Cerebral blood flow quantification is a vital diagnostic tool for disease monitoring and used for diagnosing a variation of pathological conditions. The human brain requires roughly about 20 % of the total cardiac output to sustain normal functioning, hence the perfusion of blood is an important factor to deliver oxygenated blood. The golden standard for quantifying the cerebral blood flow follows by measurement with dynamic positron emission tomography of 15O-labelled water modelled by tracer kinetic compartments. For implementation, knowledge of an input function must exist which is in general being sampled through arterial cannulation of the radial artery with a continuous sampling instrument. The core of this thesis is to establish if two sampling instruments contradicts in comparison to each other when sampling the data to the input function. In total 22 subjects underwent a 10-minute dynamic 15O-labeled water brain PET scan on two imaging modalities PET/CT and PET/MR. Continuous arterial sampling was performed either by a Veenstra on PET/CT or a Swisstrace on PET/MR during a baseline scan. In two subjects the two sampling instruments were coupled in series and imaged solely on the PET/CT. Cerebral blood flow analysis was done comparing varying dispersion times, the two imaging modalities compared each other and comparing the calculated and measured blood flows obtained through this study with the values obtained prior. To be able to compare the values showing inconsistency to the values obtained through this thesis, a comparison between two different iterative reconstruction methods was done. Here the method of ordered subsets expectation maximum was compared to a Bayesian penalized-likelihood method. To further compare the two sampling instruments an image derived input function was constructed and compared with the blood sampled input function. The results showed that there was no significant difference between measured cerebral blood flow between the two imaging modalities with the currently used reconstruction method based on Bayesian penalized likelihood but presented in the earlier data there was an inconsistency. A dispersion analysis with variation on the external dispersion time shows that if the time was chosen to low or to high compared to the standard time used it introduced distorted fitted models of the activity curves. This distortion creates further errors in the calculation of the cerebral blood flow, however with the analysis the standard dispersion time could be confirmed as an accurate fit. Subjects imaged with the two sampling instruments in series showed no significant difference except for the measured values on Veenstra to be slightly higher. Lastly the correlation between the image derived input function and the blood sampled input function showed poorly performance. Only a R2 value of 0.42 was achieved on the PET/CT while a meagre R2 value of 0.18 was achieved on the PET/MR. Although the correlation was poorly, the plotted activity curves from the two functions showed a representable appearance between each other. / Kvantifiering av det cerebrala blodflödet är ett nödvändigt diagnostiskt verktyg som används för att kontrollera och diagnostisera en variation av patologiska sjukdomstillstånd. Den mänskliga hjärnan kräver kring 20 %av den totala produktionen från hjärtat för att upprätthålla normal funktion, följaktligen är perfusion av blod en viktig faktor för att distribuera syrerikt blod runt om i kroppen. Den gyllene standarden för kvantifiering av det cerebrala blodflödet följer som undersökning med dynamisk positron emission tomografi av 15O-märkt vatten, modellerat med kinetisk kompartment teori. För att kunna implementera detta måste information om en input-funktion erhållas, generellt erhålls detta genom att blod tags genom arteriell kanylering av antingen den radiella artären med ett kontinuerligt samplings instrument. Målet med detta arbete är att fastställa om två samplings instrument motsäger varandra vid mätning av data till input-funktionen. Totalt deltagande är 22 patienter som genomgick en 10-minuters dynamisk 15O-märkt vatten PET undersökning av hjärnan på två bildtagningsmodaliteter PET/CT och PET/MR. Kontinuerlig blodtagning genomfördes antingen med en Veenstra sampler instrument på PET/CT eller en Swisstrace sampler instrument på PET/MR tillsammans med en baseline undersökning. Vid två undersökningar seriekopplades de två instrumenten och patienterna blev endast undersökta vid PET/CT. För ytterligare kunna utvärdera de två instrumenten, konstruerades en bild framtagen input-funktion som sedan kunde jämföras med den blod samplade input-funktionen. Cerebrala blodflödes analyser gjordes med olika dispersions tider, även för att kunna jämföra de två bildtagningsmodaliteterna mot varandra och jämföra erhållna värden framtagna under denna studie med en tidigare studie. För att kunna jämföra avvikelserna i de uppmätta värdena har även två olika rekonstruerings metoder studerats. Resultaten visar ingen signifikant skillnad mellan de uppmätta cerebrala blodflödena mellan de två bildtagningsmodaliteterna rekonstruerade med den nuvarande standarden. Dispersions analysen med varierande extern dispersions tid visar att om tiden är för kort eller för lång jämfört med standardtiden, introduceras en osann anpassning av aktivitets kurvorna. Denna förvrängning av datat resulterar till fler avvikelser i beräkningarna av blodflödet, likväl var det möjligt att bekräfta standardtiderna som används. Patienter som undersöktes med instrumenten i seriekoppling visade ingen signifikant skillnad förutom att det uppmättes en aningens högre värden hos patienter med Veenstra som blod sampler. Slutligen, korrelationen mellan den bild framtagna input-funktionen och den blod samplade input-funktionen visade ett dåligt resultat. Endast ett R2 värde på 0.42 erhölls för PET/CT medan endast ett R2 värde på 0.18 på PET/MR erhölls. Trotts att korrelationen var dålig, visade de plottade aktivitets kurvorna ett representativt utseende mellan de två typerna av input funktion.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:umu-188145 |
| Date | January 2021 |
| Creators | Eriksson, Amanda |
| Publisher | Umeå universitet, Institutionen för fysik, Umeå universitet, Diagnostisk radiologi |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
Page generated in 0.0027 seconds