The Understanding and Application of Noise Reduction Software in Static Images

정적 영상에서 Noise Reduction Software의 이해와 적용

Purpose: Nuclear medicine manufacturers provide various softwares which shorten imaging time using their own image processing techniques such as UlatraSPECT, ASTONISH, Flash3D, Evolution, and nSPEED. Seoul National University Hospital has introduced softwares from Siemens and Philips, but it was still hard to understand algorithm difference between those two softwares. Thus, the purpose of this study was to figure out the difference of two softwares in planar images and research the possibility of application to images produced with high energy isotopes. Materials and Methods: First, a phantom study was performed to understand the difference of softwares in static studies. Various amounts of count were acquired and the images were analyzed quantitatively after application of PIXON, Siemens and ASTONISH, Philips, respectively. Then, we applied them to some applicable static studies and searched for merits and demerits. And also, they have been applied to images produced with high energy isotopes. Finally, A blind test was conducted by nuclear medicine doctors except phantom images. Results: There was nearly no difference between pre and post processing image with PIXON for FWHM test using capillary source whereas ASTONISH was improved. But, both of standard deviation(SD) and variance were decreased for PIXON while ASTONISH was highly increased. And in background variability comparison test using IEC phantom, PIXON has been decreased over all while ASTONISH has shown to be somewhat increased. Contrast ratio in each spheres has also been increased for both methods. For image scale, window width has been increased for 4~5 times after processing with PIXON while ASTONISH showed nearly no difference. After phantom test analysis, ASTONISH seemed to be applicable for some studies which needs quantitative analysis or high contrast, and PIXON seemed to be applicable for insufficient counts studies or long time studies. Conclusion: Quantitative values used for usual analysis were generally improved after application of the two softwares, however it seems that it's hard to maintain the consistency for all of nuclear medicine studies because result images can not be the same due to the difference of algorithm characteristic rather than the difference of gamma cameras. And also, it's hard to expect high image quality with the time shortening method such as whole body scan. But it will be possible to apply to static studies considering the algorithm characteristic or we can expect a change of image quality through application to high energy isotope images.

본원에 도입된 새로운 소프트웨어는 SPECT나 전신 뼈 영상에만 국한되어 사용되어 지고 있지만 보다 효과적으로 다른 검사에 적용하기 위해 팬텀을 통한 실험과 영상의 비교를 통하여 그 유용성을 찾아보고자 하였다. 실험을 위하여 Body IEC phantom과 Jaszczak ECT phantom, Capillary를 이용한 실린더 팬텀을 이용하였고, 영상의 처리 전후의 계수, statistics를 비교해 보고 contrast ratio나 BKG의 변화들을 정량적으로 분석해 보았다. Capillary source를 이용한 FWHM 비교에서는 PIXON의 경우 처리 전후의 영상에서 차이가 거의 없었고, ASTONISH의 경우 처리 후의 영상이 우수해짐을 확인할 수 있었다. 반면 Standard deviation과 그에 따른 Variance는 PIXON은 다소 감소한 반면 ASTONISH는 큰 폭으로 증가함을 보였다. IEC phantom을 이용한 BKG variability 비교에서는 PIXON의 경우 전체적으로 감소한 반면 ASTONISH는 다소 증가하는 경향을 보였고, 각각의 sphere에 대한 contrast ratio도 두 가지 방법 모두 향상됨을 확인하였다. 영상의 스케일 면에서도 PIXON의 경우 처리 후에는 window width가 약 4-5배 증가하였지만 ASTONISH에서는 큰 차이가 없었다. 팬텀 실험 분석 후 ASTONISH는 정량적 분석을 위해 ROI를 그려야 하는 기타 검사와 대조도를 강조하는 검사에 적용 가능성을 보였고, PIXON은 획득계수가 부족하거나 SNR이 낮은 핵의학 검사에 유용하게 사용될 것으로 생각되었다. 영상의 분석 인자로 많이 사용되는 정량적인 수치들은 소프트웨어의 적용 후 대체로 향상되었지만 감마카메라의 차이보다 소프트웨어간의 알고리즘 특성으로 인한 결과영상의 차이가 많아 모든 핵의학 검사의 적용에 있어서 일관성을 유지하기는 어려울 것으로 사료된다. 또한 전신 뼈 영상과 같이 검사시간의 획기적 단축과 같은 수단으로는 우수한 영상의 질을 기대하기 어렵다. 새로운 소프트웨어의 도입 시 병원의 특성에 맞는 protocol과 임상 적용 전에 많은 연구가 필요할 것으로 사료된다.