Summary
الغوات التنفسي الأمثل القائم على السعة (ORG) يزيل بشكل فعال عدم وضوح الحركة الناجمة عن التنفس من الصور المقطعية للانبعاثات البوزيترونية (PET) 18F-fluorodeoxyglucose (FDG). تصحيح صور FDG-PET لهذه التحف الحركة التنفسية يحسن جودة الصورة والتشخيص والدقة الكمية. إزالة التحف الحركة التنفسية مهم للإدارة السريرية الكافية للمرضى باستخدام PET.
Abstract
التصوير المقطعي للانبعاثات البوزيترونية (PET) جنبا إلى جنب مع التصوير المقطعي المحوسب بالأشعة السينية (CT) هو منصة هامة للتصوير الجزيئي المطلوب للتشخيص الدقيق والتدريج السريري لمجموعة متنوعة من الأمراض. وميزة التصوير بPET هي القدرة على تصور وقياس عدد لا يحصى من العمليات البيولوجية في الجسم الحي مع حساسية عالية ودقة عالية. ومع ذلك، هناك عوامل متعددة تحدد جودة الصورة والدقة الكمية لصور PET. واحدة من العوامل الرئيسية التي تؤثر على جودة الصورة في التصوير PET من الصدر والبطن العلوي هو حركة الجهاز التنفسي، مما أدى إلى عدم وضوح الحركة الناجمة عن التنفس من الهياكل التشريحية. تصحيح هذه القطع الأثرية هو مطلوب لتوفير جودة الصورة المثلى والدقة الكمية من صور PET.
وقد تم تطوير العديد من تقنيات الغوات الجهاز التنفسي، وعادة ما تعتمد على الحصول على إشارة الجهاز التنفسي في وقت واحد مع بيانات PET. واستنادا إلى إشارة الجهاز التنفسي المكتسبة، يتم اختيار بيانات PET لإعادة بناء صورة خالية من الحركة. على الرغم من أن هذه الطرق قد تبين أن إزالة فعالة من الآثار الحركة التنفسية من الصور PET، والأداء يعتمد على نوعية إشارة الجهاز التنفسي التي يجري الحصول عليها. في هذه الدراسة، يتم مناقشة استخدام خوارزمية الغاءات التنفسية المثلى القائمة على السعة (ORG). على النقيض من العديد من خوارزميات الغوار التنفسي الأخرى ، يسمح ORG للمستخدم بالسيطرة على جودة الصورة مقابل كمية الحركة المرفوضة في صور PET المعاد بناؤها. ويتحقق ذلك عن طريق حساب نطاق السعة الأمثل استناداً إلى إشارة بديلة المكتسبة ودورة عمل محددة من قبل المستخدم (النسبة المئوية لبيانات PET المستخدمة في إعادة بناء الصورة). يتم تعريف نطاق السعة الأمثل على أنه أصغر نطاق سعة لا يزال يحتوي على كمية بيانات PET المطلوبة لإعادة بناء الصورة. وقد تبين أن النتائج ORG في إزالة فعالة من التنفس صورة الضبابية في التصوير PET الصدري والبطن العلوي، مما أدى إلى تحسين جودة الصورة والدقة الكمية.
Introduction
التصوير المقطعي للانبعاثات البوزيترونية (PET) بالاقتران مع التصوير المقطعي المحوسب بالأشعة السينية (CT) هو أداة تصوير مقبولة على نطاق واسع في الممارسة السريرية للتشخيص الدقيق والتدريج السريري لمجموعة متنوعة من الأمراض1. وميزة التصوير PET هو القدرة على تصور وقياس عدد لا يحصى من العمليات البيولوجية في الجسم الحي مع حساسية عالية ودقة2. ويتحقق ذلك من خلال إعطاء عن طريق الوريد مركب يحمل علامات مشعة، والمعروف أيضا باسم الأشعة، للمريض. اعتمادا على radiotracer المستخدمة، يمكن تصور خصائص الأنسجة مثل استقلاب الجلوكوز، والانتشار الخلوي، ودرجة نقص الأكسجة، ونقل الأحماض الأمينية، والتعبير عن البروتينات والمستقبلات، وكميا2.
على الرغم من أن تم تطوير العديد من أجهزة الراديو، والتحقق من صحتها، واستخدامها في الممارسة السريرية، فإن التناظرية للجلوكوز المشع 18F-fluorodeoxyglucose (FDG) هي الأكثر استخداما على نطاق واسع في الممارسة السريرية. وبالنظر إلى أن FDG يتراكم في الغالب في الخلايا ذات معدل جليكوليك مرتفع (أي خلايا ذات امتصاص مرتفع للجلوكوز وتحويلها إلى بيروفات لإنتاج الطاقة)، فمن الممكن التمييز بين الأنسجة مع حالات التمثيل الغذائي المختلفة. على غرار الجلوكوز ، فإن الخطوة الأولى من امتصاص FDG هي النقل من الفضاء الخلوي فوق غشاء البلازما إلى الفضاء داخل الخلوي ، والذي يسهله ناقلو الجلوكوز (GLUT)3. وبمجرد أن يكون FDG في الفضاء داخل الخلوية، فإن الفسفور بواسطة الهيكسوكاينات سيؤدي إلى توليد فوسفات FDG-6-phosphate. ومع ذلك، على النقيض من الجلوكوز-6-الفوسفات، FDG-6-الفوسفات لا يمكن أن تدخل دورة كريبس لمزيد من الدنيس الهوائية بسبب عدم وجود مجموعة الهيدروكسيل (أوه) في موقف الكربون الثاني (2'). وبالنظر إلى أن رد الفعل العكسي، dephosphorylation من FDG-6-الفوسفات مرة أخرى إلى FDG، لا يكاد يحدث في معظم الأنسجة، يتم المحاصرين FDG-6-الفوسفات داخل الخلايا3. لذلك، فإن درجة امتصاص FDG تعتمد على التعبير عن GLUT (وخاصة GLUT1 و GLUT3) على غشاء البلازما، والنشاط الانزيمي داخل الخلايا من الهيكسوكيناس. ويشار إلى مفهوم هذا الامتصاص المستمر ومحاصرة FDG بالمناقعة الأيضية. وتظهر حقيقة أن FDG تتراكم بشكل تفضيلي في الأنسجة مع نشاط التمثيل الغذائي مرتفعة في الشكل 1a, مما يدل على التوزيع الفسيولوجي لFDG في المريض. تُظهر هذه الصورة FDG-PET امتصاصًا أعلى في أنسجة القلب والدماغ والكبد، والتي من المعروف أنها أعضاء نشطة أيضًا في ظل الظروف العادية.
