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Quantification TEMP/TDM

Torsten Kuwert

Clinique de Médecine Nucléaire


Introduction

Quantification

Correction des artefacts

Calibration

Validation

Potentiel clinique

Résumé

La lutte des technologies

TEMP TEP

TEMP a des difficultés à mesurer

la concentration de la

radioactivité in vivo en unités

absolues, par exemple en kBq/ml

Progrès technologiques en TEMP?

La chaîne de la formation des images TEMP

Ritt P et al. Eur J Nucl Med Mol Imag 2011

Les facteurs

perturbant

la mesure de la

C*


Introduction

Quantification


Calibration

Validation

Potentiel clinique

Résumé

Roadmap to Absolute Quantification with

SPECT/CT

True Activity

Distribution

Measured Activity

Distribution

SPECT Measured Count

Distribution

Calibration

Motion

correction

Attenuation

correction

Scatter

correction

Resolution

recovery

Reconstruction

Finite Resolution

Scatter

Attenuation

Dead Time

Motion

Le RC dépend du rapport entre le volume de la

structure d´intérêt et la résolution spatiale

2

Zeintl et al. JNM 2010

La correction pour les artéfacts a été facilitée par

le développement de la reconstruction itérative

Corrections

L´erreur de la quantification dépend du nombre

des itérations

Zeintl et al. JNM 2010

Recovery in Phantom

50%

55%

60%

65%

70%

75%

80%

85%

90%

0 32 64 96 128 160 192 224 256

# of Updates

Recocery

[%

]

Lu-177 113 keV 16ml

Lu-177 208 keV 16ml

Tc-99m 16ml

Lu-177 113 keV 8ml

Lu-177 208 keV 8ml

Tc-99m 8ml

Need to iterate more due to the lower

spatial resolution, compared to Tc-99m.

Le nombre nécessaire d´itérations dépend aussi

de l´isotope choisi


SPECT/CT

True Activity

Distribution

Measured Activity

Distribution


Distribution

Calibration

Motion

correction

Attenuation

correction

Scatter

correction

Resolution

recovery

Reconstruction

Finite Resolution

Scatter

Attenuation

Dead Time

Motion

30 % de diffusé dans 140 keV± 5%

du spectre du Tc-99m

Correction de diffusé (soustraction)

Spectre en énergie du Lu-177

Lu-177 Spectra

1,E-05

1,E-04

1,E-03

1,E-02

1,E-01

1,E+00

0 50 100 150 200 250 300

Energy [keV]

Counts

(N

orm

alized)

HPGe

Lu-177 Spectra

1,E-05

1,E-04

1,E-03

1,E-02

1,E-01

1,E+00

0 50 100 150 200 250 300

Energy [keV]

Counts

(N

orm

alized)

HPGe NaI (T2 PointSource) NaI T2 (CylinderSource)

Spectre en énergie du Lu-177

Fenêtres en énergie


SPECT/CT

True Activity

Distribution

Measured Activity

Distribution


Distribution

Calibration

Motion

correction

Attenuation

correction

Scatter

correction

Resolution

recovery

Reconstruction

Finite Resolution

Scatter

Attenuation

Dead Time

Motion

Atténuation photonique

Fantôme cylindrique (In-111)

Coefficients d´atténuation linéaires vs.

unités d´Hounsfield

Conversion of HU to Linear Attenuation Coefficients

0,000

0,050

0,100

0,150

0,200

0,250

0,300

0,350

-100

0-9

00-8

00-7

00-6

00-5

00-4

00-3

00-2

00-1

00 010

020

030

040

050

060

070

080

090

0

1000

1100

1200

1300

1400

1500

Hounsfield Units

µ [

1/c

m]

µ(140 keV)

µ(364 keV)

µ(511 keV)

Image d´émission TDM „µ-map“

Correction de l´atténuation photonique par l´utilisation de la TDM

Homogénéisation de la distribution du traceur par la correction dátténuation

Correction de látténuation photonique par lútilisation de la TDM


Introduction

Quantification


Calibration

Validation

Potentiel clinique

Résumé


SPECT/CT

True Activity

Distribution

Measured Activity

Distribution


Distribution

Calibration

Motion

correction

Attenuation

correction

Scatter

correction

Resolution

recovery

Reconstruction

Finite Resolution

Scatter

Attenuation

Dead Time

Motion

Calibration de la caméra TEMP/TDM par rapport à un activimètre

Fantôme cylindrique contenant 200-300

MBq Tc-99m

Image courtesy of Zeintl J. 12,531 (cpm/ml)/(kBq/ml) on Symbia® T6

Tc-99m LEHR, Symbia T2: 5.62 cpm/kBq Lu-177 MELP, Symbia T2: 0.61, 0.65 cpm/kBq (f(keV))

Facteurs de calibration


Introduction

Quantification


Calibration

Validation

Potentiel clinique

Résumé

Quantitative Capabilities of four State-of-the Art SPECT-CT Cameras (3 Calibrations, 3 Phantoms, 5 ROIs)

20 %

- 25 %

Seret A et al. EJNMMI Res 2012

Error < 10% in large volumes

Le “gold standard”: La concentration de radioactivité dans la vessie et dans l´urine

16 patients

Zeintl et al. J Nucl Med 2010

Erreur moyenne: 6,8 %

(SE 8.0%; 95% CI: -14.6 – 16.6)

Quantification de C* à l´aide de la TEMP in vivo (Tc-99m)

Quantitative Lu-177-SPECT/CT

Validation in 8 Patients

0,00%

20,00%

40,00%

60,00%

80,00%

100,00%

120,00%

140,00%

1 2 3 4 5 6 7 8

Quantitative Accuracy in Bladder

Hand Segmentation Ellipsoid

In elliptical VOIs, mean error 8.03 %

Sanders J et al. (in prep.)

