Проходной ПЭТ-сканер для высокопроизводительной визуализации при меньших затратах – Мир физики

Проходной ПЭТ-сканер для высокопроизводительной визуализации при меньших затратах – Мир физики

Отметка времени: 15 сентября 2023 г., 7:10

Команда WT-PET в Гентском университете
Команда WT-PET Стефан Ванденберге (задний ряд, второй справа) и его коллеги из Гентского университета разрабатывают проходную систему ПЭТ всего тела, которая будет сканировать пациентов в положении стоя. (Фото любезно предоставлено Стефаном Ванденберге)

Использование позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ) для диагностики заболеваний и повторного мониторинга эффективности медицинского лечения растет, при этом количество необходимых сканирований увеличивается примерно на 11% в год. Удовлетворение этого спроса может создать проблемы для радиологических отделений, создавая потребность в ПЭТ-сканерах, которые быстрее работают, дешевле в покупке и требуют меньше кадров, связанных со сканированием.

С этой целью исследователи из Гентский университет в Бельгии разрабатывают новое ориентированное на пациента вертикальное устройство визуализации для ПЭТ всего тела – проходной ТБ-ПЭТ. Ожидается, что предложенная ими конструкция TB-PET, которая визуально похожа на сканер безопасности в аэропорту, будет более чем в три раза дешевле, чем цилиндрическая система с длинным осевым полем зрения (LAFOV), и сократит время рентгенолога/технолога более чем на половину. Это требуется для стандартных ПЭТ-сканеров с осевым полем зрения (SAFOV).

В проходном устройстве будут использоваться монолитные детекторы с возможностями глубины взаимодействия (DOI) и высоким внутренним пространственным разрешением для получения высококачественных ПЭТ-изображений за доли минуты сканирования.

Дать в Европейский журнал ядерной медицины и молекулярной визуализацииИсследователи описывают двойную плоскую конструкцию проходного ТБ-ПЭТ и представляют сравнение производительности – с точки зрения стоимости компонентов, чувствительности системы, пропускной способности пациентов и необходимой дозы на пациента – с ПЭТ-сканером SAFOV (Биография Vision 600) и сканер LAFOV (Видение Квадра). Они отмечают, что сравнение предполагает, что проходной сканер будет использоваться для эффективной рутинной клинической ПЭТ-визуализации и, следовательно, основан на сканировании только туловища и головы.

Главный следователь Стефан Ванденберге и соавторы предложили новую концепцию дизайна ПЭТ-визуализации, которая опирается на два противоположных плоских детектора, которые можно поднести как можно ближе к пациенту (стоя вертикально между ними), чтобы повысить как чувствительность, так и пространственное разрешение.

Команда выбрала монолитные детекторы, которые обеспечивают в два-три раза более высокое пространственное разрешение, чем пиксельные детекторы, используемые в современных клинических ПЭТ-системах. Способность монолитных детекторов кодировать информацию DOI обеспечивает равномерное пространственное разрешение чуть менее 2 мм по всему полю зрения. Ожидаемое временное разрешение этих детекторов составляет от 200 до 400 пс.

Проектирование сквозной системы ПЭТ всего тела
Проходной ТБ-ПЭТ (а) вид художника, (б) дизайн плоской панели, (в) руль уменьшает движение тела, (г) макет, используемый для измерения пропускной способности пациентов; (e) модули на каждой стороне панели можно регулировать вручную. (С разрешения: CC BY 4.0/Eur J Nucl Med Mol Imaging 10.1007/s00259-023-06341-х)

Проходной ТБ-ПЭТ-сканер состоит из двух плоских панелей шириной около 70 см и высотой 106 см каждая с зазором 50 см между ними. Каждая панель состоит из матрицы монолитных детекторных блоков германата висмута (BGO) размером 14 × 20 и размерами 50 × 50 × 16 мм, считываемых матрицей кремниевых фотоумножителей размером 6 x 6 мм. Команда определила размер сканера и размеры плоской панели, используя измерения тела, полученные из изображений ПЭТ/КТ 40 случайно выбранных пациентов из ЧУ де Льеж.

Во время сканирования пациент стоит между двумя плоскими детекторами. Важно отметить, что такая проходная конструкция устраняет необходимость трудоемкого позиционирования пациента на кровати и вставания с нее. Еще одним преимуществом является небольшая занимаемая площадь системы, для которой требуется всего около 2–6 м.2 выделенного пространства, это лишь часть установочного пространства, необходимого для современных комплектов ПЭТ-визуализации (35–40 м²).2). Требования к охлаждению сканера также должны быть меньше.

Сравнение рабочих процессов дало впечатляющие результаты. Ванденбергхе и его коллеги подсчитали, что проходная ТБ-ПЭТ может сканировать до 87 пациентов за восьмичасовую смену по сравнению с 53–60 пациентами для сканера LAFOV и 28 для системы SAFOV.

Исследователи оценили стоимость предлагаемого ими сканера на основе монолитных сцинтилляторов BGO или оксиортосиликата лютеция-иттрия (LYSO), а также стоимость кремниевых фотоумножителей, которые представляют собой две основные статьи расходов в ПЭТ-сканере. Они определили, что стоимость компонентов проходного TB-PET на основе BGO в 3.3 раза ниже, чем у системы LAFOV с осевым полем зрения 106 см, и всего на 20% выше, чем у сканера SAFOV.

После создания макета сканера исследователи обнаружили, что добавление руля может значительно уменьшить движения пациента в положении стоя. Они также используют макет, чтобы определить, возможна ли задержка дыхания при 30-секундных съемках, и планируют протестировать методы оценки и коррекции движения.

Другие планы на будущее включают создание системы путем сборки детекторов в модули, создание платформы для пациентов с автоматической регулировкой плоских панелей по высоте пациента и интеграцию обнаружения движения. В конечном итоге исследователи стремятся интегрировать проходной сканер со стационарной компьютерной томографией, чтобы объединить молекулярную визуализацию с анатомической визуализацией высокого разрешения. Они также надеются еще больше снизить дозу ПЭТ и КТ, используя передовые методы снижения шума на основе глубокого обучения.

Отметка времени:

Больше от Мир физики