Mejora de la cuantificación y armonización cuantitativa en PET mediante filtrado adaptativo

Resumen

La cuantificación en la tomografía por emisión de positrones (PET) está sujeta a sesgos debido a limitaciones físicas y técnicas.  El objetivo de la armonización cuantitativa es lograr mediciones comparables entre diferentes tomógrafos PET, permitiendo así  ensayos clínicos multicéntricos. Las guías clínicas, como las de la Asociación Europea de Medicina Nuclear (EANM), recomiendan armonizar las reconstrucciones de PET para llevar los coeficientes de recuperación de contraste (CRC) dentro de las  especificaciones. Sin embargo, estas reconstrucciones armonizadas pueden mostrar sesgos cuantitativos. En este trabajo mejoramos la armonización mediante el uso de un novedoso esquema de filtrado adaptativo. Nuestro objetivo fue obtener un sesgo de cuantificación bajo y valores de relación señal / ruido (PSNR) altos al mismo tiempo.
Para ello se diseñó e implementó un nuevo filtro de eliminación de ruido adaptativo de tres etapas. Los parámetros del filtro se optimizaron para lograr un PSNR alto en un fantoma cerebral digital y un sesgo cuantitativo bajo de los valores máximos de recuperación de contraste (CRCmax) obtenidos de un fantoma de calidad de imagen de PET de la Asociación Nacional de Fabricantes Eléctricos (NEMA). El fantoma NEMA se escaneó en varios escáneres PET / CT y se reconstruyó sin filtros. La configuración de filtro óptima encontrada para un conjunto de datos de entrenamiento se aplicó luego a las reconstrucciones de prueba de otros escáneres. Los límites de armonización se definieron utilizando los intervalos de confianza del 95% entre reconstrucciones.
Como resultado, se lograron valores de CRCmax promedio cercanos a la unidad (± 5%) para esferas con un diámetro igual o superior a 13 mm para el conjunto de datos de entrenamiento. Los valores de PSNR fueron comparables a otros resultados de filtros de última generación. Usando la misma configuración de filtro óptima para los conjuntos de datos de prueba, se encontraron resultados cuantitativos similares. La visibilidad de la lesión mejoró en imágenes clínicas en comparación con las reconstrucciones EANM, sin artefactos visibles. De esta forma, nuestro filtro adaptativo de tres etapas logró un rendimiento cuantitativo de
vanguardia para la obtención de imágenes PET. Se lograron tolerancias de armonización con un sesgo y varianza más bajos que las directrices de EANM para una variedad de modelos de escáner. Los valores de CRCmax estaban cerca de la unidad y la variabilidad de cuantificación se redujo en comparación con las reconstrucciones estándar.