FDG-PET-basierte Bestrahlungsplanung von nicht kleinzelligen Bronchialkarzinomen: Optimales Atemprotokoll und Patientenpositionierung – ein intraindividueller Vergleich

Zusammenfassung

Ziel: Fluoro-2-deoxy-D-Glukose (FDG)-Positronenemissionstomografie (PET) und PET / CT werden zunehmend zur Strahlentherapie (RT)-Planung bei Patienten mit nicht kleinzelligen Bronchialkarzinomen (NSCLC) eingesetzt. Der Planungsprozess basiert oft auf separat erstellten FDG-PET / CT- und Planungs-CT-Aufnahmen. Wir haben intraindividuelle Unterschiede zwischen diagnostischen PET-Aufnahmen (D-PET) und PET-Aufnahmen in Bestrahlungsplanungsposition (RT-PET), die zuvor mit in unterschiedlichen Atemphasen angefertigten Planungs-CT-Aufnahmen koregistriert wurden, miteinander verglichen. Methoden: 16 Patienten mit NSCLC erhielten jeweils eine D-PET-Untersuchung, eine RT-PET-Untersuchung und 3 Planungs-CT-Untersuchungen in unterschiedlichen Atemphasen (Exspiration = EXP, Inspiration = INS und Atemmittellage = MID) am selben Tag. Alle Aufnahmen wurden mit Hilfe eines rigiden Algorithmus koregistriert, wobei insgesamt 6 fusionierte Datensätze entstanden: D-INS, D-EXP, D-MID, RT-INS, RT-EXP und RT-MID. Die Genauigkeit der Fusion wurde durch 3 Betrachter anhand von 8 anatomischen Landmarken (Lungenspitzen, Aortenbogen, Herz, Wirbelsäule, Sternum, Carina tracheae, Diaphragma und Tumor) beurteilt, dabei wurde ein Fusions-Score von 1 (keine Fusion) bis 5 (exakte Fusion) angewandt. Ergebnisse: Alle RT-PET-Fusionsdatensätze wiesen im Vergleich zu den D-PET-Datensätzen eine bessere Fusionsqualität auf (p < 0,001). In Bezug auf das Atmungsprotokoll zeigte RT-MID die beste Fusion (3,7 ± 1,0), gefolgt von RT-EXP (3,5 ± 0,9) und RT-INS (3,0 ± 0,8) (p < 0,001). Im Vergleich der Fusionsqualität der einzelnen anatomischen Landmarken fanden sich die größten Abweichungen an Zwerchfell, Herz und Lungenspitzen. Die Übereinstimmung unter den Betrachtern war mäßig (κ = 0,48; p < 0,001). Schlussfolgerung: Durch Durchführung der PET-Untersuchung in RT-Position kann eine signifikant bessere Fusion von PET und Planungs-CT erreicht werden. Das beste intraindividuelle Ergebnis wird erreicht, wenn die Planungs-CT in Atemmittellage durchgeführt wird. Unsere Daten rechtfertigen die Anfertigung einer separaten Planungs-PET-Untersuchung in RT-Position, falls nur eine diagnostische PET-Untersuchung verfügbar ist.

Abstract

Purpose: FDG-PET and PET / CT is increasingly used for radiotherapy (RT) planning in non-small-cell lung carcinoma (NSCLC). The planning process is often based on separately-acquired FDG-PET / CT and planning CT. We compared intraindividual differences between PET acquired in diagnostic and radiotherapy treatment position coregistered with planning CTs acquired using different breathing protocols. Methods and Materials: Sixteen patients with NSCLC underwent two PET acquisitions (diagnostic position-D-PET, radiotherapy position-RT-PET) and three planning-CT acquisitions (expiration-EXP, inspiration-INS, mid-breathhold-MID) on the same day. All scans were rigidly coregistered resulting in six fused datasets: D-INS, D-EXP, D-MID, RT-INS, RT-EXP and RT-MID. Fusion accuracy was assessed by three readers at eight anatomical landmarks: lung apices, aortic arch, heart, spine, sternum, carina, diaphragm and tumor using an alignment score ranging from 1 (no alignment) to 5 (exact alignment). Results: RT-PET showed better alignment with any CT than D-PET (p < 0.001). With regard to breathing, RT-MID showed the best mean alignment score (3.7 ± 1.0) followed by RT-EXP (3.5 ± 0.9) and RT-INS (3.0 ± 0.8), all differences being significant (p < 0.001). Comparing the alignment scores with regard to anatomical landmarks, the largest deviations were found at diaphragm, heart and apices. Overall, there was a fair agreement (κ = 0.48; p < 0.001) among the three readers. Conclusions: Significantly better fusion of PET and planning-CT can be reached with PET acquired in RT-position. The best intraindividual fusion results are obtained with the planning-CT performed during mid-breathhold. Our data justify the acquisition of a separate planning-PET in RT-treatment position if only a diagnostic PET-scan is available.

Schlüsselwörter

nicht kleinzelliges Bronchialkarzinom (NSCLC) - Spiral-CT - PET - computergestützte Bestrahlungsplanung - computergestützte Bildanalyse

Key words

non-small-cell lung carcinoma (NSCLC) - spiral computed tomography - positron-emission tomography - radiotherapy planning - computer-assisted image analysis

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