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 gjerne takke Richard Raghoo for å gi PET-bildene vist i figur 1.

Alle prosedyrer som ble utført som involverte menneskelige deltakere var i samsvar med de etiske standardene til det interne gjennomgangsstyret (IRB) ved Radboud universitets medisinske senter og med Helsinki-erklæringen fra 1964 og dens senere endringer eller sammenlignbare etiske standarder. ORG-algoritmen er et leverandørspesifikt produkt og er tilgjengelig på Siemens Biograph mCT PET/CT-skannerfamilien og nyere PET/CT-modeller.
1. Pasientpreparat
<ol><li>Pasient anamnese<ol>
<li>Sjek...

<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 nukleærmedisinsamfunnet har de forverrede effektene av åndedrettsbevegelsesartefakter i PET-avbildning vært godt anerkjent i lang tid. Det har vist seg i mange studier at den uskarpe effekten av åndedrettsbevegelsesartefakter kan påvirke bildekvantifisering og lesjonsdempbarhet betydelig. Selv om flere respiratoriske gating metoder er utviklet, er respiratorisk gating for tiden ikke mye brukt i klinisk praksis. Dette skyldes spesielt en resulterende variabel bildekvalitet, uakseptabel forlengelse av bildeanskaffel...

Positron Emission Tomography (PET) i kombinasjon med røntgen computertomografi (CT) er et allment akseptert bildebehandlingsverktøy i klinisk praksis for nøyaktig diagnose og klinisk iscenesettelse av en rekke sykdommer1. Fordelen med PET-avbildning er evnen til å visualisere og kvantifisere en myriade av biologiske prosesser in vivo med høy følsomhet og nøyaktighet2. Dette oppnås ved intravenøs administrering av en radioaktivt merket forbindelse, også kjent som en radiotracer, til pasienten. Avhengig av radiotracer som brukes, kan vevsegenskaper som glukosemetabolisme, cellulær spredning, grad av hypoksi, aminosyretransport og uttrykk for proteiner og reseptorer, visualiseres og kvantifiseres2.
Selv om flere radiotracere er utviklet, validert og brukt i klinisk praksis, er den radioaktive glukoseanalogen 18F-fluorodeoxyglucose (FDG) den mest brukte radiotraceren i klinisk praksis. Gitt at FDG hovedsakelig akkumuleres i celler med en forhøyet glykolytisk hastighet (det vil si celler med forhøyet glukoseopptak og konvertering til pyruvat for energiproduksjon), er det mulig å diskriminere vev med forskjellige metabolske tilstander. I likhet med glukose, er det første trinnet i FDG-opptaket transport fra det ekstra cellulære rommet over plasmamembranen til det intracellulære rommet, som lettes av glukosetransportører (GLUT)3. Når FDG er i intracellulært rom, vil fosforylering av hexokinaser resultere i generering av FDG-6-fosfat. Men i motsetning til glukose-6-fosfat, FDG-6-fosfat kan ikke gå inn i Krebs syklus for ytterligere aerob dissimilation på grunn av fravær av en hydroksyl (OH) gruppe på den andre (2') karbon posisjon. Gitt at den omvendte reaksjonen, defosforyleringen av FDG-6-fosfat tilbake til FDG, oppstår neppe i de fleste vev, er FDG-6-fosfat fanget intracellulært3. Derfor er graden av FDG-opptak avhengig av uttrykket av GLUT (spesielt GLUT1 og GLUT3) på plasmamembranen, og den intracellulære enzymatiske aktiviteten til hexokinaser. Konseptet med dette kontinuerlige opptaket og fangsten av FDG kalles metabolsk fangst. Det faktum at FDG fortrinnsvis akkumuleres i vev med forhøyet metabolsk aktivitet er vist i figur 1a, som viser fysiologisk fordeling av FDG hos en pasient. Dette FDG-PET bildet viser høyere opptak i hjerte, hjerne, og levervev, som er kjent for å være metabolsk aktive organer under normale forhold.
Den høye følsomheten for å oppdage forskjeller i metabolsk tilstand av vev gjør FDG til en utmerket radiotracer for diskriminering av normalt fra sykt vev, gitt at en endret metabolisme er et viktig kjennetegn for mange sykdommer. Dette er lett avbildet i figur 1b, viser et FDG-PET bilde av en pasient med stadium IV ikke-småcellet lungekreft (NSCLC). Det er økt opptak i den primære svulsten så vel som i metastatiske lesjoner. I tillegg til visualisering spiller kvantifisering av radiotraceropptak en viktig rolle i klinisk behandling av pasienter. Kvantitative indekser avledet fra PET-bilder som gjenspeiler graden av radiotraceropptak, for eksempel standardisert opptaksverdi (SUV), metabolske volumer og total lesjonglykose (TLG), kan brukes til å gi viktig prognostisk informasjon og måle behandlingsrespons for ulike pasientgrupper4,5,6. I denne forbindelse blir FDG-PET-avbildning i økende grad brukt til å tilpasse strålebehandling og systemisk behandling hos onkologipasienter7. Videre har bruk av FDG-PET for overvåking av akutt behandling indusert toksisitet, som stråling indusert øsofagitt8,pneumonitt9 og systemiskeinflammatoriske responser 10,blitt beskrevet og gir viktig informasjon for å ta bildestyrte behandlingsbeslutninger.
