Гармонизация количественной оценки между ПЭТ/КТ-аппаратами разных поколений: Biograph mCT и Biograph Vision

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.

1. Rijnsdorp 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.

2. 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.12623

3. 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.

4. 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.

5. 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.

6. 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.

7. 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/

8. 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.

9. 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.

10. 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.

11. 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.

12. 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.

13. 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).

14. Matthew Kelly. EQ.PET: Achieving NEMA-referenced SUV Across Technologies. Siemens White paper: Munich, 2014.

15. 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.

16. NEMA Standards Publication NU 2-2018: Performance Measurements of Positron Emission Tomographs (PETS). National Electrical Manufacturers Association (NEMA): Washington, 2018.

17. 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.

18. 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.

19. 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.