Оценка точности стандартизированных показателей захвата ¹⁸F-фтордезоксиглюкозы в очагах в легких на основе фантомных исследований

Цель исследования — изучить точность оценки стандартизированных показателей захвата ¹⁸F-фтордезоксиглюкозы (¹⁸F-ФДГ) в очагах в легких при выполнении позитронно-эмиссионной томографии, совмещенной с компьютерной томографией (ПЭТ/КТ), на основе фантомных исследований на аппаратах разных моделей.

Материалы и методы. Проведен анализ данных ПЭТ/КТ с ¹⁸F-ФДГ у 86 больных с впервые выявленными одиночными очагами в легких: злокачественные опухоли (n=37), доброкачественные опухоли и воспалительные заболевания (n=49). Критерии включения в исследование формировались с учетом рекомендаций сообщества Флейшнера (2017). Характеристики очагов при КТ соответствовали следующим требованиям: округлая или близкая к ней форма; общий размер — 8–30 мм; структура — солидная или субсолидная (за исключением очагов по типу «матового стекла»); размер солидной части ≥8 мм. У всех больных отсутствовали признаки плеврита, лимфаденопатии и онкологический анамнез. ПЭТ/КТ с ¹⁸F-ФДГ проводили на трех аппаратах: Discovery 690 (GeneralElectric, США), BiographmCT 128 (Siemens, Германия) и BiographmCT 40 (Siemens) с помощью единой методики. Для определения эталонного накопления радиофармпрепарата (РФП) в патологических очагах на каждом аппарате выполнено четыре сканирования специализированного фантома NEMA IEC PET Body Phantom Set (США). Для каждого аппарата определены коэффициенты восстановления (КВ) радиоактивности, максимальные и восстановленные (скорректированные) стандартизированные показатели накопления (уровни захвата) РФП (standardizeduptakevalue, SUV). Изучена статистическая взаимосвязь между размерами очагов, SUVмакс и SUVвосст. Обработку данных проводили с помощью программного обеспечения MedCalcv. 19.2.0.

Результаты. Во время исследования фантома занижение значений радиоактивности определяли при диаметрах сфер 10 и 13 мм, завышение — при диаметре сферы 28 мм. При диаметрах 17 и 22 мм наблюдалась разнонаправленная динамика уровней радиоактивности.

У 85 пациентов (98,8%) SUVмакс отличались от эталонных значений. Занижение этих показателей установлено у 63 больных (73,2%) и было обусловлено влиянием эффекта частичного объема. Наибольшее занижение наблюдалось у пациентов с очагами диаметром 8 мм. В зависимости от аппарата недооценка показателей накопления РФП у этих больных достигала 54–73%. У 9 пациентов (25%) со злокачественными опухолями с очагами 9–12 мм применение КВ позволило избежать ложноотрицательных результатов. В очагах с диаметром 30 мм из-за негативного влияния алгоритмов реконструкции определялось завышение показателей SUVмакс до 22%.

Заключение. Применение КВ нивелирует влияние эффекта частичного объема и методов реконструкции на точность оценки величины SUVмакс в очагах в легких, что обеспечивает воспроизводимость, повышение информативности метода, а также сопоставимость результатов ПЭТ/КТ с ¹⁸F-ФДГ, полученных на аппаратах различных моделей с отличными друг от друга технологическими характеристиками.

