Purpose: The aim of the study was to evaluate the usefulness and accuracy of 18-fluorine-labeled fluorodeoxyglucose (PET) and magnetic resonance imaging (MRI) hybrid in gross tumor volume (GTV) delineation during radiotherapy planning in patients with carcinoma of the tongue.
Methods: Ten patients with squamous cell carcinoma (SCC) of the tongue underwent computed tomography (CT) and PET/MRI examination. The GTV for primary tumor and lymph nodes (nGTV) were defined on CT (GTV-CT) and compared to GTVs obtained from PET (GTV-PET) and MRI (GTV-MRI) images. Two methods of GTV determination were used: visual interpretation of CT, PET (GTV-PETvis) and MRI images and quantitative automatic method (Syngovia, Siemens) based on a chosen threshold value (20%, 30%, 40%, 50%) of standardized uptake values (SUVmax) from PET examination (GTV-PET20%, GTV-PET30%, etc.). Statistical analysis of differences in GTV values obtained from CT, PET and MRI studies was performed. GTV-CT was used as a reference.
Results: In all, 80% of GTV-MRI and 40% of GTV-PETvis were larger than GTV-CT. Respectively, 20% of GTV-MRI and 60% of GTV-PETvis were smaller than GTV-CT. Taking into account all threshold measurements, 70% of volumes were smaller than GTV-CT. GTV-PET30% were the most closely related volumes to GTV-CT from all threshold methods in 50% of patients. GTV-PETvis generated the most similar volumes in relation to GTV-CT from all PET measurements. Statistical analysis confirmed those results. Compared to nGTV-CT, 70% of nGTV-MRI and 20% of nGTV-PETvis were larger. The remaining nGTV-MRI and nGTV-PETvis measurements were smaller than nGTV-CT. Measurements of all thresholds nGTVs were smaller than nGTV-CTV in 52.5% of cases. nGTV-PET20% were the most closely related volumes to nGTV-CT in 40% of the cases. Statistical analysis showed that nGTV-PET20% (p = 0.0468), nGTV-PETvis (p = 0.0166), and nGTV-PET50% (p = 0.0166) diverge significantly from nGTV-CT results. nGTV-MRI (p = 0.1141), nGTV-PET30% (p = 0.2845), and nGTV-PET40% (p = 0.5076) were significantly related with nGTV-CT.
Conclusion: Combination of PET/MRI provides more information during target tumor mass delineation in radiotherapy planning of patients with SCC of the tongue than other standard imaging methods. The most frequently matching threshold value was 30% of SUVmax for primary tumor delineation and 30-40% of SUVmax for nGTV determination.
Zielsetzung: Die Studie hatte zum Ziel, die Nützlichkeit und Genauigkeit der Kombination aus 18F-Fluordesoxyglukose-Positronenemissionstomographie (PET) und Magnetresonanztomographie (MRT) bei der Bestimmung des makroskopischen Tumorvolumens (GTV) während der Bestrahlungsplanung bei Patienten mit Zungenkarzinom zu bewerten.
Methoden: Eine Gruppe von 10 Patienten mit Plattenepithelkarzinom (SCC) der Zunge wurde einer Computertomographie (CT) und einer PET/MRT-Untersuchung unterzogen. Die GTV für Primärtumor und Lymphknoten (nGTV) wurden mithilfe der CT (GTV-CT) definiert und mit GTV aus PET- (GTV-PET) und MRT-Bildern (GTV-MRT) verglichen. Es wurden zwei Methoden zur GTV-Bestimmung verwendet: die visuelle Interpretation von CT-, PET- (GTV-PETvis) und MRT-Bildern sowie die quantitative automatische Methode (syngo.via, Siemens) auf Basis eines ausgewählten Schwellenwerts (20%, 30%, 40%, 50%) von maximalen „standardized uptake values“ (SUVmax) aus der PET-Untersuchung (GTV-PET20%, GTV-PET30% usw.). Es wurde eine statistische Analyse der Unterschiede in den GTV-Werten aus CT-, PET- und MRT-Untersuchungen durchgeführt. Die GTV-CT wurde als Referenz verwendet.
Ergebnisse: Insgesamt 80% der GTV-MRT und 40% der GTV-PETvis waren größer als GTV-CT. Entsprechend waren 20% der GTV-MRT und 60% der GTV-PETvis kleiner als GTV-CT. Unter Berücksichtigung aller Schwellenwerte waren 70% der Volumina kleiner als GTV-CT. Die GTV-PET30% standen unter allen Schwellenwertverfahren bei 50% der Patienten am engsten mit GTV-CT in Beziehung. GTV-PETvis erzielten aus allen PET-Messungen die ähnlichsten Volumina in Bezug auf GTV-CT. Die Ergebnisse wurden durch die statistische Analyse bestätigt. Im Vergleich zu nGTV-CT waren 70% der nGTV-MRT und 20% der nGTV-PETvis größer. Die übrigen nGTV-MRT- und nGTV-PETvis-Messungen fielen kleiner aus als die nGTV-CT. Die Messungen aller Schwellenwert-nGTV waren in 52,5% der Fälle kleiner als nGTV-CTV. nGTV-PET20% standen in 40% der Fälle am engsten mit nGTV-CT in Beziehung. Die statistische Analyse zeigte, dass nGTV-PET20% (p = 0,0468), nGTV-PETvis (p = 0,0166) und nGTV-PET50% (p = 0,0166) signifikant von den nGTV-CT-Ergebnissen abweichen. nGTV-MRT (p = 0,1141), nGTV-PET30% (p = 0,2845) und nGTV-PET40% (p = 0,5076) waren am signifikantesten mit nGTV-CT verbunden.
Schlussfolgerung: Die Kombination von PET und MRT bietet eine bessere Genauigkeit bei der Zieltumorabgrenzung im Rahmen der Bestrahlungsplanung bei Patienten mit SCC der Zunge als andere Standardverfahren der Bildgebung. Der am häufigsten übereinstimmende Schwellenwert war 30% von SUVmax für die primäre Tumorabgrenzung und 30–40% von SUVmax für die nGTV-Bestimmung.
Keywords: Gross tumor volume; Head and neck cancer; Lingual carcinoma; PET/MRI; Radiation therapy.