مقایسه عملکرد فیلترهای حذف نویز در بهبود کیفیت تصاویر پت(PET )مغزی کم‌دوز با دو سطح دوز 5 و 10 درصد

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی پرتو پزشکی ، گروه مهندسی پرتوپزشکی، دانشکده مهندسی پرتوپزشکی ، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران

2 گروه مهندسی پرتوپزشکی، دانشکده مهندسی پرتوپزشکی ، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران

3 گروه فیزیک پزشکی و مهندسی پزشکی دانشگاه علوم پزشکی تهران

4 گروه تصویربرداری پزشکی، بخش پزشکی هسته ای و تصویربرداری مولکولی، بیمارستان دانشگاه ژنو، ژنو، سوئیس

10.22038/mjms.2022.65839.3875

چکیده

توموگرافی تابش پوزیترون بعنوان یک مدالیته تصویربرداری پزشکی هسته‌ای، به طور فزاینده‌ای در روال بالینی برای تشخیص بیماری و سرطان استفاده می‌شود. برای دستیابی به تصویر PET با کیفیت بالا برای اهداف تشخیصی، باید دوز استانداردی از ردیاب رادیواکتیو به بدن بیمار تزریق شود که منجر به افزایش خطر ناشی از آسیب تابشی می‌شود. با این‌حال، کاهش دوز ردیاب منجر به افزایش نویزها و کاهش نسبت سیگنال به نویز و کاهش کیفیت تصویر PET می‌شود. در این مقاله به ارزیابی عملکرد فیلترهای گاوسین، بای‌لترال، فیلتر میانگین غیرمحلی و تبدیل موجک در بهبود کیفیت تصاویر PET کم‌دوز پرداخته شده است. ابتدا این فیلترها بطور جداگانه برای دو سطح دوز 5 و 10 درصد بهینه شدند و سپس فیلترهای بهینه بر روی 40 تصویر مغزی PET با سطح دوز 5 و 10 درصد اعمال شدند. در نهایت عملکرد این فیلترها با استفاده از معیارهای PSNR ، RMSE در کل مغز و معیارهای RMSE و Bias در نواحی مختلف مغزی (به عنوان مثال، تالاموس، مخچه، پوتامن و...) ارزیابی و مقایسه شدند. از بررسی نتایج کل مغز مشاهده شد که در هردو سطح دوز فیلترهای بای‌لترال، گاوسین و میانگین غیرمحلی عملکرد بهتری نسبت به تبدیل موجک دارند و توانستند کیفیت تصویر فیلترشده در سطح دوز 5درصد را به کیفیت تصویر کم‌دوز 10درصد برسانند. از بررسی مقادیر بایاس در نواحی مختلف مغزی نیز مشاهده شد که فیلتر میانگین غیرمحلی بهترین عملکرد و فیلتر تبدیل موجک بدترین عملکرد را دارد. بهترین عملکرد توسط فیلتر میانگین غیرمحلی و بدترین عملکرد توسط فیلتر تبدیل موجک به دست آمد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Comparison of The Performance of Denoising Filters in Improving The Quality of Low-Dose Brain PET Images With Two Dose Levels of 5% and 10%

نویسندگان [English]

  • Mohammad-Saber Azimi 1
  • Alireza Kamali-asl 2
  • Mohammad-Reza Ay 3
  • hossein arabi 4
1 Department of Medical Radiation Engineering, Shahid Beheshti University, Tehran, Iran
2 Department of Medical Radiation Engineering, Faculty of Medical Radiation Engineering, Shahid Beheshti University, Tehran, Iran
3 Department of Medical Physics and BioMedical Engineering, Tehran University of Medical Sciences
4 Division of Nuclear Medicine and Molecular Imaging, Geneva University Hospital, Geneva CH-1211, Switzerland
چکیده [English]

Positron Emission tomography (PET) as a nuclear medicine imaging modality is increasingly used in clinical practice to diagnose disease and cancer. To achieve a high quality PET image for diagnostic purposes, a standard dose of radioactive tracer must be injected into the patient's body, which increases the risk of radiation damage. However, reducing the tracer dose leads to increase in noise and decrease in the signal-to-noise ratio and the quality of the PET. This paper aims to evaluate the performance of Gaussian filter, Bilateral filter, Non-Local Mean and Wavelet Transform filters in improving the quality of low-dose PET images. First, these filters were optimized separately for two dose levels, and then the optimal filters were applied to 40 PET brain images with a 5% and 10% dose levels. Finally, the performance of these filters was evaluated and compared using PSNR, RMSE criteria in the whole brain and RMSE and Bias criteria in different areas of the brain (e.g, thalamus, cerebellum, putamen, etc.).

کلیدواژه‌ها [English]

  • Denoising Low-Dose PET image
  • Bilateral Filter
  • Gaussian Filter
  • Wavelet Transform Filter
  • Non-Local Mean Filter