Abstract
Purpose
movimento respiratório provoca artefatos substanciais em imagens de PET reconstruídas pelo uso da tomografia computadorizada helicoidal como o mapa de atenuação em imagens de PET /TC. Neste estudo, o objetivo foi reduzir os artefatos respiratórios em imagens de PET /CT de pacientes com tumores de pulmão usando um dispositivo de compressão abdominal.
Métodos
Doze pacientes com cancro do pulmão localizados no meio ou lobo inferior do pulmão foram recrutados. Os pacientes foram injetados com 370 MBq de
18F-FDG. Durante PET, os pacientes assumiu duas posições de cama para 1,5 min /cama. Após a realização de processamento de imagem de respiração livre, foram obtidas imagens dos pacientes com compressão abdominal, aplicando a mesma configuração usada na digitalização de respirar livremente. As diferenças no valor de absorção padronizado (SUV)
max, SUV
volume médio, tumor, e o baricentro dos tumores entre PET e vários esquemas de CT foram medidos.
Resultados
o SUV
max e SUV
significa derivados de imagens de PET /TC usando um dispositivo de compressão abdominal aumentado para todas as lesões, em comparação com aqueles obtidos utilizando a abordagem convencional. Os aumentos percentuais foram de 18,1% ± 14% e 17% ± 16,8% para SUV
max e SUV
significam, respectivamente. PET imaging /CT combinado com compressão abdominal geralmente reduzido a incompatibilidade tumor entre CT e as imagens de PET atenuação correspondente corrigidos, com uma redução média de 1,9 ± 1,7 mm em todos os casos.
Conclusões
PET /CT imagem combinado com compressão abdominal reduz os artefatos respiratórios e PET /CT registro incorreto, e aumenta SUV quantitativa no tumor. compressão abdominal é fácil de configurar e é um método eficaz usado em PET imaging /CT em oncologia clínica, especialmente na região torácica
Citation:. Huang TC, Wang YC, Chiou YR, Kao CH (2014) Redução de movimento respiratório em PET /CT Usando abdominal compressão de pulmão pacientes com câncer. PLoS ONE 9 (5): e98033. doi: 10.1371 /journal.pone.0098033
editor: Juri G. Gelovani, Wayne State University, Estados Unidos da América
Recebido: 28 Janeiro, 2014; Aceito: 14 de abril de 2014; Publicado em: 16 de maio de 2014
Direitos de autor: © 2014 Huang et al. Este é um artigo de acesso aberto distribuído sob os termos da Licença Creative Commons Attribution, que permite uso irrestrito, distribuição e reprodução em qualquer meio, desde que o autor original ea fonte sejam creditados
Financiamento:. Este estudo foi apoiado financeiramente pelo Conselho Nacional de Ciência de Taiwan (NSC 102-2221-e-039-010-MY3) e pelo Ministério Taiwan da Saúde e Bem-Estar Ensaio clínico e Centro de Pesquisa de Excelência (DOH102-TD-B-111-004). Os financiadores não tiveram nenhum papel no desenho do estudo, coleta de dados e análise, decisão de publicar ou preparação do manuscrito
CONFLITO DE INTERESSES:.. Os autores declararam que não existem interesses conflitantes
Introdução
movimento respiratório provoca artefatos de imagem em imagens de PET /CT e desalinhamento entre PET e CT. Na geração de imagens PET, os movimentos respiratórios, pode dar motivos a desfocagem da imagem, a degradação do contraste da imagem, e uma superestimação do volume da lesão. No CT, os movimentos respiratórios, podem distorcer a forma do tumor e volume [1]. Além disso, ao utilizar imagens de CT para corrigir a atenuação nos dados de PET, o desfasamento entre as imagens de PET e CT causado pela respiração podem resultar em erros na localização do tumor em PET, levando a um valor impreciso padronizado captação (SUV), devido ao grande diferença de o tempo de aquisição de CT e a PET. Uma sobreavaliação do volume e subestimação do SUV de uma lesão pulmonar causada pelo movimento respiratório foram relatados por Nehmeh et al e Erdi et al [2] – [3]. Liu et al relataram o aumento da incerteza do SUV para tumores pulmonares quando correção de atenuação (AC) foi realizada utilizando PET desalinhado /CT [4]. Huang et al demonstraram que o aumento do tumor movimento está intimamente associado com o máximo de SUV (SUV
max) diminuição em pacientes com câncer de pulmão [5]. Esses artefatos e o desalinhamento pode causar potenciais misdiagnoses quando combinado com o /modalidade de imagem CT PET para o diagnóstico de câncer de pulmão [6].
