التصوير المتقاطع مع التصوير المقطعي المحوسب والتصوير المقطعي المحوسب لتصور وظائف القلب
المصدر: أليسيا جي بيرمان ، جيمس أ. شابر ، و كريج ج. جورجن ، كلية ويلدون للهندسة الطبية الحيوية ، جامعة بوردو ، ويست لافاييت ، إنديانا
سنوضح هنا أساسيا…
1. في الجسم الحي إعداد التصوير
- افتح برنامج التصوير.
- لإعداد جزء التصوير المقطعي المحوسب من الفحص، اسمح لأنبوب الأشعة السينية بالتسخين عن طريق تحديد الخيار الموجود على البرنامج. سيبدأ النظام في تسخين الأنبوب.
- تخدير الماوس. للتأكد من أن الفأر فاقد للوعي ، مد ساق واحدة واضغط على مخلب. إذا لم ينتج الفأر منعكس انسحاب ، يتم تخدير بدرجة كافية.
- حقن الفأر عن طريق الوريد بالنويدات المشعة. النويدات المشعة SPECT شائعة الاستخدام هي Technetium99m (99m Tc) ، ويرجع ذلك جزئيا إلى نصف عمرها. ومع ذلك ، هناك أيضا العديد من النويدات المشعة الأخرى المتاحة التي يمكن استخدامها بما في ذلك اليود 123 ( 123 I) و Indium-111 ( 111 In).
- انتظري. سيستغرق النويدات المشعة وقتا لتوزيعه عبر مجرى الدم ويبدأ في التحلل. يعتمد مقدار الوقت المطلوب على النويدات المشعة المستخدمة وتطبيق التصوير. بالنسبة لتطبيقات القلب ، يمكن أن تبدأ عمليات الفحص على الفور تقريبا ، بينما بالنسبة للأورام ، قد يكون وقت الانتظار من عدة ساعات إلى أيام. اعتمادا على توقيت التصوير ، يمكن للفأر إما أن يظل مخدرا طوال الإجراء أو يمكنه الاستيقاظ ثم إعادة تخديره عندما يكون جاهزا للتصوير.
- ضع الماوس في سرير الماوس الموجود في مرحلة SPECT / CT. يجب أن يكون السرير مجهزا بأنبوب لغاز التخدير ، وسخان ، ووسيلة لمراقبة تخطيط القلب والتنفس. أثناء التصوير ، لن يتمكن المشغل من مراقبة الماوس مباشرة ، لذلك من الضروري وجود وسائل بديلة لمراقبة المعلمات الفسيولوجية أثناء التصوير (أي معدل ضربات القلب والتنفس).
2. تصوير SPECT / CT
- حرك السرير (الذي يحتوي على الماوس) داخل الموازاة.
- احصل على صورة محورية واحدة للماوس. باستخدام هذه الصورة التجريبية، قم بتعيين منطقة اهتمام للفحص الثانوي.
- حدد إعدادات SPECT بما في ذلك عدد الصور التي تم جمعها والوقت لكل صورة ووضع المسح الضوئي (مسار دوران الكاشف) ووضع الخطوة لتحسين دقة الصورة أو زيادة سرعة التصوير.
- لإعداد جزء التصوير المقطعي المحوسب من الفحص، اسمح لأنبوب الأشعة السينية بالتسخين عن طريق تحديد الخيار الموجود على البرنامج. سيبدأ النظام في تسخين الأنبوب.
- حدد إعداد التصوير المقطعي المحوسب، مثل تيار الأنبوب والجهد الكهربائي وزاوية الدوران وسرعة المسح وعدد الصور الملتقطة في كل زاوية دوران.
- بدء الحصول على البيانات. سيعتمد طول الوقت المطلوب لإكمال الفحص على معلمات الفحص المحددة ، ولكن عادة ما يكون طوله 30-60 دقيقة.
- قم بإزالة السرير من الموازاة.
- أخرج الماوس من السرير واستمر في مراقبة الماوس حتى يصبح واعيا وقادرا على التحرك بشكل طبيعي.
3. إعادة بناء SPECT / CT
- عادة ما يتم إجراء إعادة البناء باستخدام برنامج مدمج. يمكن إعادة بناء بيانات CT وبيانات SPECT بشكل منفصل ثم دمجها باستخدام التسجيل الداخلي.