الحساسية العالية للكشف عن الاختلافات في الحالة الأيضية للأنسجة يجعل FDG جهاز شعاع ممتاز للتمييز الطبيعي من الأنسجة المريضة، بالنظر إلى أن تغيير التمثيل الغذائي هو سمة هامة لكثير من الأمراض. هذا هو تصور بسهولة في الشكل 1b، تظهر صورة FDG-PET لمريض مع المرحلة الرابعة سرطان الرئة غير الصغيرة الخلية (NSCLC). هناك زيادة امتصاص في الورم الأساسي وكذلك في الآفات النقيلي. بالإضافة إلى التصور، يلعب القياس الكمي لامتصاص الأشعة دورًا مهمًا في الإدارة السريرية للمرضى. المؤشرات الكمية المستمدة من صور PET التي تعكس درجة امتصاص الأشعة، مثل قيمة الامتصاص القياسية (SUV)، وحدات الأيض، وداء البيرة الكلي (TLG)، يمكن استخدامها لتوفير معلومات تنبؤية مهمة وقياس استجابة العلاج لمجموعات المرضى المختلفة4،5،6. وفي هذا الصدد، يتم استخدام التصوير PET FDG بشكل متزايد لتخصيص العلاج الإشعاعي والعلاج الجهازي في مرضى الأورام7. وعلاوة على ذلك، تم وصف استخدام FDG-PET لرصد سمية العلاج الحادة الناجمة، مثل التهاب المريء الناجم عن الإشعاع8،التهاب الأمعاء9 والاستجابات الالتهابية النظامية10،ويوفر معلومات هامة لاتخاذ قرارات العلاج الموجهة بالصور.
نظرا للدور الهام لPET للإدارة السريرية للمرضى، ونوعية الصورة والدقة الكمية مهم لتوجيه قرارات العلاج بشكل مناسب على أساس صور PET. ومع ذلك ، هناك العديد من العوامل التقنية التي يمكن أن تمس الدقة الكمية من صور PET11. وثمة عامل مهم يمكن أن يؤثر بشكل كبير على كم الصورة في PET يرتبط بأوقات حيازة PET الأطول مقارنةً بطرائق التصوير الإشعاعي الأخرى، وعادةً ما تكون عدة دقائق لكل مكان للسرير. ونتيجة لذلك، عادة ما يتم توجيه المرضى إلى التنفس بحرية أثناء التصوير بPET. والنتيجة هي أن صور PET تعاني من الحركة المستحثة في الجهاز التنفسي ، والتي يمكن أن تؤدي إلى عدم وضوح كبير للأعضاء الموجودة داخل الصدر وأعلى البطن. يمكن أن يضعف هذا الضبابية الناجمة عن التنفس بشكل كبير التصور الكافي والدقة الكمية لامتصاص الأشعة ، والتي يمكن أن تؤثر على الإدارة السريرية للمرضى عند استخدام صور PET للتشخيص والتدريج ، تعريف الحجم المستهدف لتطبيقات تخطيط العلاج الإشعاعي ، ومراقبة استجابة العلاج12.
وقد تم تطوير عدة طرق غات الجهاز التنفسي في محاولة لتصحيح صور PET لمصنوعات الحركة التنفسية13. ويمكن تصنيف هذه الأساليب في استراتيجيات مستقبلية، واسترجاعية، وناية بالبيانات. تقنيات االتنفسي المستقبلية والعادية عادة تعتمد على الحصول على إشارة بديلة الجهاز التنفسي أثناء التصوير PET14. وتستخدم هذه الإشارات البديلة التنفسية لتتبع ومراقبة دورة الجهاز التنفسي للمريض. ومن الأمثلة على أجهزة تتبع الجهاز التنفسي الكشف عن رحلة جدار الصدر باستخدام أجهزة استشعار الضغط12 أو أنظمة التتبع البصرية (مثل كاميرات الفيديو)15، ثيرموبل لقياس درجة حرارة الهواء المتنفس16، ومقاييس التنفس لقياس تدفق الهواء وبالتالي تقدير التغيرات غير المباشرة في حجمرئتي المريض 17.
ثم يتم إنجاز الغات الجهاز التنفسي عادة من خلال تسجيل إشارة بديلة بشكل مستمر وفي نفس الوقت (S(t) المعينة) ، مع بيانات PET أثناء الحصول على الصورة. باستخدام إشارة بديلة المكتسبة، يمكن اختيار بيانات PET المقابلة لمرحلة تنفسية معينة أو نطاق السعة (الغوات القائم على السعة)12،13،18. يتم إجراء البوابات القائمة على الطور عن طريق تقسيم كل دورة تنفسية إلى عدد ثابت من البوابات ، كما هو موضح في الشكل 2a. ثم يتم إجراء الغوات الجهاز التنفسي عن طريق اختيار البيانات المكتسبة في مرحلة معينة خلال دورة الجهاز التنفسي للمريض لاستخدامها في إعادة بناء الصورة. وبالمثل، يعتمد البوابات القائمة على السعة على تحديد نطاق سعة إشارة الجهاز التنفسي، كما هو مبين في الشكل 2b. عندما تقع قيمة إشارة الجهاز التنفسي ضمن نطاق السعة المحددة، سيتم استخدام بيانات نظام PET المقابل لإعادة بناء الصورة. بالنسبة للنهج الاستعادية، يتم جمع جميع البيانات ويتم تنفيذ إعادة binning من بيانات PET بعد الحصول على الصورة. على الرغم من أن أساليب الغوات الجهاز التنفسي المحتملة تستخدم نفس المفاهيم مثل نهج البوابات الاستعادية لإعادة binning من بيانات PET، هذه الأساليب تعتمد على جمع البيانات في المستقبل أثناء الحصول على الصور. عندما يتم جمع كمية كافية من البيانات PET، سيتم الانتهاء من الحصول على الصور. صعوبة مثل هذه النهج البوابات المستقبلية والرجعية هو الحفاظ على جودة الصورة المقبولة دون إطالة كبيرة مرات الحصول على الصور عندما يحدث التنفس غير المنتظم13. وفي هذا الصدد، فإن طرق البوابات التنفسية القائمة على الطور حساسة بشكل خاص لأنماط التنفس غير المنتظمة13،19، حيث يمكن التخلص من كميات كبيرة من بيانات PET بسبب رفض المشغلات غير الملائمة ، مما يؤدي إلى انخفاض كبير في جودة الصورة أو إطالة غير مقبولة لوقت الحصول على الصور. بالإضافة إلى ذلك، عندما يتم قبول المشغلات غير الملائمة، يمكن تقليل أداء خوارزمية الغوار المغلقة التنفسية وبالتالي فعالية رفض الحركة من صور PET بسبب حقيقة أن يتم تعريف بوابات الجهاز التنفسي في مراحل مختلفة من دورة الجهاز التنفسي، كما هو موضح في الشكل 2a. وفي الواقع، فقد أفيد أن الغوات التنفس القائم على السعة أكثر استقرارا من النهج القائمة على المراحل في حالة حدوث مخالفات في إشارة الجهاز التنفسي13. على الرغم من أن خوارزميات الغوار التنفسي القائمة على السعة أكثر قوة في وجود ترددات التنفس غير المنتظمة ، فإن هذه الخوارزميات أكثر حساسية لخراف خط الأساس لإشارة الجهاز التنفسي. يمكن أن يحدث الانجراف من إشارة خط الأساس لأسباب عديدة عندما يكون توتر العضلات للمريض (أي، انتقال المريض إلى حالة أكثر استرخاء أثناء الحصول على صورة) أو تغيير نمط التنفس. من أجل منع هذا خط الأساس الانجراف من الإشارة، وينبغي توخي الحذر لإرفاق أجهزة استشعار تتبع آمن للمريض وإجراء الرصد المنتظم للإشارة الجهاز التنفسي.