Gitt PET's viktige rolle for klinisk behandling av pasienter, er bildekvalitet og kvantitativ nøyaktighet viktig for å veilede behandlingsbeslutninger basert på PET-bilder på riktig måte. Det er imidlertid mange tekniske faktorer som kan kompromittere kvantitativ nøyaktighet avPET-bilder 11. En viktig faktor som kan påvirke bildekvantifiseringen i PET er relatert til de lengre oppkjøpstidene til PET sammenlignet med andre radiologiske bildemodaliteter, vanligvis flere minutter per sengestilling. Som en konsekvens blir pasientene vanligvis instruert til å puste fritt under PET-avbildning. Resultatet er at PET-bilder lider av respiratorisk indusert bevegelse, noe som kan føre til betydelig uskarphet av organer som ligger i thoraxen og overlivet. Denne åndedrettsinduserte bevegelsesuskarpheten kan i betydelig grad svekke tilstrekkelig synsstyring og kvantitativ nøyaktighet av radiotraceropptak, noe som kan påvirke klinisk behandling av pasienter når du bruker PET-bilder til diagnose og iscenesettelse, målvolumdefinisjon for strålebehandlingsplanleggingsapplikasjoner og overvåking av behandlingsrespons12.
Flere respiratoriske gating metoder er utviklet i et forsøk på å korrigere PET bilder for respiratorisk bevegelse artefakter13. Disse metodene kan kategoriseres i potensielle, retrospektive og datadrevne gatingstrategier. Prospektive og retrospektive respiratoriske gating teknikker vanligvis stole på oppkjøpet av et respiratorisk surrogat signal under PET imaging14. Disse respiratoriske surrogatsignalene brukes til å spore og overvåke pasientens respiratoriske syklus. Eksempler på åndedrettssporingsenheter er påvisning av brystveggutflukt ved hjelp avtrykksensorer 12 eller optiske sporingssystemer (f.eks. videokameraer)15, termoelement for å måle temperaturen på pustetluft 16, og spirometre for å måle luftstrømmen og dermed indirekte estimere volumendringer i pasientenslunger 17.
Åndedrettssparkering oppnås deretter vanligvis ved å kontinuerlig og samtidig registrere et surrogatsignal (utpekt S(t)), med PET-dataene under bildeinnsamling. Ved hjelp av det kjøpte surrogatsignalet kan PET-data som tilsvarer en bestemt åndedrettsfase eller amplitudeområde (amplitudebasert gating) velges12,13,18. Fasebasert gating utføres ved å dele hver respiratorisk syklus i et fast antall porter, som avbildet i figur 2a. Åndedrettsseking utføres deretter ved å velge data innhentet i en bestemt fase under pasientens respiratoriske syklus som skal brukes til bilderekonstruksjon. På samme måte er amplitudbasert gating avhengig av å definere et amplitudområde av åndedrettssignalet, som vist i figur 2b. Når verdien av åndedrettssignalet faller innenfor det angitte amplitudområdet, vil de tilsvarende PET listmodedataene bli brukt til bilderekonstruksjon. For retrospektive gating tilnærminger, samles alle data inn og re-binning av PET-dataene utføres etter bildeinnhenting. Selv om potensielle respiratoriske gating metoder bruker de samme konseptene som retrospektive gating tilnærminger for re-binning av PET data, disse metodene er avhengige av å samle inn data prospektivt under bildeinnhenting. Når en tilstrekkelig mengde PET-data samles inn, vil bildeinnhenting bli ferdigstilt. Vanskeligheten med slike prospektive og retrospektive gating tilnærminger er å opprettholde akseptabel bildekvalitet uten betydelig forlenge bildeanskaffelse ganger når uregelmessig pusting oppstår13. I denne forbindelse er fasebaserte respiratoriske gating metoder spesielt følsomme for uregelmessige pustemønstre13,19, hvor betydelige mengder PET-data kan kastes