Object
Title: Optymalizacja metody rekonstrukcji obrazów SPECT wykonanych z użyciem [99mTc-EDDA/HYNIC] octreotate u pacjentów z guzami neuroendokrynnymi
Abstract:
Wstęp: Scyntygrafia receptorowa (SRS) z zastosowaniem znakowanych analogów somatostatyny odgrywa znamienną rolę w diagnostyce/terapii guzów neuroendokrynnych (GEP-NET). Ze względu na czułość i specyficzność , SRS jest metodą z wyboru w stosunku do konwencjonalnych technik obrazowania (USG,CT,MRI). W badaniu SRS obrazowanie ekspresji receptorów somatostatynowych jest bezpośrednio związane z intensywnością wychwytu podanego radiofarmeceutyku w obrazie SPECT. Ocena poziomu wychwytu znacznika w zmianach stanowi drogocenny wskaźnik w prognozowaniu efektu terapeutycznego z zastosowaniem tego samego analogu somatostatyny znakowanego izotopami:90Y i/lub 177Lu. Rekonstrukcja obrazów SPECT stanowi krytyczny element w ocenie diagnostycznej badania SRS. Dobór parametrów rekonstrukcyjnych dla algorytmu OSEM Flash 3D™ (liczba przedziałów i iteracji) w znaczący sposób wpływa na jakość uzyskanych obrazów oraz na oceniany wskaźnik guz/tło (TCS/TCB). Istnieje ograniczona liczba publikacji, które tematycznie dotyczą optymalizacji algorytmów iteracyjnych stosowanych w rekonstrukcji obrazów SPECT badań GEP-NET i były to badania fantomowe. Badane zagadnienie zostało przedstawione w kilku eksperymentach i badaniach klinicznych dotyczących innych jednostek chorobowych, głównie w aspekcie porównania dwóch technik rekonstrukcji (FBP vs MLEM lub/oraz OSEM). Zastosowanie znakowanego ; analogu somatostatyny [99mTc-EDDA/HYNIC]octreotate poprawiło skuteczność diagnostyki lokalizacyjnej w diagnostyce zmian pierwotnych i przerzutowych GEP-NET. SRS stanowi kluczowe badanie w podejmowaniu decyzji o zastosowaniu terapii radioizotopowej uważanej za najskuteczniejszy model leczenia w nieoperacyjnych i rozsianych GEP-NET. Konieczne jest wskazanie optymalnej metody rekonstrukcji obrazów SPECT w celu zwiększenia czułości i specyficzności badania SRS. Cel pracy: Optymalizacja iteracyjnej metody rekonstrukcji OSEM obrazów SPECT u pacjentów z GEP-NET oraz porównanie dwóch technik rekonstrukcyjnych: najbardziej rozpowszechnionej FBP oraz zoptymalizowanej OSEM Flash 3D™. Materiał i metodyka: Przeanalizowano 76 losowo wybranych obrazów SPECT pacjentów (42K i 34M) z potwierdzonym GEP-NET w badaniu histopatologicznym z uwidocznionymi zmianami ogniskowymi zlokalizowanymi w CT, MRI lub endoskopii. Dla kluczowego ustawienia parametrów rekonstrukcyjnych, analizie poddano 197 zmian ogniskowych (108-zlokalizowanych w wątrobie i 89-zlokalizowanych poza-wątrobowo w jamie brzusznej). Wszystkie opisane zmiany zostały zweryfikowane i lokalizacyjnie potwierdzone na drodze fuzji obrazów SPECT/CT. Wszystkie badania SRS zostały wykonane w Pracowni Medycyny Nuklearnej Kliniki Endokrynologii Szpitala Uniwersyteckiego w Krakowie. Ze względu na lokalizację zmiany ogniskowe p ; odzielono na dwie grupy: grupa I-zmiany zlokalizowane w wątrobie i grupa II-zmiany zlokalizowane pozawątrobowo (w jamie brzusznej). Obrazy SPECT zostały poddane ocenie jakościowej i ilościowej. Ocena jakościowa była czynnikiem dominującym i determinowała kolejne kroki w optymalizacji parametrów rekonstrukcji. Podstawową wielkością użytą w ocenie jakościowej była dwustopniowa skala oceny jakości zdeponowanych zmian przez dwóch niezależnych obserwatorów: 0-zmiana słabo widoczna, 1-zmiana dobrze widoczna. Zakwalifikowanie zmiany do jednej z dwóch ocen było determinowane przez intensywność (widoczność) gromadzenia radioznacznika w zmianie w zadanym ustawieniu rekonstrukcyjnym oraz przez ocenę wizualizacji zmiany na tle innych narządów, szczególnie w obrębie dużych rezerwuarów dystrybucji aktywności (nerki, śledziona). Wszystkie zarejestrowane zmiany zlokalizowane w wątrobie i poza-wątrobowo, zostały podzielone na cztery podgrupy w zależności od oznaczonej objętości regionu zainteresowania (VOI) zdeponowanej zmiany: podgrupa 1- VOI<1,6cm3, podgrupa 2-VOI:1,6–3,2cm3, podgrupa 3-VOI:3,2– 5cm3, podgrupa 4–VOI>5cm3. W celu oceny ilościowej obrazu SPECT analizowano współczynniki guz/tło (TCS/TCB). Obrysowany VOI zmiany i tła, zlokalizowanego w bliskim sąsiedztwie zmiany, miały tą samą wartość i były stałe dla wszystkich analizowanych parametrów rekonstrukcyjnych. Sc ; hemat optymalizacji rekonstrukcji obrazów SPECT techniką OSEM obejmował 34 ustawienia parametrów rekonstrukcyjnych zawarte w pięciu etapach: etap 1– analiza zmiennej liczby przedziałów (s=8,16,32) i zadanych im iteracji (i=2-7), etap 2–analiza stałej liczby przedziałów (s=8) i zadanej liczby iteracji (i=6-30) z krokiem iteracyjnym=4, etap 3–ocena wpływu korekcji rozpraszania na zoptymalizowaną liczbę przedziałów i iteracji (s=8,i=10), etap 4–ocena wpływu filtracji obrazu (filtr Gauss; FWHM=n·p[mm]; n=1,2,3,...,7; p=3,9≈4[mm]) na ustawienie OSEM(8,10) z zastosowaniem korekcji rozpraszania, etap 5– porównanie dwóch technik rekonstrukcji: zoptymalizowanej metody OSEM vs FBP (filtr Butterworth, fc=0,86). Wyniki analizy ilościowej zostały porównane z wynikami uzyskanymi z badań fantomowych. Dodatkowo przebadano związek pomiędzy wynikiem rekonstrukcji obrazu SPECT dla zoptymalizowanego ustawieniach OSEM(8,10) z korekcją rozpraszania a ekspresją receptorów dla analogu somatostatyny. Wyniki: Etap 1: Ocena jakościowa: zmiany zlokalizowane w wątrobie (grupa I): najwięcej zmian ocenionych jako dobrze widoczne (1) obserwuje się dla ustawienia OSEM(8,i) (podgrupa 1: 54-63%, p<0,05; podgrupa 2: 59-86%, p<0,05; podgrupa 3: 88%, p>0,05). Zmiany zlokalizowane poza-wątrobowo (grupa II): najwięcej zmian ocenionych jako 1 dla OSEM(8,i) w podgrupie 1 i 2 (odpowiednio: 6-38% i ; 54-77%; p<0,05) i OSEM(16,i) w podgrupie 3 (93%, p>0,05). Ocena ilościowa: średni stosunek wskaźnika TCS/TCB dla ogniskowego wychwytu [99mTc-EDDA/HYNIC]octreotate w