Faisabilité et impact de l’utilisation systématique de

la synchronisation respiratoire en TEP au FDG

23/06/2017 1

David BOURHIS Kévin KERLEGUER Philippe ROBIN

Pourquoi la synchronisation respiratoire?

déplacement jusqu’à 5 cm des poumons et du foie

23/06/2017 2

• Examens de médecine nucléaire longs

2-3min/pas => 15 minutes acquisition Durée moyenne d’un cycle respiratoire = 5 secondes

Mouvement des organes thoraciques et abdominaux

Plathow et al. Int J Radiat Oncol Biol Phys 2004; Boucher et al , JNM 2004

5 à 10 cm

Pourquoi la synchronisation respiratoire?

FLOU dans les images, ERREUR de LOCALISATION

23/06/2017 3

• Examens de médecine nucléaire longs

2-3min/pas => 15 minutes acquisition Durée moyenne cycle respiratoire = 5 secondes

Mouvement des organes thoraciques et abdominaux

= Impact QUALITATIF

5 à 10 cm

23/06/2017 4

Sans synchronisation

respiratoire

Avec synchronisation

respiratoire

Pourquoi la synchronisation respiratoire?

* Based on volumetric resolution available in competitive literature for systems greater than 70 cm bore size.

Data on file

Data courtesy of University of Tennessee, Radiology and Radiation Therapy, Knoxville, Tennessee, USA

Non-gated image demonstrates

only a single lesion

HD•Chest shows an additional lesion, that

may change patient management

HD•Chest Non-gated

All claims based on internal measurements at time of publication. Data on file.

HD Chest: examples

- Sous estimation du SUV max

23/06/2017 6 Nehmeh et al. Sem Nucl Med 2008

- Sur estimation du Volume Métabolique

= Impact QUANTITATIF

Pourquoi la synchronisation respiratoire?

Sans synchronisation respiratoire Avec synchronisation respiratoire

23/06/2017 7 Sans synchronisation

respiratoire

Avec synchronisation

respiratoire

Mouvement respiratoire - Quantification

Synchronisation respiratoire

• Enregistrement simultané du signal TEP et du cycle respiratoire du patient

• Classement des images en fonction du moment du cycle respiratoire où elles ont été acquises

23/06/2017 8

Synchronisation en phase Synchronisation en amplitude

Limites: - Irrégularités respiratoires/Compliance du patient - Bruit statistique Allongement du temps d’acquisition…

Synchronisation respiratoire

23/06/2017 9

• Acquisition synchronisée supplémentaire dédiée

– en cas de lésion pulmonaire ou abdominale supérieure connue (pop. Sélectionnée)

– Modification prévisible de l ’organisation journalière

• Cependant les lésions sont dans la plupart des cas méconnues…

– Acquisition supplémentaire après visualisation de l’examen

– Impact sur le planning++

Méthodes de synchronisation respiratoire non utilisées en routine

Objectif de l’étude

• Faisabilité et impact de l’utilisation SYSTEMATIQUE de la

synchronisation respiratoire chez des patients adressés pour

la réalisation d’une TEP au FDG, SANS augmentation du

temps d’acquisition des images TEP.

23/06/2017 10

• Inclusion: Tous les patients de plus de 18 ans adressés consécutivement

dans le service de médecine nucléaire de Brest pour une TEP au FDG.

23/06/2017 11

Méthodes

• Exclusion: Autre protocole d’acquisition dédiée (TEP cerveau, radiothérapie

ORL, enfants)

The respiratory amplitude (waveform) Histogram of amplitudes

EX

IN

w(t

)

n(w)

time t

am

plit

ude

w

frequency n am

plit

ude

w

• TEP standard: Toutes les données utilisées pour la reconstruction

LO

HI

LO

HI

Jim Hamill, PHD

23/06/2017 12

35% données

conservées

temps

acquisition x 3

Méthodes: HD Chest?

• Images HD Chest : Utilisation des données entre 2 seuils définis automatiquement

Méthodes: quels paramètres?

23/06/2017

• Biograph mCT flow, 3 MBq/kg 18F-FDG

• Ceinture/Capteur de pression (AZ-733V, Anzaï Medical Corporation, Tokyo, Japon)

• Reconstruction standard

– Vitesse = 1mm/s – Matrice 200 x 200

– 2 iterations, 21 subsets

– 2mm Gaussian filter

• Reconstruction Synchro Respi.:

- Vitesse acquisition= 1mm/s - Données conservées: 35% - 40% - 50%

13

23/06/2017 14

Vitesse acquisition : 1mm/s

35%: + Contraste lésionnel

- Bruit augmenté

50%: - Contraste lésionnel

+ Bruit diminué

- Impact qualitatif : Mesure du CNR

- Impact quantitatif: SUVmax

HD Chest 35%: - Taux de comptage / 3,

+ Bonne compensation du mouvement

respiratoire

HD Chest 50%: + Taux de comptage / 2,

- Faible compensation du mouvement

respiratoire

Méthodes: quels paramètres?

