Les limites du SUV Understanding the limitations of SUV

Mise au point
Les limites du SUV
Understanding the limitations of SUV
Ire
`ne Buvat
Laboratoire d’imagerie fonctionnelle, U678 Inserm, CHU Pitie
´-Salpe ˆtrie `re, 91, boulevard de l’Ho ˆpital, 75634 Paris cedex, France
Rec¸u le 12 mars 2007 ; accepte
´le 13 mars 2007
Disponible sur Internet le 6 avril 2007
Re
´sume ´
La valeur de fixation normalise
´e (SUVen anglais pour Standardized Uptake Value) est l’index le plus commune ´ment utilise ´pour caracte ´riser la
fixation du fluorode
´oxyglucose (FDG) en tomographie par e ´mission de positons (TEP). Pour appre ´cier a `sa juste valeur le potentiel et les limites du
SUV, cet article part de sa de
´finition, explique les diffe ´rentes e ´tapes de son calcul, ainsi que le rapport entre SUVet taux de me ´tabolisme du glucose.
Cette analyse permet de re
´pertorier les approximations et les sources d’erreurs qui font que le SUV ne repre ´sente pas le taux de me ´tabolisme du
glucose. Elle explique aussi pourquoi, malgre
´les approximations inhe ´rentes a `son calcul, le SUV est utile a `la pratique clinique et reste l’index de
re
´fe ´rence pour caracte ´riser quantitativement les re ´sultats d’un examen TEP au FDG. Elle sugge `re enfin des pistes qui permettraient d’ame ´liorer la
caracte
´risation du me ´tabolisme du glucose en imagerie TEP au FDG.
#2007 Elsevier Masson SAS. Tous droits re
´serve ´s.
Abstract
The standardized uptake value (SUV) is the most used index to characterize the Fluorine-18-fluorodeoxyglucose (FDG) uptake in Positron
Emission Tomography (PET). To better understand the potential of this index and its limitations, this article starts from the SUV definition, explains
the different steps used to calculate the SUV, and shows the relationship between the SUV and the glucose metabolic rate. This analysis
demonstrates the approximations and the sources of errors explaining why the SUV does not accurately represent the glucose metabolic rate. We
also discuss why, despite the limitations of the SUV, it is useful in clinical routine and is currently the reference index used to roughly characterize
the glucose metabolic rate. Finally, some ideas are presented that could facilitate the accurate characterization of the glucose metabolic rate from
FDG PET scans in the future.
#2007 Elsevier Masson SAS. All rights reserved.
Mots cle
´s: Tomographie d’e
´mission de positons ; SUV ; Quantification ; Me ´tabolisme ; Glucose
Keywords: Positron Emission Tomography; Standardized Uptake Value; Quantification; Metabolism; Glucose
1. Introduction
La valeur de fixation normalise
´e (SUV en anglais pour
Standardized Uptake Value) est l’index le plus commune
´ment
utilise
´pour caracte ´riser la fixation du fluorode ´oxyglucose
(FDG) en tomographie par e
´mission de positons (TEP).
Cet index, correspondant a
`la fixation d’un traceur quelconque
normalise
´eparladoseinjecte ´e au patient rapporte ´ea `
la masse du patient, a e
´te ´utilise ´de `s1941[1],etfutalors
de
´signe ´sous le nom de rapport d’absorption diffe ´rentielle.
Son utilisation en TEP date des anne
´es 1980 [2].Depuis,la
fiabilite
´de cet index ainsi que sa signification ont fait l’objet de
nombreux de
´bats (e.g., [3–5]). Pour appre ´cier a `sa juste valeur
le potentiel et les limites du SUV, cet article part de sa
de
´finition, explique les diffe ´rentes e ´tapes de son calcul, ainsi
quelerapportentreSUVettauxdeme
´tabolisme du glucose.
Cette analyse permet de re
´pertorier les approximations et les
sources d’erreurs qui fontqueleSUVnerepre
´sente pas le taux
de me
´tabolisme du glucose. Elle explique aussi pourquoi,
malgre
´les approximations inhe ´rentes a `son calcul, le SUV est
utile a
`la pratique clinique et reste l’index de re ´fe ´rence
pour caracte
´riser quantitativement les re
´sultats d’un examen
TEP au FDG.
http://france.elsevier.com/direct/MEDNUC
Me
´decine Nucle ´aire 31 (2007) 165–172
Adresse e-mail : [email protected].
