radhydРадиационная гигиенаRadiatsionnaya Gygiena = Radiation Hygiene1998-426X2409-9082NIIRG10.21514/1998-426X-2024-17-1-44-53radhyd-1016Research ArticleНаучные статьиScientific articlesГармонизация количественной оценки между ПЭТ/КТ-аппаратами разных поколений: Biograph mCT и Biograph VisionHarmonisation of quantitative assessment between different generation of PET/CT: Biograph mCT and Biograph Visionhttps://orcid.org/0000-0003-2663-9091ПетряковаА. В.PetryakovaA. V.

Петрякова Анастасия Валерьевна – младший научный сотрудник лаборатории радиационной гигиены медицинских организаций Санкт-Петербургского научно-исследовательского института радиационной гигиены имени профессора П.В. Рамзаева;

инженер по радиационной безопасности, Городская больница № 40 Курортного района

 197101,  Санкт-Петербург, ул. Мира, д. 8

Anastasia V. Petryakova – junior researcher, Saint-Petersburg Research Institute of Radiation Hygiene after Professor P.V. Ramzaev;

radiation safety engineer, The City Hospital No 40 of the Kurortny District

Mira Str., 8, Saint-Petersburg, 197101

nastya.petryakova@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0001-9153-3061ЧипигаЛ. А.ChipigaL. A.

Чипига Лариса Александровна – кандидат технических наук, научный сотрудник лаборатории радиационной гигиены медицинских организаций Санкт-Петербургского научно-исследовательского института радиационной гигиены имени профессора П.В. Рамзаева ; научный сотрудник Российского научного центра радиологии и хирургических технологий имени академика А.М. Гранова ; доцент кафедры ядерной медицины и радиационных технологий Национального медицинского исследовательского центра им. В.А. Алмазова 

Санкт-Петербург

Larisa A. Chipiga – Ph.D., research fellow, Saint-Petersburg Research Institute of Radiation Hygiene after Professor P.V. Ramzaev; research fellow, A.M. Granov Russian Scientific Center of Radiology and Surgical Technologies; docent, Almazov National Medical Research Centre 

Saint-Petersburg

АндреевГ. И.AndreevG. A.

Андреев Георгий Ильич – заместитель генерального директора по развитию и внедрению новых медицинских технологий

Санкт-Петербург

Georgy I. Andreev – deputy of general director for the development and implementation of new medical technologies

 Saint-Petersburg

https://orcid.org/0000-0001-7723-8242ГромоваЕ. А.GromovaE. A.

Громова Елена Анатольевна – заведующая отделением тераностики 

Санкт-Петербург

Elena A. Gromova – head of theranostics department

Saint-Petersburg

https://orcid.org/0000-0003-0463-9832КатаеваГ. В.KataevaG. V.

Катаева Галина Вадимовна – кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник лаборатории радиофармацевтических технологий Российского научного центра радиологии и хирургических технологий имени академика А.М. Гранова; инженер по радиобезопасности Медицинского института Березина Сергея

Санкт-Петербург

Galina V. Kataeva – Ph.D., leading researcher, Laboratory of Radiopharmaceutical Technologies, Granov Russian Research Center of Radiology and Surgical Technologies ; radiation safety engineer, Medical Institute named after Berezin Sergey

Saint-Petersburg

КовалевК. В.KovalevK. V.

Ковалев Кирилл Валерьевич – руководитель группы радиобезопасности 

Санкт-Петербург

Kirill V. Kovalev – head of the radiation safety group

Saint-Petersburg

https://orcid.org/0000-0001-6107-4247ОнищенкоС. С.OnischenkoS. S.

Онищенко София Сергеевна – медицинский физик отделения радионуклидной терапии и диагностики

Москва

Sofia S. Onischenko – medical physicist of the radionuclide therapy and diagnostics department

Moscow

https://orcid.org/0000-0002-3975-1130БезумоваЕ. В.BezumovaE. V.

