Evaluation of PET quantitation accuracy among multiple discovery IQ PET/CT systems via NEMA image quality test

Introduction: Quantitative imaging biomarkers are becoming usual in oncology for assessing therapy response. The harmonization of image quantitation reporting has become of utmost importance due to the multi-center trials increase. The NEMA image quality test is often considered for the evaluation of quantitation and is more accurate with a radioactive solid phantom that reduces variability. The goal of this project is to determine the level of variability among imaging centers if acquisition and imaging protocol parameters are left to the center's preference while all other parameters are fixed including the scanner type. Methods: A NEMA-IQ phantom filled with radioactive Ge-68 solid resin was imaged in five clinical sites throughout Europe. Sites reconstructed data with OSEM and BSREM algorithms applying the sites' clinical parameters. Images were analyzed according with the NEMA-NU2-2012 standard using the manufacturer-provided NEMA tools to calculate contrast recovery (CR) and background variability (BV) for each sphere and the lung error (LE) estimation. In addition, a F-18-filled NEMA-IQ phantom was also evaluated to obtain a gauge for variability among centers when the sites were provided with identical specific instructions for acquisition and reconstruction protocol (the aggregate of data from 12 additional sites is presented). Results: The data using the Ge-68 solid phantom showed no statistical differences among different sites, proving a very good reproducibility among the PET center models even if dispersion of data is higher with OSEM compared to BSREM. Furthermore, BSREM shows better CR and comparable BV, while LE is slightly reduced. Two centers exhibit significant differences in CR and BV values for the F-18 NEMA NU2-2012 experiments; these outlier results are explained. Conclusion: The same PET system type from the various sites produced similar quantitative results, despite allowing each site to choose their clinical protocols with no restriction on data acquisition and reconstruction parameters. BSREM leads to lower dispersion of quantitative data among different sites. A solid radioactive phantom may be recommended to qualify the sites to perform quantitative imaging

Reconstruction adaptative optimisée pour la quantification en tomographie de positons couplée à un tomodensitomètre

This study was initiated to evaluate an iterative reconstruction algorithm in positron emission tomography based on a regularization method to obtain convergence. Our aim was to assess its performance, in comparison with other currently available algorithms and to study the impact of the only parameter available to users for eventual optimization, both using anthropomorphic phantoms and clinical data. We confirm that this algorithm shows several advantages compared to the traditional OSEM-MLEM concerning noise, contrast and detectability. By using anthropomorphic phantoms and with access to more reconstruction parameters, the performance could be further improved to decrease the artefacts and the overestimation of certain metrics. Work in progress.L'étude a été initiée à l'occasion de la disponibilité d'un algorithme itératif de reconstruction en tomographie par émission de positons, qui présente l'avantage d'atteindre la convergence grâce à une méthode de régularisation. Il a donc fallu évaluer ses performances et son éventuel apport en comparaison aux algorithmes de référence, puis étudier l'influence du seul paramètre accessible aux utilisateurs pour une optimisation en clinique. Pour cela, plusieurs tests ont été réalisés, sur fantômes d'abord, puis sur patients car les résultats obtenus n'étaient pas directement transposables en clinique. Cet algorithme a de nombreux avantages par rapport au standard actuel OSEM-MLEM (moins de bruit, meilleur contraste, meilleure détectabilité des lésions) mais pourrait encore être amélioré pour diminuer les artéfacts et la surestimation de certaines métriques, grâce à l'utilisation de fantômes plus anthropomorphiques et l'accès à plus de paramètres de reconstruction. Des travaux sont encore en cours avec l'éditeur

