Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Однофотонная эмиссионная компьютерная томография
ОФЭКТ-срез мозга с использованием Tc-99m Ceretec.jpg
Срез ОФЭКТ распределения экзаметазима технеция в головном мозге пациента
МКБ-9-СМ92,0 - 92,1
MeSHD01589
Код ОПС-3013-72
ОФЭКТ-изображение (измеритель костей) МИП мыши
Коллиматор, используемый для коллимации гамма-лучей (красные стрелки) в гамма-камере

Однофотонная эмиссионная компьютерная томография ( ОФЭКТ или, реже, СПЭТ ) - это метод томографической визуализации ядерной медицины с использованием гамма-лучей . [1] Это очень похоже на обычную плоскую визуализацию в ядерной медицине с использованием гамма-камеры (то есть сцинтиграфию ) [2], но может предоставить истинную трехмерную информацию. Эта информация обычно представлена ​​в виде срезов пациента, но при необходимости ее можно свободно переформатировать или изменять.

Этот метод требует доставки пациенту гамма-излучающего радиоизотопа ( радионуклида ), обычно путем инъекции в кровоток. Иногда радиоизотоп представляет собой простой растворимый растворенный ион, такой как изотоп галлия (III). Однако в большинстве случаев радиоизотоп-маркер присоединяется к определенному лиганду для создания радиолиганда , свойства которого связывают его с определенными типами тканей. Это сочетание позволяет переносить комбинацию лиганда и радиофармпрепарата и связывать ее с интересующим местом в организме, где концентрация лиганда видна с помощью гамма-камеры.

Принципы [ править ]

ОФЭКТ-сканер марки Siemens, состоящий из двух гамма-камер.

Вместо того, чтобы просто «сфотографировать анатомические структуры», сканирование SPECT отслеживает уровень биологической активности в каждом месте анализируемой трехмерной области. Выбросы радионуклида указывают на количество кровотока в капиллярах визуализируемых областей. Точно так же, как обычный рентгеновский снимок представляет собой 2-мерный (2-D) вид трехмерной структуры, изображение, полученное с помощью гамма-камеры, является 2-мерным видом 3-мерного распределения радионуклида .

Визуализация SPECT выполняется с помощью гамма-камеры для получения нескольких двумерных изображений (также называемых проекциями ) под разными углами. Затем используется компьютер для применения алгоритма томографической реконструкции к нескольким проекциям, что дает набор трехмерных данных. Затем этим набором данных можно манипулировать, чтобы показать тонкие срезы вдоль любой выбранной оси тела, аналогичные тем, которые получены с помощью других томографических методов, таких как магнитно-резонансная томография (МРТ), рентгеновская компьютерная томография ( рентгеновская компьютерная томография ) и позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ).

ОФЭКТ похожа на ПЭТ в использовании радиоактивного индикаторного материала и обнаружении гамма-лучей. В отличие от ПЭТ, индикаторы, используемые в ОФЭКТ, испускают гамма-излучение, которое измеряется напрямую, тогда как индикаторы ПЭТ испускают позитроны, которые аннигилируют с электронами на расстоянии до нескольких миллиметров, вызывая испускание двух гамма-фотонов в противоположных направлениях. Сканер ПЭТ обнаруживает эти выбросы «совпадающими» во времени, что дает больше информации о локализации событий излучения и, следовательно, изображения с более высоким пространственным разрешением, чем ОФЭКТ (разрешение около 1 см). Сканирование ОФЭКТ значительно дешевле, чем сканирование ПЭТ, отчасти потому, что оно позволяет использовать более долгоживущие и более легко получаемые радиоизотопы, чем ПЭТ.

Поскольку получение ОФЭКТ очень похоже на получение изображений с помощью планарной гамма-камеры, можно использовать те же радиофармпрепараты . Если пациент обследуется с помощью другого типа сканирования ядерной медицины, но изображения не являются диагностическими, можно сразу перейти к ОФЭКТ, переместив пациента к прибору ОФЭКТ или даже просто перенастроив камеру для получения изображения ОФЭКТ. пока пациент остается на столе.

Аппарат ОФЭКТ выполняет сканирование костей всего тела. Пациент лежит на столе, который скользит по аппарату, а пара гамма-камер вращается вокруг нее.

