Extracto
Aplicaciones
movimiento respiratorio provoca artefactos sustanciales en las imágenes de PET reconstruidas cuando se utiliza la TC helicoidal como el mapa de atenuación en las imágenes PET /CT. En este estudio, encaminado a reducir los artefactos respiratorios en las imágenes de PET /CT de pacientes con tumores de pulmón usando un dispositivo de compresión abdominal.
Métodos
Doce pacientes con cáncer de pulmón situados en el centro o lóbulo inferior del pulmón fueron reclutados. Los pacientes fueron inyectados con 370 MBq de
18 F-FDG. Durante el PET, los pacientes asumen dos posiciones de la cama de 1,5 min /cama. Después de la realización de imágenes de libre respiración, se obtuvieron imágenes de los pacientes con compresión abdominal mediante la aplicación de la misma configuración utilizada en la exploración libre respiración. Las diferencias en el valor de captación estándar (SUV)
max, SUV
, el volumen medio del tumor, y el centro de gravedad de los tumores entre el PET y CT varios esquemas se midieron.
Resultados
el SUV
max y SUV
media deriva de formación de imágenes PET /CT usando un dispositivo de compresión abdominal aumentado para todas las lesiones, en comparación con los obtenidos mediante el método convencional. Los aumentos porcentuales fueron del 18,1% ± 14% y 17% ± 16,8% para SUV
max y SUV
media, respectivamente. PET /CT de imágenes combinado con la compresión abdominal por lo general reduce el desajuste del tumor entre TC y las imágenes PET de atenuación correspondiente corregidos, con una disminución media de 1,9 ± 1,7 mm sobre todos los casos.
Conclusiones
la PET /CT combinada con compresión abdominal reduce los artefactos respiratorios y registro erróneo de PET /CT, y mejora cuantitativa SUV en el tumor. la compresión abdominal es fácil de configurar y es un método efectivo utilizado en las imágenes PET /TC para oncología clínica, especialmente en la región torácica
Visto:. Huang TC, Wang YC, Chiou YR, Kao CH (2014) Reducción de movimiento respiratorio en PET /TAC abdominal Uso de compresión para los pacientes con cáncer de pulmón. PLoS ONE 9 (5): e98033. doi: 10.1371 /journal.pone.0098033
Editor: G. Juri Gelovani, Wayne State University, Estados Unidos de América
Recibido: 28 Enero, 2014; Aceptado: 14 de abril de 2014; Publicado: 16 de mayo de 2014
Derechos de Autor © 2014 Huang et al. Este es un artículo de acceso abierto distribuido bajo los términos de la licencia Creative Commons Attribution License, que permite el uso ilimitado, distribución y reproducción en cualquier medio, siempre que el autor original y la fuente se acreditan
Financiación:. Este estudio fue apoyado financieramente por el Consejo Nacional de Ciencia de Taiwán (NSC 102-2221-e-039-010-MY3) y por Taiwán Ministerio de Salud y Bienestar de Ensayos clínicos y el Centro de Investigación de Excelencia (DOH102-TD-B-111-004). Los donantes no tenía papel en el diseño del estudio, la recogida y análisis de datos, decisión a publicar, o la preparación del manuscrito
Conflicto de intereses:.. Los autores han declarado que no existen intereses en competencia
Introducción
movimiento respiratorio provoca artefactos de imagen en imágenes de PET /CT y la desalineación entre el PET y CT. En la PET, el movimiento respiratorio puede dar pie desenfoque de la imagen, la degradación en el contraste de la imagen, y una sobreestimación del volumen de la lesión. En la TC, el movimiento respiratorio puede distorsionar la forma del tumor y el volumen [1]. Además, al utilizar las imágenes de TC para corregir la atenuación en los datos de PET, la falta de correspondencia entre el PET y CT imágenes causada por la respiración puede dar lugar a errores en la localización del tumor en PET, lo que lleva a un valor incorrecto estandarizado de captación (SUV) debido a la gran diferencia en el tiempo de adquisición de CT y PET. Una sobreestimación del volumen y la subestimación de la camioneta de una lesión pulmonar causada por el movimiento respiratorio fueron reportados por Nehmeh et al y Erdi et al [2] - [3]. Liu et al informaron de la mayor incertidumbre de la SUV para los tumores de pulmón cuando la corrección de atenuación (AC) se realizó usando PET desalineada /CT [4]. Huang et al demostraron que el aumento de movimiento del tumor está estrechamente asociado con el máximo SUV (SUV
max) disminución en pacientes con cáncer de pulmón [5]. Estos artefactos y la desalineación puede causar errores de diagnóstico potenciales cuando se combina con la técnica de imagen PET /CT para el diagnóstico del cáncer de pulmón [6].
