Radiation-induced lung injury on PET/CT: Analysis of FDG uptake response within specific isodose regions of irradiation in non-small cell lung cancer patients

Abstract

Objective: Inflammatory response associated with radiation-induced lung injury (RILI) results in an increased 18F-fluorodeoxyglucose (FDG) uptake on positron emission tomography/computed tomography (PET/CT). In this study, we aimed to analyze the degree of FDG uptake within specific isodose regions (IR) of the irradiated lung using standardized uptake value (SUV) measurements, and to correlate posttreatment FDG uptake with radiotherapy (RT) dose parameters, patient characteristics and the imaging time interval after RT completion. Material and Methods: Data from 30 patients with non-small cell lung cancer (NSCLC) who underwent FDG PET/CT imaging at least 12 weeks (72-668 days) after completion of RT were evaluated. In each patient, side-by-side visual registration of the treatment planning CT slices including IR curves with the corresponding PET/CT slices was performed. Using SUV measurements, FDG uptake levels were analyzed within specific IRs of the irradiated lung. The statistical difference between SUVmax of each IR was determined. The RT dose parameters, patient characteristics and time interval between RT and PET/CT were tested for correlation with SUVmax of IRs. Results: The mean SUVmax in the IRs of the lung that received 2000-4000cGy was 1.51 +/- 0.66 (mean +/- SD) (mm-max: 0.69-2.84), 4000-6000cGy was 2.67 +/- 1.16 (min-max: 0.71-6.0), and >6000Gy was 3.55 +/- 1.09 (min-max: 1.2-5.72). We found statistically significant differences between the SUVmax values of all IRs (SUV2000 vs. SUV4000, p = 0.001; SUV2000 vs. 6000, p = 0.002; SUV4000 vs. 6000, p = 0.001). No statistically significant correlation was found between SUVmax and the other variables. Conclusion: The findings of this study showed that, although some overlap occurs between IRs, the degree of radiation-related parenchymal FDG uptake gets higher with increasing dose levels. Persistent high FDG uptake levels may be observed in radiation fibrosis areas on PET/CT even several months after RT.

Amaç: Radyasyona bağlı akciğer hasarı (RBAH) ile ilişkili inflamatuvar yanıt pozitron emisyon tomografisi/bilgisayarlı tomografide (PET/BT) artmış 18F-florodeoksiglukoz (FDG) tutulumu ile sonuçlanır. Bu çalışmada, standardize tutulum değeri (standard uptake value; SUV) ölçümlerini kullanarak ışınlanmış akciğerin belirli izodoz alanlarında (İA) FDG tutulumunun derecesini incelemeyi ve tedavi sonrası FDG tutulumu ile radyoterapi (RT) doz parametreleri, hasta özellikleri ve RT tamamlandıktan sonra görüntüleme zamanı aralığı arasında bağıntı kurmayı amaçladık. Gereç ve Yöntemler: RT tamamlandıktan en az 12 hafta (72-668 gün) sonra FDG PET/BT yapılan küçük hücreli dışı akciğer kanserli (KHDAK) 30 hastanın verileri değerlendirildi. Her hastada, PET/BT kesitlerine karşılık gelen ve İA eğrilerini içeren tedavi planlama BT kesitlerinin yan yana görsel kaydı yapıldı. SUV ölçümleri kullanılarak, ışınlanmış akciğerin belirli İA içindeki FDG tutulum düzeyleri incelendi. Her ışınlanmış bölgenin SUVmax arasındaki istatistiksel fark belirlendi. İAnın SUVmax ile korelasyonu için RT doz parametreleri, hasta özellikleri ve RT ile PET/BT arasındaki zaman aralığı istatistiksel olarak test edildi. Bulgular: 2000-4000 cGy alan akciğer İAdaki ortalama SUVmax 1.51 ± 0.66 (mean ± SS) (min-max: 0.69-2.84) idi, 4000-6000 cGy ve >6000 alanlarda sırasıyla 2.67 ± 1.16 (min-max: 0.71-6.0) ve 3.55 ± 1.09 (min-max: 1.2-5.72) idi. Tüm İAnın SUVmax değerleri arasında istatistiksel olarak anlamlı farklar bulduk (SUV2000 ile SUV4000, p= 0.001; SUV2000 ile SUV6000, p= 0.002; SUV4000 ile SUV6000, p=0.001). SUVmax ve diğer değişkenler arasında istatistiksel olarak anlamlı ilişki bulunmadı. Sonuç: Bu çalışmanın sonuçları, izodoz alanları arasında bir miktar çakışma olmakla birlikte, radyasyonla ilişkili parankimal FDG tutulumunun derecesinin artan dozlarla arttığını göstermiştir. RT bitiminden aylar sonra bile, radyasyona bağlı fibrozis gelişen alanlarda yüksek düzeylerde FDG tutulumunun sebat ettiği görülebilmektedir.