Optical surface information‐based respiratory phase‐sorting and motion‐incorporated reconstruction for SPECT imaging
Notice bibliographique
Résumé
BACKGROUND: Respiratory motion during the single photon emission computed tomography (SPECT) acquisition can cause blurring artifacts in the reconstructed images, leading to inaccurate estimates for activity and absorbed doses. PURPOSE: To address the impact of respiratory motion, we utilized a new optical surface imaging (OSI) system to extract the respiratory signals for phase sorting and verified its effectiveness through simulation and patient data. Additionally, we implemented GPU-accelerated motion-incorporated reconstruction algorithms for the SPECT projections, integrating motion information to produce motion-free images from all acquired data. METHODS: We used the 4D XCAT Phantom to generate attenuation maps and activity images across different respiratory phases, with activity distributions based on patient images. SPECT projections were simulated using the SIMIND Monte Carlo program with Poisson noise. The OSI system was modeled by introducing Gaussian noise into the point clouds on the body surface within the attenuation map. The body surface images were registered across phases using a Gaussian mixture model combined with principal component analysis. The extracted respiratory signals were compared to the center-of-light (COL) approach, with or without filtering and kidney masking. The OSI method was further validated by comparing respiratory signals derived from a real patient using OSI to simultaneous cone-beam CT (CBCT) projections. Two motion-incorporated techniques, namely, 4D reconstruction (4D-Recon) and post-reconstruction registration and summation (post-Recon), were compared with non-motion-corrected images (non-MC) and single-phase gating (Gating). The quantitative evaluation of image quality utilized recovery coefficients (RC), contrast recovery coefficients (CRC), and uncertainty estimation. RESULTS: 0.001), it was less effective and more uncertain than the OSI method. Validation with patient data showed high consistency in breathing frequencies and phase alignment between CBCT-based and OSI-based signals. For reconstruction, both 4D-Recon and post-Recon significantly enhanced RC and CRC compared to non-MC, with less uncertainty than Gating. In addition, 4D-Recon outperformed post-Recon in certain aspects. CONCLUSIONS: Our novel respiratory signal extraction approach based on OSI demonstrated superior accuracy and reliability compared to a data-driven method. Applying motion-incorporated SPECT reconstruction using these accurate breathing signals has the potential to enhance image quality and improve absorbed dose quantification in radiopharmaceutical therapy. The relevant reconstruction algorithms are also made available for public use in the open-source library PyTomography.
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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 | 0,001 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| 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 ».