Ugrás a tartalomhoz

Orvosi leképezéstechnika

Balkay László (2011)

Debreceni Egyetem

Résztérfogat-hatás

Résztérfogat-hatás

A résztérfogat-hatás ("partial volume effect", rövidítve PVE) akkor lép fel, ha egy leképezett objektum mérete összemérhető a leképező rendszer felbontásával, vagyis nem nagyobb, mint a pontszétterjedési függvény félértékszélességének (FWHM) 2-3-szorosa. Ilyenkor az objektum a képen összeátlagolódik a környezetével.

Két jelenséget szokás idesorolni:

  • A környezeténél aktívabb objektum a képen kevésbé aktívnak (halványabbnak) látszik, ld. az alábbi ábrát.

  • A környezeténél kevésbé aktív objektum aktívabbnak látszik amiatt, mert a környezetéből érkező jel is hozzáátlagolódik ("spill-over").

Mindkét esetben csökken az objektum kontrasztja, vagyis a környezetétől kevésbé fog elütni a PVE következtében.

Résztérfogat-hatás különböző méretű homogén aktív gócokra. A gócokon áthaladó (átlós irányú) vonal mentén kapott profilgörbe valójában a gócokon belül azonos (felső ábrák), de a képen a kisebb gócok kevésbé aktívnak mutatkoznak (alsó sor).

A jelenség egyik mérőszáma a visszanyerési együttható ("recovery coefficient"), amely radioizotópos leképezésnél azt mondja meg, hogy az objektum valódi térfogatának megfelelő térfogatban kapott beütésszám hányada az ideálisnak (amit akkor kapnánk, ha a leképezés térbeli felbontása nagy jó lenne, vagyis résztérfogat-hatás nem lépne fel).

A visszanyerési együttható annál messzebb esik a 100%-tól, minél kisebb az objektum.

PVE szemléltetése

A résztérfogat-hatás igen jól látszik az agyi leképezéseknél,hiszen a szürkeállomány 5-6 mm körüli vastagságú.

Bal oldalt: a szürkeállomány két agyi metszetben.

Jobb oldalt: A szürkeállomány konvolúciója ("szétkenése") a PET kamera pontszétterjedési függvényével. A kép pontosan olyan, mint egy csak a szürkeállományban dúsuló radiofarmakonnal kapott PET metszet.

Résztérfogat-hatás korrekciója

A SPECT vagy PET metszeten az agykéreg a PVE következtében ugyanúgy kisebb beütésszámot mutat akkor, ha az agykéreg sorvad, mint ha a normális mennyiségű agyszövet kisebb mértékben dúsítja a radiofarmakont. Ezen két állapot elkülönítése tehát magában az emissziós tomogramon nem lehetséges, el kellene végezni rajta a résztérfogat-hatás korrekciót ("partial volume correction", PVC).

Sajnos, a leképező rendszer pontszétterjedési függvényével végzett dekonvolúció önmagában nem elegendő a résztérfogat-hatás korrekciójához, mert ez az eljárás felerősíti a zajt (ld. alább a bal oldali képeket). Az ún. helyreállító szűrő megpróbálja megtalálni az egyensúlyt a zajcsökkentés és a felbontás megőrzése, sőt javítása között (ld. az ábra jobb oldali képeit).

Jelenlegi ismereteink szerint akkor tudunk hatékony PVE-korrekciót végezni, ha valahonnan ismerjük a vizsgált objektum vagy szövettípus pontos kiterjedését. Agyi vizsgálat esetén erre jó az MR kép, mert egyrészt a koponyacsont biztosítja, hogy a külön alkalommal készült PET v. SPECT és MR képeken az agy ugyanolyan alakú és méretű legyen (vagyis a két térfogat merevtest-transzformációval egymásra illeszthető), másrészt megfelelően választott MR jelsorozattal a szürke- és fehérállomány jól elkülöníthető (ld. az alábbi ábrán).

Korrigálatlan agyi szerotonin transzporter PET

Ugyanazon metszet MR képe

Korrigált PET-kép (két szöveti rekeszes modell alkalmazása)

Résztérfogat-hatás korrekciója agyi PET képen az MRI felhasználásával. Figyeljük meg, hogy a korrigált képen sokkal jobb kontraszttal elválik a szürkeállomány a környezetétől.

Két szöveti rekeszes voxelenkénti PVC

Ez a modell három "szegmensre" bontja az agyat: szürke állományra, fehér állományra, és a likvorra (agyi-gerincvelői folyadék). A szegmenseket az agyi MR képen különítjük el. A modellhez feltételezzük, hogy a radiofarmakon koncentrációja a fehér állományban állandó, a likvorban pedig 0. Ezek alapján és a leképező rendszer pontszétterjedési függvényének ismeretében voxelenként becsülhetjük a radiofarmakon tényleges koncentrációját a szürkeállomány különböző területein.