Name: management of respiratory motion artefacts in 18f-fluorodeoxyglucose positron emission tomography using an amplitude-based optimal respiratory gating algorithm
Uploaded: 2020-07-23T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Management of Respiratory Motion Artefacts in 18F-fluorodeoxyglucose Positron Emission Tomography using an Amplitude-Based Optimal Respiratory Gating Algorith

Forfatterne vil gerne takke Richard Raghoo for at give PET billeder vist i figur 1.

Alle procedurer, der blev udført med deltagelse af menneskelige deltagere, var i overensstemmelse med de etiske standarder for det interne klagenævn (IRB) på Radbouds universitetslægecenter og med Helsinki-erklæringen fra 1964 og dens senere ændringer eller tilsvarende etiske standarder. ORG-algoritmen er et leverandørspecifikt produkt og er tilgængelig på Siemens Biograph mCT PET/CT-scannerfamilien og nyere PET/CT-modeller.
1. Patientforberedelse
<ol><li>Patient anamnese<ol>
<li>Tj...

<ol>
	<li>Kostakoglu, L., Agress, H., Goldsmith, S. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Clinical+Role+of+FDG+PET+in+Evaluation+of+Cancer+Patients.">Clinical Role of FDG PET in Evaluation of Cancer Patients.</a> Radiographics. 23 (2), 315-340 (2003).</li><li>Grootjans, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=PET+in+the+management+of+locally+advanced+and+metastatic+NSCLC.">PET in the management of locally advanced and metastatic NSCLC.</a> Nature Reviews Clinical Oncology. 12 (7), 395-407 (2015).</li><li>Croteau, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=PET+Metabolic+Biomarkers+for+Cancer.">PET Metabolic Biomarkers for Cancer.</a> Biomarkers in Cancer. 8, 61-69 (2016).</li><li>Vlenterie, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Early+Metabolic+Response+as+a+Predictor+of+Treatment+Outcome+in+Patients+With+Metastatic+Soft+Tissue+Sarcomas.">Early Metabolic Response as a Predictor of Treatment Outcome in Patients With Metastatic Soft Tissue Sarcomas.</a> Anticancer Research. 39 (3), 1309-1316 (2019).</li><li>Barrington, S. F., Meignan, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Time+to+prepare+for+risk+adaptation+in+lymphoma+by+standardising+measurement+of+metabolic+tumour+burden.">Time to prepare for risk adaptation in lymphoma by standardising measurement of metabolic tumour burden.</a> Journal of Nuclear Medicine. 60 (8), 1096-1102 (2019).</li><li>Grootjans, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Performance+of+automatic+image+segmentation+algorithms+for+calculating+total+lesion+glycolysis+for+early+response+monitoring+in+non-small+cell+lung+cancer+patients+during+concomitant+chemoradiotherapy.">Performance of automatic image segmentation algorithms for calculating total lesion glycolysis for early response monitoring in non-small cell lung cancer patients during concomitant chemoradiotherapy.</a> Radiotherapy and Oncology. 119 (3), 473-479 (2016).</li><li>Grootjans, W., Geus-Oei, L. F., Bussink, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Image-guided+adaptive+radiotherapy+in+patients+with+locally+advanced+non-small+cell+lung+cancer:+the+art+of+PET.">Image-guided adaptive radiotherapy in patients with locally advanced non-small cell lung cancer: the art of PET.</a> Quarterly Journal of Nuclear Medicine and Molecular Imaging. 62 (4), 369-384 (2018).</li><li>Everitt, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Acute+radiation+oesophagitis+associated+with+2-deoxy-2-[18F]fluoro-d-glucose+uptake+on+positron+emission+tomography/CT+during+chemo-radiation+therapy+in+patients+with+non-small-cell+lung+cancer.">Acute radiation oesophagitis associated with 2-deoxy-2-[18F]fluoro-d-glucose uptake on positron emission tomography/CT during chemo-radiation therapy in patients with non-small-cell lung cancer.</a> Journal of Medical Imaging and Radiation Oncology. 61 (5), 682-688 (2017).</li><li>Castillo, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pre-radiotherapy+FDG+PET+predicts+radiation+pneumonitis+in+lung+cancer.">Pre-radiotherapy FDG PET predicts radiation pneumonitis in lung cancer.</a> Radiation Oncology. 74 (9), 1-10 (2014).</li><li>Lee, J. W., Seo, K. H., Kim, E. S., Lee, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+role+of+18F-fluorodeoxyglucose+uptake+of+bone+marrow+on+PET/CT+in+predicting+clinical+outcomes+in+non-small+cell+lung+cancer+patients+treated+with+chemoradiotherapy.">The role of 18F-fluorodeoxyglucose uptake of bone marrow on PET/CT in predicting clinical outcomes in non-small cell lung cancer patients treated with chemoradiotherapy.</a> European Radiology. 27 (5), 1912-1921 (2017).</li><li>Aide, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=EANM/EARL+harmonization+strategies+in+PET+quantification:+from+daily+practice+to+multicentre+oncological+studies.">EANM/EARL harmonization strategies in PET quantification: from daily practice to multicentre oncological studies.</a> European Journal of Nuclear Medicine and Molecular Imaging. 