Comparison of perfused volume segmentation based on cone-beam CT versus 99mTc-MAA SPECT/CT for treatment dosimetry before selective internal radiation therapy using 90Y-glass microspheres

Purpose: to compare the reliability and accuracy of the pre-treatment dosimetry predictions using cone- beam CT (CBCT) versus 99mTc-labeled macroaggregated albumin (MAA) SPECT/CT for perfused volume segmentation in patients with hepatocellular carcinoma treated by selective internal radiation therapy (SIRT) using 90Y-glass microspheres. Materials and methods: fifteen patients (8 men, 7 women) with a mean age of 68.3 ± 10.5 [SD] years (range: 47–82 years) who underwent a total of 17 SIRT procedures using 90Y-glass microspheres for unresectable hepatocellular carcinoma from December 2014 to June 2019 were retrospectively included. Pre-treatment dosimetry data were calculated from 99mTc-MAA SPECT/CT using either CBCT or 99mTc-MAA SPECT/CT to segment the perfused volumes. Post-treatment dosimetry data were calculated using 90Y imaging (SPECT/CT or PET/CT). The whole liver, non-tumoral liver, and tumor volumes were segmented on CT or MRI data. The mean absorbed doses of the tumor (DT), non-tumoral liver, perfused liver (DPL) and perfused non-tumoral liver were calculated. Intra- and interobserver reliabilities were investigated by calculating Lin’s concordant correlation coefficients (\uD835\uDF0Cc values). The differences (biases) between pre- and post-treatment dosimetry data were assessed using the modified Bland– Altman method (for non-normally distributed variables), and systematic bias was evaluated using Passing–Bablok regression. Results: the intra- and interobserver reliabilities were good-to-excellent (\uD835\uDF0Cc 0.80–0.99) for all measures using both methods. Compared with 90Y imaging, the median differences were 5.8 Gy (IQR: −12.7; 16.1) and 5.6 Gy (IQR: −13.6; 10.2) for DPL-CBCT and DPL-99mTc-MAA SPECT/CT, respectively. The median differences were 1.6 Gy (IQR: −29; 7.53) and 9.8 Gy (IQR: −28.4; 19.9) for DT -CBCT and DT -99mTc-MAA SPECT/CT respectively. Passing– Bablok regression analysis showed that both CBCT and 99mTc-MAA SPECT/CT had proportional biases and thus tendencies to overestimate DT and DPL at higher post-treatment doses. Conclusion: CBCT may be a reliable segmentation method, but it does not significantly increase the accuracy of dose prediction compared with that of 99mTc-MAA SPECT/CT. At higher doses both methods tend to overestimate the doses to tumors and perfused livers.
Objectif : comparer la fiabilité et la précision des prédictions dosimétriques pré-thérapeutiques obtenues en utilisant le volume perfusé du cone-beam CT (CBCT), par rapport à celui évalué grâce à la tomographie par émission monophotonique (TEMP/TDM) après injection de macroagrégats d’albumine humaine (MAA) marqués au technétium-99 métastable (99mTc), chez des patients atteints de carcinomes hépatocellulaires traités par microsphères en verre chargées d’yttrium-90 (90Y). Matériel et méthodes : 17 procédures de radiothérapie interne sélective ont été analysées de façon rétrospective. La dosimétrie pré-thérapeutique a été réalisée à partir de la TEMP/TDM aux 99mTc-MAA en utilisant soit le CBCT soit la TEMP/TDM aux 99mTc-MAA pour définir le volume perfusé. La dosimétrie post-thérapeutique a été effectuée en utilisant la TEMP/TDM ou TEP/TDM aux microsphères chargées d’yttrium-90. Le foie total, le foie sain, et le volume tumoral ont été segmentés en utilisant une imagerie anatomique (TDM ou IRM). Les doses moyennes absorbées à la tumeur (DT), et au foie perfusé (DPL) ont été calculées. La répétabilité et la reproductibilité inter-observateur ont été estimées par le coefficient de concordance de Lin (\uD835\uDF0Cc). Les différences des doses absorbées entre la dosimétrie pré et post-thérapeutique ont été appréciées par une méthode de Bland et Altman adaptée (pour des variables non normées). Une recherche de biais proportionnel a été effectuée par une régression de Passing et Bablok. Résultats : la répétabilité et la reproductibilité inter-observateur étaient bonnes à excellentes (\uD835\uDF0Cc 0.80-0.99) pour toutes les mesures réalisées utilisant les deux méthodes. Par comparaison à la dosimétrie post-thérapeutique, les différences médianes (Q1 ; Q3) étaient de 5.8 Gy (-12.7 ; 16.1) et 5.6 Gy (-13.6 ; 10.2) pour la DPL-CBCT et DPL-99mTc-MAA-TEMP/TDM, respectivement. Les différences médianes étaient de 1.6 Gy (-29 ; 7.53) et 9.8 Gy (-28.4 ; 19.9) pour la DT-CBCT et DT-99mTc-MAA-TEMP/TDM, respectivement. Les deux méthodes d’évaluation dosimétrique pré-thérapeutique étaient impactées par un biais proportionnel, avec une tendance à la surestimation de la DPL et DT aux doses les plus élevées. Conclusion : le CBCT semble être une méthode fiable pour la segmentation du volume perfusé en dosimétrie pré-thérapeutique mais n’améliore pas la précision de la prédiction dosimétrique par rapport à la TEMP/TDM aux 99mTc-MAA.