Dokument: Unterschiedliche Techniken der Metallartefaktreduktion und deren Einfluss auf Artefakt-bedingte Fehler in der Schwächungskorrektur von 18F-FDG-PET/CT-Untersuchungen
| Titel: | Unterschiedliche Techniken der Metallartefaktreduktion und deren Einfluss auf Artefakt-bedingte Fehler in der Schwächungskorrektur von 18F-FDG-PET/CT-Untersuchungen | |||||||
| Weiterer Titel: | Different techniques of the Metal artifact reduction and its influence on Artifact-related errors in the attenuation correction of 18F-FDG PET / CT examinations | |||||||
| URL für Lesezeichen: | https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=57653 | |||||||
| URN (NBN): | urn:nbn:de:hbz:061-20211108-114319-2 | |||||||
| Kollektion: | Dissertationen | |||||||
| Sprache: | Deutsch | |||||||
| Dokumententyp: | Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation | |||||||
| Medientyp: | Text | |||||||
| Autor: | Wingendorf, Katrin [Autor] | |||||||
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| Beitragende: | Prof. Dr. Kröpil, Feride [Gutachter] PD Dr. med. Buchbender, Christian [Gutachter] | |||||||
| Dewey Dezimal-Klassifikation: | 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften » 610 Medizin und Gesundheit | |||||||
| Beschreibungen: | PET/CT has become an indispensable tool in oncological imaging. However, if artifacts are present in the CT data set, especially caused by foreign metallic material, this can lead to errors in the CT-based attenuation correction and thus to incorrect measured values in the PET dataset.
The aim of this thesis was to investigate the effects of different metal artifact reduction (MAR) algorithms on Hounsfield units (HU) and standardized uptake values (SUV) in 18F-FDG-PET/CT examinations in metal-induced artifact-overlaid regions. Thirty oncological patients with metallic implants, who underwent a PET/CT in clinical indication, were included in this prospective study. On a special workstation the raw CT data of the PET/CT examinations were reconstructed using standard weighted filtered back projection (WFBP), metal artifact reduction in image space (MARIS) and iterative metal artifact reduction algorithms (iMAR), in particular iMAR hip (HIP), iMAR dental filling (DF) and iMAR pacemaker (PM) algorithms. The CT data sets obtained were used for PET attenuation correction. For all data sets, HU and SUV measurements were performed at the site of the strongest brightening (BB) and extinction (DB) artifacts as well as at several non-metal-artifact-affected regions. Using Wilcoxon tests, the differences between HU and SUV values in the individual reconstructions were investigated. Bonferoni correction was used to prevent alpha error accumulation (p<0.017). A significant reduction of HU and SUV in BB (p<0.017 each) was shown using the different iMAR algorithms compared to WFBP. iMAR-DF led to a reduction of HU and SUV values of 78.8%/12.1%, iMAR-HIP of 68.2%/9.7% and iMAR-PM of 63.4%/9.0%. The use of MARIS showed a reduction in HU and SUV values of 12%/2.4% compared to WFBP. Also significant was the change in HU and SUV in DB (each p<0.017) when using the iMAR algorithms compared to WFBP. Respectively, an increase in HU/SUV was found for iMAR-DF by 98%/20.3%, for iMAR-HIP by 84%/17.7% and iMAR-PM by 64%/17.7%. MARIS led to an increase in HU and SUV by 10.2%/4,0% compared to WFBP. There was no influence on HU and SUV in regions not affected by metal artifacts. If IMAR-CT images are used for attenuation correction of PET data sets, the influence of metal artifacts on PET measurements can