ABSTRACT
Imaging . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211 6.2 Sources of Degradation in NM Imaging Methods . . . . . . . . . . . . . . 215
6.2.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215 6.2.2 Correction of Image Degradation
Effects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 216 6.2.2.1 SPECT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 216 6.2.2.2 PET . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 224
6.3 Image Processing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 238 6.3.1 Image Reconstruction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 242
6.3.1.1 2D vs. 3D Reconstruction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 243 6.3.1.2 2D Reconstruction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 244 6.3.1.3 3D Reconstruction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251 6.3.1.4 Rebinning Methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 254
6.3.2 Concepts of Digital Image Processing . . . . . . . . . . . . . . . . . 257 6.3.2.1 Image Preprocessing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 257 6.3.2.2 Point-Based Preprocessing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 257 6.3.2.3 Gamma Correction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 259 6.3.2.4 Logarithmic Transformations . . . . . . . . . . . . . . . . . 260 6.3.2.5 Histogram Processing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 260 6.3.2.6 Correction of the Geometric
Distortion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 261 6.3.2.7 Color Preprocessing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 262
6.3.3 Image Registration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 265 6.3.3.1 Dimension . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 267 6.3.3.2 Nature of the Basis of Registration . . . . . . . . . . . . . 268 6.3.3.3 Nature and Domain of the Transformation . . . . . . . 268 6.3.3.4 Interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 270 6.3.3.5 Optimization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 270
6.3.3.6 Modalities . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 277 6.3.3.7 Subject . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 278 6.3.3.8 Object of Registration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 278 6.3.3.9 Nonrigid Methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 278
6.4 Advanced Methods in Nuclear Oncology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 281 6.4.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 281 6.4.2 Tumor Proliferation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 283 6.4.3 Tumor Metabolism . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 283 6.4.4 Glucose Metabolism . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 283 6.4.5 Nucleoside Metabolism . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 284
6.4.5.1 Thymidine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 285 6.4.5.2 Thymidine Derivatives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 285 6.4.5.3 Other Nucleosides and Analogs . . . . . . . . . . . . . . . 286
6.4.6 Amino Acids Metabolism . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 286 6.4.7 Enzymes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 287
6.4.7.1 Thymidine Phosphorylase . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 287 6.4.7.2 Tyrosine Kinase . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 288
6.4.8 Tumor Hypoxia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 288 6.4.9 Tumor Angiogenesis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 290 6.4.10 Apoptosis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 292 6.4.11 Multiple Drug Resistance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 293 6.4.12 Tumor Receptors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 295
6.4.12.1 Folic Acid Receptors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 296 6.4.12.2 Sigma Receptors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 296 6.4.12.3 Breast Cancer Receptors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 296 6.4.12.4 Cholecystokinin-B/Gastrin
Receptors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 297 6.4.12.5 Other Receptors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 297
6.4.13 Molecular Image as Target . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 298 6.5 CNS: Physiological Models and Clinical Applications . . . . . . . . . . 299
6.5.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 299 6.5.2 Anatomical Basis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 299
6.5.2.1 Brain . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 300 6.5.2.2 Cerebellum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 305 6.5.2.3 Midbrain (Mesencephalon) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 306
6.5.3 Physiological and Pharmacological Basis . . . . . . . . . . . . . . . 306 6.5.3.1 Barriers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 308 6.5.3.2 Factors Influencing Cerebral Capillary
Permeability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 315 6.5.3.3 Neurotransmitters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 317
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 320
A medical image is a planar representation of the local values of a parameter in a region or organ under study that is accessible to the eye. It is obtained by projection or emission techniques or by indirect evaluation.
