Multiple-parameter optimization of the SLNSPECT/CT imaging protocol using montecarlo simulation for precision medicine

Abstract

Kadınlar arasında en çok görülen kanser türü meme kanseridir. Günümüzde ileritedavi uygulamaları mevcuttur ve tedavinin etkisi erken teşhisle ilişkilidir. Memedekisentinel lenf nodüllerinin belirlenebilirliği yayılma olmadan önce meme kanserini tahminetmek hususunda önemli bir rol üstlenir. Bu çalışma SPECT/CT kullanarak memedekisentinel lenf nodüllerinin taranması ve sentinel lenf nodüllerinin görüntü kalitesiningelişmesini ve farklı parametrelerin optimum değerlerinin DOE metodu kullanarak bulunmasını amaçlamıştır. Memedeki sentinel lenf nodüllerinin değerlendirilmesi içinSIMIND Monte Carlo Simülasyon paketi ve DOE metodu kullanıldı. Kollar ve bacaklar olmaksızın Zubal gövde modellendi. Yayınlanmış kılavuzlar ve literatürdeki tipikgörüntü şartları kullanıldı. OSEM algoritmaları rekonstrüksiyon için kullanıldı. Yediparametre belirlendi. Bunlar zayıflama düzeltmesi (+; -), projeksiyon sayısı (120; 60),enerji penceresi (%20; %15), kolimatör türü (düşük enerji yüksek rezolüsyonlu (LEHR);düşük enerji genel amaçlı (LEGP)), yineleme sayısı (20; 10), altküme sayısı (15; 5) veaktivitesiydi. 8 deneysel çalışmayla ortogonal bir dizi kullanıldı. Kontrastın gürültüyeoranı hesaplandı. Sonuç tablosuna göre en yüksek kontrat gürültü oranı birinci deneyle9.63 olarak bulundu. Bu sonuç LEHR kolimatör türü,120 projeksiyon sayısı, zayıflamadüzeltmesi yapılarak, %20 enerji penceresi seçilerek, 20 yineleme ve 15 altküme sayısıkullanılarak ve yüksek aktivite kullanılarak elde edildi. İlk sonuçlara göre, kolimatörtürü, projeksiyon sayısı ve zayıflama düzeltmesi görüntü kalitesi üzerinde en çok etkiyesahip olan parametreler olarak belirlendi.Anahtar Sözcükler: sentinel lenf nodülü, SPECT/CT, kanser.

The most encountered cancer type among women is the breast cancer. Advanced clinical treatment applications are currently present, and the effectiveness oftreatment is closely related to early diagnosis. Detectability of sentinel lymph nodes(SLNs) in breast assumes noteworthy role in order to predict breast cancer beforemetastasis. This study intended to scan SLNs in breast by using SPECT/CT and toenhance image quality of SLNs and find out optimal values of different parametersby using the design of experiments methods. The SIMIND Monte Carlo Simulationpackage and Design of Experiments were used to evaluate SLNs in breast. A Zubaltorso phantom was modelled. Typical imaging conditions were utilized from publishedguidelines and literature. The OSEM algorithms were used for reconstruction. Sevenparameters were specified as attenuation correction(+ ; -), number of projections (120;90), collimator type (low- energy-high-resolution (LEHR); low-energy-general-purpose(LEGP)), energy window (20%; 15%), iteration number (20; 10), subset ( 15 ; 5) andcount activity. An orthogonal array with 8 experimental runs was used. Contrast-tonoise ratios were calculated from lesion and background statistics. From the responsetable, the highest CNR value was found 9.63 with a combination of LEHR collimatortype, attenuation correction, 20% energy window, 20 iterations, 15 subsets, 120 projections and higher count activity. According to results, collimator type, number ofprojections and attenuation correction had the highest effect. More research is neededto include other correction algorithms.Keywords: sentinel lymph nodes, SPECT/CT, Monte Carlo simulation, breast.