44, 17-31 (2017).</li><li>Grootjans, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Amplitude-based+optimal+respiratory+gating+in+positron+emission+tomography+in+patients+with+primary+lung+cancer.">Amplitude-based optimal respiratory gating in positron emission tomography in patients with primary lung cancer.</a> European Radiology. 24 (12), 3242-3250 (2014).</li><li>Dawood, M., B&#252;ther, F., Lang, N., Schober, O., Sch&#228;fers, K. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Respiratory+gating+in+positron+emission+tomography:+A+quantitative+comparison+of+different+gating+schemes.">Respiratory gating in positron emission tomography: A quantitative comparison of different gating schemes.</a> Medical Physics. 34 (7), 3067 (2007).</li><li>Fayad, H., Lamare, F., Thibaut, M., Visvikis, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Motion+correction+using+anatomical+information+in+PET/CT+and+PET/MR+hybrid+imaging.">Motion correction using anatomical information in PET/CT and PET/MR hybrid imaging.</a> Quarterly Journal of Nuclear Medicine and Molecular Imaging. 60 (1), 12-24 (2016).</li><li>Nehmeh, S. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+novel+respiratory+tracking+system+for+smart-gated+PET+acquisition.">A novel respiratory tracking system for smart-gated PET acquisition.</a> Medical Physics. 38 (1), 531-558 (2011).</li><li>Boucher, L., Rodrigue, S., Lecomte, R., B&#233;nard, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Respiratory+Gating+for+3-Dimensional+PET+of+the+Thorax:+Feasibility+and+Initial+Results.">Respiratory Gating for 3-Dimensional PET of the Thorax: Feasibility and Initial Results.</a> Journal of Nuclear Medicine. 45 (2), 214-229 (2004).</li><li>Kokki, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Linear+relation+between+spirometric+volume+and+the+motion+of+cardiac+structures:+MRI+and+clinical+PET+study.">Linear relation between spirometric volume and the motion of cardiac structures: MRI and clinical PET study.</a> Journal of Nuclear Cardiology. 23 (3), 475-485 (2016).</li><li>van Elmpt, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optimal+gating+compared+to+3D+and+4D+PET+reconstruction+for+characterization+of+lung+tumours.">Optimal gating compared to 3D and 4D PET reconstruction for characterization of lung tumours.</a> European Journal of Nuclear Medicine and Molecular Imaging. 38 (5), 843-855 (2011).</li><li>Tsutsui, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Accuracy+of+amplitude-based+respiratory+gating+for+PET/CT+in+irregular+respirations.">Accuracy of amplitude-based respiratory gating for PET/CT in irregular respirations.</a> Annals of Nuclear Medicine. 28 (8), 770-779 (2014).</li><li>Grootjans, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+impact+of+respiratory+gated+positron+emission+tomography+on+clinical+staging+and+management+of+patients+with+lung+cancer.">The impact of respiratory gated positron emission tomography on clinical staging and management of patients with lung cancer.</a> Lung Cancer. 90 (2), 217-223 (2015).</li><li>Van Der Gucht, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Impact+of+a+new+respiratory+amplitude-based+gating+technique+in+evaluation+of+upper+abdominal+PET+lesions.">Impact of a new respiratory amplitude-based gating technique in evaluation of upper abdominal PET lesions.</a> European Journal of Radiology. 83 (3), 509-515 (2014).</li><li>Wijsman, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evaluating+the+use+of+optimally+respiratory+gated+18F-FDG-PET+in+target+volume+delineation+and+its+influence+on+radiation+doses+to+the+organs+at+risk+in+non-small-cell+lung+cancer+patients.">Evaluating the use of optimally respiratory gated 18F-FDG-PET in target volume delineation and its influence on radiation doses to the organs at risk in non-small-cell lung cancer patients.</a> Nuclear Medicine Communications. 37 (1), 66-73 (2016).</li><li>Grootjans, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Impact+of+Optimal+Respiratory+Gating+and+Image+Noise+on+Evaluation+of+Intratumor+Heterogeneity+on+18F-FDG+PET+Imaging+of+Lung+Cancer.">The Impact of Optimal Respiratory Gating and Image Noise on Evaluation of Intratumor Heterogeneity on 18F-FDG PET Imaging of Lung Cancer.</a> Journal of Nuclear Medicine. 57 (11), 1692-1698 (2016).</li><li>Smeets, E. M. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optimal+respiratory-gated+[18F]FDG+PET/CT+significantly+impacts+the+quantification+of+metabolic+parameters+and+their+correlation+with+overall+survival+in+patients+with+pancreatic+ductal+adenocarcinoma.">Optimal respiratory-gated [18F]FDG PET/CT significantly impacts the quantification of metabolic parameters and their correlation with overall survival in patients with pancreatic ductal adenocarcinoma.</a> European Journal of Nuclear Medicine and Molecular Imaging Research. 9 (1), 1-10 (2019).