på grunn av avvisning av upassende utløsere, noe som resulterer i betydelig reduksjon av bildekvalitet eller uakseptabel forlengelse av bildeanskaffelsestid. I tillegg, når upassende utløsere aksepteres, kan ytelsen til respiratorisk gatingalgoritme og dermed effektiviteten av bevegelsesavvisning fra PET-bildene reduseres på grunn av det faktum at respiratoriske porter er definert i forskjellige faser av respiratorisk syklus, som avbildet i figur 2a. Faktisk har det blitt rapportert at amplitudebasert respiratorisk gating er mer stabil enn fasebaserte tilnærminger i tilfelle uregelmessigheter i åndedrettssignalet13. Selv om amplitudebaserte respiratoriske gatingalgoritmer er mer robuste i nærvær av uregelmessige pustefrekvenser, er disse algoritmene mer følsomme for baseline drifting av åndedrettssignalet. Drifting av grunnlinjesignalet kan oppstå av mange grunner når pasientens muskelspenning (det vil si overgang av en pasient til en mer avslappet tilstand under bildeoppkjøp) eller pustemønster endres. For å forhindre slik baseline drifting av signalet, bør det tas hensyn til å feste sporingssensorer sikkert til pasienten og utføre regelmessig overvåking av åndedrettssignalet.
Selv om disse problemene er kjent, tillater tradisjonelle respiratoriske gatingalgoritmer bare begrenset kontroll over bildekvaliteten og krever vanligvis betydelig forlengelse av bildeanskaffelsestid eller økte mengder radiotracer som skal administreres til pasienten. Disse faktorene resulterte i begrenset innføring av slike protokoller i klinisk rutine. For å omgå disse problemene knyttet til den variable kvaliteten på respiratoriske inngjerdede bilder, har en bestemt type amplitudebasert gating algoritme, også kjent som optimal respiratorisk gating (ORG), blittforeslått 18. Åndedrettssleting med ORG tillater brukeren å spesifisere bildekvaliteten på de respiratoriske inngjerdede bildene ved å gi en driftssyklus som inngang til algoritmen. Driftssyklusen defineres som en prosentandel av de anskaffede PET-listemodusdataene som brukes til bilderekonstruksjon. I motsetning til mange andre respiratoriske gating algoritmer, tillater dette konseptet brukeren å direkte bestemme bildekvaliteten på de rekonstruerte PET-bildene. Basert på den angitte driftssyklusen beregnes et optimalt amplitudeområde, som tar hensyn til de spesifikke egenskapene til hele respiratorisk surrogatsignal i betraktning18. Det optimale amplitudeområdet for en bestemt driftssyklus beregnes ved å starte med et utvalg av forskjellige verdier for nedre amplitudegrense, utpekt (L), av åndedrettssignalet. For hver valgte nedre grense justeres øvre amplitudegrense, angitt (U), på en slik måte at summen av de valgte PET-dataene, definert som data som er anskaffet når åndedrettssignalet faller innenfor amplitudeområdet (L<S(t)<U), er lik den angitte driftssyklusen. For eksempel, for en driftssyklus på 50% og seks minutter med kjøpte PET listmode data, er amplitudområdet tilpasset for å inkludere tre minutter (50%) av PET-data. Det optimale amplitudeområdet (W) er definert som det minste amplitudeområdet som brukes til åndedrettssalter som fortsatt inneholder den nødvendige mengden PET-data (det vil si ArgMax([U-L])), som avbildet i figur 2c12. Dermed, ved å spesifisere pliktsyklusen, gjør brukeren en avveining mellom mengden støy og graden av gjenværende bevegelse bosatt i ORG PET-bildene. Senking av driftssyklusen vil øke mengden støy, selv om dette også vil redusere mengden gjenværende bevegelse i PET-bildene (og omvendt). Selv om begrepene og effektene av ORG har blitt beskrevet i tidligere rapporter, er formålet med dette manuskriptet å gi klinikere detaljer om de spesifikke protokollene når man bruker ORG i klinisk praksis. Derfor er bruk av ORG i en klinisk bildeprotokoll beskrevet. Flere praktiske aspekter, inkludert pasientforberedelse, bildeanskaffelse og rekonstruksjonsprotokoller vil bli gitt. Videre vil manuskriptet dekke brukergrensesnittet til ORG-programvaren og spesifikke valg som kan gjøres når du utfører åndedrettsseking under PET-avbildning. Til slutt diskuteres effekten av ORG på lesjonsdekvantifisering og bildekvantifisering, som vist i tidligere studier.