Безумова Елизавета Витальевна – инженер и медицинский физик отделения радионуклидной диагностики № 2 

 Москва

Elizaveta V. Bezumova – engineer and medical physicist of the radionuclide diagnostic department No 2

 Moscow

Санкт-Петербургский научно-исследовательский институт радиационной гигиены имени профессора П.В. Рамзаева, Федеральная служба по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека; Городская больница № 40 Курортного районаРоссияSaint-Petersburg Research Institute of Radiation Hygiene after Professor P.V. Ramzaev, Federal Service for Surveillance on Consumer Rights Protection and Human Wellbeing; The City Hospital No 40 of the Kurortny DistrictRussian FederationСанкт-Петербургский научно-исследовательский институт радиационной гигиены имени профессора П.В. Рамзаева, Федеральная служба по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека; Российский научный центр радиологии и хирургических технологий имени академика А.М. Гранова; Национальный медицинский исследовательский центр им. В.А. АлмазоваРоссияSaint-Petersburg Research Institute of Radiation Hygiene after Professor P.V. Ramzaev, Federal Service for Surveillance on Consumer Rights Protection and Human Wellbeing; A. Granov Russian Scientific Center of Radiology and Surgical Technologies of the Ministry of Health of the Russian Federation; Almazov National Medical Research Centre of the Ministry of HealthRussian FederationМедицинский институт Березина СергеяРоссияMedical Institute named after Berezin SergeyRussian FederationРоссийский научный центр радиологии и хирургических технологий имени академика А.М. Гранова, Министерство здравоохранения Российской Федерации; Медицинский институт Березина СергеяРоссияA. Granov Russian Scientific Center of Radiology and Surgical Technologies of the Ministry of Health of the Russian Federation; Medical Institute named after Berezin SergeyRussian FederationМосковский научно-исследовательский онкологический институт имени П.А. Герцена – филиал Национального медицинского исследовательского центра радиологии, Министерство здравоохраненияРоссияP. Hertsen Moscow Oncology Research Institute – branch of National Medical Research Radiological Centre of the Ministry of HealthRussian FederationНациональный медицинский исследовательский центр онкологии имени Н.Н. Блохина, Министерство здравоохраненияРоссияNational Medical Research Radiological Centre of the Ministry of HealthRussian Federation2024200420241714453Copyright © Петрякова А.В., Чипига Л.А., Андреев Г.И., Громова Е.А., Катаева Г.В., Ковалев К.В., Онищенко С.С., Безумова Е.В., 20242024Петрякова А.В., Чипига Л.А., Андреев Г.И., Громова Е.А., Катаева Г.В., Ковалев К.В., Онищенко С.С., Безумова Е.В.Petryakova A.V., Chipiga L.A., Andreev G.A., Gromova E.A., Kataeva G.V., Kovalev K.V., Onischenko S.S., Bezumova E.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.radhyg.ru/jour/article/view/1016

Использование современных позитронных эмиссионных томографов, в частности, с цифровыми детекторами, позволяет получать изображение с лучшим качеством, повышает выявляемость патологических очагов малых размеров, а также позволяет снизить время сканирования и вводимую пациенту активность, что приводит к снижению дозы облучения пациента. Однако значения количественных параметров изображения смещаются вверх, что может приводить к значимым различиям с количественной оценкой, полученной на аппарате предыдущего поколения. Для сопоставления количественных оценок, полученных на аппаратах разных поколений, требуется проведение процедур, направленных на достижение сопоставимости (гармонизацию) количественных параметров изображения, совместно с регулярным контролем качества выполнения исследования. Цель настоящей работы – сравнение разных методик гармонизации количественных параметров изображений на примере гармонизации 2 аппаратов: Biograph mCT 128 и Biograph Vision 600. На аппаратах было проведено сканирование фантома NEMA IEC Body, заполненного раствором 18F, в режиме списка в 2 положениях кровати с перекрытием в области сфер в течение 5 мин на 1 положение кровати. При анализе изображений для каждой сферы фантома определяли коэффициент восстановления, который использовали для гармонизации. Гармонизация Vision и mCT была проведена двумя методами: подбор гармонизированных параметров реконструкции и использование технологии EQ.PET. Считали, что допустимый интервал расхождений, полученных коэффициентов восстановления на аппарате Vision с аппаратом mCT: ±10%. Значения коэффициентов восстановления, полученные для реконструкции 4 итерации и 5 подмножеств, ToF+PSF, Гаусс 7 мм, матрица 220×220 полностью укладываются в 20% интервал. Полученные значения коэффициентов восстановления с применением EQ = 6 мм (оптимальное значение) укладываются в 20% интервал, за исключением очагов диаметром 10 и 13 мм. Оба рассматриваемых метода гармонизации позволяют приблизить значения количественной оценки, однако применение технологии EQ.PET ограничено для очагов малых размеров. При этом метод гармонизации, подразумевающий подбор гармонизированных параметров реконструкции, является наиболее широко применяемым, а технология EQ.PET позволяет гармонизировать количественную оценку без использования нескольких протоколов ре[1]конструкции и потерь в визуализирующей способности.