23/06/2017 15

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

HDChest35% HDChest 40% HDChest 50%

CNR

p=0,99

p=0,44

8

9

10

11

12

13

14

HDChest35% HDChest 40% HDChest 50%

SUVmax

p=0,3

p<0,05

Impact Qualitatif

Qualité image

Impact Quantitatif

SUVmax

Meilleur paramètre:

35% sans augmentation du

temps d’acquisition+++

23/06/2017 16

Reconstruction classique HD Chest

Vitesse acquisition = 1mm/s

Méthodes • Tous les patients adressés pour la réalisation d’une TEP- FDG durant 3 mois

Exclusion: Acquisition ORL dédiée, TEP cérébrale, enfants.

• Patients analysés: hyperfixation hépatique ou pulmonaire

• Lésions classées:

– Lésion unique

– Lésions multiples

– Lésion diffuse (lésion non cible)

17

• Reconstruction standard

SUVmax,

MTV (méthode de Daisne),

TLG (SUVmoyen x MTV)

• Reconstruction HD Chest (35%)

SUVmax,

MTV (méthode de Daisne),

TLG (SUVmoyen x MTV)

DSUVmax, DMTV, DTLG

(différence relative moyenne (%) ± ET)

≠

• Analyse: Logiciel MIM 6.5

Wilcoxon test, p<0.05

- Biograph mCT Flow - 3 MBq/kg 18F-FDG - Vitesse acquisition: 1mm/s - Capteur de Pression (AZ-733V, Anzaï Medical Corporation, Tokyo, Japon) - Matrice 200 x 200 - 2 iterations, 21 subsets - 2mm Gaussian filter

Méthodes

18

- Impact Quantitatif

--> DSUVmax, DMTV, DTLG --> Localisation des lésions --> Type de lésion (unique, multiples, diffuse)

- Impact Dosimétrique – Impact sur les MER

--> Dose cumulée totale en zone TEP (Hp 0,07; Hp 10) --> Sans puis Avec synchronisation respiratoire

- Impact sur la durée d’examen

--> Durée moyenne examen --> Sans puis Avec synchronisation respiratoire

23/06/2017 19

Patients adressé pour TEP-FDG

N = 847

Patients positionnés

N = 775

Patients ayant bénéficié d’HD Chest

N = 741

Hyperfixation poumon/foie

N = 213

Analyse par patients

N = 131

1er octobre 2015

– 31 décembre 2015 Exclus: N=72

Acquisition ORL dédiée, TEP cérébrale,

enfants

Exclus: N=34

Problème technique

Exclus: N=528

Absence hyperfixation poumon/foie

Exclus: N=82

Mauvais signal respiratoire

Analyse par lésion

N = 183

Résultats

23/06/2017 20

All n=183

Poumon n=140

Foie n=43

SUVmax 23% ± 26 p<0,05

23% ± 29 p<0,05

21% ± 16 p<0,05

MTV -20% ± 31

p<0,05 -18% ± 30

p<0,05 -26% ± 34

p<0,05

TLG (SUVmean*MTV)

-9% ± 25 p<0,05

-7% ± 23 p<0,05

-16% ± 29

p<0,05

Mean Relative difference (± sd) Non Gated vs Gated acquisition, Wilcoxon signed rank test

Résultats

Impact de la localisation

SUVmax MTV TLG

Lobe supérieur n=70

11% ± 15 -8% ± 26 -3% ± 21

Lobe moyen n=17

25% ± 29 -15% ± 39 -1% ± 34

Lobe inférieur n=53

40% ± 35 -32% ± 27 -15% ± 21

Résultats: lésions pulmonaires

23/06/2017 22

Patients adressé pour TEP-FDG

N = 847

Patients positionnés

N = 775

Patients ayant bénéficié d’HD Chest

N = 741

Hyperfixation poumon/foie

N = 213

Analyse par patients

N = 131

1er octobre 2015

– 31 décembre 2015 Exclus: N=72

Acquisition ORL dédiée, TEP cérébrale,

enfants

Exclus: N=34

Problème technique

Exclus: N=528

Absence hyperfixation poumon/foie

Exclus: N=82

Mauvais signal respiratoire

Analyse par lésion

N = 183

Lésions uniques

N = 53

Lésions multiples

N = 40

Lésions diffuses

N = 38

23/06/2017 23

All n=53

Lungs n=43

Liver n=10

SUVmax 25% ± 30 24% ± 32 29% ± 19

MTV -22% ± 24 -19% ± 23 -39% ± 17

TLG -11% ± 18 -8% ± 17 -24% ± 15

Mean Relative difference (± sd) Non Gated vs Gated acquisition, Wilcoxon signed rank test

