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

図1に示すPET画像を提供してくれたリチャード・ラグーに感謝します。

人間の参加者を含むすべての手順は、ラドボウド大学医療センターの内部審査委員会(IRB)の倫理基準に従い、1964年のヘルシンキ宣言とその後の改正または同等の倫理基準に従っていました。ORG アルゴリズムはベンダー固有の製品であり、シーメンスバイオグラフィー mCT PET/CT スキャナー ファミリおよび新しい PET/CT モデルで使用できます。
1. 患者の準備
<ol><li>患者の?...

<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>

核医学界では、PETイメージングにおける呼吸動物の効果の悪化は、長い間よく認識されてきました。呼吸運動アーティファクトのぼかし効果が画像定量および病変検出性に大きく影響することが、多くの研究で示されている。いくつかの呼吸格言法が開発されているが、呼吸格言は現在、臨床現場で広く使用されていない。これは特に、結果として生じる可変画像品質、画像取得時間の許容?...

陽電子放射断層撮影(PET)とX線コンピュータ断層撮影(CT)と組み合わせて、様々な疾患の正確な診断および臨床ステージングのための臨床現場で広く受け入れられているイメージングツールである1。PETイメージングの利点は、生体内の無数の生物学的プロセスを高感度かつ正確性2で可視化および定量化できることである。これは、放射性トレーサーとも呼ばれる放射性標識化合物を患者に静脈内投与することによって達成される。使用されている放射線トレーサーに応じて、グルコース代謝、細胞増殖、低酸素度、アミノ酸輸送、およびタンパク質および受容体の発現などの組織特性を可視化し、定量2.
いくつかの放射線トレーサーが開発され、検証され、臨床現場で使用されているが、放射性グルコースアナログ 18F-フルオロデオキシグルコース(FDG)は、臨床現場で最も広く使用されている放射線トレーサーである。FDGは主に糖分解率の上昇(すなわち、グルコースの取り込み上昇およびエネルギー産生のためのピルビン酸への転換を伴う細胞)を有する細胞に蓄積することを考えると、異なる代謝状態の組織を判別することが可能である。グルコースと同様に、FDG取り込みの第1段階は、細胞膜上の細胞外空間から細胞内空間への輸送であり、これはグルコーストランスポーター(GLUT)3によって促進される。FDGが細胞内空間に入ると、ヘキソキナーゼによるリン酸化はFDG-6-リン酸の生成をもたらす。しかし、グルコース-6-リン酸とは対照的に、FDG-6-リン酸は、第2(2')炭素位におけるヒドロキシル(OH)基の存在のために、さらに好気的な崩壊のためにクレブスサイクルに入ることができない。逆反応を考えると、FDG-6-リン酸の脱リン酸化はFDGに戻って、ほとんどの組織ではほとんど起こらない、FDG-6-リン酸は細胞内3に閉じ込められる。したがって、FDG取り込みの程度は、血漿膜上のGLUT(特にGLUT1およびGLUT3)の発現、およびヘキソキナーゼの細胞内酵素活性に依存する。FDGのこの連続的な取り込みおよび捕捉の概念は、代謝トラップと呼ばれる。FDGが高い代謝活性を有する組織に優先的に蓄積するという事実を 図1aに示し、患者におけるFDGの生理学的分布を示す。このFDG-PET画像は、心臓、脳、肝臓組織の高い取り込み、正常な条件下で代謝的に活性な器官であることが知られている。
