PLoS ONE: respiration gennemsnitsmålinger CT for dæmpning Korrektion af PET billeder – Indvirkning på PET Texture funktioner i ikke-småcellet lungekræft Patients

Abstrakt

Formål

Vi sammenlignede dæmpning korrektion af PET billeder med spiralformet CT (PET /HCT) og respiration-gennemsnit CT (PET /ACT) i patienter med ikke-småcellet lungekræft (NSCLC) med det mål at undersøge effekten af ​​respiration-gennemsnit CT på

18F FDG PET tekstur parametre.

Materialer og metoder

i alt 56 patienter blev inkluderet. Tumorer blev segmenteret på forbehandling PET billeder med adaptive tærskel. Tolv forskellige tekstur parametre blev beregnet: standard optagelse værdi (SUV) entropi, ensartethed, entropi, forskellighed, homogenitet, grovhed, travlhed, kontrast, kompleksitet, grå-niveau uensartethed, zone-størrelse uensartethed, og høje grå-niveau stor zone vægt. Sammenligninger af PET /HCT og PET /ACT blev udført ved hjælp af Wilcoxon signed-rank test, intraclass korrelationskoefficienter og Bland-Altman-analyse. Receiver Operating Characteristic (ROC) kurver samt univariate og multivariate Cox regressionsanalyse blev anvendt til at identificere de parametre signifikant associeret med sygdomsspecifikke overlevelse (DSS). En fast grænse på 45% af det maksimale SUV (T45) blev anvendt til validering.

Resultater

SUV maksimal og total læsion glycolyse (TLG) var signifikant højere i PET /ACT. Men tekstur parametre opnået med PET /ACT og PET /HCT viste en høj grad af enighed. De laveste niveauer af variation mellem de to modaliteter blev observeret for SUV entropi (9,7%) og entropi (9,8%). SUV entropi, entropi og råhed fra både PET /ACT og PET /HCT var signifikant associeret med DSS. Validering analyser bruger T45 bekræftede nytten af ​​SUV entropi og entropi i både PET /HCT og PET /ACT til forudsigelse af DSS, men kun grovhed fra PET /ACT opnåede betydningen tærskel statistisk.

Konklusioner

Vores resultater viser, at 1) tekstur parametre fra PET /ACT er klinisk anvendelig i forudsigelsen af ​​overlevelse i NSCLC patienter og 2) SUV entropi og entropi er robuste til dæmpning korrektion metoder

Henvisning:. Cheng NM Fang Y-HD, Tsan DL, Hsu CH, Yen TC (2016) respiration gennemsnitsmålinger CT for dæmpning Korrektion af PET billeder – Impact på PET Texture funktioner i ikke-småcellet lungekræft Patienter. PLoS ONE 11 (3): e0150509. doi: 10,1371 /journal.pone.0150509

Redaktør: Quan Sing Ng, National Cancer Centre Singapore, Singapore

Modtaget: August 21, 2015; Accepteret: 14 februar 2016; Udgivet: 1. marts 2016

Copyright: © 2016 Cheng et al. Dette er en åben adgang artiklen distribueres under betingelserne i Creative Commons Attribution License, som tillader ubegrænset brug, distribution og reproduktion i ethvert medie, forudsat den oprindelige forfatter og kilde krediteres

Data Tilgængelighed:. Alle relevante data er inden for papir og dens støtte Information filer

finansiering:.. forfatterne modtaget nogen specifik finansiering til dette arbejde

konkurrerende interesser:. forfatterne har erklæret, at der ikke findes konkurrerende interesser

Introduktion

på trods af betydelige fremskridt i målrettet terapi [1], prognosen for patienter med ikke-småcellet lungekræft (NSCLC) forbliver dystre.