Для получения изображений SPECT гамма-камера вращается вокруг пациента. Проекции снимаются в определенных точках во время вращения, обычно каждые 3–6 градусов. В большинстве случаев для получения оптимальной реконструкции используется полное вращение на 360 градусов. Время, необходимое для получения каждого прогноза, также варьируется, но обычно 15–20 секунд. Это дает общее время сканирования 15–20 минут.

Гамма-камеры с несколькими головками могут ускорить получение. Например, двухголовая камера может использоваться с головками, разнесенными на 180 градусов друг от друга, что позволяет снимать две проекции одновременно, при этом каждая головка требует поворота на 180 градусов. Также используются тройные камеры с шагом 120 градусов.

Захват со стробированием сердца возможен с помощью ОФЭКТ, так же как и с помощью методов плоской визуализации, таких как сканирование с несколькими стробами (MUGA). Запущенная электрокардиограммой (ЭКГ) для получения дифференциальной информации о сердце в различных частях его цикла, закрытая ОФЭКТ миокарда может использоваться для получения количественной информации о перфузии миокарда, толщине и сократимости миокарда во время различных частей сердечного цикла, а также также для расчета фракции выброса левого желудочка , ударного объема и сердечного выброса.

Заявление [ править ]

ОФЭКТ можно использовать в качестве дополнения к любому исследованию гамма-визуализации, где может оказаться полезным истинное трехмерное изображение, например, при визуализации опухоли, инфекции ( лейкоцитов ), визуализации щитовидной железы или сцинтиграфии костей .

Поскольку ОФЭКТ обеспечивает точную локализацию в трехмерном пространстве, ее можно использовать для получения информации о локализованных функциях внутренних органов, например, функциональной визуализации сердца или головного мозга.

Визуализация перфузии миокарда [ править ]

Основная статья: Визуализация перфузии миокарда

Визуализация перфузии миокарда (MPI) - это форма функциональной визуализации сердца, используемая для диагностики ишемической болезни сердца . Основной принцип заключается в том, что в условиях стресса больной миокард получает меньший кровоток, чем нормальный миокард. MPI - это один из нескольких видов сердечного стресс-теста .

Вводят специфический для сердца радиофармпрепарат, например 99m Tc- тетрофосмин (Myoview, GE healthcare), 99m Tc-сестамиби ( Cardiolite , Bristol-Myers Squibb) или хлорид таллия-201 . После этого частота сердечных сокращений увеличивается, чтобы вызвать стресс миокарда, либо упражнениями на беговой дорожке, либо фармакологически с аденозином , добутамином или дипиридамолом ( аминофиллин может использоваться для отмены эффектов дипиридамола).

Визуализация SPECT, выполненная после стресса, показывает распределение радиофармпрепарата и, следовательно, относительный кровоток в различных областях миокарда. Диагностика проводится путем сравнения стрессовых изображений с дополнительным набором изображений, полученных в состоянии покоя, которые обычно получают до стрессовых изображений.

Было продемонстрировано, что общая точность MPI составляет около 83% ( чувствительность : 85%; специфичность : 72%) (в обзоре, не только для SPECT MPI), [3] и сопоставима (или лучше) с другими не -инвазивные тесты на ишемическую болезнь сердца.

Функциональная томография мозга [ править ]

Основная статья: Нейровизуализация

Обычно гамма-излучающий индикатор, используемый при функциональной визуализации мозга, представляет собой экзаметазим технеция (99mTc) . 99m Tc - это метастабильный ядерный изомер, который испускает гамма-лучи, обнаруживаемые с помощью гамма-камеры. Присоединение его к экзаметазиму позволяет ему поглощаться тканями мозга пропорционально мозговому кровотоку, что, в свою очередь, позволяет оценить церебральный кровоток с помощью ядерной гамма-камеры.

Поскольку кровоток в головном мозге тесно связан с локальным метаболизмом мозга и потреблением энергии, индикатор 99m Tc-экзаметазим (а также аналогичный индикатор 99m Tc-EC) используется для региональной оценки метаболизма мозга в попытке диагностировать и дифференцировать различные причинные патологии деменции . Метаанализ многих опубликованных исследований показывает, что чувствительность ОФЭКТ с этим индикатором составляет около 74% при диагностике болезни Альцгеймера по сравнению с чувствительностью 81% при клиническом обследовании ( когнитивное тестирование и т. Д.). Более поздние исследования показали, что точность ОФЭКТ в диагностике болезни Альцгеймера может достигать 88%. [4]В метаанализе ОФЭКТ превосходила клиническое обследование и клинические критерии (91% против 70%) в способности дифференцировать болезнь Альцгеймера от сосудистой деменции. [5] Эта последняя способность связана с визуализацией локального метаболизма головного мозга с помощью ОФЭКТ, при которой точечная потеря коркового метаболизма, наблюдаемая при множественных инсультах, явно отличается от более равномерной или «плавной» потери не затылочной корковой функции мозга, типичной для болезни Альцгеймера. болезнь. Другая недавняя обзорная статья показала, что многоголовые ОФЭКТ-камеры с количественным анализом дают общую чувствительность 84-89% и общую специфичность 83-89% в поперечных исследованиях, чувствительность 82-96% и специфичность 83-89 % для продольных исследований деменции. [6]