على الرغم من أن هذه المشاكل معروفة، إلا أن خوارزميات الغوار التنفسي التقليدية لا تسمح إلا بتحكم محدود على جودة الصورة وعادة ما تتطلب إطالة كبيرة لوقت الحصول على الصور أو زيادة كميات من جهاز التصوير الإشعاعي التي يمكن أن تدار للمريض. وقد أدت هذه العوامل إلى اعتماد هذه البروتوكولات في الروتين السريري. من أجل التحايل على هذه المشاكل المتعلقة بنوعية متغيرة من الصور مسور الجهاز التنفسي ، ونوع معين من الغوارزمية الغسور على أساس السعة ، والمعروف أيضا باسم البوابات التنفسية المثلى (ORG) ، وقد اقترح18. يسمح البوابات التنفسية مع ORG للمستخدم بتحديد جودة الصورة للصور المسورة في الجهاز التنفسي من خلال توفير دورة عمل كمدخل للخوارزمية. يتم تعريف دورة العمل كنسبة مئوية من البيانات التي تم الحصول عليها من قائمة PET التي يتم استخدامها لإعادة إنشاء الصورة. على النقيض من العديد من خوارزميات الغوارط التنفسي الأخرى ، يسمح هذا المفهوم للمستخدم بتحديد جودة الصورة مباشرة لصور PET المعاد بناؤها. وبناء على دورة العمل المحددة، يتم حساب نطاق السعة الأمثل، والذي يأخذ الخصائص المحددة لإشارة بديلة الجهاز التنفسي بأكمله في الاعتبار18. سيتم حساب نطاق السعة الأمثل لدورة عمل محددة من خلال البدء بمجموعة من القيم المختلفة للحد الأدنى من السعة، المعين (L)، لإشارة الجهاز التنفسي. بالنسبة لكل حد أدنى محدد، يتم ضبط حد السعة الأعلى، المعين (U)، بطريقة تكون بها مجموع بيانات PET المحددة، المعرّفة كبيانات يتم الحصول عليها عندما تقع إشارة الجهاز التنفسي ضمن نطاق السعة (L
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
وكانت جميع الإجراءات التي تم تنفيذها بمشاركة بشرية متفقة مع المعايير الأخلاقية لمجلس المراجعة الداخلية (IRB) التابع للمركز الطبي الجامعي في رادبود ومع إعلان هلسنكي لعام 1964 وتعديلاته اللاحقة أو معاييره الأخلاقية المماثلة. خوارزمية ORG هو منتج خاص ببائع وهو متوفر على عائلة الماسح PET/CT الخاصة بـ Siemens السيرة الذاتية و طرازات PET/CT الأحدث.
1. إعداد المريض
- المريض أنامنيسيس
- تحقق من اسم المريض وتاريخ ميلاده. معايير التضمين مشابهة لمسح PET غير مسور روتيني. لا يلزم وجود معايير إضافية في أو استبعاد.
- تحقق من الملصق الذي تم تسليمه مع الحقنة التي تحتوي على جهاز الراديو (الاسم وتاريخ الميلاد ومقدار النشاط).
ملاحظة: تعتمد كمية النشاط الذي يُدار للمريض على كتلة جسم المريض ويمكن أن تختلف بين المؤسسات (في هذا البروتوكول يقترح مبلغ 3.2 م.ق/كغ). - تأكد من صحة المعلومات السريرية في نموذج الطلب من خلال إجراء مقابلات مع المريض. اسأل المريض عما إذا كانت هناك أي تغييرات حديثة ذات صلة في العلاج أو الدواء.
- اسأل المريض عما إذا كان مصابًا بالسكري ( DM). في حالة المريض لديه DM، اسأل عما إذا كان هو أو هي اتبعت إعداد مناسب (أي، لا إدارة الأنسولين العامل قصيرة أقل من 4 ساعات قبل الفحص PET، أو استخدام وكلاء خفض السكر في الدم (مثل الميتفورمين).
- اسأل المريض عما إذا كان لديه أي حساسية أو يستخدم مضادات التخثر.
- قياس نسبة السكر في الدم للمريض عن طريق تطبيق قطرة دم تم الحصول عليها عن طريق وخز جانب من طرف الإصبع للمريض على شريط اختبار مخصص (يجب أن لا يتجاوز السكر في الدم 11.0 ملليمول / لتر).
- شرح إعداد المريض وإجراءات التصوير للمريض.
- إدارة جهاز الأشعة
- تأمين الوصول الوريدي للمريض عن طريق إدخال قنية الوريدية الطرفية في واحدة من الأوردة tecubital.
- إرفاق نظام وقف ثلاثة طرق مع قفل Luer إلى حقنة 20 مل تحتوي على ملح ملحي (وهذا هو حقنة الثانوية).
- دافق ثلاثة طريقة وقف الديك النظام مع المالحة (لغرض deaeration).
- إرفاق ثلاثة طريقة وقف الديك مع حقنة إلى نهاية قنينة الوريدية.
- تحقق ما إذا كان القنية الوريدية هي براءة اختراع عن طريق مسح 10 مل من الملح بعناية من خلال القنية (اسأل المريض عما إذا كان لديه أي شكاوى أثناء التنظيف).
- إرفاق حقنة تحتوي على radiotracer (حقنة الابتدائي) إلى وقف الديك ثلاثة الطريق. بدوره صمامات من ثلاثة طريقة وقف الديك بحيث اتجاه تدفق السوائل من خلال النظام يمتد من حقنة تحتوي على جهاز منع الأشعة إلى قنية الوريد المحيطية. إدارة جهاز الترسر الإشعاعي عن طريق دفع ببطء المكبس من الحقنة (يتم وضع حقنة تحتوي على التتبع في حاوية خاصة محمية بالرصاص).
- بدوره صمامات من ثلاثة طريقة وقف الديك في مثل هذه الطريقة التي يتم توصيل حقنة تحتوي على المالحة إلى حقنة الأولية (التي تحتوي على radiotracer) ومسح حقنة لشطف أي radiotracer المتبقية من الحقنة.
- بدوره صمامات من ثلاثة طريقة وقف الديك ودفع المكبس من الحقنة الأولية لإدارة أي radiotracer المتبقية في حقنة للمريض.
- كرر الخطوة 1.2.7. و1.2.8. ثلاث مرات
- بدوره في ثلاثة طريقة وقف الديك (لمنع تدفق الدم من الوريد المريض) وفصل حقنة الأولية. إرفاق حقنة ثالثة تحتوي على فوروسيميد، بدوره في ثلاثة طريقة وقف الديك مرة أخرى، وإدارة 0.5 غرام / كغ من فوروسيميد (مع كمية أقصاها 10 ملغ) عن طريق دفع المكبس من الحقنة. إزالة القنية الوريدية المحيطية وتطبيق الضغط على موقع ثقب باستخدام ضمادة معقمة. تحقق مما إذا كان هناك نزيف كبير ومن موقع ثقب وإصلاح الضمادة باستخدام الشريط الطبي.
- حضانة المرضى
- دع المريض يرتاح في وضع مريح، ويفضل أن يكون في غرفة مضاءة بشكل خافت، لمدة 50 دقيقة.
- بعد 50 دقيقة ، تعليمات المريض لإفراغ المثانة.
- في 55 دقيقة، مرافقة المريض إلى الماسح الضوئي ووضع المريض سوبين مع الذراعين حتى على سرير الماسح الضوئي. استخدام الدعم المناسب الذراع لجعله مريحا قدر الإمكان للمريض. إذا لم يكن المريض قادرًا على رفع ذراعيه ، يمكن إجراء المسح الضوئي بوضع الذراعين إلى جانب المريض.
