Name: 진폭 기반 최적의 호흡기 개팅 알고리즘을 사용하여 18F-플루오로옥시옥포도당 양전자 방출 단층 촬영에서 호흡기 운동 유물 관리 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2020-07-23T14:00:00.000+00:00
Duration: 6 min 53 s
Description: 배우세요 최적 호흡기 개팅 알고리즘을 사용하여 18F-FDG PET 영상에서 호흡기 운동 유물을 보정하는 방법을. 이 기술은 영상 품질과 정량적 정확도를 향상시켜 진단 정확성을 높이고 치료 반응 모니터링을 개선합니다.

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저자는 그림 1에표시된 PET 이미지를 제공 리처드 라구에게 감사드립니다.

인간 참여자와 관련된 모든 절차는 Radboud 대학 의료 센터의 내부 검토 위원회 (IRB)의 윤리 기준과 1964 헬싱키 선언 및 이후 개정 또는 유사한 윤리 기준에 따라 수행되었습니다. ORG 알고리즘은 공급업체 특정 제품이며 지멘스 전기 mCT PET/CT 스캐너 제품군 및 최신 PET/CT 모델에서 사용할 수 있습니다.
1. 환자 준비
<ol><li>환자 마취<ol>
<li>환자의 이름과 생년월일을 확인하십시오. 포함 기준은 게이트가 아닌 일상적인 PET 스캔과 유사합니다. 추가 인-제외 기준이 필요하지 않습니다.</li>
		<li>방사능 추적자(이름, 생년월일 및 활동 량)가 포함된 주사기와 함께 전달된 라벨을 확인합니다. 참고: 환자에게 투여되는 활동의 양은 환자의 체질량에 따라 달라지며 기관마다 다를 수 있습니다(이 프로토콜에서는 3.2 MBq/kg의 양이 제안됩니다).</li>
		<li>신청서에 대한 임상 정보가 환자를 인터뷰하여 올바른지 확인하십시오. 환자에게 치료 또는 약물 치료에 최근 관련 변화가 있었는지 물어보십시오.</li>
		<li>그 또는 그녀가 당뇨병 을 가지고 있는지 환자에게 물어 (DM). 환자가 DM을 가지고 있는 경우, 적절한 준비(즉, PET 스캔 4시간 미만의 짧은 작동 인슐린 투여 또는 혈당 강하제(예: 메트포르민)를 사용하는지 물어보십시오.</li>
		<li>환자에게 알레르기가 있는지 또는 항응고제를 사용하는지 물어보십시오.</li>
		<li>환자의 혈당을 전용 시험스트립에 손가락끝의 측면을 찔러 서 얻은 혈액 한 방울을 가시하여 환자의 혈당을 측정하십시오(혈청 포도당은 11.0 mmol/L을 초과해서는 안 됩니다).</li>
		<li>환자에게 환자 준비 및 이미징 절차를 설명합니다.</li>
	</ol></li>
	<li>방사성 추적기의 관리<ol>
<li>영양 정맥 중 하나에 말초 정맥 캐뉼라를 삽입하여 환자에게 정맥 접근을 확보하십시오.</li>
		<li>식염수를 포함하는 20 mL 주사기에 Luer 잠금이있는 3 방향 스톱 콕 시스템을 부착하십시오 (이것은 보조 주사기입니다).</li>
		<li>식염수 (탈취의 목적을 위해)와 세 가지 방법 정지 수탉 시스템을 플러시합니다.</li>
		<li>정맥 캐뉼라의 끝에 주사기와 세 가지 방법 정지 수탉을 부착합니다.</li>
		<li>정맥 캐뉼라가 캐뉼라를 통해 10mL의 식염수를 조심스럽게 플러시하여 특허인지 확인하십시오 (홍조 중에 불만이 있는지 환자에게 물어보십시오).</li>
		<li>방사성 추적기 (기본 주사기)를 포함하는 주사기를 3 방향 정지 수탉에 부착합니다. 시스템을 통해 유체의 흐름 방향이 방사선 추적기를 포함하는 주사기에서 주변 정맥 캐뉼라로 실행되도록 삼방향 정지 수탉의 밸브를 켭니다. 주사기의 플런저를 천천히 밀어서 방사성 추적자를 관리하십시오(트레이서를 함유한 주사기는 특수 납 차폐 용기에 배치됩니다).</li>
		<li>식염수를 함유한 주사기가 주주사기(방사성 추적기가 포함된)에 연결되는 방식으로 3방향 스톱 콕의 밸브를 돌리고 주사기에서 잔류 방사선 추적기를 헹구기 위해 주사기를 플러시한다.</li>
		<li>3 방향 정지 수탉의 밸브를 켜고 환자에게 주사기에 남아있는 잔류 방사선 추적기를 관리하기 위해 기본 주사기의 플런저를 밀어 넣습니다.</li>
		<li>반복 단계 1.2.7. 및 1.2.8. 세 번.</li>
		<li>3 가지 방법으로 중지 수탉을 켜고 (환자의 정맥에서 혈액의 역류를 방지하기 위해) 기본 주사기를 분리합니다. 푸로즈미드를 함유한 세 번째 주사기를 부착하고, 3방향 스톱 콕을 다시 돌리고, 주사기의 플런저를 밀어서 0.5 g/kg의 후로즈미드(최대 10 mg)를 투여한다. 주변 정맥 캐뉼라를 제거하고 멸균 붕대를 사용하여 천자 부위에 압력을 가하십시오. 중요한 출혈이 없는지 확인하고 펑크 부위에서 의료 용 테이프를 사용하여 붕대를 수정하십시오.</li>
	</ol></li>
	<li>환자 배양<ol>
<li>환자가 50 분 동안 희미하게 조명된 방에서 편안한 자세로 휴식을 취하십시오.</li>
		<li>50분 후 환자에게 방광을 무효화하도록 지시합니다.</li>
		<li>55분, 환자를 스캐너로 호송하고 환자 척추를 스캐너 침대에 팔을 올려 놓습니다. 적절한 팔 지지대를 사용하여 환자에게 최대한 편안하게 하십시오. 환자가 팔을 들어 올릴 수 없는 경우 환자와 함께 팔 위치로 스캔을 수행할 수 있습니다.</li>
		<li>환자의 호흡 패턴을 관찰하고 환자의 흉부 주위에 호흡 벨트를 고정하십시오 (일반적으로 흉곽 바로 아래에 위치가 최적입니다). 센서가 육안으로 검사한 후(보통 중간선에서 5-7cm)를 확인한 위치에 센서를 배치해야 합니다. 벨크로 기반 폐쇄 시스템을 사용하여 환자 주위의 벨트를 고정합니다.</li>
		<li>호흡 신호가 최소 범위와 최대 범위의 경계 내에 남아 있는지 여부를 스캐너 디스플레이에 확인 (호흡 신호가 클리핑하는 경우, 고정 또는 벨트를 적절하게 조여).</li>
