Development of a New Simple and Accurate Image Quality Evaluation Index for Standardization of Image Quality in PET/CT

• Project/Area Number: 17K15796
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Research Field: Medical Physics and Radiological Technology
• Research Institution: Hirosaki University
• Principal Investigator: Hosokawa Shota 弘前大学, 保健学研究科, 助教 (20790554)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2021-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2020)
• Budget Amount: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000); Fiscal Year 2019: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2018: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2017: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
• Keywords: 画質評価 / 核医学 / PET / FDG / 標準化 / SNR / PET/CT

Outline of Final Research Achievements

In this study, we developed a method to evaluate the quality of PET/CT reconstructed images by extracting soft tissues of the whole body using information from both CT and PET images. Specifically, we set upper and lower limits for CT and PET values (SUL), and determined the coefficient of variation for more than 10,000 combinations to determine the range with high correlation to image quality. In addition, we developed an index to evaluate the visibility of signals and the shape of the image by using saliency as an objective evaluation close to subjectivity. The validity of the evaluation based on saliency was confirmed by simulation experiments and phantom experiments. The accuracy of the above three evaluations exceeded that of the conventional index.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

核医学検査は装置や撮像法によって画質が大きく変化する。全国（全世界）のどの施設においてもある一定の画質が担保されていることが望ましく、画質が劣る施設はそれを自覚し検査薬剤の投与量を増加させる、もしくは検査時間を延長するなどの措置を講じることが望ましい。これまで臨床画像は得られた信号量を基に画質評価をしていたが、近年では技術の進歩によって少ない信号量でも高画質な画像が得られる装置も導入されている。そのため、信号量ではなく、そこから再構成した最終的な画像を基に評価することが望ましい。現状では再構成画像を評価する高精度な方法が確立されていなく、本研究ではその問題に対して新たな手法を提案した。

