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Kombinierte SPECT- und CT-Bildgebung zur Visualisierung der Kardialfunktionalität
 

Kombinierte SPECT- und CT-Bildgebung zur Visualisierung der Kardialfunktionalität

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Kombinierter SPECT-CT-Scan kann verwendet werden, um gleichzeitig anatomische und funktionelle Informationen über ein bestimmtes Organ von Interesse bereitzustellen.

Die Computertomographie für einzelne Photonenemissionen oder SPECT-Bildgebung misst die Strahlung einer intravenös injizierten radioaktiven Spezies direkt über eine Gammakamera. Dies ermöglicht eine nichtinvasive Bildgebung der biologischen Aktivität und nicht nur eine Momentaufnahme des Organs.

In Kombination mit Computertomographie oder CT liefert SPECT-CT Imaging sowohl metabolische Daten als auch anatomische Informationen, die für eine Vielzahl von Anwendungen nützlich sein können.

Dieses Video wird die Grundprinzipien der kombinierten SPECT-CT-Bildgebung veranschaulichen und einen kurzen Überblick darüber geben, wie SPECT-CT-Bilder erfasst, rekonstruiert und analysiert werden.

DIE SPECT-CT-Bildgebung nutzt zwei separate bildgebende Verfahren, SPECT und CT, um sowohl funktionelle Bewertung als auch anatomische Informationen zu kombinieren, um die allgemeine Diagnosefähigkeit zu verbessern.

In CT werden mehrere 2D-Röntgenbilder gesammelt, um ein 3D-Modell der Anatomie des Patienten oder Tieres zu erstellen. Während der CT-Bildgebung werden Röntgenstrahlen aus einer Quelle emittiert. Wenn sich Röntgenstrahlen durch den Patienten bewegen, werden einige der Röntgenstrahlen absorbiert, und die restlichen gehen durch den Patienten. Im Allgemeinen absorbieren Materialien mit höherer Dichte, wie Knochen, mehr Röntgenstrahlen als Materialien mit niedrigerer Dichte wie Weichgewebe.

Die restlichen, nicht absorbierten Röntgenstrahlen werden von einem Detektor auf der anderen Seite des Patienten gesammelt, der die Intensität der nicht absorbierten Röntgenstrahlen in Hounsfield Units bestimmt. Dadurch wird ein 2D-Bild namens Slice erzeugt. Die Röntgenquelle und der Detektor werden dann um den Patienten gedreht, um eine Sammlung von 2D-Scheiben zu erhalten. Die Slices werden dann rekonstruiert, um ein 3D-Modell zu erstellen.

Analog zur CT-Bildgebung ist SPECT eine nukleare Bildgebungstechnik, die die Emission von Strahlung von einem radioaktiven Tracer erfasst, der in den Patienten injiziert wird. Der injizierte Tracer zerfällt im Laufe der Zeit und sendet Gammastrahlen aus, die von einer Gammakamera dargestellt werden, um ein 2D-Bild zu erstellen. Ähnlich wie CT sammelt die Gammakamera 2D-Bilder an verschiedenen Stellen, um ein Slice zu erzeugen, das zu einem 3D-Modell rekonstruiert werden kann.

In dieser Studie zeigen wir die SPECT-CT-Bildgebung einer Maus. Die rekonstruierten Maus-CT- und SPECT-Bilder werden überlagert, um ein Bild zu erstellen, das sowohl anatomische als auch funktionale Bewertungen anzeigt, wie der farbige SPECTRACE und der Graustufen-CT-Scan zeigen.

Nachdem wir nun die Grundprinzipien der SPECT-CT-Bildgebung überprüft haben, sollten wir uns nun das Protokoll ansehen.

Öffnen Sie zunächst die Systemsoftware. Richten Sie dann den CT-Teil des Scans ein, damit sich die Röntgenröhre aufwärmen kann, indem Sie die Option auf der Software auswählen. Das System beginnt mit dem Aufheizen des Rohres.

Legen Sie die Maus in eine Anästhesie-Induktionskammer und beanten Sie das Tier mit Isofluran. Dann übertragen Sie die Maus auf eine Bankplatte mit einem Nasenkegel ausgestattet. Überprüfen Sie als Nächstes, ob die Maus mit der Zehen-Pinch-Technik bewusstlos ist. Dann injizieren Sie die anästhesierte Maus mit dem Radionuklid Technetium-99m. Warten Sie, bis das Radionuklid im Blutstrom verteilt ist und beginnt zu zerfallen. Scans können fast sofort für Kardiologieanwendungen gestartet werden, während die Wartezeit auf Bildtumoren mehrere Stunden bis Tage betragen kann.

