Management von Atembewegungsartefakten in 18F-Fluorodeoxyglucose Positronen-Emissionstomographie mit einem Amplituden-basierten optimalen Respiratory Gating-Algorithmus

Zusammenfassung

Amplitudenbasiertes optimales Atemgewirr (ORG) entfernt effektiv ateminduzierte Bewegungsunschärfe aus klinischen ¹⁸F-Fluorodeoxyglucose (FDG) Positronen-Emissionstomographie (PET)-Bildern. Die Korrektur von FDG-PET-Bildern für diese Atembewegungsartefakte verbessert die Bildqualität, diagnosende und quantitative Genauigkeit. Die Entfernung von Atemwegsartefakten ist wichtig für ein angemessenes klinisches Management von Patienten mit PET.

Zusammenfassung

Die Positronen-Emissionstomographie (PET) in Kombination mit der Röntgen-Computertomographie (CT) ist eine wichtige molekulare Bildgebungsplattform, die für eine genaue Diagnose und klinische Inszenierung einer Vielzahl von Krankheiten erforderlich ist. Der Vorteil der PET-Bildgebung ist die Fähigkeit, eine Vielzahl biologischer Prozesse in vivo mit hoher Empfindlichkeit und Genauigkeit zu visualisieren und zu quantifizieren. Es gibt jedoch mehrere Faktoren, die die Bildqualität und die quantitative Genauigkeit von PET-Bildern bestimmen. Einer der wichtigsten Faktoren, die die Bildqualität in der PET-Bildgebung des Thorax und des Oberbauchs beeinflussen, ist die Atembewegung, was zu einer atmungsinduzierten Bewegungsverwischung anatomischer Strukturen führt. Die Korrektur dieser Artefakte ist erforderlich, um eine optimale Bildqualität und quantitative Genauigkeit von PET-Bildern zu gewährleisten.

Es wurden mehrere Atemleitertechniken entwickelt, die in der Regel auf der Erfassung eines Atemsignals gleichzeitig mit PET-Daten beruhen. Basierend auf dem erfassten Atemsignal werden PET-Daten für die Rekonstruktion eines bewegungsfreien Bildes ausgewählt. Obwohl diese Methoden gezeigt haben, dass sie Atembewegungsartefakte effektiv aus PET-Bildern entfernen, hängt die Leistung von der Qualität des erfassten Atemsignals ab. In dieser Studie wird die Verwendung eines amplitudenbasierten optimalen Respirator-Gating(ORG)-Algorithmus diskutiert. Im Gegensatz zu vielen anderen Atemregelalgorithmen erlaubt ORG dem Benutzer die Kontrolle über die Bildqualität im Vergleich zur Menge der abgelehnten Bewegung in den rekonstruierten PET-Bildern. Dies wird erreicht, indem ein optimaler Amplitudenbereich basierend auf dem erfassten Ersatzsignal und einem benutzerdefinierten Betriebszyklus (der Prozentsatz der PET-Daten, die für die Bildrekonstruktion verwendet werden) berechnet wird. Der optimale Amplitudenbereich ist definiert als der kleinste Amplitudenbereich, der noch die für die Bildrekonstruktion erforderliche PET-Datenmenge enthält. Es wurde gezeigt, dass ORG zu einer effektiven Entfernung von atmungsinduzierter Bildunschärfe in der PET-Bildgebung des Thorax und des Oberbauchs führt, was zu einer verbesserten Bildqualität und quantitativen Genauigkeit führt.

Einleitung

Positronen-Emissionstomographie (PET) in Kombination mit Röntgen-Computertomographie (CT) ist ein weithin akzeptiertes bildgebendes Werkzeug in der klinischen Praxis zur genauen Diagnose und klinischen Inszenierung einer Vielzahl von Krankheiten¹. Der Vorteil der PET-Bildgebung ist die Möglichkeit, eine Vielzahl biologischer Prozesse in vivo mit hoher Empfindlichkeit und Genauigkeit zu visualisieren und zu quantifizieren². Dies wird durch intravenöse Verabreichung einer radioaktiv markierten Verbindung, auch als Radiotracer bekannt, an den Patienten erreicht. Je nach verwendetem Radiotracer können Gewebemerkmale wie Gluk....

Protokoll

Alle Verfahren, an denen menschliche Teilnehmer beteiligt waren, entsprachen den ethischen Standards des internen Prüfungsausschusses (IRB) des Universitätsklinikums Radboud und der Erklärung von Helsinki von 1964 und ihren späteren Änderungen oder vergleichbaren ethischen Standards. Der ORG-Algorithmus ist ein herstellerspezifisches Produkt und ist für die Siemens Biograph mCT PET/CT Scanner-Familie und neuere PET/CT-Modelle verfügbar.

1. Patientenvorbereitung

1. Patienten-Anamnese
   1. Überprüfen Sie den Namen und das Geburtsdatum des Patienten. Inklusionskriterien ähneln routinemäßigen nicht-gated PET-Scans. Es sind keine zusät....

Ergebnisse

Die Verwendung von ORG in PET führt zu einer allgemeinen Verringerung der atembedingten Verwischung der Bilder. Zum Beispiel führte ORG in einer klinischen Bewertung von Patienten mit nicht-kleinzelligem Lungenkrebs (NSCLC) zum Nachweis von mehr Lungenläsionen und hilar/mediastinalen Lymphknoten²⁰. Dies zeigt sich leicht in Abbildung 8 und Abbildung 9, die nicht-gated und ORG PET Bilder von Patienten mit NSCLC zeigen.

Diskussion

In der Nuklearmedizin sind die sich verschlechternden Wirkungen von Atemwegsartefakten in der PET-Bildgebung seit langem anerkannt. Es wurde in vielen Studien gezeigt, dass die verwischende Wirkung von Atembewegungsartefakten die Bildquantifizierung und Läsionsnachweisbarkeit erheblich beeinflussen kann. Obwohl mehrere Respiratierungsmethoden entwickelt wurden, wird die Atemgezerbisung derzeit in der klinischen Praxis nicht weit verbreitet. Dies ist insbesondere auf eine daraus resultierende variable Bildqualität, eine i.......

Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien

Name	Unternehmen	Katalognummer	Kommentare
Sensoranschluss, Sensor, Blackbox, Wellendeck, Gummiband, Wägezellensensor (Komplettset)	Anzai Medical Co.	Beatmungssystem AZ-733V	http://www.anzai-med.co.jp/en/product/item/az733v