Transcript Jednofotonova emisna tomografia

NUKLEÁRNA MEDICÍNA
Prístroje na detekciu žiarenia
SPECT - Jednofotónová emisná tomografia
01
Jednofotónová emisná tomografia
Čo je SPECT ?
SPECT, alebo Jednofotónová emisná
tomografia (Single Photon Emission
Tomography) je diagnostická metóda,
ktorá pre zobrazenie sledovanej oblasti
využíva emisiu jednoduchých fotónov
z organizmu pacienta.
Nositeľom diagnostickej informácie
sú fotóny gama.
02
Jednofotónová emisná tomografia
Akú informáciu SPECT poskytuje ?
SPECT (Jednofotónová emisná tomografia)
poskytuje informáciu o funkcii sledovanej
oblasti.
03
Jednofotónová emisná tomografia
Ako umožňuje SPECT získať informáciu
o funkcii orgánu ?
Informácia o funkcii je pri SPECT dosiahnutá
prostredníctvom rádiofarmaka (látky označenej
rádioaktívnym prvkom so špecifickou väzbou na
vyšetrovaný orgán) podaného pacientovi, ktoré sa
zhromažďuje vo vyšetrovanom orgáne, rozpadá
sa a emituje (vyžaruje) jednoduché
fotóny gama.
04
Jednofotónová emisná tomografia
Ako nám fotóny gama umožňujú
„pohľad“ do organizmu pacienta ?
Rozloženie rádiofarmaka v tele pacienta
(mieru vychytávania jednotlivými orgánmi)
nám umožňuje zobraziť špeciálny prístroj
pre detekciu fotónov gama –
gamakamera.
05
Jednofotónová emisná tomografia
Ako pracuje gamakamera ?
Základný princíp gamakamery :
• detekcia fotónov gama z tela pacienta
pomocou scintilačného detektora
• premena fotónov gama na elektrický signál
• transformácia elektrického signálu na
digitálny obraz rozloženia rádiofarmaka
v organizme pacienta
06
Jednofotónová emisná tomografia
Akvizičné protokoly
Zobrazovacie možnosti gamakamery
Akvizičný protokol predstavuje súbor parametrov nastavenia gamakamery
pre získanie obrazu sledovanej oblasti v požadovanej kvalite
[typ scintigrafickej nahrávky, zobrazovaný rádionuklid, nastavenie okna
fotopíku v energetickom spektre, nastavenie času trvania nahrávky, resp.
počet impulzov, ktorý je potrebné v nahrávke dosiahnuť, počet stepov a
trvanie stepu pri tomografickom zobrazení, akvizičná matica, typ
kolimátora atd. ].
Vo všeobecnosti gamakamera umožňuje protokoly akvizície:
•
•
•
•
Planárne statické zobrazenie
Planárne dynamické zobrazenie
SPECT – Tomografické zobrazenie
Hradlované SPECT zobrazenie
07
Jednofotónová emisná tomografia
Planárne statické zobrazenie
Predstavuje najjednoduchší spôsob akvizície. Jeho
výsledkom je planárny – 2D obraz sledovanej oblasti.
Pri planárnom zobrazení je detektor gamakamery
stacionárny nad vyšetrovanou oblasťou, sníma ju po
celý čas len z jedného uhla.
Poznámka: Pri skenoch, ktorých dĺžka presahuje rozmery
detektora sa používa tzv. režim kontinuálneho zobrazenia,
kedy detektor ostáva po celý čas v rovnakej polohe,
posúva sa pacientske lôžko prednastavenou rýchlosťou
(najčastejšie 6-8-10-12-14 cm/min).
08
Jednofotónová emisná tomografia
Planárne statické zobrazenie
09
Jednofotónová emisná tomografia
Planárne statické zobrazenie
•
•
•
•
•
•
Statická scintigrafia kostí
Statická scintigrafia obličiek
Ventilačná scintigrafia pľúc
Scintigrafia štítnej žľazy
Statická scintigrafia pečene a sleziny
Statiská scintigrafia mozgu
10
Jednofotónová emisná tomografia
Planárne statické zobrazenie
Statická scintigrafia kostí
Osteosarkóm pravej stehnovej kosti.
