Spectral CT imaging-based quantification of iodized oil retention following chemoembolization: phantom and animal studies

Abstract

Purpose: To evaluate the accuracy of iodine quantification using spectral CT and the potential of quantitative iodized oil analysis as an imaging biomarker of chemoembolization. Materials and Methods: A phantom of an artificial liver with six artificial tumors containing different amounts of iodized oil (0 to 8 vol%) was scanned by a spectral CT machine, and the iodized oil density (mg/mL) and Hounsfield unit (HU) values were measured. Furthermore, VX2 hepatoma was induced in 23 rabbits. After chemoembolization using iodized oil chemoemulsion, the rabbits were scanned by a spectral CT scanner. The accumulation of iodized oil in the tumor was quantified in terms of iodized oil density and HU, and the performances in predicting a pathological complete response (CR) were evaluated by receiver operating characteristic curve analyses. Results: The mean difference between true iodine densities and spectral image-based measurements was 0.5 mg/mL. The mean HU was highly correlated with the mean iodine density (r2 = 1.000, p < .001). In the animal study, a pathological CR was observed in 17 out of 23 rabbits (73.9%). The area under the curve values of iodine and HU measurements ranged from .863 to .882. A tumoral iodine density of 3.57 mg/mL, which corresponds to 0.7 vol% iodized oil in the tumor, predicted a pathological CR with a sensitivity of 70.6% and a specificity of 100.0%. Conclusion: Spectral CT imaging has a potential to predict tumor responses after chemoembolization by quantitatively assessing iodized oil in targets.

목적 : 스펙트럼 CT를 이용한 요오드 정량화의 정확성과 화학 색전술의 영상화 바이오 마커로서 요오드화 기름 침착 정량 분석의 잠재력을 평가하고자 한다. 재료 및 방법 : 서로 다른 양의 요오드화 기름 (0 - 8 vol%)을 포함하는 6 개의 인공 종양이 있는 간 팬텀을 만들었다. 이를 스펙트럼 CT로 촬영하여 요오드화 기름 밀도 (mg/mL) 및 Hounsfield unit (HU) 값을 측정하였다. 또한, 23 마리의 토끼에 VX2 간종을 이식하였다. 요오드화 기름-항암제 혼합물을 사용한 화학 색전술 후, 토끼를 스펙트럼 CT로 촬영하였다. 종양 내 요오드화 기름의 침착을 요오드화 기름의 밀도 및 HU로 정량화하였고, 병리학적 완전 반응의 예측은 receiver operating characteristic 곡선 분석으로 평가되었다. 결과 : 실제 요오드 밀도와 스펙트럼 이미지 기반 측정의 평균 차이는 0.5 mg/mL였다. 평균 HU는 평균 요오드 밀도 (r2 = 1.000, p <.001)와 높은 상관관계가 있었다. 동물 연구에서 23마리 토끼 중 17마리 (73.9 %)에서 병리학적 완전 반응을 보였다. 요오드와 HU 측정 값의 곡선 아래 면적은 .863에서 .882 사이였다. 종양의 요오드화 기름의 0.7 vol%에 해당하는 3.57 mg/mL의 요오드 밀도는 70.6 %의 민감도와 100.0 %의 특이도를 가진 병리학적 완전 반응을 예측했다. 결론 : 스펙트럼 CT 영상은 표적의 요오드화 기름을 정량적으로 평가하여 화학 색전술 후 종양 반응을 예측할 수 있는 잠재력을 가지고 있다.