Abstract
Formål
Åndedretts bevegelse forårsaker betydelige gjenstander i rekonstruerte PET-bilder ved bruk av spiralformede CT som demping kartet i PET /CT-avbildning. I denne studien ønsket vi å redusere luftveis artefakter i PET /CT-bilder av pasienter med lungesvulster ved hjelp av en abdominal kompresjon enhet.
Metoder
Tolv pasienter med lungekreft som ligger i midten eller lavere flik av lunge ble rekruttert. Pasientene ble injisert med 370 MBq av
18F-FDG. I løpet av PET, pasientene antatt to senge posisjoner i 1,5 min /seng. Etter å ha gjennomført fritt puste bildebehandling, fikk vi bilder av pasienter med abdominal kompresjon ved å bruke samme oppsett som brukes i fritt puste scan. Forskjellene i den standardiserte opptak verdi (SUV)
max, SUV
mean, tumorvolum, og tyngdepunktet av svulstene mellom PET og ulike CT ordninger ble målt.
Resultater
SUV
max og SUV
mener stammer fra PET /CT bildebehandling ved hjelp av en abdominal kompresjon enhet økte for alle lesjoner, sammenlignet med de som oppnås ved bruk av konvensjonell tilnærming. Den prosentvise økningen var 18,1% ± 14% og 17% ± 16,8% for SUV
max og SUV
mener, henholdsvis. PET /CT bildebehandling kombinert med abdominal komprimering generelt redusert svulsten mismatch mellom CT og de tilsvarende demping korrigerte PET-bilder, med en gjennomsnittlig nedgang på 1,9 ± 1,7 mm i løpet av alle tilfellene.
Konklusjoner
PET /CT bildebehandling kombinert med abdominal komprimering reduserer luftveis gjenstander og PET /CT feilregistrering, og forbedrer kvantitativ SUV i svulsten. Abdominal komprimering er enkel å sette opp og er en effektiv metode som brukes i PET /CT bildebehandling for klinisk onkologi, spesielt i thorax omegn
Citation. Huang TC, Wang YC, Chiou YR, Kao CH (2014) åndedretts~~POS=TRUNC Motion Reduksjon i PET /CT Bruke abdominal kompresjon for lungekreftpasienter. PLoS ONE 9 (5): e98033. doi: 10,1371 /journal.pone.0098033
Redaktør: Juri G. Gelovani, Wayne State University, USA
mottatt: 28 januar 2014; Godkjent: 14 april 2014; Publisert: May 16, 2014
Copyright: © 2014 Huang et al. Dette er en åpen-tilgang artikkelen distribueres under betingelsene i Creative Commons Attribution License, som tillater ubegrenset bruk, distribusjon og reproduksjon i ethvert medium, forutsatt den opprinnelige forfatteren og kilden krediteres
Finansiering:. Denne studien ble finansielt støttet av National Science Council of Taiwan (NSC 102-2221-E-039-010-My3) og av Taiwan Helse- og velferds Clinical Trial and Research Center of Excellence (DOH102-TD-B-111-004). Finansiører hadde ingen rolle i studiedesign, datainnsamling og analyse, beslutning om å publisere, eller utarbeidelse av manuskriptet
Konkurrerende interesser:.. Forfatterne har erklært at ingen konkurrerende interesser eksisterer
Innledning
Åndedretts bevegelse forårsaker bilderester i PET /CT-bilder og forskyvning mellom PET og CT. I PET billeddiagnostikk, kan luftbevegelse gir grunn uskarpheter, degradering i bildekontrast, og en overvurdering av lesjon volum. I CT, kan luftbevegelse forvrenge tumor form og volum [1]. I tillegg, ved bruk av CT-bilder for å korrigere for dempning i PET data, kan den manglende samsvar mellom PET og CT-bilder som følge av respirasjon føre til feil i å lokalisere tumoren i PET, som fører til en unøyaktig standardisert opptak (SUV) på grunn av den store forskjellen i oppkjøpet tiden av CT og PET. En overvurdering av volum og undervurdering av SUV av en lunge lesjon forårsaket av respiratorisk bevegelse ble rapportert av Nehmeh et al og Erdi et al [2] – [3]. Liu et al rapporterte den økte usikkerheten i SUV for lungekreft når demping korreksjon (AC) ble utført ved hjelp av feiljustert PET /CT [4]. Huang et al viste at økt tumor bevegelse er nært knyttet til den maksimale SUV (SUV
max) reduksjon hos pasienter med lungekreft [5]. Disse gjenstander og forskyvning kan føre til potensielle feildiagnoser når kombinert med PET /CT avbildningsfunksjonalitet for lungekreft diagnose [6].
