Contribution of time of flight and point spread function modeling to the performance characteristics of the PET/CT Biograph mCT scanner

Abstract

Objective

To characterize the performance of the Biograph mCT PET/CT TrueV scanner with time of flight (TOF) and point spread function (PSF) modeling.

Material and methods

The PET/CT scanner combines a 64-slice CT and a PET scanner which incorporates the reconstruction the TOF and PSF information. PET operating characteristics were evaluated according to the standard NEMA NU-2-2007, by expanding some tests. In addition, different reconstruction algorithms were included, and the intrinsic radiation and tomographic uniformity were also evaluated.

Results

The spatial resolution (FWHM) at 1 and 10 cm was 4,4 and 5,3 mm respectively, improving to 2,6 and 2,5 mm when PSF was introduced. Sensitivity was 10.9 and 10.2 kcps/MBq at 0 and 10 cm from the axis. Scatter fraction was less than 34% at low concentrations and the noise equivalent count rate (NECR) was maximal at 27.8 kBq/mL with 182 kcps, and the intrinsic radiation produced a rate of 4,42 true coincidences per second. Coefficient of variation of the volume and system uniformity was 4,7 and 0,8% respectively. The image quality test showed better results when PSF and TOF were included together. PSF improved the hot spheres contrast and background variability, while TOF improved the cold spheres contrast.

Conclusions

The Biograph mCT TrueV scanner has good performance characteristics. The image quality improves when the information from the PSF and the TOF is incorporated in the reconstruction.

Resumen

Objetivo

Caracterizar el funcionamiento del tomógrafo PET/TAC Biograph mCT TrueV que incorpora el tiempo de vuelo (TOF) y modeliza la respuesta a una fuente puntual (PSF).

Material y métodos

El tomógrafo combina un TAC de 64 cortes y un PET que reconstruye tomográficamente con TOF y PSF. Las características de funcionamiento PET se evaluaron siguiendo el estándar NEMA NU-2-2007, ampliando algunas pruebas. Adicionalmente se evaluaron diferentes algoritmos de reconstrucción y se midieron la radiación intrínseca y la uniformidad tomográfica.

Resultados

La resolución espacial (FWHM) a 1 y 10 cm del eje fue de 4,4 y 5,3 mm, mejorando al introducir la PSF a 2,6 y 2,5 mm. La sensibilidad fue de 10,9 y 10,2 kcps/MBq a 0 y 10 cm del eje. La fracción de dispersión fue inferior al 34% a bajas concentraciones y la tasa de sucesos equivalentes al ruido (NECR) fue máxima en 182 kcps a 27,8 kBq/mL. La radiación intrínseca produjo 4,42 coincidencias verdaderas por segundo. El coeficiente de variación de la uniformidad del volumen y del sistema fue del 4,7 y 0,8%. La prueba de calidad de imagen mostró mejores resultados al incluir conjuntamente PSF y TOF. Específicamente, la PSF mejoró el contraste de las esferas calientes y la variabilidad del fondo, mientras que el TOF aumentó el contraste de las esferas frías.

Conclusiones

El tomógrafo tiene muy buenas características de funcionamiento, además la calidad de la imagen mejora al incorporar la información de la PSF y del TOF en la reconstrucción tomográfica.