Abstract
Åndedretts bevegelse fører til usikkerhet i svulst kanter på hver computertomografi (CT) eller positronemisjonstomografi (PET) bilder og forårsaker forskyvning når du registrerer PET og CT-bilder. Dette fenomenet kan føre stråling onkologer å avgrense tumorvolumet unøyaktig i strålebehandling behandling planlegging. Hensikten med denne studien var å analysere radiologi applikasjoner ved hjelp av interpolert gjennomsnittlig CT (IACT) som demping korreksjon (AC) for å minske forekomsten av dette scenariet. Tretten ikke-småcellet lungekreft pasienter ble rekruttert til stede sammenligningsstudie. Hver pasient hadde full-inspirasjon, full-utløps CT-bilder og gratis puste PET-bilder av en integrert PET /CT scan. IACT for AC i PET
IACT ble brukt til å redusere PET /CT forskyvning. Den standardiserte opptak verdi (SUV) korreksjon med en lav strålingsdose ble brukt, og det tumorvolumet avgrensing ble sammenlignet med de fra HCT /PET
HCT. Den forskyvning mellom PET
IACT og IACT ble redusert i forhold til forskjellen mellom PET
HCT og HCT. Utvalget av svulst bevegelse var fra 4 til 17 mm i pasient kohort. For HCT og PET
HCT, korreksjon var fra 72% til 91%, mens for IACT og PET
IACT, korreksjon var fra 73% til 93% (* p 0,0001). Maksimums- og minimums forskjeller i SUV
max var 0,18% og 27,27% for PET
HCT og PETIACT hhv. De største prosentvise forskjeller i tumorvolum mellom HCT /PET og IACT /PET ble observert i svulster som ligger i den laveste flik av lunge. Intern tumorvolum definert av funksjonell informasjon ved hjelp IACT /PET
IACT fusion bilder for lungekreft vil redusere unøyaktighet av tumor avgrensing i strålebehandling planlegging
Citation. Wang YC, Tseng HL, Lin YH, Kao CH, Huang WC, Huang TC (2013) forbedring av interne Tumor Volum av ikke-småcellet lungekreft pasienter til strålebehandling Planlegging Bruke Interpolert Gjennomsnittlig CT PET /CT. PLoS ONE 8 (5): e64665. doi: 10,1371 /journal.pone.0064665
Redaktør: Nils Cordes, Dresden teknologiske universitet, Tyskland
mottatt: 11 februar 2013; Godkjent: 18 april 2013; Publisert: May 16, 2013
Copyright: © 2013 Wang et al. Dette er en åpen-tilgang artikkelen distribueres under betingelsene i Creative Commons Attribution License, som tillater ubegrenset bruk, distribusjon og reproduksjon i ethvert medium, forutsatt den opprinnelige forfatteren og kilden krediteres
Finansiering:. Denne studien ble finansielt støttet av Kina Medical University. Finansiører hadde ingen rolle i studiedesign, datainnsamling og analyse, beslutning om å publisere, eller utarbeidelse av manuskriptet
Konkurrerende interesser:.. Forfatterne har erklært at ingen konkurrerende interesser eksisterer
Innledning
PET /CT kombinerer F
18-FDG positronemisjonstomografi (PET), og computertomografi (CT) bilder med både funksjonelt og anatomisk informasjon gir en mer presis diagnostikk referanse for tumorvolumet, tumor steder og svulst iscenesettelse. Derfor har PET /CT blitt stadig mer brukt for mål-volum avgrensing i radioterapi behandling planlegging (RTP) for å levere den optimale strålingsdose til tumorer og for å redusere stråledosen til omkringliggende normale vev [1] – [3]. Reduksjonen av intra- og inter-observatør variasjonen i målvolumet avgrensing av contouring med PET /CT har også blitt rapportert i tidligere studier [4] – [5]. Dessuten er et nyttig PET avbildning redskap for å differensiere mellom inflammasjon og malignance, slik som lunge atelektase, mediastinum lymfadenopati, og fjernmetastaser [6]. Innlemmelsen av PET informasjon i RTP sammen med CT-basert brutto tumorvolumet kan forbedre definisjonen av tumorvolum og har vært mye brukt i strålebehandling.
