通过考虑局部能谱加速参数拟合提高能量基散射估计
医学物理
2025-04-23 v1
摘要
PET 需要准确、精确且高效的散射校正技术。传统的散射估计通常依赖于尾部拟合的单散射仿真 (SSS) 策略。然而，尾部拟合 SSS 的准确性受到限制，例如由于衰减图像与 PET 发射数据之间的不匹配，或存在 FOV 之外的活性。可通过能量基散射估计 (EBSE) 来解决这些问题，Efthimiou 等人和 Hamill 等人最近提出了该方法。本 work 的目标是：1. 通过考虑 unscattered 光子能谱的 LOR 依赖性来提高 EBSE 的准确性，2. 通过更好的初始化和更有效的优化算法来提高 EBSE 的计算速度。所提出的改进 EBSE 方法模型化了 single 和 multiple 散射光子的能量概率密度函数 (PDF)，并为 unscattered 光子采用位置相关的能量 PDF。这些能量 PDF 构成了基于 2D 能量直方图的两个前向模型用于散射估计。我们使用 GATE Monte Carlo 仿真和 NEMA 幽灵phantom 在 GE SIGNA PET/MR 扫描仪上的获取评估了这些模型的性能。此外，我们通过 varying 2D 能量直方图中的计数数来评估 EBSE 在不同前向模型之间的稳定性。EBSE 在 FOV 之外活性区域表现优于尾部拟合 SSS。我们的 GATE 仿真显示，考虑 unscattered 光子的局部能量可将 off-center 区域的定量提升约 2 个百分点。此外，改进的初始化结合 NEGML 优化器使在 6 核 CPU 上对 mashed TOF sinogram 的执行时间为 12 分钟。该方法提高了 EBSE 的准确性和计算效率，使其适用于临床应用。
引用
@article{arxiv.2504.15969,
title = {Improved energy-based scatter estimation by incorporating local energy spectra and accelerating the parametric fitting},
author = {Seyed Amir Zaman Pour and Ahmadreza Rezaei and Floris Jansen and Kristof Baete and Georg Schramm and Johan Nuyts},
journal= {arXiv preprint arXiv:2504.15969},
year = {2025}
}