Attenuation correction & detectability in PET/MRI: Clinical impact in dementia and brain metastases

Hensikten med prosjektet har vært å vurdere om bildekvaliteten for PET/MR er samsvarende med den etablerte modaliteten PET/CT, og hvorvidt PET/MR kan brukes i klinisk praksis for hjerneundersøkelser. PET er en etablert bildemodalitet innen onkologi, i tillegg ser man økt bruk innen nevrologi og kardiologi. PET var tidligere en separat bildemodalitet, men ble kombinert med CT i 2001. CT er anatomisk avbildning som er nyttig i kombinasjon med metabolsk informasjon fra PET. I tillegg gir CT mulighet for raskere og forbedret attenuasjonskorreksjon av PET-bilder. Dette er en korreksjon som må utføres for å kompensere for stråling som har blitt stoppet før den når detektorene som omgir pasienten. Det ble også tidlig forsøkt å kombinere PET og MR, men det bød på utfordringer. Det sterke magnetfeltet påvirket PET-detektorene og omvendt. I tillegg var attenuasjonskorreksjon basert på MR-bilder utfordrende da de ikke er proporsjonale med attenuasjon, slik som CT. Det første integrerte PET/MR systemet ble lansert i 2010. MR-basert attenuasjonskorreksjon var da blitt utviklet hvor MR-bilder blir segmentert i ulike vevstyper med forhåndsdefinerte attenuasjonskoeffisienter. Den MR-baserte attenuasjonskorreksjonen viste store avvik i hjernen da ben, som attenuerer mest, ikke ble inkludert. Etter hvert ble det utviklet metoder for å også inkludere ben. Ulike metoder for MR-basert attenuasjonskorreksjon i hjernen har blitt evaluert i dette prosjektet. Kvantitativt nøyaktige PET-bilder er spesielt viktig i utredning av demens, og denne studien inkluderte derfor denne pasientgruppen. Resultatene viste at diagnostisering av demens med PET/MR er mulig med implementert attenuasjonskorreksjon, men at forskningsbaserte metoder ga mer nøyaktige PET-bilder. I tillegg til kvantitativt nøyaktige PET-bilder er muligheten for å detektere små kreftsvulster viktig. I prosjektet har vi studert kontrast og detekterbarhet for PET/MR sammenlignet med PET/CT i en fantomstudie. Kontrasten var noe redusert i forhold til PET/CT, men sfæren med diameter på 5 mm var den minste detekterte sfæren for begge systemene. Til gjengjeld krevdes det lengre opptakstid på PET/MR (3 min) i forhold til PET/CT (2 min). Resultatene viste altså at det kreves noe lengre opptakstid på PET/MR for å oppnå tilsvarende bildekvalitet som PET/CT. Da PET-bildekvaliteten viste seg å være tilfredsstillende for hjerneundersøkelser med PET/MR, ble det utført en klinisk studie for å vurdere hvorvidt PET kan forbedre diagnostikk innen nevroonkologi. MR er standard bildemodalitet innen nevrologi, men PET har vist potensiale for å komplementere MR ved undersøkelse av hjernetumorer. Aminosyre-tracere har vist seg å gi god kontrast for hjernetumorer, og spesielt den syntetisk aminosyren [18F]FACBC. Tidlig deteksjon og diagnostisering av hjernemetastaser er viktig for å kunne tilby pasientene best mulig behandling. Få studier har blitt gjennomført for å vurdere verdien av PET ved diagnostisering av hjernemetastaser, og spesielt med [18F]FACBC. Hensikten med den siste studien var derfor å evaluere verdien av [18F]FACBC PET ved diagnostisering av hjernemetastaser. Resultatene viste at MR var overlegen i deteksjon av små metastaser på grunn av høyere romlig oppløsning enn PET. Det bør undersøkes videre om [18F]FACBC PET kan gi nyttig informasjon i situasjoner hvor MR er tvetydig, f.eks. for å skille behandlingsrelaterte endringer i vevet fra kreftvev. I tillegg tydet resultatene på at [18F]FACBC PET avdekket kreftvev utenfor området avdekket med MR. Dette bør også undersøkes nærmere, da det kan ha betydning for hvilket volum som bør strålebehandles eller opereres bort. Prosjektet har vist at bildekvaliteten for PET/MR er tilfredsstillende og at modaliteten kan benyttes til kliniske hjerneundersøkelser. Prosjektet har vist at PET-bildekvaliteten for PET/MR er tilfredsstillende og at PET/MR kan brukes i kliniske hjerneundersøkelser. Prosjektet har ført til at utredning av demens ved St. Olavs Hospital nå utføres ved en PET/MR undersøkelse i stedet for PET/CT. Dette avlaster den hardt pressede kapasiteten for PET/CT undersøkelser, i tillegg til å redusere stråledosen til pasienten. Dessuten reduseres antall undersøkelser for pasienten da de tidligere måtte gjennomgå separate PET/CT og MR undersøkelser, men nå kan ta en simultan PET/MR undersøkelse. Resultatene gir også grunnlag for at PET/MR kan benyttes til andre undersøkelser innen nevrologi, hvor MR i dag er standard avbildningsmodalitet. PET/MR vil være godt egnet i pasientgrupper hvor PET kan gi utfyllende informasjon av diagnostisk verdi. Dette var ikke tilfelle for studien som ble gjort på hjernemetastaser i dette prosjektet, men flere PET/MR-studier innen nevroonkologi pågår nå ved St. Olavs hospital. Det simultane opptaket av PET og MR data gir også nye muligheter som bør utforskes videre, blant annet til forbedret rekonstruksjon av PET-bilder ved hjelp av informasjon fra anatomisk MR-bilder. Dette kan føre til forbedret bildekvalitet som igjen gir mulighet for å redusere mengden radioaktivitet til pasienten eller undersøkelsestiden. Å få bekreftet at bildekvaliteten for PET/MR er tilfredsstillende er det første steg på veien for å utforske hvilke muligheter denne interessante bildemodaliteten kan gi.