幽灵的tc - 99 m绝对量化验证SPECT / CT商业设备

文摘

目的。类似于宠物,绝对定量成像已经成为商业SPECT / CT设备可用。本研究的目的是评估量化活动恢复的函数图像重建精度参数和计算统计数据在各种各样的幻影。材料和方法。我们进行了定量spect / CT收购(西门子Symbia Intevo,埃朗根,德国)统一的圆柱,NEMA / IEC和拟人化腹部幻影。背景活动测试浓度范围:2 - 80 kBq /毫升。SPECT收购120预测(20 s /投影)。与专有迭代重建进行共轭梯度算法。NEMA幻影重建得到的函数迭代数量(范围:4-48)。恢复系数,热相比,肺相对误差(NEMA幻影)和图像噪声进行评估。结果。在所有情况下,绝对的活动和活动浓度测定在期望值的10%。恢复系数和热对比热插入与计数统计并没有明显变化。RC聚集在16岁迭代插入> 22毫米大小。相对肺错误指示的有效集成与宠物水平衰减和散射修正适当的探测器建模。结论。测试设备提供精确的活性回收率在10%正确的值;这些性能与一代PET / CT系统。

1。介绍

正电子发射断层扫描(PET)是目前被认为绝对量化的标准形态发射断层扫描。相比之下,到目前为止,单光子发射计算机断层扫描(SPECT)主要用于定性和半定量的临床调查;结果信号的像素级(计数单位)测量事件的数量成正比。

宠物相比,SPECT患有低空间分辨率和灵敏度但使代谢研究长半衰期伽马发射器放射性同位素,适合匹配目标流程的基础代谢示踪和biodistribution在几小时或几天,除了能力同时multi-isotope成像(1]。

类似于宠物,绝对定量成像最近在商业可用SPECT / CT设备(2]。潜在的列表使用量化SPECT在临床被广泛描述出版贝利和Willowson [3]。

最重要的一个定量的SPECT成像领域的应用是内部剂量测定法。在最近的过去,内部剂量测定法已经成功地完成了与SPECT-only相机(4];然而,最新一代的混合SPECT / CT扫描仪提供显著的计算优势的实现衰减,散射,决议恢复,和死时间校正5,6]。交叉校准程序的实现特定的放射性同位素/准直器组合可以实现绝对量化Bq /厘米³。定量SPECT校准可以通过执行适当的幻影Zeintl所报道的研究等。7]。这些程序应该重复每个量化之前病人扫描和不支持的商业设备。

这种定量的表演,在评估活动集中,随时可用的环境中被新开发的西门子宣称Symbia Intevo规范/ CT。特别是制造商索赔评估精度偏差< 10%使用专有活动集中,低能耗,高分辨率的准直器。

本研究的目的是评估活动的量化精度恢复图像重建的函数参数和计数统计,首先在一个基本圆柱形幻影然后更拟人化几何图形模拟临床相关的设置。

2。材料和方法

定量SPECT / CT收购一个圆柱形齐次幻影,NEMA / IEC幻影,和一个拟人化腹部幻影进行西门子Symbia Intevo SPECT / CT设备(德国西门子,埃朗根)配备一个低能耗,高分辨率的准直器。SPECT收购获得了120年的预测(20 s /投影)并使用专有的迭代重建共轭梯度算法在西门子Syngo操作台。CT-based衰减校正和双能窗口散射校正系统应用SPECT重建。光峰发射能量窗口将129 - 150 keV,而低散射窗口设置为108 - 129 keV。SPECT排放数据decay-corrected活动的时间管理;为每个幽灵研究这个对应的校准活动的时间用来幽灵的准备。定量系统的准确性与每月周期性使用验证⁵⁷公司点源(其名义活动由国家标准和技术研究所的认证或NIST,盖瑟斯堡,MD)系统能量和灵敏度校准根据制造商的规格。

2.1。不同的幽灵进行研究

2.1.1。圆柱形均匀幻影

我们开始我们的调查评估量化精度的复苏活动集中在一个简单的几何配置组成一个统一的背景(圆柱同质幻影)。圆柱形幻影是18厘米长,直径20厘米的5683毫升的内部体积。圆柱形的SPECT重建幻影采用24迭代,4子集,高斯平滑的半宽度(应用)的7.5毫米。这是标准的定量重建算法在临床的设置。精度是由一个校正因子评估(Bg。cal)中活动之间的比例浓度测量重建SPECT幻背景(浓度()和预期的活动)从幽灵的准备: 被评为5日平均16厘米直径的圆形区域利益的集中在圆柱轴放置在不同的轴向位置(图1(一))。图像噪声评价的变异系数(x),标准偏差之间的比例和平均信号测量的幻影背景: 测试计数统计量化精度的影响,我们在不同的时间点连续SPECT进行收购。幻影,因此总活动背景活动浓度下降作为时间的函数之间的幽灵准备和实际采集时间。名义活动集中在《幽灵的背景在收购的时候,校准系数、变异系数表1。