The usage of modern positron emission tomography scanners, in particular with digital detectors, allows obtaining images with better quality, increases the detection of small pathological lesions, reduces scanning time and the activity administered to the patient which leads to a decrease of patient dose as well. However, the values of the quantitative image parameters shift upward, which can lead to significant differences with the quantitative assessment obtained on the previous generation device. In order to compare quantitative assessments obtained on different generations of PET/CT, it is necessary to harmonise quantitative image parameters and perform regular quality control. The aim of current work is the comparison of different methods for harmonization of quantitative image parameters on the example of harmonisation of two PET/CT: Biograph mCT 128 and Biograph Vision 600. NEMA IEC Body phantom filled with 18F solution was scanned in Listmode in two bed positions with overlap in the sphere area during five minutes per bed position. Recovery coefficient used for harmonisation was measured for each sphere of the phantom. Harmonisation between Vision and mCT was performed using two methods: choosing of harmonised reconstruction parameters and EQ.PET technology. The acceptable divergence range between the recovery coefficients for Vision and for mCT is ±10% (20% range). The recovery coefficients measured for reconstruction: 4 iterations and 5 subsets, ToF+PSF, Gaussian 7 mm, matrix 220x220 completely fit within the 20% range. The recovery coefficients measured using EQ = 6 mm (optimal value) fit within the 20% range except the spheres with a diameter of 10 and 13 mm. Both harmonisation methods allow to approximate the quantitative assessment/ However, EQ.PET has limitations for the small lesions. Choosing harmonised reconstruction parameters is the mostwidely used harmonisation method; the EQ.PET allows to harmonise quantitative assessment without the use of multiple reconstruction protocols and losses in visualization ability