</li><li>B&#252;ther, F., Vehren, T., Sch&#228;fers, K. P., Sch&#228;fers, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Impact+of+Data-driven+Respiratory+Gating+in+Clinical+PET.">Impact of Data-driven Respiratory Gating in Clinical PET.</a> Radiology. 281 (1), 229-238 (2016).</li><li>Feng, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Self-Gating:+An+Adaptive+Center-of-Mass+Approach+for+Respiratory+Gating+in+PET.">Self-Gating: An Adaptive Center-of-Mass Approach for Respiratory Gating in PET.</a> IEEE Transactions on Medical Imaging. 37 (5), 1140-1148 (2018).</li><li>Schleyer, P. J., O'Doherty, M. J., Marsden, P. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Extenstion+of+a+data-driven+gating+technique+to+3D,+whole+body+PET+studies.">Extenstion of a data-driven gating technique to 3D, whole body PET studies.</a> Physics in Medicine &amp; Biology. 56 (13), 3953-3965 (2011).</li><li>Lamare, F., Fayad, H., Fernandez, P., Visvikis, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Local+respiratory+motion+correction+for+PET/CT+imaging:+Application+to+lung+cancer.">Local respiratory motion correction for PET/CT imaging: Application to lung cancer.</a> Medical Physics. 42 (10), 5903-5912 (2015).</li><li>Lamare, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=List-mode-based+reconstruction+for+respiratory+motion+correction+in+PET+using+non-rigid+body+transformations.">List-mode-based reconstruction for respiratory motion correction in PET using non-rigid body transformations.</a> Physics in Medicine &amp; Biology. 52 (17), 5187-5204 (2007).</li><li>Manber, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Clinical+Impact+of+Respiratory+Motion+Correction+in+Simultaneous+PET/MR,+Using+a+Joint+PET/MR+Predictive+Motion+Model.">Clinical Impact of Respiratory Motion Correction in Simultaneous PET/MR, Using a Joint PET/MR Predictive Motion Model.</a> Journal of Nuclear Medicine. 59 (9), 1467-1473 (2018).</li><li>Rank, C. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Respiratory+motion+compensation+for+simultaneous+PET/MR+based+on+highly+undersampled+MR+data.">Respiratory motion compensation for simultaneous PET/MR based on highly undersampled MR data.</a> Medical Physics. 43 (12), 6234-6245 (2016).</li><li>K&#252;stner, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=MR-based+respiratory+and+cardiac+motion+correction+for+PET+imaging.">MR-based respiratory and cardiac motion correction for PET imaging.</a> Medical Image Analysis. 42, 129-144 (2017).</li><li>Fayad, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+use+of+a+generalized+reconstruction+by+inversion+of+coupled+systems+(GRICS)+approach+for+generic+respiratory+motion+correction+in+PET/MR+imaging.">The use of a generalized reconstruction by inversion of coupled systems (GRICS) approach for generic respiratory motion correction in PET/MR imaging.</a> Physics in Medicine &amp; Biology. 60 (6), 2529-2546 (2015).</li><li>van der Vos, C. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Improving+the+Spatial+Alignment+in+PET/CT+Using+Amplitude-Based+Respiration-Gated+PET+and+Respiration-Triggered+CT.">Improving the Spatial Alignment in PET/CT Using Amplitude-Based Respiration-Gated PET and Respiration-Triggered CT.</a> Journal of Nuclear Medicine. 56 (12), 1817-1822 (2015).</li><li>van der Vos, C. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparison+of+a+Free-Breathing+CT+and+an+Expiratory+Breath-Hold+CT+with+Regard+to+Spatial+Alignment+of+Amplitude-Based+Respiratory-Gated+PET+and+CT+Images.">Comparison of a Free-Breathing CT and an Expiratory Breath-Hold CT with Regard to Spatial Alignment of Amplitude-Based Respiratory-Gated PET and CT Images.</a> Journal of Nuclear Medicine Technology. 42 (4), 269-273 (2014).</li><li>van der Vos, C. S., Meeuwis, A. P. W., Grootjans, W., de Geus-Oei, L. F., Visser, E. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Improving+the+spatial+alignment+in+PET/CT+using+amplitude-based+respiratory-gated+PET+and+patient-specific+breathing-instructed+CT.">Improving the spatial alignment in PET/CT using amplitude-based respiratory-gated PET and patient-specific breathing-instructed CT.</a> Journal of Nuclear Medicine Technology. 47 (2), 154-159 (2018).</li><li>Houdu, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Why+harmonization+is+needed+when+using+FDG+PET/CT+as+a+prognosticator:+demonstration+with+EARL-compliant+SUV+as+an+independent+prognostic+factor+in+lung+cancer.">Why harmonization is needed when using FDG PET/CT as a prognosticator: demonstration with EARL-compliant SUV as an independent prognostic factor in lung cancer.</a> European Journal of Nuclear Medicine and Molecular Imaging. 46 (2), 421-428 (2019).</li><li>Kaalep, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=EANM/EARL+FDG-PET/CT+accreditation+-+summary+results+from+the+first+200+accredited+imaging+systems.">EANM/EARL FDG-PET/CT accreditation - summary results from the first 200 accredited imaging systems.</a> European Journal of Nuclear Medicine and Molecular Imaging. 45 (3), 412-422 (2018).</li></ol>

