양전자 방출 단층 촬영(PET) 및 단일 광자 방출 컴퓨터 단층 촬영(SPECT)과 같은 핵의학 양식은 무엇보다도 암 진단 및 심장 영상을 포함한 많은 의료 분야에서 중요한 역할을 합니다. 이와 함께 혁신적인 연구 프로젝트는 필요한 방사성 추적자의 양을 최소화하고 필요한 이미징 시간을 줄이거나 이미지 품질을 향상함으로써 이러한 분자 이미징 기술을 지속적으로 개선하는 것을 목표로 합니다. 최근에 연례 회의 핵 의학 및 분자 이미징 학회 (SNMI), 연구원들은 PET 및 SPECT 계측의 최신 발전을 발표했습니다.
CT가 없는 PET로 방사선량 감소
긴 축 방향 시야가 있는 전신 PET 스캐너는 매우 낮은 선량의 PET 스캔을 가능하게 합니다. 그러나 감쇠 지도를 얻기 위해 함께 수행되는 CT 스캔은 상당한 방사선량을 전달할 수 있어 이러한 저선량 이점을 무효화합니다. SNMMI 연례 회의에서, 모하마드레자 테이무리시차니 Siemens Medical Imaging은 동반 CT 스캔이 필요하지 않고 환자에게 전달되는 방사선의 양을 획기적으로 줄이는 완전 정량적 PET 이미징 기술을 제시했습니다. 이 접근 방식은 소아 환자와 여러 스캔이 필요한 환자에게 특별한 이점이 있음을 입증할 수 있습니다.
"대부분의 최신 PET 스캐너는 루테튬 기반 신틸레이터를 사용하여 감마 광자를 감지합니다"라고 Teimoorisichani는 언론 보도에서 설명합니다. “섬광체의 루테튬에는 3% 미만의 소량의 방사성 동위원소가 포함되어 있습니다. 176스캔 중에 배경 방사선을 방출하는 Lu. 우리 연구에서는 CT를 사용하지 않고 감쇠 맵과 정량적 PET 이미지를 동시에 재구성하기 위해 이 배경 방사선을 투과원으로 사용했습니다.”
연구자들은 Siemens Biograph Vision Quadra PET/CT 스캐너로 획득한 임상 FDG-PET 스캔 데이터를 사용하여 제안된 재구성 기술을 평가했습니다. 환자는 대략 170MBq의 18F-FDG 및 주사 후 55분 동안 10분 동안 스캔했습니다. 202 및 307 keV 감마 광자 사용 176Lu는 감쇠 맵을 재구성하기 위해 다양한 CT 프리 재구성 알고리즘을 사용하여 PET 이미지를 생성했습니다.
표준 PET/CT 이미지와 결과를 비교하면 감쇠 맵에서 가장 큰 정량화 오류가 환자 경계 주위에 나타났습니다. 검사한 다양한 기관 중에서 뇌가 가장 큰 정량적 오류를 보였습니다(활성도 15~21% 과소평가). 그러나 CT가 없는 재구성된 PET 영상은 검사된 두 가지 재구성 기술에 대해 평균 4.8% 및 10%의 장기 정량적 오류를 나타냈습니다.
제안된 방법은 환자 선량을 줄일 뿐만 아니라 CT와 PET 스캔 사이의 환자 움직임으로 인해 발생할 수 있는 잠재적인 감쇠 맵 오등록을 제거합니다. 이 접근 방식은 또한 하이브리드 PET/MR 스캐너에서 감쇠 보정을 위한 신뢰할 수 있는 기술을 제공할 수 있습니다.
Teimoorisichani는 "이 연구는 실용적인 CT 없는 정량적 PET 이미징을 향한 중요한 단계입니다."라고 말합니다. “환자의 방사선 노출을 줄이는 것 외에도 진정한 저선량 정량 PET 스캔은 분자 수준에서 인체 생리학을 더 잘 이해하는 것을 목표로 하는 연구와 방사성 의약품 개발과 관련된 연구에 큰 영향을 미칠 수 있습니다. 이 알고리즘은 현재 그 잠재력을 최대한 발견하기 위해 많은 수의 환자를 대상으로 평가되고 있습니다.”
Self-collimating SPECT는 신속한 심장 이미징을 제공합니다.
팀 출신 칭화 대학 베이징에서 현재 SPECT 장치보다 10~100배 빠르게 스캔을 수행하는 심장 SPECT 시스템을 설계했습니다. 새로운 시스템은 감지 및 시준의 이중 기능을 수행하는 다층 구조의 활성 감지기를 사용합니다. 이 "자가 시준" 개념은 기존의 SPECT 접근 방식을 개선하여 스캔 시간을 크게 단축하고 이미지 품질을 개선하며 환자 처리량을 늘리고 환자에 대한 방사선 노출을 줄입니다.
"SPECT는 관상 동맥 심장 질환 환자의 진단 및 위험 계층화를 위한 중요한 비침습적 영상 도구입니다."라고 말합니다. 장 데빈 언론 성명에서. “그러나 기존의 SPECT는 기계적 콜리메이터에 의존하기 때문에 스캔 시간이 길고 이미지 품질이 좋지 않습니다. 새로운 SPECT 시스템은 고품질의 고속 프레임 동적 스캔을 수행할 수 있습니다.”
자체 조준 심장 SPECT는 구형 시야를 둘러싸는 반육각형을 형성하도록 결합된 XNUMX개의 동일한 사다리꼴 검출기 유닛으로 구성됩니다. 각 검출기 장치는 많은 개구를 포함하는 내부 텅스텐 플레이트와 XNUMX개의 적층된 검출기 층, 체스판 패턴으로 드물게 배열된 섬광체를 포함하는 XNUMX개 층 및 밀집된 섬광체를 포함하는 외부 층으로 구성됩니다. 이 신틸레이터는 광자 감지 및 시준의 이중 기능을 수행합니다.
연구자들은 금속판(콜리메이션의 일부이기도 함)에서 140개의 개구 패턴을 비교하고 48개 개구의 무작위 분포가 그리드 패턴의 140개 또는 0.68개 개구보다 더 나은 신호 대 잡음 성능을 제공한다는 것을 발견했습니다. 이 무작위 구성을 사용하여 심장 SPECT는 시야에서 평균 감도가 XNUMX이었습니다.
팬텀 스캔에서 시스템은 핫로드 팬텀에서 4mm 막대를 분리할 수 있었고 심장 팬텀의 결함을 2초 만에 식별할 수 있었습니다.
팀은 제안된 검출기 설계가 환자의 호흡 운동의 영향을 제거하고 환자 처리량을 늘리고 초저선량 이미징을 가능하게 하고 심근 혈류 및 관상 동맥 혈류 보유량을 정확하게 정량화함으로써 동적 심장 SPECT의 임상 적용을 확장할 가능성이 있다고 결론지었습니다.
