Attenuation Correction
Attenuation is het verlies van ware events door fotonabsorptie in het lichaam of door verstrooiing buiten het detector FOV. Bij PET-beeldvorming zijn de problemen van demping aanzienlijk ernstiger dan bij SPECT. Hoewel de energie van de annihilatiefotonen groter is dan bij beeldvorming met één foton, moeten bij PET twee fotonen aan de patiënt ontsnappen om te worden gedetecteerd en is de gemiddelde fotonenweg langer, waardoor de kans op attenuatie toeneemt. Bij een groot persoon kan het verlies van tellingen door attenuatie meer dan 50% tot 95% bedragen.
Afname van tellingen door attenuatie leidt tot meer beeldruis, artefacten en vervorming. Op PET-beelden van het gehele lichaam die zonder verzwakkingscorrectie zijn verkregen, kunnen aanzienlijke artefacten optreden. Deze omvatten het volgende (1) vervorming van gebieden met hoge activiteit (zoals de blaas) als gevolg van variabele attenuatie in verschillende richtingen, (2) een prominente rand aan het lichaamsoppervlak (“hete huid”), en (3) schijnbaar hoge aantallen (verhoogde activiteit) in weefsels met lage attenuatie, zoals de longen. Dientengevolge is een attenuatiecorrectie van deze beelden noodzakelijk voordat de werkelijke hoeveelheid radionuclide die op verschillende plaatsen in het lichaam aanwezig is, nauwkeurig kan worden bepaald. Dit geldt zowel voor een nauwkeurige kwalitatieve beoordeling van de activiteitsverdeling op regionale of lichaamsbeelden als voor nauwkeurige kwantitatieve metingen van de traceropname, zoals gestandaardiseerde uptakewaarden (SUV’s).
Methoden voor attenuatiecorrectie zijn onder meer de volgende (1) berekende correctie, gebaseerd op veronderstellingen omtrent de lichaamscontour en voornamelijk gebruikt voor beeldvorming van het hoofd/de hersenen waar de demping betrekkelijk uniform is; en (2) gemeten correctie met gebruikmaking van feitelijke transmissiegegevens, gebruikt voor beeldvorming van de borstkas, de buik, het bekken en het gehele lichaam waar de demping variabel is. De correctie van de transmissieverzwakking wordt uitgevoerd door een kaart van de dichtheid van het lichaam te verkrijgen en voor absorptie in de verschillende weefsels te corrigeren. De hoeveelheid positron-emitterende radionuclide op een specifieke plaats kan dan worden bepaald. Zodra de correctie is uitgevoerd, wordt de informatie gereconstrueerd in dwarsdoorsnedebeelden.
In PET/CT-scanners worden röntgenstralen van de computertomografie (CT)-scan gebruikt voor de verzwakkingscorrectie en voor het verstrekken van lokaliserende anatomische informatie. Omdat de gebruikte röntgenstralen minder dan 511 keV zijn, worden de transmissiegegevens aangepast om een dempingskaart op te stellen die geschikt is voor annihilatiefotonen. Met een PET/CT-scanner kunnen snel attenuatiekaarten worden verkregen (tijdens een enkele ademhalingsperiode), waarbij attenuatiekaarten van hoge kwaliteit worden verkregen. Omdat de met CT verkregen attenuatiekaart echter veel sneller wordt verkregen dan de PET-scan waarop hij wordt toegepast, kunnen artefacten optreden in gebieden met bewegende structuren zoals het diafragma.
Afzwakking is waarschijnlijker wanneer de annihilatiereactie in het midden van de patiënt optreedt en minder waarschijnlijk wanneer de gebeurtenis aan de rand van het lichaam optreedt. In een niet voor attenuatie gecorrigeerd beeld is er dus minder activiteit in het centrum van het lichaam en meer activiteit aan het huidoppervlak. Gewoonlijk worden zowel voor demping gecorrigeerde als niet voor demping gecorrigeerde beelden voor interpretatie verstrekt. Beelden zonder verzwakkingscorrectie kunnen worden herkend aan het feit dat het lichaamsoppervlak (of de “huid”) en de longen aanzienlijk verhoogde activiteit lijken te bevatten (zie fig. 2-29). Op beelden met verzwakkingscorrectie vertonen de longen minder activiteit dan de structuren die zich dichter bij het oppervlak bevinden en lijken zij fotopenisch. Sommige laesies aan de oppervlakte van het lichaam zijn duidelijker op de ongecorrigeerde beelden, maar de meeste zullen op de gecorrigeerde beelden te zien zijn. Een uitlijningsartefact kan optreden wanneer een patiënt beweegt tussen de transmissie- en de emissiescan. Dit kan leiden tot overcorrectie aan één kant van het lichaam en ondercorrectie aan de andere. Voorts kan een contrast met zeer hoge dichtheid (hoge Hounsfield-eenheden) op de CT-scan leiden tot overschatting van de weefselconcentraties van 18F-FDG, waardoor gebieden met schijnbaar verhoogde activiteit ontstaan. Zo kan een artefact ontstaan doordat de blaas zich met radionuclide vult tijdens de verwerving van de PET-scan. Dit resulteert in een “hot area” rond de blaas op de voor attenuatie gecorrigeerde beelden, maar niet op de niet voor attenuatie gecorrigeerde beelden. Een soortgelijk effect treedt op wanneer zich bij de patiënt significante metalen voorwerpen (implantaten of tandheelkundig werk) bevinden.
Een specifiek probleem kan zich voordoen bij gebruik van een bolusinjectie van intraveneus contrast voor een CT-scan van de hals of de borst. De voor attenuatie gecorrigeerde beelden kunnen haarden van artefactief verhoogde 18F-FDG-activiteit vertonen in het gebied van de veneuze structuren die eerst de onverdunde bolus hebben ontvangen. Indien de co-registratie niet perfect is, kan dit verkeerd worden geïnterpreteerd als abnormale activiteit in een lymfeklier of een andere structuur. In de praktijk veroorzaken de meeste orale of intraveneuze contrastregimes echter geen significante artefacten, en omdat de bron met hoge dichtheid van de artefacten op het CT-gedeelte van het onderzoek kan worden herkend, is er gewoonlijk weinig probleem bij de interpretatie. Bovendien, omdat deze artefacten het resultaat zijn van attenuatiecorrectie, kan hun speculatieve aard worden gestaafd door hun afwezigheid bij het bekijken van de niet attenuatie gecorrigeerde beelden. De artefacten van orale en intraveneuze contrasttoediening en die van metalen implantaten zijn afgenomen naarmate de attenuatiecorrectiealgoritmen verfijnder zijn geworden en naarmate er adequater ontworpen diagnostische CT-protocollen beschikbaar zijn gekomen. Bovendien hebben recente studies geen statistisch of klinisch significante verhoging van de SUV’s aangetoond die de diagnostische waarde van een PET/CT als gevolg van het gebruik van intraveneus jodiumhoudend contrast zou kunnen verstoren.