I det nuklearmedicinske samfund har de forværrede virkninger af respiratoriske bevægelsesgenstande i PET-billeddannelse været velkendte i lang tid. Det har vist sig i mange undersøgelser, at den slørende effekt af respiratoriske bevægelsesgenstande i væsentlig grad kan påvirke billedvantificering og læsionsdetekterbarhed. Selv om der er udviklet flere respiratoriske gating-metoder, anvendes respiratorisk gating i øjeblikket ikke i vid udstrækning i klinisk praksis. Dette skyldes især en deraf følgende variab...

Positron Emission Tomography (PET) i kombination med røntgen-computertomografi (CT) er et bredt accepteret billedbehandlingsværktøj i klinisk praksis til nøjagtig diagnosticering og klinisk iscenesættelse af en række sygdomme1. Fordelen ved PET-billeddannelse er evnen til at visualisere og kvantificere et utal af biologiske processer in vivo med høj følsomhed og nøjagtighed2. Dette opnås ved intravenøst administration af et radioaktivt mærket stof, også kendt som en radiotracer, til patienten. Afhængigt af den anvendte radiotracer kan vævskarakteristika såsom glukosemetabolismen, celleprolifeær spredning, hypoxigrad, aminosyretransport og ekspression af proteiner og receptorer visualiseres og kvantificeres2.
Selv om flere radiotracers er blevet udviklet, valideret, og anvendes i klinisk praksis, den radioaktive glukose analog 18F-fluorodeoxyglucose (FDG) er den mest udbredte radiotracer i klinisk praksis. Da FDG overvejende ophobes i celler med en forhøjet glykolytisk hastighed (dvs. celler med forhøjet glukoseoptagelse og konvertering til pyruvat til energiproduktion), er det muligt at diskriminere væv med forskellige metaboliske tilstande. Svarende til glukose, det første skridt i FDG optagelse er transport fra den ekstra-cellulære rum over plasmamembranen til intra-cellulære rum, som lettes af glukose transportører (GLUT)3. Når FDG er i det intracellulære rum, fosforylering af hexokinases vil resultere i generering af FDG-6-fosfat. I modsætning til glucose-6-fosfat kan FDG-6-fosfat imidlertid ikke trænge ind i Krebs-cyklussen med yderligere aerob dissimilation på grund af fraværet af en hydroxylgruppe (OH) ved den anden (2') kulstofposition. I betragtning af, at den omvendte reaktion, dephosphorylation af FDG-6-fosfat tilbage til FDG, næppe forekommer i de fleste væv, FDG-6-fosfat er fanget intracellularly3. Derfor er graden af FDG optagelse afhængig af ekspressionen af GLUT (især GLUT1 og GLUT3) på plasmamembranen, og den intracellulære enzymatiske aktivitet hexokinases. Begrebet kontinuerlig optagelse og fældefangst af FDG kaldes metabolisk fældefangst. Det faktum, at FDG fortrinsvis ophobes i væv med en forhøjet metabolisk aktivitet er vist i figur 1a, der viser den fysiologiske fordeling af FDG hos en patient. Denne FDG-PET billede viser højere optagelse i hjerte, hjerne, og levervæv, som er kendt for at være metabolisk aktive organer under normale forhold.
Den høje følsomhed for påvisning af forskelle i vævs metaboliske tilstand gør FDG til en fremragende radiotracer til at diskriminere normalt fra syge væv, da et ændret stofskifte er et vigtigt kendetegn for mange sygdomme. Dette er let afbildet i figur 1b, viser en FDG-PET billede af en patient med fase IV ikke-småcellet lungekræft (NSCLC). Der er øget optagelse i den primære tumor samt i metastatiske læsioner. Ud over visualisering spiller kvantificering af optagelse af radiotracer en vigtig rolle i klinisk behandling af patienter. Kvantitative indekser, der er afledt af PET-billeder, der afspejler graden af optagelse af radiotracer, såsom den standardiserede optagelsesværdi (SUV), metaboliske volumener og total læsionsglykolyse (TLG), kan anvendes til at tilvejebringe vigtige prognostiske oplysninger og måle behandlingsrespons for forskellige patientgrupper4,5,6. I denne forbindelse anvendes FDG-PET-billeddannelse i stigende grad til at personliggøre strålebehandling og systemisk behandling hos onkologiske patienter7. Endvidere er brugen af FDG-PET til overvågning af akut behandling induceret toksicitet, såsom stråling induceret esophagitis8, pneumonitis9 og systemiske inflammatoriskereaktioner 10, blevet beskrevet og giver vigtige oplysninger til at træffe billedstyrede behandlingsbeslutninger.
I betragtning af PET's vigtige rolle i forbindelse med klinisk behandling af patienter er billedkvalitet og kvantitativ nøjagtighed vigtig for passende vejledning af behandlingsbeslutninger baseret på PET-billeder. Der er dog mange tekniske faktorer, der kan kompromittere den kvantitative nøjagtighed af PET-billeder11. En vigtig faktor, der i væsentlig grad kan påvirke billedkvantificeringen i PET, er relateret til pet's længere anskaffelsestider sammenlignet med andre radiologiske billeddannelsesmosfærer, typisk flere minutter pr. sengeposition. Som følge heraf instrueres patienterne normalt i at ånde frit under PET-billeddannelse. Resultatet er, at PET-billeder lider af respiratorisk induceret bevægelse, hvilket kan føre til betydelig sløring af organer placeret i brystkassen og øvre del af maven. Denne respiratorisk-induceret bevægelse sløring kan i væsentlig grad forringe tilstrækkelig visualisering og kvantitativ nøjagtighed af radiotracer optagelse, som kan påvirke klinisk behandling af patienter, når du bruger PET-billeder til diagnose og iscenesættelse, mål volumen definition for strålebehandling planlægning applikationer, og overvågning af terapi respons12.
Flere respiratoriske gating metoder er blevet udviklet i et forsøg på at korrigere PET-billeder til respiratoriske bevægelse artefakter13. Disse metoder kan kategoriseres i fremadrettede, retrospektive og datadrevne gating-strategier. Prospektive og retrospektive respiratoriske gating teknikker typisk stole på erhvervelse af en respiratorisk surrogat signal under PET imaging14. Disse respiratoriske surrogat signaler bruges til at spore og overvåge patientens respiratoriske cyklus. Eksempler på respiratoriske sporingsanordninger er detektion af brystvægudflugtved hjælp af tryksensorer 12 eller optiske sporingssystemer (f.eks. videokameraer)15, termoelementer til måling af temperaturen af indåndet luft16og spirometre til måling af luftstrømmen og dermed indirekte estimering af volumenændringer i patientenslunger 17.