Legen Sie als Nächstes die Maus auf das SPECT-CT-Bühnenbett, das mit EKG- und Atemüberwachungssensoren ausgestattet ist. Sichern Sie den Nasenkegel und starten Sie den Fluss des Anästhetikums. Schalten Sie die Mausbettheizung ein und überwachen Sie die physiologischen Parameter der Maus mithilfe der Sensoren und der internen Kamera des Geräts.

Als nächstes schieben Sie das Mausbett in den Kollimator. Erfassen Sie dann ein einzelnes axiales Bild der Maus als Referenz, um die Platzierung der Tiere zu bestimmen, wie sie sich während des SPECT-Scans befindet. Legen Sie mithilfe dieses Bilds einen Bereich fest, der für einen SPECT-Pilotscan von Interesse ist. Dieser Pilot-Scan wird dem Benutzer helfen, 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 Schrittmodus für eine verbesserte Bildgenauigkeit oder erhöhte Bildgeschwindigkeit.

Definieren Sie als Nächstes die Parameter für den CT-Scan wie Den Rohrstrom und die Spannung, den Drehwinkel, die Geschwindigkeit des Scans und die Anzahl der Bilder, die bei jedem Drehwinkel aufgenommen wurden. Beginnen Sie schließlich mit der Datenerfassung, indem Sie die Starterfassungstaste drücken. Die Dauer des Scans hängt von den Scanparametern ab, ist aber in der Regel 30 bis 60 Minuten lang.

Sobald der Scan abgeschlossen ist, entfernen Sie das Bett aus dem Kollimator und entfernen Sie die Maus aus dem Bett. Überwachen Sie die Maus, bis sie bewusst ist und sich normal bewegen kann. Die gesammelten SPECT- und CT-Bilder können nun individuell rekonstruiert und später mit integrierter Software kombiniert werden.

Lassen Sie uns nun die Ergebnisse der SPECT-CT-Bildgebung überprüfen.

Diese Abbildung zeigt einen repräsentativen kombinierten SPECT-CT-Scan, der mit einem Technetium-99m-Basis-Tracer in einer Maus gewonnen wurde. Der kombinierte SPECT-CT-Scan zeigt die SPECT-Daten in Gelb- bis Orangetönen in der Abbildung an, die auf den in Grautönen angezeigten CT-Daten überlagert ist.

Innerhalb der SPECT-Daten wird der Grad der physiologischen Aktivität durch die Intensität der Farbe demonstriert. So zeigen die Bereiche des Gelben größere Aktivität als die Bereiche von Orange.

Schauen wir uns nun an, wie nuklearmedizinische Techniken eingesetzt werden, um präzisere bildgebende Daten für eine verbesserte medizinische Diagnostik zu erhalten.

Beim Krebsscreening wird ein radioaktiver Tracer verwendet, um selektiv auf einen bestimmten Zelloberflächenrezeptor in Tumoren zu zielen. Die Aufnahme des radioaktiven Tracers in einem SPECT-CT-Bild zeigt das Vorhandensein eines Tumors an.

Integriertes PET-MRT ist eine weitere hybride Bildgebungstechnik, die zur Diagnose von Krankheiten und zur Überwachung der Behandlung verwendet wird, da sie sowohl einen hohen Kontrast von Weichteilen als auch metabolische Informationen bietet. Kontrastreiche Regionen deuten auf die Aufnahme des radioaktiv markierten Tracers hin und können auf Metastasen bei der Krebsvorsorge hindeuten. Diese zusammengeführten PET- und MRT-Bilder zeigen mehrere hypermetabolische Pulmonasen und eine Metastasierung im rechten ventrikulären Abflusstrakt des Herzens.

Um die Wirksamkeit neuer Behandlungsstrategien für Myokardinfarkt zu messen, ist die Beurteilung des akuten Stadiums sowie des langfristigen Ergebnisses erforderlich. Für die sequenzielle PET-MRT-Bildgebung des Mausherzes werden intravenöse Kontrastmittel geliefert. Der MRT-Vorgang dauert in der Regel 30 Minuten, und der PET-Scan dauert 45 Minuten. Dies ist wichtig für die Bewertung neuartiger Therapeutika, da der Zeitverlauf möglicherweise nicht bekannt ist. Die erweiterten Bereiche auf der MRT stellen nicht lebensfähiges Gewebe dar und entsprechen Bereichen mit reduzierter FDG-Aufnahme, die auf mögliche koronare Blockaden oder Infarkt hindeuten.

Sie haben gerade JoVeEs Einführung in die kombinierte Einzelphotonen-Emissionstomographie und Computertomographie gesehen. Sie sollten nun wissen, wie Sie SPECT- und CT-Parameter einrichten, den kombinierten Scan durchführen und das Bild analysieren. Sie sollten auch wissen, wie nukleare Bildgebung in biomedizinischen Anwendungen verwendet wird. Danke fürs Zuschauen!

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