Summary
Amplitud-baserade optimala respiratory gating (ORG) tar effektivt bort respiratory-inducerad rörelse oskärpa från kliniska 18F-fluorodeoxyglucose (FDG) positron emissions tomografi (PET) bilder. Korrigering av FDG-PET-bilder för dessa respiratoriska rörelseföremål förbättrar bildkvaliteten, diagnostiken och den kvantitativa noggrannheten. Avlägsnande av respiratoriska rörelse artefakter är viktigt för adekvat klinisk hantering av patienter som använder PET.
Abstract
Positron emissions tomografi (PET) i kombination med röntgen datortomografi (CT) är en viktig molekylär bildframställning plattform som krävs för korrekt diagnos och kliniska iscensättning av en mängd olika sjukdomar. Fördelen med PET-avbildning är möjligheten att visualisera och kvantifiera en myriad av biologiska processer in vivo med hög känslighet och noggrannhet. Det finns dock flera faktorer som avgör bildkvalitet och kvantitativ noggrannhet av PET-bilder. En av de främsta faktorerna som påverkar bildkvaliteten i PET-avbildning av bröstkorgen och övre delen av buken är andningsrörelse, vilket resulterar i respiration-inducerad rörelsestommning av anatomiska strukturer. Korrigering av dessa artefakter krävs för att ge optimal bildkvalitet och kvantitativ noggrannhet av PET-bilder.
Flera andningsvägarna gating tekniker har utvecklats, vanligtvis förlitar sig på förvärv av en respiratorisk signal samtidigt med PET-data. Baserat på den andningssignal som förvärvats väljs PET-data för rekonstruktion av en rörelsefri bild. Även om dessa metoder har visat sig effektivt ta bort respiratoriska rörelse artefakter från PET-bilder, är prestanda beroende av kvaliteten på den respiratoriska signalen förvärvas. I denna studie diskuteras användningen av en amplitud-baserad optimal respiratorisk gating (ORG) algoritm. I motsats till många andra andningsorganen gating algoritmer, tillåter ORG användaren att ha kontroll över bildkvaliteten kontra mängden avvisade rörelse i rekonstruerade PET-bilder. Detta uppnås genom att beräkna ett optimalt amplitudintervall baserat på den förvärvade surrogatsignalen och en användarspecificerad tullcykel (procentandelen PET-data som används för bildrekonstruktion). Det optimala amplitudområdet definieras som det minsta amplitudintervall som fortfarande innehåller den mängd PET-data som krävs för bildrekonstruktion. det visades att ORG resulterar i effektiv borttagning av andning-inducerad bild oskärpa i PET imaging av bröstkorgen och övre buken, vilket resulterar i förbättrad bildkvalitet och kvantitativa noggrannhet.
Introduction
Positron Emissions Tomography (PET) i kombination med röntgendatortomografi (CT) är ett allmänt vedertagen bildhanteringsverktyg i klinisk praxis för korrekt diagnos och klinisk iscensättning av en rad olika sjukdomar1. Fördelen med PET-avbildning är förmågan att visualisera och kvantifiera en myriad av biologiska processer in vivo med hög känslighet och noggrannhet2. Detta uppnås genom intravenöst administrera en radioaktivt märkt förening, även känd som en radiotracer, till patienten. Beroende på radiotracer som används, vävnadsegenskaper såsom glukosmetabolism, cellulär spridning, grad av hypoxi, aminosyra transport, och uttryck av proteiner och receptorer, kan visualiseras och kvantifieras2.
Även om flera radiotracers har utvecklats, valideras, och används i klinisk praxis, är den radioaktiva glukos analoga 18F-fluorodeoxyglucose (FDG) den mest använda radiotracer i klinisk praxis. Med tanke på att FDG huvudsakligen ackumuleras i celler med en förhöjd glykolytisk hastighet (dvs. celler med förhöjt glukosupptag och omvandling till pyruvat för energiproduktion), är det möjligt att diskriminera vävnader med olika metaboliska tillstånd. I likhet med glukos, det första steget i FDG upptag är transport från extra-cellulära utrymmet över plasmamembranet till intra-cellulära utrymmet, som underlättas av glukos transportörer (GLUT)3. När FDG är i intra-cellulära utrymmet, fosforylering av hexokinaser kommer att resultera i generering av FDG-6-fosfat. I motsats till glukos-6-fosfat kan dock FDG-6-fosfat inte komma in i Krebs-cykeln för ytterligare aerob dissimilation på grund av frånvaron av en hydroxyl (OH) grupp vid den andra (2') kolpositionen. Med tanke på att den omvända reaktionen, defosforylering av FDG-6-fosfat tillbaka till FDG, förekommer knappast i de flesta vävnader, fdg-6-fosfat är fångade intracellularly3. Därför är graden av FDG-upptag beroende av uttrycket av gluten (i synnerhet GLUT1 och GLUT3) på plasmamembranet, och den intracellulära enzymatiska aktiviteten hos hexokinaser. Begreppet detta kontinuerliga upptag och fångst av FDG kallas metabolisk svällning. Det faktum att FDG företrädesvis ackumuleras i vävnader med en förhöjd metabolisk aktivitet visas i figur 1a, som visar den fysiologiska fördelningen av FDG hos en patient. Denna FDG-PET bild visar högre upptag i hjärta, hjärna och lever vävnader, som är kända för att vara metaboliskt aktiva organ under normala förhållanden.
Den höga känsligheten för att upptäcka skillnader i vävnadernas metaboliska tillstånd gör FDG till en utmärkt radiotracer för att diskriminera normala från sjuka vävnader, med tanke på att en förändrad metabolism är ett viktigt kännetecken för många sjukdomar. Detta är lätt skildras i figur 1b, som visar en FDG-PET bild av en patient med steg IV icke-småcellig lungcancer (NSCLC). det är ökat upptag i den primära tumören samt i ögonbevarande skador. Förutom visualisering spelar kvantifiering av radiotracer upptag en viktig roll i klinisk hantering av patienter. Kvantitativa index som härrör från PET-bilder som återspeglar graden av radiotracer upptagning, såsom det standardiserade upptagningsvärdet (SUV), metaboliska volymer och total lesion glykolys (TLG), kan användas för att ge viktig prognostisk information och mäta behandlingssvar för olika patientgrupper4,5,6. I detta avseende är FDG-PET imaging alltmer används för att personifiera strålbehandling och systemisk behandling i onkologi patienter7. Vidare har användningen av FDG-PET för övervakning av akut behandling inducerad toxicitet, såsom strålning inducerad esofagit8, pneumonitis9 och systemiska inflammatoriskasvar 10, beskrivits och ger viktig information för att göra bild-guidad behandling beslut.
