PET -CT – Qualit ätskontrolle Organisation, Auswertung · A. Nemenathan , D. Özkan Zentrum f...

A. A. NemenathanNemenathan , D. , D. ÖÖzkanzkanZentrum fZentrum f üür Nuklearmedizin und PET/CTr Nuklearmedizin und PET/CT

am St. Josepham St. Joseph --Stift und Stift und --Hospital,Hospital,Bremen, BremerhavenBremen, Bremerhaven

Norddeutsche Gesellschaft fNorddeutsche Gesellschaft f üür Nuklearmedizinr Nuklearmedizin

PETPET--CT CT –– QualitQualit äätskontrolletskontrolleOrganisation, AuswertungOrganisation, Auswertung

PET- CT

� Qualitätskontrollen

� FDG- PET:→ Organisation

→ Untersuchung→ Datenakquisition

→ Auswertung

Qualitätskontrolle

� CT- Tube Conditioning

� CT- Air Calibration

� Daily PET QC � Validierung

CT- Tube Conditioning

� Vorheizen der CT- Röntgenröhre� Erhöhung der Ausbeute der

Röntgenstrahlen aus der Anode

CT- Air Calibration

� Luftleermessung der Detektoren, um alle Ausgangswert auf Null abzugleichen

� Ziel: Systembedingte Ringartefakte zu vermeiden

• BILD RINGARTEFAKTE

Daily PET QC

� Tägliche Qualitätskontrolle� halbautomatisches Verfahren� Ziel: Optimierung der Leistung der

Bildqualität des PET-Bildaufnahmesystems

3,7 MBq 22 Na- Punktquelle

Erfassung und Analyse des Emissionssinogramms

� Punktquelle im Zylinder des Punktquellenhalter

� Beine des Punktquellenhalters in der obersten Position

� Punktquelle im Zentrum des Gesichtsfelds der PET- Gantry

Daily PET QC

Daily PET QC

� Grundlinienerfassung (Baseline Collection and Analysis)

� PMT Verstärkungskalibrierung (Calibrating PMT Gains)

� Energietest und – analyse(Energy Test)

� Erfassung und Analyse des Emissionssinogramms(Emission Collection and Analysis)

Grundlinienerfassung(Baseline Collection and Analysis)

� Kontrolle aller Photomultiplier- Kanäle � Ziel: Signale sollen gleichwertig verarbeitet

werden� Offsets der Photomultiplier werden

angepasst

PMT- Verstärkungskontrolle:(Calibrating PMT Gains)

� elektronische Verstärkung für jeden PMT-Kanal

Energietest und – analyse:(Energy Test)

� Photomultiplier- Kanäle sollen in einem bestimmten Energiefenster liegen

Erfassung und Analyse des Emissionssinogramms(Emission Collection and Analysis)

• Ziel: Vermeidung von Systemabweichungen der Bildqualität und Defekte in der Aufnahmehardware

• 3,7 MBq 22 Na- Punktquelle

Erfassung und Analyse des Emissionssinogramms

Erfassung und Analyse des Emissionssinogramms

Sinogramm:

� kontinuierlich sein� in horizontaler Richtung keine Abweichung

aufweisen� keine großen Lücken� keine fehlende Daten oder Wellenlinien

Erfassung und Analyse des Emissionssinogramms

� 1)Pass: Lücken zwischen den Segmenten sind normal

� 2)Notice: kleinere Abweichungen

� 3)Warning: größere Abweichung

� 4)Fail: zahlreiche Abweichungen

Validierung

� Monatliche Qualitätskontrolle � Kontrolle der ordnungsgemäß

durchgeführten SUV- Kalibrierung � Kontrolle der klinische SUV- Berechung

SUV- (Standardized Uptake Value)

� quantitativer Parameter zur Abschätzung der FDG- Aufnahme

� Verhältnis zwischen der Aktivitätskonzentration in einer Struktur und der durchschnittlichen Konzentration im gesamten Körper

