שיטות רפואה גרעינית כגון טומוגרפיה של פליטת פוזיטרונים (PET) וטומוגרפיה ממוחשבת של פליטת פוטון בודדת (SPECT) ממלאות תפקיד חיוני בתחומים רבים של שירותי הבריאות, כולל אבחון סרטן והדמיית לב, בין היתר. לצד זאת, פרויקטי מחקר חדשניים שואפים לשפר ללא הרף את טכניקות ההדמיה המולקולרית הללו, על ידי מזעור כמות הנותב הרדיואקטיבי הדרושה, צמצום זמן ההדמיה הנדרש או שיפור איכות התמונה. בזמן האחרון פגישה שנתית של האגודה לרפואה גרעינית והדמיה מולקולרית (SNMMI), הציגו החוקרים את ההתקדמות האחרונה במכשור PET ו-SPECT.
PET ללא CT מפחית את מינון הקרינה
סורקי PET לכל הגוף עם שדה ראייה צירי ארוך יכולים לאפשר סריקות PET במינון נמוך במיוחד. אבל סריקת ה-CT המתבצעת לצד כדי להשיג מפות הנחתה יכולה לספק מנת קרינה משמעותית, ולבטל את היתרונות הללו במינון נמוך. באסיפה השנתית של SNMMI, מוחמדרזה טימוריסיצ'אני מ-Siemens Medical Imaging הציגה טכניקת הדמיית PET כמותית מלאה שאינה מצריכה בדיקת CT נלווית ומפחיתה באופן דרמטי את כמות הקרינה המועברת למטופל. הגישה עשויה להוכיח תועלת מיוחדת עבור מטופלים ילדים ואלו הזקוקים לסריקות מרובות.
"רוב סורקי ה-PET המודרניים משתמשים בסינטילטורים מבוססי לוטטיום כדי לזהות פוטוני גמא" מסביר Teimoorisichani בהצהרה לעיתונות. "הלוטטיום בניצוץ מכיל כמות קטנה - פחות מ-3% - מהרדיואיזוטופ 176Lu, אשר פולט קרינת רקע במהלך הסריקה. במחקר שלנו, השתמשנו בקרינת רקע זו כמקור שידור כדי לשחזר בו זמנית מפות הנחתה ותמונות PET כמותיות ללא שימוש ב-CT."
החוקרים העריכו את טכניקת השחזור המוצעת שלהם באמצעות נתונים מסריקת FDG-PET קלינית שנרכשה עם סורק Siemens Biograph Vision Quadra PET/CT. לחולה הוזרק בערך 170 MBq של 18F-FDG ונסרק 55 דקות לאחר ההזרקה למשך 10 דקות. שימוש בפוטוני גמא 202 ו-307 keV מ 176Lu כדי לשחזר מפות הנחתה, הם יצרו תמונות PET באמצעות אלגוריתמים שונים של שחזור ללא CT.
השוואת התוצאות עם תמונות PET/CT סטנדרטיות הראתה ששגיאות הכימות הגדולות ביותר במפות ההחלשה הופיעו סביב גבול המטופל. מבין האיברים השונים שנבדקו, למוח הייתה השגיאה הכמותית הגדולה ביותר (חוסר הערכת פעילות של 15-21%). עם זאת, תמונות PET משוחזרות ללא CT הראו שגיאות כמותיות ממוצעות של איברים של 4.8% ו-10% עבור שתי טכניקות שחזור שנבדקו.
בנוסף להפחתת מינון המטופל, השיטה המוצעת גם מבטלת רישום פוטנציאלי של מפת הנחתה שיכול להיווצר עקב תנועת המטופל בין סריקות ה-CT וה-PET. הגישה יכולה גם לספק טכניקה אמינה לתיקון הנחתה בסורקי PET/MR היברידיים.
"מחקר זה הוא צעד חשוב לקראת הדמיית PET כמותית ללא CT", מציין Teimoorisichani. "בנוסף להפחתת החשיפה לקרינה של המטופל, לסריקת PET כמותית אמיתית במינון נמוך יכולה להיות השפעה רבה על מחקרים שמטרתם להבין טוב יותר את הפיזיולוגיה של האדם ברמה המולקולרית ועל מחקר הכרוך בפיתוח של תרופות רדיו-פרמצבטיות. האלגוריתם מוערך כעת על מספר רב של מטופלים כדי לגלות את מלוא הפוטנציאל שלו."
SPECT הקולימציה עצמית מציעה הדמיה מהירה של הלב
צוות מ אוניברסיטת טסינגואה בבייג'ינג עיצבה מערכת SPECT לבבית המבצעת סריקות פי 10 עד 100 מהר יותר ממכשירי SPECT הנוכחיים. המערכת החדשה מעסיקה גלאים פעילים בארכיטקטורה רב-שכבתית המבצעים את הפונקציונליות הכפולה של זיהוי ואיסוף. תפיסת "קולימציה עצמית" זו משפרת את גישות SPECT קונבנציונליות כדי לספק זמן סריקה קיצר דרמטי, איכות תמונה טובה יותר, תפוקת מטופלים מוגברת וחשיפה מופחתת לקרינה לחולים.
"SPECT הוא כלי הדמיה לא פולשני חשוב לאבחון וריבוד סיכון של חולים עם מחלת לב כלילית", אומר דבין ג'אנג בהצהרה לעיתונות. "עם זאת, SPECT קונבנציונלי סובל מזמן סריקה ארוך ומאיכות תמונה ירודה כתוצאה מהסתמכות על קולימטור מכני. מערכת SPECT החדשה מסוגלת לבצע סריקות דינמיות במסגרות מהירה באיכות גבוהה".
ה-SPECT הלבבי הקולימטיבי העצמי מורכב משלוש יחידות גלאי טרפז זהות, המחוברות ליצירת חצי משושה המקיף שדה ראייה כדורי. כל יחידת גלאים מורכבת מלוח טונגסטן פנימי המכילה פתחים רבים, ואחריהן ארבע שכבות גלאים מוערמות, שלוש המכילות נצנצים המסודרים בדלילות בתבנית לוח שחמט והחיצונית מכילה נצנצים צפופים. נצנצים אלה מבצעים את הפונקציות הכפולות של זיהוי פוטון והתיאום.
החוקרים השוו בין שלושה דפוסי צמצמים בלוח המתכת (שמספק גם חלק מהקולימציה) ומצאו שחלוקה אקראית של 140 פתחים סיפקה ביצועי אות לרעש טובים יותר מאשר 48 או 140 פתחים בתבנית רשת. באמצעות תצורה אקראית זו, ל-SPECT הלבבי הייתה רגישות ממוצעת של 0.68 בשדה הראייה.
בסריקות של פנטומים, המערכת יכלה להפריד מוטות 4 מ"מ בפאנטום חם, והצליחה לזהות פגם בפנטום לב תוך 2 שניות בלבד.
הצוות מגיע למסקנה שלתכנון הגלאי המוצע יש פוטנציאל להרחיב את היישומים הקליניים של SPECT לב דינמי, על ידי ביטול ההשפעה של תנועת הנשימה של המטופל, הגדלת תפוקת המטופל, מתן הדמיה במינון נמוך במיוחד וכימות מדויק של זרימת הדם בשריר הלב ורזרבות הזרימה הכליליות.