		<li>팁: 벨트가 환자의 가슴 주위에 충분히 단단히 고정되어 있는지 확인하십시오. 환자가 몇 시간 후에 더 편안한 상태에 진입한다는 것을 감안할 때, 호흡 신호는 떨어지는 경향이 있습니다 (신호의 기준선 드리프트). 이렇게 하면 신호가 경계밖으로 나가는 것을 방지하여 호흡기 게이팅에 사용되는 높은 품질의 대리 신호를 유지합니다.</li>
		<li>인큐베이션 시간 후 60분 후에 스캔을 시작합니다.</li>
	</ol></li>
</ol>2. 이미지 수집 및 재구성
<ol><li>프로토콜 선택<ol>
<li>스캐너에서 전신 프로토콜을 선택합니다. 이는 적절한 프로토콜 범주(검사 카드의 환자 아이콘 옆의 원으로 표시됨)를 통해 커서를 이동하고 적절한프로토콜(그림 3)을클릭하여 수행할 수 있습니다.</li>
		<li>ORG 획득 프로토콜은 환자의 스카우트 스캔(topogram)으로 시작합니다. 토포그램의 획득을 시작하려면 스캐너 시동 키(방사선 기호가 있는 노란색 원형 키)를 스캐너 제어상자(그림 4)에서누릅니다. 토포그램의 인수를 중단하거나 중단하려면 각각 정지 또는 중지 키를 누릅니다.</li>
		<li>먼저 토포그램에서 PET 침대 위치를 계획합니다. 이 작업은 topogram의 왼쪽 마우스 버튼을 클릭하고 스캔 범위를 설정하여 수행할 수 있습니다.</li>
		<li>호흡 운동에 대해 교정할 침대 위치를선택합니다(그림 5). 참고 : 이들은 흉부를 커버하는 '문이'침대 위치입니다. '게이트' 침대 위치는 목록 모드로 기록됩니다. 임상 표시에 따라, 상부 복부를 덮는 침대 위치는 또한 게이트될 수 있습니다 (예를 들어 화상 진찰이 간 또는 췌장 병변을 위해 표시되는 경우). 문이 없는 침대 위치의 경우 이미지 재구성을 위해 sinograms만 기록할 필요가 있습니다.</li>
		<li>PET 침대위치(그림 5)에대한 이미지 녹화 시간을 설정합니다. 참고: 주입된 활동의 양에 따라 게이트가 없는 침대 위치의 스캔 지속 시간을 충분히 얻을 수 있도록 조정해야 합니다. 또한, 게이트 베드 위치의 이미지 재구성에 사용되는 듀티 사이클과 함께 비게이트 침대 위치의 녹음 시간이 결정되고, 게이트 베드 위치의 녹음 시간이 결정된다. 예를 들어, 35%의 듀티 사이클의 경우, 요인 3에 의한 스캔을 길게 하면 게이트 및 비게이트 침대 위치에 대해 거의 유사한 통계가 생성됩니다. Radboud 대학 의료 센터에서 제안 된 이미징 프로토콜은 2 분의 비 문이 침대 위치에 대한 기록 시간이며, 게이트 침대 위치 기록 시간은 35 %의 의무 주기를 사용하여 6 분입니다.</li>
		<li>획득 매개 변수를 설정한 후 스캐너 컨트롤 박스에 시작 키(방사선 기호가 있는 노란색 라운드 버튼)를 누르고 스캐너 침대가 다시 시작 위치로 이동할 때까지 기다립니다. 환자로부터 저용량 CT 스캔을 획득하기 위해 다시 시작 키를 누릅니다(머리에서 발까지). CT 스캔을 획득한 후 시작 키를 눌러 PET 검사를 시작합니다.</li>
		<li>이미지 수집 하는 동안, 정기적으로 환자와 호흡 신호의 품질을 확인 (필요한 경우 호흡 벨트를 조정). 참고: 벨트조정은 호흡기 게이트 침대 위치를 취득하지 않을 때만 수행되어야 합니다. 따라서 이러한 침대 위치를 획득하기 전이나 후에 조정해야 합니다. 게이트 베드 위치를 획득하는 동안 벨트의 조정은 ORG 이미지의 품질에 영향을 미칩니다. PET 스캐닝 중 신호의 유의한 기준 표류를 중화하기 위해서는 게이트 베드 위치를 획득하기 전에 호흡기 신호및 호흡기 벨트의 조정 가능성을 주의 깊게 관찰해야 한다.</li>
	</ol></li>
	<li>이미지 재구성<ol>
<li>획득된 호흡 신호를 검토하고 게이트 베드 위치에 적합한 의무 주기를선택한다(도 6). 참고: 호흡기 게이팅에 사용되는 진폭 범위는 호흡기 신호에 겹쳐져 있습니다.). 호흡기 게이팅의 품질에 영향을 미칠 수 있는 호흡 신호의 경련 또는 기준선 드리프트를 확인하십시오.</li>
		<li>보기에 최적화된 이미지 재구성 프로토콜을 선택합니다(그림7). 이것은 일반적으로 작은 병변의 검출을 위한 더 작은 복셀 크기를 가진 고해상도 심상 재건 프로토콜입니다. ORG 알고리즘이 선택한 침대 위치의 전체 호흡 신호를 사용하여 최적의 진폭 범위를 계산한다는 것을 깨닫는 것이 중요합니다. 다른 의무 주기는 다른 침대 위치에 사용할 수 있지만 (예를 들어 다양한 품질의 호흡 신호에 대한 수정), 다른 침대 위치에 대한 다른 의무 주기를 사용하는 것은이 다른 침대 위치 사이의 이미지 품질의 변화를 소개한다는 점을 감안할 때 조언되지 않습니다. 참고: 보기를 위한 이미지 재구성 프로토콜은 다음과 같습니다.<ul>
<li>알고리즘: 트루X + TOF (울트라HD 펫)</li>
			<li>반복 횟수:3</li>
			<li>하위 집합 수: 21</li>
			<li>매트릭스 크기: 400 × 400</li>
			<li>재건 후 여과, 커널(3D 가우시안), 전체 너비 절반 최대(FWHM): 3.0mm</li>
			<li>듀티 사이클 35%</li>
		</ul>
</li>
		<li>또한, 정량적 PET 이미징을 위한 Research4Life(EARL) 이니셔티브를 준수하는 프로토콜로 PET 이미지를 재구성합니다. 이들은 일반적으로 특정 재구성 후 필터링적용 된 낮은 해상도 이미지입니다. 참고: 이미지 정량화를 위한 예제 이미지 재구성 프로토콜은 다음과 같습니다.<ul>
<li>알고리즘: 트루X + TOF (울트라HD 펫)</li>
			<li>반복 횟수: 3</li>
			<li>하위 집합 수: 21</li>
			<li>매트릭스 크기: 256</li>
			<li>재건 후 여과, 커널(3D 가우시안), 전체 너비 절반 최대(FWHM): 8.0mm</li>
			<li>듀티 사이클 35%</li>
		</ul>
</li>
		<li>재구성된 이미지를 PACS 아카이브로 보냅니다. 이미지는 이제 핵 의학 의사에 의해 평가 될 준비가되어 있습니다</li>
	</ol></li>
</ol>