Optimized adaptive reconstruction for quantification in PET-CT

L'étude a été initiée à l'occasion de la disponibilité d'un algorithme itératif de reconstruction en tomographie par émission de positons, qui présente l'avantage d'atteindre la convergence grâce à une méthode de régularisation. Il a donc fallu évaluer ses performances et son éventuel apport en comparaison aux algorithmes de référence, puis étudier l'influence du seul paramètre accessible aux utilisateurs pour une optimisation en clinique. Pour cela, plusieurs tests ont été réalisés, sur fantômes d'abord, puis sur patients car les résultats obtenus n'étaient pas directement transposables en clinique. Cet algorithme a de nombreux avantages par rapport au standard actuel OSEM-MLEM (moins de bruit, meilleur contraste, meilleure détectabilité des lésions) mais pourrait encore être amélioré pour diminuer les artéfacts et la surestimation de certaines métriques, grâce à l'utilisation de fantômes plus anthropomorphiques et l'accès à plus de paramètres de reconstruction. Des travaux sont encore en cours avec l'éditeur.This study was initiated to evaluate an iterative reconstruction algorithm in positron emission tomography based on a regularization method to obtain convergence. Our aim was to assess its performance, in comparison with other currently available algorithms and to study the impact of the only parameter available to users for eventual optimization, both using anthropomorphic phantoms and clinical data. We confirm that this algorithm shows several advantages compared to the traditional OSEM-MLEM concerning noise, contrast and detectability. By using anthropomorphic phantoms and with access to more reconstruction parameters, the performance could be further improved to decrease the artefacts and the overestimation of certain metrics. Work in progress

Clinical outcomes 1 year after empiric 131I therapy for hyperthyroid disorders

International audienceRadioiodine is a therapeutic option in Europe for Graves' disease (GD) and toxic multinodular goiter (MNG).PURPOSE:To compare empiric and calculated I activities using 2013 EANM recommendations. To look for predictive factors of therapeutic response to an empiric activity of I. To assess clinical situations favoring calculated treatment modalities.PATIENTS AND METHODS:Prospective monocentric study of clinical outcomes at 1 year follow-up in 86 patients with GD and MNG who received empiric I therapeutic activities (348-939 MBq). Differences between empiric and calculated activities were confronted to clinical outcomes. Physicians were not aware of the calculated activity at the time of prescription.RESULTS:One year after treatment, 9% (5/57) of GD patients and 7% (2/29) of MNG patients were still in a hyperthyroid state. Thyroid volume was reduced by 67% for GD and by 50% for MNG. In GD, empiric I activities were higher than calculated ones (564±131 vs. 316±319 MBq, P<0.001) in 93% (53/57) of patients. Pretherapeutic thyroid volume (>26 ml for GD; >40 ml for MNG) was associated with persistent hyperthyroidism.CONCLUSION:Empirically administered I for GD and MNG was associated with very high efficacy in thyroid function control and no side effects. Thyroid volume reduction did not preclude treatment efficacy. Activity calculation could be a useful method for treating patients with GD and thyroid volumes higher than 26 ml or patients with MNG and thyroid volumes higher than 40 ml. A selective approach based on pretherapeutic thyroid volume and radioiodine biokinetics might improve treatment success

Développement d’un protocole d’étalonnage prenant en compte le volume thyroïdien pour l’amélioration du traitement des pathologies bénignes de la thyroïde

