We assessed and compared image quality obtained with clinical 18F-FDG whole-body oncologic PET protocols used in three different, state-of-the-art digital PET/CT and two conventional PMT-based PET/CT devices. Our goal was to evaluate an improved trade-off between administered activity (patient dose exposure/signal-to-noise ratio) and acquisition time (patient comfort) while preserving diagnostic information achievable with the recently introduced digital detector technology compared to previous analogue PET technology. We performed list-mode (LM) PET acquisitions using a NEMA/IEC NU2 phantom, with activity concentrations of 5 kBq/mL and 25 kBq/mL for the background (9.5 L) and sphere inserts, respectively. For each device, reconstructions were obtained varying the image statistics (10, 30, 60, 90, 120, 180, and 300 s from LM data) and the number of iterations (range 1 to 10) in addition to the employed local clinical protocol setup. We measured for each reconstructed dataset: the quantitative cross-calibration, the image noise on the uniform background assessed by the coefficient of variation (COV), and the recovery coefficients (RCs) evaluated in the hot spheres. Additionally, we compared the characteristic time-activity-product (TAP) that is the product of scan time per bed position × mass-activity administered (in min·MBq/kg) across datasets. Good system cross-calibration was obtained for all tested datasets with < 6% deviation from the expected value was observed. For all clinical protocol settings, image noise was compatible with clinical interpretation (COV < 15%). Digital PET showed an improved background signal-to-noise ratio as compared to conventional PMT-based PET. RCs were comparable between digital and PMT-based PET datasets. Compared to PMT-based PET, digital systems provided comparable image quality with lower TAP (from ~ 40% less and up to 70% less). This study compared the achievable clinical image quality in three state-of-the-art digital PET/CT devices (from different vendors) as well as in two conventional PMT-based PET. Reported results show that a comparable image quality is achievable with a TAP reduction of ~ 40% in digital PET. This could lead to a significant reduction of the administered mass-activity and/or scan time with direct benefits in terms of dose exposure and patient comfort.

中文翻译：

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基于数字化PET / CT的临床¹⁸ F-FDG方案的基于幻影的图像质量评估，以及与常规基于PMT的PET / CT的比较

我们评估并比较了在三种不同的最新数字PET / CT和两种传统的基于PMT的PET / CT设备中使用的临床18F-FDG全身肿瘤PET方案获得的图像质量。我们的目标是评估在管理活动（患者剂量暴露/信噪比）和采集时间（患者舒适度）之间取得更好的折衷，同时保留与最近的模拟PET技术相比使用最新推出的数字检测器技术可获得的诊断信息。我们使用NEMA / IEC NU2体模进行列表模式（LM）PET采集，背景（9.5 L）和球形插入物的活性浓度分别为5 kBq / mL和25 kBq / mL。对于每种设备，都可以通过更改图像统计信息（10、30、60、90、120、180，以及从LM数据中获取300 s）以及迭代次数（范围1到10）以及所采用的本地临床协议设置。我们对每个重建的数据集进行了测量：定量交叉校准，通过变异系数（COV）评估的均匀背景上的图像噪声以及在热球中评估的恢复系数（RCs​​）。此外，我们比较了特征时间活性产物（TAP），它是每个床位扫描时间乘以整个数据集中的质量活性（min·MBq / kg）的乘积。对于所有测试数据集，均获得了良好的系统交叉校准，与预期值的偏差小于6％。对于所有临床方案设置，图像噪声均与临床解释兼容（COV <15％）。与传统的基于PMT的PET相比，数字PET的背景信噪比有所改善。RC在数字和基于PMT的PET数据集之间具有可比性。与基于PMT的PET相比，数字系统提供了可比的图像质量，而TAP却更低（从低40％到高70％）。这项研究比较了三种最先进的数字PET / CT设备（来自不同供应商）以及两种传统的基于PMT的PET可获得的临床图像质量。报告的结果表明，在数字PET中，TAP降低约40％即可实现可比的图像质量。这可以导致所给予的质量活动和/或扫描时间显着减少，并在剂量暴露和患者舒适度方面具有直接好处。与基于PMT的PET相比，数字系统提供了可比的图像质量，而TAP却更低（从低40％到高70％）。这项研究比较了三种最先进的数字PET / CT设备（来自不同供应商）以及两种传统的基于PMT的PET可获得的临床图像质量。报告的结果表明，在数字PET中，TAP降低约40％即可实现可比的图像质量。这可以导致所给予的质量活动和/或扫描时间显着减少，并在剂量暴露和患者舒适度方面具有直接好处。与基于PMT的PET相比，数字系统提供了可比的图像质量，而TAP却更低（从低40％到高70％）。这项研究比较了三种最先进的数字PET / CT设备（来自不同供应商）以及两种传统的基于PMT的PET可获得的临床图像质量。报告的结果表明，在数字PET中，TAP降低约40％即可实现可比的图像质量。这可以导致所给予的质量活动和/或扫描时间显着减少，并在剂量暴露和患者舒适度方面具有直接好处。这项研究比较了三种最先进的数字PET / CT设备（来自不同供应商）以及两种传统的基于PMT的PET可获得的临床图像质量。报告的结果表明，在数字PET中，TAP降低约40％即可实现可比的图像质量。这可以导致所给予的质量活动和/或扫描时间显着减少，并在剂量暴露和患者舒适度方面具有直接好处。这项研究比较了三种最先进的数字PET / CT设备（来自不同供应商）以及两种传统的基于PMT的PET可获得的临床图像质量。报告的结果表明，在数字PET中，TAP降低约40％即可实现可比的图像质量。这可以导致所给予的质量活动和/或扫描时间显着减少，并在剂量暴露和患者舒适度方面具有直接好处。