PET-AI讲解 | Deep Scatter Estimation in PET

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  • 快速准确的散射矫正对于PET来说是至关重要的。

什么是散射矫正

PET当中,每一对光子在达到检测器之前,都可能发生康普顿散射而导致运动方向发生改变。

其中有一些方法可以处理这样的问题,比方说双能窗、三能窗、卷积扣除、蒙特卡洛、神经网络等。

双能窗将探测器的能量窗口分成一个高能窗与一个低能窗。一般高能窗的能量范围在380-850keV,低能窗的能量范围在200-380keV。由于散射情况基本是康普顿散射,因此发生散射的光子能量必然较低,基本只会被低能窗所捕获。也就意味着大部分发生散射的事件都会被低能窗所接收。将总计数减去低能窗的计数便能逼近真实的符合事件计数。

论文概述

论文大概是认为用Monte-Carlo处理是一种很高精度的散射矫正方案,但是速度慢。打算用卷积网络来学习已知数据的scatter distributions散射分布,然后实现类似精度的快速散射矫正。这个他们称作Deep Scatter Estimation(DSE)。

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数据描述

总共使用了20个病人的回顾性数据,是FDG PET/MRI数据。

  • 氟代脱氧葡萄糖是2-脱氧葡萄糖的氟代衍生物。通常简称为18F-FDGFDG

A total of 71 bed positions was used, with 66 MRI-based attenuation maps, 4 MRI-based attenuation maps with MLAA-based truncation compensation, and 1 coregistered CT-based attenuation map.

  • 20个病人但是有71个bed position数据。其中57个用来训练,剩下的14个作为validation。没有外部测试数据。
  • 而且CT和MRI的PET数据看起来是混用了。

Each bed position comprised photo-peak measurements (prompts), attenuation correction factors (ACF), and the result of single-scatter simulation (SSS), all in histogram format with 252 views (φ), 344 projection bins (s) and 127 direct and cross planes (z).

  • photo-peak measurements(prompts),光峰值测量(下图)。不知道怎么得到的

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  • attenuation correction factors (ACF),衰减矫正系数。

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  • single-scatter simulation,SSS,单次散射模拟

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  • 252 views (φ), 344 projection bins (s) and 127 direct and cross planes (z)可以理解为是一个252x344x127的数据规模。尺寸不大。

我的总结

总体来看,这个早期的研究,就是让耗时长的蒙特卡洛模拟来作为GT,然后让3D的数据沿着view角度切开,用2D的Unet结构学习,实现快速的卷积替代的蒙特卡洛散射矫正。