تسجيل الدخول أو للوصول إلى المحتوى الكامل. تعرّف على المزيد حول وصول مؤسستك إلى محتوى JoVE هنا
يمكن استخدام فحص التصوير المقطعي المحوسب المدمج لتوفير معلومات تشريحية ووظيفية حول عضو معين ذي أهمية في وقت واحد.
يقيس التصوير المقطعي المحوسب بإصدار الفوتون الفردي ، أو تصوير SPECT ، الإشعاع مباشرة من الأنواع المشعة المحقونة في الوريد عبر كاميرا جاما. يتيح ذلك التصوير غير الجراحي للنشاط البيولوجي بدلا من مجرد لقطة للعضو.
عند دمجه مع التصوير المقطعي المحوسب أو التصوير المقطعي المحوسب ، يوفر التصوير المقطعي المحوسب كلا من البيانات الأيضية والمعلومات التشريحية التي يمكن أن تكون مفيدة لمجموعة متنوعة من التطبيقات.
سيوضح هذا الفيديو المبادئ الأساسية للتصوير المقطعي المحوسب المدمج ويقدم لمحة موجزة عن كيفية الحصول على صور التصوير المقطعي المحوسب SPECT-CT وإعادة بنائها وتحليلها.
يستخدم التصوير المقطعي المحوسب SPECT-CT طريقتين منفصلتين للتصوير ، SPECT و CT ، للجمع بين كل من التقييم الوظيفي والمعلومات التشريحية لتحسين القدرة التشخيصية الإجمالية.
في التصوير المقطعي المحوسب ، يتم جمع صور الأشعة السينية ثنائية الأبعاد متعددة لإنشاء نموذج ثلاثي الأبعاد لتشريح المريض أو. أثناء التصوير المقطعي المحوسب، تنبعث الأشعة السينية من مصدر. عندما تنتقل الأشعة السينية عبر المريض ، يتم امتصاص بعض الأشعة السينية ، ويمر الباقي عبر المريض. بشكل عام ، تمتص المواد عالية الكثافة ، مثل العظام ، الأشعة السينية أكثر من المواد منخفضة الكثافة مثل الأنسجة الرخوة.
يتم جمع الأشعة السينية المتبقية غير الممتصة بواسطة كاشف يوضع على الجانب الآخر من المريض يحدد شدة الأشعة السينية غير الممتصة في وحدات هونسفيلد. ينتج عن هذا صورة ثنائية الأبعاد تسمى شريحة. ثم يتم تدوير مصدر الأشعة السينية وكاشف حول المريض للحصول على مجموعة من الشرائح ثنائية الأبعاد. ثم يتم إعادة بناء الشرائح لإنشاء نموذج ثلاثي الأبعاد.
على غرار التصوير المقطعي المحوسب ، SPECT هي تقنية تصوير نووي تكتسب انبعاث الإشعاع من متتبع مشع يتم حقنه في المريض. يتحلل جهاز التتبع المحقون بمرور الوقت ، مما ينبعث منه أشعة جاما التي يتم تصويرها بواسطة كاميرا جاما لإنشاء صورة ثنائية الأبعاد. على غرار التصوير المقطعي المحوسب ، تجمع كاميرا جاما صورا ثنائية الأبعاد في مواقع مختلفة لإنشاء شريحة ، والتي يمكن إعادة بنائها في نموذج ثلاثي الأبعاد.
في هذه الدراسة ، نعرض تصوير SPECT-CT للفأر. يتم تراكب صور الماوس المعاد بناؤه CT و SPECT لإنشاء صورة تعرض التقييمات التشريحية والوظيفية ، كما هو موضح في SPECTRACE الملون والفحص المقطعي المحوسب بتدرج الرمادي.
الآن بعد أن استعرضنا المبادئ الأساسية للتصوير بالتصوير المحظوظ بأشعة محظوظة ، دعونا الآن نلقي نظرة على البروتوكول.
أولا، افتح برنامج النظام. بعد ذلك ، قم بإعداد جزء التصوير المقطعي المحوسب من الفحص للسماح لأنبوب الأشعة السينية بالتسخين عن طريق تحديد الخيار الموجود على البرنامج. سيبدأ النظام في تسخين الأنبوب.
