6: Imaging combinato SPECT e CT per la visualizzazione della funzionalità cardiaca

1. Configurazione dell'imaging in vivo

1. Aprire il software di imaging.
2. Per impostare la parte TC della scansione, consentire al tubo a raggi X di riscaldarsi selezionando l'opzione sul software. Il sistema inizierà a riscaldare il tubo.
3. Anestetizzare il mouse. Per assicurarti che il topo sia incosciente, estendi una gamba e pizzica la zampa dell'animale. Se il topo non produce un riflesso di astinenza, l'animale è sufficientemente anestetizzato.
4. Iniettare il topo per via endovenosa con il radionuclide. Un radionuclide SPECT comunemente usato è Technetium99m^(99mTc), in parte a causa della sua emivita. Tuttavia, ci sono anche molti altri radionuclidi disponibili che possono essere utilizzati tra cui Iodio-123⁽¹²³I) e Indio-111⁽¹¹¹In).
5. Aspettare. Il radionuclide impiegherà del tempo per distribuirsi attraverso il flusso sanguigno e iniziare a decadere. La quantità di tempo necessaria dipende dal radionuclide utilizzato e dall'applicazione di imaging. Per le applicazioni cardiache, le scansioni possono iniziare quasi immediatamente, mentre per i tumori, il tempo di attesa potrebbe essere di diverse ore o giorni. A seconda dei tempi dell'imaging, il mouse può rimanere anestetizzato per l'intera procedura o può svegliarsi e quindi essere nuovamente anestetizzato quando è pronto per l'imaging.
6. Posizionare il mouse nel letto del mouse situato sullo stadio SPECT/CT. Il letto deve essere dotato di un tubo per gas anestetico, un riscaldatore e un mezzo per monitorare l'ECG e la respirazione. Durante l'imaging, l'operatore non sarà in grado di osservare direttamente il mouse, quindi è necessario disporre di mezzi alternativi per monitorare i parametri fisiologici durante l'imaging (ad es. Frequenza cardiaca e respirazione).

2. Imaging SPECT / CT

1. Spostare il letto (contenente il mouse) all'interno del collimatore.
2. Acquisire una singola immagine assiale del mouse. Utilizzando questa immagine pilota, impostare una regione di interesse per una scansione secondaria.
3. Definire le impostazioni per SPECT, tra cui il numero di immagini raccolte, il tempo per immagine, la modalità di scansione (percorso di rotazione del rilevatore) e la modalità step per una migliore precisione dell'immagine o una maggiore velocità di imaging.
4. Per impostare la parte TC della scansione, consentire al tubo a raggi X di riscaldarsi selezionando l'opzione sul software. Il sistema inizierà a riscaldare il tubo.
5. Definire l'impostazione per CT, ad esempio la corrente e la tensione del tubo, l'angolo di rotazione, la velocità della scansione e il numero di immagini scattate a ciascun angolo di rotazione.
6. Inizia l'acquisizione dei dati. Il tempo necessario per completare la scansione dipenderà dai parametri di scansione selezionati, ma in genere è di 30-60 minuti.
7. Rimuovere il letto dal collimatore.
8. Rimuovere il mouse dal letto e continuare a monitorare il mouse fino a quando non è cosciente e in grado di muoversi normalmente.

3. Ricostruzione SPECT/CT

1. La ricostruzione viene in genere eseguita utilizzando il software integrato. I dati CT e i dati SPECT possono essere ricostruiti separatamente e quindi combinati utilizzando la registrazione interna.

La scansione combinata SPECT-CT può essere utilizzata per fornire contemporaneamente informazioni anatomiche e funzionali su un particolare organo di interesse.

La tomografia computerizzata a emissione di fotoni singoli, o imaging SPECT, misura direttamente la radiazione proveniente da una specie radioattiva iniettata per via endovenosa tramite una gamma camera. Ciò consente l'imaging non invasivo dell'attività biologica piuttosto che una semplice istantanea dell'organo.

Se combinato con la tomografia computerizzata o la TC, l'imaging SPECT-CT fornisce sia dati metabolici che informazioni anatomiche che possono essere utili per un'ampia varietà di applicazioni.

Questo video illustrerà i principi di base dell'imaging combinato SPECT-CT e fornirà una breve panoramica di come le immagini SPECT-CT vengono acquisite, ricostruite e analizzate.

L'imaging SPECT-CT utilizza due modalità di imaging separate, SPECT e CT, per combinare sia la valutazione funzionale che le informazioni anatomiche per migliorare la capacità diagnostica complessiva.

Nella TC, vengono raccolte più immagini a raggi X 2D per creare un modello 3D dell'anatomia del paziente o dell'animale. Durante l'imaging TC, i raggi X vengono emessi da una sorgente. Mentre i raggi X si muovono attraverso il paziente, alcuni dei raggi X vengono assorbiti e il resto passa attraverso il paziente. In generale, i materiali a densità più elevata, come l'osso, assorbono più raggi X rispetto ai materiali a densità inferiore come i tessuti molli.

I raggi X rimanenti, non assorbiti, vengono raccolti da un rilevatore posizionato sull'altro lato del paziente che determina l'intensità dei raggi X non assorbiti nelle unità Hounsfield. In questo modo si ottiene un'immagine 2D denominata sezione. La sorgente di raggi X e il rivelatore vengono quindi ruotati attorno al paziente per acquisire una raccolta di sezioni 2D. Le fette vengono quindi ricostruite per creare un modello 3D.

Analogamente all'imaging TC, la SPECT è una tecnica di imaging nucleare che acquisisce l'emissione di radiazioni da un tracciante radioattivo che viene iniettato nel paziente. Il tracciante iniettato decade nel tempo, emettendo raggi gamma che vengono ripresi da una gamma camera per creare un'immagine 2D. Simile alla CT, la gamma camera raccoglie immagini 2D in varie posizioni per generare una fetta, che può essere ricostruita in un modello 3D.