18F-FDG PET imaging spiller en væsentlig rolle i diagnosticering og iscenesættelsen af ​​NSCLC. De seneste år har været vidne til en øget brug af FDG PET billeddannelse til klinisk beslutningstagning [2]. Følgelig maksimale standardiserede optagelse er værdier (SUV

max) [3, 4] og total læsion glycolyse (TLG) [5, 6] har vist, at være klinisk nyttige til at forudsige behandlingsrespons og kliniske resultater af NSCLC-patienter. Tumor heterogenitet er blevet generelt relateret til dårlig prognose og behandling resistens [7]. Voksende beviser indikerer, at FDG PET tekstur funktioner afspejler tumor heterogenitet kan forudsige terapeutisk respons og overlevelse i NSCLC [8-11] og talrige andre maligniteter [12-20]. Udvinding af et stort antal af kvantitative billede funktioner er blevet henvist til “radiomics” og lover som en metode til at identificere specifikke prognostiske signaturer [10, 21-26]. I dette scenario nøjagtige og reproducerbare målinger af tekstur egenskaber er vigtige til klinisk anvendelse. Desværre, respiratorisk bevægelse under PET /CT-resultater i forringelse af billedkvalitet og hæmmer den korrekte kvantificering af imaging parametre [27-29]. Sådanne beskadigelser forårsages af forskellen på brystet position mellem spiralformet CT (HCT) og PET-billeder [30, 31]. Snarere end et øjebliksbillede af respirationscyklussen (som i HCT billeder), PET scanninger er resultatet af gennemsnittet af respiratoriske cyklusser. Især den tidsmæssige forskel mellem PET og CT i sidste ende indfører forskydning artefakter i PET-billeder. For at løse dette problem, dæmpning korrektion af PET billeder med respiration gennemsnit CT (ACT) er blevet udnyttet. Snarere end at give en ubevægelig CT billede, ACT simulerer PET erhvervelse proces som gennemsnittet signalet under en respiratorisk cyklus fra flere cine lavdosis-CT-billeder. Tidligere undersøgelser har vist, at ACT korrektion kan forbedre kvaliteten af ​​PET-billeder ved at reducere forskydninger og optimere kvantificeringen af ​​SUV [31-34]. Ikke desto mindre er nytten af ​​ACT til at korrigere PET tekstur funktioner er ikke blevet grundigt undersøgt. Desuden data om de potentielle prognostiske effekt af forskellige PET tekstur funktioner hos patienter med NSCLC forblive knappe. På grund af den stigende brug af

18F-FDG PET /CT i kliniske forsøg, en analyse af variabiliteten relateret til dæmpning korrektion er værdig til efterforskning. Vi har designet derfor den aktuelle undersøgelse at sammenligne dæmpning korrektion af PET billeder med HCT og ACT i NSCLC med det mål at undersøge effekten af ​​respiration-gennemsnit CT på FDG PET tekstur parametre.

Materialer og Metoder

Patienter

Institutional Review Board i Chang Gung Memorial Hospital på Linkou godkendt forsøgsprotokollen (102-3810B). Skriftligt informeret samtykke blev opnået fra alle patienter før ACT. Undersøgelsen bestod af patienter med patologisk-bevist NSCLC, der var planlagt til at gennemgå definitiv behandling med helbredende hensigt. Alle undersøgelsens deltagere undergik

18F-FDG PET til sygdom iscenesættelse. Behandlingen fremgangsmåde var som følger: 1) radikale indgreb for stadie IA patienter, 2) radikal kirurgi plus adjuverende kemoterapi for fase IB og IIA patienter, 3) neoadjuverende terapi (kemoterapi, strålebehandling, eller samtidig chemoradiotherpy [CCRT]) og operation for scenen IIB og IIIA patienter, og 4) kemoterapi, strålebehandling eller CCRT og drift (i tilstedeværelse af resektabel sygdom) for trin IIIB patienter. Patienter med M1 sygdom blev udelukket. Patienterne blev iscenesat i henhold til 2010 (7

th udgave) Amerikansk fælles udvalg om kræft (AJCC) iscenesættelse system. Vi efterfølgende gennemgået de kliniske diagrammer til at udtrække de generelle karakteristika og de kliniske resultater af deltagerne. Sygdomsspecifikke overlevelse (DSS) – defineret som den tid fra diagnose til NSCLC dødsfald – tjente som det vigtigste resultat foranstaltning