0928-1258/$ – see front matter #2007 Elsevier Masson SAS. Tous droits re
´serve ´s.
doi:10.1016/j.mednuc.2007.03.003

2. De
´finition du SUV
Dans sa de
´finition la plus classique, le SUV se calcule
comme le rapport de la fixation dans un tissu d’inte
´re ˆt
(en kBq/mL) a
`un instant donne ´a `la dose injecte ´e au patient
(en kBq) rapporte
´ea `son volume (en mL). En supposant que
le patient a une masse volumique de 1 g/mL, le SUV est calcule
´
en pratique en rapportant la dose injecte
´e au poids du patient
(kBq/g) :
SUV ¼fixation dans le tissu d0int´
erˆ etðkBq=mLÞ=
½dose inject´ eeðkBqÞ=poidsðgÞ (1)
Le SUV est donc une quantite
´sans dimension, dont l’usage
fre
´quent est en particulier du
ˆa
`la simplicite ´de sa me ´thode de
calcul. Si le radiotraceur se re
´partissait uniforme ´ment dans tout
l’organisme, le SUV serait identique en tout point de
l’organisme et e
´gal a `un. Tout e ´cart du SUV a `1 traduit une
re
´partition non uniforme du radiotraceur dans le volume dans
lequel il s’est distribue
´.
Pour comprendre la signification exacte du SUV, ainsi que
les biais susceptibles d’affecter son estimation, nous examinons
successivement le nume
´rateur du SUV, qui repre ´sente la
concentration de FDG dans le tissu d’inte
´re ˆt, puis l’origine du
de
´nominateur, qui peut e ˆtre conside ´re ´comme un facteur de
normalisation.
3. Mesure de la concentration de FDG dans la tumeur
Le nume
´rateur du SUV est la concentration de FDG dans la
tumeur. Une estimation juste de cette concentration suppose
donc que l’on sache convertir une intensite
´de signal dans les
images TEP reconstruites en une concentration de radiotraceur.
Cette conversion repose sur une relation de proportionnalite
´
entre l’intensite
´du signal et la concentration de radiotraceur,
e
´tablie au moyen de l’acquisition d’un objet test dans lequel la
concentration de traceur est connue. Or, cette hypothe
`se de
proportionnalite
´n’est pas valide par de ´faut. Un certain nombre
de pre
´cautions concernant les corrections applique ´es aux
images, la reconstruction tomographique et la me
´thode de
mesure des concentrations doivent e
ˆtre prises pour qu’elle le soit.
3.1. Correction d’atte
´nuation
L’atte
´nuation des photons de 511 keV issus de l’annihila-
tion des positons introduit des biais quantitatifs majeurs dans
les images reconstruites, typiquement des sous-estimations
d’activite
´supe ´rieures a `70%.Lesimagesservanta `calculer des
concentrations de traceurs sont donc syste
´matiquement
corrige
´es de l’atte ´nuation, d’autant qu’une compensation de
l’atte
´nuation the ´oriquement exacte existe en TEP. Cependant,
la correction n’est souvent pas parfaite, notamment a
`cause des
erreurs dans l’estimation du milieu atte
´nuant. Par exemple,
quand les caracte
´ristiques du milieu atte ´nuant sont de ´duites
d’une tomodensitome
´trie du patient, le passage des valeurs des
coefficients d’atte
´nuation mesure ´es a `environ 70 keV (e ´nergie
effective des photons e
´mis par une source X de 140 kVp) aux
coefficients d’atte
´nuation a `511 keV (e ´nergie des photons
d’annihilation) doit prendre en compte la nature des tissus, et
pas seulement leur atte
´nuation a `l’e ´nergie de la tomodensi-
tome
´trie [6].Pourge ´ne ´rer des cartographies du milieu
atte
´nuant approprie ´e pour la correction d’atte
´nuation, il suffit
de segmenter les images tomodensitome
´triques en air, tissu
mou, et os, sauf en pre
´sence de produit de contraste, ou
`une
approche plus sophistique
´eestne ´cessaire [7].L’impact
pre
´cisdelame ´thode de correction d’atte ´nuation sur les
erreurs affectant les mesures de concentration d’activite
´
me
´rite d’e ˆtre e ´tudie ´plus avant, mais dans les petites tumeurs
dont la densite
´contraste avec celle des tissus environnants
(tumeurs pulmonaires par exemple), on peut s’attendre a
`
des diffe
´rences de SUV largement supe ´rieures a `10 % en
fonctiondelafac¸on dont la correction d’atte
´nuation est
re
´alise ´e[8].