Varias técnicas han sido investigados para corregir los desajustes de PET /CT y reducir los artefactos para mejorar la precisión cuantitativa. El gating respiratoria de PET y CT, en el que los datos recogidos se binned en ciertas fases respiratorias, se utilizó para reducir los artefactos de movimiento y los errores de SUV [7] - [8]. Los resultados de la aplicación de 4 dimensiones (4D) de PET /CT a partir de datos 4D-TAC con las imágenes de PET cerradas indican la mejora del registro de la lesión y volúmenes de los tumores internos apropiados [1], [9]. Sin embargo, el largo tiempo de adquisición y procesamiento necesario para llevar a cabo el examen era inevitable. La técnica de apnea profunda inspiración se ha propuesto para mejorar la cuantificación inexacta de ambos SUV
max y el volumen metabólico, pero este método no es práctico para todos los pacientes, ya que requiere el cumplimiento del paciente y puede no ser factible para pacientes con limitada la función pulmonar [6], [10]. Se propuso Cine promedio de CT (CACT) para el AC en PET y las imágenes mostró considerablemente menos desajustes y artefactos en comparación con los obtenidos mediante TC helicoidal convencional (HCT) a base de CA [11]. El principal problema de CACT es que requiere la administración de una dosis relativamente alta de radiación. Recientemente, la media interpolada CT utilizada para el PET /CT AC corrige el registro erróneo de PET /CT y el aumento de la cuantificación de la lesión acompañada por deducción radiación. Sin embargo, el proceso postimaging complicada sigue siendo una preocupación con respecto al uso de estas técnicas en la práctica clínica [12] - [14].
compresión abdominal se utiliza comúnmente para reducir el movimiento del tumor torácico durante la administración del tratamiento en oncología de radiación. El uso de la compresión abdominal para tratamientos de radiación de pulmón reduce eficazmente la amplitud de movimiento de las lesiones cercanas a la membrana [15] - [16]. En este estudio, hemos demostrado la corrección de movimiento respiratorio en PET /CT mediante el uso de un dispositivo de compresión abdominal, y se investigó la posible mejora de los resultados en comparación con los producidos mediante la TC convencional (HCT) en pacientes con cáncer de pulmón.
materiales y Métodos
Población de pacientes
El presente estudio se llevó a cabo a partir de agosto de 2013 hasta octubre de 2013. Doce pacientes (5 varones, 7 mujeres; edad media, 60 años, rango de edad, 43-77 años) con un diagnóstico de cáncer de pulmón confirmado por un médico en el hospital de la Universidad médica de china fueron reclutados. Las lesiones pulmonares tenían un tamaño comprendido entre 3 y 44 cm. Todos los pacientes que fueron seleccionados tenían un tumor en el lóbulo medio o inferior del pulmón, que son regiones en las que se produce claramente el movimiento respiratorio. Un resumen de las características clínicas de los pacientes se muestran en la Tabla 1. Se obtuvo el consentimiento informado por escrito de todos los pacientes. Toda la recolección de datos y análisis realizados en este estudio fueron aprobados por el Consejo de Hospital de la Universidad Médica de China de Revisión Institucional.
protocolo de toma de imágenes
Los pacientes fueron inyectados con 370 MBq de
18 F-FDG. Durante la fase de absorción que duró aproximadamente 40 minutos, los pacientes permanecieron en una posición fija. se obtuvo la primera imagen de todo el cuerpo cuando los pacientes estaban en posición supina y el tiempo de adquisición por cada posición de la cama fue de 1,5 min. todo el cuerpo libre para respirar CT se llevó a cabo a 120 kV en modo helicoidal con un mA inteligente (rango 30-210 mA), 1.75:1 terreno de juego, y 0,5-s rotación del gantry. Para el PET torácica, los pacientes asumen dos posiciones de la cama con 1,5 min /cama. Después de obtener imágenes libres de respiración (& lt; 5 min), se obtuvieron imágenes de los pacientes con compresión abdominal mediante el uso de la misma configuración que el utilizado en la exploración libre respiración
Todas las exploraciones fueron adquiridas usando una. GE PET /CT-16 cortes y una (Sistema de GE Medical, Milwaukee, Wisconsin, EE.UU.) Descubrimiento STE combinado con un dispositivo de compresión abdominal (Bodyfix regulación de diafragma, Elekta) en el modo de 3 dimensiones con transaxiales (FOV) relativas al campo de puntos de vista de 70 y 50 cm para el PET y CT, respectivamente. El protocolo de formación de imágenes y la configuración del paciente, incluyendo el dispositivo de compresión abdominal se muestran en las figuras 1a y 1b.
