اصلاح حركت در تصويربرداري اسپكت ميوكارد با استفاده از مدل سازي منحني چند جمله اي

Motion Correction in Myocardial SPECT Imaging Using Polynomial Curve Modeling

سابقه و هدف : حركت بيمار طي تصويربرداري اسپكت پرفيوژن ميوكارد مي تواند باعث بروز آ رتيفكت در تصاوير بازسازي شده شود و به نوبه خود مي تواند روي تشخيص كل ينيكي ت اثير بگذارد . هدف اين تحقيق ارايه روشي براي تشخيص و تصحيح حركت قلب با استفاده از داده هاي حاصل از سيستم تصويربرداري است. مواد و رو ش ها: كمي سازي حركت قلب با استفاده از مدل سازي منحن ي هاي چند جمله اي بر بردارهاي يك بعدي متناظر با فريم هاي تصويربرداري در پروفايل مجموع يابي شده انجام شد . براي ارزيابي روش، چشمه هاي فيزيكي و فانتوم 2 و 3 پيكسل جاب ه جا شدند . مقادير پهناي كامل در نصف ارتف اع ، در اوايل، اواسط و او اخر داده برداري به ميزان 1 NCAT و ماكزيمم شمارش موجود در تصوير بازسازي شده چشمه هاي فيزيكي و ه م چنين ماكزيمم شمارش (FWHM) ماكزيمم در ديواره عضله ميوكارد در نماي 360 درجه برحسب منظر ديد از محور قلب، قبل و پس از تصحيح حركت نسبت به حالت بدون حركت مقايسه شدند. 37 درصد نسبت به حالت بدون / 5 درصد تا 49 / چشمه نقط ه اي از 56 FWHM ، يافته ها: بسته به شدت و زمان وقوع حركت 1 درصد بوده است . / 0 درصد تا 84 / اين چشمه پس از تصحيح حركت از 8 FWHM حركت تغيير كرد در حالي كه تغيير نسبي 21 درصد بود كه پس از تصحيح / 1 درصد تا 33 / اين مقادير براي ماكزيمم شمارش در تصوير بازسازي شده چشمه نقط هاي از 91 21 درصد بود كه / 1 درصد تا 76 / 0 درصد كاهش يافت . مقادير اخير براي چشمه گسترده از 09 / 0 درصد تا 76 / حركت به 13 0 درصد كاهش يافت. هم چنين نتايج نشان داد كه توزيع اكتيويته در ديواره عضله / 0 درصد تا 45 / پس از تصحيح حركت به 06 ميوكارد د ر تصوير تصحيح شده به مقدار واقعي در تصوير قبل از اعمال حركت نزديك است درحالي كه اين مقدار در تصوير بازسازي شده كه در آن، طي تصويربرداري حركت رخ داده، به طور قابل ملاحظه اي با مقدار واقعي اختلاف دارد. استنتاج: با روش پيشنهادي ما حركت قلب در تصويربرداري اسپك ت، با استفاده از داد ه هاي حاصل از سيستم تصويربرداري و به روش مدل سازي منحني چندجمله اي محاسبه مي شود و بدين ترتيب آرتيفكت ناشي از حركت تصحيح مي شود تا از تفسير اشتباه ناشي از آرتيفكت حركتي جلوگيري شود.

Background and purpose: Patient motion during myocardial perfusion SPECT can produce artifacts in reconstructed images which might affect clinical diagnosis. This paper attempts to present a new approach for the detection and correction of cardiac motion utilizing the data obtained during the imaging process. Materials and methods: Our method quantifies motion through polynomial curves modeling onto the 1D vectors corresponding to image frames obtained in summed profiles. To evaluate our method, physical sources and NCAT phantom were intentionally moved 1, 2 and 3 pixels at early, mid and late stages of data acquisition. The full width at half maximum (FWHM) values, the maximum count in the reconstructed image of physical sources, and maximum count in the myocardial wall in 360o view from cardiac perspective were compared with motion-free condition before and after motion correction. Results: Depending on the amount of motion and time of motion occurrence, the FWHM of point source changed from 5.56% to 37.49% compared to the motion-free condition while the relative change of FWHM for these sources changed from 0.8% to 1.84% after correction. The observed changes for maximum count in reconstructed images of point sources were from 1.91% - 21.33% which decreased to 0.13%-0.76% after motion correction. The corresponding changes for extended sources were 1.09%- 21.76% which reduced to 0.06%-0.45% after applying motion correction. In addition, the results showed that the distribution of radioactivity in the cardiac wall for the corrected image are very similar to the real values while the same values in the reconstructed image significantly differed from the original in which motion occurred during imaging. Conclusion: Our method detected and corrected cardiac motion during SPECT imaging through curve fitting of a polynomial onto the 1D vector values corresponding to image frames. Therefore, image misinterpretation can be avoided by correcting motion artifacts.