Harmonisation des protocoles TEP dans les essais multicentriques. Pr Nicolas Aide CNO

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1 Harmonisation des protocoles TEP dans les essais multicentriques Pr Nicolas Aide CNO

2 Démarches d évaluation/standardisation sur le site caennais Acquisition Biograph Reconstruction PSF Etude rétrospective CBNPC Production de 2 jeux d images Quel impact sur hétérogénéité tumorale? Evaluation des performances Harmonisation Des données diagnostiques TEP Validation multicentrique d un Etude prospective K sein Logiciel dédie Juin 08 Avril 09 Juin 12 Février 14

3 Standardisation des données TEP: pourquoi Nombreuses causes possibles d erreur de quantification en TEP 18F-FDG Magnitude de l erreur erreurparfois supérieure au % de variation requis pour classer un(e) patient(e) répondeuse vs stable ou stable vs en progression Causes techniques, biologiques, physiques J NuclMed, 2009

4 Calibration entre TEP et compteur Activité résiduelle dans la seringue / qualité de l injection Mauvaise synchronisation entre les horloges Temps entre la calibration et l injection Délai injection/acquisition Mouvements du patient physiologiques ou non (respiration, battements cardiaques) Glycémie Paramètres d acquisition Utilisation de produit de contraste iodé Paramètres de reconstruction Type de ROI Facteu urs de varia abilité des SUV Vs R. Boellaard J Nucl Med Supplement Issue 50: 11S

5 Standardisation des données TEP: comment? Respect des recommandations de l association européenne de médecine nucléaire: 2009 The aim of this guideline is to provide a minimum standard for the acquisition and interpretation of PET and PET/CT scans with [18F]- fluorodeoxyglucose (FDG).» Entre autres, Calibration de la machine TEP et du compteur utilisé pour préparer les seringues de FDG Délai entre injection du FDG et réalisation des images Paramètres d acquisition/ reconstruction Procédure d accréditation (EARL)

6 Problématique de l hétérogénéité du parc TEP: vers une nécessaire harmonisation Evolution technologique constante Reconstruction ction PSF: résolution spatiale meilleure, donc meilleure détectabilité des petites lésions Time of flight (TOF): meilleur contraste tumeur/bruit de fond chez les patients en surpoids Parc parfois hétérogène Au sein d une ville/région Au sein d un même service (2 machines TEP) Recommandations EANM basées sur des machines TEP Recommandations EANM basées sur des machines TEP ayant une résolution spatiale de 7mm

7 Avancée technologique gq récente : la reconstruction PSF Casey ME, Siemens Medical Solutions USA, Inc., 2007 Augmente la résolution spatiale à travers tout le champ de vue Facteurs de recouvrement supérieurs à ceux recommandés par l EANM

8 Évaluation des performances diagnostiques de la reconstruction PSF Augmentation moyenne de près de 50 % des SUVmax par rapport à un algorithme OSEM classique et amélioration de la sensibilité de détection de l envahissement ganglionnaire dans les CBNPC Clinical Nuclear Medicine, Octobre 2012

9 Évaluation des performances diagnostiques de la reconstruction PSF Augmentation moyenne de près de 66 % des SUVmax par rapport à un algorithme OSEM classique et du nombre de GG détectés Diminution de la taille minimale détectable des métastases intra ganglionnaires

10 Intérêt de la standardisation Recommandations de l EANM R. Boellaard Eur J Nucl Med Mol Imaging 37: Obtention de SUVs comparables: 1. Evaluation thérapeutique lors d essais multicentriques Centres disposant de plusieurs machines Upgrade durant un essai 2. Recherche d une valeur pronostique 3. Recherche d un seuil diagnostique

11 1 ère stratégie té d harmonisation BUT: obtenir à la fois (1) une qualité diagnostique optimale et (2) une quantification standardisée utilisable lors d études multicentriques 2 jeux d images : Un jeu d image optimisé dans un but diagnostique (1) Un jeu d image filtré permettant d être en adéquation avec les recommandations EANM (2)

12 Etude prospective sur 52 patients adressés pour stadification initiale (36/52) ou re-stadification (16/52) d un CPNPC. 10 patients t ont eu une 2 ème TEP pour évaluation thérapeutique (délai moyen = 72,6 ± 34,6 jours).