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저자는 이해 상충을 선언하지 않습니다.

원자력 의학 커뮤니티에서는 PET 이미징에서 호흡기 운동 동맥의 악화 효과가 오랫동안 잘 인식되어 왔습니다. 많은 연구에서 호흡기 운동 유물의 흐림 효과가 이미지 정량화 및 병변 검출가능성에 크게 영향을 미칠 수 있음을 보여주었습니다. 여러 호흡기 게이팅 방법이 개발되었지만 호흡기 게이팅은 현재 임상 실습에서 널리 사용되지 않습니다. 이는 특히 결과가 가변적인 이미지 품질, 이미지 수집 시간의 용납할 수 없는 연장, 임상 전신 이미징 프로토콜에서 호흡기 게이팅의 비이상적 통합 때문입니다. ORG의 장점은 표준 전신 PET 이미징 프로토콜에 편리하게 통합할 수 있으므로 여러 개의 게이트 및 비게이트 침대 위치를 단일 이미지에 원활하게 통합할 수 있다는 것입니다. 더욱이, ORG 알고리즘은 최적의 진폭 범위를 계산할 때 고원상과 같은 전체 호흡 신호의 특정 특성을 고려하며, 사용자는 듀티 사이클을 지정하여 재구성된 PET 이미지의 이미지 품질을 직접 지정할 수 있다. 그러나, 다른 많은 호흡기 게이팅 방법과 유사하게, ORG는 호흡...