Med tanke på den viktiga roll som PET för klinisk hantering av patienter, bildkvalitet och kvantitativ noggrannhet är viktigt för lämpligt vägledande behandling beslut baserat på PET-bilder. Det finns dock många tekniska faktorer som kan äventyra kvantitativ noggrannhet av PET-bilder11. En viktig faktor som kan påverka bildkvantifieringen i PET väsentligt är relaterad till de längre förvärvstiderna för PET jämfört med andra radiologiska bildhanteringsmodaliteter, typiskt flera minuter per bäddposition. Som en konsekvens av detta instrueras patienter vanligtvis att andas fritt under PET-bildbehandling. Resultatet är att PET-bilder lider av andningsinducerad rörelse, vilket kan leda till betydande oskärpa av organ som ligger i bröstkorgen och övre delen av buken. Denna andningsinducerad rörelse oskärpa kan avsevärt försämra tillräcklig visualisering och kvantitativ noggrannhet av radiotracer upptag, som kan påverka klinisk hantering av patienter när du använder PET-bilder för diagnos och mellanlagring, målvolym definition för strålningsbehandling planering tillämpningar, och övervakning av terapi svar12.
Flera andningsorganen metoder har utvecklats i ett försök att korrigera PET-bilder för respiratoriska rörelse artefakter13. Dessa metoder kan kategoriseras i prospektiva, retrospektiva och datadrivna gating-strategier. Prospektiv och retrospektiv andningsgrektionsteknik förlitar sig vanligtvis på förvärvet av en respiratorisk surrogatsignal under PET-bildbehandling14. Dessa respiratoriska surrogatsignaler används för att spåra och övervaka patientens andningscykel. Exempel på respiratoriska spårningsanordningar är detektion av bröstet väggutflykt med hjälp avtrycksensorer 12 eller optiska spårningssystem (t.ex., videokameror)15, termoelement för att mäta temperaturen på andades luft16, och spirometers för att mäta luftflöde och därigenom indirekt uppskatta volymförändringar i patientens lungor17.
Respiratorisk gating är därefter typisk fulländat vid fortlöpande och samtidigt inspelning som en surrogat signalerar (designerat S(t)), med PET-datan under avbildar förvärvet. Med hjälp av den surrogatsignal som förvärvats kan PET-data som motsvarar en viss andningsfas eller amplitudintervall (amplitudbaserad gating)väljas 12,13,18. Fasbaserad gating utförs genom att varje andningscykel delas upp i ett fast antal grindar, som avbildas i figur 2a. Respiratorisk gating utförs sedan genom att välja data som förvärvats vid en viss fas under patientens andningscykeln som ska användas för bildrekonstruktion. På samma sätt förlitar sig amplitudbaserad gating på att definiera ett amplitudområde av andningssignalen, som visas i figur 2b. När värdet på andningssignalen faller inom det inställda amplitudområdet kommer motsvarande PET-listmodedata att användas för bildrekonstruktion. För retrospektiva gating-tillvägagångssätt samlas alla data in och åter binning av PET-data utförs efter bildförvärv. Även blivande respiratoriska gating metoder använder samma begrepp som retrospektiva gating tillvägagångssätt för re-binning av PET-data, dessa metoder är beroende av att samla in data prospektivt under bild förvärv. När en tillräcklig mängd PET-data samlas in kommer bildanskaffning att slutföras. Svårigheten med sådana prospektiva och retrospektiva gating metoder är att upprätthålla acceptabel bildkvalitet utan att avsevärt förlänga bild förvärvstider när oregelbunden andninginträffar 13. I detta avseende är fasbaserade metoder för andningsutföring särskilt känsliga för oregelbundnaandningsmönster 13,19, där betydande mängder PET-data kan kasseras på grund av att olämpliga triggers avvisas, vilket leder till avsevärd minskning av bildkvaliteten eller oacceptabel förlängd bildanskaffningstid. Dessutom, när olämpliga triggers accepteras, kan prestandan hos andningsgreringsalgoritmen och därigenom effektiviteten av rörelseavvisning från PET-bilderna minskas på grund av att andningsgrindar definieras vid olika faser av andningscykeln, såsom den avbildas i figur 2a. Det har faktiskt rapporterats att amplitudbaserad andningsgreing är stabilare än fasbaserade tillvägagångssätt vid oegentligheter i andningssignalen13. Även amplitud-baserade respiratoriska gating algoritmer är mer robust i närvaro av oregelbundna andningsfrekvenser, dessa algoritmer är mer känsliga för baslinjen drivande av luftvägarna signalen. Drifting av baslinjen signalen kan uppstå på grund av talrika skäl när patientens muskelspänning (dvs, övergång av en patient i en mer avslappnad tillstånd under bild förvärv) eller andningsmönster förändringar. För att förhindra sådan baslinjedrift av signalen bör man se till att säkert fästa spårningssensorer på patienten och utföra regelbunden övervakning av andningssignalen.
Även om dessa problem är kända, traditionella respiratoriska gating algoritmer endast tillåta begränsad kontroll över bildkvalitet och kräver vanligtvis betydande förlängning av bild förvärvstid eller ökade mängder radiotracer som skall administreras till patienten. Dessa faktorer resulterade i begränsad antagande av sådana protokoll i klinisk rutin. För att kringgå dessa problem relaterade till den varierande kvaliteten på de respiratoriska gated-bilderna , har en specifik typ av amplitudbaserad gating-algoritm, även kallad optimal respiratorisk gating (ORG) föreslagits18. Andningsskydd gating med ORG tillåter användaren att ange bildkvaliteten på de respiratoriska gated bilder genom att tillhandahålla en tull cykel som ingång till algoritmen. Tullcykeln definieras som en procentandel av de förvärvade PET-list-mode-data som används för bildrekonstruktion. I motsats till många andra andningsorganen gating algoritmer, detta begrepp tillåter användaren att direkt bestämma bildkvaliteten av de rekonstruerade PET-bilder. Baserat på den tjänstgöringscykel som anges beräknas ett optimalt amplitudintervall, som tar hänsyn till hela respiratoriska surrogatsignalens specifika egenskaper18. Det optimala amplitudintervallet för en specifik tullcykel kommer att beräknas genom att man börjar med ett urval av olika värden för den nedre amplitudgränsen, angiven (L), av andningssignalen. För varje vald nedre gräns justeras den övre amplitudgränsen, betecknad (U), på ett sådant sätt att summan av de valda PET-data, definierad som data som förvärvats när andningssignalen faller inom amplitudens intervall (L
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Alla förfaranden som utfördes med mänskliga deltagare var i enlighet med de etiska normerna i den interna granskningsnämnden (IRB) vid Radboud university medical center och med 1964 års Helsingforsdeklaration och dess senare ändringar eller jämförbara etiska normer. ORG-algoritmen är en leverantörsspecifik produkt och finns på Siemens Biograph mCT PET/CT-skannerfamiljen och nyare PET/CT-modeller.
1. Förberedelser för patienten
- Patient anamnes
- Kontrollera patientens namn och födelsedatum. Inklusionskriterier liknar rutinmässig icke-gated PET-scanning. Inga ytterligare in- eller uteslutningskriterier krävs.
- Kontrollera etiketten som levereras med sprutan som innehåller radiotracern (namn, födelsedatum och mängd aktivitet).
