6.15: Połączone obrazowanie SPECT i CT w celu wizualizacji funkcji serca

1. Konfiguracja obrazowania in vivo

1. Otwórz oprogramowanie do obrazowania.
2. Aby skonfigurować część tomografii komputerowej skanowania, poczekaj, aż lampa rentgenowska się rozgrzeje, wybierając opcję w oprogramowaniu. System rozpocznie nagrzewanie rury.
3. Znieczulij mysz. Aby upewnić się, że mysz jest nieprzytomna, wyciągnij jedną nogę i uszczypnij łapę zwierzęcia. Jeśli mysz nie wytwarza odruchu wycofania, zwierzę jest wystarczająco znieczulone.
4. Wstrzyknąć myszowi dożylnie radionuklid. Powszechnie stosowanym radionuklidem SPECT jest technet 99m (^99mTc), częściowo ze względu na jego okres półtrwania. Istnieje jednak również wiele innych dostępnych radionuklidów, które można wykorzystać, w tym jod-123 (¹²³I) i ind-111 (¹¹¹In).
5. Czekać. Radionuklid potrzebuje czasu, aby rozprowadzić się w krwiobiegu i zacząć się rozpadać. Ilość wymaganego czasu zależy od zastosowanego radionuklidu i zastosowania do obrazowania. W przypadku zastosowań kardiologicznych skany mogą rozpocząć się niemal natychmiast, podczas gdy w przypadku nowotworów czas oczekiwania może wynosić od kilku godzin do kilku dni. W zależności od czasu obrazowania, mysz może albo pozostać znieczulona przez cały zabieg, albo może się obudzić, a następnie zostać ponownie znieczulona, gdy będzie gotowa do obrazowania.
6. Umieść mysz w łożu myszy znajdującym się na stoliku SPECT/CT. Łóżko powinno być wyposażone w rurkę do podawania gazu znieczulającego, podgrzewacz oraz urządzenia do monitorowania EKG i oddechu. Podczas obrazowania operator nie będzie w stanie bezpośrednio obserwować myszy, dlatego konieczne jest posiadanie alternatywnych środków do monitorowania parametrów fizjologicznych podczas obrazowania (tj. tętna i oddychania).

2. Obrazowanie SPECT/CT

1. Przesuń łóżko (zawierające mysz) wewnątrz kolimatora.
2. Uzyskaj pojedynczy obraz osiowy myszy. Korzystając z tego obrazu pilotażowego, ustaw obszar zainteresowania dla skanowania pomocniczego.
3. Zdefiniuj ustawienia dla SPECT, w tym liczbę zebranych obrazów, czas na obraz, tryb skanowania (ścieżka obrotu detektora) oraz tryb krokowy, aby poprawić dokładność obrazu lub zwiększyć szybkość obrazowania.
4. Aby skonfigurować część tomografii komputerowej skanowania, poczekaj, aż lampa rentgenowska się rozgrzeje, wybierając opcję w oprogramowaniu. System rozpocznie nagrzewanie rury.
5. Zdefiniuj ustawienia CT, takie jak prąd i napięcie lampy, kąt obrotu, prędkość skanowania i liczba obrazów wykonanych pod każdym kątem obrotu.
6. Rozpocznij pobieranie danych. Czas potrzebny do ukończenia skanowania będzie zależał od wybranych parametrów skanowania, ale zwykle trwa od 30 do 60 minut.
7. Zdejmij łoże z kolimatora.
8. Zdejmij mysz z łóżka i kontynuuj monitorowanie myszy, aż stanie się przytomna i będzie w stanie normalnie się poruszać.

3. Rekonstrukcja SPECT/CT

1. Rekonstrukcja jest zwykle wykonywana za pomocą wbudowanego oprogramowania. Dane z tomografii komputerowej i dane SPECT można oddzielnie zrekonstruować, a następnie połączyć za pomocą wewnętrznej rejestracji.

Połączone badanie SPECT-CT może być wykorzystywane do jednoczesnego dostarczania informacji anatomicznych i funkcjonalnych o konkretnym narządzie będącym przedmiotem zainteresowania.

Tomografia komputerowa z emisją pojedynczych fotonów (SPECT) bezpośrednio mierzy promieniowanie z dożylnie wstrzykniętego materiału promieniotwórczego za pomocą kamery gamma. Umożliwia to nieinwazyjne obrazowanie aktywności biologicznej, a nie tylko migawkę narządu.