組織の代謝状態の違いを検出するための高感度は、変化した代謝が多くの疾患にとって重要な特徴であることを考えると、FDGを病気の組織から正常に区別するための優れた放射線追跡装置にします。これは、図1bに容易に示され、ステージIV非小細胞肺癌(NSCLC)を有する患者のFDG-PET画像を示す。原発性腫瘍および転移性病変の取り込みが増加している。可視化に加えて、放射線追跡装置の取り込みの定量化は、患者の臨床管理において重要な役割を果たす。標準化された取り込み値(SUV)、代謝量、および総病変解分解(TLG)などの放射線追跡装置取り込みの程度を反映したPET画像から得られた定量的指標は、患者群4、5、6に対する重要な予後情報および測定治療応答を提供するために使用することができる。この点に関して、FDG-PETイメージングは、腫瘍学患者7における放射線療法および全身治療をパーソナライズするためにますます使用されている。さらに、放射線誘発性食道炎8などの急性治療誘発毒性をモニタリングするためのFDG-PETの使用には、肺膜炎9および全身炎症反応10が、画像誘導治療の決定を行うための重要な情報を提供する。
患者の臨床管理にPETの重要な役割を考えると、PET画像に基づく治療決定を適切に導く上で、画像品質と定量的確度が重要です。しかし、PET画像11の定量的精度を損なう可能性のある技術的要因は数多く存在する。PETにおける画像定量に大きな影響を与える可能性のある重要な要因は、PETの取得時間が他の放射線画像性と比較して長く、通常はベッド位置当たり数分に関連している。その結果、患者は通常、PETイメージング中に自由に呼吸するように指示される。その結果、PET画像は呼吸誘発運動に苦しんでおり、胸郭および上腹部内に位置する器官の著しいぼやけを引き起こす可能性があります。この呼吸誘発運動のぼかしは、放射線追跡装置取り込みの十分な可視化および定量的確度を著しく損なう可能性があり、診断およびステージングにPET画像を使用する場合の患者の臨床管理に影響を及ぼし、放射線治療計画アプリケーションの目標量定義、および治療応答のモニタリングを行う。
呼吸運動アーティファクト13に対するPET画像を補正する試みとして、いくつかの呼吸格言法が開発されている。これらの方法は、将来予測、遡及、およびデータ駆動型の格言戦略に分類できます。前向きおよび遡及的呼吸格子化技術は、典型的には、PETイメージング14中の呼吸代理信号の取得に依存する。これらの呼吸代理信号は患者の呼吸周期を追跡し、監視するために使用される。呼吸追跡装置の例としては、圧力センサ12 または光学追跡システム(例えば、ビデオカメラ)15を用いた胸壁遠足の検出、熱電対、吸気空気16の温度を測定し、気流を測定するスピロメーター、およびそれによって患者の肺17の体積変化を間接的に推定する。
呼吸ゲートは、通常、画像取得中にPETデータと共に、代理信号(指定S(t))を連続的かつ同時に記録することによって達成される。取得した代理信号を用いて、特定の呼吸相または振幅範囲(振幅ベースの格子)に対応するPETデータを12、13、18から選択することができる。位相ベースのゲーティングは、図2aに示すように、各呼吸周期を一定のゲート数に分割することによって行われる。次いで、患者の呼吸サイクル中に特定の段階で取得したデータを画像再構成に使用して、呼吸格言を行う。同様に、振幅ベースの格紙は、図2bに示すように、呼吸信号の振幅範囲を定義することに依存している。呼吸信号の値が設定された振幅範囲内に入ると、対応するPETリストモードデータが画像再構成に使用されます。遡及的な格紙のアプローチでは、画像取得後に、すべてのデータが収集され、PETデータの再ビン化が行われます。将来の呼吸格言法は、PETデータの再ビン化のための遡及的な格言アプローチと同じ概念を使用するが、これらの方法は、画像取得中に将来データを収集することに依存する。十分な量のPETデータが収集されると、画像取得が完了します。このような前向きおよび遡及的ゲーティングアプローチの難しさは、不規則な呼吸が起こったときに画像取得時間を大幅に延長することなく許容可能な画質を維持する。この点に関して、位相ベースの呼吸ゲーティング法は、不適切なトリガーの拒絶により大量のPETデータを廃棄することができる不規則な呼吸パターン13,19に特に敏感であり、画像品質の大幅な低下または画像取得時間の容認できない延長をもたらす。