Impact of attenuation correction on clinical [18F]FDG brain PET in combined PET/MRI

Abstract

BackgroundIn PET/MRI, linear photon attenuation coefficients for attenuation correction (AC) cannot be directly derived, and cortical bone is, so far, usually not considered. This results in an underestimation of the average PET signal in PET/MRI. Recently introduced MR-AC methods predicting bone information from anatomic MRI or proton density-weighted zero-time imaging may solve this problem in the future. However, there is an ongoing debate if the current error is acceptable for clinical use and/or research.MethodsWe examined this feature for [18F] fluorodeoxyglucose (FDG) brain PET in 13 patients with clinical signs of dementia or movement disorders who subsequently underwent PET/CT and PET/MRI on the same day. Multiple MR-AC approaches including a CT-derived AC were applied.ResultsThe resulting PET data was compared to the CT-derived standard regarding the quantification error and its clinical impact. On a quantitative level, −11.9 to +2 % deviations from the CT-AC standard were found. These deviations, however, did not translate into a systematic diagnostic error. This, as overall patterns of hypometabolism (which are decisive for clinical diagnostics), remained largely unchanged.ConclusionsDespite a quantitative error by the omission of bone in MR-AC, clinical quality of brain [18F]FDG is not relevantly affected. Thus, brain [18F]FDG PET can already, even now with suboptimal MR-AC, be utilized for clinical routine purposes, even though the MR-AC warrants improvement.

Multiparametric Evaluation in Differentiating Glioma Recurrence from Treatment-Induced Necrosis Using Simultaneous18F-FDG-PET/MRI: A Single-Institution Retrospective Study

“…Furthermore, as observed by Mong et al, 28 we also found that PET uptake could help in accurate classification of suspicious ADC lesions. In the present study, we used an ultrashort TE sequence for MR imaging-based attenuation correction for brain PET, which is reported to result in accurate quantification of PET parameters, 29 more importantly offering comparable accuracy of CT-based attenuation correction.…”

PET/MR-Bildgebung in der Neurologie und Psychiatrie

“…Dies führte regelhaft zu einer Überschätzung des PET-Signals von 11-25 % in Schädelnähe, was als ernsthafter Kritikpunkt insbesondere bei quantitativen Messungen zu werten ist. Hinsicht-lich der klinischen Anwendung besteht noch keine eindeutige Einigkeit, ob diese Größenordnung des Messfehlers tolerabel ist [4, 59,67]. Mittlerweile existieren Schwächungskorrektur-Algorithmen der neuesten Generation, welche entweder aus einer Kombination verschiedener MR-Sequenzen sämtliche Gewebstypen und ihre Schwächungskoeffizienten prädizieren [35] und/ oder die individuelle Anatomie auf Hirn-Atlas-Datensätze überführen und so die Lage von knochen-und lufthaltigen Strukturen trennen [11,55].…”

“…Der Fehler zwischen MRT-Schwächungskorrektur und CT-basierter Schwächungskorrektur ist dabei minimal (c oben). Diese Abbildung wurde im Original in EJNMMI Research veröffentlicht [67]. EJNMMI Research Res.…”

“…6. © by the European Society of Nuclear Medicine and Molecular Imaging [67]. Patient im Scanner befindet ist ebenfalls möglich [65].…”

“…Hierbei spielte jedoch auch die Erfahrung der Befunder einen deutlichen Einfluss auf die Variabilität der Diagnosen [28]. Spätere Vergleichsstudien mit fortschrittlicheren Ansätzen zur MRT-basierten Schwächungskorrektur fanden bei Patienten mit neurodegenerativen Erkrankungen keine klinischen relevanten Qualitätsunterschiede zwischen den FDG-PET-Daten aus PET/CT und PET/ MRT [32,67]. In einer aktuellen Vergleichsstudie zwischen Amyloid-PET/CT und -PET/MRT fand sich bei 40 Patienten trotz MR-Schwächungskorrektur der 1.…”