PET/CT BiographTM Sensation 16

Summary

Aim: The new PET/CT Biograph Sensation 16 (BS16) tomographs have faster detector electronics which allow a reduced timing coincidence window and an increased lower energy threshold (from 350 to 400 keV). This paper evaluates the performance of the BS16 PET scanner before and after the Pico-3D electronics upgrade. Methods: Four NEMA NU 2–2001 protocols, (i) spatial resolution, (ii) scatter fraction, count losses and random measurement, (iii) sensitivity, and (iv) image quality, have been performed. Results: A considerable change in both PET count-rate performance and image quality is observed after electronics upgrade. The new scatter fraction obtained using Pico-3D electronics showed a 14% decrease compared to that obtained with the previous electronics. At the typical patient background activity (5.3 kBq/ml), the new scatter fraction was approximately 0.42. The noise equivalent count-rate (RNEC) performance was also improved. The value at which the RNEC curve peaked, increased from 3.7·104s^-1 at 14 kBq/ml to 6.4·104s^-1 at 21 kBq/ml (2R-NEC rate). Likewise, the peak true count-rate value increased from 1.9·105s^-1 at 22 kBq/ml to 3.4·105s^-1 at 33 kBq/ml. An average increase of 45% in contrast was observed for hot spheres when using AW-OSEM (4ix8s) as the reconstruction algorithm. For cold spheres, the average increase was 12%. Conclusion: The performance of the PET scanners in the BS16 tomographs is improved by the optimization of the signal processing. The narrower energy and timing coincidence windows lead to a considerable increase of signal- to-noise ratio. The existing combination of fast detectors and adapted electronics in the BS16 tomographs allow imaging protocols with reduced acquisition time, providing higher patient throughput.

Zusammenfassung

Ziel: Die neuen PET/CT Biograph-Sensation-16-Tomographen (BS16) haben eine schnellere Detektorelektronik, die den Betrieb mit einem verringerten Koinzidenzfenster und einer erhöhten unteren Energieschwelle erlaubt (350 bis 400 keV). In der vorliegenden Arbeit wurden die PET-Leistungsdaten des BS16-Scanners vor und nach dem Pico- 3D-Elektronik-Upgrade ausgewertet. Methoden: Vier NEMA- NU-2–2001-Protokolle wurden durchgeführt (i) räumliche Auflösung, (ii) Streuanteil und Zählratenverhalten, (iii) Empfindlichkeit und (iv) Bildqualität. Ergebnisse: Eine beträchtliche Änderung sowohl in dem PET-Zählratenverhalten als auch in der PET-Bildqualität wurde nach dem Elektronik-Upgrade beobachtet. Der neue Streuanteil zeigt eine Abnahme um 14% im Vergleich zu der ursprünglichen Elektronik. Für typische Aktivitätskonzentrationen im Patienten (5.3 kBq/ml), betrug der neue Streuanteil 42%. Die rauschäquivalente Zählrate (RNEC) wurde auch verbessert. Das Maximum der RNEC-Kurve stieg von 3.7·104s^-1 bei 14 kBq/ml auf 6.4·104s^-1 bei 21 kBq/ml an (2R-NEC rate). Ebenso erhöhte sich der Höchstwert der Zählrate für wahre Koinzidenzen von 1.9·105s^-1 bei 22 kBq/ml auf 3.4·105s^-1 bei 33 kBq/ml. In Bezug auf die Bildqualität zeigte sich eine mittlere Zunahme des Kontrasts um 45% für heiße Kugeln bei der Verwendung von AW-OSEM (4ix8s) als Rekonstruktionsalgorithmus. Für die kalten Kugeln betrug die beobachtete durchschnittliche Zunahme 12%. Schlussfolgerung: Die PET-Leistungsdaten des Tomographen BS16 können durch die Optimierung der Signalverarbeitung verbessert werden. Die schmaleren Energie- und Koinzidenzfenster führen zu einer beträchtlichen Zunahme des Signalzu- Untergrund-Verhältnisses bei höheren injizierten Dosen. Die Kombination der schnellen LSO-Detektoren und der angepassten Elektronik im BS16-Tomographen erlauben Aufnahmeprotokolle mit verringerten Aufnahmezeiten und somit einen höheren Patientendurchsatz.

Keywords

PET performance - NEMA NU 2–2001 - PET/CT - noiseequivalent count-rate - Pico-3D electronics

Schlüsselwörter

PET-Leistungsdaten - NEMA NU 2–2001 - PET/CT - rauschäquivalente Zählrate - Pico-3D-Elektronik

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