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SPECTとCTイメージングを組み合わせて心臓機能を可視化
 

SPECTとCTイメージングを組み合わせて心臓機能を可視化

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組み合わせたSPECT-CTスキャンは、目的の特定の器官に関する解剖学的および機能的な情報を同時に提供するために使用することができる。

単一光子放出コンピュータ断層撮影、またはSPECTイメージングは、ガンマカメラを介して静脈内に注入された放射性種からの放射線を直接測定する。これは器官の単なるスナップショットではなく、生物学的活性の非侵襲的なイメージングを可能にする。

コンピュータ断層撮影やCTと組み合わせることで、SPECT-CTイメージングは、代謝データと解剖学的情報の両方を提供し、多種多様なアプリケーションに役立ちます。

このビデオでは、SPECT-CTイメージングの組み合わせ原理を説明し、SPECT-CT画像の取得、再構築、解析方法の概要を簡単に説明します。

SPECT-CTイメージングは、2つの別々のイメージングモダリティであるSPECTとCTを利用して、機能評価と解剖学的情報の両方を組み合わせて、全体的な診断能力を向上させます。

CTでは、複数の2D X線画像を収集し、患者または動物の解剖学の3Dモデルを作成します。CTイメージング中、X線はソースから放出されます。X線が患者を通過するにつれて、X線の一部が吸収され、残りの光線が患者を通過する。一般に、骨のような高密度材料は、軟部組織のような低密度材料よりも多くのX線を吸収する。

残りの非吸収X線は、ハウンズフィールドユニット内の非吸収X線の強度を決定する患者の反対側に配置された検出器によって収集される。これにより、スライスと呼ばれる 2D イメージが生成されます。X線源および検出器は2Dスライスのコレクションを得るために患者のまわりに回転される。次に、スライスを再構築して 3D モデルを作成します。

CTイメージングと同様に、SPECTは患者に注入される放射性トレーサーからの放射線の放出を獲得する核イメージング技術である。注入されたトレーサーは時間の経過とともに減衰し、ガンマカメラによって画像化されたガンマ線を放出して2D画像を作成します。 CT と同様に、ガンマ カメラはさまざまな場所で 2D 画像を収集してスライスを生成し、3D モデルに再構築できます。

本研究では、マウスのSPECT-CTイメージングを示す。再構成されたマウスCTおよびSPECT画像は、色付きのSPECTRACEとグレースケールCTスキャンで示されるように、解剖学的評価と機能評価の両方を表示する画像を作成するためにオーバーレイされます。

SPECT-CTイメージングの基本原理を見直したので、プロトコルを見てみましょう。

まず、システムソフトウェアを開きます。次に、ソフトウェアのオプションを選択してX線管がウォームアップできるように、スキャンのCT部分を設定します。システムはチューブの加熱を開始します。

マウスを麻酔誘導室に入れ、イソフルランを使用して動物を麻酔します。次に、マウスをノーズコーンを装備したベンチトップに移す。次に、つま先ピンチテクニックを使用して、マウスが意識不明であることを確認します。その後、放射性核種テクネチウム-99mで麻酔をかけマウスを注入します。放射性核種が血流に分布し、減衰し始めるまで待ちます。スキャンは心臓病の適用のためにほぼ即座に開始することができるが、腫瘍を画像化するまでの待ち時間は数時間から数日であるかもしれない。

次に、心電図および呼吸監視センサーを備えたSPECT-CTステージベッドにマウスを置きます。鼻コーンを固定し、麻酔薬の流れを開始します。マウスベッドヒーターをオンにし、センサーとデバイスの内部カメラを使用してマウスの生理学的パラメータを監視します。

次に、コリメータ内のマウスベッドをスライドします。次いで、SPECTスキャン中に存在する動物の配置を決定するための参照としてマウスの単一の軸画像を取得する。これを参照イメージとして使用して、パイロット SPECT スキャンの対象領域を設定します。このパイロット スキャンは、収集された画像の数、画像あたりの時間、スキャン モードまたは検出器の回転パス、およびイメージの精度を向上させたり、イメージング速度を向上させたりするためのステップ モードなど、実験的な SPECT スキャンの設定をユーザーが定義するのに役立ちます。

次に、管電流と電圧、回転角度、スキャンの速度、各回転角度で撮影した画像の数などのCTスキャンのパラメータを定義します。最後に、取得開始ボタンを押してデータ取得を開始します。スキャンの所要時間はスキャン パラメータによって異なりますが、通常は 30 ~ 60 分の長さです。

スキャンが完了したら、コリメータからベッドを取り外し、ベッドからマウスを取り外します。マウスが意識し、正常に動き回れるまで監視します。収集したSPECTおよびCT画像は、組み込みソフトウェアを使用して個別に再構築し、後で組み合わせることができます。

それでは、SPECT-CTイメージングの結果を確認してみましょう。

この図は、マウスでテクネチウム-99m塩基トレーサーを用いて得られた代表的なSPECT-CTスキャンを示す。組み合わせた SPECT-CT スキャンでは、灰色のシェードで表示される CT データにオーバーレイされた図の SPECT データが黄色からオレンジ色の色合いで表示されます。

SPECTデータ内では、生理活性の程度は色の強度によって実証される。したがって、黄色の領域は、オレンジ色の領域よりも大きな活動を示します。

それでは、核医学の技術を使用して、より正確な画像診断データを得て、医療診断を改善する方法を見てみましょう。

がん検診では、放射性トレーサーを使用して、腫瘍に見られる特定の細胞表面受容体を選択的に標的とする。SPECT-CT画像における放射性トレーサーの取り込みは、腫瘍の存在を示す。

統合PET-MRIは、軟部組織と代謝情報の両方の高コントラストを提供するため、疾患の診断と治療の監視に使用される別のハイブリッドイメージング技術です。高コントラストの領域は、放射性標識トレーサーの取り込みを示し、癌スクリーニングにおける転移を示唆することができる。これらの結合されたPETおよびMRI画像は、心臓の右心室流出管における複数の代謝性肺転移および転移を示す。

心筋梗塞に対する新しい治療戦略の有効性を測定するためには、急性期の評価と長期的な結果が必要である。静脈内造影剤は、マウス心臓の逐次PET-MRIイメージングのために送達される。MRI手順は通常30分かかり、PETスキャンは45分間続きます。これは、時間経過が分からないかもしれないので、新規治療薬を評価する上で重要である。MRI上の増強された領域は、生存不可能な組織を表し、潜在的な冠状動脈閉塞または梗塞を示唆する減少したFDG取り込みの領域に対応する。

JoVEの「単一光子放出コンピュータ断層撮影とコンピュータ断層撮影」の紹介をご覧いただきました。SPECT パラメータと CT パラメータの設定方法、結合スキャンの実行方法、およびイメージの解析方法がわかったはずです。また、核イメージングが生物医学アプリケーションでどのように使用されているかも知る必要があります。見ていただきありがとうございます!

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