Modalitățile de medicină nucleară, cum ar fi tomografia cu emisie de pozitroni (PET) și tomografia computerizată cu emisie de un singur foton (SPECT) joacă un rol vital în multe domenii ale asistenței medicale, inclusiv diagnosticarea cancerului și imagistica cardiacă, printre altele. În paralel, proiectele de cercetare inovatoare urmăresc să îmbunătățească în mod continuu aceste tehnici de imagistică moleculară, reducând la minimum cantitatea de trasor radioactiv necesară, reducând timpul necesar de imagistică sau îmbunătățind calitatea imaginii. La recent Întâlnire anuală al Societății de Medicină Nucleară și Imagistica Moleculară (SNMMI), cercetătorii au prezentat cele mai recente progrese în instrumentarea PET și SPECT.
PET fără CT reduce doza de radiații
Scanerele PET pentru tot corpul cu un câmp vizual axial lung pot permite scanări PET cu doze extrem de mici. Dar scanarea CT efectuată împreună pentru a obține hărți de atenuare poate furniza o doză substanțială de radiații, anulând aceste beneficii cu doze mici. În cadrul Adunării Anuale SNMMI, Mohammadreza Teimoorisichani de la Siemens Medical Imaging a prezentat o tehnică complet cantitativă de imagistică PET care nu necesită o scanare CT însoțitoare și reduce dramatic cantitatea de radiații furnizată pacientului. Abordarea s-ar putea dovedi un beneficiu deosebit pentru pacienții pediatrici și pentru cei care necesită scanări multiple.
„Majoritatea scanerelor PET moderne folosesc scintilatoare pe bază de lutețiu pentru a detecta fotonii gamma”, explică Teimoorisichani într-o declarație de presă. „Lutețiul din scintilator conține o cantitate mică – mai puțin de 3% – din radioizotop. 176Lu, care emite radiații de fundal în timpul scanării. În studiul nostru, am folosit această radiație de fundal ca sursă de transmisie pentru a reconstrui simultan hărți de atenuare și imagini cantitative PET fără utilizarea CT.”
Cercetătorii și-au evaluat tehnica de reconstrucție propusă folosind date dintr-o scanare clinică FDG-PET achiziționată cu un scaner PET/CT Siemens Biograph Vision Quadra. Pacientului i s-au injectat aproximativ 170 MBq de 18F-FDG și scanat la 55 de minute după injectare pentru o durată de 10 minute. Folosind fotonii gamma de 202 și 307 keV de la 176Pentru a reconstrui hărți de atenuare, au generat imagini PET folosind diverși algoritmi de reconstrucție fără CT.
Compararea rezultatelor cu imaginile standard PET/CT a arătat că cele mai mari erori de cuantificare din hărțile de atenuare au apărut în jurul limitei pacientului. Dintre diferitele organe examinate, creierul a avut cea mai mare eroare cantitativă (subestimarea activității de 15-21%). Cu toate acestea, imaginile PET reconstruite fără CT au arătat erori cantitative medii ale organelor de 4.8% și 10% pentru două tehnici de reconstrucție examinate.
Pe lângă reducerea dozei pacientului, metoda propusă elimină, de asemenea, potențiala înregistrare greșită a hărții de atenuare care poate apărea din cauza mișcării pacientului între scanările CT și PET. Abordarea ar putea oferi, de asemenea, o tehnică fiabilă pentru corectarea atenuării în scanerele hibride PET/MR.
„Acest studiu este un pas important către imagistica PET cantitativă practică fără CT”, notează Teimoorisichani. „Pe lângă reducerea expunerii pacientului la radiații, o adevărată scanare PET cantitativă cu doze mici poate avea un impact mare asupra studiilor de cercetare care urmăresc să înțeleagă mai bine fiziologia umană la nivel molecular și asupra cercetării care implică dezvoltarea de radiofarmaceutice. Algoritmul este în prezent evaluat pe un număr mare de pacienți pentru a-și descoperi întregul potențial.”
SPECT auto-colimat oferă imagistica cardiacă rapidă
O echipă de la Universitatea Tsinghua la Beijing a proiectat un sistem SPECT cardiac care efectuează scanări de 10 până la 100 de ori mai rapid decât dispozitivele SPECT actuale. Noul sistem folosește detectoare active într-o arhitectură multistrat care realizează dubla funcționalitate de detectare și colimare. Acest concept de „auto-colimare” îmbunătățește abordările SPECT convenționale pentru a oferi un timp de scanare dramatic scurtat, o calitate mai bună a imaginii, o capacitate crescută a pacientului și o expunere redusă la radiații.
„SPECT este un instrument imagistic neinvaziv important pentru diagnosticarea și stratificarea riscului la pacienții cu boală coronariană”, spune Debin Zhang într-o declarație de presă. „Cu toate acestea, SPECT convențional suferă de un timp lung de scanare și de o calitate slabă a imaginii ca urmare a dependenței de un colimator mecanic. Noul sistem SPECT este capabil să efectueze scanări dinamice încadrate rapid la calitate înaltă.”
SPECT-ul cardiac auto-colimat constă din trei unități de detectare trapezoidale identice, unite pentru a forma un semihexagon care înglobează un câmp vizual sferic. Fiecare unitate detector cuprinde o placă interioară de tungsten care conține multe deschideri, urmată de patru straturi de detectoare stivuite, trei conținând scintilatoare dispuse puțin într-un model de tablă de șah și cel exterior conține scintilatoare strâns împachetate. Aceste scintilatoare îndeplinesc funcțiile duale de detectare a fotonilor și colimare.
Cercetătorii au comparat trei modele de deschidere din placa metalică (care asigură și o parte a colimării) și au descoperit că o distribuție aleatorie a 140 de deschideri a oferit o performanță semnal-zgomot mai bună decât 48 sau 140 de deschideri într-un model de grilă. Folosind această configurație aleatorie, SPECT-ul cardiac a avut o sensibilitate medie de 0.68 în câmpul vizual.
În scanările de fantome, sistemul a putut separa tije de 4 mm într-o fantomă cu tije fierbinți și a fost capabil să identifice un defect într-o fantomă cardiacă în doar 2 s.
Echipa concluzionează că proiectarea detectorului propus are potențialul de a extinde aplicațiile clinice ale SPECT cardiac dinamic, prin eliminarea impactului mișcării respiratorii a pacientului, creșterea debitului pacientului, permițând imagistica cu doze ultra-scăzute și cuantificarea precisă a fluxului sanguin miocardic și a rezervei de flux coronarian.