respirasjon produserer ekstra variasjon i bildediagnose og målet kontur for stråleterapi i thorax malignitet. CT kan gi høy romlig informasjon og demping korreksjon for PET i PET /CT. Imidlertid fører respiratorisk bevegelse usikkerhet i tumor kantene på hver CT eller PET-bilder og forårsaker forskyvning når du registrerer PET og CT-bilder. Følgelig kan dette fenomenet påvirke onkologi ved forsøk på å avgrense tumorvolum nøyaktig i RTP [3], [7] – [9]
Mange studier har bedret forskyvning i PET /CT fusjon bilde på grunn av respirasjon av. ved hjelp av gated (4D) avbildningsteknikker [3], [10] – [12]. Med gated teknologiske hjelpemidler, reduksjon av bevegelsesartefakter og økning i nøyaktigheten av tumorvolumet og lokalisasjon avgrensning sammenlignet med ikke-gated PET ble oppnådd. Videre har vi tidligere foreslått en interpoleringsmetode med interpolert gjennomsnittlig CT (IACT) for demping korreksjon (AC) for å redusere PET /CT forskyvning [12] – [13]. Ved hjelp av IACT avbildning, kan standardiserte opptak (SUV) korrigeres med en lavere strålingsdose sammenlignet med anvendelsen av gated avbildning. I den foreliggende undersøkelse, er sammenligningen av tumorvolumer for RTP rapportert. Vi vurderer forskjellene i tumorvolum mellom 3D PET /CT og PET /IACT og evaluere SUVmax endringer i form av svulst steder.
Materialer og metoder
Pasient utvalg
med IRB godkjennelse (DMR98-IRB-171-1) for bruk av 4D PET /CT til tumor avgrensing i RTP, tretten ikke-småcellet lungekreft pasienter ble rekruttert til denne sammenligningen studien. Alle pasienter signert skriftlig, informert samtykke. Det var 9 svulster i den øvre flik og 4 svulster i den nedre flik. De kliniske kjennetegn er oppsummert i tabell 1.
PET /CT
FDG-PET /CT-skanning ble oppnådd for svulst staging arbeids-ups før kreftbehandling. Alle pasienter hadde gjennomgått standard prosedyre for PET /CT (PET /CT-16 skive, Discovery STE, GE Medical System, Milwaukee, Wisconsin USA) skanning. Pasientene ble injisert med 370 MBq av 18F-FDG og hvilte i farmakokinetikken opptak periode. De opprinnelige data inkludert en rekke spiralformede CT (HCT), to ekstreme faser CT som anses full utløp og full inspirasjon CT og en hel kropp PET. HCT bilder oppnådd med 120 kVp, variabel mA (30-210 mA), 1.75:1 pitch, 8 × 3,75 mm x-ray collimation og 0,5 portal rotasjon tid og gated CT ble kjøpt under de samme betingelsene. PET data ble kjøpt til sengen posisjon 3 min per 15 cm; demping korrigering av PET
HCT og PET
IACT utnyttes HCT og IACT hhv.