- مراقبة نمط التنفس المريض وتأمين حزام التنفس حول الصدر المريض (عادة، الموقف فقط تحت القفص الصدري هو الأمثل). تأكد من وضع المستشعر في مكان يتم فيه تحديد رحلة جدار البطن بعد الفحص البصري (عادة 5-7 سم من خط الوسط). تأمين الحزام حول المريض باستخدام نظام إغلاق القائمة على الفيلكرو.
- تحقق من شاشة الماسحة الضوئية ما إذا كانت الإشارة التنفسية تبقى ضمن حدود النطاق الأدنى والأقصى (إذا كانت الإشارة التنفسية هي قطع أو ربط أو شد الحزام بشكل مناسب).
- نصيحة: تأكد من تثبيت الحزام بإحكام كاف حول صدر المريض. وبالنظر إلى أن المرضى يدخلون حالة أكثر استرخاء بعد مرور بعض الوقت، تميل إشارة الجهاز التنفسي إلى الانخفاض (الانجراف الأساسي للإشارة). وهذا يمنع الإشارة من الخروج عن الحدود، وبالتالي الحفاظ على جودة عالية من إشارة بديلة التي يتم استخدامها ل gating الجهاز التنفسي.
- ابدأ المسح الضوئي بعد 60 دقيقة من وقت الحضانة.
2. صورة اكتساب وإعادة بناء
- تحديد البروتوكول
- حدد البروتوكول الأساسي بالكامل على الماسح الضوئي. ويمكن القيام بذلك عن طريق تحريك المؤشر فوق فئة البروتوكول المناسب (المشار إليها من قبل الدوائر المجاورة لرمز المريض في بطاقة الفحص)، وانقر على البروتوكول المناسب (الشكل 3).
- وسيبدأ بروتوكول الاستحواذ على ORG بمسح كشاف (topogram) للمريض. لبدء الحصول على topogram، اضغط على مفتاح بدء الماسح الضوئي (مفتاح الجولة الصفراء مع علامة الإشعاع) على مربع التحكم الماسح الضوئي(الشكل 4). لإيقاف أو إحباط الحصول على مخطط، اضغط على المفتاح suspend أو stop على التوالي.
- ابدأ بتخطيط مواضع سرير PET على مخطط توبوغرام. ويمكن القيام بذلك عن طريق النقر على زر الماوس الأيسر على topogram وتعيين نطاق المسح الضوئي.
- حدد مواضع السرير التي سيتم تصحيحها للحركة التنفسية (الشكل 5).
ملاحظة: هذه هي أوضاع السرير "المسور" التي تغطي الصدر. يتم تسجيل مواضع السرير "المسور" في listmode. اعتمادا على إشارة سريرية, يمكن أيضا وضعية السرير التي تغطي الجزء العلوي من البطن تكون بوابات (على سبيل المثال عندما يشار إلى التصوير لآفات الكبد أو البنكرياس). بالنسبة إلى مواضع السرير غير المسور، من الضروري فقط تسجيل سينوجرام لإعادة بناء الصورة. - تعيين وقت تسجيل الصور لمواقف السرير PET (الشكل 5).
ملاحظة: اعتمادا على كمية من النشاط المحقون، يجب تكييف مدة المسح الضوئي من وضعية السرير غير مسور لإعطاء جودة الصورة كافية. بالإضافة إلى ذلك ، يتم تحديد وقت تسجيل مواضع السرير غير المسور بالاقتران مع دورة العمل المستخدمة لإعادة بناء الصور في مواضع السرير المسور ، ويتم تحديد وقت تسجيل مواضع السرير المسور. على سبيل المثال، بالنسبة لدورة عمل بنسبة 35٪، فإن إطالة المسح الضوئي حسب العامل 3 تسفر عن إحصاءات مشابهة تقريبًا لمواضع الأسرّة المُسورة وغير المُسورة. بروتوكول التصوير المقترح في المركز الطبي لجامعة رادبود هو وقت تسجيل لمواضع السرير غير المسور لمدة دقيقتين ، بينما في وضعية السرير المسور هو وقت تسجيل 6 دقائق باستخدام دورة عمل بنسبة 35٪ - بعد إعداد معلمات الاكتساب، اضغط مع الاستمرار على مفتاح البدء (الزر الأصفر المستدير مع علامة الإشعاع) على مربع التحكم بالماسح الضوئي وانتظر حتى ينتقل سرير الماسحة الضوئية مرة أخرى إلى موضع البداية. اضغط على مفتاح البدء مرة أخرى للحصول على جرعة منخفضة من التصوير المقطعي (CT) من المريض (من الرأس إلى القدمين). بعد الحصول على الأشعة المقطعية، اضغط على مفتاح البدء لبدء فحص PET.
- أثناء الحصول على الصورة ، تحقق بانتظام على المريض وجودة إشارة الجهاز التنفسي (ضبط حزام التنفس إذا لزم الأمر).
ملاحظة: يجب أن يتم تعديل الحزام فقط عندما لا يتم الحصول على وضعية سرير مسور في الجهاز التنفسي. لذلك، ينبغي إجراء تعديلات قبل أو بعد الحصول على هذه المواقف السرير. تعديل الحزام أثناء الحصول على موقف السرير مسور سوف تؤثر على نوعية الصور ORG. مطلوب مراقبة دقيقة للإشارة التنفسية والتعديل المحتمل للحزام التنفسي قبل الحصول على مواضع السرير المسور لمواجهة أي انجراف خط أساس هام للإشارة أثناء مسح PET.
- إعادة بناء الصورة
- مراجعة إشارة الجهاز التنفسي التي تم الحصول عليها واختيار دورة العمل المناسبة لأوضاع السرير المسور(الشكل 6).
ملاحظة: يتم فرض نطاق السعة المستخدم في اِسِنَط الجهاز التنفسي على إشارة الجهاز التنفسي). تحقق من وجود الإنسطنانستانس أو الانجرافات الأساسية في إشارة الجهاز التنفسي التي يمكن أن تؤثر على جودة الغوات الجهاز التنفسي. - حدد بروتوكول إعادة بناء الصورة الأمثل للعرض (الشكل 7). هذا هو عادة عالية الدقة صورة بروتوكول إعادة الإعمار مع أحجام أصغر voxel للكشف عن الآفات الصغيرة. ومن المهم أن ندرك أن خوارزمية ORG سوف تحسب نطاق السعة الأمثل باستخدام إشارة الجهاز التنفسي بأكملها من مواضع السرير المحدد. على الرغم من أن دورات مختلفة يمكن استخدامها في وضعيات الأسرّة المختلفة (على سبيل المثال لتصحيح إشارة تنفسية ذات جودة متفاوتة)، لا ينصح باستخدام دورات عمل مختلفة لمواقف الأسرّة المختلفة بالنظر إلى أن هذا سوف يُدخل اختلافات في جودة الصورة بين مواضع السرير المختلفة.
ملاحظة: هنا هو مثال إنشاء بروتوكول الصورة للعرض:- الخوارزمية: تروإكس + TOF (ULTRAHD الحيوانات الأليفة)
- عدد التكرارات:3
- عدد المجموعات الفرعية: 21
- حجم المصفوفة: 400 × 400
- تصفية ما بعد إعادة الإعمار، نواة (3D Gaussian)، عرض كامل نصف الحد الأقصى (FWHM): 3.0 مم
- دورة العمل 35٪
- وعلاوة على ذلك، إعادة بناء الصور PET مع بروتوكول متوافق مع مبادرة Research4Life (EARL) للتصوير المقطعي المقطعي الكمي. هذه هي عادة أقل دقة الصور مع تصفية ما بعد إعادة الإعمار محددة تطبيق.