Várias técnicas têm sido investigadas para corrigir os desalinhamentos PET /CT e reduzir os artefatos para melhorar a exactidão quantitativa. O gating respiratório de PET e CT, em que os dados foram recolhidos binned em certas fases respiratórias, foi usada para reduzir os artefactos de movimento e os erros de SUV [7] – [8]. Os resultados da aplicação 4-dimensional (4D) de PET /CT usando dados 4D-CT com as imagens de PET fechado indicado registro lesão melhorado e os volumes dos tumores internos apropriados [1], [9]. No entanto, o tempo de aquisição e processamento de tempo necessário para realizar o exame era inevitável. A técnica de apneia profunda inspiração foi proposta para melhorar a quantificação imprecisa de ambos SUV
max e o volume metabólica, mas este método não é prático para todos os pacientes, porque requer a adesão do paciente e pode não ser viável para pacientes com limitada função pulmonar [6], [10]. Cine média CT (CACT) foi proposto para AC em PET e as imagens exibiu consideravelmente menos distorções e artefatos comparados com aqueles obtidos utilizando tomografia helicoidal convencional (HCT) à base AC [11]. O principal problema de CACT é que requer a administração de uma dose relativamente elevada de radiação. Recentemente, o CT média interpolada usado para PET /CT AC corrigiu o erro de registro PET /CT e quantificação lesão reforçada acompanhada por dedução radiação. No entanto, o processo postimaging complicada ainda é uma preocupação em relação ao uso dessas técnicas na prática clínica [12] – [14].
compressão abdominal é comumente utilizado para reduzir tumor movimento torácico durante a entrega de tratamento em oncologia de radiação. O uso de compressão abdominal para tratamentos de radiação pulmão reduz a eficiência da amplitude de movimento para lesões próximas ao diafragma [15] – [16]. Neste estudo, nós demonstramos a correção de movimento respiratório em PET /CT usando um dispositivo de compressão abdominal, e investigou a potencial melhoria dos resultados em comparação com os produzidos usando CT convencional (HCT) em pacientes com câncer de pulmão.
materiais e Métodos
População de pacientes
O presente estudo foi realizado no período de agosto de 2013 a outubro de 2013. Doze pacientes (5 homens, 7 mulheres; idade média, 60 anos; faixa etária, 43-77 anos) com diagnóstico de câncer de pulmão confirmada por um médico na China Medical University Hospital foram recrutados. As lesões pulmonares tinham um tamanho compreendido entre 3 e 44 centímetros. Todos os pacientes que foram selecionados tinha um tumor no lobo médio ou inferior do pulmão, que são regiões em que o movimento respiratório ocorre de forma clara. Um resumo das características clínicas dos pacientes são mostradas na Tabela 1. O consentimento informado foi obtido de todos os pacientes. Toda a coleta de dados e análises realizadas neste estudo foram aprovados pelo Conselho da China Medical University Hospital Institutional Review.
Aquisição Protocolo de imagem
Os pacientes foram todos injectados com 370 MBq de
18F-FDG. Durante a fase de fixação, que durou cerca de 40 minutos, os pacientes permaneceram em uma posição ainda. A primeira imagem de corpo inteiro foi obtida quando os pacientes estavam em decúbito dorsal e o tempo de aquisição por posição cama foi de 1,5 min. todo o corpo livre de respirar CT foi realizado em 120 kV no modo helicoidal com um mA inteligente (intervalo 30-210 mA), 1.75:1 campo, e 0,5-s rotação pórtico. Para o PET torácica, os pacientes assumiu duas posições de cama com 1,5 min /cama. Depois de realizar processamento de imagem de respiração livre ( 5 min), foram obtidas imagens dos pacientes com compressão abdominal usando a mesma configuração que o utilizado na digitalização respirando sem
Todos os exames foram adquiridos utilizando um. GE PET /CT-16 fatia e um STE Discovery (GE Medical System, Milwaukee, Wisconsin EUA) combinado com um dispositivo de compressão abdominal (BodyFix diafragma de controle, Elekta) no modo 3-dimensional com transaxiais campo-de-visualizações (FOVs) de 70 e 50 cm para PET e CT, respectivamente. O protocolo de imagem e a configuração do paciente, incluindo o dispositivo de compressão abdominal são apresentados nas Figuras 1a e 1b.
