پیشرفت در فناوری پزشکی هسته ای باعث کاهش قرار گرفتن در معرض تشعشعات و کوتاه شدن زمان اسکن می شود

روش‌های پزشکی هسته‌ای مانند توموگرافی گسیل پوزیترون (PET) و توموگرافی کامپیوتری با انتشار تک فوتون (SPECT) نقش حیاتی در بسیاری از حوزه‌های مراقبت‌های بهداشتی، از جمله تشخیص سرطان و تصویربرداری قلب، از جمله موارد دیگر ایفا می‌کنند. علاوه بر این، پروژه های تحقیقاتی نوآورانه با هدف بهبود مستمر این تکنیک های تصویربرداری مولکولی، با به حداقل رساندن میزان ردیاب رادیواکتیو مورد نیاز، کاهش زمان تصویربرداری مورد نیاز یا افزایش کیفیت تصویر، انجام می شود. در اخیر نشست سالانه انجمن پزشکی هسته ای و تصویربرداری مولکولی (SNMMI)، محققان آخرین پیشرفت ها را در ابزار دقیق PET و SPECT ارائه کردند.

PET بدون CT دوز تشعشع را کاهش می دهد

اسکنرهای PET کل بدن با میدان دید محوری طولانی می توانند اسکن PET با دوز بسیار پایین را فعال کنند. اما سی تی اسکن انجام شده در کنار نقشه های تضعیف می تواند دوز قابل توجهی از تابش را ارائه دهد و این مزایای دوز پایین را نفی کند. در نشست سالانه SNMMI، محمدرضا تیموریسیچانی از شرکت تصویربرداری پزشکی زیمنس یک تکنیک تصویربرداری PET کاملاً کمی ارائه کرد که نیازی به سی‌تی اسکن همراه ندارد و میزان پرتوهای ارسالی به بیمار را به‌طور چشمگیری کاهش می‌دهد. این رویکرد می تواند برای بیماران اطفال و کسانی که به اسکن های متعدد نیاز دارند، سودمند باشد.

تیموریسیخانی در بیانیه ای مطبوعاتی توضیح می دهد: "بیشتر اسکنرهای PET مدرن از سوسوزن های مبتنی بر لوتسیم برای تشخیص فوتون های گاما استفاده می کنند." لوتیتیم موجود در سوسوزن حاوی مقدار کمی - کمتر از 3٪ - از رادیو ایزوتوپ است. ¹⁷⁶Lu که در حین اسکن تابش پس زمینه ساطع می کند. در مطالعه خود، ما از این تابش پس‌زمینه به عنوان منبع انتقال برای بازسازی همزمان نقشه‌های تضعیف و تصاویر کمی PET بدون استفاده از CT استفاده کردیم.

محققان تکنیک بازسازی پیشنهادی خود را با استفاده از داده‌های یک اسکن بالینی FDG-PET که با اسکنر زیمنس بیوگراف Vision Quadra PET/CT به دست آمد، ارزیابی کردند. به بیمار تقریباً 170 مگابایت کیوت تزریق شد ¹⁸F-FDG و 55 دقیقه پس از تزریق به مدت 10 دقیقه اسکن شد. با استفاده از فوتون های گامای 202 و 307 keV از ¹⁷⁶Lu برای بازسازی نقشه های میرایی، آنها تصاویر PET را با استفاده از الگوریتم های مختلف بازسازی بدون CT تولید کردند.

مقایسه نتایج با تصاویر استاندارد PET/CT نشان داد که بزرگترین خطاهای کمی سازی در نقشه های تضعیف در اطراف مرز بیمار ظاهر می شود. از میان اندام‌های مختلف مورد بررسی، مغز بیشترین خطای کمی را داشت (کم‌تحصیل فعالیت بین 15 تا 21 درصد). با این حال، تصاویر PET بازسازی شده بدون CT میانگین خطاهای کمی اندام 4.8٪ و 10٪ را برای دو تکنیک بازسازی بررسی شده نشان داد.

علاوه بر کاهش دوز بیمار، روش پیشنهادی همچنین ثبت نادرست نقشه تضعیف احتمالی را که می‌تواند به دلیل حرکت بیمار بین اسکن CT و PET ایجاد شود، حذف می‌کند. این رویکرد همچنین می‌تواند یک تکنیک قابل اعتماد برای تصحیح میرایی در اسکنرهای ترکیبی PET/MR ارائه دهد.