Respiratoriske gating opnås derefter typisk ved kontinuerligt og samtidig at registrere et surrogatsignal (udpeget S(t)) med PET-data under billedopkøb. Ved hjælp af det indhøstede surrogatsignal kan PET-data, der svarer til et bestemt respiratorisk eller amplitudeområde (amplitudebaseret gating),vælges 12,13,18. Fasebaseret gating udføres ved at opdele hver respiratorisk cyklus i et fast antal porte, som afbildet i figur 2a. Respiratoriske gating udføres derefter ved at vælge data erhvervet i en bestemt fase under patientens respiratoriske cyklus, der skal anvendes til billedrekonstruktion. På samme måde er amplitudebaseret gating afhængig af at definere et amplitudeområde for åndedrætssignalet, som vist i figur 2b. Når værdien af åndedrætssignalet falder inden for det indstillede amplitudeområde, vil de tilsvarende PET listmode-data blive anvendt til rekonstruktion af billedet. For retrospektive gating-metoder indsamles alle data, og genspanering af PET-dataene udføres efter billederhvervelse. Selv om prospektive respiratoriske gatingmetoder anvender de samme begreber som retrospektive gatingmetoder til genspanering af PET-data, er disse metoder afhængige af at indsamle data fremadrettet under erhvervelsen af billedet. Når der indsamles en tilstrækkelig mængde PET-data, vil billederhvervelsen blive afsluttet. Vanskeligheden ved sådanne fremadrettede og retrospektive gating tilgange er at opretholde acceptabel billedkvalitet uden væsentligt at forlænge billedet erhvervelse gange, når uregelmæssig vejrtrækningopstår 13. I den forbindelse er fasebaserede respiratoriske metoder særligt følsomme over for uregelmæssige vejrtrækningsmønstre13,19, hvor betydelige mængder PET-data kan kasseres på grund af afvisning af uhensigtsmæssige udløsere, hvilket resulterer i en betydelig reduktion af billedkvaliteten eller uacceptabel forlængelse af billedopkøbstiden. Når uhensigtsmæssige udløsere accepteres, kan respiratorisk gatingalgoritmens ydeevne og dermed effektiviteten af bevægelsesafvisning fra PET-billederne desuden reduceres, fordi respiratoriske porte er defineret i forskellige faser af respiratorisk cyklus, som afbildet i figur 2a. Det er faktisk blevet rapporteret, at amplitude-baserede respiratoriske gating er mere stabil end fase-baserede tilgange i tilfælde af uregelmæssigheder i åndedrætssignal13. Selvom amplitude-baserede respiratoriske gating algoritmer er mere robust i overværelse af uregelmæssige vejrtrækning frekvenser, disse algoritmer er mere følsomme over for baseline drifting af åndedrætssignalet. Drifting af baseline signalet kan forekomme på grund af mange årsager, når patientens muskelspændinger (dvs. overgang af en patient til en mere afslappet tilstand under erhvervelse af billedet) eller vejrtrækning mønster ændringer. For at forhindre en sådan baseline drifting af signalet, bør der gøres en sikker omhu for at fastgøre sporingssensorer til patienten og udføre regelmæssig overvågning af åndedrætssignalet.
Selv om disse problemer er kendt, traditionelle respiratoriske gating algoritmer kun tillade begrænset kontrol over billedkvaliteten og kræver normalt betydelig forlængelse af billedet erhvervelse tid eller øgede mængder af radiotracer, der skal administreres til patienten. Disse faktorer resulterede i begrænset vedtagelse af sådanne protokoller i klinisk rutine. For at omgå disse problemer i forbindelse med den variable kvalitet af de luftige gated billeder, en bestemt type amplitude-baserede gating algoritme, også kendt som optimal respiratorisk gating (ORG), er blevet foreslået18. Respiratorisk gating med ORG giver brugeren mulighed for at angive billedkvaliteten af de respiratoriske gated billeder ved at give en arbejdscyklus som input til algoritmen. Arbejdscyklussen defineres som en procentdel af de erhvervede data i PET-listetilstand, der bruges til genopbygning af billeder. I modsætning til mange andre respiratoriske gating algoritmer, dette begreb giver brugeren mulighed for direkte at bestemme billedkvaliteten af de rekonstruerede PET-billeder. På grundlag af den angivne arbejdscyklus beregnes et optimalt amplitudeområde, som tager hensyn til de særlige karakteristika ved hele det respiratoriske surrogatsignali betragtning 18. Det optimale amplitudeområde for en bestemt arbejdscyklus beregnes ved at starte med et udvalg af forskellige værdier for den lavere amplitudegrænse, der er angivet (L), for åndedrætssignalet. For hver valgt nedre grænse justeres den øvre amplitudegrænse, der er angivet (U), på en sådan måde, at summen af de valgte PET-data, defineret som data, der er anskaffet, når åndedrætssignalet falder inden for amplitudeområdet (L<S(t)<U), er lig med den angivne arbejdscyklus. For eksempel er amplitudesortimentet for en arbejdscyklus på 50 % og seks minutter af erhvervede PET-listmodedata tilpasset til at omfatte tre minutter (50 %) pet-data. Det optimale amplitudeområde (W) defineres som det mindste amplitudeområde, der anvendes til respiratorisk gating, ogsom stadig indeholder den nødvendige mængde PET-data(dvs. Ved at specificere toldcyklussen foretager brugeren således en afvejning mellem mængden af støj og graden af resterende bevægelse, der er bosat i ORG PET-billederne. Hvis arbejdscyklussen sænkes, vil det øge mængden af støj, selv om dette også vil reducere mængden af restbevægelse i PET-billederne (og omvendt). Selv om org's begreber og virkninger er beskrevet i tidligere rapporter, er formålet med dette manuskript at give klinikere nærmere oplysninger om de specifikke protokoller, når de bruger ORG i klinisk praksis. Derfor er brugen af ORG i en klinisk billeddannelsesprotokol beskrevet. Der vil blive stillet flere praktiske aspekter til rådighed, herunder patientforberedelse, billederhvervelse og genopbygningsprotokoller. Desuden vil manuskriptet dække org-softwarens brugergrænseflade og specifikke valg, der kan træffes ved udførelse af respiratorisk gating under PET-billedbehandling. Endelig diskuteres ORG's virkning på læsionsdeterbarhed og billedanterificering, som vist i tidligere undersøgelser.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Sensor Port, sensor, black box, wave deck, elastic band, load cell sensor (complete set)</td>
			<td>anzai medical co.</td>
			<td>respiratory gating system AZ-733V</td>
			<td>http://www.anzai-med.co.jp/en/product/item/az733v</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

