PET/TC 4D:
ANALISI DEI TRACCIATI
RESPIRATORI
Dott. Giorgio Prati
Introduzione
Problema in PET/TC:
Movimento d’organo
Artefatti in TC:
• Distorsione del target
• Perdita di dettaglio anatomico
Artefatti in PET:
• Modificazione della rilevabilità
della lesione
• Inaccuratezza nella
quantificazione della
captazione
• Blur
Artefatti in PET/TC:
• Disallineamento
• Errata correzione per
l’attenuazione
Cause:
- Battito Cardiaco
- Respirazione
- Altro (Anse intestinali)
Artefatti da Organ Motion in TC
TC elicoidale di
un fantoccio
sferico statico
TC elicoidale di un fantoccio sferico oscillante con
moto sinusoidale in direzione assiale
Immagine
coronale di
una TC a
respiro
libero
Distorsione del target in
più parti
Perdita di dettaglio
anatomico
Errato calcolo della mappa
di attenuazione
Artefatti da Organ Motion in PET
I dati PET sono acquisiti per diversi minuti e vengono quindi mediati temporalmente
su più cicli respiratori
A.
Sorgente
puntiforme
fissa:
distribuzione Gaussiana dell’attività
B. Sorgente puntiforme oscillante: attività
distribuita sul range del movimento
Blur dell’immagine
Riduzione del contrasto
Sovrastima del volume della
lesione
Sottostima del SUV
Artefatti da Organ Motion in PET/TC
Disallineamento spaziale tra
immagini TC e immagini PET
La mappa per la correzione
dell’attenuazione
delle
immagini
PET
risulta
inadeguata
Introduzione di protocolli 4D che considerano la variabile temporale per
ridurre gli artefatti dovuti al movimento durante il ciclo respiratorio
ATTENZIONE: Nonostante l’indiscussa utilità pratica non sempre il risultato
di un‘acquisizione 4D è soddisfacente in termini di qualità dell’immagine.
Obiettivo
Individuare parametri oggettivi che permettano di
prevedere la qualità finale dell’esame PET/TC 4D
dall’analisi del respiro del paziente
Fornire al Tecnico Sanitario di Radiologia Medica uno
strumento teorico e pratico che gli consenta di
selezionare il protocollo di acquisizione adeguato
Con queste informazioni sarebbe possibile:
●
●
Respiro adeguato → utilizzare il protocollo 4D per incrementare la capacità
diagnostica della metodica PET/TC
Respiro non adeguato → non utilizzare il protocollo 4D (rischio di immagini di scarsa
qualità, dose indebita al paziente e incremento dei tempi di acquisizione)
Sistemi per il monitoraggio del respiro
●
Sensore di pressione
●
Spirometro
●
Sensore di temperatura
●
Realtime Position Management
Respiratory Gating System
Sistemi per il monitoraggio del respiro
RPM – Respiratory Motion System, Varian (Ver1.6)
PET/TC Discovery
600 (GE)
Marker
radiopachi
Telecamera a
infrarossi
File di respiro
11144---_---_3.vxp:
[Header]
CRC=49927
Data_layout=amplitude….
Patient_ID=11144--Date=04/--/2013
Total_study_time=119.436
[..]
[Data]
3.3568,2.5646,142308,0,1,,0
…
3.379,3.2698,142738,0,1,P,0
3.3712,3.3339,142778,-2,1,,0
Protocolli 4D
PROTOCOLLO 4D
• TC Cine
• TC Helical WB
• PET WB + lettino integrato 4D
Consiste nell’acquisizione di immagini TC
divise per le fasi respiratorie e le immagini
PET 4D abbinate alle fasi.
Q.FREEZE
1. Minor durata del lettino Integrato 4D
2. Immagine statica 3D
Con questa elaborazione le immagini PET 4D vengono
coregistrate alla fase di espirazione, in modo da
formare un’unica immagine statica 3D motion-free.
RUOLO TSRM
Materiali e Metodi
Sono stati selezionati gli esami PET/TC di 16 pazienti acquisiti in modalità 4D
Lavoro suddiviso in 2 fasi distinte:
Analisi dei file di
respiro
Total_study_time=119.436
[..]