ملاحظة: هنا مثال على إعادة بناء الصور بروتوكول ل الكم الصورة:- الخوارزمية: تروإكس + TOF (ULTRAHD الحيوانات الأليفة)
- عدد التكرارات: 3
- عدد المجموعات الفرعية: 21
- حجم المصفوفة: 256
- تصفية ما بعد إعادة الإعمار، نواة (3D جاوسيان)، عرض كامل نصف الحد الأقصى (FWHM): 8.0 مم
- دورة العمل 35٪
- إرسال الصور المعاد بناؤها إلى أرشيف PACS. الصور جاهزة الآن للتقييم من قبل طبيب الطب النووي
- مراجعة إشارة الجهاز التنفسي التي تم الحصول عليها واختيار دورة العمل المناسبة لأوضاع السرير المسور(الشكل 6).
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
استخدام ORG في PET النتائج في الحد العام من عدم وضوح الناجمة عن الجهاز التنفسي من الصور. على سبيل المثال، في التقييم السريري للمرضى الذين يعانون من سرطان الرئة غير صغير الخلايا (NSCLC)، أدى ORG إلى الكشف عن المزيد من الآفات الرئوية والعقد الليمفاوية الهارت/ميدياستينال20. هذا هو مبين بسهولة في الشكل 8 والشكل 9، تظهر غير مسور و ORG صور الحيوانات الأليفة من المرضى الذين يعانون من NSCLC.
على وجه الخصوص، أدى ORG في إدارة التغييرات في المرضى الذين يعانون من المراحل المبكرة للمرض (I-IIB) حيث يمكن الكشف عن آفات إضافية من الغدد الليمفاوية تؤثر بشكل كبير على العلاج الموصوف والإجراءات التشخيصية الإضافية المطلوبة. هذه النتائج تؤكدها دراسة أجراها فان دير غوشت وآخرون للآفات الموجودة في الجزء العلوي من البطن21. أدى استخدام ORG إلى اكتشاف المزيد من الآفات في FDG-PET للمرضى الذين يعانون من آفات الكبد و perihepatically. على الرغم من أن هذه النتائج تدعم أن استخدام ORG قد يؤدي إلى تحسين التشخيص والتدريج للمرضى ، إلا أن التأثير السريري الدقيق لـ ORG لا يزال غير واضح.
يتأثر قياس حجم الصورة بشكل كبير عندما تم استخدام ORG لتصحيح صور PET للحركة التنفسية ، خاصة بالنسبة للآفات الرئوية الموجودة بالقرب من الحجاب الحاجز ومناطق هيلاري من الرئتين. في دراسة التحقيق في آثار ORG في 66 مرضى سرطان الرئة, كان هناك زيادة هامة إحصائيا في متوسط سيارات الدفع الرباعي (سيارات الدفع الرباعييعني) امتصاص في الصور ORG فيما يتعلق الصور PET غير مسور. مقارنة مع الصور PET غير مسور، وأظهرت صور PET ORG زيادة فيمتوسط سيارات الدفع الرباعي من 6.2±12.2٪(p<0.0001)، 7.4±13.3٪(p< 0001) 0001،0001، و9.2±14.0٪(p<0.0001)، لدورات العمل من 50٪، 35٪ و 20٪ على التوالي12.
وعلاوة على ذلك، لوحظ انخفاض مهم إحصائيا في الأحجام الأيضية للآفات عندما تم تنفيذ ORG. تم تقسيم وحدات التخزين هذه باستخدام عتبة ثابتة متزايدة في المنطقة (40٪ من الحد الأقصى للإقبال (SUVماكس))خوارزمية التجزئة. كان هناك انخفاض بنسبة 6.9±19.6٪(p = 0.02)،8.5±19.3٪(p<0.000 1)،و11.3±20.2٪(p<0.0001)لدورات العمل من 50٪، 35٪، و 20٪ على التوالي12. الزيادة الكبيرة في امتصاص وانخفاض في حجم الأيض تشير إلى إزالة فعالة من عدم وضوح الصورة الناجمة عن التنفس من صور PET عند تنفيذ ORG. بالإضافة إلى ذلك، تبين أن تأثير التحف الحركة التنفسية على القياس الكمي ل وامتصاص الآفة وحجمها كان يعتمد على الموقع التشريحي. لم يكن هناك سوى زيادة كبيرة فيمتوسط سيارات الدفع الرباعي وانخفاض في حجم الآفات الموجودة في فصوص الرئة السفلى ومركزيا (hilar بشكل خاص) الآفات الموجودة. يظهر تأثير الموقع التشريحي بسهولة في الشكل 10، ويظهر آفتين مختلفتين من NSCL في مريض واحد. وعلاوة على ذلك ، مقارنة صور ORG PET إعادة بناء الصور مع دورة عمل من 35 ٪ إلى الصور المكافئة غير مسور أظهرت أن مستويات الضوضاء صورة قابلة للمقارنة ، مما يدل على أن يتم الحفاظ على جودة الصورة ثابتة عند استخدام ORG12.
وقد تم إثبات العلاقة بين دورة العمل وضوضاء الصورة من خلال حساب معامل الاختلاف (COV) من امتصاص FDG في رئة لا تتأثر parenchyma. كان COV في الصور غير المسور باستخدام جميع البيانات المتاحة في المتوسط 26.1±6.4٪، في حين أن COV في صور PET ORG أعيد بناؤها مع دورة عمل من 20٪ كانت 39.4±7.5٪. كان هناك فرق غير كبير في COV بين صور PET ORG التي أعيد بناؤها مع دورة عمل قدرها 35٪ (32.8±6.4٪) وصورها المكافئة غير المسورة (31.8±5.6٪). ويبين الشكل 11 صورتين مختلفتين من صور PET و PET غير مسور مع نوعية إحصائية مختلفة. هذا الرقم يدل على أن خفض دورة العمل يزيد من كمية الضوضاء، في حين أن نوعية صورة PET ORG أعيد بناؤها مع دورة عمل من 35٪ والصورة المكافئة غير مسور تبقى ثابتة. على الرغم من أن النتائج ORG في انخفاض كبير في حجم الآفة كما هو محدد في صور PET، فإن الانخفاض المطلق في الحجم لم يسفر عن أي قدر كبير من جرعة الإشعاع التي يتم تسليمها إلى الأعضاء المعرضة للخطر (OARs) أثناء التخطيط للعلاج الإشعاعي، كما هو موضح في دراسة أخرى22.