W połączeniu z tomografią komputerową lub tomografią komputerową, obrazowanie SPECT-CT dostarcza zarówno danych metabolicznych, jak i informacji anatomicznych, które mogą być przydatne w wielu różnych zastosowaniach.

Ten film zilustruje podstawowe zasady połączonego obrazowania SPECT-CT i przedstawi krótki przegląd sposobu pozyskiwania, rekonstrukcji i analizy obrazów SPECT-CT.

Obrazowanie SPECT-CT wykorzystuje dwie oddzielne metody obrazowania, SPECT i CT, w celu połączenia zarówno oceny funkcjonalnej, jak i informacji anatomicznych w celu poprawy ogólnej zdolności diagnostycznej.

W tomografii komputerowej pobieranych jest wiele obrazów rentgenowskich 2D w celu stworzenia modelu 3D anatomii pacjenta lub zwierzęcia. Podczas obrazowania CT promienie rentgenowskie są emitowane ze źródła. Gdy promienie rentgenowskie przechodzą przez pacjenta, część promieni rentgenowskich jest pochłaniana, a pozostała część przechodzi przez pacjenta. Ogólnie rzecz biorąc, materiały o większej gęstości, takie jak kości, pochłaniają więcej promieni rentgenowskich niż materiały o mniejszej gęstości, takie jak tkanki miękkie.

Pozostałe, niepochłonięte promienie rentgenowskie są zbierane przez detektor umieszczony po drugiej stronie pacjenta, który określa intensywność niepochłoniętych promieni rentgenowskich w jednostkach Hounsfield. W ten sposób powstaje obraz 2D nazywany plasterkiem. Źródło promieniowania rentgenowskiego i detektor są następnie obracane wokół pacjenta, aby uzyskać kolekcję wycinków 2D. Plasterki są następnie rekonstruowane w celu utworzenia modelu 3D.

Analogicznie do obrazowania TK, SPECT jest techniką obrazowania jądrowego, która polega na emisji promieniowania z radioaktywnego znacznika, który jest wstrzykiwany pacjentowi. Wstrzyknięty znacznik zanika z czasem, emitując promienie gamma, które są obrazowane przez kamerę gamma w celu stworzenia obrazu 2D. Podobnie jak CT, gamma kamera zbiera obrazy 2D w różnych lokalizacjach w celu wygenerowania przekroju, który można zrekonstruować w model 3D.

W tym badaniu pokazujemy obrazowanie SPECT-CT myszy. Zrekonstruowane obrazy tomografii komputerowej myszy i SPECT są nakładane na siebie, aby stworzyć obraz, który wyświetla zarówno oceny anatomiczne, jak i funkcjonalne, jak pokazano za pomocą kolorowego SPECTRACE i skanu CT w skali szarości.

Teraz, gdy przejrzeliśmy podstawowe zasady obrazowania SPECT-CT, spójrzmy teraz na protokół.

Najpierw otwórz oprogramowanie systemowe. Następnie skonfiguruj część tomografii komputerowej skanowania, aby umożliwić rozgrzanie lampy rentgenowskiej, wybierając opcję w oprogramowaniu. System rozpocznie nagrzewanie rury.

Umieść mysz w komorze indukcyjnej znieczulenia i znieczul zwierzę za pomocą izofluranu. Następnie przenieś mysz na blat wyposażony w stożek nosowy. Następnie sprawdź, czy mysz jest nieprzytomna, używając techniki szczypania palców u stóp. Następnie wstrzyknij znieczuloną mysz z radionuklidem technetem-99m. Poczekaj, aż radionuklid rozprowadzi się w krwiobiegu i zacznie się rozpadać. Skany można rozpocząć niemal natychmiast w przypadku zastosowań kardiologicznych, podczas gdy czas oczekiwania na obrazowanie guzów może wynosić od kilku godzin do kilku dni.

Następnie umieść mysz na łóżku scenicznym SPECT-CT, które jest wyposażone w czujniki monitorujące EKG i oddech. Zabezpiecz stożek nosowy i rozpocznij przepływ środka znieczulającego. Włącz podgrzewacz łóżka myszy i monitoruj parametry fizjologiczne myszy za pomocą czujników i wewnętrznej kamery urządzenia.