PET /CT scanning protokol

Patienterne blev bedt om at faste seks. h før eksamen. Ifølge vores institutionelle politik, patienter med blodsukkerniveauet højere end 200 mg /dl havde deres scanning omlagt. Alle deltagere blev afbildet ved hjælp af den samme PET /CT-scanner (Discovery ST16, GE Healthcare). Scanninger blev opnået 50 min efter intravenøs FDG indgift. Den injicerede dosis af FDG blev beregnet efter kropsvægt og varierede mellem 370 og 555 MBq. HCT data blev erhvervet med følgende indstillinger: 120 kV, automatisk mA (interval: 10-300 mA), Pitch 1,75: 1, collimation 16 × 3,75 mm, og rotation cyklus 0,5 s. Whole-body PET emission scanninger blev udført i 2D og erhvervet fra kraniet til midt på låret. Efter HCT og PET erhvervelse blev en lavdosis cine CT udført ved hjælp af følgende indstillinger: 120 kV, automatisk mA (område: 10-25 mA i henhold til patientens legemsvægt), rotation cyklus 0,5 s, kollimering 8 × 2,5 mm, og cine varighed 5,9 s. Målet var at inkludere lungefelterne bilateralt fra den pulmonale apex til kuplen af ​​leveren [32, 35-37]. Ti faser af cine CT-billeder blev midlet til at opnå ACT. Ingen intravenøs kontrast forstærkning blev brugt, og billeddannelse blev udført i det fri-vejrtrækning tilstand. Ingen før eller i-scan vejrtrækning coach for respiratorisk kontrol blev anvendt. Dæmpning korrektion af PET-billeder blev udført med både HCT og ACT anvendelse af de samme PET data [30, 32, 35]. PET emissionsdata blev rekonstrueret med dæmpning korrektion ved hjælp af både HCT og ACT dæmpning kort. Transaksiale billeder emission blev rekonstrueret ved hjælp bestilt delmængder forventning maksimering (OSEM) med 4 gentagelser og 10 delmængder. PET-billeder blev rekonstrueret på en 128 × 128 billedmatrix med en voxel størrelse på 4,46 × 5,46 × 3,27 mm

3 for både PET /HCT og PET /ACT. En ekstra dosis på 2,5 mSv (5 mGy) blev anvendt til patienter med en legemsvægt 70 kg [38].

PET /CT billeddata analyse

PMOD 3.3 softwarepakke (PMOD Technologies Ltd, Zürich, Schweiz) blev anvendt til tumor segmentering. Vi anvendte to metoder til tumor segmentering, dvs. (1) den adaptive tærskelmetoden i eksplorativ analyse og (2) 45% af SUV

max (T45) til validering. Den adaptive tærskel blev bestemt ved hjælp af en gennemsnitlig intensitet voxel kurvede med 70% af tumoren SUVmax

(jeg

betyder 70%

)

plus baggrunden betyde SUV [39]. Aortabuen blev anvendt til baggrund måling og ingen af ​​undersøgelsens deltagere havde aortabuen invasion. To forfattere (N.M.C. og T.C.Y.) kontureret aortabuen hjælp 1 cm

3 kubik mængder af interesse (VOI) og resultater blev gennemsnit. Der blev draget omsorg for at udelukke forkalkede regioner i aortabuen. Endelig blev det adaptive tærskel, som beregnes efter følgende formel: 0,15 × (

jeg

betyder 70%

) + baggrund. Den T45 fremgangsmåde er tidligere blevet anvendt til afgrænsning af NSCLC-tumorer [8]. SUV

max, betyder SUV, og tekstur funktioner blev bestemt ved anvendelse tumoren VOI. TLG blev beregnet som følger: TLG = gennemsnitlig SUV × metaboliske tumor volumen (MTV) [40]. Vi har ikke analysere nodal læsioner på grund af deres lille størrelse.