International audienceIntroduction. D’après les recommandations de l'EANM dédiées au traitement des maladies bénignes de la thyroïde, la dose absorbée doit être personnalisée en prenant en compte la variabilité de chaque individu. Par conséquent, le taux de captation en iode de la thyroïde doit être mesuré avec précision grâce à une sonde thyroïdienne ou une gamma-caméra. L’étalonnage de ces systèmes de mesure est aujourd’hui réalisé avec des fantômes éloignés de la réalité anatomique. Afin d’évaluer individuellement la fixation thyroïdienne, il est donc important de personnaliser l’étalonnage des systèmes. Dans ce contexte, un ensemble de fantômes thyroïdiens réalistes de volumes variables (3,24-30 cm3), appelé FANTHY, représentant des patients pédiatriques et adultes a été développé et imprimé en 3D (Figure 1), afin d’étudier l’impact de la procédure d’étalonnage utilisée en routine lors de la quantification de l’activité. De plus, une nouvelle méthode d’analyse a été développé afin d’améliorer la quantification de l’activité et pallier l’hétérogénéité des pratiques.Matériel et méthode. Pour les mesures, les fantômes thyroïdiens ont été remplis d’une solution radioactive d’123I ou d’131I. L'étude multicentrique a été réalisée avec 4 caméras gamma dans 3 services de médecine nucléaire français. Pour les mesures à l’123I, les caméras Siemens Symbia T2 et S équipées de collimateurs de basse énergie (LEHR) ont été utilisées. Les mesures à l’131I ont été réalisées avec la gamma-caméra Siemens Symbia T2 et la GE Discovery NMCT670 dotées de collimateurs de haute énergie (HE). Les fantômes ont été imagés à trois distances table-collimateur (10, 20 et 30 cm), afin d’étudier les limites du processus d’étalonnage utilisé en routine dans chaque service. Ces acquisitions ont également permis d’étudier l’influence de la distance et du volume thyroïdien sur la sensibilité. Afin de pallier la grande variabilité de fantômes et de protocoles utilisés pour l’étalonnage et la mesure de fixation thyroïdienne, une méthode de seuillage a été développée. Cette méthode d’analyse a la particularité d’être adaptée et adaptable à la routine clinique.Résultats. La procédure d’étalonnage utilisée en routine sous-estime l’activité retenue dans la thyroïde par rapport à un étalonnage avec des fantômes réalistes. Plus précisément pour l’123I, la différence de sensibilité était comprise entre +5% et -21%, selon la distance, le volume thyroïdien et la gamma-caméra utilisés. La méthode d’analyse retenue permet d’obtenir un seuil, et donc un coefficient d’étalonnage, dépendant de la distance de mesure mais pas du volume thyroïdien ni du type de fantôme utilisé. Ce traitement d’image permet de quantifier l’activité avec une incertitude réduite à 7% pour l’123I. Contrairement à certaines affirmations de la littérature, les mesures montrent un impact limité (<6%) du volume thyroïdien sur l’évaluation de la fixation thyroïdienne.Conclusion. Dans les pratiques cliniques actuelles, la fixation thyroïdienne est souvent sous-estimée. En utilisant le nouveau protocole d’étalonnage, basé sur les fantômes thyroïdiens réalistes, l'activité thérapeutique injectée au patient pourrait être réduite, dans certain cas, d’au moins 30% sans impacter l’efficacité du traitement. Un traitement des images, adapté à la routine clinique, pourrait également améliorer l'étalonnage des gamma-caméras. Les données 131I nécessitent une analyse plus approfondie. Une étude rétrospective, sur une trentaine de patient, est en cours pour estimer la différence entre les doses planifiées et les doses délivrées à la thyroïde lorsque le taux de captation en iode du patient est mesuré conformément au protocole développé

Insertion of synthetic lesions on patient data: a method for evaluating clinical performance differences between PET systems

Abstract Background Performance assessment of positron emission tomography (PET) scanners is crucial to guide clinical practice with efficiency. We have already introduced and experimentally evaluated a simulation method allowing the creation of a controlled ground truth for system performance assessment. In the current study, the goal was to validate the method using patient data and demonstrate its relevance to assess PET performances accuracy in clinical conditions. Methods Twenty-four patients were recruited and sorted into two groups according to their body mass index (BMI). They were administered with a single dose of 2 MBq/kg 18F-FDG and scanned using clinical protocols consecutively on two PET systems: the Discovery-IQ (DIQ) and the Discovery-MI (DMI). For each BMI group, sixty synthetic lesions were dispatched in three subgroups and inserted at relevant anatomical locations. Insertion of synthetic lesions (ISL) was performed at the same location into the two consecutive exams. Two nuclear medicine physicians evaluated individually and blindly the images by qualitatively and semi-quantitatively reporting each detected lesion and agreed on a consensus. We assessed the inter-system detection rates of synthetic lesions and compared it to an initial estimate of at least 1.7 more targets detected on the DMI and the detection rates of natural lesions. We determined the inter-reader variability, evaluated according to the inter-observer agreement (IOA). Adequate inter-reader variability was found for IOA above 80%. Differences in standardized uptake value (SUV) metrics were also studied. Results In the BMI ≤ 25 group, the relative true positive rate (RTPR) for synthetic and natural lesions was 1.79 and 1.83, respectively. In the BMI > 25 group, the RTPR for synthetic and natural lesions was 2.03 and 2.27, respectively. For each BMI group, the detection rate using ISL was consistent to our estimate and with the detection rate measured on natural lesions. IOA above 80% was verified for any scenario. SUV metrics showed a good agreement between synthetic and natural lesions. Conclusions ISL proved relevant to evaluate performance differences between PET scanners. Using these synthetically modified clinical images, we can produce a controlled ground truth in a realistic anatomical model and exploit the potential of PET scanner for clinical purposes