3.2. Correction de la diffusion
En TEP 3D, plus de 50 % des coı
¨ncidences de
´tecte ´es sont
des coı
¨ncidences diffuse
´es. Il est donc indispensable de corriger
la diffusion, et une correction de la diffusion (parfois incluse
dans une correction du « bruit de fond ») est toujours propose
´e
sur les consoles. Il n’existe pas de correction exacte, mais
plusieurs corrections approche
´es. Par conse ´quent, les me ´thodes
mises en œuvre varient suivant les constructeurs. Globalement,
ces me
´thodes sont efficaces et les erreurs re ´siduelles
d’estimation de l’activite
´apre `s correction de la diffusion (dans
des re
´gions non affecte ´es par l’effet de volumes partiel) sont
infe
´rieures a `15 % [9]. La variabilite
´des valeurs de SUV en
fonction de la me
´thode de correction de la diffusion mise en
œuvre n’a pas e
´te ´rapporte ´e.
3.3. Correction du mouvement
Pour des le
´sions situe ´es dans ou a `proximite ´d’organes
mobiles, les mesures de concentration dans les tumeurs sont
affecte
´es par le mouvement, qui introduit un « flou cine ´tique » :
le signal total e
´manant de la tumeur est re ´parti sur un plus grand
volume que le volume re
´el de la tumeur, qui correspond a `tout le
volume visite
´par la tumeur au cours du mouvement. En
conse
´quence, la concentration du traceur est sous-estime ´e,
puisque le volume dans lequel se trouve le traceur est surestime
´
[10]. De ce fait, les valeurs de SUV sont elles-me
ˆmes
sensiblement affecte
´es par la pre ´sence de mouvement [11].En
outre, cette sous-estimation de
´pend de la position de la tumeur
(dans une re
´gion plus ou moins mobile) et de l’amplitude du
mouvement, et est donc difficilement pre
´visible. Des techni-
ques de prise en compte du mouvement respiratoire, notam-
ment par synchronisation des acquisitions TEP a
`la respiration,
commencent a
`apparaı ˆtre [12]. Lorsque ces techniques seront
disponibles en routine, il sera ne
´cessaire d’e ´tudier la variation
des valeurs de SUV mesure
´es dans les tumeurs mobiles (par
exemple dans les tumeurs pulmonaires) suivant que le
mouvement sera compense
´ou non, et suivant la me ´thode de
compensation utilise
´e.
I. Buvat / Me
´decine Nucle ´aire 31 (2007) 165–172166

3.4. Correction de volume partiel
L’effet de volume partiel re
´sulte de la re ´solution spatiale
limite
´e dans les images TEP reconstruites. La re ´solution
spatiale limite
´e produit un e ´talement du signal dans les images :
par exemple, l’image d’un point est une tache. La quantite
´
totale de signal est pre
´serve ´e, mais le signal est re ´parti sur un
plus grand volume. Par conse
´quent, l’intensite ´maximale du
signal est sous-estime
´e. L’effet de volume partiel produit une
sous-estimation de l’activite
´dans les structures hyperfixantes
dont la dimension est infe
´rieure a `environ trois fois la re ´solution
spatiale dans les images reconstruites [13]. Par exemple, si la
re
´solution spatiale dans les images TEP reconstruites est
voisine de 8 mm, alors, les tumeurs dont la plus grande
dimension est infe
´rieure a `2,4 cm seront sensiblement affecte ´es
par l’effet de volume partiel, et la concentration d’activite
´dans
ces tumeurs sera sous-estime
´e. La sous-estimation de
l’intensite
´maximale du signal par le processus d’e ´talement
est d’autant plus importante que la tumeur est petite. Ainsi, sans
correction de volume partiel, des tumeurs de diffe
´rentes tailles
mais de me
ˆme concentration seront vues avec des concentra-
tions diffe
´rentes. L’effet de volume partiel peut introduire des
biais tre
`s importants, supe ´rieurs a `50 % [8,14,15], dans
l’estimation de la concentration de traceur dans les tumeurs, et
ces biais sont difficilement pre
´visibles, car ils de ´pendent de la
taille de la tumeur, de l’activite
´environnante, et de la re ´solution
spatiale dans les images reconstruites. Des e
´tudes sugge `rent
que la prise en compte de la taille des tumeurs dans l’estimation
des SUV ame
´liore la fiabilite ´des mesures de SUV [16]. Des
techniques de correction de volume partiel plus sophistique
´es
ame
´liorent et re ´duisent indiscutablement les biais d’estimation
de la concentration de radiotraceur [17,18]. Avec le mouve-
ment, l’effet de volume partiel est incontestablement le
phe
´nome `ne qu’il faut traiter en priorite ´pour espe ´rer mesurer
plus justement la concentration de FDG dans les tumeurs.