2.1.2。NEMA / IEC幻影

NEMA / IEC NU2幻影也用来测试的量化精度更拟人化配置;特别是这幽灵可以评估恢复系数以及热对比在球插入插入大小的函数。

6球插入10、13、17、22、28岁和37毫米直径满心活动浓度()8.5倍活动集中出现在幽灵的背景(报道在表2)。肺插入也是这个幽灵和用于估计相对肺错误()(见图1 (b))。

对于每个球插入(恢复系数(RC)定义的 在哪里是测量最大体素值浓度(的活动)对于一个给定的球形insert (6)和平均每个热体素值插入体积感兴趣的(VOI)定义为一个3 d isocontour 50%用于背景中定义(8)和肿瘤EANM指南推荐的FDG PET成像(9]。

根据标准国家电气制造商协会(NEMA) NU2标准,炎热的对比()被定义为 而插入肺插入的相对误差定义为: 在哪里在圆柱体积浓度测量的平均活动感兴趣的3厘米直径16厘米长放入到肺插入。

SPECT重建的NEMA / IEC NU2幻影收购扫描1是由不同的迭代数量(迭代范围:4-48 4子集,高斯平滑的应用7.5毫米),研究了该参数对复苏的影响系数(RC),肺热对比相对误差和图像噪声(x)。

活动背景浓度()以及活动集中在球形插入减少作为时间的函数之间的连续SPECT收购NEMA幻影的总结如表2,16个迭代用于重建。

2.1.3。京都肝脏拟人化的幻影

最后,我们评估量化精度使用一个拟人化腹部幻影(商业京都肝/肾幽灵、Nuclemed Roeselare,比利时),包括肝脏插入(体积= 1.8 L)与3 hot-spheres(20-30-40毫米直径,5.2:1 hot-sphere肝脏活动集中度)和高密度元素如腰椎插入(图1 (c))。我们评估的热对比度三个球形插入。

肝脏幻影重建进行了使用16迭代和4子集的应用= 7.5毫米);唯一的变量就是幽灵之间的时间准备和SPECT收购评估量化精度的函数计算统计数据。

三个幽灵配置测试,总重建活动的视野(包含整个幻,总背景加上整体插入活动)也是评估和比较的名义活动总知道幻影准备报道在表3。

图像coregistrations SPECT和CT数据以及体积感兴趣的分割(基于CT数据)进行使用PMOD(3.4版)软件(PMOD技术有限公司、苏黎世、瑞士)。

在所有幻收购总恢复活动()领域的观点相比,总活动()在幻影制备获得的总活动偏差:

3所示。结果与讨论

报道在表中1,2,3为不同的幻影,背景活动集中配置我们测试表现出整体良好的定量精度。测量值在10%的预期值,即使在低活性浓度(< 10 kBq /毫升),因此,与准确性水平(< 10%)在协议规定的制造商。正如所料,浸增加与减少统计数据。

NEMA的幽灵(NEMA扫描1),RC值与宠物派生参考水平报道肿瘤成像的FDG PET EANM指南:1.0版本(9]。然而,由于劣质的内在空间分辨率SPECT和PET相比,RC值在小卷仍低于现代飞行时间(TOF)宠物采用决议恢复点扩散函数修正等方法。如图2RC值小于线性增加的函数迭代数。22毫米的RC值热插入显示13/18%的相对增量(意思是/ max), 8.5 / 12%,并4/7.5%当不同= 4到8,12至24日和24至48。

复苏活动集中插入的收敛直径> 24毫米是令人满意的(变化小于5%)≥16,而更多的迭代适合活动的复苏在较小的卷。

肺相对误差(表2)小于10%测试后台活动浓度> 12 kBq /毫升。这种肺误差值与所能获得的¹⁸F-FDG TOF宠物幻影扫描(10]。肺相对误差增加较低的统计和被发现大约20%1.5 kBq /毫升(NEMA扫描4)。

恢复系数和热对比(在NEMA(表测量2)和肝脏幻影(表3)与固定重建扫描设置(它= 16,党卫军= 4,应用= 7.5毫米)没有明显不同与计数统计。整个活动包含在每个幽灵的SPECT的视野测量扫描和定量协议与实际活动中包含的幻影在9%(范围(+ 3.5% - 8.6%))为圆柱形统一的幻影,5%(范围(−0.1% + 4%))NEMA幻影,和6%(范围(−1% + 5.8%))对肝脏幻影的真正的全部活动。