さらに、不適切なトリガが受け入れられた場合、呼吸ゲーティングアルゴリズムの性能およびそれによりPET画像からの運動拒絶反応の有効性は、呼吸ゲートが呼吸周期の異なる段階で定義されるという事実のために、図2aに示すように示されている。実際に、振幅ベースの呼吸ゲーティングは、呼吸信号13の不規則性の場合に相ベースのアプローチよりも安定であることが報告されている。振幅ベースの呼吸ゲーティングアルゴリズムは、不規則な呼吸周波数の存在下でより堅牢ですが、これらのアルゴリズムは、呼吸信号のベースラインドリフトに対してより敏感です。ベースラインシグナルの漂流は、患者の筋肉の緊張(すなわち、画像取得中のよりリラックスした状態への患者の移行)または呼吸パターンが変化する多くの理由により起こり得る。このような信号のベースラインのドリフトを防ぐためには、患者にトラッキングセンサーをしっかりと取り付け、呼吸信号の定期的なモニタリングを行うよう注意する必要があります。
これらの問題は既知であるが、従来の呼吸格子アルゴリズムは、画質の制御が限られており、通常、画像取得時間の大幅な延長または放射線トレーサーの増加量を患者に投与する必要がある。これらの要因は、臨床ルーチンでそのようなプロトコルの採用が限定的に生じた。呼吸ゲート画像の可変的な品質に関連するこれらの問題を回避するために、振幅ベースのゲーティングアルゴリズムの特定のタイプは、最適な呼吸ゲーティング(ORG)としても知られている、18を提案されている。ORGによる呼吸ゲートを使用すると、アルゴリズムへの入力としてデューティサイクルを提供することにより、ユーザーは呼吸ゲート画像の画質を指定できます。デューティ・サイクルは、画像再構成に使用される取得済み PET リスト・モード・データのパーセンテージとして定義されます。他の多くの呼吸格言アルゴリズムとは対照的に、この概念はユーザーが再構成されたPETイメージのイメージの質を直接決定することを可能にする。指定されたデューティサイクルに基づいて、最適な振幅範囲が計算され、呼吸代理信号全体の特定の特性が考慮に入れられます18。特定のデューティサイクルの最適な振幅範囲は、呼吸信号の下振幅制限(L)の異なる値の選択から始めることによって計算されます。選択された下限ごとに、指定された(U)の上振幅限界は、呼吸信号が振幅範囲(L<S)<Uに収まるときに取得したデータとして定義される、選択されたPETデータの合計が指定されたデューティサイクルと等しくなるように調整される。たとえば、50%のデューティサイクルと取得したPETリストモードデータの6分の場合、振幅範囲は3分(50%)を含むようになっていますペットデータの最適な振幅範囲(W)は、図2c12に示すように、必要な量のPETデータ(ArgMax([U-L)))をまだ含む呼吸格言に使用される最小振幅範囲として定義される。したがって、デューティサイクルを指定することにより、ユーザは、ノイズの量と、ORG PET画像に存在する残存運動の程度とのトレードオフを行います。デューティサイクルを下げるとノイズの量が増えますが、PET画像の残留モーションの量も減少します(その逆も同様です)。ORGの概念と効果は以前のレポートで説明されていますが、この原稿の目的は、臨床現場でORGを使用する際に臨床医に特定のプロトコルの詳細を提供することです。したがって、臨床画像化プロトコルにおけるORGの使用について説明する。患者の準備、画像取得および再構成の議定書を含むいくつかの実用的な側面が提供されるであろう。さらに、原稿は、ORGソフトウェアのユーザーインターフェイスと、PETイメージング中に呼吸格子を実行する際に行うことができる特定の選択をカバーする。最後に、前の研究で示したように、病変検出性および画像定量に対するORGの効果について考察する。