Association of Early Norepinephrine Administration With 24-Hour Mortality Among Patients With Blunt Trauma and Hemorrhagic Shock

International audienceImportance Hemorrhagic shock is a common cause of preventable death after injury. Vasopressor administration for patients with blunt trauma and hemorrhagic shock is often discouraged. Objective To evaluate the association of early norepinephrine administration with 24-hour mortality among patients with blunt trauma and hemorrhagic shock. Design, Setting, and Participants This retrospective, multicenter, observational cohort study used data from 3 registries in the US and France on all consecutive patients with blunt trauma from January 1, 2013, to December 31, 2018. Patients were alive on admission with hemorrhagic shock, defined by prehospital or admission systolic blood pressure less than 100 mm Hg and evidence of hemorrhage (ie, prehospital or resuscitation room transfusion of packed red blood cells, receipt of emergency treatment for hemorrhage control, transfusion of &amp;gt;10 units of packed red blood cells in the first 24 hours, or death from hemorrhage). Blunt trauma was defined as any exposure to nonpenetrating kinetic energy, collision, or deceleration. Statistical analysis was performed from January 15, 2021, to February 22, 2022. Exposure Continuous administration of norepinephrine in the prehospital environment or resuscitation room prior to hemorrhage control, according to European guidelines. Main Outcomes and Measures The primary outcome was 24-hour mortality, and the secondary outcome was in-hospital mortality. The average treatment effect (ATE) of early norepinephrine administration on 24-hour mortality was estimated according to the Rubin causal model. Inverse propensity score weighting and the doubly robust approach with 5 distinct analytical strategies were used to determine the ATE. Results A total of 52 568 patients were screened for inclusion, and 2164 patients (1508 men [70%]; mean [SD] age, 46 [19] years; median Injury Severity Score, 29 [IQR, 17-36]) presented with acute hemorrhage and were included. A total of 1497 patients (69.1%) required emergency hemorrhage control, 128 (5.9%) received a prehospital transfusion of packed red blood cells, and 543 (25.0%) received a massive transfusion. Norepinephrine was administered to 1498 patients (69.2%). The 24-hour mortality rate was 17.8% (385 of 2164), and the in-hospital mortality rate was 35.6% (770 of 2164). None of the 5 analytical strategies suggested any statistically significant association between norepinephrine administration and 24-hour mortality, with ATEs ranging from –4.6 (95% CI, –11.9 to 2.7) to 2.1 (95% CI, –2.1 to 6.3), or between norepinephrine administration and in-hospital mortality, with ATEs ranging from –1.3 (95% CI, –9.5 to 6.9) to 5.3 (95% CI, –2.1 to 12.8). Conclusions and Relevance The findings of this study suggest that early norepinephrine infusion was not associated with 24-hour or in-hospital mortality among patients with blunt trauma and hemorrhagic shock. Randomized clinical trials that study the effect of early norepinephrine administration among patients with trauma and hypotension are warranted to further assess whether norepinephrine is safe for patients with hemorrhagic shock