ضع الفأر في غرفة تحريض التخدير وقم بتخدير باستخدام الأيزوفلوران. ثم انقل الماوس إلى مقعد أعلى مجهز بمخروط أنف. بعد ذلك ، تحقق من أن الماوس فاقد للوعي باستخدام تقنية قرصة إصبع القدم. ثم حقن الفأر المخدر بتكنيتيوم النويدات المشعة 99m. انتظر حتى يتم توزيع النويدات المشعة في مجرى الدم وتبدأ في التحلل. يمكن بدء عمليات الفحص على الفور تقريبا لتطبيقات أمراض القلب ، في حين أن وقت الانتظار لتصوير الأورام قد يكون من عدة ساعات إلى أيام.
بعد ذلك ، ضع الماوس على سرير المرحلة SPECT-CT المزود بمستشعرات تخطيط القلب ومراقبة التنفس. قم بتأمين مخروط الأنف وابدأ تدفق التخدير. قم بتشغيل سخان سرير الماوس وراقب المعلمات الفسيولوجية للماوس باستخدام المستشعرات والكاميرا الداخلية للجهاز.
بعد ذلك ، حرك سرير الماوس داخل الموازاة. بعد ذلك ، احصل على صورة محورية واحدة للفأر كمرجع لتحديد موضع أثناء وجوده أثناء مسح SPECT. باستخدام هذه الصورة كصورة مرجعية، قم بتعيين منطقة اهتمام لفحص SPECT تجريبي. سيساعد هذا الفحص التجريبي المستخدم على تحديد إعدادات فحص SPECT التجريبي بما في ذلك عدد الصور التي تم جمعها والوقت لكل صورة ووضع المسح الضوئي أو مسار دوران الكاشف ووضع الخطوة لتحسين دقة الصورة أو زيادة سرعة التصوير.
بعد ذلك ، حدد معلمات الفحص المقطعي المحوسب مثل تيار الأنبوب والجهد ، وزاوية الدوران ، وسرعة المسح ، وعدد الصور الملتقطة في كل زاوية دوران. أخيرا ، ابدأ الحصول على البيانات بالضغط على زر بدء الاستحواذ. تعتمد مدة الفحص على معلمات الفحص ولكنها عادة ما تتراوح من 30 إلى 60 دقيقة.
بمجرد اكتمال الفحص ، قم بإزالة السرير من الموازاة وإزالة الماوس من السرير. راقب الماوس حتى يصبح واعيا ويمكنه التحرك بشكل طبيعي. يمكن الآن إعادة بناء صور SPECT و CT التي تم جمعها بشكل فردي ودمجها لاحقا باستخدام برنامج مدمج.
دعونا الآن نستعرض نتائج التصوير المقطعي المحوسب SPECT-CT.
يوضح هذا الشكل فحصا ممثلا مدمجا بالتصوير المقطعي المحوسب SPECT-CT تم الحصول عليه باستخدام متتبع قاعدة تكنيتيوم-99 م في الماوس. يعرض فحص SPECT-CT المدمج بيانات SPECT بظلال من الأصفر إلى البرتقالي في الشكل المتراكب على بيانات التصوير المقطعي المحوسب المعروضة بظلال من اللون الرمادي.
ضمن بيانات SPECT ، يتم إثبات درجة النشاط الفسيولوجي من خلال شدة اللون. وبالتالي ، تظهر المناطق الصفراء نشاطا أكبر من المناطق البرتقالية.
الآن دعونا نلقي نظرة على كيفية استخدام تقنيات الطب النووي للحصول على بيانات تصوير أكثر دقة لتحسين التشخيص الطبي.
في فحص السرطان ، يتم استخدام متتبع مشع لاستهداف مستقبلات سطح خلية معينة موجودة في الأورام بشكل انتقائي يشير امتصاص المتتبع المشع في صورة SPECT-CT إلى وجود ورم.
التصوير بالرنين المغناطيسي المتكامل هو تقنية تصوير هجينة أخرى تستخدم لتشخيص المرض ومراقبة العلاج لأنه يوفر تباينا عاليا بين الأنسجة الرخوة ومعلومات التمثيل الغذائي. تشير المناطق ذات التباين العالي إلى امتصاص المتتبع المليء بالإشعاع ويمكن أن تشير إلى ورم خبيث في فحص السرطان. تظهر صور التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني والتصوير بالرنين المغناطيسي المدمجة العديد من النقائل الرئوية المفرطة الأيضية ورم خبيث في مجرى التدفق البطيني الأيمن للقلب.