Histogram analyse, normaliseret grå-niveau samtidig forekomst matrix (NGLCM) [41, 42], nabolag grå-tone forskel matrix (NGTDM) [43] og grå niveau størrelse zone matrix (GLSZM) [44] blev anvendt til beregning af PET tekstur funktioner. Fordi mange tekstur funktioner er blevet rapporteret [12, 45, 46], vi specifikt fokuseret på det, der anvendes til forudsigelse overlevelse hos patienter med maligne tilstande. Adskillige tekstur parametre, herunder entropi, ensartethed, ensartethed og forskellighed fra NGLCM [11, 14, 47, 48], grå-niveau uensartethed (GLNU), zone-size uensartethed (ZSNU), høje grå-niveau stor zone vægt (HGLZE) fra GLSZM [14, 19], og NGTDM baseret grovhed, busyness, kontrast og kompleksitet [8] er blevet anvendt til overlevelse forudsigelse i patienter med NSCLC, kræft i spiserøret, og hoved og hals maligniteter. Desuden har vi evalueret SUV entropi baseret på histogram analyse på grund af sin robusthed på grund af forskellige genopbygning indstillinger [45, 49]. I alt 12 forskellige tekstur har undersøgt. De intensitetsværdier på de optagne vois blev oprindeligt gensamplet i 64 spande til at normalisere billeder og reducere støj til beregning af tekstur funktioner [13]. Beregningerne for tekstur funktioner blev udført ved hjælp af Chang-Gung billede Texture Analysis værktøjskasse (CGITA) gennemføres under MATLAB 2012a (Mathworks Inc., Natick, MA, USA). Detaljerne om matematiske modeller for tekstur matricer og beregningen processen er tidligere blevet beskrevet i detaljer [14, 50].

Statistisk analyse

Fordi de fleste tekstur funktioner viste en skæv fordeling, den ikke- parametrisk Wilcoxon-test blev anvendt til parrede sammenligninger af PET /HCT og PET /ACT parametre. De gensidige sammenslutninger af tekstur funktioner i PET /HCT og PET /ACT blev undersøgt ved hjælp af intraclass korrelationskoefficienter (ICC). Præcisionen blev defineret ved halvdelen af ​​bredden af ​​de 95% konfidensintervaller (CIS) og bruges som en indikator for pålidelighed. Bland-Altman-analyse blev anvendt til at sammenligne to målinger. Forskellene mellem de to parametre (dvs. PET /ACT-værdier minus PET /HCT værdier) blev afbildet mod deres gennemsnit (fx betyde PET /HCT og PET /ACT-værdier) og rapporteres som procent. De nedre og øvre reproducerbarhed grænser (LRL og URL, henholdsvis) blev beregnet som ± 1,96 standardafvigelser (SD). Variationer blev defineret som intervallet mellem LRL og URL. I en eksplorativ analyse blev evalueringen af ​​tekstur parametre baseret på en skridt-frem proces. Den mediane follow-up tid på hele undersøgelsen kohorte var 26,2 måneder (interval: 2.5-74.8 måneder), mens det var 59,0 måneder (interval: 40.4-74.8 måneder) hos patienter, der overlevede. Fordi alle de tilmeldte sager blev fulgt op på mindst 3 år, eller indtil død, blev Receiver Operating karakteristiske (ROC) kurver oprindeligt brugt til at identificere billedet træk forbundet med 3-års DSS. Alle parametrene med et areal under kurven forskellig fra 0,5 blev udvalgt til yderligere analyser. De optimale cutoffværdier blev identificeret ved at bestemme det punkt, hvor summen af ​​følsomhed og specificitet (Youden indeks) var maksimal. Dichotomizing patienter i henhold til de optimale cutoff værdier blev anvendt i efterfølgende univariate og multivariate Cox regressionsanalyse. På grund af den høje kollinearitet mellem forskellige tekstur har konstruerede vi multivariate Cox regressionsmodeller til at omfatte kun én tekstur parameter og følgende kovarianter: (. Adenocarcinom

vs

ikke-adenocarcinom) alder, celletype, AJCC (stadium I, II

vs

. fase III), og radikal kirurgi (ja

vs

. nej). Alle beregninger blev udført med PASW Statistics 18 softwarepakke (SPSS Inc., Chicago, IL, USA). Efter påføring af Bonferroni korrektion, en

P

værdi 0,017 (dvs. 0,05 /3), blev betragtet som statistisk signifikant.

