Nuklearmedizinsche Klinik und Poliklinik Klinikum rechts der Isar Technische Universität München Image reconstruction, MR-based attenuation correction, parametric imaging for PET Jorge Cabello Nuklearmedizinische Klinik im Klinikum rechts der Isar, Technische Universität München, Munich, Germany 1 Nuklearmedizinsche Klinik und Poliklinik Klinikum rechts der Isar Technische Universität München

Nuklearmedizinsche Klinik und Poliklinik Klinikum rechts der Isar Technische Universität München Gantt chart 2

Nuklearmedizinsche Klinik und Poliklinik Klinikum rechts der Isar Technische Universität München Nuklearmedizinsche Klinik und Poliklinik Klinikum rechts der Isar Technische Universität München Gantt chart First sinogram 31 st March. First proof DL better as SL at sinogram level 11th April. First images (back-projected sinograms) 4 th July. Robust software understanding (GATE-translator-PRESTO). Final decision for dual layer design 8 th July. 3 TasksStart dateDuration (days)End date Implement preliminary version of PRESTO Adapt PRESTO to new geometry Comparison of sinograms and LOR/histograms GPU implementation of PRESTO Implementation attenuation correction Comparison clinical data Implementation of parametric reconstruction Integration in PRESTO Comparison between direct and indirect methods

Nuklearmedizinsche Klinik und Poliklinik Klinikum rechts der Isar Technische Universität München 4 TRIMAGE 6/14 mm (DLDv2) TRIMAGE 8/12 mm (DLDv2) TRIMAGE 10/10 mm (DLDv2) Crystal lengths Radial spatial resolution Tangential spatial resolution 6/14 mm5.18 mm6.14 mm 8/12 mm4.87 mm5.89 mm 10/10 mm5.20 mm6.03 mm Radial profile Tangential profile

Nuklearmedizinsche Klinik und Poliklinik Klinikum rechts der Isar Technische Universität München Gantt chart 5

Nuklearmedizinsche Klinik und Poliklinik Klinikum rechts der Isar Technische Universität München Gantt chart 6 First sinogram Differences between SL and DL Software chain established DL design established

Nuklearmedizinsche Klinik und Poliklinik Klinikum rechts der Isar Technische Universität München Nuklearmedizinsche Klinik und Poliklinik Klinikum rechts der Isar Technische Universität München Inter-detectors gaps Homogeneous cylinders. Water phantom 37 MBq x 80 s (no attenuation/normalization correction) 7 20 cm (64% FOV) 20 cm 4 th November

Nuklearmedizinsche Klinik und Poliklinik Klinikum rechts der Isar Technische Universität München Nuklearmedizinsche Klinik und Poliklinik Klinikum rechts der Isar Technische Universität München Inter-detectors gaps Homogeneous cylinders. Water phantom 37 MBq x 80 s (no normalization correction) 8 20 cm (64% FOV) 20 cm 10 th December

Nuklearmedizinsche Klinik und Poliklinik Klinikum rechts der Isar Technische Universität München Nuklearmedizinsche Klinik und Poliklinik Klinikum rechts der Isar Technische Universität München Inter-detectors gaps Homogeneous cylinders. Water phantom 37 MBq x 80 s 9 20 cm (64% FOV) 20 cm 10 th December

Nuklearmedizinsche Klinik und Poliklinik Klinikum rechts der Isar Technische Universität München Nuklearmedizinsche Klinik und Poliklinik Klinikum rechts der Isar Technische Universität München Inter-detectors gaps Two uniform cylinders. 10

Nuklearmedizinsche Klinik und Poliklinik Klinikum rechts der Isar Technische Universität München Nuklearmedizinsche Klinik und Poliklinik Klinikum rechts der Isar Technische Universität München Inter-detectors gaps Two uniform cylinders. 11

Nuklearmedizinsche Klinik und Poliklinik Klinikum rechts der Isar Technische Universität München Nuklearmedizinsche Klinik und Poliklinik Klinikum rechts der Isar Technische Universität München To do Still some artefacts to fix in the reconstruction. Need to confirm quality of simulated data. Comparison LOR-histograms vs adaptive size sinograms on impact in image quality (1/7/ ). 12

Nuklearmedizinsche Klinik und Poliklinik Klinikum rechts der Isar Technische Universität München Nuklearmedizinsche Klinik und Poliklinik Klinikum rechts der Isar Technische Universität München MR-based attenuation correction 13

Nuklearmedizinsche Klinik und Poliklinik Klinikum rechts der Isar Technische Universität München 14 Internal air mask UTE1 (B a0,i ) Internal air mask UTE2 (B a1,i ) External air mask (B a,o ) Internal air mask (B a,i ) Air mask (B a ) Post processing µ-map R2b,x + soft tissue + filter Low dose CT UTE1 (TE 70 µs) UTE2 (TE 2.36 ms) Set to 0 voxels with values Inf, NaN and <0 Normalize R2 map Separate bone and soft tissue by hard threshold (0.004) Calculate µ and σ from bone tissue Threshold bone using µ+σ as threshold Remove small blobs Binarized µ-map (µ-map R2b,bin ) Clipped µ-map (µ- map R2b,clp ) Equalized µ-map (µ- map R2b,equ ) R 2 map Raw µ-map (µ-map R2b,raw ) µ-map R2,x  Completely automatic.  Computation time ~5 s.  Implemented in Matlab.

Nuklearmedizinsche Klinik und Poliklinik Klinikum rechts der Isar Technische Universität München Results (Schizofrenia) 15

Nuklearmedizinsche Klinik und Poliklinik Klinikum rechts der Isar Technische Universität München Gantt chart 16 First sinogram Differences between SL and DL Software chain established DL design established MR-based attenuation correction

Nuklearmedizinsche Klinik und Poliklinik Klinikum rechts der Isar Technische Universität München Nuklearmedizinsche Klinik und Poliklinik Klinikum rechts der Isar Technische Universität München To do Compare this approach with the original proposed in the TDR  ANN. Can the MR produce artefact-free UTE images? 17

Nuklearmedizinsche Klinik und Poliklinik Klinikum rechts der Isar Technische Universität München Nuklearmedizinsche Klinik und Poliklinik Klinikum rechts der Isar Technische Universität München Next 6 months? Reconstruction Robust attenuation and normalization correction. Determine the impact of the inter-detector gaps. Comparison LOR-histogram and sinogram reconstruction. MR-based attenuation correction Comparison between UTE-based (Munich) and ANN-based (Jülich) attenuation correction. Possibly to include an alternative method in the comparison. 18