OBS: Mängden aktivitet som administreras till patienten är beroende av patientens kroppsmassa och kan variera mellan institutioner (i detta protokoll föreslås en mängd 3,2 MBq/kg). - Se till att den kliniska informationen på ansökningsblanketten är korrekt genom att intervjua patienten. Fråga patienten om det nyligen fanns några relevanta förändringar i behandling eller medicinering.
- Fråga patienten om han eller hon har diabetes mellitus (DM). Om patienten har DM, fråga om han eller hon följt lämplig beredning (dvs. ingen administrering av kort arbetsinsulin mindre än 4 timmar före PET-skanningen, eller användning av blodglukossänkande medel (såsom metformin).
- Fråga patienten om han eller hon har några allergier eller använder antikoagulantia.
- Mät patientens blodglukos genom att applicera en droppe blod som erhålls genom att sticka patientens fingertoppssida på en dedikerad testremsa (serumglukosen bör inte överstiga 11,0 mmol/L).
- Förklara patientberedningen och bildframställningsprocedurerna för patienten.
- Administrering av radiotraceren
- Säkra venous tillgång till patienten genom att infoga en perifer venous kanyl i en av de antecubital vens.
- Fäst ett tre sätt stopp kuk system med Luer lås till en 20 mL spruta som innehåller koksaltlösning (detta är den sekundära sprutan).
- Spola tre sätt stopp kuk systemet med saltlösning (i syfte att deaeration).
- Fäst tre sätt stopp kuk med spruta till slutet av venös kanyl.
- Kontrollera om venös kanyl är patenterad genom att försiktigt spola 10 mL saltlösning genom kanylen (fråga patienten om han eller hon har några klagomål under spolningen).
- Fäst sprutan som innehåller radiotracer (primär spruta) till tre sätt stopp kuk. Vrid ventilerna på tre sätt stopp kuk så att flödet riktning av vätska genom systemet går från sprutan som innehåller radiotracer till den perifera venösa kanyl. Administrera radiotracern genom att långsamt trycka sprutans kolv (sprutan som innehåller spårämnet placeras i en speciell blyskärmad behållare).
- Vrid ventilerna på tre sätt stoppa kuk på ett sådant sätt att sprutan som innehåller saltlösning är ansluten till primärsprutan (som innehöll radiotracer) och spola sprutan för att skölja eventuella kvarvarande radiotracer från sprutan.
- Vrid ventilerna på tre sätt stopp kuk och tryck kolven i primärsprutan för att administrera eventuella kvarvarande radiotracer kvar i sprutan till patienten.
- Upprepa steg 1.2.7. och 1.2.8. tre gånger.
- Vrid den tre sätt stopp kuk (för att förhindra tillbakaflöde av blod från patientens ven) och lossa den primära sprutan. Fäst en tredje spruta som innehåller furosemide, vrid den tre sätt stopp kuk igen och administrera 0,5 g/Kg av furosemide (med en maximal mängd av 10 mg) genom att trycka kolven i sprutan. Ta bort den perifera venösa kanylen och utöva tryck på punkteringsstället med hjälp av ett sterilt bandage. Kontrollera om det inte finns någon signifikant blödning och från punktionsstället och fixa bandaget med hjälp av medicinsk tejp.
- Patient inkubation
- Låt patienten vila i ett bekvämt läge, helst i ett svagt upplyst rum, i 50 minuter.
- Efter 50 minuter, instruera patienten att ogiltigförklara sin blåsa.
- Vid 55 minuter, eskortera patienten till skannern och placera patienten supine med armarna upp på skannerbädden. Använd lämpligt armstöd för att göra det så bekvämt som möjligt för patienten. Om patienten inte kan höja sina armar kan skanning utföras med armarnas position vid sidan av patienten.
- Observera patientens andningsmönster och säkra andningsbältet runt patientens bröstkorg (vanligtvis är läget precis under bröstkorgen optimalt). Se till att sensorn placeras på en plats där utfärd från bukväggen identifieras efter visuell inspektion (vanligtvis 5-7 cm från mittlinjen). Säkra bältet runt patienten genom att använda det kardborrbaserade stängningssystemet.
- Kontrollera på skannerdisplayen om andningssignalen förblir inom gränserna för det minsta och högsta området (om andningssignalen är urklipp, fäst eller dra åt bältet på lämpligt sätt).
- Tips: Se till att bältet är fastsittande tillräckligt hårt runt patientens bröst. Med tanke på att patienterna går in i ett mer avslappnat tillstånd efter en tid tenderar andningssignalen att sjunka (signalens baslinjedrift). Detta förhindrar signalen från att gå utanför gränserna, därmed upprätthålla en hög kvalitet på surrogat signal som används för andningsorganen gating.
- Börja skanna vid 60 minuter efter inkubationstiden.
2. Bildförvärv och -rekonstruktion
- Val av protokoll
- Välj helkroppsprotokollet på skannern. Detta kan göras genom att flytta markören över lämplig protokollkategori (indikeras av cirklarna bredvid patientikonen i undersökningskortet), och klicka på lämpligt protokoll (bild 3).
- Org förvärv protokollet kommer att börja med en scout scan (topogram) av patienten. För att initiera anskaffning av topogrammet trycker du på skannerns starttangent (gul rund tangent med en strålningsskylt) på rutan för skannerkontroll (Bild 4). Om du vill stoppa eller avbryta förvärvet av topogrammet trycker du på suspend eller stop-tangenten respektive.
- Börja med att planera PET-sängpositionerna på topogrammet. Detta kan göras genom att klicka på vänster musknapp på topogrammet och ställa in skanningsintervallet.
- Välj de sänglägen som ska korrigeras för andningsrörelser (bild 5).
OBS: Dessa är de 'gated' sänglägen som täcker bröstkorgen. De "gated" säng positioner registreras i listmode. Beroende på den kliniska indikationen kan sängpositioner som täcker övre delen av buken också gated (till exempel när avbildning är indicerat för lever- eller bukspottskörtelskador). För de icke-gated säng positioner, är det bara nödvändigt att spela in sinogram för bild återuppbyggnad. - Ställ in bildinspelningstid för PET-sängpositionerna (Bild 5).
OBS: Beroende på mängden injicerad aktivitet måste avsökningen varaktighet av de icke-gated säng positioner anpassas för att ge tillräcklig bildkvalitet. Dessutom, inspelningstiden för de icke-gated säng positioner i kombination med tullcykeln används för bild rekonstruktion av gated sängen positioner, inspelningstiden för gated sängen positioner bestäms. Till exempel för en tullcykel på 35%, förlänga skanningen genom faktor 3 ger ungefär liknande statistik för gated och icke-gated säng positioner. Föreslagna imaging protokoll vid Radboud University Medical Center är en inspelningstid för icke-gated säng positioner på 2 minuter, medan gated säng positioner inspelningstiden är 6 minuter med hjälp av en tull cykel på 35% - När du har satt upp anskaffningsparametrarna trycker du på och håller in starttangenten (gul rund knapp med en strålningsskylt) på skannerns kontrollbox och väntar tills skannerbädden har flyttats tillbaka till utgångsläget. Tryck på starttangenten igen för att förvärva en låg dos datortomografi från patienten (huvud till fötter). Efter att du har skaffat datortomografin trycker du på starttangenten för att initiera PET-skanningen.