Configuración del paciente con el dispositivo de compresión abdominal (a) situada en la región del abdomen superior para limitar la cantidad de la respiración. (B) El protocolo de adquisición de datos para la formación de imágenes PET /CT de pacientes con compresión abdominal inmediatamente después de la realización de imágenes de libre respiración.
utiliza los mismos parámetros clínicos de reconstrucción, tanto para el PET y libre respiración imágenes PET-abdominal de compresión. El PET
FB y PET
imágenes abdominales fueron reconstruidos utilizando algoritmos iterativos (rebinning Fourier y de subconjuntos ordenados de maximización de la expectativa de atenuación ponderados, dos iteraciones, 20 subconjuntos, y un filtro de Gauss de 6 mm) y CA mediante HCT y -abdominal de compresión CT (CT
ab), respectivamente. Los datos fueron reconstruidos utilizando una matriz de 128 × 128 y una rebanada de 3 mm de espesor. Todas las imágenes de PET y TC fueron trasladados a una estación de trabajo de GE a partir del cual la fusión se construyeron imágenes PET /CT.
Análisis de Lesión
En la 3 dimensiones (3D), las imágenes de PET /CT, una volumen de interés (VOI) 3D se ha elaborado manualmente por un médico experimentado para cada lesión en las imágenes PET [17]. El valor máximo y el valor medio de SUV en el VOI se definieron como SUV
max y SUV
media, respectivamente. La delimitación correspondiente del VOI en las imágenes de TC fue realizada por un oncólogo de radiación. SUV se obtuvo
máximo para todas las lesiones que aparecen en la PET
FB y PET
ab imágenes. Los valores de la SUV
max, SUV
significan, y se compararon VOI. Las variables continuas se expresan como la media ± la desviación estándar (SD). Los análisis estadísticos se realizaron utilizando
t
test de Student no pareada y emparejados
t
prueba. Un
valor de P Red de & lt; 0,05 se consideró estadísticamente significativa. Además, las coordenadas del centro de gravedad de la lesión en el PET
FB, CT y PET
ab, y TC
ab imágenes se determinaron con base en el VOI elegido. Las distancias
d
entre el centro de gravedad del tumor en la imagen PET y la imagen del CT asociado se midieron entonces.
Resultados
El SUV
max y SUV
significar para todos los tumores se resumen en la Tabla 2. el PET
ab imagen en general mostraron un aumento de SUV
max y SUV
significa para todas las lesiones en comparación con los que se muestran
imagen de la PET en FB. El aumento del porcentaje (% dif) fue de 18,1% ± 14% y 17% ± 16,8% para SUV
max y SUV
media, respectivamente. La diferencia de porcentaje de volumen del tumor en PET estaba en el intervalo de 0,1% a 41%. La PET /CT combina con compresión abdominal generalmente reducida desajuste del tumor
d
entre la imagen de la TC y la atenuación correspondiente corregido las imágenes de PET, como se muestra en la Tabla 2, con una disminución media de 1,9 ± 1,7 mm en todos los tumores .
en la Figura 2, las vistas coronales del PET
FB /CT y PET
ab /CT
imágenes de fusión ab muestran el tumor en el lóbulo inferior derecho para una paciente seleccionado, el paciente 4, que fue utilizado como un ejemplo representativo. Se observó falta de alineación alrededor del tumor (flecha roja) en el PET
FB /las imágenes de fusión de CT y la falta de alineación se ha mejorado sustancialmente en el PET
ab /CT
ab imagen, como se muestra en la Fig. 2 (a) y la Fig. 2 (b), respectivamente. Los valores de PET
ab eran mayores que los de PET
FB en un 8% y un 13%. Además, los perfiles vertical trazada en la figura. 2 (c) demostrar que la anchura total a media máxima fue menor para el tumor muestra
imagen de PET ab en, indicando menos borrosa alrededor de los bordes del tumor en la imagen, y una mayor SUV
max era también fáciles de observar en la imagen PET ab
, lo que permite la detección de tumores más exacta y precisa
imágenes coronales del FB /CT fusión de imagen (izquierda) (a) de PET
.; PET
(b)
ab /CT
Imagen de fusión PET ab FB (derecha) y (izquierda); y la imagen PET
ab (a la derecha) para el paciente seleccionado, Paciente 4. La desalineación alrededor del tumor se observó en el PET
FB /las imágenes de TC de fusión (flecha roja). (C) los perfiles verticales de la imagen se dibujan a través del tumor en el PET
FB y PET
ab imágenes.