<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 emission tomography (PET) kombinert med røntgen computertomografi (CT) er en viktig molekylær bildeplattform som er nødvendig for nøyaktig diagnose og klinisk iscenesettelse av en rekke sykdommer. Fordelen med PET-avbildning er evnen til å visualisere og kvantifisere en myriade av biologiske prosesser in vivo med høy følsomhet og nøyaktighet. Det er imidlertid flere faktorer som bestemmer bildekvalitet og kvantitativ nøyaktighet av PET-bilder. En av de fremste faktorene som påvirker bildekvaliteten i PET-avbildning av thorax og overlivet er åndedrettsbevegelse, noe som resulterer i respirasjonsindusert bevegelsesuskarphet av anatomiske strukturer. Korrigering av disse artefaktene er nødvendig for å gi optimal bildekvalitet og kvantitativ nøyaktighet av PET-bilder.
Flere respiratoriske gating teknikker er utviklet, vanligvis avhengig av oppkjøp av et åndedrettsvern samtidig med PET data. Basert på det respiratoriske signalet som er innhentet, er PET-data valgt for rekonstruksjon av et bevegelsesfritt bilde. Selv om disse metodene har vist seg å effektivt fjerne åndedrettsbevegelsesartefakter fra PET-bilder, er ytelsen avhengig av kvaliteten på åndedrettssignalet som er anskaffet. I denne studien diskuteres bruk av en amplitudbasert optimal respiratorisk gating (ORG) algoritme. I motsetning til mange andre respiratoriske gating algoritmer, tillater ORG brukeren å ha kontroll over bildekvaliteten versus mengden avvist bevegelse i de rekonstruerte PET-bildene. Dette oppnås ved å beregne et optimalt amplitudeområde basert på det oppkjøpte surrogatsignalet og en brukerspesifisert driftssyklus (prosentandelen av PET-data som brukes til bilderekonstruksjon). Det optimale amplitudeområdet defineres som det minste amplitudeområdet som fortsatt inneholder mengden PET-data som kreves for bilderekonstruksjon. Det ble vist at ORG resulterer i effektiv fjerning av respirasjonsindusert bilde uskarphet i PET-avbildning av thorax og overlivet, noe som resulterer i forbedret bildekvalitet og kvantitativ nøyaktighet.