تأثير عدم وضوح حركة الجهاز التنفسي يؤثر أيضا على الكم من عدم تجانس داخل الورم. في مجموعة من المرضى NSCLC 60، أدى ORG في الاختلافات ذات دلالة إحصائية في القياس الكمي لخاصية الملمس للآفات في فصوص الرئة الوسطى والسفلى23. للملامح النصية؛ التركيز عالي الكثافة (HIE) ، و entropy ، ونسبة مئوية للمنطقة (ZP) ، وعدم التشابه ، وكانت الزيادة النسبية 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) بين صور PET ORG وصورها PET غير المسور. لم يتأثر القياس الكمي لتكتّي التغاير داخل الورم بشكل كبير للآفات في فصوص الرئة العليا. وكان متوسط انخفاض هذه الميزات النصية من 1.0٪ ± 7.7٪(p = 0.3)، 0.35٪ ± 1.8٪(p = 0.3)، 1 7.7٪ ± 13.2٪(p = 0.4)، و0.4٪ ± 2.7٪(p = 0.5)، لتناوَل، اتّفق، HIE, وZP على التوالي. وعلاوة على ذلك ، لم يكن هناك فرق كبير بين ORG وصور PET غير مسور للآفات في موقع مركزي ، مع زيادة متوسطة بنسبة 0.58٪ ± 3.7٪ (P = 0.6)، 5.0٪ ± 19.0٪ (P = 0.4)، 4 0.59٪ ± 4.0٪ (P = 0.9)، و4.4٪ ± 27.8٪ (P = 0.4)، للانترروبي، الاختلاف، ZP، و HIE على التوالي. على الرغم من أن القياس الكمي للمعالم التركيبية قد تأثر بشكل كبير للآفات الموجودة في فصوص الرئة الوسطى والسفلى، فإن نماذج الانحدار كوكس متعددة المتغيرات للبقاء على قيد الحياة لم تتأثر بشكل كبير23. بالإضافة إلى القياس الكمي لتغايرية الورم داخل الرئة من الآفات الرئوية، يمكن أن تؤدي حركة التنفس إلى تغييرات كبيرة في القياس الكمي لتغايرية الورم داخل الأورام من الآفات الموجودة في منطقة البطن العليا. وقد تجلى ذلك بسهولة في دراسة التحقيق في تأثير ORG على كم المرضى الذين يعانون من غدية القناة البنكرياسية (PDAC)24. إزالة التحف الحركة التنفسية من الصور PET باستخدام ORG يؤثر بشكل كبير الكم من الميزات التركيبية في آفات PDAC. ولوحظ أن ارتباط سمات الملمس المحسوبة مع البقاء على قيد الحياة عموما قد تأثر بشكل كبير.
الشكل 1: أ) توزيع فسيولوجي لـ 18F-fluorodeoxyglycose (FDG) في المريض الذي خضع لتصوير التصوير المقطعي للانبعاثات البوزيترونية (PET). هناك امتصاص كبير من FDG في القلب والدماغ والكبد للمريض. ب) زيادة امتصاص FDG في الرئة المتعددة والعقدة الليمفاوية والنقائل البعيدة في مريض مصاب بسرطان الرئة في المرحلة الرابعة غير الصغيرة (NSCLC)، مما يدل على الإقبال التفضيلي على FDG في الآفات السرطانية بالمقارنة مع معظم الأنسجة الأخرى غير المتأثرة. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 2: البوابات القائمة على الطور والسعة في التصوير المقطعي للانبعاثات البوزيترونية (PET). أ)البوابات القائمة على الطور، ب) الغات القائم على السعة، و ج)البوابات التنفسية المثلى (ORG). أثناء البوابات القائمة على الطور، يتم تقسيم كل دورة تنفسية إلى عدد ثابت من البوابات (في هذه الحالة 4). وسوف تستخدم البيانات التي يتم جمعها في بوابة معينة لإعادة بناء صورة يتم منها إزالة مكونات حركة الجهاز التنفسي الرئيسية. يعتمد البوابات القائمة على السعة على تعريف حد السعة العلوي والسفلي. تعتمد نُهج الغسور التنفسي القائم على السعة عادة على تحديد مدى الاتساع من قبل المستخدم. سيتم استخدام البيانات التي يتم جمعها عندما تقع إشارات الجهاز التنفسي ضمن نطاق السعة المحدد لإعادة بناء الصورة. وتستخدم خوارزمية الغوات التنفسي الأمثل (ORG) مثل هذا النهج القائم على السعة وستحسب نطاق السعة الأمثل على أساس دورة العمل (النسبة المئوية لبيانات PET المطلوبة لإعادة بناء الصورة). أصغر نطاق السعة الذي لا يزال يحتوي على كمية معينة من البيانات المطلوبة لإعادة إنشاء الصورة (مجموع المساحات المظللة باللون الأزرق) يتم تحديدها كـ نطاق السعة الأمثل (W). لتحقيق ذلك، تضبط خوارزمية ORG الحد الأعلى (U) للقيم المختلفة للحد الأدنى (L). عموما، زيادة عدد البوابات أو الحد من نطاق السعة سيؤدي إلى رفض أكثر فعالية للحركة التنفسية على حساب زيادة الضوضاء صورة. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 3: اختيار بروتوكول التصوير المناسب. يمكن تحديد بروتوكول تصوير محدد مسبقًا عن طريق تحديد بروتوكول من فئة معينة (عن طريق تمرير الماوس فوق فئات البروتوكول (المشار إليها بواسطة المربع الأحمر) وتحديد بروتوكول من القائمة المنسدلة). الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 4: مفاتيح مختلفة على مربع التحكم من الماسحات الضوئية سيمنز MCT والأفق PET /CT. 1) مفتاح التحرك، وتستخدم لنقل الجدول المريض إلى موقف قياس المقبل، 2) تفريغ مفتاح المريض: تستخدم لنقل الجدول المريض إلى موقف تفريغ بعد الحصول على صورة، 3) مفتاح البدء: تستخدم لتشغيل مسح، إشارة تحذير الإشعاع (4) سوف تضيء أثناء الحصول على صورة، 4) مصباح تحذير الإشعاع: يشير ويوفر إشارة تحذير عندما أنبوب الأشعة السينية على، 5) تعليق مفتاح: تستخدم لعقد إجراء المسح الضوئي. هذا هو الأسلوب المفضل لمقاطعة فحص قبل الإكمال. الخيار المرحلي يسمح بإعادة تشغيل بروتوكول الصورة عند النقطة تم إيقاف، 6) سماع مفتاح المريض: اضغط على هذا المفتاح لسماع المريض، وأشار الصمام الثنائي الضوء إلى أن اتصال الاستماع نشط، اضغط هذا المفتاح مرة أخرى للافراج عن اتصال الاستماع، 7) مكبر الصوت، 8) استدعاء مفتاح المريض: اضغط باستمرار هذا المفتاح أثناء التحدث إلى الميكروفون (10) لتوفير التعليمات للمريض، 9) مفتاح التوقف: تستخدم لوقف إجراء المسح الضوئي فورا، وتستخدم في حالة الطوارئ، 10) ميكروفون. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 5: بعد الحصول على الرسم البياني، يجب تحديد وقت الحصول على مواضع مختلفة من الأسرّة (في علامة التبويب "روتين"). في هذا المثال، يتم تسجيل مواضع السرير المسور لمدة 6 دقائق (سرير 2)، في حين يتم الحصول على مواضع السرير غير المسور في دقيقتين (السرير 1 و3). يمكن تعيين مواضع السرير المسور (المُبرز باللون البرتقالي في مخطط الرسم) عن طريق تعيين الخيار 'Physio' إلى 'On' في العمود الثاني. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 6: يظهر الشكل الموجي التنفسي للمريض في الجزء العلوي من لوحة القيادة مع رسم بياني لتردد التنفس (الجزء السفلي) في علامة التبويب "الزناد". يمكن اختيار دورة العمل من القائمة المنسدلة على اليمين (في هذه الحالة 35٪). يحتوي هذا البروتوكول على وقت قياسي للحصول على صورة 6 دقائق لكل مكان للسرير في أوضاع السرير المسور ودقيقتين لوضع السرير غير المسور. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 7: اختيار بروتوكول إعادة بناء الصورة ('علامة التبويب ريكون')، يمكن تحديد تفاصيل إعادة بناء الصورة لكل بروتوكول عن طريق ملء الحقول ذات الصلة. للعرض، ينصح بروتوكول إعادة بناء صورة عالية الدقة لتوفير التفاصيل في الصور PET إعادة بنائها. للحصول على تحديد كمي لامتصاص الأشعة على صور PET، ينصح باستخدام بروتوكول إعادة الإعمار EARL المتوافقة. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 8: غير مسور والمُسَوَّج الأمثل (ORG) صور FDG-PET-CT لمريض مصاب بسرطان الرئة غير صغير الخلية (NSCLC). هذا الرقم يظهر غير مسور (أ) و ORG PET (ب) صور لعقدة اللمفية hilar في محطة X في مريض مع آفة NSCL الانفرادي في الفص السفلي الأيسر. يتم إعادة بناء صورة PET ORG مع دورة عمل 35٪. الحد من عدم وضوح آثار حركة الجهاز التنفسي قد أدى إلى upstaging من هذا المريض من cT1N0M0 إلى cT1N1M0 ومتطلبات التقييم النسيجي للعقدة الليمفاوية hilar باستخدام الموجات فوق الصوتية إندبروبرونتشيال (EBUS). تم تعديل هذا الرقم من غروتجان وآخرون (سرطان الرئة 2015). الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 9: غير مسور (أ) و الجهاز التنفسي الأمثل مسور (ORG) (ب) FDG-PET-CT صورة آفة NSCLC الأولية وآفة الأقمار الصناعية في الرئة اليمنى. يشار إلى الآفة الأولية بواسطة 'ع' في حين يشار إلى آفة الأقمار الصناعية من قبل 'ق' في هذا الشكل. أدى الغاءة التنفسي في هذا المريض إلى تحسن استرداد التباين للآفات الساتلية المجاورة للآفة الأولية. تم تأكيد وجود الآفة على متابعة التصوير المقطعي ، على الرغم من أن هذه النتائج لن تؤثر بشكل كبير على الإدارة السريرية لهذا المريض ، فقد أدى ORG إلى اكتشاف آفات رئوية بالإضافة إلى ذلك. تم تعديل هذا الرقم من غروتجان وآخرون (سرطان الرئة 2015). الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 10: غير مسور والمُسَوَّج في التنفس (ORG) صور FDG-PET-CT لمريض مصاب بآفات NSCLC في الفص السفلي الأيسر وهُل الرئة. هذا المثال يبين تأثير عدم وضوح الحركة الناجمة عن التنفس على التصور والكمية من آفات NSCLC. أ)غير مسور PET صورة تصور آفة في الفص السفلي الأيسر، ب) ORG صورة PET، أعيد بناؤها مع دورة عمل من 35٪ من الآفة في الفص السفلي الأيسر، ج) غير مسور PET صورة تصور آفة في الرئة اليسرى hilum، د)ORG صورة PET، أعيد بناؤها مع دورة عمل من 35٪ من الآفة في الرئة اليسرى hilum. في هذا المريض ، يتم إخضاع الآفة الموجودة في الرئة لحركة كبيرة ناتجة عن التنفس ، مما يظهر تأثيرًا كبيرًا على القياس الكمي لـ امتصاص الآفة وحجم الأيض عند إجراء ORG. لهذه الآفة، لوحظت زيادة في متوسط قيمة الامتصاص الموحدة (SUVmean) بنسبة 31.9٪ وانخفاض في حجم الأيض بنسبة 23.0٪. وكان تأثير الحركة التنفسية على الكم من امتصاص الآفة وحجم 5.3٪ و 1.9٪ على التوالي للآفات في الفص الرئوي العلوي. وقد تم تعديل هذا الرقم من غروتجان وآخرون (Eur Radiol 2014). الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 11: مقارنة الصور المسورة في الجهاز التنفسي (ORG) وغير المسور مع إحصاءات مختلفة في تعدادات المريض المصاب بسرطان الرئة في المرحلة الرابعة غير الصغيرة (NSCLC). يعرض العمود الأيسر (أ و ج) صور PET غير المسورة التي أعيد بناؤها مع جميع (أ)و 35 ٪ (ج)من البيانات المسجلة. مقارنة الصور أ و ج يكشف عن أن مستويات الضوضاء تزداد عند استخدام بيانات أقل لإعادة بناء الصورة، ملحوظة بشكل خاص في مجالات امتصاص متجانسة نسبيا، مثل الكبد (المشار إليها مع العلامة النجمية '*'). يعرض العمود الموجود على اليمين(b و d)صور PET ORG التي أعيد بناؤها مع 50٪ و 35٪ دورة عمل. تظهر هذه الصور أن مقدار الضوضاء يزداد عند خفض دورة العمل. مقارنة صورة PET غير مسور (ج) مع ما يعادلها من PET ORG(د)يبين أن تأثير عدم وضوح الناجم عن الجهاز التنفسي يتم تقليله في صورة ORG ، والذي ينعكس من خلال الحجم الظاهر للآفات النقيلية في الغدة الكظرية (المشار إليها مع علامة زائد '+') والفرجي الكلوي للكلى الأيسر (المشار إليها مع 'x'). الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
في مجتمع الطب النووي، تم الاعتراف جيدا الآثار المتدهورة من التحف الحركة التنفسية في التصوير PET لفترة طويلة. وقد تبين في العديد من الدراسات أن تأثير عدم وضوح التحف الحركة التنفسية يمكن أن تؤثر بشكل كبير على كم الصورة والكشف عن الآفات. على الرغم من أن العديد من طرق الغاء التنفس قد وضعت, الغاءات الجهاز التنفسي لا تستخدم حاليا على نطاق واسع في الممارسة السريرية. ويرجع ذلك بشكل خاص إلى جودة الصورة المتغيرة الناتجة ، وإطالة غير مقبولة من أوقات الحصول على الصور ، والتكامل غير المثالي للبوابات التنفسية في بروتوكول التصوير السريري كامل الجسم. وميزة ORG هي أنه يسمح بالتكامل المريح في بروتوكول تصوير PET قياسي لكامل الجسم ، مما يجعل من الممكن دمج مواضع السرير متعددة المسور وغير المسور بسلاسة في صورة واحدة. وعلاوة على ذلك، تأخذ خوارزمية ORG خصائص محددة للإشارة التنفسية بأكملها، مثل مراحل الهضبة، في الاعتبار عند حساب نطاق السعة الأمثل، في حين أن المستخدم لديه القدرة على تحديد جودة صورة صور PET المعاد بناؤها مباشرة عن طريق تحديد دورة العمل. ومع ذلك، على غرار العديد من طرق الغاءات الجهاز التنفسي الأخرى، يتطلب ORG استخدام أجهزة استشعار خارجية التي تستخدم لأداء الغوات الجهاز التنفسي. وعلاوة على ذلك، اعتمادا على دورة العمل المستخدمة، يتم التخلص من كمية كبيرة من البيانات PET ولا تستخدم لإعادة بناء الصورة النهائية. لذلك، نجاح الجهاز التنفسي الغوات مع ORG يعتمد على تتبع المناسبة للحركة التنفسية باستخدام أجهزة استشعار خارجية وإطالة مرات الحصول على صورة أو كمية النشاط تدار للمرضى. ألهمت الصعوبة المتعلقة باستخدام أجهزة الاستشعار تطوير البيانات يحركها ، أو أجهزة الاستشعار أقل من الطرق الغسور الجهاز التنفسي25،26،27. هذه التقنيات المستندة إلى البيانات حذف شرط إشارة بديلة خارجية عن طريق استخراج المعلومات عن الحركة التنفسية من بيانات وضع قائمة PET نفسها. وقد تم تطوير هذه التقنيات المستندة إلى البيانات من قبل العديد من بائعي PET وتم اقتراحها كبدائل قابلة للتطبيق سريريًا للطرق القائمة على أجهزة الاستشعار ، مما يسهل من البوابات التنفسية الروتينية PET في الممارسة السريرية.