Configuração do paciente com o dispositivo de compressão abdominal (um) situado na região do abdómen superior para limitar a quantidade de respiração. (B) O protocolo de aquisição de dados para a imagem PET /CT de pacientes com compressão abdominal imediatamente após a realização de processamento de imagem de respiração livre.
Foram utilizados os mesmos parâmetros de reconstrução clínicos tanto para o PET respirando livre e imagens de PET abdominal-compressão. O PET
FB e PET
imagens de ab foram reconstruídos usando algoritmos iterativos (Fourier rebinning e-subconjunto ordenou expectativa de maximização ponderados pelo atenuação, duas iterações, 20 subconjuntos, e um filtro Gaussian 6 mm) e AC usando HCT e abdominal de compressão de CT (CT
ab), respectivamente. Os dados foram reconstituídas usando uma matriz de 128 x 128 e uma fatia 3 mm de espessura. Todas as imagens de PET e CT foram transferidos para uma estação de trabalho GE a partir da qual a fusão de imagens de PET /CT foram construídos.
Análise Lesão
Na 3 dimensões (3D) imagens de PET /CT, um o volume de interesse 3D (VOI) foi elaborado manualmente por um médico experiente para cada lesão nas imagens PET [17]. O valor máximo e o valor médio SUV no VOI foram definidos como SUV
max e SUV
média, respectivamente. A delimitação correspondente do ISV nas imagens de CT foi realizada por um oncologista de radiação. SUV
max foi obtida para todas as lesões apresentadas na PET
FB e PET
imagens de ab. Os valores do SUV
max, SUV
dizer, e VOI foram comparados. As variáveis contínuas foram expressos como a média ± o desvio padrão (SD). As análises estatísticas foram realizadas utilizando
t
teste de Student não pareado e emparelhado
t
teste. Um
valor de P 0,05 foi considerado estatisticamente significativo. Além disso, as coordenadas do centro de gravidade da lesão no PET
FB, CT e PET
ab e CT
imagens de ab foram determinadas com base na VOIs escolhido. As distâncias
d
entre o baricentro tumor na imagem PET ea imagem CT associados foram então medido.
Resultados
O SUV
max e SUV
significa para todos os tumores estão resumidos na Tabela 2. o PET
imagem ab geralmente mostraram aumento SUV
max e SUV
significa para todas as lesões em comparação com os indicados no
imagem PET FB. O aumento percentual (% diff) foi de 18,1% ± 14% e 17% ± 16,8% para SUV
max e SUV
significam, respectivamente. A diferença percentual de volume do tumor em PET era na gama de 0,1% a 41%. PET imagiologia /CT combinados com compressão abdominal incompatibilidade tumor geralmente reduzida
d
entre a imagem TC e a atenuação correspondente corrigido imagens de PET, como mostrado na Tabela 2, com um decréscimo médio de 1,9 ± 1,7 mm de distância entre todos os tumores .
na Figura 2, as vistas coronal do PET
FB /CT e PET
ab /CT
imagens de fusão ab mostrar o tumor no lobo inferior direito para um paciente seleccionado, paciente 4, que foi utilizada como um exemplo representativo. O desalinhamento em torno do tumor (seta vermelha) foi observada no PET
FB /fusão de imagens de CT e o desalinhamento foi substancialmente melhorada no PET
AB /CT
AB imagem, como mostrado na Fig. 2 (a) e a Fig. 2 (b), respectivamente. Os valores para PET
ab foram maiores do que aqueles para PET
FB 8% e 13%. Além disso, os perfis verticais desenhada na Fig. 2 (c) demonstram que a largura total a metade do valor máximo foi menor para o tumor mostrado na
imagem PET AB, indicando menos desfocagem em torno das bordas do tumor na imagem, e uma maior SUV
max foi também facilmente observada no PET
imagem ab, permitindo assim a detecção mais exata e precisa tumor
imagens coronal do (a) PET
imagem de fusão FB /CT (à esquerda).; PET
FB (direita) e (b)
imagem PET ab /CT ab fusão (à esquerda); e imagem PET
ab (à direita) para o paciente seleccionado, Paciente 4. O desalinhamento em torno do tumor foi observada no PET
imagens de fusão CT FB /(seta vermelha). (C) Os perfis de imagem verticais são desenhadas em todo o tumor no PET
FB e PET
imagens de ab.
