非線性加權式演算法應用於FDG-PET動態參數評估

林芸

PET動態造影是將發射正子的放射性藥物注射入活體後，以連續 時間掃描的方式，記錄藥物分佈和變化的過程。藉由動態模型擬合於組織的時間-活度曲線，評估具有生理或生化意義的動態參數，提供功能性資訊，作為臨床診斷 的重要依據。假設三隔室模型 (3-Compartmental Model) 可以描述 FDG在活體的代謝機制，並由四個動態參數代表FDG在隔室間的運輸與代謝的速率常數。當活體細胞狀態改變，進而影響葡萄糖的代謝時，可以經由定量分析計 算速率常數異常的環節。進行動態模型的參數評估時，需使用非線性迴歸分析法，其中Levenberg-Marquardt (LM) 演算法是最常使用的方法之一。然而，在雜訊較高的情況下，使用LM會有無法計算或收斂的現象，因此限制了LM在臨床的實用性。本研究除了沿用LM以殘差平 方總合作為調整修正步伐的方法外，另外還考量動態參數個別收斂的情況。本研究提出之Weighted Levenberg-Marquardt (WLM) 演算法，改變LM的鬆弛係數形式，以加權的方式，強調各速率參數收斂的獨立性，期望達到有效收斂的目的。模擬實驗的結果顯示，利用WLM在低雜訊時有良好 的計算結果，在高雜訊時可以克服LM無法計算的問題；應用於臨床影像參數評估時，也能有效的收斂。