Flere teknikker er blitt undersøkt for å rette opp PET /CT-forskyvninger og redusere artefakter for å bedre kvantitativ nøyaktighet. Den respiratoriske gating av PET og CT, hvori de innsamlede dataene ble binned i visse respiratoriske faser, ble brukt til å redusere bevegelsesartefakter og SUV feil [7] – [8]. Resultatene av å anvende fire-dimensjonale (4D) PET /CT ved hjelp av 4D-CT-data med gated PET-bildene antydet forbedret lesjon registrering og egnede innvendige tumorvolumer [1], [9]. Men den lange kjøp og behandling tiden det tar å gjennomføre undersøkelsen var uunngåelig. Den dyp-inspirasjon pust-hold teknikken har vært foreslått for å forbedre den unøyaktig kvantifisering av både SUV
max og metabolsk volum, men denne fremgangsmåte er ikke praktisk for alle pasienter, fordi det krever for pasienten og kan ikke være mulig for pasienter med begrenset lungefunksjon [6], [10]. Cine gjennomsnitt CT (CACT) ble foreslått for AC i PET, og bildene fremviste betraktelig mindre forskyvninger og gjenstander sammenlignet med de som ble oppnådd ved anvendelse av konvensjonell spiralformede CT (HCT) -baserte AC [11]. Hovedproblemet med CACT er at det krever tilførsel av en relativt høy stråledose. Nylig brukte interpolert gjennomsnittlig CT for PET /CT AC korrigert PET /CT feilregistrering og forbedret lesjon kvantifisering ledsaget av stråling fradrag. Imidlertid er komplisert postimaging prosessen fortsatt en bekymring når det gjelder bruk av disse teknikkene i klinisk praksis [12] -. [14]
Abdominal komprimering er ofte brukt for å redusere brystsvulst bevegelse under behandling levering i stråling onkologi. Bruken av abdominal kompresjon for lunge behandlinger reduserer effektivt bevegelsesamplitude for lesjoner i nærheten av membranen [15] – [16]. I denne studien demonstrerte vi respiratoriske bevegelse korreksjon i PET /CT ved hjelp av en abdominal kompresjonsanordning, og undersøkt muligheten forbedring av resultatene sammenlignet med de som fremstilles ved bruk av konvensjonelt CT (HCT) på pasienter med lungekreft.
materialer og metoder
pasient
Den aktuelle studien ble gjennomført fra august 2013 til oktober 2013. Tolv pasienter (5 mannlige, syv kvinner, gjennomsnittsalder, 60 år, aldersgruppe, 43-77 år) med diagnosen lungekreft bekreftet av en lege på Kina universitetssykehus ble rekruttert. De lungelesjoner hadde en størrelse fra 3 til 44 cm. Alle pasientene som ble valgt hadde en tumor i den midtre eller nedre flik av lungen, som er områder hvor luft bevegelse tydelig forekommer. En oppsummering av de kliniske karakteristika for pasientene er vist i tabell 1. skriftlig informert samtykke ble oppnådd fra alle pasientene. All datainnsamling og analyser utført i denne studien ble godkjent av Institutional Review Board of China Medical University Hospital.
Imaging Acquisition Protocol
Pasientene ble alle injisert med 370 MBq av
18F-FDG. Under opptaksfasen som varte i ca. 40 minutter, pasientene forble i en fortsatt stilling. Den første hele kroppen bilde ble oppnådd når pasientene var i liggende stilling og oppkjøpet tid per seng posisjon var 1,5 min. Fritt puste hele kroppen CT ble utført ved 120 kV i spiral modus med en smart mA (range 30-210 mA), 1.75:1 banen, og 0,5-s gantry rotasjon. For bryst PET, pasientene antatt to soverom stillinger med 1,5 min /seng. Etter å ha utført fritt puste imaging (mindre enn 5 min), fikk vi bilder av pasienter med abdominal kompresjon ved å bruke samme oppsett som brukes i fritt puste scan
Alle skanninger ble anskaffet ved hjelp av en. GE PET /CT-16 skive og en Discovery STE (GE Medical System, Milwaukee, Wisconsin USA) kombinert med en abdominal kompresjon enhet (BodyFix Membran Control, Elekta) i 3-dimensjonal modus med transaksialtomografiscanner felt-of-visninger (FOVs) av 70 og 50 cm for henholdsvis PET og CT,. Bildebehandling protokollen og pasienten oppsett inkludert abdominal kompresjon enhet er vist i figur 1a og 1b.