zmianach dla OSEM(8,i); OSEM(16,i) i OSEM(32,i) odpowiednio wynosił: grupa I–podgrupa 1: 1,49±0,43; 1,55±0,38 i 1,54±0,33; podgrupa 2: 2,10±0,71; 2,14±0,70 i 2,15±0,63; podgrupa 3:3,66±0,79; 3,51±0,67 i 3,51±0,65. Podobny wzrost wskaźnika guz/tło wraz ze wzrostem przedziałów (s=8,16 i 32) obserwuje się dla zmian w grupie II: podgrupa 1: 0,49±0,21; 0,61±0,24 i 0,70±0,25; podgrupa 2: 1,98±0,55; 2,02±0,56 i 2,26±0,60; podgrupa 3: 3,56±0,64; 3,59±0,69 i 3,64±0,67. Etap 2: Ocena jakościowa: Grupa I: najwięcej zmian ocenionych jako 1 obserwuje się dla OSEM(8,10) dla podgrupy 1 i 2 (odpowiednio 44% i 82%, p<0,05). W podgrupie 2 taki sam procent zmian został oceniony dodatkowo dla OSEM(8,14) i OSEM(8,18). Podobna analogia obserwowana jest dla zmian zlokalizowanych pozawątrobowo, p<0,05: podgrupa 1–35% (OSEM(8,10)), podgrupa 2– 89% (OSEM(8,10) i OSEM(8,14)). Ocena ilościowa: Grupa I: w podgrupach średnie wartości wskaźnika guz/tło wzrastają wraz ze wzrostem liczby iteracji- podgrupa 1: zakres 2,44-2,88; podgrupa 2: zakres 2,66-3,01. Różnice w średnich wartościach wskaźnika TCS/TCB są istotne statystycznie dla liczby iteracji równej: podgrupa 1-i=10,14,18 (p<0,05); podgrupa 2–i=6,10,14 (p<0,05). Podobny ; wzrost wskaźnika guz/tło obserwuje się dla grupy II – podgrupa 1: zakres 1,99-2,54; podgrupa 2: zakres 2,54-2,96. Różnice w średnich wartościach wskaźnika TCS/TCB są istotne statystycznie dla liczby iteracji równej i=6,10 (p<0,05). Etap 3: Ocena jakościowa: Dla zmian zlokalizowanych w wątrobie zastosowanie SC nie wpłynęło na ocenę jakościową zrekonstruowanych obrazów. Różnice w ocenie jakościowej obserwowane są dla zmian zlokalizowanych pozawątrobowo: SC vs bSC-podgrupa 1: 24% vs 15%; podgrupa 2: 71% vs 61%. Różnice w ocenie zmian w grupie II nie są istotne statystycznie dla wszystkich podgrup. Ocena ilościowa: Średnia wartość wskaźnika SC/bSC dla zmian zlokalizowanych w wątrobie w podgrupie 1 i 2 wyniosła odpowiednio: 1,25±0,57 i 1,21±0,59. Dla zmian zlokalizowanych poza-wątrobowo odpowiednio: 1,32±0,98 i 1,27±0,79. Etap 4: Ocena jakościowa: Za najbardziej efektywne ustawienie filtra Gaussa uznano FWHM=4 i 8mm (p<0,05). Procent zmian ocenionych jako 1 wynosił dla grupy I i II odpowiednio: 22% i 17% (podgrupa 1) oraz 71% i 79% (podgrupa 2). Ocena ilościowa: Najwyższą wartość wskaźnika TCS/TCB uzyskano dla FWHM=4mm: Grupa I: 2,39±0,46 (podgrupa 1) i 2,71±0,64 (podgrupa 2). Dla grupy II odpowiednio: 2,17±0,60 i 2,84±0,84. Etap 5: Ocena jakościowa: Wyniki oceny widoczności zmian dla OSEM vs FBP w grupie I i II wyniosły odpowiednio-podgrupa 1: 31% vs 8% i 15% vs ; 10% oraz podgrupa 2: 54% vs 11% i 82% vs 42%. Różnice w ocenie jakości obrazów dla podgrupy 1 (grupa II) nie są istotne statystycznie Ocena ilościowa: Średnia wartość wskaźnika TCS/TCB była 1,5 razy wyższa dla zoptymalizowanego ustawienia OSEM(8,10) z SC vs FBP dla zmian grupy I i grupy II. Wyniki analiz badań SRS zostały