基于蒙特卡洛方法的I-123脑SPECT定量准确性验证：通过伽马相机系统的对比评估

《Journal of Medical and Biological Engineering》：Monte Carlo Based Validation of Quantitative Accuracy in I-123 Brain SPECT Through Comparative Evaluation of Gamma Camera Systems

SPECT成像中两种伽马相机系统通过蒙特卡洛模拟评估准直器设计差异对量化误差的影响，结果显示顶叶区域误差显著（Camera A 7.5% vs Camera B 15%），与薄皮质结构部分容积效应及准直器几何参数相关，建议采用≥4 cm孔径准直器。

　　

摘要

目的

使用I-123脑SPECT对神经系统疾病进行准确诊断和追踪时，精确的测量至关重要。本研究通过模拟两种商用伽马相机系统的准直器设计的具体影响，来评估它们的定量性能。

方法

在SIMIND蒙特卡洛模拟中使用了体素化的Zubal脑模型。针对两种伽马相机配置生成了投影数据，这两种相机在探测器和晶体规格上相同，仅在低能量高分辨率（LEHR）准直器设计上存在差异。图像重建采用了有序子集期望最大化（OSEM）算法（16次迭代，8个子集），并结合了基于蒙特卡洛的散射校正、体素特定衰减校正以及利用恢复系数（RC）分析的部分体积补偿。通过计算小脑、颞叶和顶叶中重建浓度与已知真实浓度之间的差异来评估定量误差（QE）。

结果

采用优化后的协议（OSEM 16×8结合蒙特卡洛散射校正）后，两种成像系统的定量误差均处于临床可接受的范围内，尽管在不同解剖区域存在差异。相机A在小脑、颞叶和顶叶的QE值分别为1.45%、3.1%和7.5%。相比之下，相机B的相应QE值分别为3.5%、7.5%和15%。在顶叶观察到了最显著的定量不准确性，这归因于其薄皮层结构所固有的部分体积效应以及准直器几何形状导致的分辨率-灵敏度权衡。

结论

结果表明，尽管这两种相机被归为同一LEHR类别，但在某些脑区域的误差可能存在近两倍的差异，这可能对临床决策产生影响。研究进一步表明，在神经定量SPECT应用中，应优先选择孔长较长的准直器（≥4厘米），以减少薄皮层结构中的部分体积效应偏差。未来需要进一步研究，以评估先进的校正策略和重建算法是否能够进一步缓解这些限制。