<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

X線コンピュータ断層撮影(CT)と組み合わせたポジトロン発光断層撮影(PET)は、様々な疾患の正確な診断と臨床ステージングに必要な重要な分子イメージングプラットフォームです。PETイメージングの利点は、生体内の無数の生物学的プロセスを高感度かつ正確に可視化し、定量化できることです。ただし、PET画像の画質と定量精度を決定する要因は複数あります。胸部と上腹部のPET画像処理における画像品質に影響を与える最も重要な要因の1つは呼吸運動であり、解剖学的構造の呼吸誘発運動のぼやけをもたらす。PET画像の最適な画質と定量的精度を提供するためには、これらのアーティファクトの補正が必要です。
いくつかの呼吸格言技術が開発されており、通常はPETデータと同時に呼吸信号の取得に依存する。取得した呼吸信号に基づいて、PETデータは運動自由画像の再構成のために選択される。これらの方法は、PET画像から呼吸運動アーティファクトを効果的に除去することが示されているが、性能は取得される呼吸信号の質に依存する。本研究では、振幅ベースの最適呼吸格言(ORG)アルゴリズムの使用について検討する。他の多くの呼吸格言アルゴリズムとは対照的に、ORGは、再構築されたPET画像の拒絶された動きの量に対して、ユーザーが画質を制御することを可能にします。これは、取得した代理信号とユーザ指定のデューティサイクル(画像再構成に使用されるPETデータの割合)に基づいて最適な振幅範囲を計算することによって達成されます。最適な振幅範囲は、画像再構成に必要なPETデータ量を含む最小振幅範囲として定義されます。また、胸郭や上腹部のPET画像撮影において呼吸誘発画像のブレを効果的に除去し、画質と定量精度の向上を図る。

PETでのORGの使用は、画像の呼吸誘発性のぼかしの全体的な減少をもたらす。例えば、非小細胞肺癌(NSCLC)を有する患者の臨床評価において、ORGはより多くの肺病変および経皮性リンパ節20の検出をもたらした。これは、NSCLC患者の非ゲートおよびORG PET画像を示す 図8 および 図9で容易に示されている。
特に、ORG...

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

振幅ベースの最適な呼吸格子(ORG)は、臨床 18F-フルオロデオキシグルコース(FDG)陽電子放出断層撮影(PET)画像から呼吸誘発運動のぼかしを効果的に除去します。これらの呼吸動きのアーティファクトのためのFDG-PETのイメージの訂正はイメージの質、診断および定量的正確さを改善する。呼吸動物品の除去は、PETを用いた患者の適切な臨床管理のために重要である。