позитронная эмиссионная томографияBiograph mCT 128Biograph Vision 600гармонизация количественной оценкипараметры реконструкцииEQ.PETфантом NEMA IEC Bodypositron emission tomographyBiograph mCT 128Biograph Vision 600harmonization of quantitative assessmentreconstruction parametersEQ.PETNEMA IEC Body phantomРабота выполнена в рамках отраслевой программы Роспотребнадзора «Разработка и научное обоснование комплекса мер по обеспечению радиационной защиты в ядерной медицине».The work was performed as a part of the program of Federal Service for Surveillance on Consumer Rights Protection and Human Wellbeing “Development and scientific justification of a set of measures to ensure radiation protection in nuclear medicine”ReferencesRijnsdorp S., Roef M.J., Arends A.J. Impact of the Noise Penalty Factor on Quantification in Bayesian Penalized Likelihood (Q.Clear) Reconstructions of 68Ga-PSMA PET/ CT Scans // Diagnostics (Basel). 2021.Vol. 11, No 5. P. 847. doi: 10.3390/diagnostics11050847.Rijnsdorp S, Roef MJ, Arends AJ. Impact of the Noise Penalty Factor on Quantification in Bayesian Penalized Likelihood (Q.Clear) Reconstructions of 68Ga-PSMA PET/CT. Scans. Diagnostics (Basel). 2021;11(5):847. doi: 10.3390/diagnostics11050847.Mansor S., Pfaehler E., Heijtel D. et al. Impact of PET/CT system, reconstruction protocol, data analysis method, and repositioning on PET/CT precision: An experimental evaluation using an oncology and brain phantom // Medical Physics. 2017. Vol. 44, No 12. P. 6413-6424. doi: 10.1002/mp.12623Mansor S, Pfaehler E, Heijtel D, Lodge MA, Boellaard R, Yaqub M. Impact of PET/CT system, reconstruction protocol, data analysis method, and repositioning on PET/CT precision: An experimental evaluation using an oncology and brain phantom. Medical Physics. 2017;44(12): 6413-6424. doi: 10.1002/mp.12623.Чипига Л.А., Звонова И.А., Рыжкова Д.В. и др. Уровни облучения пациентов и возможные пути оптимизации ПЭТ-диагностики в России // Радиационная гигиена. 2017. Т. 10, № 4. С. 31-43. https://doi.org/10.21514/1998-426X-2017-10-4-31-43.Chipiga LA, Zvonova IA, Ryzhkova DV, Menkov MA, Dolgushin МB. Levels of patient exposure and a potential for optimization of the pet diagnostics in the Russian Federation. Radiatsionnaya Gygiena = Radiation Hygiene. 2017;10(4): 31-43. (In Russian).Tsai Y.J., Liu C. Pitfalls on PET/CT Due to Artifacts and Instrumentation // Seminars in Nuclear Medicine. 2021. Vol. 51, No 6. P. 646-656. doi: 10.1053/j.semnuclmed.2021.06.015.Tsai YJ, Liu C. Pitfalls on PET/CT Due to Artifacts and Instrumentation. Seminars in Nuclear Medicine. 2021;51(6): 646-656. doi: 10.1053/j.semnuclmed.2021.06.015.Akamatsu G., Ishikawa K., Mitsumoto K. et al. Improvement in PET/CT image quality with a combination of point-spread function and time-of-flight in relation to reconstruction parameters // Journal of Nuclear Medicine. 2012. Vol. 53, No 11. P. 1716-22. doi: 10.2967/jnumed.112.103861.Akamatsu G, Ishikawa K, Mitsumoto K, Taniguchi T, Ohya N, Baba S, et al. Improvement in PET/CT image quality with a combination of point-spread function and timeof-flight in relation to reconstruction parameters. Journal of Nuclear Medicine. 2012;53(11): 1716-22. doi: 10.2967/jnumed.112.103861.Hsu D.F.C., Ilan E., Peterson W.T. et al. Studies of a NextGeneration Silicon-Photomultiplier-Based Time-of-Flight PET/CT System // Journal of Nuclear Medicine. 2017. Vol. 58, No 9. P. 1511-1518. doi: 10.2967/jnumed.117.189514.Hsu DFC, Ilan E, Peterson WT, Uribe J, Lubberink M, Levin CS. Studies of a Next-Generation Silicon-PhotomultiplierBased Time-of-Flight PET/CT System. Journal of Nuclear Medicine. 2017;58(9): 1511-1518. doi: 10.2967/jnumed.117.189514.Gnesin S., Kieffer C., Zeimpekis K. et al. Phantom-based image quality assessment of clinical 18F-FDG protocols in digital PET/CT and comparison to conventional PMTbased PET/CT // European Journal of Nuclear Medicine and Molecular Imaging Physics. 2020. Vol. 7, No 1. https://doi.org/10.1186/s40658-019-0269-4/Gnesin S, Kieffer C, Zeimpekis K, Papazyan JP, Guignard R, Prior JO, et al. Phantom-based image quality assessment of clinical 18F-FDG protocols in digital PET/CT and comparison to conventional PMT-based PET/CT. European Journal of Nuclear Medicine and Molecular Imaging Physics. 2020;7(1). https://doi.org/10.1186/s40658-019-0269-4/.Taniguchi T., Akamatsu G., Kasahara Y. et al. Improvement in PET/CT image quality in overweight patients with PSF and TOF // Annals of Nuclear Medicine. 2015. Vol. 29, No 1. P. 71-7. doi: 10.1007/s12149-014-0912-z.Taniguchi T, Akamatsu G, Kasahara Y, Mitsumoto K, Baba S, Tsutsui Y, et al. Improvement in PET/CT image quality in overweight patients with PSF and TOF. Annals of Nuclear Medicine. 2015;29(1): 71-7. doi: 10.1007/s12149-014-0912-z.Alberts I., Sachpekidis C., Prenosil G. et al. Digital PET/CT allows for shorter acquisition protocols or reduced radiopharmaceutical dose in [18F]-FDG PET/CT // Annals of Nuclear Medicine. 