Resultater

Patienter

Mellem juli 2007 og juni 2009, i alt 56 konsekutive patienter (36 hanner, 20 hunner, median alder: 68 år, aldersgruppe: 34-84 år) blev inkluderet. Den mediane follow-up tid på hele undersøgelsen kohorte var 26,2 måneder (interval: 2.5-74.8 måneder), mens det var 59,0 måneder (interval: 40.4-74.8 måneder) hos patienter, der overlevede. De kliniske karakteristika for undersøgelsens deltagere er vist i tabel 1. Den mest almindelige histologiske typer blev adenocarcinom (n = 31, 55,4%), og størstedelen af ​​patienterne blev diagnosticeret på fremskredne stadier (stadium IIIA eller IIIB, n = 36, 64,2 %). Tyve-to (39,3%) tumorer blev placeret i den nederste pulmonale lapper, mens 34 (60,7%) var placeret i den øverste eller højre midterste lapper. I alt 29 patienter (51,8%) modtog radikal kirurgi. Medianen glukose niveau, før FDG PET imaging var 93 mg /dl (interval: 65-151 mg /dl). Der var ingen signifikante interobserver forskelle i baggrunden aktivitet for både PET /HCT (observatør en

vs

2:. 1,60 ± 0,30 vs. 1,62 ± 0,31, P = 0,325) og PET /ACT (1,65 ± 0,34

vs

. 1,65 ± 0,32, P = 0,960). Der blev ikke noteret i værdierne af resulterende adaptive tærskler (2,88 ± 0,80

vs

. 2,91 ± 0,81, P = 0,318 og 2,96 ± 0,82

vs

. 2,96 ± 0,83, P = 0,954 for PET /HCT og PET /ACT, henholdsvis). Brug af tærsklen middelværdien for tumor afgrænsning, medianen MTV for PET /HCT og PET /ACT var 26,19 cm

3 og 26.58 cm

3, henholdsvis (Wilcoxon Signed-rækker test,

P

= 0,426).

PET billedanalyse

resultaterne af Wilcoxon sign-graderne tests viste, at PET /ACT givet betydelige højere SUV

max, SUV betyder, og TLG værdier. Men alle de tekstur parametre ikke viser signifikante forskelle (tabel 2). Specifikt SUV

max af tumorer placeret i nedre lunge var signifikant højere i PET /ACT, men samme værdier blev bemærket for tumorer opstår i andre steder (S1 Table). Trods forskelle i SUV

max, SUV betyde, og TLG mellem PET /HCT og PET /ACT, ICC analyse afslørede en høj grad af korrelation og god præcision (ICC: 0,993, 0,994, og 0,993; præcision: 0,35, 0,35, og 0,40% for SUV

max, SUV betyde, og TLG henholdsvis). HGLZE viste det laveste niveau af korrelation og præcision (0,919 og 4,35%, henholdsvis). Høj korrelationskoefficienter (ICC 0,95) blev generelt kendt for andre tekstur funktioner (tabel 3). Variationerne af SUV

max og SUV betyde i Bland-Altman-analyse var 25,4% og 18,1%, hhv. Det laveste niveau af variation var tydelig for SUV entropi (9,7%) efterfulgt af entropi (9,8%), som afsløret i figur 1. Blandt NGTDM og GLSZM parametre, råhed og GLNU havde den laveste grad af variation (33,0% og 45,2%, henholdsvis). De højeste niveauer af variation blev noteret for kontrast (104,9%) og HGLZM (80,6%), S1 Fig. Variation værdier større end 50% var tydelige for ensartethed (56,6%), travlhed (52,9%), kompleksitet (67,1%), ZSNU (74,4%), og HGLZE (80,6%). Høje grader af korrelation mellem tekstur parametre (│ρ│ = 0,614-0,993 for PET /HCT og │ρ│ = 0,567-0,993 for PET /ACT, alle

P

0,001) var tydelige for både PET /ACT og PET /HCT.

