Comparison of Different Methods for Attenuation Correction in Brain PET: Influence on the Calculation of the Metabolic Glucose Rate

Zusammenfassung

Ziel: Für die Korrektur des Effektes der im Körpergewebe gestreuten oder absorbierten Photonen (Schwächungskorrektur) existieren bei der Positronen-Emissionstomographie (PET) verschiedene methodische Ansätze. Die vorliegende Arbeit untersucht den Einfluß der kalten (KT), heißen (PIT), segmentierten Transmission (ST) sowie eines rechnerischen Verfahrens (RV) auf die Schwächungskorrektur anhand der absoluten Bestimmung des regionalen zerebralen Glukosemetabolismus (rMRGIu). Methodik: 6 Patienten mit unterschiedlichen zerebralen Erkrankungen wurden mit einem ECAT Exact 922/47 unter Ruhebedingungen untersucht. Die durch die KT, PIT, RV und ST schwächungskorrigierten Daten wurden dann zur Beurteilung des regionalen Glukosemetabolismus in 16 ROIs (regions of interest) absolut quantifiziert. Ergebnisse: Bis auf drei Regionen (temporookzipital links und rechts sowie parietookzipital rechts) konnte kein signifikanter Unterschied des mit Hilfe der absoluten Quantifizierung in 16 ROIs ermittelten Glukosemetabolismus zwischen der KT und dem RV festgestellt werden. Im Gegensatz zum RV wurde sowohl bei der PIT als auch bei der ST in allen 16 ROIs ein signifikant niedrigerer Wert der regionalen zerebralen Glukoseutilisation gegenüber der KT nachgewiesen. Aufgrund dieser Resultate ergibt sich sowohl in der linken als auch in der rechten Hirnhälfte eine kontinuierliche Abnahme der metabolischen Werte (rMRGIu) in der Reihenfolge KT, RV, PIT und ST. Der globale, zerebrale Glukosemetabolismus zeigte keinen signifikanten Unterschied zwischen der KT und dem RV (p = 0,2489), während mit PIT (p = 0,03) und ST (p = 0,03) ein signifikant erniedrigter Glukosemetabolismus gegenüber der-KT nachzuweisen war. Schlußfolgerung: Bei den für die zerebralen PET-Studien am Patienten durchgeführten Schwächungskorrekturverfahren läßt sich bis auf drei Regionen quantitativ kein signifikanter Unterschied zwischen KT und RV nachweisen. Die rMRGIu der durch PIT und ST schwächungskorrigierten Bilder sind signifikant niedriger als in KT korrigierten Aufnahmen. Um eine zerebrale PET-Akquisition zu verkürzen, erscheint für die klinische Routine das RV als Alternative zur KT am besten geeignet.

Summary

Aim: There are several approaches for correcting the effects of photon scatter or absorption by body tissues on positron emission tomography (PET). We examined the influence of cold, hot and segmented transmission as well as of a mathematical procedure on attenuation correction using regional cerebral glucose metabolism (rMRGIu). Methods: 6 patients with different cerebral diseases were examined under resting conditions using an ECAT Exact 922/47. The attenuation-corrected data (corrected by means of cold, hot and segmented transmission as well as a mathematical procedure) were then quantified absolutely for assessment of regional glucose metabolism in 16 regions of interest (ROIs). Results: Using absolutely quantified glucose metabolism in 16 ROIs, no significant differences were found between cold transmission and the mathematical procedure except for three regions (left and right temporal occipital and right parietal occipital). Unlike the mathematical procedure, both hot and segmented transmission showed a significantly lower value for regional glucose utilisation in all 16 ROIs than did cold transmission. The left and the right hemisphere both showed metabolic values (rMRGIu) in the same decreasing order: cold transmission, the mathematical procedure, hot or segmented transmission. There was no significant difference between global cerebral glucose metabolism values for cold transmission and the mathematical procedure (p = 0.25) while those for hot (p = 0.03) and segmented transmission (p = 0.03) did show a significant difference. Conclusions: Except for 3 regions (temporo-occipital left, temporo-occipital right and parieto-occipital right) attenuation correction procedures used for brain PET studies on patients show no significant quantitative differences between cold transmission and the mathematical procedure. rMRGIu of images corrected for attenuation using hot and segmented transmission is significantly lower than of attenuation corrected images where cold transmission was employed. For clinical routine examinations, the mathematical procedure seems the best alternative to cold transmission for a faster brain PET acquisition.

Schlüsselwörter

Positronen-Emissionstomographie - Schwächungskorrektur - Hirn - Transmission

Keywords

Positron emission tomography - attenuation correction - brain - transmission

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