ОФЭКТ-сканирование с использованием 99m Tc-экзаметазима конкурирует с ПЭТ- сканированием на основе флудезоксиглюкозы (ФДГ) головного мозга, которое позволяет оценить региональный метаболизм глюкозы в головном мозге и предоставить очень похожую информацию о локальном повреждении мозга в результате многих процессов. ОФЭКТ более широко доступна, потому что используемый радиоизотоп более долговечен и намного дешевле в ОФЭКТ, а также менее дорогое оборудование для гамма-сканирования. В то время как 99m Tc извлекается из относительно простых генераторов технеция-99m , которые еженедельно доставляются в больницы и сканирующие центры для снабжения свежим радиоизотопом, FDG PET полагается на FDG, который производится на дорогостоящем медицинском циклотроне.и «горячая лаборатория» (автоматизированная химическая лаборатория для производства радиофармпрепаратов), а затем немедленно доставляется в места сканирования из-за естественного короткого периода полураспада фтора-18, составляющего 110 минут .

Приложения в ядерной технологии [ править ]

В ядерной энергетике метод SPECT может применяться для визуализации распределения радиоизотопов в облученном ядерном топливе. [7] Из-за облучения ядерного топлива (например, урана) нейтронами в ядерном реакторе, в топливе естественным образом образуется широкий спектр гамма-излучающих радионуклидов, таких как продукты деления ( цезий-137 , барий-140 и европий). -154 ) и продуктов активации ( хром-51 и кобальт-58 ). Их можно отобразить с помощью ОФЭКТ, чтобы проверить наличие топливных стержней в хранимой топливной сборке для целей гарантий МАГАТЭ [8], чтобы подтвердить прогнозы кодов моделирования активной зоны, [9]или изучить поведение ядерного топлива при нормальной эксплуатации [10] или в аварийных сценариях. [11]

Реконструкция [ править ]

Синограмма ОФЭКТ

Восстановленные изображения обычно имеют разрешение 64 × 64 или 128 × 128 пикселей с размером пикселей в диапазоне 3–6 мм. Количество полученных проекций выбирается примерно равным ширине получаемых изображений. Как правило, полученные восстановленные изображения будут иметь более низкое разрешение, будут иметь повышенный шум, чем плоские изображения, и будут подвержены артефактам .

Сканирование занимает много времени, и очень важно, чтобы во время сканирования пациент не двигался. Движение может вызвать значительное ухудшение восстановленных изображений, хотя методы восстановления с компенсацией движения могут помочь в этом. Крайне неравномерное распределение радиофармпрепарата также может вызвать артефакты. Очень интенсивная область активности (например, мочевой пузырь) может вызвать появление обширных полос на изображениях и затемнить соседние области активности. Это ограничение алгоритма реконструкции отфильтрованной обратной проекции . Итерационная реконструкция- это альтернативный алгоритм, важность которого растет, поскольку он менее чувствителен к артефактам и может также корректировать затухание и размытие, зависящее от глубины. Кроме того, итерационные алгоритмы могут быть сделаны более эффективным использованием Superiorization методологии. [12]

Ослабление гамма-лучей внутри пациента может привести к значительной недооценке активности в глубоких тканях по сравнению с поверхностными тканями. Возможна приблизительная коррекция на основе относительного положения активности, а оптимальная коррекция достигается с помощью измеренных значений затухания. Доступно современное оборудование для ОФЭКТ со встроенным рентгеновским компьютерным томографом. Поскольку рентгеновские КТ-изображения представляют собой карту ослабления тканей, эти данные могут быть включены в реконструкцию ОФЭКТ для корректировки ослабления. Он также обеспечивает точно зарегистрированное изображение КТ, которое может предоставить дополнительную анатомическую информацию.