Malheureusement, aucune me
´thode de correction de volume
partiel n’est actuellement propose
´e sur les consoles des
constructeurs.
3.5. Optimisation de la reconstruction tomographique
L’algorithme de reconstruction tomographique mis en
œuvre et les parame
`tres qu’il utilise (par exemple, nombre
d’ite
´rations, filtre) conditionnent directement la re ´solution
spatiale des images reconstruites et le niveau de bruit dans ces
images. Or, ces caracte
´ristiques des images affectent l’intensite ´
du signal mesure
´au niveau de la tumeur, qu’elle soit estime ´een
conside
´rant la valeur de pixel maximale (auquel cas la mesure
est essentiellement sensible au niveau de bruit dans les images)
ou en conside
´rant la valeur moyenne dans une re ´gion (auquel
cas la mesure est surtout sensible a
`la re ´solution spatiale, via
l’effet de volume partiel). Les valeurs de SUV mesure
´es
de
´pendent donc de la reconstruction utilise ´e[19–21]), et cela
est d’autant plus vrai que la mesure s’effectue a
`partir de la
valeur du pixel pre
´sentant la valeur la plus e ´leve ´e dans la
tumeur, tre
`s sensible au niveau de bruit dans les images
(cf Section 3.6).
3.6. Me
´thode de mesure et de trace ´de re ´gions d’inte ´re
ˆt
pour estimer le SUV
Il n’existe actuellement pas de consensus sur la meilleure
fac¸on de mesurer la concentration d’activite
´dans une tumeur, et
en particulier sur la re
´gion d’inte ´re ˆta `conside ´rer pour effectuer
cette mesure. Une approche classique consiste a
`conside ´rer la
valeur maximale mesure
´e dans la tumeur. Cette approche a
l’avantage de re
´duire l’effet de volume partiel, puisqu’en
l’absence de bruit dans les images, la valeur maximale est la
valeur sous-estimant le moins la valeur re
´elle de la fixation.
Malheureusement, les images sont bruite
´es. Par conse ´quent, la
valeur maximale mesure
´e peut e ˆtre soit supe ´rieure soit
infe
´rieure a `la valeur non bruite ´e, et a `la valeur re ´elle de
fixation. Le biais de
´pend donc fortement du niveau de bruit.
Pour limiter la sensibilite
´des mesures au bruit, une approche
alternative consiste a
`mesurer la valeur moyenne de la
fixation dans une re
´gion « tumorale ». La difficulte ´est alors
de de
´limiter cette re ´gion « tumorale », et plusieurs me ´thodes
ont actuellement cours. Cette re
´gion peut e ˆtre de ´finie comme
incluant tous les pixels dont la valeur est supe
´rieure a `X % de la
valeur maximale dans la tumeur (ou
`X est typiquement compris
entre 50 et 75). Elle peut aussi e
ˆtre trace ´e manuellement, soit
sur les images TEP, soit sur la tomodensitome
´trie et e
ˆtre ensuite
reporte
´e sur les images TEP. La manie `re de de ´finir la re ´gion a
un impact direct sur les valeurs de fixation mesure
´es, et donc sur
le SUV, avec des e
´carts qui peuvent aller jusqu’a `50 % entre les
valeurs obtenues pour diffe
´rentes re ´gions d’inte ´re ˆt[15,21].