Pasient oppsett med abdominal kompresjonsenheten (a) ligger i øvre del av magen regionen for å begrense mengden av åndedrett. (B) datainnsamling protokoll for PET /CT avbildning av pasienter med abdominal komprimering umiddelbart etter å gjennomføre frie pust bildebehandling.
Vi brukte de samme kliniske gjenoppbyggings parametere for både fritt puste PET og abdominal-komprimering PET-bilder. PET
FB og PET
ab bildene ble rekonstruert ved hjelp av iterative algoritmer (Fourier rebinning og demping vektet beordret-undergruppe forventning maxime, to iterasjoner, 20 undergrupper, og en 6-mm Gaussian filter) og AC bruker HCT og abdominal-komprimering CT (CT
ab), henholdsvis. Dataene ble rekonstruert ved hjelp av en 128 × 128 matrise og en 3 mm tykk skive. Alle PET og CT-bilder ble overført til en GE arbeidsstasjon som fusjon PET /CT-bilder ble konstruert.
lesjon Analyse
I tre-dimensjonale (3D) PET /CT-bilder, en 3D-volum-of-interesse (VOI) ble manuelt trukket av en erfaren lege for hver lesjon i PET-bilder [17]. Den maksimale verdien og middelverdien SUV-verdien i VOI ble definert som SUV
max og SUV
mean, henholdsvis. Den tilsvarende avgrensning av VOI i CT-bilder ble utført av en stråling onkolog. SUV
max ble oppnådd for alle lesjoner som vises i PET
FB og PET
ab bilder. Verdiene av SUV
max, SUV
mener, og VOI ble sammenlignet. De kontinuerlige variabler ble uttrykt som gjennomsnitt ± standardavvik (SD). Statistiske analyser ble utført ved hjelp av uparet Student
t
test og paret
t
test. En
P
verdien av 0,05 ble ansett for å være statistisk signifikant. I tillegg koordinatene til tyngdepunktet av lesjon i PET
FB, CT og PET
ab, og CT
ab bildene ble fastsatt basert på den valgte VOIS. Distansene
d
mellom svulsten Tyngdepunktet i PET bildet og den tilhørende CT-bildet ble deretter målt.
Resultater
SUV
max og SUV
bety for alle svulstene er oppsummert i tabell 2. PET
ab bilde generelt viste økt SUV
max og SUV
bety for alle lesjoner sammenlignet med de som er vist i PET
FB bilde. Den prosentvise økning (% diff) var 18,1% ± 14% og 17% ± 16,8% for SUV
max og SUV
betyr hhv. Forskjellen i prosent av tumorvolum i PET var i området fra 0,1% til 41%. PET /CT-avbildning kombinert med abdominal kompresjon generelt redusert tumor mistilpasning
d
mellom CT bildet og den tilsvarende dempning korrigerte PET-bilder, slik som vist i tabell 2, med en gjennomsnittlig reduksjon på 1,9 ± 1,7 mm på tvers av alle tumorene .
i figur 2, koronale utsikt over PET
FB /CT og PET
ab /CT
ab fusion bildene viser svulsten i høyre nedre lapp for en valgte pasienten, pasient 4, som ble brukt som et representativt eksempel. Forskyvning rundt svulsten (rød pil) ble observert i PET
FB /CT fusion-bilder og forskyvning ble vesentlig forbedret i PET
ab /CT
ab bildet, som vist i fig. 2 (a) og fig. 2 (b), respektivt. Verdiene for PET
ab var større enn hos PET
FB med 8% og 13%. I tillegg er de vertikale profilene tegnet i fig. 2 (c) viser at den fulle bredde ved halvt maksimum var mindre for svulsten vist i PET
ab bilde, noe som indikerer mindre viske rundt kantene av svulsten i bildet, og et større SUV
max ble også lett observeres i PET
ab bilde, og dermed muliggjør mer nøyaktig og presis svulst deteksjon
koronale bilder av (a) PET
FB /CT fusjon bilde (venstre).; PET
FB (til høyre) og (b) PET
ab /CT
ab fusjon bilde (venstre); og PET
ab (til høyre) image for den valgte pasienten, pasient 4. skjevt rundt svulsten ble observert i PET
FB /CT fusion bilder (rød pil). (C) Vertikale bildeprofilene blir trukket over svulst i PET
FB og PET
ab bilder.