Рассеяние гамма-лучей, а также случайный характер гамма-лучей также могут привести к ухудшению качества изображений SPECT и вызвать потерю разрешения. Коррекция рассеяния и восстановление разрешения также применяются для улучшения разрешения изображений SPECT. [13]

Типичные протоколы получения ОФЭКТ [ править ]

ИзучатьРадиоизотопЭнергия излучения (кэВ)Период полураспадаРадиофармпрепаратыАктивность ( МБк )Вращение (градусы)ПрогнозыРазрешение изображенияВремя на проекцию (с)
Рентгентехнеций-99m1406 часовФосфонаты / бисфосфонаты800360120128 х 12830
Сканирование перфузии миокардатехнеций-99m1406 часовтетрофосмин; Сестамиби7001806064 х 6425
Сканирование паращитовидных желез Sestamibiтехнеций-99m1406 часовСестамиби
Сканирование мозгатехнеций-99m1406 часовTc exametazime; ECD555-111036064128 х 12830
Нейроэндокринное или неврологическое сканирование опухолеййод-123 или йод-13115913 часов или 8 днейMIBG4003606064 х 6430
Сканирование белых клетокиндий-111 и технеций-99m171 и 24567 часовлейкоциты, меченные in vitro183606064 х 6430

ОФЭКТ / КТ [ править ]

В некоторых случаях гамма-сканер SPECT может быть построен для работы с обычным компьютерным томографом с одновременной регистрацией изображений. Как и в ПЭТ / КТ , это позволяет определять местонахождение опухолей или тканей, которые можно увидеть на сцинтиграфии ОФЭКТ, но которые трудно точно определить относительно других анатомических структур. Такое сканирование наиболее полезно для тканей за пределами мозга, где расположение тканей может быть гораздо более изменчивым. Например, ОФЭКТ / КТ может использоваться в приложениях сканирования паращитовидных желез сестамиби , где этот метод полезен для обнаружения эктопических аденом паращитовидных желез, которые могут находиться не на своих обычных местах в щитовидной железе. [14]

Контроль качества [ править ]

Общие характеристики систем SPECT могут быть выполнены с помощью инструментов контроля качества, таких как фантом Ящака . [15]

См. Также [ править ]

  • Даниэль Амен , психиатр, который использует ОФЭКТ для диагностики
  • Функциональная нейровизуализация
  • Гамма камера
  • Магнитно-резонансная томография
  • Нейровизуализация
  • Позитронно-эмиссионная томография
  • ISAS (Иктально-интерктальный анализ ОФЭКТ с помощью SPM)

Ссылки [ править ]

