Attenuation Correction
Attenuation ist der Verlust von echten Ereignissen durch Photonenabsorption im Körper oder durch Streuung außerhalb des Detektor-FOV. Bei der PET-Bildgebung sind die Dämpfungsprobleme wesentlich größer als bei der SPECT. Obwohl die Energie der Annihilationsphotonen größer ist als bei der Ein-Photonen-Bildgebung, müssen bei der PET zwei Photonen den Patienten verlassen, um detektiert zu werden, und der mittlere Photonenweg ist länger, was die Wahrscheinlichkeit einer Abschwächung erhöht. Bei einer großen Person kann der auf die Abschwächung zurückzuführende Verlust von Zählungen 50 % bis 95 % übersteigen.
Der Verlust von Zählungen durch Abschwächung erhöht das Bildrauschen, Artefakte und Verzerrungen. Bei Ganzkörper-PET-Bildern, die ohne Abschwächungskorrektur aufgenommen wurden, können erhebliche Artefakte auftreten. Dazu gehören die folgenden: (1) Verzerrungen von Bereichen mit hoher Aktivität (wie z. B. der Blase) infolge unterschiedlicher Dämpfung in verschiedenen Richtungen, (2) ein hervorstehender Rand der Körperoberfläche („heiße Haut“) und (3) scheinbar hohe Zählraten (erhöhte Aktivität) in Geweben mit geringer Dämpfung, wie z. B. der Lunge. Folglich ist eine Dämpfungskorrektur dieser Bilder erforderlich, bevor die tatsächliche Menge des an verschiedenen Stellen im Körper vorhandenen Radionuklids genau bestimmt werden kann. Dies gilt sowohl für eine genaue qualitative Bewertung der Aktivitätsverteilung auf regionalen oder Ganzkörperbildern als auch für präzise quantitative Messungen der Traceraufnahme, wie z. B. standardisierte Aufnahmewerte (SUVs).
Zu den Methoden der Abschwächungskorrektur gehören folgende: (1) die berechnete Korrektur, die auf Annahmen über die Körperkontur beruht und vor allem für die Bildgebung von Kopf und Gehirn verwendet wird, wo die Dämpfung relativ gleichmäßig ist, und (2) die gemessene Korrektur anhand tatsächlicher Transmissionsdaten, die für die Bildgebung von Brust, Bauch, Becken und des gesamten Körpers verwendet wird, wo die Dämpfung variabel ist. Die Korrektur der Transmissionsabschwächung erfolgt durch die Erfassung einer Karte der Körperdichte und die Korrektur der Absorption in den verschiedenen Geweben. Anschließend kann die Menge des Positronen emittierenden Radionuklids an einer bestimmten Stelle bestimmt werden. Nach der Korrektur werden die Informationen zu Querschnittsbildern rekonstruiert.
Bei PET/CT-Scannern werden Röntgenstrahlen aus der Computertomographie (CT) für die Abschwächungskorrektur und zur Lokalisierung der anatomischen Informationen verwendet. Da die verwendeten Röntgenstrahlen unter 511 keV liegen, werden die Transmissionsdaten angepasst, um eine für Annihilationsphotonen geeignete Abschwächungskarte zu erstellen. Abschwächungskarten können mit einem PET/CT-Scanner schnell (während eines einzigen Atemzuges) erstellt werden, wobei qualitativ hochwertige Abschwächungskarten entstehen. Da die mit dem CT gewonnene Dämpfungskarte jedoch sehr viel schneller erstellt wird als der PET-Scan, auf den sie angewendet wird, können Artefakte in Regionen mit sich bewegenden Strukturen wie dem Zwerchfell auftreten.
Die Dämpfung ist wahrscheinlicher, wenn die Annihilationsreaktion in der Mitte des Patienten auftritt, und weniger wahrscheinlich, wenn das Ereignis am Rand des Körpers stattfindet. In einem nicht dämpfungskorrigierten Bild gibt es also weniger Aktivität in der Körpermitte und mehr Aktivität an der Hautoberfläche. In der Regel werden sowohl dämpfungskorrigierte als auch nicht dämpfungskorrigierte Bilder zur Auswertung bereitgestellt. Bilder ohne Dämpfungskorrektur sind daran zu erkennen, dass die Körperoberfläche (oder „Haut“) und die Lunge eine deutlich erhöhte Aktivität aufweisen (siehe Abb. 2-29). Auf schwächungskorrigierten Bildern weist die Lunge weniger Aktivität auf als oberflächennahe Strukturen und erscheint photopenisch. Einige oberflächennahe Läsionen sind auf den unkorrigierten Bildern deutlicher zu erkennen, die meisten sind jedoch auf den korrigierten Bildern zu sehen. Ein Ausrichtungsartefakt kann auftreten, wenn sich der Patient zwischen den Transmissions- und Emissionsscans bewegt. Dies kann zu einer Überkorrektur auf der einen und einer Unterkorrektur auf der anderen Seite des Körpers führen. Außerdem kann ein sehr dichter Kontrast (hohe Hounsfield-Einheiten) auf dem CT-Scan zu einer Überschätzung der 18F-FDG-Konzentrationen im Gewebe führen, wodurch Bereiche mit scheinbar erhöhter Aktivität entstehen. So kann ein Artefakt entstehen, wenn sich die Blase während der PET-Aufnahme mit Radionuklid füllt. Dies führt dazu, dass auf den schwächungskorrigierten Bildern ein heißer Bereich um die Blase herum erscheint, auf den nicht schwächungskorrigierten Bildern jedoch nicht. Ein ähnlicher Effekt tritt auf, wenn sich bedeutende metallische Gegenstände (Implantate oder Zahnersatz) im Patienten befinden.
Ein besonderes Problem kann bei der Bolusinjektion von intravenösem Kontrastmittel für eine CT-Untersuchung des Halses oder der Brust auftreten. Die abschwächungskorrigierten Bilder können Herde mit artefaktisch erhöhter 18F-FDG-Aktivität im Bereich der venösen Strukturen zeigen, die den unverdünnten Bolus zuerst aufnehmen. Wenn die Koregistrierung nicht perfekt ist, kann dies als abnorme Aktivität in einem Lymphknoten oder einer anderen Struktur fehlinterpretiert werden. In der Praxis verursachen die meisten oralen oder intravenösen Kontrastmittel jedoch keine nennenswerten Artefakte, und da die Quelle der Artefakte mit hoher Dichte auf dem CT-Teil der Untersuchung erkannt werden kann, gibt es in der Regel kaum Probleme bei der Interpretation. Da diese Artefakte das Ergebnis einer Abschwächungskorrektur sind, kann ihr fiktiver Charakter durch ihr Fehlen bei der Durchsicht der nicht abschwächungskorrigierten Bilder belegt werden. Die Artefakte durch orale und intravenöse Kontrastmittelverabreichung sowie durch Metallimplantate haben sich verringert, seit die Algorithmen zur Dämpfungskorrektur ausgefeilter geworden sind und geeignetere diagnostische CT-Protokolle verfügbar sind. Darüber hinaus haben neuere Studien gezeigt, dass es keine statistisch oder klinisch signifikante Erhöhung der SUVs gibt, die möglicherweise den diagnostischen Wert einer PET/CT aufgrund der Verwendung von intravenösem jodhaltigem Kontrastmittel beeinträchtigen könnte.