Importance of attenuation correction in PET/MR image quantification: Methods and applications

Abstract

The generation of accurate attenuation correction (AC) maps is a basic step to allow for quantitative PET/MR imaging. However, generating MR-based AC maps is a challenge because there is no direct relationship between the PET attenuation coefficients (μ) and the intensity of the MR signal, contrary to what happens with the intensity of CT images. In fact, ignoring the bone causes a distorted and biased distribution of the calculated SUV values. To solve this problem, several MR-based AC methods have been proposed in the literature. In this paper we describe how these methods work, and the challenge they faced to translate into full body applications. Currently, in research environments, the accuracy of AC methods is no longer a limiting factor to solve in order to carry out quantitative in vivo molecular imaging studies. However, many of these methods present a series of limitations for their real implementation in the clinical practice due to insufficient clinical validation and the difficulty of their implementation in a real environment (as described in the examples of clinical applications). Thus, we need the PET/MR community to work on the standardization of the use and assessment of different AC methods. In this scenario, the opening and access by vendors to the implementation of new AC methods in their PET/MR scanners plays a crucial role.

Resumen

La generación de mapas precisos para corrección de atenuación (AC) es un paso básico para la cuantificación en PET/RM. No obstante, construir mapas de AC basados en RM es un desafío, ya que no existe una relación directa entre los coeficientes de atenuación PET (μ) y la intensidad de la señal RM, al contrario de lo que sucede con la intensidad de las imágenes de TC. De hecho, ignorar el hueso causa una distribución distorsionada y sesgada de los valores SUV calculados. Para solventar esta problemática se han propuesto diversos métodos de AC basados en RM. En este artículo describimos cómo funcionan estos métodos, y el desafío que ha supuesto su traslación a aplicaciones de cuerpo completo. A día de hoy, en entornos de investigación, la precisión de los métodos de AC ya no supone un factor limitante a resolver para poder llevar a cabo estudios de imagen molecular in vivo cuantitativos. Sin embargo, muchos de estos métodos presentan una serie de limitaciones de cara a su implementación real en la práctica clínica, debido a una insuficiente validación clínica y la dificultad de su implementación en un entorno real (como describimos en los ejemplos de aplicaciones clínicas). Para ello, necesitamos que la comunidad PET/RM trabaje en la estandarización del uso y de la evaluación de diferentes métodos de AC. En este escenario, la apertura por parte de los proveedores a la implementación de nuevos métodos de AC en sus escáneres PET/RM desempeña un papel crucial.