- Under bildförvärv, regelbundet kontrollera patienten och kvaliteten på andningssignalen (justera andningsbältet om det behövs).
OBS: Justering av bältet bör endast utföras när inga andningsstänglägen förvärvas. Därför bör justeringar göras före eller efter dessa säng positioner förvärvas. Justering av bältet under förvärvet av den gated säng position kommer att påverka kvaliteten på ORG bilder. Noggrann observation av andningssignalen och eventuell justering av andningsbältet före anskaffning av de gated sängen positioner krävs för att motverka eventuella betydande baslinje drivande av signalen under PET-scanning.
- Bildrekonstruktion
- Gå igenom den andningssignal som har förvärvats och välj lämplig tjänstgöringscykel för de gated bäddpositionerna (figur 6).
OBS: Det amplitudintervall som används för andnings gating läggs ovanpå andningssignalen). Kontrollera om det finns inconstancies eller baseline drivor i andningssignalen som kan påverka kvaliteten på andningsorganen gating. - Välj bildrekonstruktionsprotokoll som är optimerat för visning (Bild 7). Detta är vanligtvis en högupplöst bild återuppbyggnad protokoll med mindre voxel storlekar för upptäckt av små skador. Det är av betydelse att inse att ORG-algoritmen kommer att beräkna det optimala amplitudområdet genom att använda hela andningssignalen för de valda sängpositionerna. Även om olika tullcykler kan användas för olika sängpositioner (till exempel för att korrigera för en varierande kvalitet andningssignal), med hjälp av olika tullcykler för olika sängpositioner rekommenderas inte med tanke på att detta kommer att införa variationer i bildkvalitet mellan olika sängpositioner.
OBS: Här är ett exempel bild återuppbyggnad protokoll för visning:- Algoritm: TrueX + TOF (UltraHD PET)
- Antal iterationer:3
- Antal delmängder: 21
- Matris storlek: 400 × 400
- Efterrekonstruktion filtrering, kärna (3D Gaussian), full bredd halv maximum (FWHM): 3,0 mm
- Tjänstgöringscykel 35%
- Vidare rekonstruera PET-bilder med ett protokoll som överensstämmer med Research4Life (EARL) initiativ för kvantitativa PET-imaging. Dessa är vanligtvis lägre upplösning bilder med specifika efter återuppbyggnaden filtrering tillämpas.
OBS: Här är ett exempel bildrekonstruktion protokoll för bildkvantifiering:- Algoritm: TrueX + TOF (UltraHD PET)
- Antal iterationer: 3
- Antal delmängder: 21
- Matrisens storlek: 256
- Efterrekonstruktion filtrering, kärna (3D Gaussian), full bredd halv maximal (FWHM): 8,0 mm
- Tjänstgöringscykel 35%
- Skicka de rekonstruerade bilderna till PACS-arkivet. Bilderna är nu klara att utvärderas av den nukleärmedicinska läkaren
- Gå igenom den andningssignal som har förvärvats och välj lämplig tjänstgöringscykel för de gated bäddpositionerna (figur 6).
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Användningen av ORG i PET resulterar i en övergripande minskning av respiratorisk-inducerad oskärpa av bilderna. Till exempel, i en klinisk utvärdering av patienter med icke-småcellig lungcancer (NSCLC), ledde ORG i detektering av fler pulmonell lesioner och hilar/mediastinal lymfkörtlar20. Detta är lätt påvisas i figur 8 och figur 9, visar icke-gated och ORG PET bilder av patienter med NSCLC.
I synnerhet resulterade ORG i ledningsförändringar hos patienter med tidiga sjukdomsstadium (I-IIB) där detektion av ytterligare skador av lymfkörtlar kan påverka den föreskrivna behandlingen och ytterligare diagnostiska förfaranden som krävs. Dessa resultat bekräftas av en studie utförd av van der Gucht et al. för lesioner som ligger i övre delen av buken21. Användningen av ORG resulterade i detektion av fler skador i FDG-PET av patienter med lever och perihepatically belägna skador. Även om dessa resultat stöder att användningen av ORG kan leda till förbättrad diagnos och iscensättning av patienter, är den exakta kliniska effekten av ORG fortfarande oklart.
Bildkvantifiering påverkas avsevärt när ORG användes för att korrigera PET-bilder för andningsrörelser, särskilt för pulmonell skador som ligger nära membranet och hilar regionerna i lungorna. I en studie som undersöker effekterna av ORG i 66 lungcancerpatienter, Det fanns en statistiskt signifikant ökning av medelvärdet SUV (SUVmenar) upptag i ORG bilderna med avseende på de icke-gated PET bilder. Jämfört med de icke-gated PET bilder visade ORG PET bilder en ökning av SUVmedelvärdet på 6,2±12,2% (p<0,0001), 7,4± 13,3 % (p<0,0001) och 9,2±14,0 % (p<0,0001), för tjänstgöringscykler på 50 %, 35 respektive 20 procent12.
Vidare observerades en statistiskt signifikant minskning av metaboliska volymer av skadorna när ORG utfördes. Dessa volymer segmenterades med hjälp av en region växande fast tröskel (40% av den maximala upptagnings (SUVmax)) segmentering algoritm. Det fanns en minskning med 6,9±19,6% (p=0,02), 8,5±19,3% (p<0,0001), och 11,3±20,2% (p<0,0001) för tjänstgöringscykler på 50%, 35 %, respektive 20 %12. Den signifikanta ökningen av upptag och minskning av metabolisk volym indikerar effektivt avlägsnande av respiration-inducerad bild oskärpa från PET-bilderna när ORG utförs. Dessutom visades det att påverkan av respiratoriska rörelse artefakter på kvantifiering av lesion upptag och volym var beroende av anatomiska plats. det fanns endast en betydande ökning av SUVmedelvärde och minskning i volym för skador som ligger i de lägre lungloberna och centralt (särskilt hilar) belägna skador. Effekten av anatomiska plats är lätt påvisas i figur 10, visar två olika NSCLC skador i en enda patient. Vidare visade jämförelse av ORG PET-bilderna som rekonstruerade bilder med en tullcykel på 35 % med deras icke-gated-likvärdiga bilder att nivåerna av bildbrus är jämförbara, vilket visar att bildkvaliteten hålls konstant när org12används .
Förhållandet mellan tull cykel och bild buller visades genom att beräkna den samverka av variation (COV) av FDG upptag i opåverkade lung parenkym. COV i icke-gated bilder med hjälp av alla tillgängliga data var i genomsnitt 26,1 ± 6,4%, medan COV i ORG PET bilder rekonstruerade med en tull cykel på 20% var 39,4±7,5%. Det fanns en icke-signifikant skillnad i COV mellan ORG PET-bilder rekonstruerade med en tullcykel på 35% (32,8±6,4%) och deras icke-gated motsvarande bilder (31,8±5,6%). Bild 11 visar två olika ORG PET och icke-gated PET-bilder med olika statistisk kvalitet. Denna siffra visar att sänkningen av tullcykeln ökar mängden buller, medan kvaliteten på ORG PET-bilden rekonstruerade med en tullcykel på 35% och den icke-gated likvärdiga bilden hålls konstant. Även om ORG resulterar i betydande minskning av lesionsvolymen som kvantifierad på PET-bilder gav den absoluta volymminskningen ingen signifikant sparsamhet av den stråldos som levererades till de organ som riskerade (OAR) under strålbehandlingsplanering, vilket påvisades i en annanstudie 22.
