Otimização de protocolo de PET/CT oncológico com FDG-F18 baseado na análise de multiparâmetros

Abstract

A crescente disponibilidade de equipamentos de alta performance, software de reconstrução e métodos quantitativos tem proporcionado novas oportunidades para a melhoria das imagens e gestão dos pacientes. A busca por estratégias eficazes de redução da dose, sem comprometer o diagnóstico, tem se tornado uma parte essencial para otimização de protocolos. Este estudo descreve um método para se obter alta qualidade das imagens clínicas com aquisições de PET/CT com FDG-F18 relacionando a geometria do paciente, regime de dose, protocolos de aquisição de imagens e técnicas de processamento. Dados de aquisição de 58 indivíduos adultos de ambos os sexos foram avaliados retrospectivamente. Imagens do fígado foram adquiridas em modo-lista durante 360 s em um equipamento de PET/CT de alto desempenho. As imagens foram reconstruídas com intervalo de 30s. Foram avaliadas as relações entre os diferentes parâmetros indivíduo-dependentes, qualidade dos dados e da imagem. A taxa de ruído equivalente e o coeficiente de variação foram utilizados como métricas. Com base nas relações mais fortes entre estes parâmetros, foram identificados protocolos de aquisição otimizados e regimes de administração de atividade para diferentes métodos de reconstrução. Foi encontrada a relação mais forte da qualidade dos dados entre NECR e a massa corpórea, sendo o aumento da massa corpórea capaz de causar uma redução exponencial do NECR (R² = 0,72). Encontramos também uma relação entre qualidade de imagem e massa corpórea (R² = 0,82 para reconstruções OSEM3D e R² = 0,86 nas reconstruções PSF, p <0,001). Se um regime linear dose é utilizado, aumentando FDG- F18 proporcionalmente a massa, a qualidade da imagem degrada com o aumento da massa corpórea do paciente quando um mesmo tempo de aquisição é usado. A adoção de protocolos diferentes para três faixas de massa corporal (<60 kg, 60-90 kg, > 90 kg) na rotina clínica permite melhor qualidade de imagem com tanto PSF e métodos de reconstrução OSEM3D. Em conclusão, foi demonstrada neste estudo uma metodologia para determinar o tempo de aquisição das imagens, a partir da atividade de FDG-F18 administrada, a fim de obter imagens de alto padrão de qualidade. Este método oferece uma oportunidade para se realizar procedimentos de PET/CT mais custo-eficazes e com redução da dose de radiação.

The increasing availability of high performance equipment, reconstruction software and quantitative methods have provided new opportunities to improve image capturing and management of patients. Currently, new and effective strategies that reduce dose exposure, yet do not compromise diagnostics are underway and have become essential to protocol optimization. This study describes a method to achieve consistent clinical image quality in 18F-FDG scans accounting for patient habitus, dose regimen, image acquisition and processing techniques. Data was acquired from 58 adults, male and female, which were evaluated retrospectively. Images of the liver were acquired in list-mode during 360 s on a high-performance PET/CT scanner. The scans were reconstructed at incremental 30 s intervals and correlations between different patient-dependent parameters (PDP) and image and data quality were evaluated. Patient Noise Equivalent Count Rate (NECR) and coefficient of variation (CV) were used as metrics in our analysis. Based on the strongest PDP correlations, optimized acquisition protocols and dose regimens were identified for different reconstruction methods. Results: The strongest correlation of patient data quality was found between NECR per unit activity (NECRN) and body mass (BM): increasing BM causes NECRN to decrease exponentially (R² = 0.72). Patient body mass was also found to be the strongest PDP determinant of image quality (R² = 0.82 in OSEM3D and R² = 0.86 in PSF, p < 0.001). If a linear dose regimen is used, increasing 18F-FDG proportionally to BM, image quality degrades with increasing patient body mass when standard acquisition time is used. The adoption of different schemes for three body mass ranges (< 60 kg, 60–90 kg, > 90 kg) in clinical routine allows improved image quality with both PSF and OSEM3D reconstruction methods. In conclusion, this study has demonstrated a methodology for determining the time of image acquisition from FDG- F18 activity administered in order to obtain high quality standard images. The proposed methodology may be used by PET/CT centers to develop protocols to standardize PET/CT imaging procedures, and achieve better patient management and cost-effective operations and at a reduced radiation dose.