[Data]
3.3568,2.5646,142308,0,1,,0
…
3.379,3.2698,142738,0,1,P,0
3.3712,3.3339,142778,-2,1,,0
Analisi della qualità
immagine PET
Analisi dei file di respiro
INPUT
File di
respiro
- Ampiezza
- Fase
- Tempo (ms)
- ValidFlag: valore numerico che specifica se i dati sulla riga sono
scartati o meno
- Mark: lettera che indica i picchi massimi e minimi della curva
respiratoria
OUTPUT
Programma
Matlab
-
Periodo medio
Ampiezza media con relative deviazioni standard
Numero totale di dati all’interno del file di respiro
Percentuale di dati scartati
Numero totale di respiri effettuati durante l’acquisizione
Analisi dei file di respiro
Il programma home-made Matlab permette di:
1. Calcolare l’ampiezza media
2. Calcolare il periodo medio
3. Calcolare la percentuale di dati scartati sul totale deiConfronto
dati acquisiti
dei respiri
medi PET e TC
4. Produrre i seguenti grafici
Grafico ampiezza e fase in funzione del tempo
Analisi della qualità Immagine
Le immagini sono state giudicate da un medico nucleare esperto che ha dato un
punteggio da 1 a 5 (1 = scarso, 5 = ottimo) in relazione alla qualità.
●
Giudizio basato principalmente su:
●
●
●
Immagine di
ottima qualità
valutazione dell’esame nel suo complesso
definizione dei profili vertebrali
definizione dell’arco aortico
presenza di artefatti
Immagine di
scarsa qualità
Valutazione della qualità Immagine
Rosso: scarso
Giallo: buono
Verde: ottimo
Nero: impossibilità di
ricostruire le
immagini
Bianco: non valutato
Analisi dell’Ampiezza
1) Analisi quantitativa
Coefficiente di variazione
Differenza percentuale sul rapporto tra le acquisizioni
.
Analisi dell’Ampiezza
2) Analisi qualitativa
2.0
1.5
.
PET
1.0
PET
-1.0
0.5
-0.5
0.0
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
Rosso: scarso
-0.5
Giallo: buono
-1.0
TC
TC
Verde: ottimo
Nero: impossibilità di
ricostruire le immagini
Bianco: non valutato
Analisi del Periodo
1) Analisi quantitativa
Coefficiente di variazione
Differenza percentuale sul rapporto tra le acquisizioni
.
Analisi del Periodo
2) Analisi qualitativa
11
10
9
.
8
7
PET
6
5
4
3
Rosso: scarso
2
Giallo: buono
1
Verde: ottimo
0
-1
0
1
2
3
4
5
TC
6
7
8
10
11
Nero:9 impossibilità
di
ricostruire le immagini
Bianco: non valutato
Casi particolari - Paziente 11
Qualità immagine: scarsa
Grafici Matlab:
Grafico ampiezza e fase in
funzione del tempo:
irregolarità di fase durante
tutta l’acquisizione
Confronto dei respiri medi PET e TC:
notevole differenza nel periodo
Irregolarità di fase distribuite in tutta l’acquisizione → qualità dell’immagine
Casi particolari - Paziente 13
Periodo: in PET si osservano valori elevati del CV e della differenza percentuale
Qualità immagine: ottima
CV (PET)
Diff%
Grafici Matlab:
Grafico ampiezza e fase in funzione
del tempo: irregolarità di fase alla fine
dell’acquisizione
Confronto dei respiri medi PET e TC:
diverso periodo
Casi particolari - Paziente 13
Risultati ottenuti eliminando i dati scartati dal Software
Fase regolare per tutto il periodo
Confronto dei
respiri medi PET e
TC:
i tracciati si
sovrappongono
Le barre di errore si sono
ridotte e il punto si è
sovrapposto
alla
bisettrice.
Irregolarità di fase presenti in una parte dell’acquisizione → qualità dell’immagine ottima
Conclusioni
In questo studio sono state analizzate, qualitativamente e quantitativamente, le
caratteristiche dei file di respiro delle acquisizioni PET/TC 4D.
I fattori che influenzano la buona riuscita dell’esame sono molteplici, quindi l’analisi del
solo file di respiro non permette di prevedere univocamente la qualità dell’immagine
finale.
Dall’analisi dei risultati è stato possibile comunque concludere che il parametro che
influenza maggiormente la qualità dell’immagine è l’irregolarità di fase del file di respiro.
Come evidenziato dagli esempi precedenti:
●
●
quando l’irregolarità è presente solo in una parte limitata della curva respiratoria, si
ottiene comunque una buona qualità immagine
quando la curva presenta delle irregolarità diffuse, la qualità finale sarà scarsa
Valutare l’opportunità di un maggiore coinvolgimento del personale TSRM su:
●
●
punti critici del protocollo di acquisizione
analisi e valutazione delle problematiche tecniche
Limite dello studio: il software home-made Matlab non riproduce esattamente
l’analisi dei file di respiro del software proprietario.
GRAZIE PER L’ATTENZIONE !!!