Tous les phe
´nome `nes e ´voque ´s ci-dessus (correction de
l’atte
´nuation, de la diffusion, du mouvement, de l’effet de
volume partiel, technique de reconstruction tomographique et
me
´thode de mesure de la fixation) affectent directement les
valeurs de fixation estime
´es, et donc les valeurs de SUV. Le
cumul de ces sources de biais et d’impre
´cision fait que les
valeurs de SUVestime
´es peuvent varier significativement selon
le protocole d’acquisition des donne
´es, de reconstruction et de
mesure [8,15]. Cette variabilite
´est dommageable puisqu’elle
perturbe les e
´tudes multicentriques, ou les me ´ta-analyses de
re
´sultats. Pour ame ´liorer cette situation, une approche simple et
qui pourrait cependant s’ave
´rer efficace consisterait a `re ´aliser
syste
´matiquement une mesure sur un fanto ˆme standard,
contenant par exemple des sphe
`res de diffe ´rentes tailles
simulant des tumeurs, plonge
´es dans un niveau d’activite ´
moindre. L’acquisition des images d’un tel fanto
ˆme, et la
reconstruction des images, dans des conditions identiques a
`
celles re
´alise
´es chez les patients, permettraient de caracte ´riser
pre
´cise ´ment les biais affectant les mesures de fixation dans les
conditions d’ope
´ration en clinique. Le fait de citer syste ´-
matiquement les re
´sultats de telles mesures, avant de rapporter
les re
´sultats de mesures effectue ´es chez des patients,
permettrait au moins d’e
´clairer l’interpre ´tation des re ´sultats.
Ide
´alement, ces mesures pourraient me ˆme e ˆtre utilise ´es pour
« normaliser » les re
´sultats avant de les inclure dans une e ´tude
multicentrique ou une me
´ta-analyse. Une approche allant dans
ce sens reste cependant a
`proposer. Sans une telle norma-
lisation, il est e
´vident que la puissance des e ´tudes multi-
centriques et des me
´ta-analyses est conside ´rablement re ´duite
I. Buvat / Me
´decine Nucle ´aire 31 (2007) 165–172 167

par la dispersion des re
´sultats induite par la varie ´te ´des
me
´thodes d’acquisition et de traitement des donne ´es TEP.
4. De
´termination du me ´tabolisme du glucose a `partir de
la fixation du radiotraceur mesure
´e dans le tissu
d’inte
´re ˆt
On comprend aise
´ment que la fixation du radiotraceur dans
le tissu d’inte
´re ˆt, et donc le taux de me ´tabolisme du glucose,
de
´pendent de la quantite ´de radiotraceur mis a `disposition de ce
tissu. Ainsi, pour interpre
´ter une fixation, il est ne ´cessaire de la
normaliser par cette quantite
´. C’est le ro ˆle du de ´nominateur
dans la formule du SUV (Eq. (1)). Cette normalisation est
extre
ˆmement simple dans la de ´finition classique du SUV,
puisque la fixation est rapporte
´e directement a `la quantite ´de
traceur administre
´au patient divise ´e par le poids du patient.
Pour mieux appre
´hender le caracte `re simpliste de cette
normalisation, il est ne
´cessaire de revenir au mode `le exact
de la distribution du traceur, ici le FDG, dans l’organisme, qui
de
´crit le lien entre la fixation tumorale et le me ´tabolisme du
FDG. L’examen de ce mode
`le permet de comprendre les
simplifications, et leurs conse
´quences, qui conduisent a `la
de
´finition du SUV.
4.1. Le mode
`le de mesure du me ´tabolisme du glucose
La me
´thode la plus pre ´cise pour estimer correctement
le me
´tabolisme du glucose ne ´cessite d’une part d’acque ´rir
une se
´rie d’images au cours du temps, pour mesurer l’e ´volution
du traceur dans la tumeur, et d’autre part de mesurer le FDG
mis a
`disposition de la tumeur via des pre ´le `vements arte ´riels
re
´pe ´te ´s.
Rappelons que me
ˆme en se donnant les moyens de
re
´soudrecemode `le, via l’acquisition d’une se ´rie d’images
dynamiquesetlamesuredelafonctiond’entre
´earte ´rielle, si
les mesures de concentration de FDG sont biaise
´es par les
phe
´nome `nes explicite ´sa `la Section 3,alors,lesre ´sultats de
l’analyse cine
´tique, aussi sophistique ´e soit-elle, seront aussi
biaise
´s.
