Quantitative myocardial perfusion PET combined with coronary anatomy derived from CT angiography: Validation of a new fusion and visualisation software

AimDynamic perfusion PET offers a clinical relevant advantage over myocardial perfusion scintigraphy due to its ability to measure myocardial blood flow quantitatively. This leads to an improved detection of multivessel disease and the possibility to assess not only the culprit lesion but lower grade stenoses as well. For appropriate revascularization, perfusion defects must be matched to coronary lesions. It has been shown that image fusion of morphological and functional images is superior to side-by-side analysis. Still, software for quantitative perfusion PET combined with CT angiography is rare. In this paper we present a new software tool for image fusion and visualization of quantitative perfusion PET and coronary morphology derived from CT angiography.MethodsIn our software, a PET uptake image is used for manual co-registration. Co-registration results are then applied to the functional data derived from compartment modelling. To evaluate the reproducibility of the manual co-registration, we calculated the deviation between a series of manual co-registrations performed on nine pairs of unregistered PET and CT datasets by five trained participants. Two dimensional transfer functions were used to highlight the coronary arteries from the CT study in the combined data sets.ResultsThe average Euclidian distances for three references points were between 3.7 and 4.1 mm. The maximum distance was 10.6 mm. By the use of the two dimensional transfer functions, coronary anatomy could be easily visualised either by user-interaction or automatically by use of neuronal networks.ConclusionsWith this approach it is possible to combine quantitative perfusion PET with coronary anatomy derived from CT angiography. Our first experiences indicate that manual image fusion with our tool is reproducible and that visualisation of the combined datasets is achieved within short time.

ZusammenfassungZielDie dynamische Perfusions-PET bietet gegenüber der Myokardszintigraphie den klinisch relevanten Vorteil einer quantitativen Perfusionsmessung. Dies führt zu einer besseren Erkennung von Mehrgefäßerkrankungen sowie dazu, dass nicht nur die führenden, sondern auch niedriggradigere Stenosen bezüglich ihrer Relevanz beurteilt werden können. Revaskularisierende Maßnahmen erfordern die korrekte Zuordnung von Perfusionsdefekt und verursachendem Gefäß. Es konnte gezeigt werden, dass die Bildfusion von morphologischer und funktioneller Information einer getrennten Beurteilung überlegen ist. In dieser Arbeit stellen wir eine neue Software zur Koregistrierung und Visualisierung von quantitativen PET-Perfusionsbildern mit der Koronarmorphologie aus einer CT-Angiographie vor.MethodikIn unserer Software verwenden wir ein PET-Uptake-Bild für die Koregistrierung mit dem CT-Datensatz. Die Ergebnisse der Koregistrierung werden dann auf die parametrische Oberfläche aus der Kompartmentmodellierung übertragen. Um die Reproduzierbarkeit der manuellen Koregistrierung zu evaluieren, berechneten wir die Abweichung der Ergebnisse von fünf erfahrenen Untersuchern an neun Paaren unregistrierter PET und CT-Datensätze. Wir verwenden zweidimensionale Transferfunktionen, um die Koronarien aus einer CT-Angiographie im kombinierten Datensatz hervorzuheben.ErgebnisseDer mittlere Abstand im Raum betrug für drei Referenzpunkte zwischen 3,7 und 4,1 mm, der maximale Abstand 10,6 mm. Durch Einsatz der zweidimensionalen Transferfunktionen konnten die Koronarien problemlos in den kombinierten Datensätzen visualisiert werden.SchlussfolgerungenMit der von uns vorgestellten Methode ist es möglich, eine quantitative Perfusions-PET kombiniert mit der Koronaranatomie aus einer CT-Angiographie darzustellen. Unsere ersten Ergebnisse zeigen, dass die manuelle Koregistrierung mit unserem Werkzeug reproduzierbar und eine kombinierte Visualisierung der kombinierten Datensätze in kurzer Zeit möglich ist.