Den suddiga effekten av andningsrörelse påverkar också kvantifiering av intra-tumor heterogenitet. I en kohort av 60 NSCLC patienter, LEDDE ORG i statistiskt signifikanta skillnader i textur funktionen kvantifiering av lesioner i mitten och nedre lungloberna23. För texturalfunktionerna; högintensiv betoning (HIE), entropi, zonprocent (ZP), och olikhet, den relativa ökningen var 16,8 % ± 17,2 % (p = 0,006), 1,3 % ± 1,5 % (p = 0,02), 2,3 % ± 2,2 % (p = 0,002), 11,6 % ± 11,8 % (p = 0,006) mellan ORG:s PET-bilder och deras icke-gated equivalent PET-bilder. Kvantifiering av intra-tumör heterogenitet påverkades inte signifikant för skador i övre lungloberna. Medelminskningen av dessa texturdrag var av 1.0% ± 7.7% (p = 0.3), 0.35% ± 1.8% (p = 0.3), 1 13,2 % ± 13,2 % (p = 0,4), och 0,4 % ± 2,7 % (p = 0,5), för olikhet, entropi, HIE, respektive ZP. Vidare fanns det ingen signifikant skillnad i mellan ORG och icke-gated PET-bilder för centralt belägna lesioner, med en medelökning på 0,58 % ± 3,7 % (P = 0,6), 5,0 % ± 19,0 % (P = 0,4), 0 0,59 % ± 4,0 % (P = 0,9), och 4,4 % ± 27,8 % (P = 0,4), för entropi, olikhet, ZP, respektive HIE. Även om kvantifiering av textural funktioner påverkades avsevärt för skador som ligger i mitten och lägre lungloberna, var multivariat Cox regression modeller för överlevnad inte signifikant påverkas23. Förutom kvantifiering av intra-tumör heterogenitet av pulmonell skador, andningsrörelse kan resultera i betydande förändringar i kvantifiering av intra-tumör heterogenitet av skador som ligger i övre buken regionen. Detta är lätt påvisas i en studie som undersöker effekten av ORG på kvantifiering av patienter med en bukspottskörteln duktal adenocarcinom (PDAC)24. Borttagning av respiratoriska rörelse artefakter från PET-bilder med hjälp av ORG avsevärt påverkar kvantifiering av textural funktioner i PDAC organskador. Man observerade att korrelationen av de beräknade texturfunktionerna med total överlevnad påverkades avsevärt.
Bild 1: a) Fysiologiska fördelning av 18F-fluorodeoxyglycose (FDG) hos en patient som genomgick positron emissions tomografi (PET) imaging. Det finns betydande upptag av FDG i hjärtat, hjärnan, och levern hos patienten. b) Ökad FDG-upptag i flera lunga, lymfkörtel och avlägsna metastaser hos en patient med steg IV icke-småcellig lungcancer (NSCLC), vilket visar det förmånliga upptaget av FDG i cancerlesioner när jämfört med de flesta andra icke-drabbade vävnader. Vänligen klicka här för att visa en större version av denna figur.
Figur 2: Fas- och amplitudbaserad gating i positronemissionstomografi (PET). a) Fasbaserad gating, b) amplitudbaserad gating, och c) optimal respiratorisk gating (ORG). Under fasbaserad gating, är varje andningscykel indelad i ett fast antal grindar (i detta fall 4). Data som samlas in i en specifik grind kommer att användas för att rekonstruera en bild från vilken de viktigaste andningsrörelserna kommer att tas bort. Amplitud-baserade gating förlitar sig på definition av en övre och lägre amplitud gräns. Amplitud-baserade respiratoriska gating metoder vanligtvis förlita sig på specifikation av en amplitud-intervall av användaren. Data som samlas in när andningssignalerna faller inom det definierade amplitudintervallet kommer att användas för bildrekonstruktion. Den optimala respiratorisk gating (ORG) algoritm använder en sådan amplitud-baserad strategi och kommer att beräkna en optimal amplitud intervall baserat på tullcykeln (procent av PET-data som krävs för bildrekonstruktion) som tillhandahålls. Det minsta amplitudintervallet som fortfarande innehåller den angivna mängden data som krävs för bildrekonstruktion (totalsumma av de områden som skuggas i blått) väljs som optimalt amplitudområde (W). För att uppnå detta justerar ORG-algoritmen den övre gränsen (U) för olika värden på den undre gränsen (L). Generellt, öka antalet grindar eller minskning av amplituden intervallet kommer att resultera i en mer effektiv avstötning av andningsrörelse på bekostnad av ökad bild buller. Vänligen klicka här för att visa en större version av denna figur.
Bild 3: Val av lämpligt bildbehandlingsprotokoll. Ett fördefinierat bildprotokoll kan väljas genom att välja ett protokoll från en specifik kategori (genom att hoovering musen över protokollkategorierna (indikeras av den röda rutan) och välj ett protokoll från rullgardinsmenyn). Vänligen klicka här för att visa en större version av denna figur.
Bild 4: Olika nycklar på kontrollboxen på Siemens mCT och Horizon PET/CT-skannrar. 1) Flytta Key, används för att flytta patientbordet till nästa mätposition, 2) Lossa patientnyckel: används för att flytta patientbordet till lossningspositionen efter bildförvärv, 3) Startnyckel: Används för att utlösa en skanning, strålningsvarningsskylten (4) tänds under bildförvärv, 4) Strålningsvarningslampa: Indikerar och ger en varningssignal när röntgenröret är på, 5) Suspend key: Används för att hålla scan-proceduren. Detta är den metod som föredras för att avbryta en skanning före slutförande. Den suspend option tillstånd omstart av bilden protokollet vid punkten är stoppades, 6) Hör patienttangent: Tryck på denna tangent för att höra patienten, ljusdioden indikerade att lyssningsanslutningen är aktiv, tryck på denna tangent igen för att släppa lyssningsanslutningen, 7) Högtalare, 8) Ring patienttangenten: Håll ned denna tangent medan du talar till mikrofonen (10) för att ge instruktioner till patienten, 9) Stopptangent: Används för att omedelbart stoppa skanningsproceduren, som används vid en nödsituation, 10) Mikrofon. Vänligen klicka här för att visa en större version av denna figur.
Figur 5: Efter anskaffning av topogrammet måste anskaffningstiden för olika sängpositioner anges (i fliken 'Rutin'). I detta exempel registreras de gated sängpositionerna i 6 minuter (säng 2), medan de icke-gated sängpositioner förvärvas i 2 minuter (säng 1 och3). Gated säng positioner (markeras i orange i topogrammet) kan ställas in genom att ställa in alternativet 'Physio' till 'On' i den andra kolumnen. Vänligen klicka här för att visa en större version av denna figur.
