Development of an innovative SPECT system that enables a kinetic analysis of organs

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K12849
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 90130:Medical systems-related
• Research Institution: Hosei University
• Principal Investigator: Ogawa Koichi 法政大学, 理工学部, 教授 (00158817)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: SPECT / 核医学 / ガンマカメラ / ピンホールコリメータ / モンテカルロ法 / 画像再構成 / データ収集 / 画像処理

Outline of Final Research Achievements

In this research, a single photon emission CT (SPECT) apparatus with three gamma cameras and multiple pinhole collimators that acquires data in a stationary mode without rotating the gamma camera around a patient. Various artifacts generated by the data acquisition method were investigated, and methods for improving the quality of reconstructed images were proposed. As for the image quality improvement method, the deconvolution method considering the shift variant model and the method applying deep learning are developed, and the results of simulations showed that image quality was significantly improved as compared with the conventional correction method. We also constructed a model for the dynamic analysis of organs that can be realized with this static SPECT system, and showed the possibility of dynamic function analysis similar to a PET system.

Free Research Field

医用画像工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究で対象としたSPECT装置は3台のガンマ線検出器を患者の周囲に３角形状に配して全方向からのデータをマルチピンホールコリメータで収集する点に特徴があり、これにより一度に患者の周りの全方向からのデータ収集が可能となる。これは放射性医薬品の動態情報を３次元画像としてSPECT検査で映像化することができることを意味し、従来、ポジトロンCT（PET）でしかできなかった動態解析がSPECTでもできるようになれば、検査のコストを下げ、SPECT検査の臨床適用が拡大すると考えられる。同時に患者の被ばく低減など核医学診断の質と有用性を大きく革新する可能性があるといえ、本研究の成果は大きい。