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Der kombinierte SPECT-CT-Scan kann verwendet werden, um gleichzeitig anatomische und funktionelle Informationen über ein bestimmtes Organ von Interesse zu liefern.
Die Einzelphotonen-Emissions-Computertomographie (SPECT-Bildgebung) misst die Strahlung einer intravenös injizierten radioaktiven Spezies direkt über eine Gammakamera. Dies ermöglicht die nicht-invasive Bildgebung der biologischen Aktivität und nicht nur eine Momentaufnahme des Organs.
In Kombination mit der Computertomographie oder CT liefert die SPECT-CT-Bildgebung sowohl Stoffwechseldaten als auch anatomische Informationen, die für eine Vielzahl von Anwendungen nützlich sein können.
Dieses Video veranschaulicht die Grundprinzipien der kombinierten SPECT-CT-Bildgebung und gibt einen kurzen Überblick darüber, wie SPECT-CT-Bilder aufgenommen, rekonstruiert und analysiert werden.
Bei der SPECT-CT-Bildgebung werden zwei getrennte Bildgebungsmodalitäten, SPECT und CT, verwendet, um sowohl die funktionelle Beurteilung als auch anatomische Informationen zu kombinieren und so die diagnostische Gesamtfähigkeit zu verbessern.
Bei der CT werden mehrere 2D-Röntgenbilder gesammelt, um ein 3D-Modell der Anatomie des Patienten oder Tieres zu erstellen. Bei der CT-Bildgebung werden Röntgenstrahlen von einer Quelle emittiert. Wenn sich Röntgenstrahlen durch den Patienten bewegen, wird ein Teil der Röntgenstrahlen absorbiert und der Rest dringt durch den Patienten hindurch. Im Allgemeinen absorbieren Materialien mit höherer Dichte, wie z. B. Knochen, mehr Röntgenstrahlen als Materialien mit niedrigerer Dichte wie Weichgewebe.
Die verbleibenden, nicht absorbierten Röntgenstrahlen werden von einem Detektor gesammelt, der auf der anderen Seite des Patienten platziert ist und die Intensität der nicht absorbierten Röntgenstrahlen in Hounsfield-Einheiten bestimmt. Dadurch wird ein 2D-Bild erzeugt, das als Slice bezeichnet wird. Die Röntgenquelle und der Detektor werden dann um den Patienten gedreht, um eine Sammlung von 2D-Schichten zu erhalten. Die Schichten werden dann rekonstruiert, um ein 3D-Modell zu erstellen.
Analog zur CT-Bildgebung handelt es sich bei der SPECT um ein nukleares Bildgebungsverfahren, bei dem die Strahlung eines radioaktiven Tracers erfasst wird, der dem Patienten injiziert wird. Der injizierte Tracer zerfällt mit der Zeit und emittiert Gammastrahlen, die von einer Gammakamera abgebildet werden, um ein 2D-Bild zu erstellen.
Ähnlich wie bei der CT sammelt die Gammakamera 2D-Bilder an verschiedenen Orten, um einen Slice zu erzeugen, der in ein 3D-Modell rekonstruiert werden kann.
In dieser Studie zeigen wir die SPECT-CT-Bildgebung einer Maus. Die rekonstruierten CT- und SPECT-Bilder der Maus werden überlagert, um ein Bild zu erstellen, das sowohl anatomische als auch funktionelle Bewertungen zeigt, wie das farbige SPECTRACE und der Graustufen-CT-Scan zeigen.
Nachdem wir nun die Grundprinzipien der SPECT-CT-Bildgebung überprüft haben, schauen wir uns nun das Protokoll an.
Öffnen Sie zunächst die Systemsoftware. Richten Sie dann den CT-Teil des Scans so ein, dass sich die Röntgenröhre erwärmen kann, indem Sie die Option in der Software auswählen. Das System beginnt mit dem Aufheizen des Rohrs.
Legen Sie die Maus in eine Anästhesie-Induktionskammer und betäuben Sie das Tier mit Isofluran. Übertragen Sie dann die Maus auf eine Tischplatte, die mit einem Nasenkonus ausgestattet ist. Überprüfen Sie als Nächstes, ob die Maus bewusstlos ist, indem Sie die Zehenkneiftechnik verwenden. Dann injizieren Sie der anästhesierten Maus das Radionuklid Technetium-99m. Warten Sie, bis sich das Radionuklid im Blutkreislauf verteilt hat und zu zerfallen beginnt. Scans können für kardiologische Anwendungen fast sofort gestartet werden, während die Wartezeit für die Abbildung von Tumoren mehrere Stunden bis Tage betragen kann.
Platzieren Sie anschließend die Maus auf dem SPECT-CT-Tischbett, das mit EKG- und Atemüberwachungssensoren ausgestattet ist. Befestigen Sie den Nasenkonus und starten Sie den Fluss des Anästhetikums. Schalten Sie die Heizung des Mausbetts ein und überwachen Sie die physiologischen Parameter der Maus mithilfe der Sensoren und der internen Kamera des Geräts.