体内的验证SPECT / CT量化进行定量的SPECT / CT大颗粒白蛋白(MAA)肝脏分布剂量测定法评估之前y - 90系列的radioembolisation 10病人。恢复总活动SPECT的视野(腹部区域集中在肝脏)平均少8%总量的管理活动。这低估可以用这一事实来解释管理的一部分白蛋白没有视野的SPECT / CT采集结果肝外分流术的骨盆和肺的上部。图给出了一个例子3(一个)。量化在骨的一个例子标签diphosphonate SPECT / CT图给出3 (b)。

定量方法SPECT可以达到5%的精度水平据贝利和Willowson ([3)和引用)。这种程度的准确性兼容幻影配置测试的结果在大多数我们。测试SPECT / CT设备提供了一个简单的和现成的方法实现的绝对量化在定期校准的价格,每月一次推荐的供应商,包括探测器灵敏度的测量与NIST认证Co-57源在外在形态(低能高分辨准直器的地方)。这个校准过程所需的时间取决于源活动;静态收购总统计5000 k项是必需的。包括准直器安装、能量峰值验证,和点光源校准,不需要一个多小时在我们的经验,当源活动使> 5 k数/秒计数率由供应商根据要求规范。

4所示。结论

绝对量化商业SPECT / CT现在商用和临床现实。在这项工作中,我们测试了定量的准确性SPECT在不同的幻影配置,逐步模拟拟人化几何学。SPECT / CT扫描仪提供令人满意的测试精度对背景活动浓度和总活动复苏。肺相对误差评估在NEMA / IEC NU2幻影研究设置是与现代PET扫描仪使用水平可以实现的¹⁸F-FDG。这一结果证明了有效的衰减和散射修正适当的探测器集成/准直器建模。活动复苏热插入部分容积效应的影响,需要评估每个临床设置。RC(因此SUV)重建参数的影响,根据临床需求和优化建议。以固定重建参数,RC和热对比显示小变异测试计数统计范围内。可靠和现成的SPECT量化现在可用的商业和有潜力提高监测临床与治疗过程及其演化,以及评估内部辐射剂量测定法。

相互竞争的利益

作者宣称没有利益冲突有关的出版。

作者的贡献

约翰o .之前,弗朗西斯·r·凡尔登贡献同样这项工作。

引用

1. a . Rahmim h·扎伊迪,“PET和SPECT:优势、局限性和挑战,”核医学通讯卷,29号3、193 - 207年,2008页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
2. d·l·贝利和k . p . Willowson“量化SPECT / CT: SPECT和PET作为定量成像模式,”欧洲核医学与分子影像杂志》上,41卷,补充1,S17-S25, 2014页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
3. d·l·贝利和k . p . Willowson“循证评估量化SPECT成像和潜在的临床应用,”核医学杂志》,54卷,不。1,第89 - 83页,2013。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
4. m . D 'Arienzo f . Cicone l . Chiacchiararelli a . Coniglio a . b . Delaloye和f . Scopinaro”与90年放射y-ibritumomab-tiuxetan三维不同剂量测定法”,癌症生物疗法和放射性药物,27卷,不。2、124 - 133年,2012页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
5. j·a·巴顿和t . g . Turkington SPECT / CT物理原理和衰减校正”,核医学技术杂志》上,36卷,不。1、1 - 10,2008页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
6. b·f·赫顿即Buvat, f . j .现场“SPECT散射校正的回顾和现状物理学在医学和生物学卷,56号14日,R85-R112, 2011页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
7. j . Zeintl a . h . Vija a . Yahil j . Hornegger和t . Kuwert”定量准确性临床99矿渣mtc SPECT / CT使用ordered-subset期望最大化三维分辨率复苏,衰减,散射校正,”核医学杂志》,51卷,不。6,921 - 928年,2010页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
8. r . Boellaard n . c . Krak o·s·霍克斯特拉,和a . a . Lammertsma”噪声的影响,图像分辨率和ROI定义标准摄入值的准确性:模拟研究中,“核医学杂志》,45卷,不。9日,第1527 - 1519页,2004年。视图:谷歌学术搜索
9. r . Boellaard m·j·奥多尔蒂w·a·韦伯et al .,“FDG PET和PET / CT: EANM肿瘤PET成像过程指南:1.0版本,”欧洲核医学与分子影像杂志》上,37卷,不。1,第200 - 181页,2010。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
10. 诉Bettinardi l . Presotto e . Rapisarda m . Picchio l . Gianolli和m . c . Gilardi“物理性能的新混合PETCT发现- 690”医学物理学,38卷,不。10日,5394 - 5411年,2011页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索

版权

版权©2016 Silvano Gnesin等。这是一个开放的分布式下文章知识共享归属许可,它允许无限制的使用、分配和复制在任何媒介,提供最初的工作是正确引用。