Impact des corrections de temps de vol et fonction d étalement ponctuel sur la qualité d image d un PET/CT Discovery 690

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Aurélie Lajoie
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1 Impact des corrections de temps de vol et fonction d étalement ponctuel sur la qualité d image d un PET/CT Discovery 690 S. Gnesin 1,2 J. Delacoste 1, P. Martinez 1, S. Baechler 1, M.Pappon 2, J.O. Prior 2, F.R. Verdun 1 1 Institute de radiophysique Lausanne 2 Département de médecine nucléaire hôpital universitaire de Lausanne (Suisse) Centre Hospitalier Universitaire Vaudois CHUV

2 Table des matières L installation PET Discovery 690 (GE-Helthcare) du CHUV Correction TOF et PSF Matériel et méthode : Fantômes et paramètres d analyse Résultats Conclusion

3 Le PET/CT Discovery 690 du CHUV Paramètres caractéristiques : Détecteurs à scintillation: Lutetium-Yttrium-Orthosilicate (LYSO) Fenêtre d énergie : kev Fenêtre temporelle de coïncidence : 5 ns Résolution spatiale au centre : 4.5 mm Champs de vue : 157 x 700mm Partie CT : scanner 64 barrettes Mode d acquisition: 3D (No Septa) Algorithme de reconstruction itératif OSEM-3D: Vue Point HD VPHD Correction Temps de Vol (TOF) : algorithme VPFX Correction fonction étalement ponctuel (PSF): algorithme SharpIR

5 mm Champs de vue : 157 x 700mm Partie CT : scanner 64 barrettes Mode d acquisition: 3D (No Septa) Algorithme de

4 But de l étude Evaluation de l efficacité des corrections TOF et PSF en imagerie PET clinique

5 Corrections temps de vol (TOF) algorithme VPFX T2 0 x T1 ( T 2 T1) c x x ( T2T1) La précision de localisation x est liée à la résolution 2 temporelle du système t c = vitesse de la lumière δ( t) = 500 ps δx= 15 cm La correction TOF donne une probabilité spatiale liée à la localisation du lieu d annihilation On s attend: augmentation du contraste + possible augmentation du bruit dans l image* * Lois, C., et al., An assessment of the impact of incorporating time-of-flight information into clinical PET/CT imaging. J Nucl Med, (2): p

localisation du lieu d annihilation On s attend: augmentation du contraste + possible augmentation du bruit dans l image* * Lois, C.

Corrections fonction étalement ponctuel (PSF) algorithme Sharp IR Etalement symétrique Etalement asymétrique La correction PSF est implémenté par mesure de la fonction d étalement en plusieurs point

6 Corrections fonction étalement ponctuel (PSF) algorithme Sharp IR Etalement symétrique Etalement asymétrique La correction PSF est implémenté par mesure de la fonction d étalement en plusieurs point du champ de vue (FOV) On s attend * 1,2 : meilleure résolution spatiale réduction des effets de volume partiel (PVE) augmentation du contraste + possible bais en quantification (artefacts) *1] Rapisarda, E., et al., Image-based point spread function implementation in a fully 3D OSEM reconstruction algorithm for PET. Phys Med Biol, (14): p *2] Alessio, A.M., et al., Application and evaluation of a measured spatially variant system model for PET image reconstruction. IEEE Trans Med Imaging, (3): p

quantification (artefacts) *1] Rapisarda, E., et al., Image-based point spread function implementation in a fully 3D OSEM reconstruction algorithm for PET. Phys Med Biol, 2010.

7 Matériel et méthode Fantômes Fantôme 6 sphères chaudes (EANM) Remplissage en 18 F-FDG 10:1 (Accréditation EANM étude multi centre) Fantôme IEC (NEMA) 2 sphère froides + 4 sphères chaudes + Insert poumon Remplissage en 18 F-FDG 4:1 (control de qualité PET GE) L Protocole NEMA Protocole EANM L = 18 cm, Vol = 9.7 L Dimensions des sphères d = 10,13, 17, 22, 28, 37 mm Diam. Poumon = 50 mm

+ Insert poumon Remplissage en 18 F-FDG 4:1 (control de qualité PET GE) L Protocole NEMA

