Abstract
provoca incertezas no bordas do tumor em ambos os tomografia computadorizada ( A tomografia CT) ou por emissão de positrões (PET) imagens e provoca o desalinhamento ao registrar imagens de PET e CT. Este fenómeno pode causar radiação oncologistas para delinear o volume do tumor de forma imprecisa no planejamento do tratamento de radioterapia. O objetivo deste estudo foi analisar aplicações de radiologia usando CT média interpolada (IACT) como correção de atenuação (AC) para diminuir a ocorrência deste cenário. Treze pacientes com câncer de pulmão de células não-pequenas foram recrutados para o estudo de comparação. Cada paciente teve full-inspiração, full-expiração imagens CT e imagens de respiração PET livres por uma varredura integrado PET /CT. IACT para AC em PET
IACT foi utilizado para reduzir o desalinhamento PET /CT. A correcção do valor de absorção padronizado (SUV) com uma baixa dose de radiação foi aplicada, e a sua delimitação volume do tumor foi comparado com os de HCT /PET
HCT. O desalinhamento entre o PET
IACT e IACT foi reduzida quando comparada com a diferença entre o PET
HCT e HCT. A amplitude de movimento do tumor era de 4 a 17 mm no grupo de pacientes. Para HCT e PET
HCT, correcção era de 72% para 91%, enquanto que para IACT e PET
IACT, correcção era de 73% para 93% (* p 0,0001). As diferenças máximas e mínimas em SUV
max foram de 0,18% e 27,27% para o PET
HCT e PETIACT, respectivamente. Foram observadas as maiores diferenças percentuais nos volumes dos tumores entre HCT /PET e IACT /PET em tumores localizados no menor lóbulo do pulmão. volume do tumor interno definido por informações funcionais usando IACT /PET
imagens de fusão iACT para câncer de pulmão reduziria a imprecisão de delimitação do tumor no planejamento da radioterapia
Citation:. Wang YC, Tseng HL, Lin YH, Kao CH, Huang WC, Huang TC (2013) Melhoramento de volumes de tumor internas de não-pequenas células do pulmão pacientes com câncer de radiação Planejamento tratamento utilizando Interpolated Média CT em PET /CT. PLoS ONE 8 (5): e64665. doi: 10.1371 /journal.pone.0064665
editor: Nils Cordes, da Universidade de Tecnologia de Dresden, Alemanha |
Recebido: 11 de fevereiro de 2013; Aceito: 18 de abril de 2013; Publicado em: 16 de maio de 2013
Direitos de autor: © 2013 Wang 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 pela China Medical University. 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
PET /CT combina F
18-FDG tomografia por emissão de positrões (PET) e tomografia computadorizada (TC) imagens tanto com informações funcionais e anatômicas fornecer uma referência de diagnóstico mais preciso para o volume do tumor, localização do tumor e estadiamento do tumor. Portanto, PET /CT tem sido cada vez mais utilizada para a delimitação volume alvo no planejamento do tratamento de radioterapia (RTP) para entregar a dose de radiação ideal para tumores e diminuir a dose de radiação para os tecidos normais circundantes [1] – [3]. A redução da variabilidade intra e inter-observador na delineação volume de destino pelo contorno com PET /CT também tem sido relatado em estudos anteriores [4] – [5]. Além disso, o PET é uma ferramenta de imagem útil para diferenciar entre a inflamação e malignidade, como atelectasia pulmonar, linfadenopatia mediastinal e metástases à distância [6]. A incorporação de informações PET na RTP juntamente com o volume do tumor bruta baseada em CT pode melhorar a definição do volume do tumor e tem sido amplamente utilizada em radioterapia.
A respiração produz variação adicional no diagnóstico por imagem e alvo de contorno para radioterapia em malignidades torácicas. CT pode fornecer alta informações e atenuação espacial de correção para PET no PET /CT. No entanto, os movimentos respiratórios, provoca incertezas nas bordas tumorais em imagens tanto CT ou PET e provoca o desalinhamento ao registrar PET e CT imagens. Consequentemente, este fenómeno pode influenciar oncologistas ao tentar delinear o volume do tumor com precisão na RTP [3], [7] – [9]
Muitos estudos têm melhorado o desalinhamento imagem de fusão PET /CT em devido à respiração pela. usando técnicas gated (4D) de imagiologia [3], [10] – [12]. Com aparelhos de tecnologia fechados, a redução de artefatos de movimento e aumento na precisão do volume do tumor e delimitação de localização quando comparado com não-fechado PET foram alcançados. Além disso, foi proposto anteriormente um método de interpolação com interpolada médio CT (IACT) para correção de atenuação (AC) para reduzir o /CT desalinhamento PET [12] – [13]. Utilizando imagiologia IACT, valor de absorção padronizado (SUV) podem ser corrigidos com uma dose de radiação mais baixa em comparação com a utilização de imagiologia fechado. No presente estudo, a comparação dos volumes tumorais para a RTP é relatado. Nós avaliamos as diferenças de volumes de tumor entre 3D PET /CT e PET /IACT e avaliar as mudanças SUVmax em termos de locais tumorais.
