Evaluation of Standardized Uptake Value applying EQ PET across different PET/CT scanners and reconstruction

Purpose Standardized uptake value(SUV) has been widely used as a quantitative metric of uptake in PET/CT for diagnosis of malignant tumors and evaluation of tumor therapy response. However, the SUV depends on various factor including PET/CT scanner specifications and reconstruction parameter. The purpose of this study is to validate a EQ PET to evaluate SUV across different PET/CT systems. Materials and Methods First, NEMA IEC body phantom data were used to calculate the EQ filter for OSEM3D with PSF and TOF reconstruction from three different PET/CT systems in order to obtain EARL compliant recovery coefficients of each spheres. The Biograph true point 40 PET/CT images were reconstructed with a OSEM3D+PSF reconstruction, images of the Biograph mCT 40 and Biograph mCT 64 PET/CT scanners were reconstructed with a OSEM3D+PSF, OSEM3D+TOF, OSEM3D+PSF+TOF. Post reconstructions, the proprietary EQ filter was applied to the reconstruction data. Recovery coefficient can be estimated by ratio of measured to true activity concentration for spheres of different volume and coefficient variability(CV) value of RC for each sphere was compared. For clinical study, we compared SUVmax applying different reconstruction algorithms in FDG PET images of 61 patients with lung cancer using Biograph mCT 40 PET/CT scanner. Results For the phantom studied, the mean values of CV for OSEM3D, OSEM3D+PSF, OSEM3D+TOF and OSEM3D+PSF+TOF reconstructions were 0.05, 0.04, 0.04 and 0.03 respectively for RC. Application of the proprietary EQ filter, the mean values of CV for OSEM3D, OSEM3D+PSF, OSEM3D+TOF and OSEM3D+PSF+TOF reconstructions were 0.04, 0.03, 0.03 and 0.02 respectively for RC. Clinical study, there were no statistical significance of the difference applying EQ PET on SUVmax of 61 patients FDG PET image. (p=1.000) Conclusion This study indicates that CV values of RC in phantom were decreased after applying EQ PET for different PET/CT system and The EQ PET reduced reconstruction dependent variation in SUVs for 61 lung cancer patients, Therefore, EQ PET will be expected to provide accurate quantification when the patient is scanned on different PET/CT system.

PET/CT 장비와 영상 재구성 차이에 따른 EQ PET을 이용한 표준섭취계수의 평가

양전자 방출 단층촬영에서 정량적 평가에 통상적으로 쓰이는 표준섭취계수(SUV : Standardized Uptake Value)는 종양의 병소와 병기의 진단 그리고 치료 성적 평가에 있어서 사용되고 있는 유용한 지표이다. 하지만 SUV는 환자의 체격, 검사까지의 시간, 부분용적 효과, 관심영역의 설정, 검사장비, 영상재구성 차이 등에 따라 변화 되므로 다양한 인자의 영향을 고려하여야만 한다. 그 중에서도 PET/CT 장비와 영상의 재구성 방법의 차이에 의한 SUV의 차이를 SIEMENS 사의 EQ PET을 이용하여 방사능의 차이를 보정 할 수 있게 되었다. 그러므로 본 연구에서는 phantom 실험과 FDG PET 임상영상의 SUVmax를 비교 하여 EQ PET을 적용함으로써, SUV의 변화를 평가 하고 EQ PET의 유용성에 대해서 검증해보고자 하였다. 본원의 3대의 PET/CT 장비인 Biograph true point 40, Biograph mCT 40, Biograph mCT 64 장비를 이용하여 $^{18}F-FDG$를 주입 한 NEMA IEC body phantom 영상을 획득 한 후 OSEM3D+PSF, OSEM3D+TOF, OSEM3D+PSF+TOF의 알고리즘을 이용하여 영상을 재구성 하였다. 각각 재구성된 영상에서 관심영역의 방사능 농도를 측정한 후, EARL에서 권고하는 NEMA IEC body phantom의 방사능 농도의 회복계수 값을 비교하여 서로 다른 PET system 간에 방사능 농도의 차이를 줄일 수 있는 EQ filter 값을 산출 하였다. 산출한 EQ Filter 값을 장비와 영상 재구성에 따라 적용하여 팬텀의 회복계수와 61명의 폐암환자의 FDG PET 영상에서 종양의 SUVmax를 비교 분석 하였다. 3대의 PET/CT 장비에서 영상의 재구성 알고리즘을 달리하여 획득한 phantom의 영상의 6개구의 평균 변동계수는 EQ PET 적용 전 후의 값은 OSEM3D 재구성 영상에서 각각 0.05, 0.04 OSEM3D+TOF 재구성 영상에서는 각각 0.04, 0.03, OSEM3D+PSF 재구성 영상에서는 각각 0.04, 0.03, OSEM3D+PSF+TOF 재구성 영상에서는 각각 0.03, 0.02 값을 보여 EQ PET 적용 후 팬텀의 6개 구의 평균 변동계수는 감소하였다. 임상 영상 비교 에서는 폐암환자 종양의 SUVmax는 OSEM3D, OSEM3D+TOF, OSEM3D+PSF, OSEM3D+PSF+TOF 순으로 증가하였으며, EQ PET 적용 후 재구성 영상에 대한 SUVmax는 통계적으로 유의한 차이가 없었다(p=1.000). PET/CT 영상에서 서로 다른 PET/CT 장비와 영상의 재구성 방법의 차이에 의해 발생하는 방사능 농도의 차이를 EQ PET을 이용하여 측정함으로서 장비와 영상 재구성별 방사능 농도의 편차가 감소되었다. PET 영상에서 정량적 평가에 이용되는 SUV의 편차를 줄일 수 있어 종양의 병소와 병기의 진단, 그리고 치료 성적평가의 정량적 평가 신뢰도가 향상 될 것으로 사료된다.