Fisher information analysis of list-mode SPECT emission data for joint estimation of activity and attenuation distribution
Notice bibliographique
Résumé
The potential to perform attenuation and scatter compensation (ASC) in single-photon emission computed tomography (SPECT) imaging without a separate transmission scan is highly significant. In this context, attenuation in SPECT is primarily due to Compton scattering, where the probability of Compton scatter is proportional to the attenuation coefficient of the tissue and the energy of the scattered photon and the scattering angle are related. Based on this premise, we investigated whether the SPECT scattered-photon data acquired in list-mode (LM) format and including the energy information can be used to estimate the attenuation map. For this purpose, we propose a Fisher-information-based method that yields the Cramer-Rao bound (CRB) for the task of jointly estimating the activity and attenuation distribution using only the SPECT emission data. In the process, a path-based formalism to process the LM SPECT emission data, including the scattered-photon data, is proposed. The Fisher information method was implemented on NVIDIA graphics processing units (GPU) for acceleration. The method was applied to analyze the information content of SPECT LM emission data, which contains up to first-order scattered events, in a simulated SPECT system with parameters modeling a clinical system using realistic computational studies with 2-D digital synthetic and anthropomorphic phantoms. The method was also applied to LM data containing up to second-order scatter for a synthetic phantom. Experiments with anthropomorphic phantoms simulated myocardial perfusion and dopamine transporter (DaT)-Scan SPECT studies. The results show that the CRB obtained for the attenuation and activity coefficients was typically much lower than the true value of these coefficients. An increase in the number of detected photons yielded lower CRB for both the attenuation and activity coefficients. Further, we observed that systems with better energy resolution yielded a lower CRB for the attenuation coefficient. Overall, the results provide evidence that LM SPECT emission data, including the scattered photons, contains information to jointly estimate the activity and attenuation coefficients.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,002 | 0,005 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».