Vergleich verschiedener Atem- und Kontrastmittelprotokolle bezüglich Bild- und Koregistrierungsqualität bei ¹⁸F-FDG-PET/CT-Untersuchungen

Zusammenfassung

Ziel: Ziel dieser Studie war die Etablierung eines einfachen Messparameters zur Beurteilung der geometrischen Übereinstimmung (Alignment) von PET und CT im Rahmen kombinierter PET/CT-Untersuchungen. Gleichzeitig sollten Protokolle für kontrastmittelangehobene, dem heutigen Standard entsprechende ¹⁸F-FDG-PET/CT-Untersuchungen evaluiert und optimiert werden. Material und Methoden: 44 Patienten wurden jeweils einem von 4 verschiedenen PET/CT-Protokollen zugewiesen. Zwei Gruppen (A und B) erhielten eine Ganzkörper-CT (GK-CT) mit portalvenöser Kontrastierung (pv). Diese wurde entweder in freier Atmung (FA; Gruppe A) oder in normaler Exspiration (NormExp; Gruppe B) aufgenommen und diente zugleich der Schwächungskorrektur. Die Gruppen C und D erhielten jeweils multiphasische Untersuchungen mit arterieller (art) und pv-Kontrastierung, gefolgt von einer Ganzkörper-CT in FA mit niedriger Dosis (GKld). Bei Gruppe C wurden art. und pv-Aufnahmen in FA durchgeführt, bei D in NormExp. Bei allen 4 Gruppen folgte der CT direkt die PET. Zum Vergleich der geometrischen Übereinstimmung und um einen einfachen und zugleich aussagekräftigen Messparameter zu finden, wurde die Verschiebung von Leber, Nieren und Milz in kraniokaudaler Richtung (z-Achse) gemessen und mit einem berechneten 3D-Verschiebevektor verglichen. Zusätzlich wurden ohne Bildfusion Differenzen der Organlängen in CT und PET bestimmt. Zur Beurteilung der Bildqualität wurden CT-Artefakte evaluiert. Ergebnisse: Die Korrelation von kraniokaudaler und 3D-Organverschiebung war bei allen 4 Organen gut (r > 0,8). Einphasische, in NormExp durchgeführte CTs waren bezüglich des Auftretens von Veratmungsartefakten (p< 0,001) und der geometrischen Übereinstimmung besser (p< 0,01 für Leber, Milz und rechte Niere) als Untersuchungen in FA. Größendifferenzen der Organe in PET und CT unterschieden sich in den Gruppen mit FA und NormExp nicht signifikant. Bei Mehrphasenuntersuchungen lagen die kraniokaudalen Verschiebungen je nach Organ, Atemprotokoll und Kontrastmittelphase bei 0 - 27 mm (Mittelwert [MW]: 6,8 Standardabweichung: ± 4,9) im Gegensatz zu 0 - 11 mm (MW: 4,5 ± 2,3) bei Einzelphasenuntersuchungen. Schlussfolgerung: 1. Die z-Achsen-Verschiebung ist ein geeigneter und einfacher Parameter zur zuverlässigen Evaluation der geometrischen Übereinstimmung von PET und CT in PET/CT-Untersuchungen. 2. Bei Untersuchung in normaler Exspiration sind Qualität und geometrische Übereinstimmung am besten. 3. Mehrphasen-CTs sind trotz vergleichsweise schlechterer geometrischer Übereinstimmung mit der PET akzeptabel bezüglich ihrer Qualität.

Abstract

Purpose: The purpose of this study was to establish a reliable and simple parameter for alignment evaluation and the evaluation and optimization of state-of-the-art contrast-enhanced examination protocols for ¹⁸F FDG-PET/CT. Materials and Methods: 44 consecutive patients were referred to 4 examination protocols. Group A and B underwent single-phase, contrast-enhanced CT (90 s delay) performed either during free shallow breathing (FA; group A) or normal expiration (NormExp; group B). Groups C and D underwent arterial and portal venous multiphase examinations performed during FA (group C) or during NormExp (group D) followed by a low-dose CT scan for attenuation correction. Organ displacement in the cranio-caudal direction was correlated with a 3D-vectorial shift. For alignment evaluation discrepancies with respect to size and liver location, the spleen and kidneys were calculated. Additionally, the groups were compared with regard to the presence of CT artifacts. Results: Cranio-caudal organ shift and 3D-vectorial shift showed a high correlation (r > 0.8). Single-phase CT scans performed during NormExp yielded better image quality (p < 0.001) and alignment (p < 0.01 for liver, spleen and right kidney) than those performed during FA. Differences in organ size did not differ during FA and NormExp. Depending on the evaluated organ, breathing and contrast protocol misalignment was in the cranio-caudal direction 0 - 27 mm (mean: 6.8; standard deviation: ± 4.9) in multiphase CT compared to 0 - 11 mm (mean: 4.5 ± 2.3) in single-phase examinations. Conclusion: 1. Organ shift in the cranio-caudal direction is a good and simple parameter for alignment evaluation. 2. Alignment and CT quality are best in expiration protocols. 3. Despite comparatively low alignment quality, integrated multiphase CT examinations show acceptable quality and alignment.

Key words

artifacts - abdomen - PET-CT - diagnostic radiology - CT - neoplasms

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