Modalitete jedrske medicine, kot sta pozitronska emisijska tomografija (PET) in enofotonska emisijska računalniška tomografija (SPECT), imajo ključno vlogo na številnih področjih zdravstvenega varstva, vključno z diagnostiko raka in slikanjem srca, med drugim. Poleg tega so inovativni raziskovalni projekti namenjeni nenehnemu izboljševanju teh tehnik molekularnega slikanja z zmanjšanjem količine potrebnega radioaktivnega sledilca, skrajšanjem potrebnega časa slikanja ali izboljšanjem kakovosti slike. Na nedavnem Letno srečanje Društva za nuklearno medicino in molekularno slikanje (SNMMI), so raziskovalci predstavili najnovejši napredek instrumentov PET in SPECT.
PET brez CT zmanjša dozo sevanja
PET skenerji za celotno telo z dolgim aksialnim vidnim poljem lahko omogočijo PET skeniranje z izjemno majhnimi odmerki. Toda računalniška tomografija, opravljena skupaj z namenom pridobivanja zemljevidov slabljenja, lahko zagotovi znaten odmerek sevanja, kar izniči te prednosti majhnih odmerkov. Na letnem srečanju SNMMI, Mohammadreza Teimoorisichani družbe Siemens Medical Imaging je predstavil popolnoma kvantitativno slikovno tehniko PET, ki ne zahteva spremljajočega CT skeniranja in dramatično zmanjša količino sevanja, dostavljenega pacientu. Pristop bi se lahko izkazal za posebno koristnega za pediatrične bolnike in tiste, ki potrebujejo več pregledov.
"Večina sodobnih skenerjev PET uporablja scintilatorje na osnovi lutecija za zaznavanje fotonov gama," pojasnjuje Teimoorisichani v izjavi za javnost. "Lutecij v scintilatorju vsebuje majhno količino - manj kot 3% - radioizotopa 176Lu, ki med skeniranjem oddaja sevanje ozadja. V naši študiji smo to sevanje ozadja uporabili kot vir prenosa za istočasno rekonstrukcijo zemljevidov slabljenja in kvantitativnih slik PET brez uporabe CT.
Raziskovalci so ovrednotili svojo predlagano tehniko rekonstrukcije z uporabo podatkov iz kliničnega skeniranja FDG-PET, pridobljenega s skenerjem Siemens Biograph Vision Quadra PET/CT. Pacientu je bilo injicirano približno 170 MBq 18F-FDG in skeniran 55 minut po injiciranju v trajanju 10 minut. Z uporabo fotonov gama 202 in 307 keV iz 176Lu za rekonstrukcijo zemljevidov slabljenja so ustvarili slike PET z uporabo različnih algoritmov za rekonstrukcijo brez CT.
Primerjava rezultatov s standardnimi slikami PET/CT je pokazala, da so se največje napake kvantifikacije v zemljevidih slabljenja pojavile okoli meje bolnika. Od različnih pregledanih organov so imeli možgani največjo kvantitativno napako (podcenjevanje aktivnosti 15–21 %). Vendar pa so rekonstruirane slike PET brez CT pokazale povprečne kvantitativne napake organov 4.8 % in 10 % za dve pregledani rekonstrukcijski tehniki.
Poleg zmanjšanja odmerka za bolnika predlagana metoda tudi odpravlja morebitno napačno registracijo zemljevida oslabitve, ki lahko nastane zaradi gibanja bolnika med slikanjema CT in PET. Pristop bi lahko zagotovil tudi zanesljivo tehniko za korekcijo slabljenja v hibridnih PET/MR skenerjih.
»Ta študija je pomemben korak k praktičnemu kvantitativnemu PET slikanju brez CT,« ugotavlja Teimoorisichani. »Poleg zmanjšanja izpostavljenosti pacientov sevanju ima lahko pravi kvantitativni PET pregled z nizkimi odmerki velik vpliv na raziskovalne študije, katerih cilj je boljše razumevanje človeške fiziologije na molekularni ravni, in na raziskave, ki vključujejo razvoj radiofarmakov. Algoritem trenutno ocenjujejo na velikem številu bolnikov, da bi odkrili njegov polni potencial.«
Samokolimacijski SPECT omogoča hitro slikanje srca
Ekipa iz Tsinghua University v Pekingu je oblikoval srčni sistem SPECT, ki izvaja skeniranje 10- do 100-krat hitreje kot trenutne naprave SPECT. Novi sistem uporablja aktivne detektorje v večplastni arhitekturi, ki izvajajo dvojno funkcionalnost detekcije in kolimacije. Ta koncept »samokolimacije« izboljšuje običajne pristope SPECT za zagotavljanje dramatično skrajšanega časa skeniranja, boljše kakovosti slike, povečanega pretoka pacientov in zmanjšane izpostavljenosti sevanju pacientov.
"SPECT je pomembno neinvazivno slikovno orodje za diagnozo in stratifikacijo tveganja bolnikov s koronarno srčno boleznijo," pravi Debin Zhang v izjavi za javnost. »Vendar pa konvencionalni SPECT trpi zaradi dolgega časa skeniranja in slabe kakovosti slike zaradi zanašanja na mehanski kolimator. Novi sistem SPECT je sposoben izvajati visoko kakovostno dinamično skeniranje s hitrimi okvirji.«
Samokolimacijski srčni SPECT je sestavljen iz treh enakih trapezoidnih detektorskih enot, ki so združene tako, da tvorijo pol šesterokotnika, ki obdaja sferično vidno polje. Vsaka detektorska enota obsega notranjo volframovo ploščo s številnimi odprtinami, ki ji sledijo štiri zložene detektorske plasti, tri vsebujejo scintilatorje, ki so redko razporejeni v šahovnici, zunanja pa vsebuje tesno zapakirane scintilatorje. Ti scintilatorji opravljajo dvojno funkcijo zaznavanja fotonov in kolimacije.
Raziskovalci so primerjali tri vzorce zaslonke v kovinski plošči (ki zagotavlja tudi del kolimacije) in ugotovili, da je naključna porazdelitev 140 zaslonk zagotovila boljše razmerje med signalom in šumom kot 48 ali 140 zaslonk v mrežnem vzorcu. Z uporabo te naključne konfiguracije je imel srčni SPECT povprečno občutljivost 0.68 v vidnem polju.
Pri skeniranju fantomov je sistem lahko ločil 4 mm palice v fantomu z vročo palico in je bil sposoben prepoznati napako v srčnem fantomu že v 2 s.
Ekipa zaključuje, da ima predlagana zasnova detektorja potencial za razširitev klinične uporabe dinamičnega srčnega SPECT z odpravo vpliva pacientovega dihalnega gibanja, povečanjem pretoka pacienta, omogočanjem slikanja z ultra nizkimi odmerki in natančnim kvantificiranjem miokardnega krvnega pretoka in rezerve koronarnega pretoka.
