A nukleáris medicina módszerei, mint például a pozitronemissziós tomográfia (PET) és az egyfoton emissziós számítógépes tomográfia (SPECT) létfontosságú szerepet játszanak az egészségügy számos területén, többek között a rákdiagnosztikában és a szív képalkotásában. Emellett az innovatív kutatási projektek célja ezen molekuláris képalkotási technikák folyamatos fejlesztése a szükséges radioaktív nyomjelző mennyiségének minimalizálásával, a szükséges képalkotási idő csökkentésével vagy a képminőség javításával. A közelmúltban Éves találkozó a Nukleáris Medicina és Molekuláris Képalkotó Társaság tagja (SNMMI), a kutatók bemutatták a PET és SPECT műszerek legújabb fejlesztéseit.
A CT-mentes PET csökkenti a sugárdózist
A hosszú axiális látómezővel rendelkező, teljes testre kiterjedő PET-szkennerek rendkívül alacsony dózisú PET-szkennereket tesznek lehetővé. De a csillapítási térképek elkészítése érdekében végzett CT-vizsgálat jelentős sugárdózist eredményezhet, amely tagadja ezeket az alacsony dózisú előnyöket. Az SNMMI éves közgyűlésén Mohammadreza Teimoorisichani A Siemens Medical Imaging egy teljesen kvantitatív PET képalkotó technikát mutatott be, amely nem igényel kísérő CT-vizsgálatot, és drámai módon csökkenti a páciensbe juttatott sugárzás mennyiségét. A megközelítés különösen előnyösnek bizonyulhat a gyermekgyógyászati betegek és azok számára, akiknél több vizsgálatra van szükség.
„A legtöbb modern PET-szkenner lutécium-alapú szcintillátorokat használ a gamma-fotonok kimutatására” – magyarázza Teimoorisichani egy sajtónyilatkozatában. „A szcintillátorban lévő lutécium kis mennyiségben – kevesebb, mint 3%-ban – tartalmazza a radioizotópot 176Lu, amely háttérsugárzást bocsát ki a vizsgálat során. Tanulmányunkban ezt a háttérsugárzást használtuk átviteli forrásként, hogy egyidejűleg rekonstruáljuk a csillapítási térképeket és a kvantitatív PET-képeket CT használata nélkül.
A kutatók a Siemens Biograph Vision Quadra PET/CT-szkennerrel nyert klinikai FDG-PET-vizsgálatból származó adatok alapján értékelték a javasolt rekonstrukciós technikát. A betegnek nagyjából 170 MBq injekciót adtak be 18F-FDG és szkennelve 55 perccel az injekció beadása után 10 percig. A 202 és 307 keV-os gamma fotonok felhasználásával 176Lu a csillapítási térképek rekonstruálásához különféle CT-mentes rekonstrukciós algoritmusok segítségével PET képeket hoztak létre.
Az eredményeket standard PET/CT képekkel összehasonlítva azt mutatták, hogy a csillapítási térképeken a legnagyobb számszerűsítési hibák a páciens határa körül jelentek meg. A különböző vizsgált szervek közül az agyban volt a legnagyobb mennyiségi hiba (15-21%-os aktivitás-alulbecslés). A CT-mentes rekonstruált PET-felvételek azonban 4.8%-os és 10%-os átlagos szervi kvantitatív hibákat mutattak két vizsgált rekonstrukciós technika esetében.
A páciens dózisának csökkentése mellett a javasolt módszer kiküszöböli a potenciális csillapítási térkép téves regisztrációját is, amely a CT és a PET-felvételek közötti páciens mozgása miatt keletkezhet. A megközelítés megbízható technikát is nyújthat a hibrid PET/MR szkennerek csillapításának korrekciójához.
"Ez a tanulmány fontos lépés a gyakorlati CT-nélküli kvantitatív PET-képalkotás felé" - jegyzi meg Teimoorisichani. „Amellett, hogy csökkenti a betegek sugárterhelését, egy igazi kis dózisú kvantitatív PET-vizsgálat nagy hatással lehet az emberi fiziológia molekuláris szintű jobb megértését célzó kutatásokra, valamint a radiofarmakonok fejlesztésével kapcsolatos kutatásokra. Az algoritmust jelenleg nagyszámú betegen értékelik, hogy felfedezzék a benne rejlő lehetőségeket.”
Az önkollimáló SPECT gyors szívképalkotást kínál
A csapat Tsinghua Egyetem Pekingben olyan kardiális SPECT rendszert terveztek, amely 10-100-szor gyorsabban végez szkennelést, mint a jelenlegi SPECT eszközök. Az új rendszer aktív detektorokat alkalmaz többrétegű architektúrában, amelyek kettős funkciót látnak el, az érzékelést és a kollimációt. Ez az „önkollimációs” koncepció továbbfejleszti a hagyományos SPECT-megközelítéseket, és jelentősen lerövidíti a szkennelési időt, jobb képminőséget, megnöveli a páciens áteresztőképességét és csökkenti a betegek sugárterhelését.
"A SPECT egy fontos, nem invazív képalkotó eszköz a szívkoszorúér-betegségben szenvedő betegek diagnosztizálására és kockázati rétegzésére" Debin Zhang sajtónyilatkozatában. „A hagyományos SPECT azonban hosszú letapogatási időt és gyenge képminőséget szenved, mivel mechanikus kollimátorra támaszkodik. Az új SPECT rendszer képes gyorskeretezésű dinamikus szkenneléseket kiváló minőségben végrehajtani.”
Az önkollimáló szív-SPECT három egyforma trapéz alakú detektoregységből áll, amelyek egy félhatszöget alkotnak, amely egy gömb alakú látómezőt zár be. Mindegyik detektoregység tartalmaz egy belső volfrámlemezt, amely sok nyílást tartalmaz, majd négy egymásra helyezett detektorréteget, amelyekből három sakktábla-mintázatban ritkán elhelyezett szcintillátorokat, a külső pedig szorosan egymásra helyezett szcintillátorokat tartalmaz. Ezek a szcintillátorok a fotonészlelés és a kollimáció kettős funkcióját látják el.
A kutatók összehasonlították a fémlemez három rekeszmintáját (amely a kollimáció egy részét is biztosítja), és azt találták, hogy a 140 rekesz véletlenszerű eloszlása jobb jel-zaj teljesítményt biztosít, mint a 48 vagy 140 rekesz rácsmintában. Ezzel a véletlenszerű konfigurációval a szív SPECT átlagos érzékenysége 0.68 volt a látómezőben.
A fantomok letapogatása során a rendszer 4 mm-es rudakat tudott szétválasztani egy hot-rod fantomban, és már 2 másodperc alatt képes volt azonosítani a szívfantom hibáját.
A csapat arra a következtetésre jutott, hogy a javasolt detektortervezés potenciálisan bővítheti a dinamikus szív-SPECT klinikai alkalmazását azáltal, hogy kiküszöböli a páciens légzési mozgásának hatását, növeli a beteg áteresztőképességét, lehetővé teszi az ultraalacsony dózisú képalkotást, valamint a szívizom véráramlásának és koszorúér-áramlási tartalékának precíz mennyiségi meghatározását.