Bruk av ORG i PET resulterer i en generell reduksjon av respiratorisk indusert uskarphet av bildene. For eksempel, i en klinisk evaluering av pasienter med ikke-småcellet lungekreft (NSCLC), resulterte ORG i påvisning av flere lungelesjoner og hilar / mediastinal lymfeknuter20. Dette er lett demonstrert i figur 8 og figur 9, som viser ikke-inngjerdede og ORG PET bilder av pasienter med NSCLC.
Spesielt resulte...

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

Amplitudebasert optimal respiratorisk gating (ORG) fjerner effektivt respiratorisk-indusert bevegelsesuskarphet fra kliniske 18F-fluorodeoxyglucose (FDG) positronutslipptomografi (PET) bilder. Korrigering av FDG-PET-bilder for disse åndedrettsbevegelsesartefaktene forbedrer bildekvaliteten, diagnostisk og kvantitativ nøyaktighet. Fjerning av respirasjonsbevegelsesartefakter er viktig for adekvat klinisk behandling av pasienter som bruker PET.

Håndtering av respirasjonsbevegelsesartefakter i 18F-fluorodeoksyglucose Positron Emission Tomografi ved hjelp av en amplitudebasert optimal respiratorisk gatingalgoritme

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

De forverrede effektene av respirasjonsbevegelsesartefakter i PET/CT-avbildning har lenge vært godt anerkjent. Optimal åndedrettssalting er en metode som brukes til å korrigere PET/CT-bilder for disse bevegelsesartefaktene. Å opprettholde en tilstrekkelig bildekvalitet er problematisk for de fleste respiratoriske gating algoritmer.Den optimale respiratoriske gatingalgoritmen gjør det mulig for brukeren å opprettholde og definere en tilstrekkelig bildekvalitet. Åndedrettsbevegelsesartefakter kan påvirke bildekvaliteten betydelig og kvantitativ nøyaktighet. Derfor er fjerning av disse artefaktene fra PET-bilder viktig for å forbedre diagnostisk nøyaktighet og evnen til å overvåke behandlingsresponser.Demonstrerte prosedyren vil være Jurrian, en senior teknolog ved Institutt for radiologi og nukleærmedisin. Før administrering av radiomåleren. Det er viktig å måle pasientens blodsukker.Etter å ha forklart forberedelses- og bildebehandlingsprosedyrene til pasienten, sett inn en perifer venøs kanyle, i en av pasientens antecubital årer, og fest et treveis stoppekransystem med en lokkelås til en 20-milliliter sprøyte saltvann. De-aerate stoppekranen med saltvann og fest stoppekranen til venøs kanyle. Kontroller kanylens patency med 10 milliliter saltvann, og fest sprøyten med radiotraceren til den treveis stoppekranen.Drei deretter ventilene på den treveis stoppekranen slik at væskens retning vil strømme fra sprøyten som inneholder radiotraceren til den perifere venøse kanylen. Sprøyten er plassert i en spesiell wolfram skjermet beholder. For å administrere radiotraceren, trykk forsiktig sprøytestempelet på beholderen.Når alle sporstoffet er levert. Drei ventilene på stoppekranen slik at sprøyten som inneholder saltvannet er koblet til radiotracersprøyten, og skyll sprøyten for å fange eventuelle gjenværende radiosporere i sprøyten i saltvannet. Drei deretter ventilene på stoppekranen, og lever saltvannsspylingen som inneholder gjenværende radiotrakter til pasienten.Etter at den siste vasken av radiotracer hadde blitt administrert, fjern radiotracersprøyten. Og levere 0,5 milligram per kilo furosemid gjennom venøs kanyle. Etter at furosemidet er levert, la pasienten hvile i en komfortabel stilling i 50 minutter før du ber pasienten om å annullere blæren.På 55 minutter eskorterer pasienten til skanneren, og få pasienten til å ligge i liggende stilling med armene opp på skannersengen. Bruk passende armstøtte for å gjøre pasienten så komfortabel som mulig. Og observere pasientens pustemønster.Fest åndedrettsbeltet rundt pasientens thorax eller overlivet med sensoren plassert slik at bukveggen utflukt kan identifiseres