Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)
Other Title (Parallel Title in Other Language of ETD)
โปรโตคอลที่เหมาะสมสำหรับการสร้างภาพจลนศาสตร์แบบพาราเมตริก ด้วยไดนามิกแกลเลียม-68 พีเอสเอ็มเอ-11 เพทซีทีในผู้ป่วยมะเร็งต่อมลูกหมาก
Year (A.D.)
2024
Document Type
Thesis
First Advisor
Kitiwat Khamwan
Faculty/College
Faculty of Medicine (คณะแพทยศาสตร์)
Department (if any)
Department of Radiology (fac. Medicine) (ภาควิชารังสีวิทยา (คณะแพทยศาสตร์))
Degree Name
Master of Science
Degree Level
Master's Degree
Degree Discipline
Medical Physics
DOI
10.58837/CHULA.THE.2024.117
Abstract
Globally, prostate cancer is the second most common cancer for men. Prostate cancer patients presenting metastasis exhibit a poor prognosis, consequently leading to diminished survival rates. Thus, 68Ga-PSMA-11 PET/CT examination plays a critical role in prostate cancer diagnosis. Parametric imaging techniques offer the potential to improve the accuracy of quantification analysis in PET/CT diagnosis, but their effectiveness is constrained by lengthy acquisition protocols. This study developed optimal dual-time-point (DTP) parametric imaging using shortened dynamic 68Ga-PSMA-11 PET/CT scans in prostate cancer patients and investigated the feasibility of parametric images in terms of image quality by comparing them with a routine standardized uptake value (SUV) image. Fifteen prostate cancer patients received intravenous administration of 68Ga-PSMA-11 at a dose of 181.9 ± 47.2 MBq, followed by an immediate 60-min dynamic PET/CT scan, and subsequently, a routine static scan was performed at 60 min after injection to generate the SUV image. Dynamic data were obtained utilizing list-mode acquisition and reconstructed into 25 timeframes (6 × 10 s, 8 × 30 s, 11 × 300 s) with motion correction. The partial volume effect was corrected for the image-derived input function extracted from the right common iliac artery using PMOD software. Various 5- (0–25 and 30–55 min) and 10-min (0-20 and 30-50 min) interval time points were implemented for DTP parametric imaging, with a minimum time interval of 30 min. Kinetic rate constants were derived using an irreversible two-tissue compartment model fitting with a basic function method, enabling the calculation of the net influx rate (Ki). The reliability between generating DTP Ki and 60-min Ki was analyzed using the intraclass correlation coefficient (ICC). Image quality was assessed by computing the lesion-to-background ratio (LBR). The optimal DTP protocols were determined based on ICC analysis, LBR, and dynamic acquisition time. The 5–10 with 40–45 min DTP parametric imaging exhibited the highest ICC of 0.988 compared with the 60-min Ki, while the 0–5 with 55–60 min intervals were 0.941. An ICC of 0.900 or higher was attained for 12 out of 27 DTP protocols. The reported LBRs of the 60-min Ki, 5–10 with 40–45 min Ki, 0–5 with 55–60 min Ki, 0–10 with 50–60 min Ki, mean SUV (SUVmean), and maximum SUV (SUVmax) images were 29.53 ± 27.33, 13.05 ± 15.28, 45.15 ± 53.11, 45.52 ± 70.31, 19.77 ± 23.43, and 25.06 ± 30.07, respectively. Therefore, the DTP protocol, employing the 0–5 with 55–60 min interval, demonstrates optimal approaches for achieving superior image quality, outperforming routine SUV imaging with reliability in Ki comparable to 60-min Ki. The proposed protocol has the potential to enhance quantitative accuracy while reducing acquisition time for prostate cancer diagnosis.