Une description comple
`te du processus de me ´tabolisme du
glucose ne
´cessite un mode `le impliquant quatre constantes
d’e
´change, qui sont respectivement k
1
et k
2
,de
´crivant le
transport du FDG vers et en dehors de membranes cellulaires
ou des capillaires, k
3
repre
´sentant le taux de phosphorylation
du FDG, et k
4
correspondant au taux, suppose
´constant, de
de
´phosphorylation du FDG [22]. En outre, une constante
localise
´e (LC pour « lumped constant », sans dimension) doit
aussi e
ˆtre inte ´gre ´eaumode `le pour rendre compte de la
diffe
´rence de transport et de phosphorylation existant entre le
glucoseetleFDG(cfSection5).Laconstantedede
´phos-
phorylation est le plus souvent ne
´glige ´e, ce qui est le ´gitime
dans les tumeurs ou
`l’activite
´phosphatase est faible. De plus, il
ae
´te ´montre ´que la prise en compte de k
4
conduit a
`une
surestimation de taux de me
´tabolisme du glucose quand le
mode
`le est applique ´a `un tissu he ´te ´roge `ne (ce qui est toujours le
cas en pratique) en l’absence de de
´phosphorylation [22].Le
mode
`le a `trois constantes d’e ´change (ne rendant pas compte de
la de
´phosphorylation) permet d’exprimer la concentration
de FDG dans la re
´gion d’inte ´re ˆt(kBqmL
1
)a
`un instant t par :
FDGðtÞ¼K
iZt
0
CbðtÞdtþVbCbðtÞ(2)
ou
`K
iest le de
´bit entrant net du FDG en min
1
(K
i¼k1k3=ðk2þk3Þ), C
b
(t) repre
´sente la concentration san-
guine de FDG a
`un instant t (kBqmL
1
), et V
b
repre
´sente la
fraction de volume sanguin dans la re
´gion d’inte ´re ˆt (sans
dimension). Le taux de me
´tabolisme du glucose K
i
(mmolmL
1
min
1
)sede
´duit du taux de me ´tabolisme du
FDG, K
i(en min
1
), en divisant par la constante localise
´e
LC et en prenant en compte la concentration plasmatique de
glucose C
glu
(mmolL
1
):
Ki¼CgluK
i=LC (3)
La de
´termination pratique du taux de me ´tabolisme du
glucose consiste a
`ajuster les mesures de concentrations de
FDG a
`diffe ´rents instants FDG(t) dans la re ´gion d’inte ´re ˆtau
mode
`le de ´crit par l’Eq. (2), puis a `appliquer l’Eq. (3).
Il faut souligner que ce mode
`le suppose l’homoge ´ne ´ite ´des
tissus dans la re
´gion d’inte ´re ˆt conside ´re ´e. Cependant, les
re
´gions tumorales sont ge ´ne ´ralement tre `she ´te ´roge `nes, incluant
notamment des cellules tumorales, des cellules normales, des
structures vasculaires et des tissus ne
´crose ´s. Il est possible de
complexifier le mode
`le de ´crit ci-dessus pour prendre en compte
l’he
´te ´roge ´ne ´ite ´[23,24], mais l’apport de ces mode `les reste
encore a
`prouver.
La re
´solution du mode `le cine ´tique ci-dessus est actuellement
l’approche la plus comple
`te pour de ´crire le me ´tabolisme du
glucose. Elle donne en particulier acce
`s aux parame `tres k
1
,k
2
,
k
3
et k
4
. Cependant, elle est difficile a
`mettre en pratique
compte tenu de la ne
´cessite ´de mesurer la fonction d’entre ´e
arte
´rielle C
b
(t), et de re
´aliser une acquisition d’images
dynamique pour mesurer l’e
´volution de la concentration de
FDG au cours du temps FDG(t). C’est la raison pour laquelle le
SUV a e
´te ´propose ´pour estimer plus simplement le taux de
me
´tabolisme du glucose.
4.2. Du taux de me
´tabolisme du glucose au SUV
Le passage du taux de me
´tabolisme du glucose tel que
mesure
´par l’analyse cine ´tique comple `te de ´crite ci-dessus au
SUV implique un certain nombre de simplifications. La
description de ces simplifications permet de comprendre la
perte d’informations concernant le taux de me
´tabolisme du
glucose conse
´cutive a `l’usage du SUV. Quatre simplifications
majeures sous-tendent le calcul des SUV.