Materiais e Métodos
A seleção dos pacientes
com a aprovação IRB (DMR98-IRB-171-1) para a aplicação de 4D PET /CT para delimitação do tumor na RTP, treze pacientes com câncer de pulmão de células não-pequenas foram recrutados para este estudo de comparação. Todos os pacientes assinaram por escrito, o consentimento informado. Havia 9 tumores no lóbulo superior e 4 tumores no lobo inferior. As características clínicas estão resumidos na Tabela 1.
PET /CT
scans FDG-PET /CT foram obtidos para o estadiamento do tumor work-ups antes do tratamento do câncer. Todos os pacientes foram submetidos ao procedimento padrão de PET /CT (PET /CT-16 fatia, Descoberta STE, a GE Medical System, Milwaukee, Wisconsin EUA) digitalização. Os pacientes foram injetados com 370 MBq de 18F-FDG e descansou durante o período de captação de farmacocinética. Os dados originais incluiu uma série de CTs helicoidais (HCT), duas fases CTs extremas que consideraram a full-de validade eo full-inspiração CTs e um PET de corpo inteiro. imagens HCT obtida com 120 kVp, variável mA (30-210 mA), 1.75:1 campo, 8 × 3,75 mm de colimação de raios-x, e 0,5 pórtico tempo de rotação e CTs fechadas foram adquiridas sob as mesmas condições. dados de PET foram adquiridas na posição de cama 3 min por 15 cm; correção de atenuação de PET
HCT e PET
IACT HCT utilizada e IACT, respectivamente.
tumor movimento e interpolados CT
média
Nós já propôs um método IACT desde 4D-CT em comparação com 4D-Cine CT [12]. IACT é um robusto, preciso de dose alternada baixa para CACT e funciona bem para uma grande gama de amplitudes de movimento respiratório, como foi relatado em um estudo de simulação [13]. A-inspiração completo e full-expiração CT define como imagens de duas extrema-fase foram utilizados para gerar os mapas de movimento, utilizando o método de fluxo óptico (OFM), um algoritmo deformável registro de imagens [14]. A gama total de movimento para cada voxel no mapa do movimento para a frente é igualmente espaçados em intervalos de 4, resultando em 3 conjuntos de interpolados conjuntos de imagens CT (TIC) como meados fases da inspiração para a expiração. (Figura 1). As fases 3 interpolados em conjunto com as duas fases originais, incluindo uma inalação e expiração, compor um ciclo respiratório completo. Estes 5 fases são calculados para gerar o IACT para AC em dados PET. A conclusão de que a dose de radiação utilizando IACT poderia ser reduzida em 85% comparada com a de CT-4D foi relatada em estudos anteriores [12] – [13]. IACT serve como uma alternativa de baixo-dose para 4D-CT. O cálculo OFM foi a seguinte: em que n é o número de iterações,
v
(n) é a velocidade média percorrida de voxels circundantes,
f (x, y, z, t )
é a intensidade da imagem diferenciável na posição
(x, y, z)
em tempo de
t
, e α é o factor de ponderação com um valor empírico de 5. as equações dadas são aplicados para estimar o deslocamento para o movimento do tumor entre full-de validade e full-inspiração.
a matriz de deformação resultante é então usada para interpolar as fases entre com 4 etapas espaciais iguais. O IACT é a média das duas fases originais e os interpolados 3 fases (TICs) para correção de atenuação na reconstrução PET.
O volume do tumor análise
Uma radiação experiente delineado oncologista manualmente o volume do tumor interno (TV) para todos os pacientes no HCT, IACT com imagens de fusão do PET indivíduo
HCT e PET
IACT. Os volumes dos tumores de HCTS (TV
HCT) e de IACTs (TV
IACT) consistiu no grupo controle e no grupo experimento. Os volumes tumorais delineados com CT usando informações de fusão CT /PET foram comparados com a diferença percentual, a qual foi calculada pela equação. Nós também avaliou a semelhança entre HCT /PET
HCT e IACT /PET
imagens de fusão iACT usando a razão entre o cruzamento para a união de TV. A correlação para televisões comparação é definido como, onde A e B são os diferentes volumes de tumor a partir de imagens à base de TC e baseados em PET [15]. A taxa metabólica de glucose, SUV
máx a partir de FDG-PET, foi também aplicada para representar a informação fisiologia dentro do volume do tumor.