Diskusjoner
En abdominal kompresjon Enheten kan brukes til redusere lungetumor bevegelses [18]. Effektiviteten av abdominal-komprimering for å redusere lungetumor bevegelse er avhengig av tumor sted i lungene. De signifikante effekter av abdominal kompresjon ble bedømt ved Bouilhol et al [16]. Denne studien videre vist at PET /CT bildebehandling innlemme abdominal kompresjon potensielt forbedret rekonstruert PET bildekvalitet og produserer økt SUVer av svulster og redusert puste gjenstander som inneholder romlig kamp i PET- og CT-fusion-bilder. Flere bekymringer som kan oppstå er at den økte SUV i mage-komprimering bildene ble forårsaket av abdominal kompresjon, eller at det i realiteten vil SUV øke i aktive svulster med tiden postinjection fordi mage-komprimering PET Kjøpet ble gjennomført etter å gjennomføre frie puste PET anskaffelse på alle pasientene. Men resultatene av denne studien viste at den midlere PD av SUV
max var 18%, noe som er for høyt for å oppnå tid postinjection på tumoren i løpet av mindre enn 5 minutter. I tillegg ekstra forberedelse tid som kreves for å sette opp abdominal kompresjon enhet var vanligvis mindre enn 5 minutter i vår kliniske praksis. Derfor bruker abdominal kompresjon enhet for thorax PET /CT oppkjøpet er mulig for rutinemessig klinisk bruk. Det er to spørsmål angående bruken av mage komprimering: For det første kan bildebehandling kombinert med abdominal kompresjon forårsake ubehag og angst for noen pasienter, og er også ubrukelig for overvektige pasienter. For det andre kan abdominal kompresjon være en potensiell kilde til økt svulst bevegelse variabilitet, som fører til uoverensstemmelser i tumor avgrensning under simulering CT for strålebehandling planlegging [19]. For å løse dette problemet, lenke sammen den deformerbare bilderegistrerings til abdominal kompresjon er et mulig alternativ for å knytte simulering CT og CT
ab for å avgrense svulster [20].
Flere studier har rapportert at en nedgang i SUV i 3D PET-skanninger er forårsaket av mengden av forskyvning som oppstår og mønsteret av åndedrett bevegelse. 4D PET scan kan brukes for å redusere nedgangen i SUV indusert av respiratorisk bevegelse [6], [21] – [22]. Denne studien viste at PET billeddiagnostikk kombinert med abdominal kompresjon enhet kan også forbedre SUV. Økning i både SUV
max og SUV
bety for PET
ab sammenlignet med dem for PET
FB ble observert i denne studien. Svulster nærmere membranen tydelig beveget med en stor amplitude i superior-inferior retning; derfor store SUV
max forskjeller mellom 4D PET og 3D PET skanner eksisterer og har blitt rapportert i en rekke studier. I denne studien ble pasienter med svulster som ligger i midtre til nedre fliker av lungen rekruttert og SUV
maks ble vellykket forbedret med ca 7% -54%.
Bevegelsen av strukturene i thorax er sterkt korrelert til membranen bevegelse som oppstår under respirasjon [23]. Denne bevegelsen forårsaker vanligvis et større tumorvolum størrelsen vises i PET-bilder, sammenlignet med den faktiske størrelsen av tumoren, noe som fører til PET /CT forskyvning [14]. Bevegelsen er enda mer komplisert når lesjonene er festet til den stive konstruksjon av thorax, (f.eks, pleura nær brystkasse (3 pasienter og 10) og membranen (pasient 5)). I denne studien ble det observert signifikante forskjeller i kvantifisering resultater, noe som indikerte at lesjoner er festet til den stive konstruksjon av thorax viste store volumendringer (fig. 3) mellom de bilder som oppnås med og uten bruk av abdominal kompresjon. Men effekten av å bruke abdominal kompresjon på lesjon størrelse, plassering, opptak forholdet, og bevegelsesmønsteret blir undersøkt videre i vår nåværende studie.
Konklusjon
Vi følger den foreløpige resultatene med hensyn til forskjellene i tumor bevegelse som følge av respirasjon hos 12 lungekreftpasienter avbildes ved hjelp av en abdominal kompresjonsanordning, sammenlignet med bilder oppnådd ved anvendelse av den konvensjonelle metoden. Resultatene viste at reduksjonen i totale PET bildekvaliteten skyldes respiratorisk bevegelse og misforholdet mellom PET og CT skyldes bruk av CT for AC i PET å innlemme abdominal kompresjon enhet i PET /CT forestille.