Bild 6: Patientens andningsvågsform visas i övre delen av instrumentpanelen tillsammans med ett histogram av andningsfrekvensen (nedre delen) i fliken 'Utlösare'. Pliktcykeln kan väljas från rullgardinsmenyn till höger (i detta fall 35%). Detta protokoll har en standard bild förvärvstid på 6 minuter per säng position för gated säng positioner och 2 minuter för icke-gated säng positioner. Vänligen klicka här för att visa en större version av denna figur.
Bild 7: Val av bildrekonstruktionsprotokoll ('Recon'-fliken), detaljer om bildrekonstruktion kan anges för varje protokoll genom att de relevanta fälten fylls i. För visning rekommenderas ett bildrekonstruktionsprotokoll med hög upplösning att ge detaljer i de rekonstruerade PET-bilderna. För kvantifiering av radiotracerupptag på PET-bilder rekommenderas användning av ett EARL-kompatibelt rekonstruktionsprotokoll. Vänligen klicka här för att visa en större version av denna figur.
Figur 8: Icke-gated och optimal gated (ORG) FDG-PET–CT bilder av en patient med icke-småcellig lungcancer (NSCLC). Denna figur visar icke-gated (a) och ORG PET (b) bilder av en hilar lymfkörtel i station X i en patient med en ensam NSCLC lesion i vänster nedre lob. ORG PET-bilden rekonstrueras med en 35% tullcykel. Minskning av de suddiga effekterna av luftvägarna rörelse skulle ha resulterat i upstaging av denna patient från cT1N0M0 till cT1N1M0 och kravet på histologiska utvärdering av hilar lymfkörtel med hjälp av endobronchial ultraljud (EBUS). Denna siffra har modifierats från Grootjans et al. (Lungcancer 2015). Vänligen klicka här för att visa en större version av denna figur.
Figur 9: Icke-gated (a) och optimal respiratorisk gated (ORG) (b) FDG-PET–CT bild av en primär NSCLC lesion och satellit lesion i höger lung hilum. Den primära lesionen anges med ett "p" medan satellitskadan anges med ett "s" i denna siffra. Respiratorisk gating i denna patient resulterade i förbättrad kontrast återvinning av satellit skador som gränsar till den primära lesion. Förekomsten av lesion bekräftades på uppföljning CT imaging, även om dessa resultat inte skulle ha avsevärt påverkat kliniska förvaltningen för denna patient, ledde ORG i detektering av dessutom pulmonell skador. Denna siffra har modifierats från Grootjans et al. (Lungcancer 2015). Vänligen klicka här för att visa en större version av denna figur.
Figur 10: Icke-gated och optimal respiratorisk gated (ORG) FDG-PET–CT bilder av en patient med NSCLC skador i den vänstra nedre LOB och lung hilum. Det här exemplet visar effekten av respiration-inducerad rörelse oskärpa på visualisering och kvantifiering av NSCLC skador. a) Icke-gated PET bild föreställande en lesion i den vänstra nedre lob, b) ORG PET bild, rekonstrueras med en tull cykel på 35% av en lesion i den vänstra nedre lob, c) Icke-gated PET bild som skildrar en lesion i vänster lung hilum, d) ORG PET bild, rekonstrueras med en tull cykel på 35% av en lesion i vänster lung hilum. I denna patient, skada som ligger i lung hilum utsätts för betydande respiration-inducerad rörelse, visar en stor effekt på kvantifiering av lesion upptag och metabolisk volym när ORG utförs. För denna lesion observerades en ökning av medelstandardiserat upptagsvärde (SUVmean) på 31,9% och minskning av metabolisk volym på 23, 0%. Effekten av andningsrörelse på kvantifiering av lesionsupptag och volym var 5,3% respektive 1,9% för lesionen i övre lungloben. Denna siffra har modifierats från Grootjans et al. (Eur Radiol 2014). Vänligen klicka här för att visa en större version av denna figur.
Figur 11: Jämförelse av optimalt respiratorisk gated (ORG) och icke-gated PET-bilder med olika räknas statistik hos en patient med steg IV icke-småcellig lungcancer (NSCLC). I den vänstra kolumnen (a och c) visas de icke-gated PET-bilder som rekonstruerats med alla (a) och 35% (c) av de registrerade uppgifterna. Om man jämför bilder a och c framslöjer man att bullernivåerna ökas när mindre data används för bildrekonstruktion, särskilt märkbara i områdena med relativt homogent upptag, såsom levern (anges med en asterisk '*). Kolumnen till höger (b och d) visar ORG PET-bilder rekonstruerade med 50% och 35% tullcykel. Dessa bilder visar att mängden buller ökas när tullcykeln sänks. Om man jämför den icke-gated PET-bilden (c) med dess ORG PET-ekvivalent (d) visar det sig att den respiratorisk-inducerade oskärpa effekten minskas i ORG-bilden, vilket återspeglas av den synbara storleken på den metastaserande lesionen i binjuren (anges med ett plustecken '+') och renal calices av vänster njure (indikerat med ett 'x'). Vänligen klicka här för att visa en större version av denna figur.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Inom den nukleära medicinen samfundet, de försämrade effekterna av respiratoriska rörelse artefakter i PET-imaging har varit väl erkända under en lång tid. Det har visat sig i många studier att den suddiga effekten av respiratoriska rörelseartefakter kan avsevärt påverka bildkvantifiering och lesionsdetekterbarhet. Även om flera respiratoriska gating metoder har utvecklats, är andningsorganen gating närvarande inte används i stor utsträckning i klinisk praxis. Detta beror särskilt på en resulterande variabel bildkvalitet, oacceptabel förlängning av bild förvärv gånger och icke-ideal integration av luftvägarna gating i en klinisk hela kroppen bildbehandling protokoll. Fördelen med ORG är att det tillåter bekväm integration i en standard hela kroppen PET imaging protokoll, vilket gör det möjligt att sömlöst integrera flera gated och icke-gated säng positioner i en enda bild. Vidare tar ORG-algoritmen hänsyn till specifika egenskaper hos hela andningssignalen, såsom platåfaser, vid beräkning av det optimala amplitudområdet, medan användaren har förmågan att direkt ange bildkvaliteten för de rekonstruerade PET-bilderna genom att ange tullcykeln. Men liknar många andra respiratoriska gating metoder, kräver ORG användning av externa sensorer som används för att utföra andningsorganen gating. Beroende på vilken tjänstgöringscykel som används kasseras dessutom en avsevärd mängd PET-data och används inte för rekonstruktion av den slutliga bilden. Därför är framgångsrik respiratorisk gating med ORG beroende av lämplig spårning av respiratorisk rörelse med hjälp av externa sensorer och förlängning av bild förvärv gånger eller mängden administrerade aktivitet till patienterna. Svårigheten i samband med användning av sensorer inspirerade utvecklingen av datadrivna, eller sensor-mindre respiratorisk gating metoder25,26,27. Dessa datadrivna tekniker utelämnar kravet på en extern surrogatsignal genom att extrahera information om andningsrörelse från själva PET-list-mode-data. Sådana datadrivna tekniker har utvecklats av flera PET-leverantörer och har föreslagits som kliniskt tillämpliga alternativ till sensorbaserade metoder, vilket underlättar rutinmässiga PET-andningsorganen i klinisk praxis.