Resultados
A Figura 2 mostra a fusão PET /CT para a delimitação do contorno do tumor. As setas indicam a incompatibilidade observada em PET
fusão HCT /HCT entre o PET
HCT e HCT mostrando no (A) transversal (B) coronal e (C) sagital. A fusão imagem correta com a redução de desalinhamento em PET
IACT e IACT representa o (D) transversal (E) coronal e (F) corte sagital. A Tabela 2 mostra os volumes de tumor brutas de HCT /PET
HCT e IACT /PET
IACT, juntamente com estimativa do movimento do tumor, e a correção de HCT com PET
HCT e IACT com PET
EU AJO. A mediana (intervalo) do volume do tumor para HCT /PET foi de 31 (4-169) mL, enquanto que para o correspondente IACT /PET
IACT, o volume tumoral médio foi de 26 (3-149). A diferença tumor mediana para HCT /PET
HCT e IACT /PET
IACT foi 14% maior (intervalo 5-24%). A amplitude de movimento do tumor era de 4 a 17 mm. HCT e PET
HCT correcção era de 72% para 91%, enquanto IACT e PET
IACT foi de 73% para 93% (* p 0,0001). A Tabela 3 mostra o SUV
medição max para cada tumor de PET
HCT e PET
IACT. A mediana SUV
max foi de cerca de 9,65 (1,98-8,77) e 9,53 (1,97-18,59) para PET
HCT e PETIACT, respectivamente. O diferenças mínimas entre os SUV
máximo e máximo foram de 0,18% e 27,27%, respectivamente.
As setas indicam a incompatibilidade observada em PET
HCT /HCT fusão entre PET
HCT e HCT, mostrando a (a) transversal (B) coronal e (C) corte sagital. A fusão da imagem com PET
IACT e IACT é visto na (D) transversal (E) coronal e (F) corte sagital.
Discussão
IACT usado para a atenuação em PET é capaz de resolver o desalinhamento de fusão CT /PET de tumores torácicos causadas pela respiração. Neste estudo, nós investigamos o potencial delimitação volume do tumor usando IACT /PET
IACT para a RTP na Tabela 2. Em comparação com o volume tumoral determinado pela HCT /PET, TVs maiores foram observadas em todas as disciplinas, ea diferença percentual foi de 5% a 24%. Para PET, imagem latente é obtido durante vários ciclos de respiração e representa um mapa do tempo da média. HCT é obtida durante um período muito curto, dependendo da máquina. O tumor aparece em imagens HCT e PET sem considerar a correção de movimento respiratório, aumentando a incerteza dos limites do tumor [3]. Portanto, a extensão isotrópica do volume do tumor interna é geralmente utilizado para a cobertura adequada de tumores. Considerando a correção do contorno do tumor entre CTs e PETs, IACT e PET
IACT correlacionam-se mais do que o HCT e PET
HCT. Porque IACT /PET
AIDS iACT na definição de volume do tumor para a RTP, delineação volume de tumor pode ser realizada com mais precisão.
O volume do tumor torácico definido pela sua região funcional utilizando PET para a RTP é ainda limitada pelo movimento respiratório , que frequentemente aumenta o tamanho real, do tumor e reduz a SUV. Vários estudos sugerem que fechado PET /CT é uma solução melhor para definir a extensão fisiológica de tumores em movimento e melhorar RTP para cânceres de pulmão [15] – [16]. Em nosso estudo, o aumento do SUV
max em PET
IACT em comparação com PET
HCT não era óbvio, como pode ser visto na Tabela 3. Verificou-se que a razão para este problema foi por causa da baixa densidade de elétrons resultante da IACT nas TIC em média. Porque SUV de PET é baseada no coeficiente de atenuação em termos de densidade de electrões, o aumento no SUV
max dentro do volume de tumor funcional era limitado.
Além disso, na Figura 3, mostraram que a percentagem diferenças do volume do tumor e de SUV
max entre os delineamentos de HCT /PET
HCT e IACT /PET
IACT de acordo com a localização do tumor dentro do pulmão. é intuitivamente Entende-se que os tumores localizados no lobo inferior do pulmão, o que está mais perto do diafragma, mover-se mais do que os do lobo superior. O movimento maior causa mais movimento indefinição no CT e PET, e, portanto, é possível extrair um volume de tumor inadequado usando HCT /PET. Os nossos resultados mostram que a percentagem da diferença foi mais significativa para os tumores localizados no lobo inferior por patentes 11-13. Uma moção lager respiração foi observada no lobo inferior do pulmão.
Existem duas limitações do método proposto. IACT-se a média das TIC obtidos em igual timing. A TIC, como com meados de fase verdadeira CT, só foram gerados sob a suposição de que havia suave respiração dos pacientes. Em segundo lugar, o integral de expiração CT e CT-a aquisição inspiração completa pode ser realizada em pacientes com função pulmonar normal. Para os pacientes que não são capazes de prender a respiração para geração de imagens, o método de interpolação proposto é limitado. Além disso, a falta de uma verdade terreno na delineação volume do tumor torna dificuldade para avaliar a precisão do método IACT apresentado. No entanto, IACT /PET
IACT incluindo a informação a respiração ainda é superior ao das imagens tradicionais de fusão 3D-PET para delimitação do tumor de pulmão.
Conclusão
Nossos resultados sugerem que o volume de tumor definido por PET usando iACT /PET
imagens de fusão iACT para câncer de pulmão reduziria a imprecisão de delimitação do tumor em relação ao uso HCT /PET
HCT.