� Abhängig von Körpergewicht, Körpergröße, injizierte Zeit und Aktivität

� Genauigkeit der SUV- Bestimmung →Genauigkeit der Kalibrierung des PET- CTs

Zylinderphantom

Durchführung der Validierung

� Zylinderphantom mit einer Größe von 20 cm wird mit Wasser und74 MBq F18-FDG gefüllt

� Phantomhalter wird am Untersuchungstisch angebracht

� Phantom wird auf den Phantomhalter gesetzt

Durchführung der Validierung

� Luftblasen in der Mitte des Phantoms

� Lasermarkierung, um Phantom in der CT-Gantry zu positionieren

� Aufnahme des CT und PET- Scans

Überprüfung der SUV mittels ROI- Technik� Einladung der

schwächungskorrigierten Bilder

� Kreisförmige ROI � Berechung der SUV� SUV Durchschnittswert:

1,0 ( 0,9- 1,1 )� Werte nicht im

Normbereich →Kalibrierung durchführen

FDG- PET:

� Organisation

� Untersuchung� Datenakquisition

� Auswertung

Was muss vor einer FDG- PET/CT Untersuchung beachten werden?� Qualitätskontrollen � Freigabe des Radiopharmakon:

Produzierte Charge muss vom Hersteller für Anwendung freigeben sein!!!!

� Patient 4- 6 h nüchtern!!!!! � Blutwerte: → KM

Kreatinin: max 2.0 mg/mlTSH: mind 0.9 mU/l

� Diabetiker?� Schwangerschaft ausschließen

Was muss vor einer FDG- PET/CT Untersuchung beachten werden?� Aufklärung des Patienten� Einverständniserklärung des Patienten� Allgemeinzustand des Patienten:

→ Mobil → Sauerstoff→ Belastbarkeit→ Klaustrophobie

� Krankengeschichte des Patienten� Vorbefund? Voruntersuchung? � Bestrahlungsplanung � Letzte Chemo- oder Strahlentherapie vor 4- 6 Wochen� Strahlenschutzvorschriften� Rechtfertige Indikation

Indikation für eine FDG PET/CT-Untersuchung u. a.

� Tumorstaging (TNM- System)� CUP (cancer of unknown primary) � Therapieplanung (OP, Chemotherapie)� Therapiekontrolle� Erhöhter Entzündungswerte ( CRP )

Vorbereitung für eine FDG- PET-Untersuchung:� Glukosespiegels 80- 130mg/ dl� Injektion von 300 MBq 18F-Fluordeoxyglukose (FDG)� effektive Dosis: 6,7 mSv� Verteilungsphase im Liegen im stillen und abgedunkelten Raum � Nicht sprechen → muskuläre Aufnahme verhindern� ausreichende Hydrierung ( Trinken oder Infusion)� Blase entleeren: Reduktion der Strahlenexposition

Verbesserung der Bildqualität � Metallgegenstände ablegen → Vermeidung von Artefakten

Fluordeoxyglukose (FDG) � F-18 chemisch an Zuckerderivate

gekoppelt� HWZ 110 Minuten� Im Zyklotron produziert� intrazelluläre Aufnahme � Wird nicht verstoffwechselt� hoher Glukosestoffwechsel

maligner Zellen → Detektion von stoffwechselaktiven Tumoren und Metastasen

� physiologische Anreicherung in Hirn, Darm, Herz und Blase

Injektion von 300 MBq Fluordeoxyglukose (FDG)

PET- CT Untersuchung mit Atemtriggerung und Bestrahlungsplanung

� 89 jährige Patientin� Bekanntes

Brochialkarzinom des linken Oberlappens mit Zustand nach Entfernung einer Lungenmetastase rechts

PET- CT Untersuchung mit Atemtriggerung und Bestrahlungsplanung� Patientenlagerung: Rückenlage

� Arme über dem Kopf, um Strahlenaufhärtungsartefakte vermieden

� Ganzkörper: Schädel bis Mitte Oberschenkel

� Bestrahlungsplanung: Untersuchung in Bestrahlungslagerung (mit entsprechenden Lagerungshilfen)