Other Abstract (Other language abstract of ETD)
มะเร็งต่อมลูกหมากเป็นมะเร็งที่พบได้มากที่สุดเป็นอันดับที่สองในผู้ป่วยเพศชาย แม้อัตราการรอดชีวิตจะสูง ผู้ป่วยมะเร็งระยะแพร่กระจายมักจะมีการพยากรณ์โรคที่ไม่ดี ดังนั้น การตรวจวินิจฉัยด้วยเครื่องเพทซีทีโดยใช้สารเภสัชรังสีแกลเลียม-68 พีเอสเอ็มเอ-11 จึงมีบทบาทสำคัญในการวินิจฉัยมะเร็งต่อมลูกหมาก การสร้างภาพจลนศาสตร์แบบพาราเมตริกมีส่วนช่วยให้การวิเคราะห์เชิงปริมาณในการวินิจฉัยด้วยเครื่องเพทซีทีมีความถูกต้องมากยิ่งขึ้น อย่างไรก็ตามประสิทธิผลของภาพจลนศาสตร์แบบพาราเมตริกถูกจำกัดด้วยโปรโตคอลการเก็บข้อมูล ซึ่งใช้ระยะเวลานาน การศึกษานี้มีวัตถุประสงค์เพื่อพัฒนาโปรโตคอลที่เหมาะสมสำหรับการสร้างภาพจลนศาสตร์แบบพาราเมตริกด้วยข้อมูลไดนามิก 2 จุดเวลาจากแกลเลียม-68 พีเอสเอ็มเอ-11 เพทซีทีในผู้ป่วยมะเร็งต่อมลูกหมาก และเพื่อศึกษาความเป็นไปได้ของการนำภาพจลนศาสตร์แบบพาราเมตริกที่สร้างขึ้นไปประยุกต์ใช้ ด้วยการประเมินคุณภาพของภาพเทียบกับภาพเอซยูวี ซึ่งใช้ทางคลินิกในปัจจุบัน ในการศึกษานี้ ผู้ป่วยมะเร็งต่อมลูกหมากจำนวน 15 ราย ได้รับการฉีดสารเภสัชรังสีแกลเลียม-68 พีเอสเอ็มเอ-11 ทางหลอดเลือดดำปริมาณ 181.9 ± 47.2 เมกะเบ็กเคอเรล พร้อมกับการเก็บข้อมูลแบบไดนามิกเป็นเวลา 60 นาที ตามด้วยการเก็บข้อมูลแบบสแตติกที่ 60 นาทีภายหลังการฉีดสารเภสัชรังสีเพื่อใช้ในการสร้างภาพเอซยูวี ข้อมูลไดนามิกถูกเก็บด้วยวิธี list-mode จากนั้นจึงนำมาสร้างภาพทั้งหมด 25 เฟรม (10 วินาทีจำนวน 6 เฟรม 30 วินาทีจำนวน 8 เฟรม และ 300 วินาทีจำนวน 11 เฟรม) และแก้ไขภาพบริเวณที่มีการเคลื่อนไหวของผู้ป่วยขณะเก็บข้อมูล ภาพเพทที่บริเวณหลอดเลือดแดงสะโพกด้านขวานำมาใช้เป็นข้อมูลอินพุตฟังก์ชันและแก้ไขปรากฏการณ์ปริมาตรบางส่วนโดยใช้โปรแกรม PMOD การสร้างภาพทางจลนศาสตร์แบบพาราเมตริกด้วย 2 จุดเวลา อาศัยข้อมูล 2 ช่วงเวลาที่แตกต่างกันแบบ 5 นาที (0–25 และ 30–55 นาที) และ 10 นาที (0–20 และ 30–50 นาที) โดยแต่ละช่วงจะห่างกันอย่างน้อย 30 นาที อัตราคงที่แลกเปลี่ยนสารที่ได้จากการใช้แบบจำลองทางเภสัชจลนศาสตร์แบบสอง คอมพาร์ทเมนต์ร่วมกับวิธีเบสิกฟังก์ชัน นำมาใช้ในการคำนวณอัตราการไหลเข้าสุทธิ (Ki) ในการวิเคราะห์ความน่าเชื่อถือของข้อมูล ค่า Ki ที่ได้จากภาพจลนศาสตร์แบบพาราเมตริกด้วย 2 จุดเวลา