potwierdzone w analizach materiału fantomowego. Ponadto badano związek pomiędzy średnią wartością współczynnika guz/tło dla zmiany a ekspresją typu receptora w danej zmianie ogniskowej (TCS/TCB vs typ receptora SST). Najwyższą, dla analizowanych par, korelację przeciętną uzyskano dla wskaźnika TCS/TCB vs receptor typu 2A i 2B (zakres współczynnika Tau Kendalla: 0,3-0,5). Najniższą-korelację słabą-dla receptora SST typu 1 (0,1-0,3). Podsumowanie: W analizie obrazów SPECT scyntygrafii receptorowej z użyciem znakowanych analogów somatostatyny u pacjentów z GEP-NET, konieczna jest zdefiniowanie parametrów metod rekonstrukcji w celu uzyskania optymalnej oceny badania SRS. Dobór parametrów rekonstrukcyjnych wpływa istotnie na jakość uzyskanych obrazów oraz na ilościową ocenę współczynnika guz/tło. Za najbardziej optymalne ustawienie parametrów rekonstrukcyjnych algorytmu OSEM Flash 3D™, dla 128 zarejestrowanych projekcji, uznano OSEM(8,i), zwłaszcza liczba iteracji i=10 daje najbardziej efektywne wyniki w ocenie jakościowej. Zastosowanie korek ; cji rozpraszania (SC) promieniowania nieznacznie polepsza jakość obrazu w ocenie wizualizacyjnej oraz podwyższa wartość współczynnika guz/tło. Zastosowanie filtracji obrazu (filtr Gauss) nieznacznie pogarsza kontrast z zachowaniem wysokiej jakości obrazu pod warunkiem, że współczynnik filtra nie przekracza dwukrotnej wartości rozmiaru pixela. Metody iteracyjne (algorytm OSEM) jako technika rekonstrukcji obrazów SPECT badań SRS dają lepsze wyniki w ocenie jakościowej i ilościowej. Dobór parametrów rekonstrukcji ma największe znaczenie w ocenie zmian małych i średnich. W przypadku zmian dużych dobór parametrów rekonstrukcji nie wpływa na ocenę diagnostyczną zrekonstruowanego obrazu SPECT. W dostępnej literaturze istnieje ograniczona liczba publikacji dotyczących optymalizacji algorytmów iteracyjnych stosowanych w rekonstrukcji obrazów SPECT badań GEP-NET i są to głównie badania fantomowe. Badania nad fantomem nie mogą być w pełni uznane za wyznacznik w praktyce klinicznej, a jedynie stanowią wyznacznik w doborze parametrów i wymagają weryfikacji w badaniu klinicznym. Kluczem do uzyskania odpowiedzi czy zastosowana technika rekonstrukcji jest właściwa i najbardziej efektywna jest zawsze badanie empiryczne. Powyższe opracowanie jest także jedynym w literaturze polskiej.
Place of publishing:
Level of degree:
Degree discipline:
Degree grantor:
Promoter:
Date issued:
Identifier:
Call number:
Language:
Access rights:
Object collections:
Last modified:
Mar 15, 2023
In our library since:
Jun 24, 2022
Number of object content hits:
0
Number of object content views in PDF format
0
All available object's versions:
http://dl.cm-uj.krakow.pl:8080/publication/4758
Show description in RDF format:
Show description in OAI-PMH format:
| Edition name | Date |
|---|---|
| ZB-114714 | Mar 15, 2023 |
Objects
Similar
Lenda-Tracz, Wioletta
Holcman, Katarzyna Rita