13 Matériels et Méthodes : Acquisitions et reconstructions Acquisitions fantôme NEMA-NU2 et acquisitions patients sur Biograph TrueV (Siemens Medical Solutions) selon les recommandations de l EANM 3 types de reconstruction : PSF sans filtre (PSF) OSEM 3D: validant les recommandations EANM PSF + filtre Gaussien avec Kernel croissant de 6 à 8mm avec un incrément de 0,5mm (PSF filtré ) Matrice 168x168, correction de l atténuation et du diffusé

14 Matériels et Méthodes : Analyse des données TEP Etude fantôme Etude clinique i Calculs des facteurs de recouvrement (valeurs max et moyennes) pour les reconstructions OSEM, PSF et PSF PSF filtré Activité mesurée / Activité réelle SUV max et SUV mean pour les reconstructions ti OSEM, PSF et PSF filtré ROI, isocontour 50%, sur chaque lésion primitive, adénopathie et métastase VOI, isocontour 50% Taille des lésions Evaluation thérapeutique par lésion selon les critères EORTC

15 Résultats : Etudes fantôme Détermination du filtre permettant d être en adéquation avec les recommandations EANM : Un kernel de 7mm permettait de minimiser l erreur lors du calcul de l ELQM (erreur linéaire quadratique moyenne) PSF EANM

16 195 ROIs : 64 (32,8%) lésions primitives 91 (46,7%) adénopathies médiastinales et hilaires 40 (20,5%) lésions métastatiques viscérales ou osseuses SUV mean moyens SUV max moyens OSEM 4,70 ± 3,43 6,60 ± 4,95 PSF EANM 4,77 ± 3,46 6,71 ± 4,97 PSF 6,24 ± 4,30 9,52 ± 6,85

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18 84 lésions : 12 (14,3%) lésions primitives 41 (48,6%) adénopathies médiastinales et hilaires 31 (36,9%) lésions métastatiques viscérales et osseuses Standard : OSEM PET1 /OSEM PET2 37 RC 28 RP 13 stables 6 progressions

19 1ere stratégie d harmonisation: conclusions La création d images filtrées (à l aide d un protocole spécifique basé sur l utilisation d un fantôme NEMA NU-2), en supplément d images diagnostiques optimisées, permet e de réduire les variations de SUV induites par la reconstruction. Aucun facteur confondant o (taille, localisation, o hétérogénéité é é é tumorale, IMC) Extrapolation o possible à d autres types de cancers ce

20 Une stratégie également nécessaire lors de l utilisation de ratios tumeur/bruit de fond

21 2eme stratégie d harmonisation: logiciel dédié ne nécessitant pas de reconstruction supplémentaire Visualisation et tracé de ROI sur le jeux d image dimagediagnostiquediagnostique Application d un filtre (EQ) en tache de fond

22 Détermination du filtre EQ sur fantôme NEMA NU2 pour chaque centre/reconstruction Centre 1 Caen Centre 2 Brest Centre 3 Melbourne Biograph 6 truev Biograph mct Biograph 64 True V Reconstruction OSEM3D PSF OSEM3D PSF+TOF OSEM3D PSF PSF PSF Iterations/ Subsets 4i 8s 3i 21s 2i 24s 2i 21s 4i 8s 3i 21s 3i 21s 3i 21s Post filter 5 mm 0 mm 4.4 mm 2 mm 5 mm 6 mm 5 mm 4 mm Matrix 168 x x x x x x x x 168 Pixel spacing x x x x x x x x Slice thickness 5 mm 5 mm mm mm 3 mm 3 mm 3 mm 3 mm EQ Filter 0 mm 6.9 mm 0 mm 6.3 mm 0mm 2.4mm 3.9mm 4.9mm Post filter 2 + EQfilter 2 = filter PSF or PSF+TOF EANM 2

23 Evaluation d une deuxième stratégie d harmonisation Etude multicentrique (Brest, Caen, Melbourne) CBNPC, mélanome, LNH, métastases hépatiques de cancer colique 517 patients inclus/1367 lésions tumorales primitives ou métastatiques Validation de la technologie SUVref (Kelly et al, EJNMMI research 2011, partenariat scientifique avec Siemens R&D Oxford) Prise en compte de tous les autres facteurs de variabilité des SUV

24 Résultats (1)

25 Distance lésion-centre du FOV Résultats (2)

26 Comparaison des deux stratégies 2 jeux d images Logiciel EQ Avantages: Avantages Adaptable à tout centre Études rétrospectives Va ds le sens de la possibles (si données procédure EARL fantomes dispo) Inconvénients: Caractère évolutif du Temps de reconstruction filtre avec les Interprétation sur 2 jeux recommandation EANM d images ou autre (évolution des facteurs de recouvrement NEMA Pas de démarche recommandés entre publication rétrospective (données guidelines EANM et mise en brutes généralement place EARL) effacées sous <7J) Inconvénients: Doit être compatibles avec tous les reconstructeurs (à prouver)

27 Conclusions et perspectives CNO 2 stratégies efficaces dans toutes tumeurs solides pour réduire une cause majeure de variation des SUVs. Démarche complémentaire de la procédure européenne d accréditation EARL Quel impact sur la détermination des volumes tumoraux? (dans un dynamique de ciblage): condordances des volumes? (cf méthodologie Thureau et al, J Nucl Med 2013)