振幅ベース最適呼吸格子アルゴリズムを用いた 18F-フルオロデオキシグルコースポジトロン放出断層撮影における呼吸運動アーティファクトの管理

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

PET/CTイメージングにおける呼吸運動アーチファクトの悪化効果は、長い間十分に認識されてきました。最適な呼吸格測定は、これらの動きのアーチファクトのPET/CT画像を補正するために使用される方法である。ほとんどの呼吸格言アルゴリズムでは、十分な画質を維持することは問題です。最適な呼吸格言アルゴリズムにより、ユーザーは十分な画質を維持し、定義することができます。呼吸運動アーティファクトは、画像の品質と定量的な精度に大きく影響します。したがって、PET画像からこれらのアーチファクトを除去することは、診断精度および治療応答を監視する能力を向上させるために重要である。この手順のデモンストレーションは、放射線医学・核医学省の上級技術者であるジュリアンです。ラジオトレーサの管理前。患者の血糖値を測定することが重要です。患者に準備および画像化手順を説明した後、患者の前キュービタル静脈の1つに末梢静脈カニューレを挿入し、20ミリリットルの注射器の生理食塩水にルアーロック付きの三方向栓装置を取り付ける。食前で栓コックを脱エレートし、静脈カニューレに栓コックを取り付けます。10ミリリットルの生理食塩水でカニューレのステイシーを確認し、注射器と注射器を三方ストップコックに取り付けます。次に、三方向栓コックのバルブを回して、液体の方向が放射性トレーサーを含む注射器から末梢静脈カニューレに流れるようになります。注射器は特別なタングステンの盾付き容器に入れられた。放射性トレーサーを管理するには、コンテナのシリンジプランジャーをゆっくりと押し下げた。すべてのトレーサーが配信された場合。生理食音を含む注射器が放射性トレーサーシリンジに接続するようにストップコックのバルブを回し、注射器をフラッシュして、生理食糸でシリンジ内の残留ラジオトレーサーを捕捉する。次に、ストップコックの弁を回し、残留ラジオトレーサーを含む生理的なフラッシュを患者に送達する。ラジオトレーサの最後の洗浄が行われた後、ラジオトレーサーシリンジを取り外す。そして静脈カニューレを通して1キログラム当たり0.5ミリグラムのフロセミドを送達する。フロセミドが送達された後、患者は膀胱を空隙するように患者に頼む前に、50分間快適な位置で休ませます。55分で、患者をスキャナーに護衛し、患者はスキャナーベッドの上に腕を上げて仰向けの位置に横たわっています。患者をできるだけ快適にするために適切な腕のサポートを使用してください。そして、患者の呼吸パターンを観察します。患者の胸郭または上腹部の周りの呼吸ベルトを、目視検査後に腹部壁の遠足を特定できるように設置されたセンサーで固定します。次に、フックとループの閉じるシステムを使用して患者の周りのベルトを固定し、スキャナーディスプレイをチェックして、呼吸信号が最小範囲と最大範囲内に残っていることを確認します。患者を登録した後60分で、スキャナー上の全身プロトコルを選択し、最適なゲート取得プロトコルをクリックします。スキャナーテーブルを正しい位置に移動して、トポグラムを取得します。トポグラムの取得を開始するには、スキャナコントロールボックスのスキャナスタートキーを押し、トポグラムのマウスの左ボタンをクリックしてスキャン範囲を設定します。次いで、患者の低用量CTスキャンを取得する。次に、呼吸運動に対して補正するPETベッド位置を設定し、ベッド位置の画像記録時間を設定する。取得パラメータが入力されたら、スキャナベッドが開始位置に戻るまで移動キーを押したままにし、もう一度[start]を押してPETスキャンを開始します。取得中に、定期的に患者と呼吸信号の品質を確認します。スキャンの終了時に、呼吸信号が取得されたことを確認し、スキャン再構成を開始する。PET画像に最適な格言を使用すると、画像の呼吸誘発性ぼかしの全体的な減少が生じます。例えば、非小細胞肺癌患者の臨床評価において、最適な格子は、より多くの肺病変、および経皮リンパ節の検出をもたらした。これらの違いは、特に早期疾患段階の非小細胞肺癌患者において、患者管理に重要な影響を与える可能性がある。最適な呼吸格測定アルゴリズムの重要な利点は、ユーザーが画質を決定できることです。この図では、最適にゲートされたPETと、統計的品質の異なる非ゲートPET画像が観察できます。35%のデューティサイクルと非ゲート同等画像で再構築された最適なゲートPET画像の統計的品質は一定に保たれています。画像ノイズとペット画像からのモーション拒絶の量とのトレードオフは、デューティサイクルによって決定されます。最適な呼吸格言アルゴリズムを使用する場合は画質が維持されますが、スキャン前のベルトの適切な位置決めは、高品質の呼吸信号を得るために重要です。

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

腫瘍治療領域（TTFields）を用いた癌細胞の最適阻害頻度の決定

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

NOG マウスの多発性骨髄腫, 骨髄異種のマルチ モーダルな発光とポジトロニック放出断層レントゲン写真撮影/計算断層イメージング

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

アファチニブ耐性肺腺癌PC-9細胞株の確立と特徴付けは、アファチニブの用量の増加とともに開発された

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

変異体メラノサイト幹細胞からのマウス黒色腫開始の空間的および時間的制御

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

免疫蛍光による非小細胞肺癌患者からの循環腫瘍細胞の半自動PD-L1特性図と列挙

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

臓器オンAチップ3Dモデル、機械学習、共焦点断層法による脳転移性腫瘍微小環境の定量化

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

[18F]テトラフルオロホウ酸陽電子放射断層撮影/コンピュータ断層撮影によるキメラ抗原受容体T細胞の動的イメージング

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

質量分析のための最適な切削温度化合物に包埋されたヒト組織の調製

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

小動物放射線研究プラットフォームを用いたラット膠芽腫モデルにおける陽電子放射断層撮影に基づく線量塗装放射線療法

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