Kuvanlaadun vertailu eri kamera- ja rekonstruktioteknologioilla positroniemissiotomografiassa

Abstract

Positroniemissiotomografia eli PET on lääketieteellinen kuvantamismenetelmä erilaisten kudosten ja elimien rakenteen sekä toiminnan kuvaamiseksi. Positroniemissiotomografiassa hyödynnetään positroneja emittoivia radioaktiivisia aineita merkkiaineina. Merkkiainetta pistetään tutkittavaan kohteeseen alkaen emittoimaan positroneja, joiden annihoilaatiosta syntyviä fotoneita voidaan havainnoida ilmaisimilla. Erityisesti PET:a hyödynnetään syövän kuvantamisessa, mutta myös esimerkiksi aivotutkimuksissa.

Kuvanlaatua rajoittaa PET:ssa niin fysikaaliset ilmiöt, laitteisto kuin ohjelmistotkin. Laitteiston nopeus ja tarkkuus havannoida fotoneita on eräs olleellinen tekijä. Käytössä on erilaisia laskennallisia menetelmiä tavallisimpien virheiden korjaamiseen, mutta niilläkään ei voida huomioida kaikkea varsinkaan laskentatehon puitteissa. Laitteistoja ja ohjelmistoja kehittämällä voidaan siten parantaa PET-kuvien laatua. Esimerkiksi nopeammat ilmaisimet mahdollistavat useampien havaintojen tekemisen. Lisäksi, useampia kuvanlaatua heikentäviä seikkoja huomioivat korjaukset ja tarkemmat rekonstruktiomenetelmät voivat tehdä suuren eron.

Tässä opinnäytetyössä tutustuttiin PET:n taustalla olevaan fysiikkaa, kuvantamisen periaatteisiin ja rajoituksiin, sekä tutkittiin kolmen erilaisen PET-kameran kuvanlaatua fantomi-kuvista. Tutkittavat kamerat poikkesivat toisistaan erityisesti ilmaisinmateriaalin, -koon ja -tekniikkansa suhteen, mutta myös käyttämäiltään rekonstruktiomenetelmiltä. Eri ratkaisujen vaikutusta kuvanlaatuun arvioitiin tulosten perusteella. Uusia kamera- ja rekonstruktioteknologioita hyödyntävien kameroiden kontrastin havaittiin olevan parhaimmillaan melkein 30 prosenttiyksikköä parempi pienimillä kohteilla ja taustan noin 4 prosenttiyksikköä tasaisempi. Tuloksista todettiin, että uudet innovaatiot ovat parantaneet kuvanlaatua, mutta kameroille on myös omat parhaat soveltuvuuskohteensa.