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结合 SPECT 和 CT 成像,使心脏功能可视化
 

结合 SPECT 和 CT 成像,使心脏功能可视化

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联合 SPECT-CT 扫描可用于同时提供有关特定兴趣器官的解剖和功能信息。

单光子发射计算机断层扫描,或SPECT成像,直接测量通过伽马相机静脉注射的放射性物种的辐射。这使得生物活动能够进行非侵入性成像,而不仅仅是器官的快照。

当与计算机断层扫描或CT结合使用时,SPECT-CT成像提供代谢数据和解剖信息,可用于各种应用。

本视频将说明组合 SPECT-CT 成像的基本原理,并简要概述如何获取、重建和分析 SPECT-CT 图像。

SPECT-CT 成像采用两种独立的成像模式,SPECT 和 CT,将功能评估和解剖信息相结合,以提高整体诊断能力。

在 CT 中,收集了多个 2D X 射线图像,以创建患者或动物解剖的 3D 模型。在 CT 成像期间,X 射线从源发射。当X射线穿过患者时,一些X射线被吸收,其余的穿过病人。一般来说,密度更高的材料,如骨骼,比低密度材料(如软组织)吸收更多的X射线。

剩余的非吸收X射线由放置在患者另一侧的探测器收集,该探测器确定Housfield单位中非吸收X射线的强度。这将生成称为切片的 2D 图像。然后,X 射线源和检测器在患者周围旋转,以获取 2D 切片的集合。然后重建切片以创建 3D 模型。

与CT成像类似,SPECT是一种核成像技术,从注入患者的放射性示踪剂获得辐射。注入的示踪器会随时间衰减,发射伽马射线,伽马相机成像以创建 2D 图像。 与 CT 类似,伽玛相机收集不同位置的 2D 图像以生成切片,该切片可以重建为 3D 模型。

在这项研究中,我们展示了小鼠的SPECT-CT成像。重建的鼠标 CT 和 SPECT 图像叠加在一起,以创建一个图像,同时显示解剖和功能评估,如彩色 SPECTRACE 和灰度 CT 扫描所示。

现在,我们已经审查了 SPECT-CT 成像的基本原则,现在让我们看一下协议。

首先,打开系统软件。然后,设置扫描的 CT 部分,通过选择软件上的选项使 X 射线管预热。系统将开始加热管子。

将小鼠放入麻醉感应室,并使用异苯可联对动物进行麻醉。然后,将鼠标转移到配有鼻锥的台面。接下来,使用脚趾夹技术验证鼠标是否失去知觉。然后用放射性核素技术-99m注射麻醉小鼠。等待,直到放射性核素在血液中分布并开始腐烂。扫描几乎可以立即启动,用于心脏病学应用,而成像肿瘤的等待时间可能几个小时到几天。

接下来,将鼠标放在配备心电图和呼吸监测传感器的 SPECT-CT 台式床上。固定鼻锥,启动麻醉剂的流动。打开鼠标床加热器,使用传感器和设备的内部摄像头监控鼠标的生理参数。

接下来,将鼠标床滑入准直器内。然后,获取鼠标的单个轴向图像作为参考,以确定在 SPECT 扫描期间动物的位置。使用它作为参考图像,为试验 SPECT 扫描设置感兴趣的区域。此引导扫描将帮助用户定义实验性 SPECT 扫描的设置,包括收集的图像数量、每个图像的时间、扫描模式或探测器旋转路径,以及用于提高图像精度或提高成像速度的步进模式。

接下来,定义 CT 扫描的参数,例如管电流和电压、旋转角度、扫描速度以及在每个旋转角度拍摄的图像数量。最后,按开始采集按钮开始数据采集。扫描的持续时间取决于扫描参数,但长度通常为 30 到 60 分钟。

扫描完成后,从准直器中取出床,然后从床上取出鼠标。监控鼠标,直到它有意识,可以正常移动。收集的 SPECT 和 CT 映像现在可以使用内置软件单独重建,然后组合。

现在让我们回顾一下 SPECT-CT 成像的结果。

下图显示了使用技术-99m 基跟踪器在小鼠中获得的具有代表性的组合 SPECT-CT 扫描。合并的 SPECT-CT 扫描以黄色到橙色的色调显示 SPECT 数据,图形覆盖在以灰色阴影显示的 CT 数据上。

在SPECT数据中,生理活动的程度通过颜色的强度来证明。因此,黄色区域比橙色区域表现出更大的活动。

现在,让我们来看看如何使用核医学技术来获得更精确的成像数据,从而改进医疗诊断。

在癌症筛查中,放射性示踪剂用于选择性地瞄准肿瘤中的特定细胞表面受体。在SPECT-CT图像中获取放射性示踪剂表明肿瘤的存在。

集成 PET-MRI 是另一种用于诊断疾病和监测治疗的混合成像技术,因为它提供软组织和代谢信息的高对比度。高对比度区域表示接受放射性标记示踪剂,并可能暗示癌症筛查中的转移。这些合并的PET和MRI图像显示多个超代谢肺转移和转移在心脏的右心室流出道。

为了衡量心肌梗死新治疗策略的疗效,需要评估急性期和长期结果。静脉造影剂用于小鼠心脏的连续PET-MRI成像。MRI 手术通常需要 30 分钟,PET 扫描持续 45 分钟。这在评估新疗法时具有重要意义,因为时间过程可能并不为人所知。MRI 上的增强区域代表不可行的组织,对应于 FDG 摄入量减少的区域,这些区域表明潜在的冠状动脉阻塞或梗死。

您刚刚观看了 JoVE 的"组合单光子发射计算机断层扫描和计算机断层扫描"简介。您现在应该知道如何设置 SPECT 和 CT 参数、执行组合扫描和分析图像。您还应该知道核成像在生物医学应用中的运用方式。感谢您的收看!

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