Kompresívna fraktúra stavca Th 11.
11
Jednofotónová emisná tomografia
Planárne statické zobrazenie
Statická scintigrafia obličiek
Predná projekcia
Predná projekcia
Zadná projekcia
Obr.: Výrazná hypofunkcia obličky
obličky sa zobrazujú s nízkou
intenzitou pri vysokej aktivite
telového pozadia pacienta.
Zadná projekcia
Obr.: Hypoplázia ľavej obličky s
kompenzačnou hyperpláziou
pravej obličky.
12
Jednofotónová emisná tomografia
Planárne statické zobrazenie
Ventilačná scintigrafia pľúc
13
Jednofotónová emisná tomografia
Planárne dynamické zobrazenie
Je to spôsob získavania scintigrafického obrazu, pri
ktorom detektor ostáva v jednej pozícii, avšak je
možné zachytiť „pohyb“ rádiofarmaka organizmom
pacienta počas akvizície. Výsledkom je séria obrázkov,
z ktorých každý predstavuje súčet údajov
určitého časového intervalu (1-10s).
Ak sa získa veľa projekcií počas pomerne dlhého
časového intervalu, je možné vytvoriť animáciu
Priebehu rádiofarmaka organizmom/sledovaným
orgánom.
14
Jednofotónová emisná tomografia
Planárne dynamické zobrazenie
• Dynamická scintigrafia obličiek
• Dynamická scintigrafia pečene a žlčníka
(Cholescintigrafia)
15
Jednofotónová emisná tomografia
Planárne dynamické zobrazenie
Dynamická scintigrafia obličiek
Obr.: Hypofunkcia až afunkcia obličiek.
Obličky sa zobrazujú len náznakovite pri
vysokej aktivite telového pozadia
(v močovom mechúre nie je prítomný
moč).
16
Jednofotónová emisná tomografia
Planárne dynamické zobrazenie
Dynamická scintigrafia obličiek
Obr.: Vezikoureterorenálny reflux do ľavej
obličky.
17
Jednofotónová emisná tomografia
SPECT – Tomografické zobrazenie
Je spôsob získavania 3D scintigrafického obrazu, pri
ktorom detektor rotuje okolo pacienta a zachytáva
distribúciu rádiofarmaka z rôznych uhlov.
Výsledný trojrozmerný obraz rozloženia rádiofarmaka
je potom vypočítaný zo série datasetov, nasnímaných
z rôznych uhlov.
Výhodou tomografického zobrazenia je, že poskytuje
možnosť výberu rezov sledovanenej oblasti
rôzneho množstva a orientácie ( v rovine
frontálnej sagitálnej, transverzálnej).
18
Jednofotónová emisná tomografia
SPECT – Tomografické zobrazenie
19
Jednofotónová emisná tomografia
SPECT – Tomografické zobrazenie
•
•
•
•
•
•
SPECT myokardu
SPECT skeletu
SPECT obličiek
SPECT pečene
SPECT mozgu
Nádorová scintigrafia
20
Jednofotónová emisná tomografia
SPECT – Tomografické zobrazenie
SPECT myokardu
Obr.: Záťažová (horné rady) a pokojová (dolné rady)
štúdia srdca v 3 rovinách.
Vľavo: Normálny nález. Uprostred: Rozsiahle defekty
kumulácie RF dokumentujú závažné poškodenie
srdcového svalu. Vpravo: SPECT obraz myokardu.
21
Jednofotónová emisná tomografia
SPECT – Tomografické zobrazenie
SPECT skeletu
22
Jednofotónová emisná tomografia
SPECT – Tomografické zobrazenie
Nádorová scintigrafia
23
Jednofotónová emisná tomografia
Hradlované (Gated) SPECT zobrazenie
Používa sa pri SPECT myokardu. Keďže srdce je orgán,
ktorý je v neustálom pohybe, výsledný 3-rozmerný
SPECT obraz reprezentuje spriemerovanú pozíciu srdca
v čase trvania nahrávky.