Résultats: lésions uniques

23/06/2017 24

SUVmax=5.9 SUVmax=15.8

Non-gated HD Chest

Résultats: lésions uniques

23/06/2017 25

All n=85

Lungs n=62

Liver n=23

SUVmax 22% ± 25 24% ± 28 18% ± 14

MTV -21% ± 36 -19% ± 29 -24% ± 40

TLG -9% ± 27 -7% ± 23 -16% ± 36

Mean Relative difference (± sd) Non Gated vs Gated acquisition, Wilcoxon signed rank test

Résultats: lésions multiples

23/06/2017 26

SUVmax=4.1

SUVmax=3.9

SUVmax=7.5

SUVmax=8.8

Non-gated HD Chest

Résultats: lésions multiples

23/06/2017 27

All n=45

Lungs n=35

Liver n=10

SUVmax 22% ± 26 22% ± 29 22% ± 14

MTV -15% ± 36 -14% ± 38 -19% ± 29

TLG -8% ± 28 -7% ± 30 -11% ± 22

Mean Relative difference (± sd) Non Gated vs Gated acquisition, Wilcoxon signed rank test

Résultats: lésions diffuses

23/06/2017 28

Non-gated HD Chest

SUVmax=3 SUVmax=5.9

Résultats: lésions diffuses

23/06/2017 29

Dosimétrie active personnelle en zone TEP

01/01/2015 au 31/03/2015 SANS synchro Respi

01/10/2015 au 31/12/2015 AVEC synchro respi

Dose cumulée totale (µSv) 6132 (Hp0,07) 5748 (Hp10)

5968 (Hp0,07) 5629 (Hp10)

Nombre examens 1657 1755

Dose cumulée totale/examen(µSv/scan)

3.7 (Hp0,07) 3.4 (Hp10)

3.4 (Hp0,07) 3.2 (Hp10)

Absence d’impact sur la

dosimétrie

Résultats: Impact dosimétrique

23/06/2017 30

Résultats: Impact sur la durée d’examen

Période sans l’utilisation d’HD Chest® Période avec l’utilisation d’HD Chest®

27 minutes/examen 26.9 minutes/examen

Durée examen:

- positionnement du patient sur la table

- placement de la ceinture

- acquisition TEP/TDM

= Temps entre le début de la 1ère acquisition et la fin de la dernière

acquisition/nombre examen

Absence d’impact sur la durée

moyenne de l’examen

23/06/2017 31

Discussion

- Faisabilité de l’utilisation systématique d’une méthode de synchronisation

respiratoire (HD Chest®) en routine clinique sans augmenter le temps d’acquisition,

la durée moyenne des examens ni l’exposition des MER.

- Impact quantitatif +++ : ↑ SUVmax (23% en moyenne) [-13,8 ; 168,1]

↓ Volume métabolique (-20% en moyenne)

en accord avec littérature : ↑ SUVmax de 7 à 159% pour lésions pulmonaires

Nehmeh, J Nucl Med 2002; Werner , Am J Roentgen 2009; Boucher. J Nucl Med.2004;

Van Elmpt W, EJNMMI 2011. Suzawa N. Ann Nucl Med. 2016; 30: 722-30.

Impact Localisation anatomique : bases pulmonaires +++

↑ SUVmax 40%

↓ Volume métabolique -32%

= Mouvements pulmonaires les plus importants

23/06/2017 32

Discussion

- Impact sur la caractérisation des lésions tumorales

- Impact en radiothérapie: délinéation du volume métabolique?

Young. Eur J Cancer 1999

Wahl. JNM 2010

- Impact en évaluation thérapeutique: EORTC, PERCIST

- Intérêt pronostique: SUVmax > 5

facteur pronostique indépendant OS et PFS dans cancer non

à petites cellules

TEP baseline vs. TEP suivi

Sans synchro Avec synchro

↑ > 25% SUVmax = - Progression?

- Ou uniquement liée à synchro respiratoire?

23/06/2017 33

Discussion

-Limites:

--> algorithme uniquement basé sur données TEP

--> Problème de recalage données TEP et TDM

=> Erreur de correction atténuation et donc de la quantification?

Solution: Synchronisation TDM (4D CT) mais ↑ irradiation

TEP

TDM

23/06/2017 34

Discussion

-Limites:

--> 4 sondes cassées au cours de l’étude

--> 38% des patients (82 patients) avec des données inutilisables

(respiration irrégulière, déplacement de la ceinture en cours d’acquisition…)

--> 62% des patients => impact potentiel synchronisation respiratoire….

SANS impact dosimétrique sur les MER

SANS augmentation de la durée moyenne de l’examen

23/06/2017 35

Conclusion

- Faisabilité utilisation HD Chest en routine clinique sans augmentation du

temps d’acquisition

- Impact quantitatif +++ : ↑ SUVmax et ↓ Volume métabolique

- Absence impact dosimétrique sur les MER

- Absence impact sur la durée moyenne d’un examen

=> Intérêt clinique (caractérisation lésions, intérêt pronostique, évaluation

thérapeutique, délinéation volumes métabolique) reste à être déterminé