  1. ^ SPECT в Национальной медицинской библиотеке США по медицинским предметным рубрикам (MeSH)
  2. ^ Scuffham JW (2012). «Детектор CdTe для гиперспектральной ОФЭКТ-визуализации». Журнал приборостроения . IOP Journal of Instrumentation. 7 (8): P08027. DOI : 10.1088 / 1748-0221 / 7/08 / P08027 .
  3. ^ Элхенди, А; Bax, JJ; Полдерманс, Д. (2002). «Добутамин стрессовая визуализация перфузии миокарда при ишемической болезни сердца» . Журнал ядерной медицины . 43 (12): 1634–46. PMID 12468513 . 
  4. ^ Bonte FJ, Harris TS, Hynan LS, Биджио EH, белый CL (2006). «Tc-99m exametazime SPECT в дифференциальной диагностике деменции с гистопатологическим подтверждением». Clin Nucl Med . 31 (7): 376–8. DOI : 10.1097 / 01.rlu.0000222736.81365.63 . PMID 16785801 . S2CID 39518497 .  
  5. ^ Дугал NJ, Bruggink S, Ebmeier КП (2004). «Систематический обзор диагностической точности 99mTc-HMPAO-SPECT при деменции». Am J Гериатр Психиатрия . 12 (6): 554–70. DOI : 10,1176 / appi.ajgp.12.6.554 . PMID 15545324 . 
  6. ^ Хендерсон, Теодор (декабрь 2012 г.). «Диагностика и оценка деменции и легких когнитивных нарушений с упором на нейровизуализацию перфузии ОФЭКТ». Спектры ЦНС . 17 (4): 188–89. DOI : 10.1017 / S1092852912000636 . PMID 22929226 . 
  7. ^ http://uu.diva-portal.org/smash/get/diva2:164459/FULLTEXT01.pdf
  8. ^ http://www.iaea.org/inis/collection/NCLCollectionStore/_Public/25/037/25037535.pdf
  9. ^ Jacobsson Svärd Стаффан, Håkansson Ана, Bäcklin Андерс, Osifo Otasowie, Willman Кристофер, Янссон Питер (2005). «Неразрушающее экспериментальное определение распределения мощности в ядерных топливных сборках». Ядерная технология . 151 : 70–76. DOI : 10,13182 / NT05-A3632 . S2CID 98426662 . CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  10. Перейти ↑ Andersson P (2017). «Компьютеризированный метод (UPPREC) количественного анализа облученных тепловыделяющих сборок с гамма-эмиссионной томографией на реакторе Халдена» . Летопись атомной энергетики . 110 : 88–97. DOI : 10.1016 / j.anucene.2017.06.025 .
  11. ^ Biard B (2013). «Количественный анализ распределения продуктов деления в поврежденной тепловыделяющей сборке с использованием гамма-спектрометрии и компьютерной томографии для теста Phébus FPT3». Ядерная инженерия и дизайн . 262 : 469–483. DOI : 10.1016 / j.nucengdes.2013.05.019 .
  12. Перейти ↑ Luo, S, Zhou, T (2014). «Превосходство алгоритма ЭМ и его применение в однофотонной эмиссионной компьютерной томографии (ОФЭКТ)». Обратные задачи и визуализация . 8 : 88–97. arXiv : 1209,6116 . DOI : 10.3934 / ipi.2014.8.223 . S2CID 119657086 . 
  13. ^ "D. Boulfelfel, RM Rangayyan, LJ Hahn, R. Kloiber, Restoration of Single Photon Emission Computing Tomography Images" . Проверено 10 января +2016 .
  14. ^ Neumann DR, Обуховский Н.А., Difilippo FP (2008). «Предоперационная ОФЭКТ и ОФЭКТ / КТ с вычитанием 123I / 99mTc-сестамиби при первичном гиперпаратиреозе» . J Nucl Med . 49 (12): 2012–7. DOI : 10,2967 / jnumed.108.054858 . PMID 18997051 . 
  15. ^ Дженнифер Прекегес. Аппаратура ядерной медицины . Издательство "Джонс и Бартлетт". 2012. ISBN 1449645372 с.189. 
  • Cerqueira MD, Jacobson AF (1989). «Оценка жизнеспособности миокарда с помощью ОФЭКТ и ПЭТ». Американский журнал рентгенологии . 153 (3): 477–483. DOI : 10,2214 / ajr.153.3.477 . PMID  2669461 .

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Бруянт, П.П. "Аналитические и итерационные алгоритмы реконструкции в ОФЭКТ" Journal of Nuclear Medicine 43 (10): 1343-1358, 2002
  • Герман, Габор Т. (2009). Основы компьютерной томографии: реконструкция изображения по проекциям (2-е изд.). Springer. ISBN 978-1-85233-617-2..
  • Элхенди и др. , Добутамин стрессовая визуализация перфузии миокарда при ишемической болезни сердца, J Nucl Med 2002 43: 1634–1646
  • Фрэнк У. Гордон (2005). «Визуализация нейрорецепторов в психиатрии: теория и применение». Международный обзор нейробиологии . 67 : 385–440. DOI : 10.1016 / S0074-7742 (05) 67011-0 . ISBN 9780123668684. PMID  16291028 .
  • Практическая ОФЭКТ / КТ в ядерной медицине - Jones / Hogg / Seeram - Дата выпуска: 31 марта 2013 г. ISBN 978-1447147022 Издание: 2013 г. 
  • Willowson K, Bailey DL, Baldock C, 2008. Количественная реконструкция SPECT с использованием поправок, полученных с помощью компьютерной томографии. Phys. Med. Биол. 53 3099–3112.

Внешние ссылки [ править ]

  • Human Health Campus, официальный сайт Международного агентства по атомной энергии, посвященный специалистам в области радиационной медицины. Этот сайт находится под управлением Отдела здравоохранения, Департамента ядерных наук и приложений.
  • Национальный центр разработки изотопов Справочная информация по радиоизотопам, в том числе для ОФЭКТ; координация и управление производством, доступностью и распределением изотопов
  • Разработка и производство изотопов для исследований и применений (IDPRA) Программа Министерства энергетики США по производству изотопов и производственным исследованиям и разработкам
Библиотечные ресурсы об
ОФЭКТ
  • Ресурсы в вашей библиотеке