1. Westerterp M., Pruim J., Oyen W., Hoekstra O., Paans A., Visser E., van Lanschot J., Sloof G., Boellaard R. Quantification of FDG PET studies using standardized uptake values in multi-center trials: effects of image reconstruction, resolution and ROI definition parameters. Eur J Nucl Med Mol 2007; 34(3): 392–404, https://doi.org/10.1007/s00259-006-0224-1.
2. Lasnon C., Hicks R.J., Beauregard J.M., Milner A., Paciencia M., Guizard A.V., Bardet S., Gervais R., Lemoel G., Zalcman G., Aide N. Impact of point spread function reconstruction on thoracic lymph node staging with 18F-FDG PET/CT in non-small cell lung cancer. Clin Nucl Med 2012; 37: 971–976, https://doi.org/10.1097/rlu.0b013e318251e3d1.
3. Armstrong I.S., Kelly M.D., Williams H.A., Matthews J.C. Impact of point spread function modelling and time of flight on FDG uptake measurements in lung lesions using alternative filtering strategies. EJNMMI Phys 2014; 1(1): 99, https://doi.org/10.1186/s40658-014-0099-3.
4. Lindström E., Sundin A., Trampal C., Lindsjö L., Ilan E., Danfors T., Antoni G., Sörensen J., Lubberink M. Evaluation of penalized-likelihood estimation reconstruction on a digital time-of-flight PET/CT scanner for 18F-FDG whole-body examinations. J Nucl Med 2018; 59(7): 1152–1158, https://doi.org/10.2967/jnumed.117.200790.
5. Bettinardi V., Castiglioni I., De Bernardi E., Gilardi M.C. PET quantification: strategies for partial volume correction. Clin Transl Imaging 2014; 2: 199–218, https://doi.org/10.1007/s40336-014-0066-y.
6. Soret M., Bacharach S.L., Buvat I. Partial-volume effect in PET tumor imaging. J Nucl Med 2007; 8(6): 932–945, https://doi.org/10.2967/jnumed.106.035774.
7. Hofeinz F., Langner J., Petr J., Beuthien-Baumann B., Oehme L., Steinbach J., Kotzerke J., van den Hoff J. A method for model-free partial volume correction in oncological PET. EJNMMI Res 2012; 2(1): 16, https://doi.org/10.1186/2191-219x-2-16.
8. NEMA Standards Publication. NEMA NU2-2018. Performance measurement for Positron Emission Tomographs (PET). VA, USA: National Electrical Manufacturer Association; 2018.
9. Pasawang P., Sontrapornpol T., Krisanachinda A. Experience on performance measurements of positron emission tomographs: NEMA NU2-2018. Med Phys Int 2019; 7(3): 305–313.
10. Kaalep A., Sera T., Oyen W., Krause B.J., Chiti A., Liu Y., Boellaard R. EANM/EARL FDG-PET/CT accreditation — summary results from the first 200 accredited imaging systems. Eur J Nucl Med Mol Imaging 2018; 45(3): 412–422, https://doi.org/10.1007/s00259-017-3853-7.
11. Роспотребнадзор. Методические указания МУК 2.6.7.3651-20 «Методы контроля в ПЭТ-диагностике для оптимизации радиационной защиты». М; 2020; с. 34.
12. MacMahon H., Naidich D., Goo J., Lee K.C., Leung A.N.C., Mayo J.R., Mehta A.C., Ohno Y., Powell C.A., Prokop M., Rubin G.D., Schaefer-Prokop C.M., Travis W.D., Van Schil P., Bankier A.A. Guidelines for management of incidental pulmonary nodules detected on CT images: from the Fleischner Society 2017. Radiology 2017; 84(1): 228–243, https://doi.org/10.1148/radiol.2017161659.
13. Мухортова О.В., Асланиди И.П., Ашрафян Л.А., Шу­ру­пова И.В., Деревянко Е.П., Катунина Т.А., Алимардо­нов Д.Б., Ульянова А.В. Позитронно-эмиссионная томография с 18F-фтордезоксиглюкозой у онкологических больных: методика обследования всего тела. Опухоли женской репродуктивной системы 2009; 3–4: 70–77.
14. Яблонский П.К., Тлостанова М.С., Аветисян А.О. Эффективность применения ПЭТ с 18ФДГ в дифференциальной диагностике рака легкого при вычислении стандартизированного показателя захвата и критерия очаг/легкое. Вестник Санкт-Петербургского университета. Серия 11. Медицина 2012; 1: 157–164.
15. Boellaard R., Delgado-Bolton R., Oyen W.J.G., Giammarile F., Tatsch K., Eschner W., Verzijlbergen F.J., Barrington S.F., Pike L.C., Weber W.A., Stroobants S., Delbeke D., Donohoe K.J., Holbrook S., Graham M.M., Testanera G., Hoekstra O.S., Zijlstra J., Visser E., Hoekstra C.J., Pruim J., Willemsen A., Arends B., Kotzerke J., Bockisch A., Beyer T., Chiti A., Krause B.J; European Association of Nuclear Medicine (EANM). FDG PET/CT: EANM procedure guidelines for tumour imaging: version 2.0. Eur J Nucl Med Mol Imaging 2015; 42(2): 328–354, https://doi.org/10.1007/s00259-014-2961-x.