ถูกนำมาหาสัมประสิทธิ์สหสัมพันธ์ภายในเทียบกับ Ki ที่ได้จากภาพจลนศาสตร์แบบพาราเมตริกด้วยข้อมูล ไดนามิก 60 นาที และคำนวณอัตราส่วนระหว่างรอยโรคและพื้นหลังสำหรับใช้ในการประเมินคุณภาพของภาพ ซึ่งโปรโตคอลที่เหมาะสมจะถูกเลือกโดยพิจารณาจากการวิเคราะห์สัมประสิทธิ์สหสัมพันธ์ภายใน อัตราส่วนระหว่างรอยโรคและพื้นหลัง และระยะเวลาที่ใช้ในการเก็บข้อมูลไดนามิก ผลการวิจัยพบว่า การสร้างภาพจลนศาสตร์แบบพาราเมตริกด้วยช่วงเวลา 5–10 ร่วมกับ 40–45 นาที มีสัมประสิทธิ์สหสัมพันธ์ภายในเมื่อเทียบกับ Ki ที่ได้จากภาพจลนศาสตร์แบบพาราเมตริกด้วยข้อมูลไดนามิก 60 นาที สูงที่สุดเท่ากับ 0.988 ในขณะที่การสร้างภาพด้วยช่วงเวลา 0–5 และ 55–60 นาทีมีสัมประสิทธิ์สหสัมพันธ์ภายในเท่ากับ 0.941 และพบว่าจากโปรโตคอลการสร้างภาพจลนศาสตร์แบบพาราเมตริกด้วย 2 จุดเวลาทั้งหมด 27 โปรโตคอล มีทั้งหมด 12 โปรโตคอลที่มีค่าสัมประสิทธิ์สหสัมพันธ์ภายในเท่ากับ 0.900 หรือมากกว่า ในด้านคุณภาพของภาพ อัตราส่วนระหว่างรอยโรคและพื้นหลังของภาพจลนศาสตร์แบบ พาราเมตริกด้วยข้อมูลไดนามิก 60 นาที ภาพจลนศาสตร์แบบพาราเมตริก 2 จุดเวลาจากช่วงเวลา 5–10 ร่วมกับ 40–45 นาที ช่วงเวลา 0–5 ร่วมกับ 55–60 นาที ช่วงเวลา 0–10 ร่วมกับ 50–60 นาที ค่าเฉลี่ยของเอซยูวี และค่าสูงสุดของเอซยูวี มีค่าเท่ากับ 29.53 ± 27.33 13.05 ± 15.28 45.15 ± 53.11 45.52 ± 70.31 19.77 ± 23.43 และ 25.06 ± 30.0 ตามลำดับ โดยสรุป การสร้างภาพจลนศาสตร์แบบพาราเมตริกด้วยโปรโตคอลแบบ 2 จุดเวลาในช่วงเวลา 0–5 ร่วมกับ 55–60 นาที ให้คุณภาพของภาพสูงกว่าการสร้างภาพแบบเอซยูวี และให้ค่า Ki ที่น่าเชื่อถือเมื่อเทียบกับ Ki ที่ได้จากภาพจลนศาสตร์แบบพาราเมตริกด้วยข้อมูลไดนามิก 60 นาที ซึ่งมีศักยภาพในการเพิ่มความถูกต้องเชิงปริมาณพร้อมทั้งสามารถลดระยะเวลาในการเก็บข้อมูลสำหรับการวินิจฉัยมะเร็ง ต่อมลูกหมาก
Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-No Derivative Works 4.0 International License.
Recommended Citation
Burasothikul, Paphawarin, "Optimal dual-time-point dynamic 68Ga-PSMA-11 PET/CT protocols for parametric imaging generation in prostate cancer patients" (2024). Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD). 11787.
https://digital.car.chula.ac.th/chulaetd/11787