Förutom att enbart extrahera information angående andningsrörelse från PET-data tillåter nyare metoder att alla PET-data används för bildrekonstruktion28. Dessa rörelsekompenserade bildrekonstruktioner utförs genom att elastiskt omvandla PET-data från olika andningsfaser till en enda bild från vilken rörelseföremål tas bort. Jämfört med traditionella sensor-baserade respiratorisk gating, kräver rörelsekompenserad återuppbyggnad inte förlängning av bild förvärvstid och förhindra användning av ytterligare hårdvara under gating. Dessa metoder tar effektivt bort andningsrörelse från PET-bilder samtidigt som bildkvaliteten29 bibehålls. Vidare, med uppkomsten av hybrid PET och magnetisk resonans (MR) imaging, flera metoder har utvecklats som använder rörelseinformation som härrör från MR att korrigera PET-bilder30,31,32,33. Även om dessa metoder har funnits under en tid i en forskningsmiljö, har de första datadrivna andningsmetoderna kommit in på marknaden. De flesta av dessa metoder är dock fortfarande under aktiv utveckling och kontinuerlig förbättring och större kliniska studier krävs för att utvärdera prestanda och robusthet hos sådana algoritmer.
Även om metoder för andningsorganen gating huvudsakligen är inriktade på att korrigera PET-bilder för respiratoriska rörelseartefakter, tar dessa algoritmer vanligtvis inte de förvärvade CT-datan i beaktande. I klinisk praxis utförs vanligen lågdos (LD) CT utan att ge andningsinstruktioner. Registrering av en LDCT förvärvas när patienten andas fritt kan resultera i en betydande rumslig obalans mellan respiratorisk gated PET och LDCT, särskilt för anatomiska strukturer som rör sig under andning34. Förutom att exakt lokalisera radiotracer upptagning, är LDCT används för dämpning korrigering av PET-bilder. Därför kan effekten av en rumslig obalans mellan PET och CT införa djupgående kvantitativa felaktigheter i PET, särskilt när radiotracerupptag är beläget nära strukturer med stora skillnader i densitet, såsom lung- och benvävnad. Flera författare har undersökt olika metoder för att synkronisera bildförvärv för att minska spatiala felmatchning mellan PET och CT-bilder. En föreslagen metod innebär att ge andningsinstruktioner till patienten under CT förvärv. Även om standard CT andningsinstruktioner i kombination med ORG inte gav en förbättring i rumslig matchning mellan CT och PET35, patientspecifika instruktioner baserade på samma andningssignal och amplitud intervall som används för ORG resulterade i en övergripande förbättring av den rumsliga matchningen mellan PET och CT36. Dessa metoder är dock känsliga för variationer i operatörsanvisningar och patienttolkning. Förbättrade resultat har erhållits genom att utföra träningspass med patienten innan PET-CT bildbehandling. Med tanke på att vissa patienter har svårt att följa dessa andningsinstruktioner på grund av nedsatt fysisk sjukdom, kan framgång dock förbli varierande i en klinisk miljö. Andra tillvägagångssätt inkluderar användning av andningsutlöst CT, där andningssignalen används för att utlösa CT förvärvet34. Detta tillvägagångssätt i kombination med ORG resulterade i en betydande minskning av spatial obalans mellan PET och CT bilder. I en studie utvärdera en utlöses till en standard CT-protokollet visade en ökning av SUVmax och SUVmedelvärdet på 5,7% ± 11,2% (P < 0,001) och 6,1% ± 10,2% (P = 0,001), respektive. Även om full 4D CT gating har föreslagits för att matcha PET och CT bilder, sådana strategier är inte tillämpliga i rutinmässig klinisk praxis ges en oacceptabelt hög strålning exponering för patienten. Olika metoder för att minska den rumsliga obalansen mellan PET och CT-bilder är fortfarande under utvärdering för deras effektivitet och kliniska användbarhet.
Även om andningsrörelse i betydande grad påverkar bildkvantifieringen av PET-bilder finns det fortfarande många andra tekniska faktorer som måste beaktas för att bibehålla reproducerbarhet och kvantitativ noggrannhet av PET-bilder11. Dessa faktorer är relaterade till patientförberedelser, bildframställning förvärv inställningar och protokoll återuppbyggnad. Det är viktigt att följa strikta förvärvsprotokoll, inklusive användning av liknande patient-förberedelse förfaranden, bedömning av radiotracer upptag vid specifika tidpunkter, och skanning och parametraråteruppbyggnad 11,37. I detta avseende ger Europeiska sammanslutningen av nukleärmedicin (EANM) riktlinjer för kvantitativa FDGPET–CT för multicenterjämförelser. Det har visat sig att harmonisering av bildbehandlingsprotokoll med hjälp av standardiserade riktlinjer resulterar i övergripande förbättrad jämförbarhet av PET-bilder från olika institutioner38.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Författarna förklarar ingen intressekonflikt.
Acknowledgments
Författarna vill tacka Richard Raghoo för att ge PET bilder som visas i figur 1.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Sensor Port, sensor, black box, wave deck, elastic band, load cell sensor (complete set) | anzai medical co. | respiratory gating system AZ-733V | http://www.anzai-med.co.jp/en/product/item/az733v |
References
- Kostakoglu, L., Agress, H., Goldsmith, S. J. Clinical Role of FDG PET in Evaluation of Cancer Patients. Radiographics. 23 (2), 315-340 (2003).
- Grootjans, W., et al. PET in the management of locally advanced and metastatic NSCLC. Nature Reviews Clinical Oncology. 12 (7), 395-407 (2015).
- Croteau, E., et al. PET Metabolic Biomarkers for Cancer. Biomarkers in Cancer. 8, Suppl 2 61-69 (2016).
- Vlenterie, M., et al. Early Metabolic Response as a Predictor of Treatment Outcome in Patients With Metastatic Soft Tissue Sarcomas. Anticancer Research. 39 (3), 1309-1316 (2019).
- Barrington, S. F., Meignan, M. A. Time to prepare for risk adaptation in lymphoma by standardising measurement of metabolic tumour burden. Journal of Nuclear Medicine. 60 (8), 1096-1102 (2019).
- Grootjans, W., et al. Performance of automatic image segmentation algorithms for calculating total lesion glycolysis for early response monitoring in non-small cell lung cancer patients during concomitant chemoradiotherapy. Radiotherapy and Oncology. 119 (3), 473-479 (2016).
- Grootjans, W., Geus-Oei, L. F., Bussink, J. Image-guided adaptive radiotherapy in patients with locally advanced non-small cell lung cancer: the art of PET. Quarterly Journal of Nuclear Medicine and Molecular Imaging. 62 (4), 369-384 (2018).
