Development of Geometric Calibration Method for Triple Head Pinhole SPECT System

Purpose: Micro-pinhole SPECT system with conventional multiple-head gamma cameras has the advantage of high magnification factor for imaging of rodents. However, several geometric factors should be calibrated to obtain the SPECT image with good image quality. We developed a simplified geometric calibration method for rotating triple-head pinhole SPECT system and assessed the effects of the calibration using several phantom and rodent imaging studies. Materials and Methods: Trionix Triad XLT9 triple-head SPECT scanner with 1.0 mm pinhole apertures were used for the experiments. Approximately centered point source was scanned to track the angle-dependent positioning errors. The centroid of point source was determined by the center of mass calculation. Axially departed two point sources were scanned to calibrate radius of rotation from pinhole to center of rotation. To verify the improvements by the geometric calibration, we compared the spatial resolution of the reconstructed image of Tc-99m point source with and without the calibration. SPECT image of micro performance phantom with hot rod inserts was acquired and several animal imaging studies were performed. Results: Exact sphere shape of the point source was obtained by applying the calibration and axial resolution was improved. Lesion detectibility and image quality was also much improved by the calibration in the phantom and animal studies. Conclusion: Serious degradation of micro-pinhole SPECT images due to the geometric errors could be corrected using a simplified calibration method using only one or two point sources.

삼중헤드 SPECT에서 기하학적 보정 기법의 개발

목적: 일반적인 바늘구멍 조준기를 사용한 SPECT 시스템은 피사체를 확대시킬 수 있다는 장점이 있어 설치류와 같은 소동물 영상을 얻기에 적합하다. 그러나 몇 가지 기하학적 오차는 영상의 해상도를 크게 저하시킬 수 있으므로 이를 보정해주는 기법이 필요하다. 본 연구에서는 바늘구멍 조준기를 장착한 삼중 헤드 SPECT 시스템에서 간단한 기하학적 보정기법을 개발하고 이를 모형과 몇몇 설치류 영상에 대해 적용하여 기하학적 보정 효과를 검증하였다. 대상 및 방법: Trionix사의 TRIAD XLT9 SPECT시스템에 1.0 mm의 입구를 갖는 바늘구멍 조준기를 장착하고 실험하였다. 회전각도에 의존하는 기하학적 오차를 측정하기 위해 중앙에 위치시킨 점선원의 영상을 얻었다. 무게중심을 구하는 방법으로 점선원의 중심 위치를 찾아주었고 이 중심 위치를 이용하여 기하학적 오차를 보정하였다. 또한 입력해준 회전 반경과 실제 회전 반경의 차이를 보정하기 위해 종축 방향으로 서로 떨어져 있는 두 개의 점선원 영상을 얻었다. 기하학적 오차의 보정 기법을 검증하기 위해 점선원을 보정 전, 후에 각각 재구성하여 이를 비교하였다. 또한 열소반점 초소형 모형 및 몇몇 설치류 영상에 대해 SPECT 영상을 얻어 보정 효과를 검증하였다. 결과: 보정 전 기울어진 도넛 모양으로 보이던 점선원의 재구성 영상이 보정 후 완벽한 구 모양으로 얻어졌고 축방향의 해상도 역시 개선되었다. 열소반점 모형과 설치류 영상에서도 매우 높은 해상도의 영상을 얻을 수 있었다. 결론: 기하학적 오차에 의한 영상 왜곡 및 해상도의 저하 현상이 이 연구에서 개발된 하나 또는 두 개의 점선원을 이용한 간단한 보정 기법에 의해 크게 보정되었다.