بالإضافة إلى استخراج المعلومات فقط فيما يتعلق بحركة الجهاز التنفسي من البيانات PET، أحدث أساليب تسمح باستخدام جميع البيانات PET يتم تسجيلها لإعادة بناء الصورة28. تتم عمليات إعادة بناء الصور التي تم تعويضها بالحركة عن طريق تحويل بيانات PET بشكل مرن من مراحل تنفسية مختلفة إلى صورة واحدة يتم منها إزالة التحف المتحركة. بالمقارنة مع أجهزة الاستشعار التقليدية المستندة إلى أجهزة الاستشعار الغسور التنفس، وإعادة بناء تعويض الحركة لا تتطلب إطالة وقت الحصول على الصور ومنع استخدام أجهزة إضافية أثناء الغاء. هذه الطرق إزالة الحركة التنفسية بشكل فعال من صور PET مع الحفاظ على جودة الصورة29. وعلاوة على ذلك، مع ظهور PET الهجين والرنين المغناطيسي (MR) التصوير، وقد وضعت عدة طرق التي تستخدم المعلومات الحركة المستمدة من MR لتصحيح صور PET30،31،32،33. على الرغم من أن هذه الأساليب قد وجدت لبعض الوقت في بيئة البحوث، دخلت أول طرق جسور التنفس التي تحركها البيانات إلى السوق. ومع ذلك، فإن معظم هذه الأساليب لا تزال قيد التطوير النشط والتحسين المستمر، وهناك حاجة إلى دراسات سريرية أكبر لتقييم أداء ومتانة هذه الخوارزميات.
على الرغم من أن طرق الغوار التنفسي تركز بشكل رئيسي على تصحيح صور PET لمصنوعات الحركة التنفسية ، فإن هذه الخوارزميات عادة لا تأخذ بيانات CT المكتسبة في الاعتبار. في الممارسة السريرية, يتم عادة إجراء جرعة منخفضة (LD) CT دون توفير تعليمات التنفس. ويمكن أن يؤدي تسجيل أقل البلدان نموا المكتسبة عندما يكون المريض يتنفس بحرية إلى عدم تطابق مكاني كبير بين PET مسور في الجهاز التنفسي و LDCT، وخاصة بالنسبة للهياكل التشريحية التي تتحرك أثناء التنفس34. بالإضافة إلى تعريب امتصاص الراديو بدقة، يستخدم LDCT لتصحيح التهين لصور PET. ولذلك، فإن تأثير عدم التوافق المكاني بين PET و CT يمكن أن يدخل عدم دقة كمية عميقة في PET، خاصة عندما يقع امتصاص الأشعة بالقرب من الهياكل مع اختلافات كبيرة في الكثافة، مثل أنسجة الرئة والعظام. وقد حقق العديد من المؤلفين أساليب مختلفة لمزامنة اقتناء الصور للحد من عدم التوافق المكاني بين صور PET وCT. طريقة واحدة مقترحة ينطوي على توفير تعليمات التنفس للمريض أثناء اقتناء CT. على الرغم من أن تعليمات التنفس CT القياسية في تركيبة مع ORG لم تسفر عن تحسن في مطابقة المكانية بين CT و PET35، تعليمات خاصة بالمرضى على أساس نفس إشارة الجهاز التنفسي ونطاق السعة المستخدمة في ORG لم يسفر عن تحسن شامل في المباراة المكانية بين PET و CT36. ومع ذلك، هذه الأساليب حساسة للاختلافات في تعليمات المشغل وتفسير المريض. وقد تم الحصول على نتائج محسنة من خلال إجراء دورات تدريبية مع المريض قبل التصوير المقطعي PET. ومع ذلك، بالنظر إلى أن بعض المرضى يجدون صعوبة في الامتثال لتعليمات التنفس هذه بسبب ضعف الحالة البدنية، قد يظل النجاح متغيرًا في الإعداد السريري. وتشمل الأساليب الأخرى استخدام الأشعة المقطعية التي تسبب في التنفس، حيث يتم استخدام إشارة الجهاز التنفسي لتحريك اقتناء CT34. وقد أدى هذا النهج، بالاقتران مع "أورج" (ORG) إلى انخفاض كبير في عدم التطابق المكاني بين صور PET وصور CT. في دراسة تقييم أثار إلى بروتوكول CT القياسية أظهرت زيادة فيسيارات الدفع الرباعي ماكس ومتوسطسيارات الدفع الرباعي من 5.7٪ ± 11.2٪ (P < 0.001) و 6.1٪ ± 10.2٪ (P = 0.001)، على التوالي. على الرغم من أن 4D CT البوابات الكاملة قد اقترح لمطابقة الصور PET و CT, هذه الاستراتيجيات لا تنطبق في الممارسة السريرية الروتينية نظراً إلى التعرض للإشعاع عالية بشكل غير مقبول للمريض. ولا تزال هناك أساليب مختلفة للحد من عدم التطابق المكاني بين صور PET وCT لا تزال قيد التقييم لفعاليتها والفائدة السريرية.
على الرغم من أن حركة التنفس تؤثر بشكل كبير على كم الصورة من الصور PET، لا تزال هناك العديد من العوامل التقنية الأخرى التي يجب أن تؤخذ في الاعتبار من أجل الحفاظ على دقة التكاثر والكمية من صور PET11. وترتبط هذه العوامل بإعداد المرضى وإعدادات الحصول على الصور وبروتوكولات إعادة الإعمار. من المهم الالتزام ببروتوكولات الاستحواذ الصارمة، بما في ذلك استخدام إجراءات مماثلة لإعداد المريض، وتقييم امتصاص الأشعة في نقاط زمنية محددة، والمسح الضوئي والمعلمات إعادة الإعمار11،37. وفي هذا الصدد، تقدم الرابطة الأوروبية للطب النووي مبادئ توجيهية بشأن الكمية FDGPET-CT لإجراء مقارنات متعددة المراكز. وقد تبين أن مواءمة بروتوكولات التصوير باستخدام المبادئ التوجيهية الموحدة تؤدي إلى تحسين إمكانية المقارنة بشكل عام لصور PET من مختلف المؤسسات38.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
ويعلن أصحاب البلاغ عدم وجود تضارب في المصالح.
Acknowledgments
الكتاب يود أن أشكر ريتشارد Raghoo لتقديم الصور PET هو مبين في الشكل 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).