Premier outil pour la quantification TEMP

disponible commercialement

Carte de kBq/ml ou SUV

pixel par pixel

résultant directement

de la reconstruction

(9/2013,

XSPECT quant, Siemens)

SUV avg 6.2


Introduction

Quantification


Calibration

Validation

Potentiel clinique

Résumé

Quelle est la C* dans les corps vertèbraux

de patients soumis à la scintigraphie osseuse?

50 patients féminins

TEMP 4 ± 0,5 h après 8,26 ± 1,41 MBq DPD/ kg i.v.

48,15 ± 13,66 kBq/ml

(95% CI 45.81 – 50.50; n = 50) (Cachovan et al. EJNMMI Res 2013)

C* dans les corps vertèbraux

de patients soumis à la scintigraphie osseuse

5,91 ± 1,54 SUV

(95% CI 5,71 – 6,24) (Cachovan et al. EJNMMI Res 2013)

SUV dans les corps vertèbraux

de patients soumis à la scintigraphie osseuse

Potentiel clinique de la TEMP quantitative

Perturbations diffuses

de l´accumulation

d´un radiotraceur

Evaluation de la réponse

des tumeurs à la

thérapie

SUV vs. Hounsfield Units dans un groupe de

50 femmes soumises à la DPD-TEMP/TDM

r = 0,678, p < 0,0001 (95% CI 0,575 – 0,761) Cachovan et al.

2013

TEMP dynamique?

TEMP quantitative pourrait faciliter

l´analyse compartimentale

Blake GM et al. SNM 2001

ECF Plasma Bone

mineral

Krenal

K1

KBone K2

K4

Patient âgé de 75 ans atteint d´un cancer

de la glande prostatique (T2cpN0; Gleason 4 + 3 = 7)

PSA 01/13:

100 ng/ml

PSA 10/13:

395,6 ng/ml

Métastases

actives?

SUV: 9 SUV: 9.5



Limites préliminaires de normalité

0.00

2.00

4.00

6.00

8.00

10.00

12.00

14.00

16.00

18.00

20.00

BG1

(L1)

BG2

(L2)

BG3

(L5)

BG4

(Pelvis)

BG5

(Pelvis)

BG6

(Pelvis)

T1 (L

3)

T2 (L

4)

T3 (P

elvis M

et.)

T4 (P

elvis M

et.)

SU

V

SUV Mean

SUV max

Lower 95% Conf.Int.

(Approx.)

Upper 95% Conf.Int.

(Approx.)



Tc-99m-HMPAO-SPECT du rCBF

En moyenne, % dose injectée de

2.18 ± 0.45 dans le cerveau entier (n = 32) (Welz et al. En préparation)

Global HMPAO Uptake corrèle avec la

performance cognitive

Cerebral %ID vs. MMSE: r = -0.34, p < 0.012

Potentiel clinique de la TEMP quantitative

Perturbations diffuses

de l´accumulation

d´un radiotraceur

Evaluation de la réponse

des tumeurs à la

thérapie

Female patient with abnormal uptake in skull

Patiente âgée de 58 ans atteinte

d´un cancer du sein (pT1c pN3a cM0; OP 03/2010)

Scintigraphie osseuse 03/2012

Foyer d´hyperfixation dans la calotte (SUV 4,8),

TDM normale

Recommendation d´un examen de suivi


Scintigraphie osseuse 6 mois plus tard

Augmentation du SUV de 4.8 à 6

Thérapie avec les bisphosphonates




Scintigraphie osseuse encore 5 mois plus tard

Réduction du SUV de 6 à 5,1



0

1

2

3

4

5

6

7

Focal Area Background

SU

V M

ax 06.03.12

04.09.12

18.02.13

Suivi longitudinal

Bisphosphonates

Patient âgé de 52 ans atteint d´une néoplasie

neuroendocrine du pancréas (G2 cM1 cN1)

Scintigraphie à la Tc-99m-octéotide 03/2012

Plusieurs foyers hépatiques, douleurs abdominales

Traitement avec 5.1 GBq Y-90-DOTATATE 09/2012

Examen de suivi 4 mois plus tard



Régression: Continuation de la radiothérapie vectorisée

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

Focal Area Background

SU

V M

ax

06.03.2012

21.01.2013




Introduction

Quantification


Calibration

Validation

Potentiel clinique

Résumé

Résumé I

La TEMP/TDM quantitative est devenue

accessible au clinicien.

Les erreurs de la mesure de la C* sont < 10 %

dans des volumes > 2 x FWHM.

Le diagnostic des maladies

affectant l´accumulation des

radiotraceurs d´une manière

plutôt diffuse:

Ostéoporose, neurodégenération,

maladie coronaire, métastases

disséminées

SUV avg 6.2

Résumé II: Potentiel clinique

L´évaluation de la réponse des

tumeurs à la thérapie

Dosimétrie de la radiothérapie

moléculaire

(Lu-177, I-123?, I-131?)

SUV avg 6.2

Résumé III: Potentiel clinique

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