Discussão
Um dispositivo de compressão abdominal pode ser usado para reduzir o movimento tumor pulmonar [18]. A eficiência de compressão abdominal para reduzir o movimento de tumor de pulmão depende da localização do tumor dentro do pulmão. Os efeitos significativos de compressão abdominal foi avaliada por Bouilhol et al [16]. O presente estudo demonstrou ainda que PET imaging /CT incorpora compressão abdominal potencialmente melhorou reconstruída qualidade de imagem PET e produz um aumento SUVs dos tumores e reduziu os artefatos respiratórios contendo jogo espacial nas imagens de fusão de PET e CT. Vários problemas que possam surgir são que o aumento SUV nas imagens abdominal-compressão foi causada por compressão abdominal, ou que, na realidade, o SUV irá aumentar em tumores activos com após a injecção tempo porque aquisição PET abdominal-compressão foi realizada após a realização de livre-respiração aquisição de PET em todos os pacientes. No entanto, os resultados deste estudo revelaram que o DP médio de SUV
max foi de 18%, o que é demasiado elevado para atingir após a injecção tempo sobre o tumor em menos de 5 minutos. Além disso, o tempo de preparação adicional necessário para configurar o dispositivo de compressão abdominal era tipicamente inferior a 5 minutos, na prática clínica. Portanto, usando o dispositivo de compressão abdominal para torácica aquisição PET /CT é viável para uso clínico de rotina. Há duas preocupações sobre o uso de compressão abdominal: Em primeiro lugar, a imagem combinada com compressão abdominal podem causar desconforto e possível ansiedade para alguns pacientes e também é inutilizável para pacientes obesos. Em segundo lugar, compressão abdominal pode ser uma fonte potencial de aumento da variabilidade tumor movimento, levando a inconsistências na delimitação do tumor durante CT simulação para planejamento de tratamento por radiação [19]. Para resolver este problema, concatenando o registro da imagem deformável à compressão abdominal é uma opção possível para ligar CT simulação e CT
ab para tumores delineando [20].
Vários estudos têm relatado que uma diminuição na SUV em 3D exames PET é causada pela quantidade de deslocamento que ocorre e o padrão de movimento a respiração. O 4D scan PET pode ser usado para reduzir o decréscimo em SUV induzida pelo movimento respiratório [6], [21] – [22]. Este estudo demonstrou que a imagiologia de PET combinado com o dispositivo de compressão abdominal também pode melhorar o SUV. Aumentos tanto na SUV
max e SUV
significa para PET
ab comparativamente com os do PET
FB foram observados neste estudo. Tumores mais perto do diafragma claramente movido com uma grande amplitude na direção superior-inferior; portanto, grandes SUV
diferenças max entre 4D PET e scans 3D PET existem e têm sido relatados em numerosos estudos. Neste estudo, doentes com tumores localizados no meio para diminuir lóbulos do pulmão foram recrutados e o SUV
max foi melhorado com êxito em cerca de 7% -54%.
O movimento das estruturas na tórax está altamente correlacionada com o movimento do diafragma, que ocorre durante a respiração [23]. Este movimento faz com que tipicamente um tamanho maior volume tumoral apareça em imagens de PET, em comparação com o tamanho real do tumor, levando à PET /CT desalinhamento [14]. O movimento é ainda mais complexo quando as lesões são ligados à estrutura rígida do tórax, (por exemplo, a pleura perto da caixa torácica (pacientes 3 e 10) e o diafragma (Paciente 5)). Neste estudo, foram observadas diferenças significativas nos resultados de quantificação, o que indica que as lesões associadas à estrutura rígida do tórax demonstraram grandes alterações de volume (Fig. 3) entre as imagens obtidas com e sem o uso de compressão abdominal. No entanto, os efeitos do uso de compressão abdominal sobre o tamanho da lesão, localização, razão de captação e padrão de movimento estão sendo investigados em nosso estudo atual.
Conclusão
desde que o preliminar resultados referentes às diferenças de tumor movimento causado pela respiração em 12 pacientes com câncer de pulmão fotografada usando um dispositivo de compressão abdominal, em comparação com as imagens obtidas utilizando a abordagem convencional. Os resultados demonstraram que a redução da qualidade geral da imagem PET resultou do movimento respiratório e a incompatibilidade entre o PET e CT causados pelo uso de CT para o AC em PET para incorporar o dispositivo de compressão abdominal em PET /CT da imaginação.