be significantly reduced. Thus, the use of IMAR algorithms in 18F-FDG PET/CT examinations can significantly improve the attenuation correction and furthermore the quantitative assessment of metal artifact superimposed lesions, suspicious for malignancy.Die Positronen-Emissions-Tomographie/Computer-Tomographie (PET/CT) stellt mittlerweile ein unverzichtbares Hilfsmittel in der onkologischen Bildgebung dar. Sind im Computertomographie (CT) –Datensatz jedoch Artefakte vorhanden, insbesondere hervorgerufen durch einliegendes metallisches Fremdmaterial, kann dies zu Fehlern in der CT-basierten Schwächungskorrektur und somit zu falschen Messwerten im Positronen-Emissions-Tomographie (PET) -Datensatz führen. Ziel dieser Arbeit war es, die Auswirkungen verschiedener Algorithmen der Metallartefaktreduktion (MAR) auf Hounsfield-Einheiten (HU) und standardisierte Uptake-Werte (SUV) in 18F-FDG-PET/CT-Untersuchungen in metallbedingt artefaktüberlagerten Regionen zu erforschen. Es wurden 30 onkologische Patienten mit einliegendem metallischen Fremdmaterial, die im PET/CT in klinischer Indikation eine Untersuchung erhielten, in diese prospektive Studie aufgenommen. Auf einer speziellen Workstation wurden die CT-Rohdaten der PET/CT Untersuchungen mittels standardgewichteter gefilterter Rückprojektion (WFBP), metal artifact reduction in image space (MARIS) und iterativer Metall Artefakt Reduktionsalgorithmen (iMAR), im Einzelnen iMAR-Hüft- (HIP), iMAR-Zahnfüllungs- (DF) und iMAR-Schrittmacher- (PM) Algorithmus, rekonstruiert. Die erhaltenen CT-Datensätze wurden anschließend zur Schwächungskorrektur der jeweiligen PET-Rohdaten benutzt. Bei allen Datensätzen wurden HU- und SUV-Messungen an Stellen stärkster Aufhellungs- (Brightband/BB) - und Auslöschungsartefakte (Darkband/DB) sowie an mehreren Stellen nicht metallartefaktbehafteter Regionen durchgeführt. Mittels Wilcoxon-Tests wurden die Unterschiede zwischen HU- und SUV-Werten in den einzelnen Rekonstruktionen untersucht. Die Bonferoni-Holm-Korrektur wurde zur Verhinderung der Alpha-Fehlerakkumulation verwendet (p<0,017). Dabei zeigte sich eine signifikante Reduktion der HU und SUV im BB (je p<0,017) unter Verwendung der unterschiedlichen iMAR-Algorithmen gegenüber WFBP. iMAR-DF führte zu einer Reduktion der HU- und SUV-Werte von 78,8%/12,1%, iMAR-HIP von 68,2%/9,7% und iMAR-PM von 63,4%/9,0%. Die Verwendung von MARIS wies eine Reduktion der HU- und SUV- Werte um 12%/2,4% im Vergleich zu WFBP auf. Ebenfalls signifikant war die Veränderung der HU und SUV im DB (je p<0,017) bei Verwendung der iMAR-Algorithmen gegenüber WFBP. Respektive fand sich eine Erhöhung der HU/SUV bei iMAR-DF um 98%/20,3%, bei iMAR-HIP um 84%/17,7% und iMAR-PM um 64%/17,7%. MARIS führte zu einer Erhöhung der HU und SUV um 10,2%/4% gegenüber WFBP. Eine Beeinflussung der HU und SUV in nicht Artefakt behafteten Regionen fand sich nicht. Werden IMAR-CT-Bilder zur Schwächungskorrektur von PET-Datensätzen benutzt, lässt sich der Einfluss der Metallartefakte auf die PET-Messwerte signifikant reduzieren. Somit kann die Verwendung der IMAR-Algorithmen bei 18F-FDG PET/CT Untersuchungen die Schwächungskorrektur und damit die quantitative Beurteilung malignomsuspekter, metallartefaktüberlagerter Läsionen deutlich verbessern | |||||||
| Lizenz: |  Urheberrechtsschutz | |||||||
| Fachbereich / Einrichtung: | Sonstige Einrichtungen/Externe | |||||||
| Dokument erstellt am: | 08.11.2021 | |||||||
| Dateien geändert am: | 08.11.2021 | |||||||
| Promotionsantrag am: | 19.10.2020 | |||||||
| Datum der Promotion: | 17.08.2021 |