Discusión
Un dispositivo de compresión abdominal se puede utilizar para reducir el movimiento del tumor de pulmón [18]. La eficiencia de la compresión abdominal para reducir el movimiento del tumor de pulmón depende de la localización del tumor en el pulmón. Los efectos significativos de la compresión abdominal se evaluó mediante Bouilhol et al [16]. El presente estudio demostró además que la compresión abdominal de imágenes PET /CT incorpora potencialmente mejorar la calidad de imagen reconstruida PET y produce un aumento de SUVs de los tumores y la reducción de los artefactos respiratorios que contienen fósforo espacial de las imágenes de fusión de PET y CT. Varias preocupaciones que puedan surgir son que el aumento de SUV en las imágenes de abdomen compresión fue causado por la compresión abdominal, o que, en realidad, el SUV se incrementarán en los tumores activos con postinyección tiempo debido a la adquisición de PET abdominal-compresión se realizó después de la realización de libre respiración adquisición PET en todos los pacientes. Sin embargo, los resultados de este estudio revelaron que el PD media de SUV
max era 18%, que es demasiado alta para conseguir después de la inyección tiempo en el tumor en menos de 5 minutos. Además, el tiempo de preparación adicional necesaria para configurar el dispositivo de compresión abdominal era típicamente menos de 5 minutos en nuestra práctica clínica. Por lo tanto, utilizando el dispositivo de compresión torácica abdominal para adquisición de PET /CT es factible para el uso clínico de rutina. Hay dos preocupaciones con respecto a la utilización de la compresión abdominal: En primer lugar, la imagen combinada con la compresión abdominal puede causar malestar y la posible ansiedad para algunos pacientes y también es inservible para los pacientes obesos. En segundo lugar, la compresión abdominal podría ser una fuente potencial de aumento de la variabilidad movimiento del tumor, dando lugar a inconsistencias en la delineación del tumor durante la TC de simulación para la planificación del tratamiento de radiación [19]. Para resolver este problema, concatenando el registro de imágenes deformable a la compresión abdominal es una opción posible para vincular CT simulación y TC
ab para delineando los tumores [20].
Varios estudios han informado de que una disminución de SUV en 3D exploraciones PET es causada por la cantidad de desplazamiento que se produce y el patrón de movimiento de la respiración. La exploración 4D PET se puede utilizar para reducir la disminución de la SUV inducida por el movimiento respiratorio [6], [21] - [22]. Este estudio demostró que la PET combinado con un dispositivo de compresión abdominal también puede mejorar la camioneta. Aumentos tanto en el SUV
max y SUV
significan para el PET
ab comparación con las de PET
FB se observó en este estudio. Los tumores más cerca del diafragma claramente movido con una gran amplitud en la dirección superior-inferior; Por lo tanto, existen grandes SUV
max diferencias entre 4D PET y PET scans 3D y se han reportado en numerosos estudios. En este estudio, los pacientes con tumores localizados en el medio para reducir los lóbulos pulmonares fueron reclutados y el SUV
max se ha mejorado con éxito en aproximadamente un 7% -54%
.
El movimiento de las estructuras en el tórax está altamente correlacionado con el movimiento del diafragma que se produce durante la respiración [23]. Este movimiento causa típicamente un tamaño más grande el volumen del tumor que aparezca en las imágenes de PET, en comparación con el tamaño real del tumor, lo que lleva a PET /CT desalineación [14]. El movimiento es aún más complejo cuando las lesiones están asociadas a la estructura rígida del tórax, (por ejemplo, la pleura, cerca de la caja torácica (pacientes 3 y 10) y el diafragma (paciente 5)). En este estudio, se observaron diferencias significativas en los resultados de la cuantificación, que indicaron que las lesiones unidas a la estructura rígida del tórax demostraron grandes cambios de volumen (Fig. 3) entre las imágenes obtenidas con y sin el uso de la compresión abdominal. Sin embargo, los efectos del uso de la compresión abdominal en el tamaño de la lesión, ubicación, relación de adsorción, y el patrón de movimiento están siendo investigados en nuestro estudio actual.
Conclusión
Hemos proporcionado el preliminar resultados en cuanto a las diferencias en el movimiento del tumor causado por la respiración en 12 pacientes con cáncer de pulmón imágenes utilizando un dispositivo de compresión abdominal, en comparación con las imágenes obtenidas utilizando el enfoque convencional. Los resultados demostraron que la reducción en la calidad general de la imagen PET resultó de movimiento respiratorio y la falta de correspondencia entre el PET y CT causada por el uso de la TC para la AC en PET para incorporar el dispositivo de compresión abdominal en PET /CT de lo imaginable.