management of respiratory motion artefacts in 18f-fluorodeoxyglucose positron emission tomography using an amplitude-based optimal respiratory gating algorithm

Positron emissionstomografi (PET) kombineret med røntgen computertomografi (CT) er en vigtig molekylær billeddannelse platform, der er nødvendig for nøjagtig diagnose og klinisk iscenesættelse af en række sygdomme. Fordelen ved PET-billeddannelse er evnen til at visualisere og kvantificere et utal af biologiske processer in vivo med høj følsomhed og nøjagtighed. Der er dog flere faktorer, der bestemmer billedkvaliteten og den kvantitative nøjagtighed af PET-billeder. En af de vigtigste faktorer, der påvirker billedkvaliteten i PET-billedbehandling af brystkassen og øvre del af maven, er respiratorisk bevægelse, hvilket resulterer i respirationsinduceret bevægelsessløring af anatomiske strukturer. Korrektion af disse artefakter er nødvendig for at give optimal billedkvalitet og kvantitativ nøjagtighed af PET-billeder.
Der er udviklet flere respiratoriske gating-teknikker, som typisk er afhængige af anskaffelse af et luftsignal samtidig med PET-data. Baseret på det erhvervede åndedrætssignal udvælges PET-data til rekonstruktion af et bevægelsesfrit billede. Selv om disse metoder har vist sig effektivt at fjerne respiratoriske bevægelsesgenstande fra PET-billeder, er ydeevnen afhængig af kvaliteten af det luftigt signal, der erhverves. I denne undersøgelse diskuteres brugen af en amplitude-baseret optimal respiratorisk gating (ORG) algoritme. I modsætning til mange andre respiratoriske gating algoritmer, ORG tillader brugeren at have kontrol over billedkvaliteten versus mængden af afvist bevægelse i de rekonstruerede PET-billeder. Dette opnås ved at beregne et optimalt amplitudeområde baseret på det erhvervede surrogatsignal og en brugerspecificeret arbejdscyklus (procentdelen af PET-data, der anvendes til genopbygning af billedet). Det optimale amplitudeområde defineres som det mindste amplitudeområde, der stadig indeholder den mængde PET-data, der kræves til genopbygning af billedet. Det blev påvist, at ORG resulterer i effektiv fjernelse af respirationsinduceret billedsløring i PET-billeddannelse af brystkassen og øvre del af maven, hvilket resulterer i forbedret billedkvalitet og kvantitativ nøjagtighed.

Brugen af ORG i PET resulterer i en samlet reduktion af respiratorisk induceret sløring af billederne. For eksempel, i en klinisk evaluering af patienter med ikke-småcellet lungekræft (NSCLC), ORG resulterede i påvisning af flere lungelæsioner og hilar / mediastinal lymfeknuder20. Dette er let påvist i figur 8 og figur 9, der viser ikke-gated og ORG PET billeder af patienter med NSCLC.
Især resulterede O...