8 Matériel et méthode Paramètres Coefficient de Variation (COV) : COV Mesure du bruit dans la région de background C Bg Bg Coefficients de Recouvrement (RC) Sphères chaudes (EANM-NEMA) Contraste chaud Contraste froid (NEMA seulement) Rapport Contraste Sur bruit Q H, j Q C, j CNR C A C H, j Bg, j A c, H c, Bg C C Bg, j C, j VOI 50 A Bg Reconstruction clinique standard: OSEM-3D (3i x 16s, Filtre Gaussien: FWHM = 5 mm) Bg C RC j A A cm, cr, Analyse sur sphères VOI 3D Routines en Matlab Modalités de reconstruction: Standard : VPHD Standard + TOF : VPFX Standard + Sharp IR : VPHDs Standard + TOF + SharpIR : VPFXs

Bg, j 1 100 1 C, j 1 100 VOI 50 A Bg Reconstruction clinique standard: OSEM-3D (3i x 16s, Filtre Gaussien: FWHM = 5 mm) Bg C RC j A A cm, cr, Analyse sur

9 Résultats -1- Fantôme NEMA contraste chaud (Q H ) et froid (Q C ) Analyse VOI-3D sur fantômes NEMA, 3itx16s, filtre gaussien FWHM= 5mm Contraste sphères chaudes Contraste sphère froides Q H,j [%] Q C,j [%] Contraste chaud: TOF augmentation relative plus importante à petite taille (+50 % à 0.5 ml; +6% à 6 ml) PSF augmentation relative négligeable Effet de synergie positive TOF + PSF Contraste froid: TOF augmentation relative +15% PSF aucun effet appréciable Pas de synergie observable

augmentation relative plus importante à petite taille (+50 % à 0.

10 Résultats -2- Fantôme NEMA: Récupération des lésions froides Caractérisation du bruit COV fantôme EANM Rapport contraste sur bruit CNR VOI 50 A Bg Bg C TOF + 10% PSF - 25% Syn. -15%

11 Résultats -3- Coefficients de Recouvrement (RC) Fantôme EANM : 6 sphères chaudes, 3ix16s Filtre Gaussien FWHM = 5 mm PSF: Réduction des effets de volume partiel (PVE) récupération importante de l activité Augmentation des RCs (parfois Rc max >1) Effet majeur pour lésions de petite taille (<10 ml) TOF: Pas d effet appréciable

(PVE) récupération importante de l activité Augmentation des RCs (parfois Rc max

12 Résultats -4- Quantification avec PSF correction Grosse sphère diam. = 37 mm VPHD (3ix16s) valeur max. au centre VPHDS (3ix16s) Rehaussement du bord Biais Périphérie Coeur Coeur Lésions de grosse taille (>10 ml) Rehaussement de l activité au bord comparé au cœur de la lésion

au centre VPHDS (3ix16s) Rehaussement du bord Biais Périphérie Coeur

13 Application quantitative en PET/CT Dosimétrie en radioembolisation interne SIRT Avant radioembolisation 18 F-FDG PET/CT 99m Tc-MAA SPECT/CT Apres radioembolisation ( 90 Y-SIRT : 1 GBq) 90 Y-SIRT PET/CT 18 F-FDG PET/CT R L 90 Y- SIRT SPECT/CT Basse statistique (~100 Bq/mL ) Vérifier l utilité de TOF et 2 months

radioembolisation ( 90 Y-SIRT : 1 GBq) 90 Y-SIRT PET/CT 18 F-FDG PET/CT R L 90

14 Conclusions Caractérisation des corrections TOF et PSF sur des cas fantômes TOF : augmentent le contraste dans la détection des sphères chaudes et dans les lésions froides PSF : augmente de façon appréciable le rapport de contraste sur bruit et contribue à la diminution du bruit dans l image Biais quantitatif (+6%) des régions périphériques dans les lésions chaudes Besoin de validation sur des cas cliniques Future application: évaluation des corrections TOF et PSF en dosimétrie post-traitement SIRT

contribue à la diminution du bruit dans l image Biais quantitatif (+6%) des régions périphériques dans les lésions chaudes

15 EXTRA

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