Dot-og-line diagrammer af SUV entropi (A), entropi (B), og grovhed (C). Resultater af Bland-Altman-analyse af SUV entropi (D), entropi (E), og grovhed (F). Vejviser

Survival analyse

I slutningen af undersøgelsen, 36 patienter døde (35 af NSCLC og en af ​​akut myokardieinfarkt). I alt 47 patienter (83,9%) havde sygdomsprogression under opfølgning. Tre metoder (ROC-kurve analyser, univariate Cox regressionsanalyse, multivariate Cox regressionsanalyse) blev anvendt til at undersøge den prognostiske rolle tekstur parametre. Resultaterne af ROC-kurve analyser (S2 tabel) afslørede, at SUV entropi, ensartethed, entropi, grovhed, kontrast, GLNU, og ZSNU fra PET /HCT og PET /ACT var statistisk signifikante. Når patienter blev dikotomiseret efter de optimale cutoff værdier, fandt vi en høj konsistens af tekstur parametre afledt af PET /HCT og PET /ACT. Identifcal lagdeling resultater blev opnået med hensyn til entropi og grovhed; 55 af 56 sager (98,2%) var baseret på cut-off for GLNU; 54 (96,4%) for ZSNU; 53 (94,6%) for ensartethed og 50 (89,3%) for SUV entropi. ICC, præcision og variation viste ikke signifikante associationer med lagdeling konsistens (Spearman s ρ = -0,211, 0,266 og -0,248,

P

= 0,559, 0,457 og 0,490 henholdsvis). Efterfølgende analyser bruger univariate og multivariate Cox modellerne bekræftede den betydelige rolle, SUV entropi, entropi og råhed fra både PET /HCT og PET /ACT i forudsigelsen af ​​DSS (tabel 4). De fuldstændige resultater af univariate og multivariate Cox regressionsanalyserne er vist i S5 tabel. Kaplan-Meier estimater af DSS for PET /HCT og PET /ACT parametre er vist i figur 2.

Kaplan-Meier estimater af DSS stratificeret efter forskellige cut-off værdier af PET /HCT og PET /ACT parametre . Cut-off værdier er vist i S2 tabel. Log-rank test

er også rapporteret P

værdier.

Validering af data

MTV og TLG afgrænset ved hjælp af T45-metoden var betydeligt lavere end dem, der opnås ved hjælp af den adaptive tærskelmetoden (Wilcoxon signed-rækker test, både

P

0,001). Signifikant højere SUV

max, SUV middelværdi og TLG var også tydelig (S3 tabel), hvorimod alle de tekstur parametre viste ingen statistisk signifikante forskelle. Høje ICC’er blev identificeret. SUV entropi og entropi afslørede de laveste grader af variation mellem PET /ACT og PET /HCT, mens kontrast og HGLZE fortsatte med at vise store variationer (S4 tabel). Brug af T45-metoden til validering, blev den prædiktive rolle SUV entropi og entropi fra både PET /HCT og PET /ACT for DSS bekræftet ved hjælp af alle de tre metoder (ROC kurver samt univariate og multivariate Cox regressionsanalyse). Men den rolle grovhed fortsat betydelig kun fra PET /ACT (tabel 5). Kaplan-Meier estimater af DSS for disse analyser er rapporteret i figur 3.

Kaplan-Meier estimater af DSS satser stratificeret efter forskellige afskæringsværdier af PET /HCT og PET /ACT parametre. Cut-off værdier er vist i S2 tabel. Log-rank test

er også rapporteret P

værdier.