양전자 방출 단층 촬영(PET)은 X선 컴퓨터 단층 촬영(CT)과 결합하여 다양한 질병의 정확한 진단 및 임상 적 준비를 위한 임상 실습에서 널리 인정되는 이미징도구이다. PET 이미징의 장점은 높은 감도와 정확도2로생체 내 의 수많은 생물학적 과정을 시각화하고 정량화하는 능력입니다. 이것은 환자에게 방사성 추적자로 알려진 방사성 라벨 화합물을 정맥 투여를 통해 달성됩니다. 사용되는 방사성 추적제에 따라 포도당 대사, 세포 증식, 저산소증 정도, 아미노산 수송 및 단백질 및 수용체의 발현과 같은 조직 특성은 시각화 및 정량화 될 수있습니다 2.
여러 방사성 추적자가 개발, 검증 및 임상 연습에 사용되었지만, 방사성 포도당 유사체 18F-플루오로옥시글루글루(FDG)는 임상 실습에서 가장 널리 사용되는 방사선 추적자이다. FDG가 주로 높은 혈당율을 가진 세포에 축적된다는 점을 감안할 때(즉, 포도당 섭취량이 높은 세포와 에너지 생산을 위한 피루바테로 변환하는 세포), 다른 대사 상태와 조직을 구별할 수 있다. 포도당과 유사하게, FDG 섭취량의 첫 번째 단계는 혈장 막을 통해 세포 외 공간에서 세포 내 공간으로 이송되는데, 이는 포도당 수송기(GLUT)3에의해 촉진된다. FDG가 세포 내 공간에 들어가면 육소키나제에 의한 인산화는 FDG-6-인산염의 생성을 초래할 것이다. 그러나, 포도당-6-인산염과는 대조적으로, FDG-6-인산염은 제2(2') 탄소 위치에서 하이드록실(OH) 단의 부재로 인한 추가 호기성 소멸을 위해 크렙스 사이클에 들어갈 수 없다. 역반응이면 FDG-6-인산염의 탈포염이 FDG로 돌아가며, 대부분의 조직에서 거의 발생하지 않는 FDG-6-인산염이 세포내3에갇혀 있다. 따라서, FDG 섭취량의 정도는 혈장 막에 GLUT(특히 GLUT1 및 GLUT3)의 발현에 의존하고, 육소키나제의 세포내 효소 활성에 의존한다. FDG의 이 지속적인 섭취및 트래핑의 개념은 신진 대사 트랩이라고합니다. FDG가 높은 대사 활성을 가진 조직에 우선적으로 축적된다는 사실은 환자에서 FDG의 생리적 분포를 보여주는 도 1a에도시된다. 이 FDG-PET 이미지는 정상적인 조건하에서 대사활성 기관으로 알려진 심장, 뇌 및 간 조직에서 더 높은 섭취를 보여줍니다.
조직의 신진 대사 상태에 있는 다름을 검출하기위한 높은 감도는 변경된 물질 대사가 많은 질병을 위한 중요한 특징이다는 것을 주어진 질병한 조직에서 정상을 차별하기 위한 우수한 방사선 추적자로 FDG를 만듭니다. 이는 단계 IV 비소세포폐암(NSCLC)을 가진 환자의 FDG-PET 이미지를 보여주는 도 1b에서쉽게 묘사된다. 1 차적인 종양뿐만 아니라 전이성 병변에서 증가 된 섭취량이 있습니다. 시각화 외에도 방사선 추적기 섭취의 정량화는 환자의 임상 관리에 중요한 역할을합니다. 표준화된 섭취량(SUV), 대사체량 및 총 병변 글리코리시스(TLG)와 같은 방사선 추적자 섭취 정도를 반영하는 PET 심상으로부터 유래된 정량적 지수는4,5,6의다른 환자 그룹에 대한 중요한 예후 정보를 제공하고 치료 반응을 측정하는 데 사용될 수 있다. 이와 관련하여, FDG-PET 화상 진찰은 종양학 환자 7에서 방사선 요법 및 전신 처리를 개인화하기 위하여 점점 더 이용되고있습니다. 더욱이, 방사선 유도식도염8,폐렴염9 및 전신 염증반응(10)과같은 급성 치료 유도 독성을 모니터링하기 위한 FDG-PET의 사용은 영상 유도 치료 결정을 내리는 데 중요한 정보를 제공하고 있다.
환자의 임상 관리를 위한 PET의 중요한 역할을 감안할 때, PET 심상을 기반으로 치료 결정을 적절히 안내하는 데 이미지 품질과 정량적 정확성이 중요합니다. 그러나 PET 이미지11의정량적 정확도를 손상시킬 수 있는 수많은 기술적 요인이 있습니다. PET에서 이미지 정량화에 크게 영향을 미칠 수 있는 중요한 요소는 다른 방사선 이미징 양식에 비해 PET의 더 긴 획득 시간과 관련이 있으며, 일반적으로 침대 위치당 몇 분. 결과적으로, 환자는 일반적으로 PET 화상 진찰 도중 자유롭게 호흡하도록 지시됩니다. 그 결과 PET 이미지는 호흡 유도 된 운동으로 고통, 흉부 와 상부 복부 내에 있는 장기의 상당한 흐리게 이어질 수 있는. 이러한 호흡 유도 모션 블러링은 진단 및 스테이징을 위해 PET 이미지를 사용할 때 환자의 임상 관리에 영향을 미칠 수 있는 방사성 추적자 섭취의 적절한 시각화 및 정량적 정확도를 크게 손상시킬 수 있으며, 방사선 치료 계획 응용 프로그램에 대한 표적 볼륨 정의 및 치료반응(12)의모니터링에 영향을 미칠 수 있다.
몇몇 호흡기 게이팅 방법은 호흡기 운동 동맥에 대한 PET 영상을 교정하기 위해개발되었다(13) 이러한 메서드는 잠재, 회고 및 데이터 기반 게이팅 전략으로 분류될 수 있습니다. 예비 및 회고적 호흡 게이팅 기술은 전형적으로 PET 이미징14동안 호흡 대리 신호의 획득에 의존한다. 이 호흡 대리 신호는 환자의 호흡 주기를 추적하고 감시하기 위하여 이용됩니다. 호흡기 추적 장치의 예로는 압력센서(12) 또는 광학 추적 시스템(예를 들어, 비디오카메라)을이용한 가슴 벽 소풍의 검출, 호흡공기(16)의온도를 측정하는 열전대, 및 스피로미터가 공기 흐름을 측정하여 환자의폐(17)의부피 변화를 간접적으로 추정하는 것이다.
