Методы ядерной медицины, такие как позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ) и однофотонная эмиссионная компьютерная томография (ОФЭКТ), играют жизненно важную роль во многих областях здравоохранения, включая, среди прочего, диагностику рака и визуализацию сердца. Кроме того, инновационные исследовательские проекты направлены на постоянное совершенствование методов молекулярной визуализации за счет минимизации количества необходимого радиоактивного индикатора, сокращения требуемого времени визуализации или повышения качества изображения. На недавнем Ежегодное совещание Общества ядерной медицины и молекулярной визуализации (СНММИ), исследователи представили последние достижения в области приборов ПЭТ и ОФЭКТ.
ПЭТ без КТ снижает дозу радиации
ПЭТ-сканеры всего тела с длинным осевым полем зрения позволяют проводить ПЭТ-сканирование с чрезвычайно низкими дозами. Но компьютерная томография, выполняемая параллельно с получением карт ослабления, может дать значительную дозу радиации, сводя на нет преимущества низких доз. На ежегодном собрании SNMMI Мохаммадреза Теймоорисичани Компания Siemens Medical Imaging представила полностью количественную технику ПЭТ-визуализации, которая не требует сопутствующей компьютерной томографии и значительно снижает количество радиации, доставляемой пациенту. Этот подход может оказаться особенно полезным для педиатрических пациентов и тех, кому требуется многократное сканирование.
«Большинство современных ПЭТ-сканеров используют сцинтилляторы на основе лютеция для обнаружения гамма-фотонов», — объясняет Теймоорисичани в заявлении для прессы. «Лютеций в сцинтилляторе содержит небольшое количество – менее 3% – радиоизотопа. 176Лу, который излучает фоновое излучение во время сканирования. В нашем исследовании мы использовали это фоновое излучение в качестве источника передачи для одновременного восстановления карт затухания и количественных изображений ПЭТ без использования КТ».
Исследователи оценили предложенную ими технику реконструкции, используя данные клинического FDG-PET-сканирования, полученные с помощью ПЭТ/КТ-сканера Siemens Biograph Vision Quadra. Пациенту было введено около 170 МБк 18F-ФДГ и сканировали через 55 минут после инъекции в течение 10 минут. Используя гамма-фотоны с энергией 202 и 307 кэВ от 176Лу, чтобы восстановить карты затухания, они создали ПЭТ-изображения, используя различные алгоритмы реконструкции без КТ.
Сравнение результатов со стандартными изображениями ПЭТ/КТ показало, что наибольшие ошибки количественного определения на картах затухания возникают вокруг границ пациента. Из различных исследованных органов наибольшую количественную ошибку имел мозг (занижение активности на 15–21%). Однако реконструированные ПЭТ-изображения без КТ показали средние количественные ошибки органов 4.8% и 10% для двух рассмотренных методов реконструкции.
Помимо снижения дозы облучения пациента, предлагаемый метод также устраняет потенциальное неправильное совмещение карты затухания, которое может возникнуть из-за движения пациента между КТ и ПЭТ. Этот подход также может обеспечить надежный метод коррекции затухания в гибридных ПЭТ/МР-сканерах.
«Это исследование является важным шагом на пути к практической количественной ПЭТ-визуализации без КТ», — отмечает Теймоорисичани. «Помимо снижения радиационного воздействия на пациентов, настоящая количественная ПЭТ-сканирование с низкой дозой может оказать большое влияние на исследования, направленные на лучшее понимание физиологии человека на молекулярном уровне, а также на исследования, связанные с разработкой радиофармацевтических препаратов. В настоящее время алгоритм оценивается на большом количестве пациентов, чтобы раскрыть весь его потенциал».
Самоколлимирующая ОФЭКТ обеспечивает быструю визуализацию сердца
Команда из Университет Цинхуа в Пекине разработали систему ОФЭКТ сердца, которая выполняет сканирование в 10–100 раз быстрее, чем существующие устройства ОФЭКТ. В новой системе используются активные детекторы с многоуровневой архитектурой, которые выполняют двойную функцию обнаружения и коллимации. Эта концепция «самоколимации» совершенствует традиционные подходы ОФЭКТ, позволяя значительно сократить время сканирования, улучшить качество изображения, увеличить пропускную способность пациентов и снизить лучевую нагрузку на пациентов.
«ОФЭКТ — это важный неинвазивный инструмент визуализации для диагностики и стратификации риска пациентов с ишемической болезнью сердца», — говорит Дебин Чжан в заявлении для прессы. «Однако обычная ОФЭКТ страдает от длительного времени сканирования и низкого качества изображения из-за использования механического коллиматора. Новая система ОФЭКТ способна выполнять быстрое динамическое сканирование с высоким качеством».
Самоколлимирующийся ОФЭКТ сердца состоит из трех идентичных детекторных блоков трапециевидной формы, соединенных в полушестиугольник, образующий сферическое поле зрения. Каждый детекторный блок состоит из внутренней вольфрамовой пластины с множеством отверстий, за которой следуют четыре уложенных друг на друга детекторных слоя, три из которых содержат сцинтилляторы, редко расположенные в виде шахматной доски, а внешний содержит плотно упакованные сцинтилляторы. Эти сцинтилляторы выполняют двойную функцию обнаружения и коллимации фотонов.
Исследователи сравнили три диаграммы направленности металлической пластины (которая также обеспечивает часть коллимации) и обнаружили, что случайное распределение 140 отверстий обеспечивает лучшее соотношение сигнал/шум, чем 48 или 140 отверстий в сетке. При использовании этой случайной конфигурации ОФЭКТ сердца имела среднюю чувствительность 0.68 в поле зрения.
При сканировании фантомов система смогла отделить стержни диаметром 4 мм в фантоме с горячими стержнями и выявить дефект в сердечном фантоме всего за 2 секунды.
Команда приходит к выводу, что предлагаемая конструкция детектора имеет потенциал для расширения клинического применения динамической ОФЭКТ сердца за счет устранения влияния дыхательных движений пациента, увеличения пропускной способности пациентов, обеспечения визуализации сверхнизкими дозами и точного количественного определения кровотока миокарда и резерва коронарного кровотока.