In questo studio, mostriamo l'imaging SPECT-CT di un topo. Le immagini TC e SPECT del topo ricostruite vengono sovrapposte per creare un'immagine che mostra sia le valutazioni anatomiche che funzionali, come mostrato dallo SPECTRACE colorato e dalla scansione TC in scala di grigi.

Ora che abbiamo esaminato i principi di base dell'imaging SPECT-CT, diamo ora un'occhiata al protocollo.

Innanzitutto, apri il software di sistema. Quindi, impostare la parte CT della scansione per consentire al tubo radiogeno di riscaldarsi selezionando l'opzione sul software. Il sistema inizierà a riscaldare il tubo.

Posizionare il topo in una camera di induzione dell'anestesia e anestetizzare l'animale usando isoflurano. Quindi, trasferire il mouse su un piano di lavoro dotato di un cono. Quindi, verifica che il topo sia incosciente usando la tecnica del pizzicamento delle dita dei piedi. Quindi iniettare nel topo anestetizzato il radionuclide tecnezio-99m. Attendere che il radionuclide si distribuisca nel flusso sanguigno e inizi a decadere. Le scansioni possono essere avviate quasi immediatamente per le applicazioni cardiologiche, mentre il tempo di attesa per l'imaging dei tumori può essere di diverse ore o giorni.

Quindi, posizionare il mouse sul lettino SPECT-CT dotato di sensori ECG e di monitoraggio della respirazione. Fissare il cono nasale e avviare il flusso dell'anestetico. Accendi il riscaldatore del lettino del mouse e monitora i parametri fisiologici del mouse utilizzando i sensori e la fotocamera interna del dispositivo.

Quindi, fai scorrere il letto del mouse all'interno del collimatore. Quindi, acquisire una singola immagine assiale del topo come riferimento per determinare il posizionamento dell'animale durante la scansione SPECT. Utilizzandola come immagine di riferimento, impostare una regione di interesse per una scansione SPECT pilota. Questa scansione pilota aiuterà l'utente a definire le impostazioni per la scansione SPECT sperimentale, tra cui il numero di immagini raccolte, il tempo per immagine, la modalità di scansione o il percorso di rotazione del rivelatore e la modalità a gradini per una migliore precisione dell'immagine o una maggiore velocità di imaging.

Successivamente, definisci i parametri per la scansione TC come la corrente e la tensione del tubo, l'angolo di rotazione, la velocità della scansione e il numero di immagini scattate a ciascun angolo di rotazione. Infine, iniziare l'acquisizione dei dati premendo il pulsante di avvio acquisizione. La durata della scansione dipende dai parametri di scansione, ma in genere è compresa tra 30 e 60 minuti.

Una volta completata la scansione, rimuovere il piano dal collimatore e rimuovere il mouse dal letto. Monitorare il mouse fino a quando non è cosciente e può muoversi normalmente. Le immagini SPECT e CT raccolte possono ora essere ricostruite individualmente e successivamente combinate utilizzando il software integrato.

Passiamo ora in rassegna i risultati dell'imaging SPECT-CT.

Questa figura mostra una scansione SPECT-CT combinata rappresentativa ottenuta utilizzando un tracciante di base tecnezio-99m in un topo. La scansione SPECT-CT combinata visualizza i dati SPECT in tonalità dal giallo all'arancione nella figura sovrapposta ai dati CT visualizzati in tonalità di grigio.

All'interno dei dati SPECT, il grado di attività fisiologica è dimostrato dall'intensità del colore. Pertanto, le aree di colore giallo mostrano un'attività maggiore rispetto alle aree di colore arancione.

Vediamo ora come vengono utilizzate le tecniche di medicina nucleare per ottenere dati di imaging più precisi e migliorare la diagnostica medica.

Nello screening del cancro, un tracciante radioattivo viene utilizzato per colpire selettivamente uno specifico recettore della superficie cellulare presente nei tumori. L'assorbimento del tracciante radioattivo in un'immagine SPECT-CT indica la presenza di un tumore.

La PET-MRI integrata è un'altra tecnica di imaging ibrida utilizzata per diagnosticare la malattia e monitorare il trattamento perché fornisce sia un elevato contrasto dei tessuti molli che informazioni metaboliche. Le regioni ad alto contrasto indicano l'assorbimento del tracciante radiomarcato e possono suggerire metastasi nello screening del cancro. Queste immagini combinate di PET e risonanza magnetica mostrano metastasi polmonari ipermetaboliche multiple e una metastasi nel tratto di efflusso ventricolare destro del cuore.

Per misurare l'efficacia delle nuove strategie di trattamento per l'infarto del miocardio, è necessaria la valutazione dello stadio acuto e dell'esito a lungo termine. I mezzi di contrasto per via endovenosa vengono somministrati per l'imaging sequenziale PET-MRI del cuore del topo. La procedura di risonanza magnetica dura in genere 30 minuti e la scansione PET dura 45 minuti. Questo è significativo nella valutazione di nuove terapie perché il decorso temporale potrebbe non essere noto. Le aree potenziate alla risonanza magnetica rappresentano tessuto non vitale e corrispondono ad aree di ridotta captazione di FDG che suggeriscono potenziali blocchi coronarici o infarto.

Hai appena visto l'introduzione di JoVE alla tomografia computerizzata combinata a emissione di fotoni singoli e all'imaging con tomografia computerizzata. Ora dovresti sapere come impostare i parametri SPECT e CT, eseguire la scansione combinata e analizzare l'immagine. Dovresti anche sapere come viene utilizzata l'imaging nucleare nelle applicazioni biomediche. Grazie per l'attenzione!