Research Products

• [Journal Article] PET装置の構成および性能と散乱成分の関係 (2020)
  • Author(s): 細川 翔太, 井上 一雅, 高橋 康幸, 加納 大輔, 中神 佳宏, 中澤 脩人, 渡辺 侑也, 白川 浩二, 福士 政広
  • Journal Title: 核医学技術 Volume: 40 Pages: 389-398
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Detection of anthropogenic gadolinium in river waters in Hokkaido, Japan (2020)
  • Author(s): Inoue K, Fukushi M, Furukawa A, Sahoo SK, Veerasamy N, Kurokawa M, Kondo H, Shimizu H, Tsuruoka H, Mitsumoto T, Koyama K, Hosokawa S
  • Journal Title: Japanese Journal of Education for Radiological Technology Volume: 8 Pages: 11-16
  • NAID: 40022719374
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Relationship between CT Numbers and Artifacts Obtained Using CT-based Attenuation Correction of PET/CT (2020)
  • Author(s): Watanabe Yuya、Hosokawa Shota、Otaka Yutaka、Takahashi Yasuyuki
  • Journal Title: Japanese Journal of Radiological Technology Volume: 76 Issue: 9 Pages: 955-962
  • DOI: 10.6009/jjrt.2020_JSRT_76.9.955
  • NAID: 130007906101
  • ISSN: 0369-4305, 1881-4883
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Validation of the scatter fraction obtained from the cylindrical phantom for calculating noise equivalent count in clinical PET examinations (2020)
  • Author(s): Hosokawa S, Inoue K, Takahashi Y, Kano D, Nakagami Y, Nakazawa S, Suzaki K, Fukushi M
  • Journal Title: 核医学技術 Volume: 40 Pages: 135-141
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Time-related study on external exposure dose of 2-deoxy-2-[F-18]fluoro-D-glucose PET for workers' safety. (2019)
  • Author(s): Takahashi Y, Hosokawa S, Tsujiguchi T, Monzen S, Kanzaki T, Shirakawa K, Nemoto A, Ishimura H, Oriuchi N.
  • Journal Title: Radiological Physics and Technology Volume: 13 Issue: 1 Pages: 98-103
  • DOI: 10.1007/s12194-019-00548-0
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Remote measurement of urinary radioactivity in 18F-FDG PET patients using Compton camera for accuracy evaluation of standardized uptake value (2018)
  • Author(s): Watanabe Takara、Kano Daisuke、Enomoto Ryoji、Muraishi Hiroshi、Wakamatsu Ryo、Katagiri Hideaki、Kagaya Mika、Kondo Ryotaro、Fukushi Masahiro、Hosokawa Syota、Takeda Tohoru、Tanaka Manobu M、Uchida Tomohisa、Nakagami Yoshihiro
  • Journal Title: Biomedical Physics & Engineering Express Volume: 4 Issue: 6 Pages: 065029-065029
  • DOI: 10.1088/2057-1976/aae6b8
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Relationship between tumor volume and quantitative values calculated using two-dimensional bone scan images (2017)
  • Author(s): Hosokawa Shota、Inoue Kazumasa、Takahashi Yasuyuki、Kawakami Kazunori、Kano Daisuke、Nakagami Yoshihiro、Fukushi Masahiro
  • Journal Title: Radiological Physics and Technology Volume: 10 Pages: 496-506
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A simulation study for estimating scatter fraction in whole-body 18F-FDG PET/CT (2017)
  • Author(s): Hosokawa Shota、Inoue Kazumasa、Kano Daisuke、Shimizu Fuminori、Koyama Kazuya、Nakagami Yoshihiro、Muramatsu Yoshihisa、Fukushi Masahiro
  • Journal Title: Radiological Physics and Technology Volume: 10 Pages: 204-212
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 体幹部用線量計を用いた放射線防護眼鏡装着時における水晶体線量簡易推定の試み (2019)
  • Author(s): 佐藤 華菜, 小山内 暢, 佐藤 秀紀, 細川 翔太, 藤田 彰, 北島 麻衣子, 對馬 惠, 工藤 幸清
  • Organizer: 第9回東北放射線医療技術学術大会
