Reduktion der Strahlenexposition bei PET-Untersuchungen durch Datenakquisition im 3D-Modus

G. Brix; L.-E. Adam; J. Zaers; H. Trojan; M. E. Bellemann; D. Noßke; J. Doll

doi:10.1055/s-0038-1632195

Nuklearmedizin - NuclearMedicine, Table of Contents

Nuklearmedizin 1999; 38(03): 75-79
DOI: 10.1055/s-0038-1632195

Originalarbeiten — Original Articles

Schattauer GmbH

Reduktion der Strahlenexposition bei PET-Untersuchungen durch Datenakquisition im 3D-Modus

Reduction of Radiation Exposure in PET Examinations by Data Acquisition in the 3D Mode

G. Brix

¹Abteilung für Medizinische Strahlenhygiene und nichtionisierende Strahlung. Institut für Strahlenhygiene, Bundesamt für Strahlenschutz, Neuherberg;

²Forschungsschwerpunkt Radiologische Diagnostik und Therapie, Deutsches Krebsforschungszentrum (DKFZ), Heidelberg, Deutschland;

,

L.-E. Adam

³Division of Nuclear Medicine, Department of Radiology, Philadelphia, USA;

,

J. Zaers

²Forschungsschwerpunkt Radiologische Diagnostik und Therapie, Deutsches Krebsforschungszentrum (DKFZ), Heidelberg, Deutschland;

,

H. Trojan

²Forschungsschwerpunkt Radiologische Diagnostik und Therapie, Deutsches Krebsforschungszentrum (DKFZ), Heidelberg, Deutschland;

,

M. E. Bellemann

²Forschungsschwerpunkt Radiologische Diagnostik und Therapie, Deutsches Krebsforschungszentrum (DKFZ), Heidelberg, Deutschland;

⁴Fachbereich Medizintechnik, Fachhochschule Jena, Deutschland

,

D. Noßke

¹Abteilung für Medizinische Strahlenhygiene und nichtionisierende Strahlung. Institut für Strahlenhygiene, Bundesamt für Strahlenschutz, Neuherberg;

,

J. Doll

²Forschungsschwerpunkt Radiologische Diagnostik und Therapie, Deutsches Krebsforschungszentrum (DKFZ), Heidelberg, Deutschland;

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Abstract

Zusammenfassung

Ziel: Moderne Volumen-PET-Systeme bieten die Möglichkeit, auf die abschirmende Wirkung von Septen zwischen den einzelnen Detektorringen (2D-Modus) zu verzichten, so daß auch koinzidente Ereignisse zwischen Detektoren auf weiter entfernt liegenden Ringen erfaßt werden können (3D-Modus). Ziel der vorliegenden Arbeit war es, das Zählratenverhalten eines PET-Scanners der neuesten Generation im 2D- und im 3D-Modus anhand von Phantommessungen zu untersuchen und die sich daraus ergebenden Konsequenzen für die Strahlenhygiene bei PETUntersuchungen mit 2-[F-18]-Fluor-2-Desoxyglukose (F-18-FDG) zu diskutieren. Methoden: Alle Messungen wurden am Ganzkörper-PET-System ECAT EXACT HR⁺ durchgeführt. Für die 2D-Messungen wurde ein Kollimator aus dünnen Wolframlamellen in das Gesichtsfeld eingebracht. Das Zählratenverhalten des Scanners wurde dem NEMA-Protokoll folgend über einen weiten Bereich von F-18-Aktivitätskonzentrationen untersucht. Darüber hinaus wurden PET-Aufnahmen des EEC-Ganzkörperphantoms mit verschiedenen Einsätzen im 2D- und im 3D-Modus jeweils über 15 min akquiriert, wobei die F-18-Aktivitätskonzentrationen bei der 3D-Messung halb so hoch waren wie bei der 2D-Messung. Ergebnisse: Für das zylinderförmige NEMA-Phantom (Ø = 19,4 cm, Länge = 19,0 cm) ergab sich im 3D-Modus eine im Vergleich zur 2D-Akquisition etwa fünffach höhere Systemsensitivität (27,7 statt 5,7 cps/Bq/ml). Die Auswertung der rekonstruierten Aktivitätsverteilungen des EECPhantoms ergab, daß die Qualität der aus dem 3D-Projektionsdatensatz berechneten PET-Aufnahmen besser war als die der korrespondierenden 2D-Aufnahmen, obwohl die Aktivitätskonzentrationen nur halb so hoch waren. Schlußfolgerungen: Durch die Datenakquisition im 3DModus kann die zu applizierende Aktivitätsmenge bei gleichzeitiger Verbesserung der Bildqualität erheblich reduziert werden. Für Patientenuntersuchungen mit F-18-FDG im Ganzkörperbereich reicht es unserer Erfahrung nach aus, eine Aktivität zwischen 150 und 200 MBq zu applizieren. Dies entspricht einer effektiven Äquivalentdosis von 3 beziehungsweise 4 mSv.

Summary

Aim: Modern volume PET systems offer the possibility to measure without the shadowing effect of interplane septa (2D mode) and thus to detect coincident events between detectors on distant rings (3D mode). It was the aim of the present paper to characterize the count rate behaviour of a latest-generation whole-body PET system in the 2D and 3D mode as well as to discuss the consequences for the radiation hygiene of PET examinations with 2-[F-18]-fluoro-2-deoxyglucose (18-F-FDG). Methods: All experiments were performed with the PET system ECAT EXACT HR⁺. For 2D data acquisition, a collimator of thin tungsten septa was positioned in the field-of-view. The count rate behaviour of the scanner was evaluated in the 2D and 3D mode over a wide range of F-18 activity concentrations following the NEMA protocol. Moreover, PET images of the EEC whole-body phantom with different inserts were acquired in the 2D and 3D mode over a period of 15 min each. For the 3D measurement, the activity concentrations of the F-18 solution were only half of those used for the 2D measurement. Results: For the circular NEMA phantom (Ø = 19.4 cm, length = 19,0 cm), we observed an increase of the system sensitivity in the 3D mode by a factor of about 5 with respect to the 2D mode (27.7 vs. 5.7 cps/Bq/ml). The evaluation of the activity distributions of the EEC phantom reconstructed from the 3D data set revealed a superior image quality compared to the corresponding 2D images despite the fact that the activity concentrations were only half as high. Conclusion: By using the 3D data acquisition mode, it is possible to markedly reduce the amount of activity to be applied to the patient and nevertheless to improve image quality. In our experience, it is sufficient to administer an activity of 150-200 MBq for whole-body examinations with F-18-FDG, which results in an effective equivalent dose of 3 or 4 mSv, respectively.

Schlüsselwörter

Positronen-Emissions-Tomographie - 3D-Datenakquisition - effective Dosis - Strahlenhygiene

Key words

Positron emission tomography - 3D data acquisition - effective dose - radiation hygiene

Full Text

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