Tumor bevegelse og interpolert gjennomsnittlig CT
Vi har tidligere foreslått en IACT metode fra 4D-CT i sammenligning med 4D-Cine CT [12]. IACT er en robust, nøyaktig lav dose alternativ til CACT og fungerer godt for et stort spekter av luftveisbevegelses amplituder, som ble rapportert i en simuleringsstudie [13]. The full-inspirasjon og full-utløps CT setter som to-ekstrem-fase bilder ble brukt til å generere bevegelse kart ved hjelp av den optiske flyten metode (OFM), en deformerbar bilderegistrering algoritme [14]. Den totale bevegelsesområde for hver voxel i bevegelse fremover kartet er likt fordelt i 4 intervaller, noe som resulterer i 3 sett med interpolerte CT (IKT) bildesett som på midten av fasene fra inspirasjon til utløp. (Figur 1). De 3 interpolert faser sammen med de to opprinnelige faser, inkludert ett innånding og utløp, komponere en komplett åndedrettssyklusen. Disse 5 fasene i gjennomsnitt å generere IACT for AC på PET data. Den konklusjon at stråledosen ved hjelp IACT kan reduseres med 85% sammenlignet med den 4D-CT ble rapportert i tidligere studie [12] – [13]. IACT tjener som en lav-dose alternativ til 4D-CT. Den OFM beregningen var følgende: hvor n er antall gjentakelser,
v
(n) er gjennomsnittshastigheten drevet fra de omkringliggende lydelementer,
f (x, y, z, t )
er deriverbar bildeintensitet i posisjon
(x, y, z)
ved
t
, og α er vektfaktor med en empirisk verdi på 5. de oppgitte ligningene brukes for å estimere den forskyvning for tumor bevegelse mellom full-utløp og full-inspirasjon.
medførte deformasjon matriks blir deretter anvendt for å interpolere fasene i mellom med fire like store romlige trinn. Den IACT er gjennomsnittet av de to opprinnelige faser og de interpolerte 3 faser (IKT) for demping korreksjon i PET gjenoppbygging.
Tumor volumanalyse
En erfaren stråling avgrenset onkolog manuelt intern tumor volum (TV) for alle pasienter på HCT, IACT med fusion bilder av den enkelte PET
HCT og PET
IACT. Tumorvolumer fra HCTs (TV
HCT) og fra IACTs (TV
IACT) besto av kontrollgruppen og eksperimentgruppen. Tumorvolumer avgrenset med CT ved hjelp av CT /PET-fusjons informasjon ble sammenlignet med den prosentvise forskjell, som ble beregnet ved hjelp av ligningen. Vi vurderte også likheten mellom HCT /PET
HCT og IACT /PET
IACT fusion bilder ved hjelp av forholdet mellom krysset til foreningen av TV. Korrelasjonen for sammen TV er definert som, der A og B er de forskjellige tumorvolumer fra CT-basert og PET-baserte bilder [15]. Metabolic rate av glukose, SUV
max fra FDG-PET, ble også brukt til å representere fysiologi informasjon innen tumorvolumet.
Resultater
Figur 2 viser PET /CT fusjon for svulst kontur avgrensing. Pilene viser mismatch observert i PET
HCT /HCT fusjon mellom PET
HCT og HCT vises i (A) på tvers (B) koronale og (C) sagittale visninger. Riktig bilde fusjon med forskyvning reduksjon på PET
IACT og IACT representerer (D) på tvers (E) koronale og (F) sagittal visning. Tabell 2 viser brutto tumorvolumer HCT /PET
HCT og IACT /PET
IACT, sammen med estimering av svulsten bevegelse, og korrigering av HCT med PET
HCT og IACT med PET
IACT. Median (spredning) tumorvolumet for HCT /PET var 31 (4-169) ml, mens for tilsvarende IACT /PET
IACT mediantumorvolumet var 26 (3-149). Median svulst forskjell for HCT /PET
HCT og IACT /PET
IACT var 14% høyere (range 5-24%). Utvalget av svulst bevegelse var 4-17 mm. HCT og PET
HCT korreksjon var fra 72% til 91%, mens IACT og PET
IACT var fra 73% til 93% (* p 0,0001). Tabell 3 viser SUV
max måling for hver svulst fra PET
HCT og PET
IACT. Median SUV
max var omtrent 9,65 (1,98 til 8,77) og 9,53 (1,97 til 18,59) for PET
HCT og PETIACT hhv. Maksimums- og minimums forskjeller mellom SUV
max var 0,18% og 27,27%, henholdsvis.
Pilene viser mismatch observert i PET
HCT /HCT fusjon mellom PET
HCT og HCT, viser (A) tverrgående (B) koronale og (C) sagittal visning. Bildet fusjon med PET
IACT og IACT er sett i (D) på tvers (E) koronale og (F) sagittal visning.
