データ駆動呼吸ゲーティング法のR値に影響を与える要因は何か？ファントム研究

What factors influence the R value in data-driven respiratory gating technique? A phantom study.

抄録

目的:

データ駆動呼吸ゲーティング（DDG）アルゴリズムとしてPETスキャナーに実装されたAdvanced Motion Freeにおいて、呼吸波形の有効性を示す指標としてR値を採用した。様々な因子の変化がR値に与える影響をファントム解析により評価した。

OBJECTIVE: The R value is adopted as a metric for the effectiveness of the respiratory waveform in the Advanced Motion Free implemented in the PET scanner as the data-driven respiratory gating (DDG) algorithm. The effects of changes in various factors on R values were evaluated by phantom analysis.

方法:

18F溶液で満たされた球を持つプログラム可能な呼吸運動ファントムQUASARを使用した。球の直径、放射能濃度、振幅、呼吸周期、呼吸波形形状を変化させて呼吸運動シミュレーションを行った。3つの評価を行った。(1) 入力波形から算出したパワースペクトルを評価した。(2) 各因子の変化が R 値に与える影響を評価した。(3) DDG波形と吸気ピーク間隔を入力波形データと比較した。

METHODS: We used a programmable respiratory motion phantom QUASAR with a sphere filled with an 18F solution. Respiratory motion simulation was performed by changing the sphere diameter, radioactivity concentration, amplitude, respiratory cycle, and respiratory waveform shape. Three evaluations were performed. (1) The power spectra calculated from the input waveforms were evaluated. (2) The effects of changes in the factors on the R value were evaluated. (3) DDG waveforms and inspiratory peak intervals were compared with the input waveform data set.

結果:

球径、放射能濃度、振幅が徐々に大きくなるにつれてR値は増加し、ある値に収束した。呼吸サイクルは7.5秒で最も高いR値を示し、グラフは上に凸のパターンを示した。正弦波形の R 値は典型波形よりも高かった。入力波形のパワースペクトルとR値には関係があった。また、R 値が低い条件では視覚スコアも低かった。球、放射能、動きがなく、呼吸周期が速い場合は、ピーク間隔が正確に取得できなかった。

RESULTS: The R values were increased and converged to a certain value as sphere diameter, radioactivity concentration, and amplitude gradually increased. The respiratory cycle showed the highest R value at 7.5 s, and the graph showed an upward convex pattern. The R value of the sinusoid waveform was higher than that of the typical waveform. There was a relationship between the power spectrum of the input waveform and R value. The visual score was also lower in the condition with a lower R value. In cases of no sphere, radioactivity, or motion, and a fast respiratory cycle, peak intervals were not accurately acquired.

結論:

R値に影響を与える因子は、球径、放射能濃度、振幅、呼吸周期、呼吸波形形状であった。

CONCLUSIONS: Factors affecting the R value were sphere diameter, radioactivity concentration, amplitude, respiratory cycle, and respiratory waveform shape.