Metodi per la correzione dell'attenuazione e dell'assorbimento in sistemi integrati PET/MRI

Integrated diagnostic imaging PET/MRI systems allow image acquisition with both anatomical and functional data, taking advantage of both modalities. However, in PET imaging, photon attenuation and absorption occur across body tissues, resulting in incorrect images. Normally, attenuation correction can be achieved through transmission from external radioactive sources or CT-based methods, but these strategies are not compatible with MRI hardware and the strong magnetic fields, so they’re difficult to implement. Therefore, for attenuation correction in PET/MRI systems, MRI-based techniques such as registration-based methods, MR image segmentation (from conventional or specific sequences), and deep lerning-based methods have been developed. In addition, PET emission-based methods have been proposed to use the attenuation information inherently carried by the PET signal. In this paper, the attenuation issue will be introduced and the characteristics of different correction methods will be discussed and compared, aiming to indentify the current standard for attenuation correction in PET/MRI.

I sistemi di imaging diagnostico integrati PET/MRI permettono l’acquisizione di immagini con informazioni sia di tipo anatomico che funzionale, sfruttando i vantaggi di entrambe le modalità. La PET presenta, però, il particolare problema dell’attenuazione e dell’assorbimento che i fotoni subiscono attraversando i tessuti, che risulta in una ricostruzione errata dell’immagine. La correzione si può svolgere con strategie basate su componenti aggiuntive installate nella PET, oppure sui dati della tomografia computerizzata (CT). Tuttavia, esse non sono compatibili con la strumentazione della risonanza magnetica e con il forte campo magnetico che utilizza, per cui risultano difficilmente implementabili. Per la correzione dell’attenuazione nei sistemi integrati PET/MRI, si è dunque reso necessario lo sviluppo di metodologie basate sulla risonanza magnetica quali, in particolare, i metodi per registrazione di immagini, la segmentazione delle immagini MR (pesate in T1 o da sequenze specifiche), e i metodi di deep learning. Sono stati inoltre proposti e valutati dei metodi che utilizzano i dati di emissione della PET, per sfruttare le informazioni di attenuazione intrinsecamente contenute nel segnale acquisito. In questo elaborato verrà introdotto il problema dell’attenuazione e verranno discusse e confrontate le caratteristiche dei vari metodi, con l’obiettivo di individuare uno standard per la correzione dell’attenuazione ad oggi riconosciuto per i sistemi PET/MRI.