호흡 게이팅은 일반적으로 이미지 수집 중에 PET 데이터와 함께 대리 신호(지정된 S(t)를 지속적으로 동시에 기록하여 수행됩니다. 획득된 대리 신호를 이용하여, 특정 호흡기 상 또는 진폭 범위(진폭 계 게이팅)에 대응하는 PET 데이터는12,13,18을선택할 수 있다. 위상 기반 게이팅은 그림 2a에묘사된 바와 같이 각 호흡 주기를 고정수의 게이트로 나누어 수행한다. 호흡 게이팅은 화상 재구성에 사용되는 환자의 호흡 주기 동안 특정 단계에서 얻은 데이터를 선택하여 수행됩니다. 유사하게, 진폭 계 게이팅은 도 2b에도시된 바와 같이 호흡 신호의 진폭 범위를 정의하는 데 의존한다. 호흡 신호의 값이 설정된 진폭 범위 내에 떨어지면 해당 PET 목록 모드 데이터가 이미지 재구성에 사용됩니다. 회고적 게이팅 접근 방식의 경우 이미지 수집 후 PET 데이터의 모든 데이터가 수집되고 다시 비닝됩니다. 미래의 호흡기 게이팅 방법은 PET 데이터의 재비닝을 위한 회고적 게이팅 접근법과 동일한 개념을 사용하지만, 이러한 방법은 이미지 수집 중에 데이터를 수집하는 데 의존합니다. 충분한 양의 PET 데이터가 수집되면 이미지 수집이 완료됩니다. 이러한 장래 및 회고적 게이팅 접근법의 어려움은 불규칙한 호흡이 발생할 때 이미지 수집 시간을 크게 연장하지 않고 허용 가능한 이미지 품질을 유지하고있다 13. 이와 관련하여, 위상 기반 호흡기 게이팅 방법은 부적절한 트리거의 거부로 인해 상당량의 PET 데이터를 버릴 수 있는 불규칙한 호흡패턴(13,19)에특히 민감하여 이미지 품질이 크게 저하되거나 이미지 수집 시간의 허용할 수 없는 연장을 초래합니다. 또한, 부적절한 트리거가 허용되는 경우, 호흡기 게이팅 알고리즘의 성능이 이에 따라 PET 이미지로부터의 동작 거부의 효과가 감소될 수 있는데, 이는 호흡기 게이트가 도 2a에묘사된 바와 같이 호흡 주기의 상이한 단계에서 정의된다는 사실로 인해 감소될 수 있다. 실제로, 진폭 기반 호흡기 게이팅은 호흡신호(13)의불규칙한 경우 위상 기반 접근법보다 더 안정적인 것으로 보고되었다. 진폭 기반 호흡 게이팅 알고리즘은 불규칙한 호흡 주파수가 있는 경우에 더 강력하더라도, 이 알고리즘은 호흡 신호의 기준선 표류에 더 민감합니다. 기준선 신호의 드리프트는 환자의 근육 장력(즉, 이미지 수집 중 환자의 전환)이나 호흡 패턴이 변경될 때 여러 가지 이유로 인해 발생할 수 있습니다. 이러한 신호의 기준선 표류를 방지하기 위해 추적 센서를 환자에게 안전하게 부착하고 호흡 신호의 정기적인 모니터링을 수행하기 위해 주의를 기울여야 합니다.
이러한 문제가 알려져 있지만, 기존의 호흡기 게이팅 알고리즘은 이미지 품질에 대한 제한된 제어만 허용하고 일반적으로 환자에게 투여되는 이미지 수집 시간 또는 증가된 양의 방사성 추적자를 필요로 합니다. 이러한 요인은 임상 루틴에서 그러한 프로토콜의 제한된 채택을 초래했습니다. 호흡기 게이트 이미지의 가변 품질과 관련된 이러한 문제를 회피하기 위해, 최적의 호흡기 게이팅(ORG)이라고도 하는 특정 유형의 진폭 계 게이팅 알고리즘이제안되었다. ORG를 통한 호흡기 게이팅을 통해 사용자는 알고리즘에 대한 입력으로 듀티 사이클을 제공하여 호흡기 게이트 이미지의 이미지 품질을 지정할 수 있습니다. 듀티 사이클은 이미지 재구성에 사용되는 획득한 PET 목록 모드 데이터의 백분율로 정의됩니다. 다른 많은 호흡기 게이팅 알고리즘과는 달리,이 개념은 사용자가 직접 재구성 PET 이미지의 이미지 품질을 결정할 수 있습니다. 지정된 듀티 사이클에 기초하여, 최적의 진폭 범위가 계산되며, 이는 전체 호흡 대리 신호의 특정 특성을고려18. 특정 듀티 사이클에 대한 최적 진폭 범위는 호흡기 신호의 지정된(L)에 대한 상이한 값의 선택으로 시작하여 계산됩니다. 선택된 각 하한에 대해, 상부 진폭 한계, 지정된(U)는 호흡 신호가 진폭 범위(L&S(t)&U) 내에 떨어질 때 수집된 데이터로 정의된 선택된 PET 데이터의 합이 지정된 듀티 사이클과 동일하도록 조정된다. 예를 들어, 획득한 PET 리스트모드 데이터의 50% 및 6분의 듀티 사이클의 경우 진폭 범위가 3분(50%)을 포함하도록 조정됩니다. PET 데이터. 최적 진폭 범위(W)는 도 2c12에묘사된 바와 같이 여전히 필요한 양의 PET 데이터(즉, ArgMax([U-L])]를 포함하는 호흡기 게이팅에 사용되는 가장 작은 진폭 범위로 정의된다. 따라서, 의무 주기를 지정함으로써, 사용자는 ORG PET 이미지에 있는 노이즈양과 잔류 모션의 정도 사이의 절충을 한다. 듀티 사이클을 낮추면 소음의 양이 증가하지만 PET 이미지의 잔여 동작 수도 줄어듭니다(그리고 그 반대의 경우도 마찬가지입니다). ORG의 개념과 효력은 이전 보고에서 기술되었더라도, 이 원고의 목적은 임상 사례에서 ORG를 사용할 때 특정 프로토콜에 대한 세부 사항을 임상의에게 제공하는 것입니다. 따라서 임상 이미징 프로토콜에서 ORG의 사용이 설명된다. 환자 준비, 이미지 수집 및 재구성 프로토콜을 포함한 몇 가지 실용적인 측면이 제공됩니다. 또한, 원고는 PET 이미징 중에 호흡기 게이팅을 수행할 때 ORG 소프트웨어의 사용자 인터페이스와 수행 가능한 특정 선택을 다룰 것입니다. 마지막으로, 이전 연구에서와 같이 병변 검출성 및 이미지 정량화에 대한 ORG의 효과에 대해 논의됩니다.