Diskussion

kvantificering af PET billeder afhængig af præcise dæmpning korrektion kort. Men respiration bevægelse fortsat er en stor udfordring for PET /CT scanning. PET /HCT fejlregistrering opstår, når HCT billedbehandling udføres under inspiration [27-29, 51]. Derfor et forskudt membran ved luftfyldte lungevæv resulterer i en undervurdering af dæmpningen koefficient. Fordi PET /ACT effektivt kan reducere dette problem, blev højere SUV

max værdier identificeret i PET /ACT (især for læsioner placeret i den nederste, hvor en mere markant respiratorisk bevægelse var forventet). I modsætning hertil SUV

max værdier ikke afvige signifikant på sites forskellige fra den nedre og baggrund. Især tekstur indekser opnået fra PET /ACT og PET /HCT var stort set ens, selv i de lavere lungefelterne. Texture funktioner er beregnet ved hjælp af hele tumor prøveudtagning og er nyttige for bestemmelsen af ​​forholdet mellem flere voxels og deres nabolag (snarere end en enkelt voxel). Derfor er de generelt i overensstemmelse, selv når der bruges forskellige dæmpning korrektion metoder.

PET entropi har vist sig at forudsige overlevelse hos patienter med tidlige fase NSCLC [48]. I den aktuelle undersøgelse, var vi ikke kun i stand til at replikere denne konstatering, men vi viste ligeledes, at heterogene PET billeder blev forbundet med ugunstige DSS. Heterogene billeder blev karakteriseret ved større værdier af SUV entropi og entropi. Især SUV entropi og entropi baseret på NGLCM fra både PET /HCT og PET /ACT var væsentlige prædiktorer for overlevelse. Desuden SUV entropi og entropi forblev konsekvent uanset forskellige PET genopbygning parametre (iteration nummer, FWHM, og pixel størrelse) [49] og dæmpning korrektion metoder. NGTDM blev oprindeligt udviklet for at kvantificere humane visuelle opfattelse. En grov billede afspejler tilstedeværelsen af ​​en ensartet intensitetsfordeling, f.eks en homogen billede. Selv om en tidligere undersøgelse viste en prognostisk rolle grovhed [8], denne parameter viser en høj grad af variation i henhold til forskellige segmentering metoder, PET erhvervelse modes, og genopbygning billede indstillinger [45, 49, 52, 53]. Som forventet blev grovhed værdier i denne undersøgelse er kendetegnet ved en markant grad af variation i henhold til dæmpning korrektion metode (33,0% og 55,0% for de adaptive tærskel og T45 metoder, henholdsvis). Især grovhed var signifikant associeret med DSS den adaptive tærskelværdi metode. Imidlertid blev kun en marginal forening observeret, når T45 afgrænsning uden bevægelseskompensation blev påført. I modsætning hertil SUV entropi og entropi (som var præget af en lavere grad af variation) var signifikant i både PET /ACT og PET /HCT.

Forskellige fra vores resultater, Yip et al. [54] rapporterede signifikante forskelle mellem PET /HCT og 4D PET /CT til råhed og travlhed værdier. I 4D-PET /CT, er 4D-CT-billeder af fem forskellige respiratoriske faser udvalgt til at matche dem for den tilsvarende 4D-PET erhvervet efter PET /HCT. Følgelig optællingen af ​​4D-PET fotoner er forskellig fra den af ​​PET /HCT, med en højere støj er indlysende for 4D PET (som kan hæmme den nøjagtige beregning af tekstur har). Spørgsmålet om, hvorvidt sådanne forskelle kan have en indvirkning på overlevelse forudsigelse forbliver åben. Til forskel fra 4D-PET /CT, PET /ACT bruger de samme PET billeder og alle faser af PET-signaler anvendes. Denne observation kan forklare de begrænsede forskelle i tekstur parametre mellem PET /HCT og PET /ACT.