2021. Vol. 35. P. 485–492. https://doi.org/10.1007/s12149-021-01588-6.Alberts I, Sachpekidis C, Prenosil G, Viscione M, Bohn KP, Mingels C, et al. Digital PET/CT allows for shorter acquisition protocols or reduced radiopharmaceutical dose in [18F]-FDG PET/CT. Annals of Nuclear Medicine. 2023;35: 485–492. https://doi.org/10.1007/s12149-021-01588-6.Boellaard R. Standards for PET image acquisition and quantitative data analysis. Journal of Nuclear Medicine. 2009. Vol. 50, Suppl. 1. P. 11S-20S. doi: 10.2967/jnumed.108.057182.Boellaard R. Standards for PET image acquisition and quantitative data analysis. Journal of Nuclear Medicine. 2009;50(1): 11S-20S. doi: 10.2967/jnumed.108.057182.Lasnon C., Desmonts C., Quak E. et al. Harmonizing SUVs in multicentre trials when using different generation PET systems: prospective validation in non-small cell lung cancer patients // European Journal of Nuclear Medicine and Molecular Imaging. 2013. Vol. 40, No 7. P. 985-96. doi: 10.1007/s00259-013-2391-1.Lasnon C, Desmonts C, Quak E, Gervais R, Do P, Dubos-Arvis C, et al. Harmonizing SUVs in multicentre trials when using different generation PET systems: prospective validation in non-small cell lung cancer patients. European Journal of Nuclear Medicine and Molecular Imaging. 2013;40(7): 985- 96. doi: 10.1007/s00259-013-2391-1.Boellaard R., Delgado-Bolton R., Oyen W.J. et al. European Association of Nuclear Medicine (EANM). FDG PET/CT: EANM procedure guidelines for tumour imaging: version 2.0 // European Journal of Nuclear Medicine and Molecular Imaging. 2015. Vol. 42, No 2. P. 328-54. doi: 10.1007/s00259-014-2961-x.Boellaard R, Delgado-Bolton R, Oyen WJ, Giammarile F, Tatsch K, Eschner W, et al. European Association of Nuclear Medicine (EANM). FDG PET/CT: EANM procedure guidelines for tumour imaging: version 2.0. European Journal of Nuclear Medicine and Molecular Imaging. 2015;42(2): 328- 54. doi: 10.1007/s00259-014-2961-x.EARL FDG-PET/CT accreditation programme. In: Research for Life. European Association of Nuclear Medicine. URL: https://earl.eanm.org/about/ (Дата обращения: 22.01.2024).EARL FDG-PET/CT accreditation programme. In: Research for Life. European Association of Nuclear Medicine. Available from: https://earl.eanm.org/about/ (Accessed: 22.01.2024).Matthew Kelly. EQ.PET: Achieving NEMA-referenced SUV Across Technologies. Siemens White paper: Munich, 2014.Matthew Kelly. EQ.PET: Achieving NEMA-referenced SUV Across Technologies. Siemens White paper: Munich; 2014.Чипига Л.А., Водоватов А.В., Катаева Г.В. и др. Современные подходы к обеспечению качества диагностики в позитронно-эмиссионной томографии // Медицинская физика. 2019. Т. 82, № 2. С. 78–92.Chipiga LA, Vodovatov AV, Kataeva GV, Ryzhkova DV, Dolgushin MB, Menkov MA, et al. Proposals of Quality Assurance in Positron Emission Tomography in Russia. Meditsinskaya fizika = Medical Physics. 2019;82(2): 78–92. (In Russian).NEMA Standards Publication NU 2-2018: Performance Measurements of Positron Emission Tomographs (PETS). National Electrical Manufacturers Association (NEMA): Washington, 2018.NEMA Standards Publication NU 2-2018: Performance Measurements of Positron Emission Tomographs (PETS). National Electrical Manufacturers Association (NEMA): Washington; 2018.Rubello D., Colletti P.M. SUV Harmonization Between Different Hybrid PET/CT Systems // Clinical Nuclear Medicine. 2018. Vol. 43, No 11. P. 811-814. doi: 10.1097/RLU.0000000000002284.Rubello D, Colletti PM. SUV Harmonization Between Different Hybrid PET/CT Systems. Clinical Nuclear Medicine. 2018;43(11): 811-814. doi: 10.1097/RLU.0000000000002284.Ferretti A., Chondrogiannis S., Rampin L. et al. How to harmonize SUVs obtained by hybrid PET/CT scanners with and without point spread function correction // Physics in Medicine & Biology. 2018. Vol. 63, No 23. P. 235010. doi: 10.1088/1361-6560/aaee27.Ferretti A, Chondrogiannis S, Rampin L, Bellan E, Marzola MC, Grassetto G, et al. How to harmonize SUVs obtained by hybrid PET/CT scanners with and without point spread function correction. Physics in Medicine & Biology. 2018;63(23): 235010. doi: 10.1088/1361-6560/aaee27.Lasnon C., Salomon T., Desmonts C. et al. Generating harmonized SUV within the EANM EARL accreditation program: software approach versus EARL-compliant reconstruction // Annals of Nuclear Medicine. 2017. Vol. 31, No 2. P. 125-134. doi: 10.1007/s12149-016-1135-2.Lasnon C, Salomon T, Desmonts C, Dô P, Oulkhouir Y, Madelaine J, et al. Generating harmonized SUV within the EANM EARL accreditation program: software approach versus EARL-compliant reconstruction. Annals of Nuclear Medicine. 2017;31(2): 125-134. doi: 10.1007/s12149-016-1135-2.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.