Các phương thức y học hạt nhân như chụp cắt lớp phát xạ positron (PET) và chụp cắt lớp vi tính phát xạ đơn photon (SPECT) đóng một vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực chăm sóc sức khỏe, bao gồm chẩn đoán ung thư và chụp ảnh tim, trong số những lĩnh vực khác. Bên cạnh đó, các dự án nghiên cứu sáng tạo nhằm mục đích liên tục cải thiện các kỹ thuật chụp ảnh phân tử này, bằng cách giảm thiểu lượng chất đánh dấu phóng xạ cần thiết, giảm thời gian chụp ảnh cần thiết hoặc nâng cao chất lượng hình ảnh. gần đây Hội nghị thường niên của Hiệp hội Y học hạt nhân và hình ảnh phân tử (SNMMI), các nhà nghiên cứu đã trình bày những tiến bộ mới nhất trong thiết bị PET và SPECT.
CT-free PET giảm liều bức xạ
Máy quét PET toàn thân với trường quan sát trục dài có thể cho phép quét PET liều lượng cực thấp. Nhưng chụp CT được thực hiện cùng với để có được bản đồ suy giảm có thể cung cấp một liều bức xạ đáng kể, phủ nhận những lợi ích liều thấp này. Tại Hội nghị thường niên SNMMI, Mohammadreza Teimoorisichani từ Siemens Medical Imaging đã trình bày một kỹ thuật chụp PET định lượng đầy đủ, không yêu cầu chụp CT đi kèm và giảm đáng kể lượng bức xạ truyền đến bệnh nhân. Cách tiếp cận này có thể chứng minh lợi ích đặc biệt cho bệnh nhân nhi và những người cần quét nhiều lần.
Teimoorisichani giải thích trong một thông cáo báo chí: “Hầu hết các máy quét PET hiện đại đều sử dụng máy phát sáng dựa trên lutetium để phát hiện các photon gamma”. “Lutetium trong máy nhấp nháy chứa một lượng nhỏ - ít hơn 3% - của đồng vị phóng xạ 176Lu, phát ra bức xạ nền trong quá trình quét. Trong nghiên cứu của chúng tôi, chúng tôi đã sử dụng bức xạ nền này làm nguồn truyền để tái tạo đồng thời bản đồ suy giảm và hình ảnh PET định lượng mà không cần sử dụng CT.”
Các nhà nghiên cứu đã đánh giá kỹ thuật tái tạo được đề xuất của họ bằng cách sử dụng dữ liệu từ quá trình quét FDG-PET lâm sàng thu được bằng máy quét Siemens Biograph Vision Quadra PET/CT. Bệnh nhân được tiêm khoảng 170 MBq 18F-FDG và quét sau 55 phút sau khi tiêm trong thời gian 10 phút. Sử dụng các photon gamma 202 và 307 keV từ 176Lu để tái tạo lại các bản đồ suy giảm, họ đã tạo ra các hình ảnh PET bằng các thuật toán tái tạo không có CT khác nhau.
So sánh kết quả với hình ảnh PET/CT tiêu chuẩn cho thấy sai số định lượng lớn nhất trong bản đồ suy giảm xuất hiện xung quanh ranh giới bệnh nhân. Trong số các cơ quan khác nhau được kiểm tra, não có lỗi định lượng lớn nhất (đánh giá thấp hoạt động 15–21%). Tuy nhiên, hình ảnh PET tái tạo không có CT cho thấy sai số định lượng cơ quan trung bình là 4.8% và 10% đối với hai kỹ thuật tái tạo được kiểm tra.
Cùng với việc giảm liều bệnh nhân, phương pháp được đề xuất cũng loại bỏ khả năng đăng ký sai bản đồ suy giảm có thể phát sinh do chuyển động của bệnh nhân giữa các lần quét CT và PET. Cách tiếp cận này cũng có thể cung cấp một kỹ thuật đáng tin cậy để hiệu chỉnh độ suy giảm trong máy quét PET/MR lai.
