Accurate quantification of radioactivity, measured by an integrated positron emission tomography (PET) and magnetic resonance imaging (MRI) system, is still a challenge. One aspect of such a challenge is to correct for the hardware attenuation, such as the patient table and radio frequency (RF) resonators. For PET/MRI systems, computed tomography (CT) is commonly used to produce hardware attenuation correction (AC) maps, by converting Hounsfield units (HU) to a linear attenuation coefficients (LAC) map at the PET energy level 511 keV, using a bilinear model. The model does not address beam hardening, nor higher density materials, which can lead to inaccurate corrections. In this study, we introduce a transmission-based (TX-based) AC technique with a static Germanium-68 (Ge-68) transmission source to generate hardware AC maps using the PET/MRI system itself, without the need for PET or medical CT scanners. The AC TX-based maps were generated for a homogeneous cylinder, made of acrylic as a validator. The technique thereafter was applied to the patient table and posterior part of an RF-phased array used in cardiovascular PET/MRI imaging. The proposed TX-based, and the CT-based, hardware maps were used in reconstructing PET images of one cardiac patient, and the results were analysed and compared. The LAC derived by the TX-based method for the acrylic cylinder is estimated to be 0.10851 ± 0.00380 cm−1 compared to the 0.10698 ± 0.00321 cm−1 theoretical value reported in the literature. The PET photon counts were reduced by 8.7 ± 1.1% with the patient table, at the region used in cardiac scans, while the CT-based map, used for correction, over-estimated counts by 4.3 ± 1.3%. Reconstructed in vivo images using TX-based AC hardware maps have shown 4.1 ± 0.9% mean difference compared to those reconstructed images using CT-based AC. The LAC of the acrylic cylinder measurements using the TX-based technique was in agreement with those in the literature confirming the validity of the technique. The over-estimation of photon counts caused by the CT-based model used for the patient table was improved by the TX-based technique. Therefore, TX-based AC of hardware using the PET/MRI system itself is possible and can produce more accurate images when compared to the CT-based hardware AC in cardiac PET images.

中文翻译：

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在实验得出的硬件衰减校正中使用静态传输源提高了PET / MRI的准确性

通过集成的正电子发射断层扫描（PET）和磁共振成像（MRI）系统测量的放射性的准确定量仍然是一个挑战。这种挑战的一方面是校正硬件衰减，例如患者床和射频（RF）谐振器。对于PET / MRI系统，计算机断层扫描（CT）通常用于生成硬件衰减校正（AC）图，方法是将Hounsfield单位（HU）转换为PET能级511 keV处的线性衰减系数（LAC）图，使用双线性模型。该模型没有解决束硬化问题，也没有解决可能导致校正不准确的高密度材料。在这项研究中，我们介绍了一种基于传输（基于TX）的交流技术，它具有静态的锗-68（Ge-68）传输源，可以使用PET / MRI系统本身生成硬件交流图，而无需使用PET或医学CT扫描仪。基于AC TX的图是为均质圆柱体生成的，该圆柱体由丙烯酸制成，作为验证器。此后，该技术应用于患者床和心血管PET / MRI成像中使用的RF相控阵的后部。提出的基于TX和基于CT的硬件图被用于重建一名心脏病患者的PET图像，并对结果进行了分析和比较。与文献中报道的理论值0.10698±0.00321 cm-1相比，通过基于TX的方法为丙烯酸缸体得出的LAC估计为0.10851±0.00380 cm-1。PET光子数减少了8.7±1。在用于心脏扫描的区域，患者床位为1％，而用于校正的基于CT的地图则高估了4.3±1.3％。与使用基于CT的AC重建图像相比，使用基于TX的AC硬件映射重建的体内图像显示出4.1±0.9％的平均差异。使用基于TX的技术对丙烯酸瓶进行的LAC测量与文献中的结果相符，证实了该技术的有效性。通过基于TX的技术，可以改善由用于患者床的基于CT的模型引起的光子计数的过高估计。因此，与心脏PET图像中基于CT的硬件AC相比，使用PET / MRI系统本身的基于TX的硬件AC是可能的，并且可以产生更准确的图像。而用于校正的基于CT的地图则高估了4.3±1.3％。与使用基于CT的AC重建图像相比，使用基于TX的AC硬件映射重建的体内图像显示出4.1±0.9％的平均差异。使用基于TX的技术对丙烯酸瓶进行的LAC测量与文献中的结果相符，证实了该技术的有效性。通过基于TX的技术，改善了由用于患者床的基于CT的模型引起的光子计数的过高估计。因此，与心脏PET图像中基于CT的硬件AC相比，使用PET / MRI系统本身的基于TX的硬件AC是可能的，并且可以产生更准确的图像。而用于校正的基于CT的地图则高估了4.3±1.3％。与使用基于CT的AC重建图像相比，使用基于TX的AC硬件映射重建的体内图像显示出4.1±0.9％的平均差异。使用基于TX的技术对丙烯酸瓶进行的LAC测量与文献中的结果相符，证实了该技术的有效性。通过基于TX的技术，改善了由用于患者床的基于CT的模型引起的光子计数的过高估计。因此，与心脏PET图像中基于CT的硬件AC相比，使用PET / MRI系统本身的基于TX的硬件AC是可能的，并且可以产生更准确的图像。与使用基于CT的AC重建的图像相比，平均差异为9％。使用基于TX的技术对丙烯酸瓶进行的LAC测量与文献中的结果相符，证实了该技术的有效性。通过基于TX的技术，改善了由用于患者床的基于CT的模型引起的光子计数的过高估计。因此，与心脏PET图像中基于CT的硬件AC相比，使用PET / MRI系统本身的基于TX的硬件AC是可能的，并且可以产生更准确的图像。与使用基于CT的AC重建的图像相比，平均差异为9％。使用基于TX的技术对丙烯酸瓶进行的LAC测量与文献中的结果相符，证实了该技术的有效性。通过基于TX的技术，改善了由用于患者床的基于CT的模型引起的光子计数的过高估计。因此，与心脏PET图像中基于CT的硬件AC相比，使用PET / MRI系统本身的基于TX的硬件AC是可能的，并且可以产生更准确的图像。通过基于TX的技术，可以改善由用于患者床的基于CT的模型引起的光子计数的过高估计。因此，与心脏PET图像中基于CT的硬件AC相比，使用PET / MRI系统本身的基于TX的硬件AC是可能的，并且可以产生更准确的图像。通过基于TX的技术，改善了由用于患者床的基于CT的模型引起的光子计数的过高估计。因此，与心脏PET图像中基于CT的硬件AC相比，使用PET / MRI系统本身的基于TX的硬件AC是可能的，并且可以产生更准确的图像。