Efekt částečného objemu - PET
Efekt částečného objemu - PET
Stejně jako při zobrazování pomocí SPECT, se i při PET zobrazování projevuje efekt částečného objemu (angl. partial volume effect). Způsob jeho manifestace je shodný, avšak vzhledem k výrazně lepšímu prostorovému rozlišení PET systému oproti SPECT systému se projevuje až u menších objektů.
Uvažuje-li se jako objekt zdroj záření s rovnoměrně rozloženou aktivitou pozitronového radiofarmaka ve tvaru kruhu o průměru 10 mm umístěného v neradioaktivním („studeném“) prostředí po akvizice se dostane následující profil v obraze. Předpokládá se přístroj s určitou rozlišovací schopností (v případě, že FWHM by bylo rovné nule, pak by byl obraz totožný s objektem).
Z uvedeného je patrné, že část signálu zdroje se v důsledku rozlišovací schopnosti přístroje objeví v oblasti mimo něj - signál je „rozmazán“ a zároveň dochází k poklesu „zdánlivé“ aktivity.
Vlivem efektu částečného objemu je, že u „horkých“ lézí dochází k poklesu „zdánlivé“ aktivity“, v případě „studených“ lézí k jejímu nárůstu. Výsledkem je vždy snížení kontrastu obrazu.
Korekce na efekt částečného objemu
Tato korekce se provádí zpravidla metodou obnovovacího koeficientu RC (angl. recovery coefficient, M. Soret et al., J. Nucl. Med. 48, 2007, 932-945). Jeho závislost na průměru sférické oblasti a na prostorové rozlišovací schopnosti zobrazovacího přístroje je na připojeném grafu (výpočet byl proveden analytickou simulací). Každá hodnota RC představuje poměr vypočtené střední hodnoty aktivity radiofarmaka v kouli uvažovaného průměru dělené skutečnou aktivitou nacházející se v kouli při dané hodnotě rozlišení.
Je-li např. průměr koule (tumoru) 1 cm a prostorové rozlišení zobrazovacího systému 6 mm, je RC (vyznačeno na grafu) rovno 0,27, převrácená hodnota je tedy 3,7; tj. změřená aktivita v zájmové oblasti musí být násobena koeficientem 3,7, čímž se obdrží hodnota korigovaná na efekt částečného objemu.
Efekt částečného objemu se projevuje jen u objektů (lézí) menších než přibližně trojnásobek prostorového rozlišení vyjádřeného pomocí FWHM.
Praktická aplikace koeficientu RC je možná jen v případě, že tumor má sférický tvar (stanovuje se z obrazu CT) a že aktivita radiofarmaka je v něm rozložena rovnoměrně (příp. nekrotická část může být vyloučena vymezením ROI). Dalším předpokladem je, že tumor se nachází v okolí s rovnoměrně rozloženou aktivitou.
Detekovatelnost malých lézí
Reinhardt a spol. (Eur. J. Nucl. Med. 33, 2006, 134-9) sledovali u souboru pacientů detekovatelnost metastáz v plicích na základě stupnice - skóre (0 – žádná akumulace 18F-FDG, 1 – chabá akumulace, 2 – mírná, 3 – intenzivní a 4 – maximální) porovnáváním obrazů PET/CT korigovaných a nekorigovaných na zeslabení anihilačního záření 511 keV. Závislost detekovatelnosti je na následujícím grafu.
Senzitivita (tj. poměr počtu nálezů správně pozitivních a součtu nálezů správně pozitivních a falešně negativních) nalezená Reinhardtem a spol. má obdobný průběh jako detekovatelnost: 0,405 pro metastázy o průměru 5 – 7 mm, 0,784 pro léze 8 – 10 mm a 0,935 pro léze 11 - 29 mm.
„Partial volume efekt“ velmi ztěžuje nebo znemožňuje detekovatelnost malých lézí o průměru menším než dvojnásobek FWHM u PET a menším než trojnásobek FWHM u SPECT.
Omezení detekce „horkých“ malých lézí v důsledku „efektu částečného objemu“ je do jisté míry kompenzováno v případě vysokého kontrastu obrazu NT/NB (tento kontrast je přibližně roven kontrastu objektu CT/CB, kde CT a CB jsou objemové aktivity radiofarmaka v lézi a v okolní tkáni). Literatura oznamující výsledky fantomových měření dovoluje sestavit orientační tabulku minimálního kontrastu obrazu potřebného pro zobrazení léze o různém průměru v případě radiofarmaka 18F-FDG.
Průměr léze d | Minimální NT/NB |
menší než 3 mm | 100:1 |
menší než 9 mm | 18:1 |
větší než 9 mm | 3:1 až 10:1 |
Malé léze s vysokou akumulací radiofarmaka 18F-FDG by mohly být tedy zobrazeny.
Fantomová měření a výsledky vyšetřování pacientů jsou prakticky ve shodě v tom, že mohou být pomocí PET zachycovány dosti spolehlivě léze o průměru 1 cm a větším. V případě lézí mezi 0,5 cm a 1 cm detekovatelnost lézí a rovněž senzitivita mohou být výrazně menší než 100 %, tj. v rozmezí 20 a 90 %. Obdobná specifikace při zobrazování SPECT může být obtížněji hodnotitelná v důsledku více se projevujícího „partial volume effect“ v závislosti na použitém kolimátoru a na poloměru rotace detektorů.