臨床F-18 FDG PET/CTにおけるデータ駆動型呼吸ゲーティングの影響：自由呼吸と深呼気息止めCTプロトコルの比較

The impact of data-driven respiratory gating in clinical F-18 FDG PET/CT: comparison of free breathing and deep-expiration breath-hold CT protocol.

抄録

背景:

呼吸運動はPETの画質を低下させ、病変の不正確な定量化につながる可能性がある。最近、PETの効果的な呼吸ゲーティング法としてData-driven gating（DDG）が導入された。本研究では、F-FDG PET/CTにおける呼吸運動に対するDDGの臨床的影響を検討した。

BACKGROUND: Respiratory motion can diminish PET image quality and lead to inaccurate lesion quantifications. Data-driven gating (DDG) was recently introduced as an effective respiratory gating technique for PET. In the current study, we investigated the clinical impact of DDG on respiratory movement in F-FDG PET/CT.

方法:

各被験者のPETリストモードデータを収集し、呼吸波形を抽出するためにDDGソフトウェアを利用した。PET画像はそれぞれQ.clearおよびQ.clear+DDGを用いて再構成した。累積SUVヒストグラム曲線下面積（AUC-CSH）を用いて、SUVmax、SUVmean、分散係数（CoV）、代謝腫瘍体積（MTV）、腫瘍の不均一性を評価した。代謝パラメータの変化を各再構築法間で比較した。PETとCTの空間的ずれを補正するため、CT検査にDEBH（Deep-Expiration Breath Hold）プロトコルを導入し、従来の自由呼吸と比較した。DEBHプロトコルと自由呼吸（FB）プロトコルの比較は、同一患者ではなく、傾向コアマッチングを用いた別のマッチングコホートで行った。

METHOD: PET list-mode data were collected for each subject and DDG software was utilized for extracting respiratory waveforms. PET images was reconstructed using Q.clear and Q.clear + DDG, respectively. We evaluated SUVmax, SUVmean, the coefficient of variance (CoV), metabolic tumor volume (MTV), and tumor heterogeneity using the area under the curve of cumulative SUV histogram (AUC-CSH). Metabolic parameter changes were compared between each reconstruction method. The Deep-Expiration Breath Hold (DEBH) protocol was introduced for CT scans to correct spatial misalignment between PET and CT and compared with conventional free breathing. The DEBH and free breathing (FB) protocol comparison was made in a separate matching cohort using propensity core matching rather than the same patient.

結果:

DDGによる補正を検討するために、過度の呼吸運動を伴うPET/CTスキャン147例を用いた。DDG適用後、肺および上腹部のSUVmax（P<0.0001；8.15±4.77 vs. 9.03±5.02）およびSUVmean（P<0.0001；4.91±2.44 vs. 5.49±2.68）。68）は増加したが、MTVは有意に減少した（P<0.0001；7.07±15.46 vs. 6.58±15.14）。さらに、SUVの変化率は上葉病変に比べて肺下葉病変で大きかった。同様に、MTVの減少は下葉病変で有意に大きかった。肝臓病変では部位による有意差は認められなかった。DEBHを介したCT呼吸補正は、従来の自由呼吸と比較して病変の代謝パラメータに有意差を認めなかった。

RESULTS: Total 147 PET/CT scans with excessive respiratory movements were used to study DDG-mediated correction. After DDG application, SUVmax (P < 0.0001; 8.15 ± 4.77 vs. 9.03 ± 5.02) and SUVmean (P < 0.0001; 4.91 ± 2.44 vs. 5.49 ± 2.68) of lung and upper abdomen lesions increased, while MTV significantly decreased (P < 0.0001; 7.07 ± 15.46 vs. 6.58 ± 15.14). In addition, the percent change of SUVs was greater in lower lung lesions compared to upper lobe lesions. Likewise, the MTV reduction was significantly greater in lower lobe lesions. No significant difference dependent on location was observed in liver lesions. DEBH-mediated CT breathing correction did not make a significant difference in lesion metabolic parameters compared to conventional free breathing.

結論:

これらの結果から、肺および上腹部に位置する病変では、DDG補正により呼吸運動からより補正された定量化が可能であることが示唆された。したがって、F-FDG PET/CT撮影時の標準プロトコルとしてDDGを使用する価値があることを示唆する。

CONCLUSIONS: These results suggest that DDG correction enables more corrected quantification from respiratory movements for lesions located in the lung and upper abdomen. Therefore, we suggest that DDG is worth using as a standard protocol during F-FDG PET/CT imaging.