Vores resultater understreger betydningen af ​​at bruge en standardiseret metode til PET tekstur analyse [55] i NSCLC patienter. Det kan hævdes, at mangfoldigheden af ​​PET tekstur parametre (som følge af forskelle i mål segmentering, Rebin proces, genopbygning indstillinger og /eller terminologi) kan hæmme anvendelsen af ​​tekstur-analyse i klinisk praksis [53]. Dog vil de tekniske fremskridt og gennemførelse af randomiserede kliniske forsøg forhåbentlig være nyttigt at overvinde disse udfordringer [2, 56]. Det er også muligt at tekstur parametre (især SUV entropi og entropi) kan være nyttige i vejlede strålebehandling. I denne forbindelse ville det være klinisk relevant at vurdere værdien af ​​dosis maleri hjælp ikke fastbundet strålingsdosis distribution til tumoren (baseret på billede-guidet lagdeling af målområdet høj-risiko). Selvom dosis maleri baseret på PET-billeder med høj SUV ikke synes at være klinisk anvendelige til at forudsige resultater [57], identifikation af højrisiko subvoluminer baseret på PET tekstur parametre eller multiparametric imaging [58] kan berettige yderligere undersøgelser.

Adskillige begrænsninger vores undersøgelse fortjener kommentarer. På grund af den tilbagevirkende kraft af undersøgelsen, kan en selektionsbias ikke udelukkes. Vores resultater i relation til den prædiktive værdi af SUV entropi og entropi skal uafhængigt valideret i longitudinelle studier. En anden advarsel iboende i vores undersøgelse er brugen af ​​to metoder (dvs. adaptive tærskel- og T45) for tumor afgrænsning. Yderligere undersøgelser er nødvendige for at klarlægge de potentielle konsekvenser af tumor afgrænsning metode på den prognostiske betydning af indeksene. Endelig har vi ikke specifikt undersøge virkningen af ​​genopbygning algoritmer på tekstur funktioner [45], og deres effekt på overlevelse.

Konklusioner

Resultaterne af vores undersøgelse viser, at tekstur har opnået med PET /HCT og PET /ACT viste begrænsede forskelle og god niveauer af aftale uanset hvilken afgrænsning anvendte metode. Vi viste også, at tekstur parametre fra PET /ACT er klinisk anvendelig i forudsigelsen af ​​overlevelse i NSCLC-patienter, og at SUV entropi og entropi er robuste dæmpning korrektion metoder.

Støtte Information

S1 Fig. Resultater af Bland-Altman analyse.

SUVmax (A), SUV mean (B), TLG (C), ensartethed (D), forskellighed (E), homogenitet (F), busyness (G), kontrast (H) , kompleksitet (I), grå-niveau uensartethed (J), zone-size uensartethed (K), og høje grå-niveau stor zone vægt (L)

doi:. 10,1371 /journal.pone.0150509.s001

(TIF)

S1 Table. Resultater af Wilcoxon Signed-rækker test for forskellige PET driftsparametre efter tumor placering i lungen

doi:. 10,1371 /journal.pone.0150509.s002

(DOCX)

S2 Table. Optimale cut-off værdier for forskellige PET parametre i forudsigelsen af ​​3-års sygdomsspecifikke overlevelse

doi:. 10,1371 /journal.pone.0150509.s003

(DOCX)

S3 Table. Resultater af Wilcoxon logget rangerer test for PET /HCT og PET /ACT parametre ved hjælp af T45 segmentering

doi:. 10,1371 /journal.pone.0150509.s004

(DOCX)

S4 Table. Intraclass korrelationskoefficienter og Bland-Altman analyser for PET parametre ved hjælp T45 segmentering

doi:. 10,1371 /journal.pone.0150509.s005

(DOCX)

S5 Table. Komplet liste over univariate og multivariate Cox regressionsanalyser til forudsigelse sygdomsspecifikke overlevelse ved hjælp af tekstur parametre af

Doi:. 10.1371 /journal.pone.0150509.s006

(DOCX)

Tak

gennemsnit af CT til dæmpning korrektion af PET blev oprindeligt udviklet af Dr. Tinsu Pan (University of Texas, MD Anderson Cancer center). Vi er taknemmelige for Dr. Pan for den generøse deling af hans software.