تیموریسیخانی خاطرنشان می کند: «این مطالعه گام مهمی به سوی تصویربرداری کمی PET بدون CT است. "علاوه بر کاهش قرار گرفتن در معرض تشعشعات بیمار، اسکن واقعی PET کمی با دوز پایین می تواند تاثیر زیادی بر مطالعات تحقیقاتی که هدف آنها درک بهتر فیزیولوژی انسان در سطح مولکولی و تحقیقات مربوط به توسعه رادیوداروها است، داشته باشد. این الگوریتم در حال حاضر بر روی تعداد زیادی از بیماران برای کشف پتانسیل کامل آن در حال ارزیابی است.

SPECT خود کولیمینگ تصویربرداری سریع قلب را ارائه می دهد

یک تیم از Tsinghua دانشگاه در پکن یک سیستم SPECT قلب طراحی کرده است که اسکن را 10 تا 100 برابر سریعتر از دستگاه های SPECT فعلی انجام می دهد. سیستم جدید از آشکارسازهای فعال در یک معماری چند لایه استفاده می کند که عملکرد دوگانه تشخیص و تطبیق را انجام می دهد. این مفهوم "خود کولیماسیون" با رویکردهای SPECT معمولی بهبود می‌یابد تا زمان اسکن به طور چشمگیری کوتاه شود، کیفیت تصویر بهتر، افزایش توان بیمار و کاهش قرار گرفتن در معرض تشعشع برای بیماران فراهم شود.

SPECT یک ابزار تصویربرداری غیرتهاجمی مهم برای تشخیص و طبقه بندی خطر بیماران مبتلا به بیماری عروق کرونر قلب است. دبین ژانگ در بیانیه مطبوعاتی با این حال، SPECT معمولی از زمان اسکن طولانی و کیفیت تصویر ضعیف در نتیجه تکیه بر یک کولیماتور مکانیکی رنج می برد. سیستم جدید SPECT قادر است اسکن‌های دینامیکی با فریم سریع را با کیفیت بالا انجام دهد.

SPECT قلبی خود تطبیق‌شونده از سه واحد آشکارساز ذوزنقه‌ای یکسان تشکیل شده است که به هم متصل شده‌اند تا نیم شش ضلعی را تشکیل دهند که یک میدان دید کروی را در بر می‌گیرد. هر واحد آشکارساز شامل یک صفحه تنگستن داخلی حاوی روزنه‌های زیادی است که به دنبال آن چهار لایه آشکارساز روی هم قرار دارند، سه لایه حاوی سوسوزن که به‌طور پراکنده در یک الگوی صفحه شطرنج قرار گرفته‌اند و لایه بیرونی حاوی سوسوزن‌های بسته‌بندی شده نزدیک است. این سوسوزن ها عملکرد دوگانه تشخیص فوتون و همخوانی را انجام می دهند.

محققان سه الگوی دیافراگم را در صفحه فلزی (که بخشی از همخوانی را نیز فراهم می‌کند) مقایسه کردند و دریافتند که توزیع تصادفی 140 دیافراگم عملکرد سیگنال به نویز بهتری نسبت به 48 یا 140 روزنه در یک الگوی شبکه‌ای ارائه می‌دهد. با استفاده از این پیکربندی تصادفی، SPECT قلبی دارای میانگین حساسیت 0.68 در میدان دید بود.

در اسکن فانتوم‌ها، این سیستم می‌توانست میله‌های ۴ میلی‌متری را در یک فانتوم میله داغ جدا کند و می‌توانست یک نقص در یک فانتوم قلبی را در کمتر از ۲ ثانیه شناسایی کند.

این تیم نتیجه می‌گیرد که طراحی آشکارساز پیشنهادی با حذف تأثیر حرکت تنفسی بیمار، افزایش توان بیمار، امکان تصویربرداری با دوز فوق‌العاده کم و کمی کردن دقیق جریان خون میوکارد و ذخیره جریان کرونری، پتانسیل گسترش کاربردهای بالینی SPECT قلبی پویا را دارد.