST では 20 mm 前後の陽 性像で急激に大きくなったが，EVO は F3D, AST の ような急激な変化はみられず，異なる傾向を示した． 前述したように EVO は，F3D, AST とは σ の推定等 が異なるアルゴリズムであると考えられた．PB+ で は F3D, AST, EVO とも PB- でみられた程のエッジ アーチファクトは生じなかった．近年，PET におい ても PSF を用いた分解能補正が臨床において使用さ れており，ギブス振動によるエッジアーチファクトや 最大放射能濃度の過大評価について，前田11)_や中村 ら12)_{が報告している．中村らは PET 画像における} PSF 補正の検討において陽性像とバックグラウンド 部の放射能濃度差を変化させた結果，ギブス振動によ るエッジアーチファクトや過大評価は放射能濃度差が 大きい場合に顕著に生じたと報告している．SPECT における位置分解能補正も PET の分解能補正と同様 に PSF を用いて分解能補正を行っている．したがっ て中村らの報告と同様に放射能濃度差によるギブス振 動の影響が異なることが原因で，PB+ と比較し，放 射能濃度差の大きい PB- のリカバリ係数が PB+ より 過補正となり高値を示したと考えられた．陽性像サイ ズが 20 mm 程度でも，陽性像とバックグラウンドの 放射能濃度差によっては，集積を過大評価する可能性 があり，今後 SPECT 検査においても PET 検査で用 いられる standardized uptake value のような定量値 を用いた評価を行う場合は注意が必要と考えられる． しかし，本検討では PB- は散乱補正，減弱補正を行 わず，PB+ は散乱補正，減弱補正を行って評価して いること，また PB- と PB+ の 2 種類の放射能濃度比 のファントムの評価であるため，放射能濃度差による 影響については今後の検討が必要である． 陽性像とバックグラウンド部のコントラストについ て，位置分解能補正の有無で評価した．OSEM 法の 22, 17 mm 球陽性像は，回転半径 35 cm のコントラス トが回転半径 25, 30 cm のコントラストと比較して低 値を示し，回転半径によるコントラスト差が生じた． 一方，位置分解能補正組込 OSEM 法は，回転半径 35 cm においても SI 積を大きくするとコントラストが 改善した．回転半径 25, 30 cm と比較すると差はある が，OSEM 法と比較すると回転半径による差は小さ く位置分解能補正の効果と考えられ，大西らの心臓 ディジタルファントムを用いた検討と一致した．しか し，位置分解能補正組込 OSEM 法においても，陽性 像径サイズが 17 mm になると回転半径 35 cm のコン トラストは SI 積を大きくしても完全に改善はしな かった．陽性像サイズが小さく回転半径が大きい場合 は，SI 積を大きくしても完全なコントラストの改善 は難しく，位置分解能補正の限界と考えられた． 99m_{Tc 標識薬剤，LEHR コリメータを使用した骨や} 腫瘍シンチグラフィ検査においては，本検討で得た結 果を考慮して画像診断することが可能である．しか し，位置分解能補正組込 OSEM 法はコリメータや放 射能濃度差によって特性が異なることが予想されるた め，123_{I-MIBG 腫瘍シンチグラフィや}131_{I-甲状腺癌転}

en-ergy general purpose や middle enen-ergy コリメータ， high energy コリメータ，および陽性像とバックグラ ウンドの放射能濃度差の検証も必要と考える．また本 検討は基礎的な評価であり PB-, PB+ ともに前処理 フィルタおよび後処理フィルタを使用せずに検討を 行ったため，前処理フィルタおよび後処理フィルタを 用いた画像の検証も必要であると考えられた． 4．結 語 われわれはボディファントムを用いて，収集系を含 めた各装置メーカが提供する位置分解能補正組込 OSEM 法を用いた SPECT 画像の評価を行った．位 置分解能補正組込 OSEM 法は，空間分解能，コント ラスト，均一性が改善するが陽性像とバックグラウン ドの放射能濃度差や陽性像サイズおよび SI 積によっ て，アーチファクトや過補正が生じる可能性があるこ と，また回転半径や陽性像サイズによって画質改善に 限界があった．更に，画質改善の効果はメーカが提供 するアルゴリズムで異なるため，臨床使用する場合に は物理特性を十分に把握したうえで使用する必要があ る． 謝 辞 本研究を実施するにあたり，ご指導いただきました 松江赤十字病院 磯田康範氏をはじめとする日本放射 線技術学会中国・四国部会 核医学研究会(核医学夢 工房)の方々に深謝いたします． なお，本研究の要旨は，平成 25 年度中国・四国部 会 第 15 回夏季学術大会核医学研究会(第 30 回核医 学夢工房，2013 年岡山)にて発表した． 参考文献

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