<table><tbody><tr><td>센서 포트, 센서, 블랙 박스, 웨이브 데크, 탄성 밴드, 로드셀 센서 (전체 세트)</td><td>Anzai Medical Co.</td><td>호흡기 게이팅 시스템 AZ-733V</td><td>http://www.anzai-med.co.jp/en/product/item/az733v</td></tr></tbody></table>

진폭 기반 최적의 호흡기 개팅 알고리즘을 사용하여 18f-플루오로옥시옥포도당 양전자 방출 단층 촬영에서 호흡기 운동 유물 관리

Management of Respiratory Motion Artefacts in 18F-fluorodeoxyglucose Positron Emission Tomography using an Amplitude-Based Optimal Respiratory Gating Algorithm

X선 컴퓨터 단층 촬영(CT)과 결합된 양전자 방출 단층 촬영(PET)은 다양한 질병의 정확한 진단 및 임상 준비에 필요한 중요한 분자 이미징 플랫폼입니다. PET 이미징의 장점은 높은 감도와 정확도로 생체 내 수많은 생물학적 과정을 시각화하고 정량화하는 기능입니다. 그러나 PET 이미지의 이미지 품질과 정량적 정확성을 결정하는 여러 가지 요인이 있습니다. 흉부와 상부 복부의 PET 이미징에서 이미지 품질에 영향을 미치는 가장 중요한 요인 중 하나는 호흡 운동으로 인해 해부학 적 구조의 호흡 유발 모션 블러잉이 발생합니다. PET 이미지의 최적의 이미지 품질과 정량적 정확성을 제공하기 위해서는 이러한 유물을 수정해야 합니다.
몇몇 호흡 게이팅 기술은 일반적으로 PET 데이터와 동시에 호흡 신호의 취득에 의지하는, 개발되었습니다. 획득한 호흡 신호를 기반으로, PET 데이터는 무모션 이미지의 재구성을 위해 선택됩니다. 이러한 방법은 PET 이미지에서 호흡기 운동 동맥을 효과적으로 제거하는 것으로 나타났지만, 성능은 획득되는 호흡 신호의 품질에 따라 달라집니다. 이 연구에서는 진폭 기반최적의 호흡기 게이팅(ORG) 알고리즘의 사용이 논의된다. 다른 많은 호흡기 게이팅 알고리즘과는 달리, ORG는 사용자가 재구성된 PET 이미지에서 거부된 모션의 양에 비해 이미지 품질을 제어할 수 있도록 허용합니다. 이는 획득한 대리 신호및 사용자 지정 듀티 사이클(이미지 재구성에 사용되는 PET 데이터의 백분율)에 따라 최적의 진폭 범위를 계산하여 달성됩니다. 최적의 진폭 범위는 이미지 재구성에 필요한 PET 데이터의 양을 포함하는 가장 작은 진폭 범위로 정의됩니다. ORG는 흉부와 상복부의 PET 이미징에서 호흡 유도 된 이미지 의 효과적인 제거를 초래하여 이미지 품질과 정량적 정확성을 향상시키는 것으로 나타났습니다.

PET에서 ORG를 사용하면 호흡으로 인한 이미지 의 흐림이 전반적으로 감소합니다. 예를 들어, 비소세포폐암(NSCLC)을 가진 환자의 임상 평가에서, ORG는 더 많은 폐병변 및 히어/중질림프절(20)의검출을 초래했다. 이는 도 8 및 도 9에서쉽게 입증되며 NSCLC 환자의 비게이트 및 ORG PET 이미지를 보여 주며.
특히, ORG는 림프절의 추가 병변검출이 요구되는 규정된 처리 및 추가 진단 절차에 현저하게 영향을 미칠 수 있는 초기 질병 단계 (I-IIB)를 가진 환자에 있는 관리 변경을 초래했습니다. 이러한 결과는상복부(21)에위치한 병변에 대해 반 데르 구흐트 외(van der Gucht et al.)에 의해 수행된 연구에 의해 확인된다. ORG의 사용은 간 및 perihep...

진폭 기반의 최적의 호흡기 게이팅(ORG)은 임상 18F-플루오로옥시글루코스(FDG) 양전자 방출 단층 촬영(PET) 이미지로부터 호흡기 유발 모션 블러를 효과적으로 제거합니다. 이러한 호흡 동작 동맥에 대한 FDG-PET 이미지를 보정하면 이미지 품질, 진단 및 정량적 정확도가 향상됩니다. 호흡기 운동 동맥의 제거는 PET를 사용하는 환자의 적절한 임상 관리에 중요합니다.

진폭 기반 최적의 호흡기 개팅 알고리즘을 사용하여 18F-플루오로옥시옥포도당 양전자 방출 단층 촬영에서 호흡기 운동 유물 관리

Positron emission tomography (PET) combined with X-ray computed tomography (CT) is an important molecular imaging platform that is required for accurate ...

