Probleme der SUV-Quantifizierung in der Positronenemissionstomografie und mögliche Lösungswege/Problems of SUV Quantification in Positron Emission Tomography and Possible Solutions

Die Genauigkeit und Reproduzierbarkeit des Standardized Uptake Value (SUV) zur quantitativen Auswertung von Ganzkörper-PET/CT-Untersuchungen wird von messtechnischen und biologischen Faktoren beeinflusst, welche die Aussagekraft des SUV einschränken, insbesondere seine Eignung als Surrogat des Glukosemetabolismus in der FDG-PET. In messtechnischer Hinsicht wird der SUV unmittelbar von der Güte der Kreuzkalibrierung zwischen PET-Gerät und Dosiskalibrator wie auch von der Genauigkeit des Patientengewichts beeinflusst. Adäquate Qualitätskontrolle vorausgesetzt können diese Einflussgrößen aber beherrscht werden. Eine grundsätzliche Beschränkung bei kleinen Läsionen stellen Partialvolumeneffekte dar, welche sich gar nicht oder nur mit ungenügender Verlässlichkeit korrigieren lassen. Bei Läsionsgrößen unterhalb etwa des 3-Fachen der räumlichen Auflösung ist eine sinnvolle SUV-Bestimmung nur noch sehr bedingt möglich. Neben messtechnischen Faktoren beeinflussen 2 biologische Effekte maßgeblich die Verlässlichkeit der SUV-Bestimmung, zum einen die nicht unbeträchtliche Zeitabhängigkeit des SUV, zum anderen die Tatsache, dass der SUV sich proportional zum gegebenen Tracerangebot im arteriellen Blut ändert, wobei Letzteres selbst nach Normierung auf SUV-Einheiten eine beträchtliche Variabilität zwischen verschiedenen Untersuchungen aufweist. Diese biologischen Faktoren führen zu einer schlechten Test/Retest-Stabilität des SUV, was insbesondere nachteilig für Verlaufsuntersuchungen oder die schwellwertbasierte Unterscheidung zwischen benignen und malignen Läsionen ist. Beide Effekte können durch den Übergang vom SUV zum Tumor-zu-Blut Standard Uptake Ratio (SUR) eliminiert werden. Der SUR ist bildgestützt leicht zu bestimmen, sofern ein großes Gefäß (Aorta, Herzventrikel) in der Untersuchung miterfasst wird. Der Scanzeit-korrigierte SUR weist eine im Vergleich zum SUV deutlich verbesserte lineare Korrelation zur metabolischen Umsatzrate auf, wodurch sich die diagnostische Aussagekraft der PET erhöht, wie erste klinische Studien belegen.

Abstract
Accuracy and reproducibility of the Standardized Uptake Value (SUV) for quantitative evaluation of whole body PET/CT investigations is influenced by technical and biological factors which limit its value, notably suitability of the SUV as a surrogate of glucose metabolism in FDG PET. On the technical side the SUV is directly influenced by the quality of the cross calibration between the PET system and the dose calibrator as well as by accuracy of the assumed patient weight. Given adequate quality control these factors can be handled. A principal limitation in small lesions are partial volume effects, which cannot be corrected at all or only with insufficient reliability. For lesion sizes below approximately three times the given spatial resolution a meaningful SUV determination is only possible with substantial reservations. Beside the technical factors, 2 biological factors strongly influence the reliability of SUV determination, the notable time dependency of the SUV on the one hand and on the other hand the fact that the SUV changes in proportion to the given tracer supply in the arterial blood, where the latter exhibits substantial variability even after normalization to SUV units. These biological factors lead to poor test/retest stability of the SUV which is especially disadvantageous for follow-up investigations or threshold based discrimination between benign and malign lesions. Both effects can be eliminated by a transition from SUV to the tumor to blood Standard Uptake Ratio (SUR). Image-based determination of the SUR is easy, provided a large vessel (aorta, heart ventricle) is covered by the investigation. In comparison to SUV, the scantime corrected SUR exhibits a distinctly improved linear correlation to the metabolic uptake rate which increases the diagnostic power of PET as could be demonstrated in first clinical studies.