Une premie
`re simplification consiste a `ignorer l’e ´volution
temporelle de la fixation du FDG dans la tumeur, et a
`supposer
qu’au moment ou
`on re
´alise l’examen, la fixation de FDG
mesure
´e repre ´sente la quantite ´de FDG pie ´ge ´e dans la tumeur.
Or, cette fixation continue le plus souvent a
`augmenter
longtemps apre
`s les 60 minutes qui se ´parent ge ´ne ´ralement
l’injection du moment de re
´alisation de l’examen [25,26].Par
I. Buvat / Me
´decine Nucle ´aire 31 (2007) 165–172168

conse
´quent, dans la pratique de routine actuelle, la mesure de
SUV de
´pend ge ´ne ´ralement de l’instant auquel on re ´alise
l’examen.
Une seconde simplification consiste a
`supposer que la
fixation de FDG mesure
´e correspond au FDG me ´tabolise ´(c’est-
a
`-dire phosphoryle ´), c’est-a `-dire a `ne ´gliger le deuxie `me terme
de l’Eq. (2). Or, la fixation mesure
´e refle `te a `la fois le FDG
me
´tabolise ´mais aussi le FDG non me ´tabolise ´, qui se trouve par
exemple dans le sang irriguant la tumeur, dans les espaces inter-
cellulaires, ou me
ˆme dans les cellules. Si les images e ´taient
acquises plusieurs heures apre
`s l’injection du traceur, il est
probable que cette quantite
´de FDG non me ´tabolise ´e serait
ne
´gligeable, mais 60 minutes apre `s l’injection, ce n’est
pas toujours le cas, puisqu’elle peut varier entre 6 % et plus
de 60 % [27].
La simplification la plus grossie
`re concerne l’estimation de
la quantite
´de FDG disponible a `la tumeur lorsque l’examen est
re
´alise ´, c’est-a `-dire l’estimation du terme inte ´gral de l’Eq. (2).
Lors du calcul du SUV classique (Eq. (1)), on suppose
simplement que tous les tissus non tumoraux consomment une
quantite
´totale de FDG proportionnelle au poids du patient. Il
s’agit e
´videmment d’une approximation. Par exemple, la
graisse consomme moins de FDG que les autres tissus. Par
conse
´quent, pour deux patients de poids identiques pre ´sentant
une tumeur de me
ˆme activite ´glycolytique, davantage de FDG
sera rendu disponible a
`la tumeur chez le patient pre ´sentant le
plus de graisse, et les SUV mesure
´s seront donc plus e ´leve ´sque
chez le patient pre
´sentant moins de graisse. C’est la raison pour
laquelle il a e
´te ´propose ´de normaliser le SUV non plus par le
poids du patient, mais par sa masse maigre [28,29], mais cette
solution s’est e
´galement re ´ve ´le ´e peu satisfaisante [30]. Kim
et al. [31] ont aussi observe
´que le SUV classique (Eq. (1))e ´tait
syste
´matiquement plus e ´leve ´chez les sujets corpulents que
chez les sujets minces. Ils ont ainsi introduit une normalisation
du SUV non plus par le poids, mais par la surface corporelle,
solution qui a e
´te ´e ´tudie ´e plus avant notamment dans le
contexte pe
´diatrique [32].
Diverses e
´tudes mettent bien en e ´vidence la consommation
variable de FDG en fonction du type de tissus [33,34],
de
´montrant le caracte `re approximatif d’une normalisation
prenant en compte uniquement la dose et le poids du patient,
inde
´pendamment de la composition des tissus.
En outre, au niveau des cellules, il y a compe
´tition entre la
consommation du glucose endoge
`ne et du FDG. Par
conse
´quent, les fixations de FDG observe ´es de ´pendent du taux
de glucose sanguin (Eq. (1) et (3)). Si le taux de glucose sanguin
est e
´leve ´, les fixations de FDG seront moindres que pour un
patient a
`jeun [35,36]. Le SUV classique ne prend pas en
compte la concentration plasmatique en glucose, contrairement
au mode
`le cine ´tique complet. Diffe ´rentes me ´thodes ont
cependant e
´te ´propose ´es pour normaliser le SUV en prenant
en compte la concentration plasmatique en glucose [37,38],
mais aucune d’elle n’est adopte
´e de fac¸on syste ´matique.
