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DOI: 10.1055/s-0038-1632246
Diagnostic Evaluation of the Breast Using PET: Optimization of Data Acquisition and Postprocessing
Mommodiagnostik mit PET: Optimierung der Datenakquisition und -nachverarbeitunPublikationsverlauf
Eingegangen:
18. Juni 1999
in revidierter Form:
13. September 1999
Publikationsdatum:
01. Februar 2018 (online)
Summary
Purpose: Development and evaluation of an optimized protocol for PET examinations of the female breast with 2-F-l8-fluoro-2-deoxyglucose (F-18-FDG). Methods: All PET measurements were performed with a whole-body PET system (ECAT EXACT HR+). In order to examine the women with the breasts freely pendant, a special extension for the patient table made of carbon layer composite was designed. After data acquisition in the 3D modus, emission data were sorted into 2D sinograms using the Fourier rebinning algorithm and reconstructed by means of an ultra-fast iterative 2D algorithm (HOSP). The reconstructed emission scans were superimposed onto the corresponding transmission images. The protocol presented was evaluated in examinations on 6 women with breast lesions after the administration of 150-220 MBq F-l8-FDG. From two adjacent bed positions, emission and transmission data were acquired over periods of 20 min and 10 min, respectively. For comparison, dynamic magnetic resonance (MR) image series were acquired with a whole-body MR system (MAGNET0M SP 4000) using a double-breast coil. Results and Conclusion: Using the designed extension of the patient table, it was possible to examine corpulent women despite the limited patient port of the PET system in the prone position with the breasts freely pendant. Alongside a reduction in motion artifacts, this positioning also offers the possibility of making a direct comparison between PET and MR images. Despite the fact that the amount of F-l8-FDG applied to the patient was markedly reduced, the combination of 3D data acquisition and iterative image reconstruction resulted in excellent quality of the emission scans. By superpositioning of iteratively reconstructed emission and transmission scans, anatomical localization of breast lesions visualized on the emission scans could be improved. The postprocessing of the PET data described was completed in 60 min, this meaning that the presented concept can readily be employed in clinical practice.
Zusammenfassung
Ziel: Entwicklung und Evaluierung eines optimierten Untersuchungskonzeptes für die PET-Diagnostik der weiblichen Brust mit 2-F-l8-Fluor-2-Desoxyglukose (F-l8-FDG). Methoden: Alle PET-Untersuchungen wurden an einem Ganzkörper-PET-System (ECAT EXACT HR+) durchgeführt. Um die Patientinnen in Bauchlage mit freihängenden Mammae untersuchen zu können, wurde eine spezielle Bettverlängerung aus Kohlefaserverbundwerkstoff verwendet. Nach der Datenakquisition im 3D-Modus wurden die Emissionsdaten mit dem Fourier-Rebinning-Algorithmus in 2D-Sinogramme umsortiert, so daß für die Bildrekonstruktion ein ultraschneller iterativer 2D-Algorithmus (HOSP) eingesetzt werden konnte. Die Emissionsbilder wurden iterativ rekonstruierten Transmissionsbildern überlagert. In einer Pilotstudie wurden 6 Patientinnen mit Brustläsionen nach Applikation von 150-220 MBq F-l8-FDG mit dieser Untersuchungstechnik untersucht, wobei für zwei axiale Einstellungen Emissions- und Transmissionsdaten über einen Zeitraum von jeweils 20 bzw. 10 min akquiriert wurden. Zum Vergleich wurden dynamische Magnet-Resonanz-(MR-) Bilddatensätze an einem Ganzkörper-MR-System (MAGNET0M SP 4000) unter Verwendung einer Brustspule akquiriert. Ergebnisse und Schlußfolgerungen: Durch die Bettverlängerung konnten auch korpulentere Patientinnen trotz der geringen Patientenöffnung des PET-Systems in Bauchlage mit freihängenden Mammae untersucht werden. Neben einer Reduktion von Bewegungsartefakten ermöglicht diese Positionierung auch einen direkten Vergleich zwischen PET- und MR-Bildern. Trotz deutlich reduzierter F-l8-FDG-Aktivitätsmenge konnte durch die Kombination der 3D-Datenakquisition und der iterativen Bildrekonstruktion eine sehr gute Bildqualität realisiert werden. Durch die Überlagerung der rekonstruierten Emissions- und Transmissionsscans wurde eine genaue anatomische Lokalisation der auf den Emissionsbildern dargestellten Läsionen ermöglicht. Für die gesamte Nachverarbeitung der PET-Daten waren etwa 60 min erforderlich, so daß das vorgestellte Konzept auch in der klinischen Routine eingesetzt werden kann.
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Literatur
- 1 Adam LE, Zaers J, Ostertag H, Bellemann ME, Trojan H, Brix G. Performance evaluation of the whole-body PET scanner ECAT EXACT HR+ following the IEC standard. IEEE Trans Nucl Sei 1997; 44: 1172-9.
- 2 Avril N, Dose J, Ziegler S, Jänicke F, Schwaiger M. Diagnostik des Mammakarzinoms und der lokoregionären Lymphknoten mit der Positronenemissionstomographie. Radiologe 1997; 37: 741-8.