PET/CT 이미징에서 호흡기 운동 유물의 악화 효과는 오랫동안 잘 인식되어 왔습니다. 최적의 호흡 게이팅은 이러한 모션 아티팩트에 대한 PET/CT 이미지를 보정하는 데 사용되는 방법입니다. 충분한 이미지 품질을 유지하는 것은 대부분의 호흡기 게이팅 알고리즘에 문제가 됩니다.최적의 호흡기 게이팅 알고리즘을 통해 사용자는 충분한 이미지 품질을 유지하고 정의할 수 있습니다. 호흡 동작 아티팩트는 이미지 품질과 정량적 정확도에 큰 영향을 미칠 수 있습니다. 따라서 PET 이미지에서 이러한 아티팩트를 제거하는 것은 진단 정확도와 치료 반응을 모니터링하는 기능을 향상시키는 데 중요합니다.절차를 보여주는 것은 법학, 방사선 및 핵 의학의 학과에서 수석 기술자가 될 것입니다. 방사성 추적기의 투여 전에. 환자의 혈당을 측정하는 것이 중요합니다.환자에게 준비 및 이미징 절차를 설명한 후, 말초 정맥 캐뉼라를 환자의 영양 정맥 중 하나에 삽입하고, 미끼 잠금장치가 있는 3방향 스톱콕 시스템을 식염수 의 20 밀리리터 주사기에 부착한다. 스톱콕을 식염수로 분리하고 스톱콕을 정맥 캐뉼라에 부착합니다. 식염수 10 밀리리터로 캐뉼라의 가래를 확인하고, 삼방향 스톱콕에 방사성 추적기로 주사기를 부착합니다.그런 다음 3방향 스톱콕의 밸브를 돌려 방사선 추적자를 포함하는 주사기에서 주변 정맥 캐뉼라로 유체의 방향이 흐르도록 합니다. 주사기는 특수 텅스텐 차폐 용기에 배치되었습니다. 방사성 추적기를 투여하려면 용기의 주사기 플런저를 천천히 누르는다.모든 트레이서가 배달되었을 때. 식염수를 함유한 주사기가 방사성 추적자 주사기에 연결되는 것과 같이 스톱콕의 밸브를 돌리고 주사기를 플러시하여 식염수 의 주사기 내의 잔류 방사선 추적기를 포획합니다. 그런 다음 스톱콕의 밸브를 돌리고 잔류 방사선 추적기를 포함하는 식염수 플러시를 환자에게 전달합니다.방사성 추적기의 마지막 세척이 투여 된 후, 방사성 추적기 주사기를 제거합니다. 그리고 정맥 캐뉼라를 통해 1킬로그램당 0.5 밀리그램을 전달합니다. furosemide가 전달된 후에, 환자가 그들의 방광을 무효화하기 위하여 환자를 요구하기 전에 50 분 동안 편안한 위치에 쉬게 하십시오.55 분, 스캐너에 환자를 호위하고, 환자가 스캐너 침대에 팔을 들고 supine 위치에 누워있다. 적절한 팔 지지대를 사용하여 환자를 최대한 편안하게 만듭니다. 그리고 환자의 호흡 패턴을 관찰한다.환자의 흉부 또는 상부 복부 주위의 호흡 벨트를 센서로 고정하여 복부 벽 소풍을 육안 검사 후 확인할 수 있도록 하십시오. 그런 다음 후크 및 루프 닫기 시스템을 사용하여 환자 주위의 벨트를 고정하고 스캐너 디스플레이를 확인하여 호흡 신호가 최소 및 최대 범위의 경계 내에 남아 있는지 확인합니다. 환자를 등록한 후 60분 후에 스캐너에서 전신 프로토콜을 선택하고 최적의 게이트 획득 프로토콜을 클릭합니다.스캐너 테이블을 토포그램 을 획득하기 위한 올바른 위치로 이동합니다. 토포그램 의 수집을 시작하려면 스캐너 제어 상자에서 스캐너 시작 키를 누르고 토포그램의 왼쪽 마우스 버튼을 클릭하여 스캔 범위를 설정합니다. 그런 다음 환자의 저용량 CT 스캔을 습득하십시오.다음으로, PET 침대 위치를 호흡 운동에 대해 수정하도록 설정하고 침대 위치에 대한 이미지 녹화 시간을 설정합니다. 획득 매개 변수를 입력하면 스캐너 침대가 다시 시작 위치로 이동될 때까지 이동 키를 누르고 누르고 다시 시작하여 PET 검사를 시작합니다. 취득 하는 동안, 정기적으로 환자와 호흡 신호의 품질을 확인.스캔이 끝나면 호흡 신호가 획득되었는지 확인하고 스캔 재구성을 시작합니다. PET 이미지에서 최적의 게이팅을 사용하면 호흡으로 인한 이미지 의 흐림이 전반적으로 감소합니다. 예를 들어, 비소세포 폐암 환자의 임상 평가에서 최적의 게이팅은 더 많은 폐 병변, 및 절제 림프절의 검출을 초래했다.이 다름은 환자 관리에 중요한 영향을 미칠 수 있습니다,특히 초기 질병 단계를 가진 비 소세포 폐암 환자에서. 최적의 호흡기 게이팅 알고리즘의 중요한 장점은 사용자가 이미지 품질을 결정할 수 있다는 것입니다. 이 그림에서는, 서로 다른 통계적 품질을 가진 두 개의 다른 최상으로 문이 있는 PET 및 비문이 있는 PET 영상을 관찰할 수 있다.최적으로 게이트된 PET 이미지의 통계품질은 35%의 듀티 사이클로 재구성되고 비게이트 동등한 이미지는 일정하게 유지됩니다. 이미지 노이즈와 애완동물 이미지의 모션 거부량 사이의 절충은 듀티 사이클에 의해 결정됩니다. 최적의 호흡기 게이팅 알고리즘을 사용할 때 이미지 품질이 유지되지만, 스캐닝 전에 벨트의 적절한 위치는 고품질의 호흡 신호를 획득하는 데 중요합니다.