16. Sher A., Lacoeuille F., Fosse P., Vervueren L., Cahouet-Vannier A., Dabli D., Bouchet F., Couturier O. For avid glucose tumors, the SUV peak is the most reliable parameter for [18F]FDGPET/CT quantification, regardless of acquisition time. EJNMMI Res 2016; 6(1): 21, https://doi.org/10.1186/s13550-016-0177-8.
17. Zhang Q., Gao X., Wei G., Qiu C., Qu H., Zhou X. Prognostic value of MTV, SUVmax and the T/N ratio of PET/CT in patients with glioma: a systematic review and meta-analysis. J Cancer 2019; 10(7): 1707–1716, https://doi.org/10.7150/jca.28605.
18. Li Q., Zhang J., Cheng W., Zhu C., Chen L., Xia F., Wang M., Yang F., Ma X. Prognostic value of maximum standard uptake value, metabolic tumor volume, and total lesion glycolysis of positron emission tomography/computed tomography in patients with nasopharyngeal carcinoma: a systematic review and meta-analysis. Medicine 2017; 96(37): e8084, https://doi.org/10.1097/md.0000000000008084.
19. Keyes J.W. Jr. SUV: standard uptake or silly useless value? J Nucl Med 1995; 36(10): 1836–1839.
20. Sugawara Y., Zasadny K.R., Neuhoff A.W., Wahl R.L. Reevaluation of the standardized uptake value for FDG: variations with body weight and methods for correction. Radiology 1999; 213(2): 521–525, https://doi.org/10.1148/radiology.213.2.r99nv37521.
21. Aide N., Lasnon C., Veit-Haibach P., Sera T., Sattler B., Boellaard R. EANM/EARL harmonization strategies in PET quantification: from daily practice to multicentre oncological studies. Eur J Nucl Med Mol Imaging 2017; 44 (Suppl 1): 17–31, https://doi.org/10.1007/s00259-017-3740-2.
22. Hoetjes N.J., van Velden F.H., Hoekstra O.S., Hoekstra C.J., Krak N.C., Lammertsma A.A., Boellaard R. Partial volume correction strategies for quantitative FDG PET in oncology. Eur J Nucl Med Mol Imaging 2010; 37: 1679–1687, https://doi.org/10.1007/s00259-010-1472-7.
23. Sonni I., Baratto L., Park S., Hatami N., Srinivas S., Davidzon G., Gambhir S.S., Iagaru A. Initial experience with a SiPM-based PET/CT scanner: influence of acquisition time on image quality. EJNMMI Phys 2018; 5(1): 9, https://doi.org/10.1186/s40658-018-0207-x.
24. Wagatsuma K., Miwa K., Sakata M., Oda K., Ono H., Kameyama M., Toyohara J., Ishii K. Comparison between new-generation SiPM-based and conventional PMT-based TOF-PET/CT. Phys Med 2017; 42: 203–210, https://doi.org/10.1016/j.ejmp.2017.09.124.
25. Granov A.M., Tyutin L.А., Tlostanova М.S., Avetisyan А.О., Ryzhkova D.V. Optimization of quantitative processing data of positron emission tomography with 18F-FDG in patients with lung cancer. Sovremennye tehnologii v medicine 2012; 1: 44–48.
26. Тлостанова М.С., Аветисян А.О. Информативность позитронной эмиссионной томографии с [18F] фтордезоксиглюкозой в дифференциальной диагностике рака легкого. Вестник Российского государственного медицинского университета 2012; 2: 41–44.
27. Khalaf M., Abdel-Nabi H., Baker J., Shao Y., Lamonica D., Gona J. Relation between nodule size and 18F-FDG-PET SUV for malignant and benign pulmonary nodules. J Hematol Oncol 2008; 1–8: 13, https://doi.org/10.1186/1756-8722-1-13.
28. Yilmaz F., Tastekin G. Sensitivity of 18F-FDG PET in evaluation of solitary pulmonary nodules. Int J Clin Exp Med 2015; 8(1): 45–51.
29. Christian P.E. Use of a precision fillable clinical simulator phantom for PET/CT scanner validation in multi-center clinical trials: the SNM Clinical Trials Network (CTN) Program. J Nucl Med 2012; 53(Suppl 1): 437.
30. Lasnon С., Quak E., Le Roux P.Y., Robin F., Hofman M.S., Bourhis D., Callahan J., Binns D.S., Desmonts C., Salaun P.Y., Hicks R.J., Aide N. EORTC PET response criteria are more influenced by reconstruction inconsistencies than PERCIST but both benefit from the EARL harmonization program. EJNMMI Physics 2017; 4(1): 17, https://doi.org/10.1186/s40658-017-0185-4.
31. Sunderland J.J., Christian P.E. Quantitative PET/CT scanner performance characterization based upon the society of nuclear medicine and molecular imaging clinical trials network oncology clinical simulator phantom. J Nucl Med 2015; 56(1): 145–152, https://doi.org/10.2967/jnumed.114.148056.

Tlostanova M.S., Chipiga L.A. Evaluation of the Accuracy of Standardized Uptake Values of ¹⁸F-Fluorodeoxyglucose in Lung Lesions Based on Phantom Studies. Sovremennye tehnologii v medicine 2021; 13(3): 15, https://doi.org/10.17691/stm2021.13.3.02