Watch this Scientific Journal Video about Management of Respiratory Motion Artefacts in 18F-fluorodeoxyglucose Positron Emission Tomography using an Amplitude-Based Optimal Respiratory Gating Algorith

Management of Respiratory Motion Artefacts in 18F-fluorodeoxyglucose Positron Emission Tomography using an Amplitude-Based Optimal Respiratory Gating Algorithm

Amplitude-baserede optimale respiratoriske gating (ORG) effektivt fjerner respiratorisk-induceret bevægelse sløring fra klinisk 18F-fluorodeoxyglucose (FDG) positron emission tomografi (PET) billeder. Korrektion af FDG-PET-billeder for disse respiratoriske bevægelsesgenstande forbedrer billedkvaliteten, diagnosticeringen og den kvantitative nøjagtighed. Fjernelse af respiratoriske bevægelsesgenstande er vigtig for tilstrækkelig klinisk behandling af patienter, der bruger PET.

Håndtering af respiratoriske bevægelsesgenstande i 18F-fluorodeoxyglucose Positron Emission Tomografi ved hjælp af en Amplitude-baseret optimal respiratorisk gating algoritme

Positron emission tomography (PET) combined with X-ray computed tomography (CT) is an important molecular imaging platform that is required for accurate ...

De forværrede virkninger af respiratoriske bevægelse artefakter i PET / CT-billeddannelse har længe været velkendte. Optimal respiratorisk gating er en metode, der anvendes til at korrigere PET / CT-billeder for disse bevægelse artefakter. Opretholdelse af en tilstrækkelig billedkvalitet er problematisk for de fleste respiratoriske gating algoritmer.Den optimale respiratoriske gating algoritme giver brugeren mulighed for at opretholde og definere en tilstrækkelig billedkvalitet. Respiratory motion artefakter kan påvirke billedkvaliteten og kvantitative nøjagtighed. Derfor er fjernelse af disse artefakter fra PET-billeder vigtigt for at forbedre diagnostisk nøjagtighed og evnen til at overvåge behandlingsresponser.Demonstration af proceduren vil være Jurrian, en ledende teknolog ved Institut for Radiologi og NuklearMedicin. Før administration af radiotraceren. Det er vigtigt at måle patientens blodsukker.Efter at have forklaret præparatet og billeddannelse procedurer til patienten, indsætte en perifer venøs kanyle, i en af de antecubitale vener af patienten, og vedhæfte en tre-vejs stopcock system med en lokke lås til en 20-milliliter sprøjte saltvand. Afaktiver stophanen med saltvand og fastgør stophanen til venøs kanyle. Kontroller kanylens patency med 10 milliliter saltvand, og fastgør sprøjten med radiotraceren til trevejsstophanen.Drej derefter ventilerne af den tre-vejs stophane således, at retningen af væsken vil flyde fra sprøjten indeholder radiotracer til den perifere venøs kanyle. Sprøjten er blevet placeret i en speciel wolfram afskærmet beholder. For at administrere radiotraceren skal sprøjtestemplet trykkes langsomt ned på sprøjtestemplet.Når alle sporstof er blevet leveret. Stophanens ventiler drejes således, at sprøjten med saltvandet er tilsluttet radiotracersprøjten, og skyl sprøjten for at fange eventuelle resterende radiotracer i sprøjten i saltvandet. Drej derefter ventilerne af stophanen, og levere saltvand flush indeholder resterende radiotracer til patienten.Efter den sidste vask af radiotracer var blevet administreret, skal du fjerne radiotracersprøjten. Og levere 0,5 mg pr kg furosemide gennem venøs kanyle. Efter furosemide er blevet leveret, lad patienten hvile i en behagelig position i 50 minutter, før du beder patienten om at ugyldiggøre deres blære.På 55 minutter, eskortere patienten til scanneren, og har patienten ligger i liggende position med armene op på scanneren sengen. Brug passende armstøtte for at gøre patienten så behagelig som muligt. Og observere patientens vejrtrækning mønster.Fastgør åndedrætsbæltet omkring patientens brystkasse eller øvre del af maven med sensoren placeret således, at bugvæggen udflugt kan identificeres efter besigtigelse. Brug derefter krog- og løkkelukningssystemet til at fastgøre bæltet omkring patienten, og kontroller scannerdisplayet for at bekræfte, at åndedrætssignalet forbliver inden for grænserne af minimums- og maksimumområdet. På 60 minutter efter registrering af patienten, skal du vælge hele kroppen protokol på scanneren og klik på den optimale gated erhvervelse protokol.Flyt scannertabellen til den korrekte position for anskaffelse af topogrammet. Hvis du vil starte anskaffelsen af topogrammet, skal du trykke på scannerstarttasten på scannerkontrolboksen og klikke på venstre museknap på topogrammet for at indstille scanningsområdet. Derefter erhverve en lav dosis CT-scanning af patienten.Derefter indstilles PET-sengepositionen, der skal korrigeres for respiratorisk bevægelse, og indstille billedoptagelsestiden for sengepositionerne. Når anskaffelsesparametrene er indtastet, skal du trykke på og holde flyttetasten nede, indtil scannersengen er blevet flyttet tilbage til udgangspositionen, og tryk på start igen for at starte PET-scanningen. Under erhvervelsen, regelmæssigt kontrollere patienten og kvaliteten af åndedrætssignalet.Ved scanningens afslutning skal det bekræftes, at åndedrætssignalet er anskaffet, og initier scanningsrekonstruktionen. Brugen af optimal gating i PET-billeder resulterer i en samlet reduktion af respiratorisk induceret sløring af billederne. For eksempel, i en klinisk evaluering af patienter med ikke-småcellet lungekræft, optimal gating resulterede i påvisning af flere lungelæsioner, og hilar og mediastinal lymfeknuder.Disse forskelle kan have en vigtig indvirkning på patientbehandling, især hos ikke-småcellet lungekræftpatienter med tidlige sygdomsstadier. En vigtig fordel ved den optimale respiratoriske gating algoritme er, at billedkvaliteten kan bestemmes af brugeren. I dette tal kan der observeres to forskellige optimalt gated PET- og ikke-gated PET-billeder med forskellig statistisk kvalitet.Mens den statistiske kvalitet af det optimalt gated PET-billede rekonstrueret med en toldcyklus på 35%, og det ikke-gated tilsvarende billede holdes konstant. Afvejningen mellem billedstøj og mængden af bevægelsesafvisning fra kæledyrsbillederne bestemmes af arbejdscyklussen. Selv om billedkvaliteten opretholdes, når du bruger den optimale respiratoriske gating algoritme, passende positionering af bæltet før scanning er vigtigt for at opnå en høj kvalitet åndedrætssignal.

