Abstract: Проведен сравнительный анализ двух статистических подходов к решению задачи реконструкции изображений при обследовании пациентов методом однофотонной эмиссионной компьютерной томографии (ОФЭКТ). Выполнено сравнение алгоритма Ordered Subset Expectation Maximization (OSEM), установленного на большинстве современных ОФЭКТ системах, и алгоритма нового поколения Maximum a Posteriori с заданием априорной информации на основе функционала энтропии (MAP-Ent) при количественной оценке накопления радиофармпрепарата (накопленной активности) в патологических очагах. Исследования выполнены методом имитационного компьютерного моделирования с использованием цифрового двойника стандартизированного вещественного фантома NEMA IEC, который включает 6 сфер разного размера, имитирующих очаги поражений. Оценка точности реконструкции патологических очагов проводилась с помощью максимального коэффициента восстановления (Recovery Coefficient – RCmax), равного отношению значения реконструированной накопленной активности в максимуме к ее истинной величине. Результаты исследований показали, что поведение алгоритма OSEM в итерационном процессе характеризуется неустойчивостью, появлением «шума» и краевых артефактов на изображениях очагов. Использование постфильтрации стабилизирует решение и ведет к его сходимости, что позволяет получить кривую зависимости RCmax от размера очага, которая потенциально может применяться в качестве поправки к клиническим оценкам очагов поражений. Однако при этом существенно занижается оценка активности в очагах малого размера и возможна потеря малых очагов на изображениях. Алгоритм MAP-Ent демонстрирует принципиально иное поведение: он обеспечивает устойчивую сходимость и количественную точность оценок активности без необходимости постфильтрации, сохраняя контрастность даже малых очагов. Однако номер итерации, на которой достигается точное решение в каждом очаге, существенно зависит от выбора единственного (глобального) параметра регуляризации, что ограничивает возможность оптимальной реконструкции очагов разного размера. Результаты данных исследований показали необходимость перехода к локальной регуляризации в алгоритме MAP-Ent, позволяющей адаптивно подбирать параметры для обеспечения количественной точности реконструкции очагов поражений.

Cite: Нестерова А.В. , Денисова Н.В.
Сравнение двух статистических алгоритмов реконструкции изображений при количественной оценке патологических очагов методом гамма-эмиссионной томографии
Математическое моделирование. 2025.

Identifiers: No identifiers

Citing: Пока нет цитирований