لقياس فعالية استراتيجيات العلاج الجديدة لاحتشاء عضلة القلب ، يلزم تقييم المرحلة الحادة وكذلك النتائج طويلة المدى. يتم تسليم عوامل التباين الوريدية للتصوير المتسلسل للتصوير المتسلسل بالتصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني لقلب الفأر. يستغرق إجراء التصوير بالرنين المغناطيسي عادة 30 دقيقة ، ويستمر فحص التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني لمدة 45 دقيقة. هذا مهم في تقييم العلاجات الجديدة لأن المسار الزمني قد لا يكون معروفا. تمثل المناطق المحسنة في التصوير بالرنين المغناطيسي أنسجة غير قابلة للحياة وتتوافق مع مناطق انخفاض امتصاص FDG مما يشير إلى انسداد محتمل في الشريان التاجي أو احتشاء.
لقد شاهدت للتو مقدمة JoVE للتصوير المقطعي المحوسب بإصدار فوتون واحد والتصوير المقطعي المحوسب. يجب أن تعرف الآن كيفية إعداد معلمات SPECT و CT ، وإجراء المسح المدمج وتحليل الصورة. يجب أن تعرف أيضا كيفية استخدام التصوير النووي في التطبيقات الطبية الحيوية. شكرا للمشاهدة!
View the full transcript and gain access to JoVE Science Education videos
Q1: What is the main advantage of combining SPECT and CT imaging?
Combined SPECT-CT imaging provides both functional and anatomical information simultaneously. SPECT measures metabolic activity via injected radioactive tracers, while CT creates detailed anatomical images using X-rays. This hybrid approach improves diagnostic ability by showing where biological activity occurs within the body's precise anatomical structure.
Q2: How does SPECT imaging differ from CT imaging in terms of data collection?
SPECT directly measures radiation emitted from an injected radioactive tracer using a gamma camera, capturing functional biological activity. CT collects multiple 2D X-ray images as the source and detector rotate around the patient, with X-rays absorbed differently by tissues based on density. Both modalities acquire 2D slices that are reconstructed into 3D models.
Q3: What role do physiological monitoring sensors play during SPECT-CT scanning?
ECG and respiration monitoring sensors track the animal's vital functions during imaging. These sensors, along with the device's internal camera, allow operators to continuously monitor physiological parameters and ensure the subject remains stable throughout the 30 to 60-minute scan. This monitoring is essential for maintaining data quality and animal safety during the procedure.
Q4: How are SPECT and CT images combined to create a final diagnostic image?
Individual SPECT and CT images are first reconstructed separately using built-in software to create 3D datasets. The reconstructed images are then overlaid, with SPECT data displayed in color gradients (yellow to orange indicating activity intensity) and CT data shown in grayscale. This merged visualization displays both metabolic function and anatomical structure in a single image.
Q5: Why is timing important when injecting a radionuclide tracer for SPECT-CT imaging?
The timing depends on the clinical application. For cardiac imaging, scans can begin almost immediately after injection because the tracer quickly distributes in the bloodstream. For tumor imaging, wait times may extend several hours to days to allow selective tracer uptake in target tissues. Proper timing ensures optimal tracer distribution and image quality for the specific diagnostic goal.
Q6: What information does color intensity convey in a SPECT-CT image?
Color intensity in SPECT data directly represents the degree of physiological activity in tissues. Yellow areas indicate higher metabolic activity or greater tracer uptake, while orange areas show lower activity. This color gradient allows clinicians to visually identify regions of abnormal metabolism, such as tumors or areas of reduced blood flow, overlaid on the precise anatomical context provided by CT.
Q7: How does SPECT compare to PET in terms of cost and image resolution?
SPECT has lower spatial resolution than PET because it detects single gamma photons directly, whereas PET detects two gamma photons emitted in opposite directions. However, SPECT is less expensive because its radioactive isotopes, such as technetium-99m, are more readily available than PET isotopes. Despite lower resolution, SPECT-CT provides clinically useful metabolic and anatomical information for many diagnostic applications.