� Anlegen des Gurtes für die Atemtriggerung

PET- CT Untersuchung mit Atemtriggerung und Bestrahlungsplanung� PET-Emissionsbilder nach 45 min p.i. � Eingabe der Patientendaten� Position: Füße zur Gantry� Gewicht und Größe� 16- Zeiler Spiral CT → Low- Dose CT

Low- Dose CT:

� geringer Röhrenstrom und niedrige Röhrenspannung

� Schwächungskorrektur der Emissionsdaten

� grobe anatomische Orientierung� vermehrtes Bildrauschen nachweisbar� Strahlenexposition für Patienten minimal

PET- CT Untersuchung mit Atemtriggerung und Bestrahlungsplanung� Untersuchungsdauer: 25- 45 min

↓ ↓ ↓

Wohlbefinden des Patienten, der applizierten Aktivität, dem Körpergewicht des Patienten und der Sensitivität der Detektoren

� Standardisierung von Zeit zwischen FDG- Injektion und der Bilddatenakquisition→ Vergleich von standardisierten Aufnahmewerte

(SUV- Werte) im Verlauf der Therapie

Protokoll für PET- CT Bildgebung

� Body PET- CT: → Surview (Übersichtsbild) Lenght in cm,

CT 120kV u. 30mAs→ CT (5 mm Schichtdicke, CT 120kv u. 50mAs)

CT (2mm Rekon.)→ PET (9- 12 BP., 150 sec/ Frame,

Zeitpunkt und Aktivität der Injektion)→ CT getriggert (5mm Schichtdicke)→ PET Lunge (2- 3BP., 90 sec/ Frame)

Atemtriggerung

� CT- Thorax in Inspiration� Fehlregistrierung im Bereich der

vorderen Thoraxwand und der oberen Zwerchfellkuppe

� Respiratorische Bewegungsveränderungen →verfälschte SUV- Werten

� PET- CT in inspiratorischerMittellage

� Ziel: verbesserteLokalisation: → Lungenbasis → Lungenperipherie→ Leber → Weichteilgewebe-

Übergängen

Atemtriggerung

Atemtriggerung

FDG-PET/CT zur Bestrahlungsplanung� geeignetes Verfahren zur

optimalen Zielvolumendefinition für die Bestrahlungsplanung

� z. B. beim nicht-kleinzelligenBronchialkarzinom

� Durchführung der FDG-PET/CT-Untersuchung in Bestrahlungsposition

� Verwendung von spezifische strahlentherapeutischen Lagerungshilfen

� Raumlaser zur exakten Positionierung

FDG-PET/CT zur Bestrahlungsplanung

CT-Rekonstruktion

� Rekonstruktion von CT-Transmissionsmessungen mittels gefilterter Rückprojektion in CT-Bilder

� separate Rekonstruktionen für CT- gesteuerte Befundung

� Rekonstruktionen unterscheiden sich in der Schichtdicke, Schichtüberlappung, Filter u. a.

PET-Daten-Rekonstruktion � Korrektur der Emissionsdaten für geometrisches

Ansprechen und Detektoreffizienz (Normalisierung)

� Korrektur von Systemtotzeit, zufällige Koinzidenzen, Streuung, und Schwächung

� Rekonstruktionen mit und ohne Schwächungskorrektur →Rekonstruktionsartefakte

� Visualisierung der rekonstruierte 3D-Volumendatensatz in transaxialen, koronalenund sagittalen Schichten sowie in einer Maximum-Intensitätsprojektion

Abdomen- Fenster

Lungen- Fenster

Knochen- Fenster

Bilddatendarstellung

� PET-, CT- und PET/CT-Fusionsbilder in allen drei Hauptachsen

� Zusammenfassung von funktionellen Informationen der Positronentomographie und morphologischen Informationen der Computertomographie

� Maximum- Intensitäts-Projektionen (MIP) zur Übersichtsdarstellung in einem 3D-Rotations Modus

� FDG- PET-Bilder mit und ohne Absorptionskorrektur � Nach Absorptionskorrektur → quantitative Aussagen

der Größe und Traceranreicherung (SUV)

Viel Dank für Ihre Aufmerksamkeit