Teimoorisichani lưu ý: “Nghiên cứu này là một bước quan trọng hướng tới hình ảnh PET định lượng không cần CT thực tế. “Ngoài việc giảm phơi nhiễm bức xạ cho bệnh nhân, chụp PET định lượng liều thấp thực sự có thể có tác động lớn đến các nghiên cứu nhằm hiểu rõ hơn về sinh lý con người ở cấp độ phân tử và nghiên cứu liên quan đến phát triển dược phẩm phóng xạ. Thuật toán hiện đang được đánh giá trên một số lượng lớn bệnh nhân để khám phá hết tiềm năng của nó.”
SPECT tự chuẩn trực cung cấp hình ảnh tim nhanh
Một nhóm nghiên cứu từ Đại học Thanh Hoa ở Bắc Kinh đã thiết kế một hệ thống SPECT tim thực hiện quét nhanh hơn từ 10 đến 100 lần so với các thiết bị SPECT hiện tại. Hệ thống mới sử dụng các máy dò tích cực trong kiến trúc nhiều lớp thực hiện chức năng kép là phát hiện và chuẩn trực. Khái niệm “tự chuẩn trực” này cải thiện các phương pháp SPECT thông thường để rút ngắn đáng kể thời gian quét, chất lượng hình ảnh tốt hơn, tăng số lượng bệnh nhân và giảm phơi nhiễm bức xạ cho bệnh nhân.
“SPECT là một công cụ hình ảnh không xâm lấn quan trọng để chẩn đoán và phân tầng nguy cơ bệnh nhân mắc bệnh tim mạch vành,” cho biết Debin Zhang trong một thông cáo báo chí. “Tuy nhiên, SPECT thông thường có thời gian quét dài và chất lượng hình ảnh kém do dựa vào bộ chuẩn trực cơ học. Hệ thống SPECT mới có khả năng thực hiện quét động với khung hình nhanh với chất lượng cao.”
SPECT tim tự chuẩn trực bao gồm ba đơn vị máy dò hình thang giống hệt nhau, được nối với nhau để tạo thành một nửa hình lục giác bao quanh một trường quan sát hình cầu. Mỗi đơn vị máy dò bao gồm một tấm vonfram bên trong chứa nhiều khẩu độ, theo sau là bốn lớp máy dò xếp chồng lên nhau, ba lớp chứa các chất nhấp nháy được sắp xếp thưa thớt theo hình bàn cờ và lớp ngoài cùng chứa các chất nhấp nháy được sắp xếp chặt chẽ. Các máy nhấp nháy này thực hiện các chức năng kép là phát hiện và chuẩn trực photon.
Các nhà nghiên cứu đã so sánh ba mẫu khẩu độ trong tấm kim loại (cũng cung cấp một phần của chuẩn trực) và nhận thấy rằng sự phân bố ngẫu nhiên của 140 khẩu độ mang lại hiệu suất chuyển tín hiệu thành nhiễu tốt hơn so với 48 hoặc 140 khẩu độ trong một mẫu lưới. Sử dụng cấu hình ngẫu nhiên này, SPECT tim có độ nhạy trung bình là 0.68 trong trường quan sát.
Khi quét bóng ma, hệ thống có thể tách các thanh 4 mm trong bóng ma que nóng và có thể xác định khiếm khuyết trong bóng ma tim chỉ trong 2 giây.
Nhóm nghiên cứu kết luận rằng thiết kế máy dò được đề xuất có tiềm năng mở rộng các ứng dụng lâm sàng của SPECT tim động, bằng cách loại bỏ tác động của chuyển động hô hấp của bệnh nhân, tăng thông lượng bệnh nhân, cho phép chụp ảnh liều cực thấp và định lượng chính xác lưu lượng máu cơ tim và dự trữ lưu lượng mạch vành.
