Методи ядерної медицини, такі як позитронно-емісійна томографія (ПЕТ) і однофотонна емісійна комп’ютерна томографія (SPECT), відіграють життєво важливу роль у багатьох сферах охорони здоров’я, включаючи діагностику раку та візуалізацію серця, серед іншого. Крім того, інноваційні дослідницькі проекти спрямовані на постійне вдосконалення цих методів молекулярної візуалізації, мінімізуючи кількість необхідного радіоактивного індикатора, скорочуючи необхідний час візуалізації або покращуючи якість зображення. На нещодавньому Щорічне нарада Товариства ядерної медицини та молекулярної візуалізації (SNMMI), дослідники представили останні досягнення в приладах ПЕТ та ОФЕКТ.
ПЕТ без КТ зменшує дозу радіації
ПЕТ-сканери всього тіла з довгим аксіальним полем огляду можуть уможливити ПЕТ-сканування з надзвичайно низькою дозою. Але комп’ютерна томографія, що виконується разом для отримання карт ослаблення, може забезпечити значну дозу радіації, зводячи нанівець ці переваги низьких доз. На щорічній зустрічі SNMMI, Мохаммадреза Теймуорісічані від Siemens Medical Imaging представила повністю кількісну методику ПЕТ-зображення, яка не потребує супроводу комп’ютерної томографії та значно зменшує кількість випромінювання, що доставляється пацієнту. Цей підхід може виявитися особливо корисним для педіатричних пацієнтів і тих, хто потребує кількох сканувань.
«Більшість сучасних ПЕТ-сканерів використовують сцинтилятори на основі лютецію для виявлення гамма-фотонів», — пояснює Тейморісічані в заяві для преси. «Лютецій у сцинтиляторі містить невелику кількість — менше 3% — радіоізотопу 176Lu, який випромінює фонове випромінювання під час сканування. У нашому дослідженні ми використовували це фонове випромінювання як джерело передачі для одночасної реконструкції карт ослаблення та кількісних зображень ПЕТ без використання КТ».
Дослідники оцінили запропоновану ними техніку реконструкції, використовуючи дані клінічного сканування FDG-PET, отримані за допомогою ПЕТ/КТ-сканера Siemens Biograph Vision Quadra. Пацієнту ввели приблизно 170 МБк 18F-FDG і сканований через 55 хвилин після ін'єкції протягом 10 хвилин. Використовуючи гамма-фотони 202 і 307 кеВ з 176Лу для реконструкції карт ослаблення, вони створили ПЕТ-зображення, використовуючи різні алгоритми реконструкції без КТ.
Порівняння результатів зі стандартними ПЕТ/КТ-зображеннями показало, що найбільші похибки кількісного визначення на картах ослаблення з’являються навколо границі пацієнта. Серед досліджуваних органів мозок мав найбільшу кількісну похибку (заниження активності на 15–21%). Проте ПЕТ-зображення, реконструйовані без КТ, показали середні кількісні похибки органів у 4.8% і 10% для двох перевірених методів реконструкції.
Окрім зменшення дози пацієнта, запропонований метод також усуває можливе неправильне реєстрування карти ослаблення, яке може виникнути через рух пацієнта між скануваннями КТ та ПЕТ. Цей підхід може також забезпечити надійну техніку корекції затухання в гібридних сканерах ПЕТ/МР.
«Це дослідження є важливим кроком до практичної кількісної ПЕТ-візуалізації без комп’ютерної томографії», — зазначає Тейморісічані. «Крім зменшення радіаційного опромінення пацієнта, справжнє кількісне ПЕТ-сканування з низькими дозами може мати великий вплив на дослідження, спрямовані на краще розуміння фізіології людини на молекулярному рівні, а також на дослідження, пов’язані з розробкою радіофармацевтичних препаратів. Алгоритм наразі оцінюється на великій кількості пацієнтів, щоб виявити його повний потенціал».
ОФЕКТ із самоколімацією забезпечує швидке отримання зображень серця
команда з університет Цінхуа в Пекіні розробив систему серцевої ОФЕКТ, яка виконує сканування в 10-100 разів швидше, ніж сучасні пристрої ОФЕКТ. У новій системі використовуються активні детектори в багаторівневій архітектурі, які виконують подвійну функцію виявлення та колімації. Ця концепція «самоколімації» вдосконалює звичайні підходи до SPECT, щоб забезпечити різко скорочений час сканування, кращу якість зображення, збільшення пропускної здатності пацієнтів і зниження радіаційного впливу на пацієнтів.
«SPECT — важливий неінвазивний інструмент візуалізації для діагностики та стратифікації ризику пацієнтів з ішемічною хворобою серця», — каже Дебін Чжан у заяві для преси. «Однак звичайний SPECT страждає від довгого часу сканування та низької якості зображення в результаті використання механічного коліматора. Нова система SPECT здатна виконувати високоякісне динамічне сканування у швидких кадрах».
Самоколімаційний серцевий ОФЕКТ складається з трьох ідентичних трапецієподібних блоків детектора, з’єднаних у форму напівшестикутника, який охоплює сферичне поле зору. Кожен детекторний блок містить внутрішню вольфрамову пластину з багатьма отворами, за якою слідують чотири шари детектора, три з яких містять сцинтилятори, розріджено розташовані в шаховому порядку, а зовнішній містить щільно розташовані сцинтилятори. Ці сцинтилятори виконують подвійні функції виявлення фотонів і колімації.
Дослідники порівняли три діафрагми в металевій пластині (яка також забезпечує частину колімації) і виявили, що випадковий розподіл 140 апертур забезпечує кращі показники співвідношення сигнал/шум, ніж 48 або 140 апертур у сітці. Використовуючи цю випадкову конфігурацію, серцева ОФЕКТ мала середню чутливість 0.68 у полі зору.
Під час сканування фантомів система могла відокремити 4-міліметрові стрижні у фантомі гарячого стрижня та виявити дефект у серцевому фантомі всього за 2 секунди.
Команда прийшла до висновку, що запропонована конструкція детектора має потенціал для розширення клінічних застосувань динамічної серцевої ОФЕКТ, усуваючи вплив дихальних рухів пацієнта, збільшуючи пропускну здатність пацієнта, забезпечуючи візуалізацію з ультранизькими дозами та точну кількісну оцінку міокардіального кровотоку та резерву коронарного кровотоку.
