Caracterización de la diferencia entre retroproyección filtrada y Ordered Subsets Expectation Maximization, en imágenes SPECT, utilizando la transformada Wavelet

Resumen.--La eficacia de los algoritmos de reconstrucción es un factor importante a fin de garantizar la calidad de imágenes tomográficas de Medicina Nuclear. Existen dos grupos de algoritmos, los analíticos y los de carácter estadístico. El algoritmo de Retroproyección Filtrada (RPF) pertenece al primer grupo mientras que Ordered Subsets Expectation Maximization (OSEM) es uno de los algoritmos del segundo grupo. El objetivo del presente trabajo fue comparar ambos algoritmos utilizando la Transformada Wavelet (TW). Se eligió este instrumento dada su capacidad de separar la imagen en distintos niveles de frecuencia sin perder información posicional de los mismos. La misma se aplicó con base Haar y sin decimación por niveles, a fin de poder comparar matrices de igual tamaño. Se prestó atención a la presencia relativa de tres perturbaciones típicas: el ruido de Poisson, los artificios anulares que expresan una deficiente corrección de la uniformidad planar y el fenómeno de la atenuación. Con este propósito se estudiaron cortes transversales homólogos de distribuciones homogéneas de actividad. Se comprobó, que el algoritmo OSEM no solamente introduce importantes mejoras, en cuanto a filtrar el ruido de Poisson, sino que también disminuye los artificios anulares, en particular en la zona de la imagen coincidente con el centro de rotación. El fenómeno de la atenuación, para el caso de estas imágenes, mostró igual intensidad con ambos algoritmos a excepción de la zona periférica donde OSEM produjo un aumento aparente de la concentración de actividad ligeramente más importante que RPF. Estas observaciones alientan el interés de continuar en la idea de utilizar la TW no sólo para identificar, sino también para tratar de disminuir la presencia de artificios característicos de éstas imágenes.

Summary.--Efficiency of reconstruction algorithms is important to guarantee quality of Nuclear Medicine tomographic images. The algorithms belong to one of two types: analytical or statistical. The Filtered Back Projection (BP) algorithm belongs to the first group and the Ordered Subsets Expectation Maximization (OSEM) algorithm belongs to the second group. The aim of the present paper was to compare both algorithms by means of the Wavelet Transform (WT). This tool was selected because of its capability to divide the image into different frequency levels without losing information about their spatial position. The WT was applied on the Haar basis without decimation in order to compare matrixes of the same size. Attention was drawn to the relative presence of three typical perturbations: Poisson noise, annular artifacts that express a deficient correction to the planar uniformity and attenuation phenomenon. With these purposes, we studied homologue transversal slices of images of homogeneous distribution of activity. The OSEM algorithm not only greatly improves the filtering of the Poisson noise, but also diminishes the annular artifacts, mainly at the image zone that coincides with the rotation center. The intensity of the attenuation phenomenon was the same with both algorithms, except in the peripheral zone where OSEM showed a slightly higher activity than BP. These observations encourage our interest to continue applying the WT not only to identify the artifacts, but also to try to decrease their deleterious influence on Nuclear Medicine images.