etter visuell inspeksjon. Bruk deretter krok- og sløyfelukkingssystemet til å feste beltet rundt pasienten, og kontroller skannerdisplayet for å bekrefte at åndedrettssignalet forblir innenfor grensene for minimums- og maksimumsområdet. Etter 60 minutter etter at pasienten er registrert, velger du hele kroppsprotokollen på skanneren og klikker på den optimale inngjerdede oppkjøpsprotokollen.Flytt skannertabellen til riktig posisjon for anskaffelse av topogrammet. Hvis du vil starte anskaffelsen av topogrammet, trykker du på skannerens starttast på skannerkontrollboksen og klikker venstre museknapp på topogrammet for å angi skanneområdet. Deretter får du en lavdose CT-skanning av pasienten.Deretter angir du PET-sengeposisjonen som skal korrigeres for åndedrettsbevegelse, og angir bildeopptakstiden for sengeposisjonene. Når anskaffelsesparametrene er angitt, trykker du på og holder nede flytt-tasten til skannersengen er flyttet tilbake til startposisjonen, og trykker på start på nytt for å starte PET-skanningen. Under oppkjøpet, kontroller regelmessig pasienten og kvaliteten på åndedrettssignalet.På slutten av skanningen, bekrefter at åndedrettssignalet er anskaffet, og initiere skanningen rekonstruksjon. Bruk av optimal gating i PET-bilder resulterer i en generell reduksjon av respiratorisk indusert uskarphet av bildene. For eksempel, i en klinisk evaluering av pasienter med ikke-småcellet lungekreft, resulterte optimal gating i påvisning av flere lungelesjoner, og hilar og mediastinale lymfeknuter.Disse forskjellene kan ha en viktig innvirkning på pasientbehandling, spesielt hos ikke-småcellet lungekreftpasienter med tidlige sykdomsstadier. En viktig fordel med den optimale respiratoriske gating algoritmen er at bildekvalitet kan bestemmes av brukeren. I dette tallet kan to forskjellige optimalt inngjerdede PET- og ikke-inngjerdede PET-bilder med forskjellig statistisk kvalitet observeres.Mens den statistiske kvaliteten på det optimalt inngjerdede PET-bildet rekonstrueres med en driftssyklus på 35%, og det ikke-inngjerdede tilsvarende bildet holdes konstant. Avveiningen mellom bildestøy og mengden bevegelsesavvisning fra dyrebildene bestemmes av driftssyklusen. Selv om bildekvaliteten opprettholdes ved bruk av den optimale åndedrettsalgoritmen, er passende posisjonering av beltet før skanning viktig for å skaffe seg et åndedrettssignal av høy kvalitet.

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

Bestemme Optimal Hemmende Frekvens for kreftceller Bruke Tumor Behandling av 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

Flere Bioluminescent og Positronic-utslipp tomografi/beregningsorientert tomografi avbilding av myelom benmarg 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 av tre Afatinib-resistente Lung Adenokarsinom PC-9 Cell Lines utviklet med økende doser av 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

Romlig og Temporal kontroll av murine melanom innvielse 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 opplisting av sirkulerende tumor celler fra ikke-liten celle Lungekreftpasienter ved Immunofluorescence

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

Kvantifisere hjernen metastatisk tumor mikro-miljø ved hjelp av en organ-on-a chip 3D modell, maskinlæring, 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 avbildning av chimeriske antigenreseptor T-celler med [18F]Tetrafluoroborate Positron Emission Tomography/Computed Tomography

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 av menneskelig vev innebygd i optimal skjæretemperaturforbindelse for 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

Positron Emission Tomography-basert dosemalingsstrålebehandling i en Glioblastoma Rat-modell ved hjelp av 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 ...