Implementation of absolute quantification in small‐animal SPECT imaging: Phantom and animal studies

Abstract

PurposePresence of photon attenuation severely challenges quantitative accuracy in single‐photon emission computed tomography (SPECT) imaging. Subsequently, various attenuation correction methods have been developed to compensate for this degradation. The present study aims to implement an attenuation correction method and then to evaluate quantification accuracy of attenuation correction in small‐animal SPECT imaging.MethodsImages were reconstructed using an iterative reconstruction method based on the maximum‐likelihood expectation maximization (MLEM) algorithm including resolution recovery. This was implemented in our designed dedicated small‐animal SPECT (HiReSPECT) system. For accurate quantification, the voxel values were converted to activity concentration via a calculated calibration factor. An attenuation correction algorithm was developed based on the first‐order Chang's method. Both phantom study and experimental measurements with four rats were used in order to validate the proposed method.ResultsThe phantom experiments showed that the error of −15.5% in the estimation of activity concentration in a uniform region was reduced to +5.1% when attenuation correction was applied. For in vivo studies, the average quantitative error of −22.8 ± 6.3% (ranging from −31.2% to −14.8%) in the uncorrected images was reduced to +3.5 ± 6.7% (ranging from −6.7 to +9.8%) after applying attenuation correction.ConclusionThe results indicate that the proposed attenuation correction algorithm based on the first‐order Chang's method, as implemented in our dedicated small‐animal SPECT system, significantly improves accuracy of the quantitative analysis as well as the absolute quantification.

In vivo gadolinium nanoparticle quantification with SPECT/CT

“…Another nuclear medicine technique that could be used is single photon emission computed tomography (SPECT) where the Gd-NPs could be labeled with 111 In ( T 1/2 =2.8 days) tracer. Even if PET quantification might be easier to implement, SPECT image quantification [12–14] is also possible. Widely available in clinic, β + emitters ( 18 F, 68 Ga) have relatively short half-life ( T 1/2 =110 min and T 1/2 =68 min) compared to 111 In.…”

Estudo de biodistribuição de radiofármaco marcado com >sup<99m>/sup<Tc pelo método invasivo e não invasivo utilizando o micro PET/SPECT/CT

“…Essa abordagem é apenas parcialmente bem-sucedida; é difícil aplicar as distribuições complexas com muitas estruturas sobrepostas. Além disso, órgãos profundos podem ter estruturas sobrepostas de todos os ângulos de projeções [24].…”

“…Por exemplo, a atenuação dos fótons pode reduzir a concentração da atividade média em um volume de interesse em 25%. A radiação dispersa também pode diminuir a precisão quantitativa, entretanto, o erro é insignificante em objetos com o tamanho de pequenos animais [24].…”

“…Embora a atenuação e a dispersão de fótons tenham um impacto menor na geração de imagens em pequenos animais, a magnitude desses efeitos físicos não é desprezível [24,40]. Uma forma de reduzir o efeito de atenuação de fótons é aplicando filtros gaussianos no pós-processamento da imagem [38].…”

“…99m Tc é um emissor gama obtido no decaimento do molibdênio-99; este é um produto da fissão do urânio-235 em reatores nucleares:[8] 99 é separado quimicamente dos outros produtos de fissão e decai em tecnécio metaestável[8,24].→+ − + ̅e O molibdênio-99 também pode ser obtido a partir da irradiação de molibdênio-98 com nêutrons térmicos no reator nuclear. O tem meia vida de 66 horas e o gerador de 99 Mo-99m Tc pode ser transportado desde o produtor até o hospital ou a clínica.…”