Schieben Sie als Nächstes das Mausbett in den Kollimator. Nehmen Sie dann ein einzelnes axiales Bild der Maus als Referenz auf, um die Platzierung des Tieres während des SPECT-Scans zu bestimmen. Legen Sie anhand dieses Bildes einen Interessenbereich für einen Pilot-SPECT-Scan fest. Dieser Pilotscan hilft dem Benutzer, die Einstellungen für den experimentellen SPECT-Scan zu definieren, einschließlich der Anzahl der gesammelten Bilder, der Zeit pro Bild, des Scanmodus oder des Detektorrotationspfads und des Stufenmodus für eine verbesserte Bildgenauigkeit oder eine höhere Bildgebungsgeschwindigkeit.
Definieren Sie als Nächstes die Parameter für den CT-Scan, wie z. B. den Strom und die Spannung der Röhre, den Drehwinkel, die Geschwindigkeit des Scans und die Anzahl der Bilder, die bei jedem Drehwinkel aufgenommen wurden. Starten Sie abschließend die Datenerfassung, indem Sie die Schaltfläche "Erfassung starten" drücken. Die Dauer des Scans hängt von den Scan-Parametern ab, beträgt jedoch in der Regel 30 bis 60 Minuten.
Sobald der Scanvorgang abgeschlossen ist, entfernen Sie das Bett aus dem Kollimator und entfernen Sie die Maus aus dem Bett. Überwachen Sie die Maus, bis sie bei Bewusstsein ist und sich normal bewegen kann. Die gesammelten SPECT- und CT-Bilder können nun individuell rekonstruiert und später mit Hilfe der integrierten Software kombiniert werden.
Schauen wir uns nun die Ergebnisse der SPECT-CT-Bildgebung an.
Diese Abbildung zeigt einen repräsentativen kombinierten SPECT-CT-Scan, der mit einem Technetium-99m-Base-Tracer in einer Maus durchgeführt wurde. Der kombinierte SPECT-CT-Scan zeigt die SPECT-Daten in Gelb- bis Orangetönen in der Abbildung an, die mit den in Grautönen angezeigten CT-Daten überlagert ist.
In den SPECT-Daten wird der Grad der physiologischen Aktivität durch die Intensität der Farbe demonstriert. Die gelben Bereiche weisen also eine größere Aktivität auf als die orangefarbenen Bereiche.
Schauen wir uns nun an, wie nuklearmedizinische Techniken eingesetzt werden, um genauere bildgebende Daten für eine verbesserte medizinische Diagnostik zu erhalten.
Bei der Krebsvorsorge wird ein radioaktiver Tracer verwendet, um selektiv auf einen bestimmten Zelloberflächenrezeptor abzuzielen, der in Tumoren vorkommt. Die Aufnahme des radioaktiven Tracers in einem SPECT-CT-Bild weist auf das Vorhandensein eines Tumors hin.
Die integrierte PET-MRT ist ein weiteres hybrides Bildgebungsverfahren, das zur Diagnose von Krankheiten und zur Überwachung der Behandlung verwendet wird, da es sowohl einen hohen Kontrast der Weichteile als auch metabolische Informationen liefert. Regionen mit hohem Kontrast deuten auf die Aufnahme des radioaktiv markierten Tracers hin und können auf Metastasen in der Krebsvorsorge hindeuten. Diese zusammengeführten PET- und MRT-Bilder zeigen multiple hypermetabolische Lungenmetastasen und eine Metastase im rechtsventrikulären Ausflusstrakt des Herzens.
Um die Wirksamkeit neuer Behandlungsstrategien für den Myokardinfarkt zu messen, ist die Beurteilung des akuten Stadiums sowie des Langzeitergebnisses erforderlich. Intravenös verabreicht werden Kontrastmittel für die sequentielle PET-MRT-Bildgebung des Mausherzens. Das MRT-Verfahren dauert in der Regel 30 Minuten und der PET-Scan dauert 45 Minuten. Dies ist für die Bewertung neuartiger Therapeutika von Bedeutung, da der Zeitverlauf möglicherweise nicht bekannt ist. Die vergrößerten Bereiche im MRT stellen nicht lebensfähiges Gewebe dar und entsprechen Bereichen mit reduzierter FDG-Aufnahme, die auf mögliche Koronarblockaden oder einen Infarkt hindeuten.
Sie haben gerade JoVEs Einführung in die kombinierte Einzelphotonenemissions-Computertomographie und Computertomographie-Bildgebung gesehen. Sie sollten jetzt wissen, wie Sie SPECT- und CT-Parameter einrichten, den kombinierten Scan durchführen und das Bild analysieren. Sie sollten auch wissen, wie die nukleare Bildgebung in biomedizinischen Anwendungen eingesetzt wird. Danke fürs Zuschauen!