- 3 Bellemann ME, Rota-Kops E, Brix G, Schmitz T, Zaers J, Herzog H, Lorenz WJ. Experimentelle Quantifizierung der Compton-Streustrahlung an einem modernen 3D-Ganzkörper-PET-System. In: Medizinische Physik 97. Schmidt R. (Hrsg.) Hamburg: DGMP; 1997: 245-6.
- 4 Bombardieri E, Crippa E, Maffioli L, Greco M. Nuclear medicine techniques for the study of breast cancer. Eur J Nucl Med 1997; 24: 809-24.
- 5 Brix G, Semmler W, Port R, Schad LR, Layer G, Lorenz WJ. Pharmacokinetic parameters in CNS Gd-DTPA enhanced MR imaging. J Comp Assist Tomogr 1991; 15 (04) 621-8.
- 6 Brix G, Zaers J, Adam LE, Bellemann ME, Ostertag H, Trojan H, Haberkorn U, Doll J, Oberdorfer E, Lorenz WJ. Performance evaluation of a whole-body PET scanner using the NEMA protocol. J Nucl Med 1997; 38: 1614-23.
- 7 Brix G, Adam E, Zaers J, Trojan H, Bellemann ME, Noßke D, Doll J. Reduktion der Strahlenexposition bei PET-Untersuchungen durch Datenakquisition im 3D-Modus. Nuklearmedizin 1999; 38: 75-9.
- 8 Defrise M. A factorization method for the 3D X-ray transform. Inverse Problems 1995; 11: 983-94.
- 9 Defrise M, Kinahan PE, Townsend DW. et al. Exact and approximate rebinning algorithms for 3D-PET data. IEEE Trans Med Imaging 1997; 16: 145-58.
- 10 Doll J, Zaers J, Trojan H, Bellemann ME, Adam LE, Haberkorn U, Brix G. Optimierung der Bildqualität von PET-Aufnahmen durch 3DDatenakquisition und iterative Bildrekonstruktion. Nuklearmedizin 1998; 37: 62-7.
- 11 Flanagan FL, Dehdashti F, Siegel BA. PET in breast cancer. Seminars in Nuclear Medicine 1998; 4: 290-302.
- 12 Heywang-Köbrunner SH. Mamma. In: Magnetresonanztomographie. (Hrsg.: Reiser M, Semmler W. Springer-Verlag; Berlin, Heidelberg, New York: 2. Auflage. 1997: 540-59.
- 13 Hoffmann U, Brix G, Knopp MV, Heß Th, Lorenz WJ. Pharmacokinetic mapping of the breast: A new method for dynamic MR mammography. Magn Reson Med 1995; 33: 506-14.
- 14 Hudson HM, Larkin RS. Accelerated image reconstruction using ordered subsets of projection data. IEEE Trans Med Imaging 1994; 13: 601-9.
- 15 ICRP Publication 53: Radiation dose to patients from radiopharmaceuticals. Oxford: Pergamon Press; 1988
- 16 ICRP Publication 60:1990 recommendations of the international commission on radiological protection. Oxford: Pergamon Press; 1990
- 17 Jägel M, Adam LE, Bellemann ME, Zaers J, Trojan H, Rauschnabel K, Brix G. Untersuchung des Signal-zu-Rausch-Verhältnisses an einem modernen PET-System: Messungen am EEC-Ganzkörperphantom. Nuklearmedizin 1998; 37: 171-6.
- 18 Kinahan PE, Rogers JG. Analytical three-dimensional image reconstruction using all detected events. IEEE Trans Nucl Sei 1989; 36: 964-8.
- 19 Knopp MV, Hoffmann U, Brix G, Hawighorst H, Junkermann HJ, van Kaick G. Schnelle MRKontrastmittelkinetik zur Charakterisierung von Tumoren. Radiologe 1995; 35: 964-72.
- 20 Oberdorfer F, Hull WE, Traving BC, Maier-Borst W. Synthesis and purification of 2-deoxy-2-[18F]fluoro-D-glucose and 2-deoxy-2-[18F] fluoro-D-mannose: characerization of products by H-l- and F19-NMR spectroscopy. Int J Rad Appl Instrum 1986; 37: 695-701.
- 21 Ollinger JM. Model-based scatter correction for fully 3D PET. Phys Med Biol 1996; 41: 153-76.
- 22 Scheidhauer K, Scharl A, Pietrzyk U, Wagner R, Göhring UJ, Schomäcker K, Schicha H. Qualitative F-18-FDG positron emission tomography in primary breast cancer: clinical relevance and practicability. Eur J Nucl Med 1996; 23: 618-23.
- 23 Schmidlin P, Bellemann ME, Brix G. Iterative reconstruction of PET images using a highoverrelaxation single-projection algorithm. Phys Med Biol 1997; 42: 569-82.
- 24 Schmidlin P, Bellemann ME, Brix G. Subsets and overrelaxation in iterative image reconstruction. Phys Med Biol 1999; 44: 1385-96.
- 25 Wahl RL. Nuclear medicine techniques in breast imaging. Seminars in Ultrasound, CT, and MRI 1996; 5: 494-505.
- 26 Watson CC, Newport D, Casey ME, deKemp RA, Beanlands RS, Schmand M. Evaluation of simulation-based scatter correction for 3-D PET cardiac imaging. IEEE Trans Nucl Sei 1997; 44: 90-7.