- Everitt, S., et al. Acute radiation oesophagitis associated with 2-deoxy-2-[18F]fluoro-d-glucose uptake on positron emission tomography/CT during chemo-radiation therapy in patients with non-small-cell lung cancer. Journal of Medical Imaging and Radiation Oncology. 61 (5), 682-688 (2017).
- Castillo, R., et al. Pre-radiotherapy FDG PET predicts radiation pneumonitis in lung cancer. Radiation Oncology. 74 (9), 1-10 (2014).
- Lee, J. W., Seo, K. H., Kim, E. S., Lee, S. M. The role of 18F-fluorodeoxyglucose uptake of bone marrow on PET/CT in predicting clinical outcomes in non-small cell lung cancer patients treated with chemoradiotherapy. European Radiology. 27 (5), 1912-1921 (2017).
- Aide, N., et al. EANM/EARL harmonization strategies in PET quantification: from daily practice to multicentre oncological studies. European Journal of Nuclear Medicine and Molecular Imaging. 44, Suppl 1 17-31 (2017).
- Grootjans, W., et al. Amplitude-based optimal respiratory gating in positron emission tomography in patients with primary lung cancer. European Radiology. 24 (12), 3242-3250 (2014).
- Dawood, M., Büther, F., Lang, N., Schober, O., Schäfers, K. P. Respiratory gating in positron emission tomography: A quantitative comparison of different gating schemes. Medical Physics. 34 (7), 3067 (2007).
- Fayad, H., Lamare, F., Thibaut, M., Visvikis, D. Motion correction using anatomical information in PET/CT and PET/MR hybrid imaging. Quarterly Journal of Nuclear Medicine and Molecular Imaging. 60 (1), 12-24 (2016).
- Nehmeh, S. A., et al. A novel respiratory tracking system for smart-gated PET acquisition. Medical Physics. 38 (1), 531-558 (2011).
- Boucher, L., Rodrigue, S., Lecomte, R., Bénard, F. Respiratory Gating for 3-Dimensional PET of the Thorax: Feasibility and Initial Results. Journal of Nuclear Medicine. 45 (2), 214-229 (2004).
- Kokki, T., et al. Linear relation between spirometric volume and the motion of cardiac structures: MRI and clinical PET study. Journal of Nuclear Cardiology. 23 (3), 475-485 (2016).
- van Elmpt, W., et al. Optimal gating compared to 3D and 4D PET reconstruction for characterization of lung tumours. European Journal of Nuclear Medicine and Molecular Imaging. 38 (5), 843-855 (2011).
- Tsutsui, Y., et al. Accuracy of amplitude-based respiratory gating for PET/CT in irregular respirations. Annals of Nuclear Medicine. 28 (8), 770-779 (2014).
- Grootjans, W., et al. The impact of respiratory gated positron emission tomography on clinical staging and management of patients with lung cancer. Lung Cancer. 90 (2), 217-223 (2015).
- Van Der Gucht, A., et al. Impact of a new respiratory amplitude-based gating technique in evaluation of upper abdominal PET lesions. European Journal of Radiology. 83 (3), 509-515 (2014).
- Wijsman, R., et al. Evaluating the use of optimally respiratory gated 18F-FDG-PET in target volume delineation and its influence on radiation doses to the organs at risk in non-small-cell lung cancer patients. Nuclear Medicine Communications. 37 (1), 66-73 (2016).
- Grootjans, W., et al. The Impact of Optimal Respiratory Gating and Image Noise on Evaluation of Intratumor Heterogeneity on 18F-FDG PET Imaging of Lung Cancer. Journal of Nuclear Medicine. 57 (11), 1692-1698 (2016).
- Smeets, E. M. M., et al. Optimal respiratory-gated [18F]FDG PET/CT significantly impacts the quantification of metabolic parameters and their correlation with overall survival in patients with pancreatic ductal adenocarcinoma. European Journal of Nuclear Medicine and Molecular Imaging Research. 9 (1), 1-10 (2019).
- Büther, F., Vehren, T., Schäfers, K. P., Schäfers, M. Impact of Data-driven Respiratory Gating in Clinical PET. Radiology. 281 (1), 229-238 (2016).
- Feng, T., et al. Self-Gating: An Adaptive Center-of-Mass Approach for Respiratory Gating in PET. IEEE Transactions on Medical Imaging. 37 (5), 1140-1148 (2018).
- Schleyer, P. J., O'Doherty, M. J., Marsden, P. K. Extenstion of a data-driven gating technique to 3D, whole body PET studies. Physics in Medicine & Biology. 56 (13), 3953-3965 (2011).
- Lamare, F., Fayad, H., Fernandez, P., Visvikis, D. Local respiratory motion correction for PET/CT imaging: Application to lung cancer. Medical Physics. 42 (10), 5903-5912 (2015).
- Lamare, F., et al. List-mode-based reconstruction for respiratory motion correction in PET using non-rigid body transformations. Physics in Medicine & Biology. 52 (17), 5187-5204 (2007).
- Manber, R., et al. Clinical Impact of Respiratory Motion Correction in Simultaneous PET/MR, Using a Joint PET/MR Predictive Motion Model. Journal of Nuclear Medicine. 59 (9), 1467-1473 (2018).
- Rank, C. M., et al. Respiratory motion compensation for simultaneous PET/MR based on highly undersampled MR data. Medical Physics. 43 (12), 6234-6245 (2016).
- Küstner, T., et al. MR-based respiratory and cardiac motion correction for PET imaging. Medical Image Analysis. 42, 129-144 (2017).
- Fayad, H., et al. The use of a generalized reconstruction by inversion of coupled systems (GRICS) approach for generic respiratory motion correction in PET/MR imaging. Physics in Medicine & Biology. 60 (6), 2529-2546 (2015).
- van der Vos, C. S., et al. Improving the Spatial Alignment in PET/CT Using Amplitude-Based Respiration-Gated PET and Respiration-Triggered CT. Journal of Nuclear Medicine. 56 (12), 1817-1822 (2015).
- van der Vos, C. S., et al. Comparison of a Free-Breathing CT and an Expiratory Breath-Hold CT with Regard to Spatial Alignment of Amplitude-Based Respiratory-Gated PET and CT Images. Journal of Nuclear Medicine Technology. 42 (4), 269-273 (2014).
- van der Vos, C. S., Meeuwis, A. P. W., Grootjans, W., de Geus-Oei, L. F., Visser, E. P. Improving the spatial alignment in PET/CT using amplitude-based respiratory-gated PET and patient-specific breathing-instructed CT. Journal of Nuclear Medicine Technology. 47 (2), 154-159 (2018).
- Houdu, B., et al. Why harmonization is needed when using FDG PET/CT as a prognosticator: demonstration with EARL-compliant SUV as an independent prognostic factor in lung cancer. European Journal of Nuclear Medicine and Molecular Imaging. 46 (2), 421-428 (2019).
- Kaalep, A., et al. EANM/EARL FDG-PET/CT accreditation - summary results from the first 200 accredited imaging systems. European Journal of Nuclear Medicine and Molecular Imaging. 45 (3), 412-422 (2018).