• [Presentation] 体幹部用線量計による頸部線量と水晶体線量の関係～CT 検査時の介助における検討～ (2019)
  • Author(s): 佐藤 秀紀, 小山内 暢, 佐藤 華菜, 細川 翔太, 北島 麻衣子, 對馬 惠, 工藤 幸清
  • Organizer: 第9回東北放射線医療技術学術大会
• [Presentation] Tc-99m HMDP骨SPECTにおける皮下脂肪と信号検出感度について (2019)
  • Author(s): 村上 凱政, 高橋 康幸, 細川 翔太, 岡本 智也, 船水 憲一
  • Organizer: 第35回日本診療放射線技師学術大会
• [Presentation] Tc-99m MIBI小児心筋血流SPECTにおける収集条件に関する検討 (2019)
  • Author(s): 佐藤 麻佳, 高橋 康幸, 細川 翔太, 岡本 智也, 船水 憲一, 村上 凱政, 前田 駿兵
  • Organizer: 佐藤 麻佳, 高橋 康幸, 細川 翔太, 岡本 智也, 船水 憲一, 村上 凱政, 前田 駿兵
• [Presentation] Tc-99m HMDP骨SPECTによる信号位置と検出感度について (2019)
  • Author(s): 木村 桃加, 高橋 康幸, 細川 翔太, 岡本 智也, 船水 憲一
  • Organizer: 第35回日本診療放射線技師学術大会
• [Presentation] 123I IMP脳血流SPECTにおける視野外集積が定量評価に及ぼす影響について (2019)
  • Author(s): 川面 瑠花, 高橋 康幸, 細川 翔太, 岡本 智也, 船水 憲一
  • Organizer: 第35回日本診療放射線技師学術大会
• [Presentation] 骨SPECT評価用胸部ファントムを用いた収集条件の基礎的検討 (2019)
  • Author(s): 澤谷 七星, 前田 駿兵, 高橋 康幸, 細川 翔太, 岡本 智也, 船水 憲一
  • Organizer: 第9回東北放射線医療技術学術大会
• [Presentation] Ga-67 シンチグラフィにおけるウィンド幅の見直しに関する研究 (2019)
  • Author(s): 前田 駿兵, 澤谷 七星, 高橋 康幸, 細川 翔太, 岡本 智也, 船水 憲一
  • Organizer: 第9回東北放射線医療技術学術大会
• [Presentation] SPECT画像における顕著性を用いた信号の視認性および描出形状の評価ーphantom studyー (2019)
  • Author(s): 寺尾 誌織, 杉沼 愛花, 細川 翔太, 川面 瑠花, 木村 桃加, 佐藤 麻佳, 澤谷 七星, 前田 駿兵, 村上 凱政, 白川 浩二, 高橋 康幸
  • Organizer: 第9回東北放射線医療技術学術大会
• [Presentation] SPECT画像における顕著性を用いた信号の視認性および描出形状の評価ーsimulation studyー (2019)
  • Author(s): 杉沼 愛花, 寺尾 誌織, 細川 翔太, 川面 瑠花, 木村 桃加, 佐藤 麻佳, 澤谷 七星, 前田 駿兵, 村上 凱政, 白川 浩二, 高橋 康幸
  • Organizer: 第9回東北放射線医療技術学術大会
• [Presentation] EVALUATION OF SPECT IMAGE QUALITY BASED ON HUMAN VISION (2019)
  • Author(s): Hosokawa S, Suginuma A, Terao S, Takahashi Y, Inoue K, Kano D, Nakagami Y, Fukushi M
  • Organizer: 2nd Workshop on Radiation Research and its related issues
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] PET画像における顕著性を用いた視覚的画質評価の定量化 (2018)
  • Author(s): 細川翔太, 井上一雅, 高橋康幸, 加納大輔, 中神佳宏, 福士政広
  • Organizer: 第38回日本核医学技術学会総会学術大会
• [Presentation] Improving the accuracy of image evaluation in clinical positron emission tomography/computed tomography examination by using Monte Carlo simulation. (2018)
  • Author(s): Hosokawa S, Inoue K, Takahashi Y, Kano D, Nakagami Y, Suzaki K, Fukushi M
  • Organizer: European Association of Nuclear Medicine （EANM’18）
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] FDG-PET検査での視野外散乱線の影響 -simulation study- (2018)
  • Author(s): 細川翔太
  • Organizer: 第9回東北FDG-PET研究会
• [Presentation] FDG-PET/CT臨床画像における散乱線含有率の評価指標の提案 (2017)
  • Author(s): 細川翔太，井上一雅，高橋康幸，加納大輔，中神佳宏，白川浩二，清野守央，須崎勝正，福士政広．
  • Organizer: 第8回東北FDG-PET研究会
• [Presentation] FDG-PET/CT臨床画像における散乱線含有率の評価 (2017)
  • Author(s): 細川翔太，井上一雅，高橋康幸，相良裕亮，加納大輔，中神佳宏，白川浩二，清野守央，山本裕樹，須崎勝正，福士政広
  • Organizer: 第37回日本核医学技術学会総会学術大会
• [Presentation] モンテカルロシミュレーションを用いたFDG-PET/CT臨床画像における散乱フラクションの推定 (2017)
  • Author(s): 細川翔太，井上一雅，高橋康幸，加納大輔，中神佳宏，須崎勝正，福士政広
  • Organizer: 第37回日本核医学技術学会総会学術大会
• [Presentation] モンテカルロシミュレーションを用いた骨シンチグラフィにおける2次元定量値の精度評価 (2017)
  • Author(s): 細川翔太，井上一雅，高橋康幸，河上一公，加納大輔，中神佳宏，福士政広
  • Organizer: 第37回日本核医学技術学会総会学術大会
• [Presentation] モンテカルロ法による骨シンチグラフィの模擬 (2017)
  • Author(s): 細川翔太，井上一雅，高橋康幸，加納大輔，中神佳宏，福士政広
  • Organizer: 第11回日本診療放射線学教育学会学術集会
• [Presentation] Estimation of scatter fraction in PET/CT examination using Monte Carlo simulation (2017)
  • Author(s): Shota Hosokawa
  • Organizer: Chiang Mai Hirosaki Joint Workshop on Health Sciences
  • Int'l Joint Research