En re
´sume ´, la normalisation de la fixation tumorale de FDG
par la quantite
´de FDG disponible a `la tumeur estime ´e comme
e
´tant le rapport entre dose injecte ´e et poids est grossie `re.
D’autres normalisations plus sophistique
´es, mais empiriques,
ont e
´te ´propose ´es. Des e ´tudes sugge `rent cependant que l’impact
de cette normalisation est modeste [38].Ilae
´te ´rapporte ´que la
prise en compte du taux de glucose sanguin est le facteur qui
affecte le plus les valeurs de SUV [38].
Enfin, la constante localise
´e, qui rend compte des
diffe
´rences entre me ´tabolisme du glucose et me
´tabolisme du
FDG (cf Section 5) est totalement ignore
´e dans l’expression du
SUV.
Le taux de me
´tabolisme du glucose estime ´par l’analyse
cine
´tique comple `te et le SUV sont en quelque sorte les deux
extre
ˆmes, en termes de complexite ´d’estimation, pour
caracte
´riser le taux de me ´tabolisme du glucose. Le premier
requiert un protocole d’examen complexe, mais fournit des
informations pre
´cises quant au me ´tabolisme du glucose, tandis
que le second ne ne
´cessite qu’une acquisition statique, sans
pre
´le `vement arte ´riel, mais ne ´glige nombres d’effets affectant la
mesure. Des me
´thodes de complexite ´interme ´diaire ont donc
e
´te ´propose ´es, pour tenter d’atteindre un meilleur compromis
entre complexite
´de mise en œuvre et qualite ´de la
caracte
´risation du me ´tabolisme du glucose : ce sont les
analyses cine
´tiques simplifie ´es.
4.3. Les alternatives au SUV et a
`l’analyse cine ´tique
comple
`te : les analyses cine ´tiques simplifie ´es
Diffe
´rentes me ´thodes d’analyse cine ´tique simplifie ´es ont e ´te ´
de
´crites dans la litte ´rature [39]. Elles diffe `rent par les
hypothe
`ses sur lesquelles elles reposent, hypothe `ses dont le
but est de re
´duire les mesures ne ´cessaires a `leur mise en œuvre.
Nous pre
´sentons ici deux exemples de complexite ´de mise en
œuvre de
´croissante : la me ´thode de Patlack [40] et la me ´thode
de Hunter [41]. D’autres me
´thodes d’analyse simplifie ´e ont e ´te ´
de
´crites [42,43]), mais aucune n’a re ´ellement re ´ussi a `
supplanter l’usage du SUV, la me
´thode alternative la plus
courante restant l’analyse de Patlak.
4.3.1. Me
´thode de Patlak [40]
La me
´thode de Patlak est sans doute la me ´thode d’analyse
cine
´tique simplifie ´e la plus connue. Elle ne fait en effet gue `re
plus d’approximations que la me
´thode d’analyse cine ´tique
comple
`te, mais c’est une me ´thode d’analyse graphique dont la
mise en œuvre est beaucoup plus simple que celle de la me
´thode
d’analyse cine
´tique comple `te. Elle ne ´glige la de ´phosphoryla-
tion du FDG, alors qu’il est possible de la prendre en compte
avec la me
´thode d’analyse cine ´tique comple
`te utilisant le
mode
`le a `quatre constantes d’e ´change. Cependant, comme la
me
´thode d’analyse cine ´tique comple `te, elle rend compte de la
fonction d’entre
´e arte ´rielle spe ´cifique au patient (mesure ´e par
un pre
´le `vement arte ´riel), de l’e ´volution de la fixation tumorale
dans le temps (mesure
´e par une acquisition d’images au cours
du temps) et du FDG non me
´tabolise ´(estime ´par la me ´thode).
La me
´thode consiste simplement a `repre ´senter la concentration
de traceur dans la re
´gion d’inte ´re ˆt, FDG(t), divise ´e par la
concentration sanguine de FDG, C
b
(t) (membre de gauche en
gras dans l’Eq. (4)), en fonction de l’inte
´grale de cette dernie `re
concentration entre l’administration du traceur et l’instant t
I. Buvat / Me
´decine Nucle ´aire 31 (2007) 165–172 169