Następnie wsuń łoże myszy do wnętrza kolimatora. Następnie uzyskaj pojedynczy osiowy obraz myszy jako odniesienie, aby określić położenie zwierzęcia w miejscu, w którym znajduje się podczas skanowania SPECT. Używając go jako obrazu referencyjnego, ustaw obszar zainteresowania dla pilotażowego skanowania SPECT. To skanowanie pilotażowe pomoże użytkownikowi zdefiniować ustawienia eksperymentalnego skanowania SPECT, w tym liczbę zebranych obrazów, czas na obraz, tryb skanowania lub ścieżkę obrotu detektora oraz tryb krokowy w celu poprawy dokładności obrazu lub zwiększenia prędkości obrazowania.

Następnie zdefiniuj parametry tomografii komputerowej, takie jak prąd i napięcie lampy, kąt obrotu, prędkość skanowania oraz liczbę obrazów wykonanych pod każdym kątem obrotu. Na koniec rozpocznij pobieranie danych, naciskając przycisk rozpoczęcia akwizycji. Czas trwania skanowania zależy od parametrów skanowania, ale zwykle trwa od 30 do 60 minut.

Po zakończeniu skanowania zdejmij łóżko z kolimatora i wyjmij mysz z łóżka. Monitoruj mysz, dopóki nie odzyska przytomności i nie będzie mogła normalnie się poruszać. Zebrane obrazy z SPECT i CT można teraz indywidualnie zrekonstruować, a następnie połączyć za pomocą wbudowanego oprogramowania.

Przyjrzyjmy się teraz wynikom obrazowania SPECT-CT.

Rysunek ten przedstawia reprezentatywny połączony skan SPECT-CT uzyskany przy użyciu znacznika bazowego technetu-99m u myszy. Połączone skanowanie SPECT-CT wyświetla dane SPECT w odcieniach od żółtego do pomarańczowego na rysunku nałożonym na dane TK wyświetlane w odcieniach szarości.

W danych SPECT stopień aktywności fizjologicznej jest pokazany przez intensywność koloru. W związku z tym obszary koloru żółtego wykazują większą aktywność niż obszary pomarańczowe.

Przyjrzyjmy się teraz, w jaki sposób techniki medycyny nuklearnej są wykorzystywane do uzyskiwania bardziej precyzyjnych danych obrazowych w celu poprawy diagnostyki medycznej.

W badaniach przesiewowych w kierunku raka znacznik radioaktywny jest używany do selektywnego celowania w określony receptor powierzchniowy komórki znajdujący się w nowotworach. Wychwyt znacznika radioaktywnego w obrazie SPECT-CT wskazuje na obecność guza.

Zintegrowany PET-MRI to kolejna hybrydowa technika obrazowania stosowana do diagnozowania choroby i monitorowania leczenia, ponieważ zapewnia zarówno wysoki kontrast tkanek miękkich, jak i informacje metaboliczne. Obszary o wysokim kontraście wskazują na wychwyt znakowanego radioaktywnie znacznika i mogą sugerować przerzuty w badaniach przesiewowych w kierunku raka. Te połączone obrazy PET i MRI pokazują liczne hipermetaboliczne przerzuty do płuc i przerzuty do prawej komory serca.

Aby ocenić skuteczność nowych strategii leczenia zawału mięśnia sercowego, wymagana jest ocena ostrego stadium, a także długoterminowego wyniku. Dożylne środki kontrastowe są podawane do sekwencyjnego obrazowania PET-MRI serca myszy. Procedura rezonansu magnetycznego trwa zazwyczaj 30 minut, a skan PET trwa 45 minut. Jest to istotne dla oceny nowych metod leczenia, ponieważ przebieg czasowy może nie być znany. Wzmocnione obszary na MRI reprezentują tkankę niezdolną do życia i odpowiadają obszarom zmniejszonego wychwytu FDG, co sugeruje potencjalną blokadę naczyń wieńcowych lub zawał.

Właśnie obejrzałeś Wprowadzenie JoVE do połączonej tomografii komputerowej emisji pojedynczych fotonów i obrazowania tomografii komputerowej. Powinieneś teraz wiedzieć, jak ustawić parametry SPECT i CT, wykonać połączone skanowanie i przeanalizować obraz. Powinieneś również wiedzieć, w jaki sposób obrazowanie jądrowe jest wykorzystywane w zastosowaniach biomedycznych. Dzięki za oglądanie!