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Research

연구

JoVE Journal

Cancer Research

암 연구

진폭 기반 최적 호흡 게이팅 알고리즘을 사용한 18F-플루오로데옥시글루코스 양전자 방출 단층촬영에서 호흡 운동 아티팩트 관리

정위 절제 신체 방사선 요법(SBRT)은 암 종양 표적에 고선량 방사선을 정밀하게 전달하는 것입니다. 새로운 SBRT 플랫폼은 동적 이미지 유도 종양 추적이 가능한 피봇팅 O-링 갠트리 내에 장착된 최초의 짐벌 방사선 가속기를 제공합니다. 여기에서는 폐 표적에 대한 동적 종양 추적에 대해 설명합니다.

정위 절제 바디 방사선 치료에 대한 동적 폐 종양 추적

몸 정위 적 방사선 치료 (SBRT) 종양 제어를 개선 하 고 동시에 독성을 줄일 작은 치료 볼륨 분수 당 높은 방사선 복용량을 전달 하기 위한 엄격한 정확성과 정밀도 요구 한다. 여기, 우리는 현재 임상 편리 하 고 비 침 투 적인 호흡기 모션 관리 프로토콜 SBRT에 대 한 간 전이 대 한.

몸 정위 적 방사선 치료에 대 한 내부 대상 볼륨 메서드를 사용 하 여 간 전이의 치료

여기에서는 MRI로 태아의 혈류를 빠르게 측정하고 동작 보정 및 심장 게이팅을 후향적으로 수행하는 프로토콜을 제시합니다.

자기 공명 영상 및 모션 보상을 통한 인간 태아 혈류 정량화

여기에서는 소형 동물을위한 고해상도 양전자 방출 단층 촬영 / 컴퓨터 단층 촬영을 사용하여 심장 기능 및 형태를 정량화하기위한 실험 이미징 프로토콜을 제시합니다. 마우스와 쥐 모두 고려되어 두 종에 대한 컴퓨터 단층 촬영 조영제의 다양한 요구 사항을 논의합니다.

소형 동물을 위한 고해상도 심장 양전자 방출 단층 촬영/컴퓨터 단층 촬영

여기에서는 폐 환기 및 관류 역학 평가를 위한 조영제가 없는 양성자 MR 기법으로서 위상 분해 기능성 폐 MRI의 구현에 대해 설명합니다. 다양한 분야의 강점과 연령대에 걸쳐 검증되고 적용 가능한 이 제품은 질병 정량화 및 치료 모니터링을 지원함으로써 향후 임상 의사 결정을 향상시킬 수 있습니다.

폐 환기 및 관류(V/Q) 평가를 위한 단계 분해 기능적 폐 MRI

3차원(3D) 위상분해 기능성 폐(PREFUL)는 8분 동안 조력 호흡 및 조영제 무함유 획득을 사용하여 전체 인간 폐 용적의 국소 환기를 정량화할 수 있는 기능적 자기 공명 영상(MRI) 기술입니다. 여기에서는 3D PREFUL 이미징 데이터를 수집하고 분석하기 위한 MR 프로토콜을 제시합니다.

3차원 위상 분해 기능적 폐 자기 공명 영상

초단반향시간(UTE) 자기공명영상(MRI)을 사용하여 폐의 고해상도 구조 이미지를 생성하기 위한 프로토콜이 설명되어 있습니다. 이 프로토콜을 사용하면 자유 호흡 중에 간단한 MRI 펄스 시퀀스를 사용하여 이미지를 획득할 수 있습니다.

Free-Breathing, Self-Gated Ultra-short Echo Time Imaging을 사용한 폐 구조 MRI 

제안된 설정은 쥐와 쥐의 3D 흉부 움직임에 대한 제어된 기계적 환기 및 자기 공명 영상을 허용합니다. 우리는 이 설정을 사용하여 기계적 환기로 인한 호흡근 기능 장애의 기저에 있는 병태생리학을 연구했습니다.

기계 환기된 마우스와 쥐의 호흡 운동에 대한 3D Cine 자기 공명 영상

당사는 당사 연구 기관에서 설계 및 제작한 소형 동물 X선 컴퓨터 단층 촬영(CT) 스캐너 프로토타입인 CrumpCAT의 고유한 후향적 심장 게이팅 방법에 대한 포괄적인 설명을 제공합니다.

프로토타입 소형 동물 X-ray 컴퓨터 단층 촬영기를 사용한 후향적 심장 게이팅

종양 치료 필드 (TTFields)은 낮은 강도, 중간 주파수, 전기장을 교류의 연속적인 비 관혈적 애플리케이션을 통해 전달되는 효과적인 항암 치료 방법이다. TTFields 체외 응용 시스템을 이용하여 세포주 TTFields 애플리케이션 세포 수의 높은 감소를 유도하는 최적의 주파수의 결정을 허용한다.

필드를 치료 종양을 사용하여 암 세포에 대한 최적의 억제 주파수 (TTFields를) 결정

배우세요 최적 호흡기 개팅 알고리즘을 사용하여 18F-FDG PET 영상에서 호흡기 운동 유물을 보정하는 방법을. 이 기술은 영상 품질과 정량적 정확도를 향상시켜 진단 정확성을 높이고 치료 반응 모니터링을 개선합니다.

진폭 기반 최적의 호흡기 개팅 알고리즘을 사용하여 ¹⁸F-플루오로옥시옥포도당 양전자 방출 단층 촬영에서 호흡기 운동 유물 관리

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