Diskusjoner
IACT brukes til demping i PET er i stand til å løse CT /PET fusjon forskyvning av thorax svulster forårsaket av respirasjon. I denne studien har vi undersøkt muligheten tumorvolumet avgrensings hjelp IACT /PET
IACT for RTP i Tabell 2. Sammenlignet med tumorvolumet bestemmes av HCT /PET, større TVer ble observert i alle fag, og den prosentvise forskjellen var fra 5% til 24%. For PET, er bilde fås i flere pustesykluser og det representerer et tids gjennomsnittlig kartet. HCT oppnås i løpet av en meget kort periode, avhengig av maskinen. Svulsten vises i HCT og PET-bilder uten å ta hensyn respiratorisk bevegelse korreksjon, noe som øker usikkerheten av tumor grensene [3]. Derfor er isotropisk forlengelse av det indre tumorvolumet vanligvis benyttes for tilstrekkelig dekning av tumorer. Vurderer svulsten konturen korrigering mellom CT og PET, IACT og PET
IACT er bedre korrelert enn HCT og PET
HCT. Fordi IACT /PET
IACT hjelpemidler i å definere tumorvolumet for RTP, tumorvolumet avgrensing kan utføres mer nøyaktig.
thorax tumorvolumet definert ved sin funksjonelle region ved hjelp av PET for RTP er fortsatt begrenset av respiratorisk bevegelse , noe som ofte øker den virkelige tumorstørrelse og reduserer SUV. Flere undersøkelser tyder på at gated PET /CT er en bedre løsning for å definere den fysiologiske utstrekning bevegelige tumorer og for å forbedre RTP for lungekreft [15] – [16]. I vår studie, økningen av SUV
max i PET
IACT forhold til PET
HCT var ikke opplagt, som kan sees i Tabell 3. Vi fant at årsaken til dette problemet var på grunn av lav elektrontetthet som følge av IACT i de gjennomsnittlige IKT. Fordi SUV for PET er basert på dempningskoeffisienten i form av elektrontetthet, økningen i SUV
maks innenfor den funksjonelle tumorvolumet var begrenset.
I tillegg, i figur 3, viste vi den prosentvise forskjeller i svulsten volum og av SUV
max mellom delineations fra HCT /PET
HCT og IACT /PET
IACT ifølge svulst plassering inne i lungene. Det er intuitivt klart at svulster som befinner seg i den nedre flik av lungen, som er nærmere til membranen, bevege seg mer enn de i den øvre flik. Jo større bevegelse fører til mer uskarpe bevegelser i både CT og PET, og derfor er det mulig å hente ut en upassende tumorvolumet med HCT /PET. Våre resultater viser at den prosentvise forskjellen var større betydning for de tumorer som befinner seg i den nedre flik for patenter 11-13. Et lager åndedrett bevegelse ble observert i den nedre flik av lungen.
Det er to begrensninger for den foreslåtte metode. IACT ble i gjennomsnitt fra IKT generert under lik timing. Den IKT, som med ekte mid-fase CT, ble bare generert under forutsetning av at det var glatt pusten fra pasientene. For det andre kan den full utløp CT og full-inspirasjon CT anskaffelse utføres på pasienter med normal lungefunksjon. For pasienter som ikke er i stand til å holde pusten i bildebehandling, er det foreslått å interpolere metoden begrenset. I tillegg er mangelen på en grunn sannhet i tumorvolum avgrensning gjør vanskeligheter med å evaluere nøyaktigheten av den presenterte IACT metoden. Men IACT /PET
IACT inkludert åndedrett informasjonen er fortsatt bedre enn de tradisjonelle 3D-PET fusion bilder for lunge svulst avgrensning.
Konklusjon
Våre resultater tyder på at tumor volum definert av PET bruker IACT /PET
IACT fusion bilder for lungekreft vil redusere unøyaktighet av tumor avgrensning i forhold til bruk HCT /PET
HCT.