Research

JoVE Journal

Cancer Research

Management of Respiratory Motion Artefacts in 18F-fluorodeoxyglucose Positron Emission Tomography using an Amplitude-Based Optimal Respiratory Gating Algorithm

Determining the Optimal Inhibitory Frequency for Cancerous Cells Using Tumor Treating Fields (TTFields)

Determining the Optimal Inhibitory Frequency for Cancerous Cells Using Tumor Treating Fields TTFields

Bestemmelse af den optimale Inhibitorisk Frequency for kræftceller Brug Tumor Behandling Fields (TTFields)

Tumor Treating Fields (TTFields) are an effective treatment modality delivered via the continuous, noninvasive application of low-intensity (1-3 V/cm), ...

Multimodal Bioluminescent and Positronic-emission Tomography/Computational Tomography Imaging of Multiple Myeloma Bone Marrow Xenografts in NOG Mice

Multimodal en bioluminescerende og Positron-emissions-tomografi/edb tomografi billeddannelse af myelomatose knoglemarv Xenografts i NOG mus

Multiple myeloma (MM) tumors engraft in the bone marrow (BM) and their survival and progression are dependent upon complex molecular and cellular ...

Establishment and Characterization of Three Afatinib-resistant Lung Adenocarcinoma PC-9 Cell Lines Developed with Increasing Doses of Afatinib

Etablering og karakterisering af tre Afatinib-resistente lunge adenokarcinom PC-9 cellelinjer udviklet med stigende doser Afatinib

Acquired resistance to molecular target inhibitors is a severe problem in cancer therapy. Lung cancer remains the leading cause of cancer-related death in ...

Spatial and Temporal Control of Murine Melanoma Initiation from Mutant Melanocyte Stem Cells

Rumlig og tidsmæssig kontrol af murine melanom initiering fra mutant melanocyte stamceller

Cutaneous melanoma is well known as the most aggressive skin cancer. Although the risk factors and major genetic alterations continue to be documented ...

Semi-automatic PD-L1 Characterization and Enumeration of Circulating Tumor Cells from Non-small Cell Lung Cancer Patients by Immunofluorescence

Semi-automatisk PD-L1 karakterisering og optælling af cirkulerende tumor celler fra ikke-småcellet lunge cancer patienter ved immunofluorescens

Circulating tumor cells (CTCs) derived from the primary tumor are shed into the bloodstream or lymphatic system. These rare cells (1&#8722;10 cells per mL ...

Quantifying the Brain Metastatic Tumor Micro-Environment using an Organ-On-A Chip 3D Model, Machine Learning, and Confocal Tomography

Kvantificering af hjernen metastatisk tumor mikro-miljø ved hjælp af en organ-on-a chip 3D-model, machine learning, og konfokal tomografi

Brain metastases are the most lethal cancer lesions; 10-30% of all cancers metastasize to the brain, with a median survival of only ~5-20 months, ...

Dynamic Imaging of Chimeric Antigen Receptor T Cells with [18F]Tetrafluoroborate Positron Emission Tomography/Computed Tomography

Dynamic Imaging of Chimeric Antigen Receptor T Cells with [18F]Tetrafluoroborate Positron Emission Tomography/Computed Tomography

Dynamisk billeddannelse af kimære antigenreceptor-T-celler med [18F]tetrafluorborat positronemissionstomografi/computertomografi

T cells genetically engineered to express chimeric antigen receptors (CAR) have shown unprecedented results in pivotal clinical trials for patients with B ...

Preparation of Human Tissues Embedded in Optimal Cutting Temperature Compound for Mass Spectrometry Analysis

Fremstilling af humant væv indlejret i optimal skæretemperaturforbindelse til massespektrometrianalyse

Sphingolipids are cellular components that have well-established roles in human metabolism and disease. Mass spectrometry can be used to determine whether ...

Positron Emission Tomography-based Dose Painting Radiation Therapy in a Glioblastoma Rat Model using the Small Animal Radiation Research Platform

Positronemissionstomografibaseret dosismalingsstrålebehandling i en glioblastomrottemodel ved hjælp af Small Animal Radiation Research Platform

A rat glioblastoma model to mimic chemo-radiation treatment of human glioblastoma in the clinic was previously established. Similar to the clinical ...