Optimization of acquisition and processing parameters in sentinel lymph node scintigraphy using SPECT/CT Monte Carlo simulation

Abstract

SPECT/CT görüntüleme, meme kanseri teşhis ve tedavisi sırasında sentinel lenfnodu (SLN) haritalandırmasının iyileştirilmesi için lenfosintigrafiye destek olarak kullanılmakla birlikte literatürde bu konuya odaklı SPECT/CT çekim ve işleme parametrelerininsimülasyon ile optimizasyonu araştırmaları bulunmamaktadır. Bu çalışma,Monte Carlo simülasyonu ile SPECT görüntülemesinde SLN tespitinin optimize edilerekbu alandaki ilk çalışma olmayı amaçlamaktadır. Araştırmada LEHR ve LMEGPkolimatör kullanılan Symbia T6; Siemens, Erlangen, Germany SPECT/CT gama kamerasistemi SIMIND Monte Carlo simulasyon programı ile modellenmiş, antropomorfikfantom olan ZUBAL torso fantom kullanılarak oluşturulan meme kanserli gerçek birhastanın SPECT görüntülemesi simüle edilmiştir. Rekonstrüksiyonlardaki attenüasyonve/veya saçılma düzeltmeleri CASToR aracı ile yapılmış ve görüntü kalitesi gözlemlenenSLN kontrastına göre analiz edilmiştir. Çalışma sonucunda attenüasyon düzeltmesininher iki kolimatör için en iyi yöntem olduğu saptanmış, SLN kontrast parametresine göreLMEGP kolimatörün LEHR kolimatör kadar iyi sonuçlar verebildiği değerlendirilmiştir.Ulaşılan sonuçlar literatür ile uyumludur. Bu araştırmada sunulan yöntem, memekanserinde SLN SPECT/CT görüntülemesindeki gama kamera, kolimatör, hasta boyutları ve rekonstüksiyon düzeltme yöntemleri vb. çekim ve görüntü işleme parametrelerininoptimizasyonunun gerçekçi, doğru ve fziksel fantom ve kilinik çalışmalaragöre daha az maliyetli olarak gerçekleştirilebilmesine olanak kılacaktır.

Although single photon emission computed tomography/computed tomography(SPECT/CT) systems have been in use to enhance the detection of sentinel lymphnodes SLNs with lymphoscintigraphy, recently no study has focused on optimizationof acquisition and processing parameters of SPECT/CT imaging of SLN detection inbreast cancer examinations using simulations. The purpose of this study was to carryout SLN detectability optimization with a SPECT Monte Carlo simulation for the firsttime. SIMIND Monte Carlo simulation program was used to model The Symbia T6;Siemens, Erlangen, Germany SPECT/CT system that was equipped with LMEGPand LEHR collimators. In order to simulate SPECT imaging of a realistic patientwith breast cancer, a voxel-based anthropomorphic phantom by ZUBAL torso phantomwas constructed. Image reconstructions with or without attenuation and scattercorrections were performed with CASToR software. Quality of reconstructed imageswas evaluated according to SLN contrast with respect to background. Reconstructionwith attenuation correction was found to be the optimum reconstruction method forboth collimators. SPECT imaging with LMEGP collimator yielded competitive resultsover LEHR collimator in terms of SLN contrast. The results of the study arein agreement with the literature. The method presented in this study will enable optimizationof acquisition and processing parameters of SLN SPECT imaging such asdifferent gamma camera(s), collimator settings, patient dimensions, and reconstructioncorrection methods (attenuation, scatter) in breast cancer examinations realistically,accurately and at a lower cost than physical phantom or patient studies.