ファントムと患者固有の受容基準を用いた治療薬ペア間の空間的一致の評価。Tc-MAA SPECT/Y-Microsphere PETへの応用

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Int. J. Radiat. Oncol. Biol. Phys..2019 08;104(5):1133-1140. S0360-3016(19)30633-9. doi: 10.1016/j.ijrobp.2019.04.012.Epub 2019-04-22.

ファントムと患者固有の受容基準を用いた治療薬ペア間の空間的一致の評価。Tc-MAA SPECT/Y-Microsphere PETへの応用

Assessing Spatial Concordance Between Theranostic Pairs Using Phantom and Patient-Specific Acceptance Criteria: Application to Tc-MAA SPECT/Y-Microsphere PET.

Justin K Mikell
Bill S Majdalany
Dawn Owen
Kelly C Paradis
Yuni K Dewaraja

PMID: 31022511 DOI: 10.1016/j.ijrobp.2019.04.012.

抄録

目的:

3次元線量予測には、診断活性分布と治療活性分布の空間的一致が必要である。我々は、空間分解能の違いと見当違いを考慮した基準を用いて、患者における治療器対（Tc-マクロアグリゲーションアルブミン[MAA]単光子放出型コンピュータ断層撮影[SPECT]とYマイクロスフィアポジトロン放出型コンピュータ断層撮影[PET]）間の類似性を評価している。

PURPOSE: Predictive 3-dimensional dosimetry requires spatial concordance between diagnostic and therapeutic activity distributions. We assess similarity between theranostic pairs (Tc-macroaggregated albumin [MAA] single photon emission computed tomography [SPECT] and Y microsphere positron emission tomography [PET]) in patients using criteria that account for spatial resolution differences and misregistration.

方法と材料:

ファントムベースの受入れ基準は、TcとYClを充填した肝臓ファントムを用いて、SPECT/CT、PET/CTでそれぞれスキャンして決定した。PETにはTcファントムのスキャン画質に合わせてガウスぼかしを適用した。SPECT/CTとPET/CTの間のリジッドレジストレーションの後、類似性メトリック（SM）感度を決定するために±3ボクセルまでの摂動を適用した。Tc-MAA SPECT/CTとYマイクロスフィアPET/CT画像のペア/患者(n = 23)を同様に処理した。計算されたSMは、ピアソン相関係数（ρ）、リンの同心相関係数（ρ）、スピアマンの順位相関係数（ρ）、平均二乗差、およびダイス類似度係数（DSC）を含んでいた。患者特異的な受容基準は、誤登録されたそれ自体と比較したぼやけたＰＥＴのＳＭを評価することによって決定された。

METHODS AND MATERIALS: Phantom-based acceptance criteria were determined using a liver phantom filled with Tc and YCl and scanned with SPECT/computed tomography [CT] and PET/CT, respectively. Gaussian blurring was applied to PET to match Tc phantom scan image quality. After rigid registration between SPECT/CT and PET/CT, perturbations up to ±3 voxels were applied to determine the similarity metric (SM) sensitivity. Tc-MAA SPECT/CT and Y microsphere PET/CT image pairs/patients (n = 23) were processed analogously. SMs calculated included the Pearson correlation coefficient (ρ), Lin's concordance correlation coefficient (ρ), Spearman's rank correlation coefficient (ρ), the mean squared difference, and the Dice similarity coefficient (DSC). Patient-specific acceptance criteria were determined by evaluating the SMs of the blurred PET compared with itself misregistered.

結果:

PETをSPECT分解能に変換した後、ファントムでは、ρ、ρ、ρ＞0.98±0.01、平均二乗差は(4.1±0.3)×10、DSC＞0.85±0.01と高い類似性が認められ、調査したしきい値（5％、30％、50％）では、DSC＞0.85±0.01であった。患者のSMは、悪いものから良いものまで様々であった。ファントムベースの受入れ基準を使用して受入れ可能な患者スキャンの割合はわずか（13%～30%）であった。この割合は、患者固有の受入れ基準ではわずかに増加した（17～35％）。ほとんどの患者のDSCはファントムの値よりも実質的に低かった（平均0.95 vs 5%の閾値では0.61）。

RESULTS: After transforming PET to SPECT resolution, high similarity was found in phantom, with ρ, ρ, ρ > 0.98 ± 0.01, a mean squared difference of (4.1 ± 0.3) × 10 and DSC > 0.85 ± 0.01 for investigated thresholds (5%, 30%, and 50%). SMs for patients varied from poor to good. A small percentage (13%-30%) of patient scans were acceptable using phantom-based acceptance criteria. The percentage increased slightly (17%-35%) using patient-specific acceptance criteria. DSC for most patients were substantially lower (average 0.95 vs 0.61 for 5% threshold) than phantom values.

結論:

せいぜい35％の患者では、Tc-MAA SPECTとY PETの空間的一致に影響を与える画像関連の影響を考慮して設定された受入れ基準内でSMが認められた。将来的には追加の臨床的要因を評価すべきである。空間的一致を評価する際に画像関連の影響を考慮する手順は、他の治療法のペアにも適用可能である。

CONCLUSIONS: At best, 35% of patients had an SM within the acceptance criteria established to account for imaging-related effects impacting spatial concordance between Tc-MAA SPECT and Y PET. Additional clinical factors should be evaluated in the future. The procedure of accounting for image-related effects when assessing spatial concordance can be applied to other theranostic pairs.