Tuumameditsiini meetodid, nagu positronemissioontomograafia (PET) ja ühe fotoni emissioonkompuutertomograafia (SPECT) mängivad olulist rolli paljudes tervishoiuvaldkondades, sealhulgas vähidiagnostikas ja südamekuvamises. Lisaks on uuenduslike uurimisprojektide eesmärk neid molekulaarse pildistamise tehnikaid pidevalt täiustada, minimeerides vajaliku radioaktiivse märgistusaine kogust, vähendades nõutavat pildistamisaega või parandades pildikvaliteeti. Viimasel ajal Iga-aastane koosolek Nukleaarmeditsiini ja Molekulaarkujutise Ühingu liige (SNMMI), tutvustasid teadlased PET- ja SPECT-seadmete uusimaid edusamme.
CT-vaba PET vähendab kiirgusdoosi
Pika aksiaalse vaateväljaga kogu keha hõlmavad PET-skannerid võivad võimaldada väga väikese doosiga PET-skaneeringuid. Kuid sumbumiskaartide saamiseks koos tehtud CT-skaneerimine võib anda märkimisväärse kiirgusdoosi, muutes need väikese annuse eelised olematuks. SNMMI aastakoosolekul Mohammadreza Teimoorisichani Siemens Medical Imaging esitles täielikult kvantitatiivset PET-kuvamise tehnikat, mis ei nõua kaasnevat CT-skannimist ja vähendab oluliselt patsiendile edastatava kiirguse hulka. See lähenemisviis võib osutuda eriti kasulikuks pediaatrilistele patsientidele ja neile, kes vajavad mitut skaneerimist.
"Enamik kaasaegseid PET-skannereid kasutavad gammafootonite tuvastamiseks luteetiumipõhiseid stsintillaatoreid," selgitab Teimoorisichani pressiteates. Stsintillaatoris olev luteetium sisaldab vähesel määral – alla 3% – radioisotoopi. 176Lu, mis kiirgab skaneerimise ajal taustkiirgust. Meie uuringus kasutasime seda taustkiirgust ülekandeallikana, et samaaegselt rekonstrueerida sumbumiskaarte ja kvantitatiivseid PET-pilte ilma CT-d kasutamata.
Teadlased hindasid oma kavandatud rekonstrueerimistehnikat, kasutades Siemensi Biograph Vision Quadra PET/CT-skanneriga saadud kliinilise FDG-PET-skanneri andmeid. Patsiendile süstiti ligikaudu 170 MBq 18F-FDG ja skaneeriti 55 minutit pärast süstimist 10 minuti jooksul. Kasutades 202 ja 307 keV gammafootoneid alates 176Lu, et sumbumiskaarte rekonstrueerida, genereerisid nad PET-kujutisi, kasutades erinevaid CT-vabasid rekonstrueerimisalgoritme.
Tulemuste võrdlemine standardsete PET/CT piltidega näitas, et suurimad kvantifitseerimisvead sumbumise kaartidel ilmnesid patsiendi piiri ümber. Erinevatest uuritud organitest oli ajus suurim kvantitatiivne viga (aktiivsuse alahindamine 15–21%). Kuid CT-vabad rekonstrueeritud PET-pildid näitasid kahe uuritud rekonstrueerimismeetodi puhul elundite keskmisi kvantitatiivseid vigu 4.8, 10% ja XNUMX%.
Lisaks patsiendi annuse vähendamisele välistab pakutud meetod ka võimaliku nõrgenemiskaardi vale registreeringu, mis võib tekkida patsiendi liikumise tõttu CT ja PET-skaneeringute vahel. See lähenemisviis võib pakkuda ka usaldusväärset tehnikat hübriidsete PET / MR-skannerite nõrgenemise korrigeerimiseks.
"See uuring on oluline samm praktilise CT-vaba kvantitatiivse PET-kuvamise suunas, " märgib Teimoorisichani. "Lisaks patsiendi kiirgusega kokkupuute vähendamisele võib tõeline väikese doosiga kvantitatiivne PET-skaneerimine avaldada suurt mõju teadusuuringutele, mille eesmärk on paremini mõista inimese füsioloogiat molekulaarsel tasandil, ja teadusuuringutele, mis hõlmavad radiofarmatseutiliste ravimite väljatöötamist. Algoritmi hinnatakse praegu suurel hulgal patsientidel, et avastada selle kogu potentsiaal.
Isekollimeeruv SPECT pakub kiiret südamekuvamist
Meeskond Tsinghua Ülikool on Pekingis välja töötanud südame SPECT-süsteemi, mis skaneerib 10–100 korda kiiremini kui praegused SPECT-seadmed. Uus süsteem kasutab mitmekihilises arhitektuuris aktiivseid detektoreid, mis täidavad tuvastamise ja kollimatsiooni topeltfunktsiooni. See "isekollimatsiooni" kontseptsioon täiustab tavalisi SPECT-i lähenemisviise, et tagada järsult lühenenud skaneerimisaeg, parem pildikvaliteet, suurem patsiendi läbilaskevõime ja patsientidele vähenenud kiirgus.
"SPECT on oluline mitteinvasiivne pildistamisvahend südame isheemiatõvega patsientide diagnoosimiseks ja riskide kihistamiseks," ütleb. Debin Zhang pressiteates. "Kuid tavapärane SPECT kannatab mehaanilise kollimaatori kasutamise tõttu pika skaneerimisaja ja halva pildikvaliteedi tõttu. Uus SPECT-süsteem on võimeline teostama kõrge kvaliteediga kiirkaadrilisi dünaamilisi skaneeringuid.
Isekollimeeruv südame SPECT koosneb kolmest identsest trapetsikujulisest detektorist, mis on ühendatud poolkuusnurgaks, mis ümbritseb sfäärilist vaatevälja. Iga detektoriüksus sisaldab sisemist volframplaati, mis sisaldab palju avasid, millele järgneb neli virnastatud detektorikihti, millest kolm sisaldavad hõredalt malelauakujuliselt paigutatud stsintillaatoreid ja välimine tihedalt pakitud stsintillaatoreid. Need stsintillaatorid täidavad footonite tuvastamise ja kollimatsiooni kahte funktsiooni.
Teadlased võrdlesid metallplaadi kolme avamustrit (mis annab ka osa kollimatsioonist) ja leidsid, et 140 ava juhuslik jaotus tagab parema signaali-müra jõudluse kui 48 või 140 ava võremustris. Seda juhuslikku konfiguratsiooni kasutades oli südame SPECT-i keskmine tundlikkus vaateväljas 0.68, XNUMX.
Fantoomide skaneerimisel suutis süsteem eraldada hot-rod-fantoomi 4 mm vardad ja tuvastada südamefantoomi defekti juba 2 sekundiga.
Meeskond järeldab, et kavandatud detektori disain võib laiendada dünaamilise südame SPECT-i kliinilisi rakendusi, kõrvaldades patsiendi hingamise liikumise mõju, suurendades patsiendi läbilaskevõimet, võimaldades ülimadala annusega pildistamist ja täpselt kvantifitseerides müokardi verevoolu ja koronaarvoolu reservi.
