İki PET/CT cihazının lezyon tespit performansları arasında bir karşılaştırma
A comparison between lesion detection performances of two PET/CT devices
Yazar: AHMET ÇEPİŞ
Danışman: PROF. DR. BAYRAM DEMİR
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı / Nükleer Fizik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Nükleer tıp görüntüleme yöntemlerinden biri olan Pozitron Emisyon Tomografisi/Bigisayarlı Tomografi (PET/BT), fonksiyonel ve anatomik bilgilerin bir arada değerlendirilmesine olanak sağlayan hibrit bir yöntemdir. PET görüntülemede, 11C, 13N, 15O, 18F, 68Ga gibi pozitron yayan radyoizotopların glikoz molekülü ile birleştirilmesi ile elde edilen radyofarmasötik {Flor-18 Florodeoksiglikoz ([18F]-FDG) gibi} hastaya damar yoluyla verilir. Radyoizotoptan yayılan pozitronun soğurucu bir maddenin elektronuyla birleşmesi sonucu oluşan 511 keV'lik iki foton anhilasyon noktasından çıkarak 180o'lik açı ile birbirine zıt yönlerde hareket eder, vücut dışında PET tarayıcı dedektörler tarafından tespit edilir ve bilgisayarda vücudun 3-boyutlu görüntüsü elde edilir. PET/BT, çeşitli kanser türleri için tanı, evreleme, yanıt izleme ve sonuç tahmininde yaygın olarak kullanılır. Normal ve patolojik dokuların radyonüklid tutulumu farklıdır. Bu tutulum farkı, Standart Tutulum Değeri (Standardized Uptake Value, SUV) ile karakterize edilir. PET cihazının doğru ve istikrarlı sayımı, doğru SUV değeri tespiti için önemlidir. Ancak bir hasta için farklı zamanlarda (aynı gün 1. ve ek 2. görüntüleme veya hastanın tüm tedavi süreçlerindeki görüntülemeler için) farklı PET cihazları kullanılarak elde edilen görüntülemeler SUV değerlerinde farklılıklara neden olabilir. Bu tez çalışmasında; bir fantomda düşük, orta ve yüksek aktiviteler için elde edilen SUV değerleri kullanılarak hesaplanan Geri Kazanım Katsayısı (Recovery Coefficient, RC) değeri üzerinden, biri 2010 (Siemens PET) diğeri 2020 yılında (General Electric [GE] PET) kliniğe kurulan iki analog PET cihazının lezyon dedeksiyon performansları Ulusal Elektrik Üreticileri Birliği (National Electrical Manufacturers Association, NEMA) PET fantomunda karşılaştırıldı. Fantom çalışması klinik hastalarda oluşabilecek Background/Lezyon oranları olan B/L=1/4 ve B/L=1/8 değerlerinde yapıldı. PET dedektörlerinin algılama kapasiteleri farklı aktivite değerlerinin de test edebilmesi amacıyla 2.75 mCi/10 litre, 0.816 mCi/10 litre ve 0.210 mCi/10 litre değerlerinde görüntülemeler yapıldı. Bu çalışmanın sonucunda, Kısmi Hacim Etkisi (Partial Volume Effect, PVE)'nin özellikle küçük tümörlerde SUV değerlerinde belirgin bir düşüşe neden olduğu ve bunun her iki PET'in RC değerlerine yansıdığı görüldü. Küçük lezyonlar için performans karşılaştırması yapılan iki PET'den GE marka PET cihazının Siemens Marka PET'den daha iyi geri kazanım katsayıları (RC) verdiği görüldü. İki farklı marka PET cihazının bulunduğu Nükleer Tıp Kliniklerinde bir hastanın aynı enjeksiyon dozu sonrası erken (enjeksiyondan 1 saat sonra) ve geç çekimlerinin (enjeksiyondan 3-4 saat sonra) aynı cihazda yapılmasının sonuçlarının doğruluğu ve tutarlılığı açısından önemli olduğu sonucuna varıldı.

Abstract:
Positron Emission Tomography/Computed Tomography (PET/CT), one of the nuclear medicine imaging methods, is a hybrid method that allows the evaluation of functional and anatomical information together. In PET imaging, the radiopharmaceutical (such as Fluorodeoxyglucose{[18F]-FDG}) obtained by combining positron-emitting radioisotopes such as 11C, 13N, 15O, 18F, 68Ga with the glucose molecule is administered to the patient intravenously. Two photons of 511 keV, which are formed as a result of the combination of the positron emitted from the radioisotope with the electron of an absorbing material, leave the annihilation point and move in opposite directions at an angle of 180o, are detected by PET scanner detectors outside the body, and a 3-dimensional image of the body is obtained on the computer. PET/CT is widely used in diagnosis, staging, response monitoring, and outcome prediction for various types of cancer. Radionuclide retention of normal and pathological tissues is different. This retention difference is characterized by Standardized Uptake Value (SUV). Accurate and stable counting of the PET device is important for accurate SUV value determination. However, imaging obtained using different PET devices at different times for a patient (for the 1st and additional 2nd imaging on the same day or for imaging during all treatment processes of the patient) may cause differences in SUV values. In this thesis study, the lesion detection performances of two analog PET devices, one installed in the clinic in 2010 (Siemens PET) and the other in 2020 (GE PET), were compared in the National Electrical Manufacturers Association (NEMA) PET phantom, based on the PET Recovery Coefficient (RC) value calculated using the SUV values obtained for low, medium and high activities in a phantom. The phantom study was performed at B/L=1/4 and B/L=1/8 values, which are the Background/Lesion ratios that may occur in clinical patients. In order to test the detection capacities of PET detectors at different activity values, imaging was performed at values of 2.75 mCi/10 liters, 0.816 mCi/10 liters and 0.210 mCi/10 liters. As a result of this study, it was observed that Partial Volume Effect (PVE) caused a significant decrease in SUV values, especially in small tumors, and this was reflected in the RC values of both PETs. Among the two PETs whose performance was compared for small lesions, it was seen that the GE brand PET device gave better recovery coefficients than the Siemens brand PET. It was concluded that in Nuclear Medicine Clinics, where two different brands of PET devices are available, performing early (1 hour after injection) and late (3-4 hours after injection) imaging of a patient after the same injection dose with the same device is important for the accuracy and consistency of the results.