Pomocou tzv. metódy hradlovania je možné získať 3D
obraz srdca v rôznych štádiách cyklu kontrakcie tak, že
sa tento cyklus rozdelí na niekoľko častí a zbierajú sa
SPECT projekcie do jednotlivých podsúborov,
pričom každý predstavuje srdce v rôznom
štádiu cyklu.
Spúšťacím mechanizmom pre zber do
jednotlivých podsúborov je EKG signál,
ktorý je napojený na gamakameru.
24
Jednofotónová emisná tomografia
Hradlované (Gated) SPECT zobrazenie
Princíp hradlovanej EKG akvizície. R-R interval
na EKG, ktorý typicky reprezentuje 1 srdcový
cyklus, je pri hradlovaných (gatovaných) štúdiách
rozdelený na 8 rovnaký čas trvajúcich framov.
Obrazové dáta každého framu sú nahrávané
pri srdcových cykloch počas celého SPECT
vyšetrenia a ukladané do samostatných
datasetov v pamäti počítača.
Na konci sa vyhodnotí obrazová informácia
každého datasetu, ktorá reprezentuje špecifickú
fázu srdcového cyklu.
Získava sa tzv. krivka vnútorného objemu srdca
(endokardiálna), ktorá predstavuje objem vnútorný
srdca pre všetkých 8 framov.
ED=end-diastola, ES= end-systola.
25
Jednofotónová emisná tomografia
Rekonštrukcia SPECT obrazu
Rekonštrukcia obrazu pri nahrávke SPECT môže
prebiehať dvoma spôsobmi:
• Spätná projekcia/Filtrovaná spätná projekcia
• Iteratívna rekonštrukcia
26
Jednofotónová emisná tomografia
Rekonštrukcia SPECT obrazu
Spätná projekcia
27
Jednofotónová emisná tomografia
Rekonštrukcia SPECT obrazu
Iteratívna rekonštrukcia
28
Jednofotónová emisná tomografia
Základné parametre planárneho a SPECT
zobrazenia
•
•
•
•
Akvizičná matica
Priestorová rozlišovacia schopnosť gamakamery
Rozlíšenie pri SPECT zobrazení
Kontrast
29
Jednofotónová emisná tomografia
Základné parametre planárneho a SPECT
zobrazenia
• Akvizičná matica
30
Jednofotónová emisná tomografia
Základné parametre planárneho a SPECT
zobrazenia
• Priestorová rozlišovacia schopnosť gamakamery
31
Jednofotónová emisná tomografia
Základné parametre planárneho a SPECT
zobrazenia
• Priestorová rozlišovacia schopnosť gamakamery
Priestorová rozlišovacia schopnosť gamakamery je
definovaná ako šírka profilu v obraze bodového zdroja v
polovici jeho výšky FWHM.
Platí, že dva zdroje žiarenia môžu byť od seba ešte dobre
odlíšiteľné, ak je medzi nimi vzdialenosť minimálne
FWHM.
32
Jednofotónová emisná tomografia
Základné parametre planárneho a SPECT
zobrazenia
Rozlíšenie pri SPECT zobrazení je definované ako
pološírka odozvy SPECT systému k čiarovému zdroju
žiarenia po rekonštrukcii transaxiálnej vrstvy .
Rozlišujeme tomografické centrálne rozlíšenie,
tomografické tangenciálne a tomografické radiálne
rozlíšenie.
33
Jednofotónová emisná tomografia
Základné parametre planárneho a SPECT
zobrazenia
Kontrast
Všeobecne platí, že kontrast pri
SPECT vyšetreniach je 3-5 krát
vyšší ako pri vyšetreniach planárnych.
34
Jednofotónová emisná tomografia
V súčastnosti štandardne gamakamera pozostáva z:
-
-
-
-
Gantry s detektormi : konštrukcia s kruhovým otvorom na ktorej sú
umiestnené detektory (štandardne dva), uhol medzi detektormi je možné
meniť podľa potreby. Gantry obsahuje hardvér, ktorý je potrebný pre
spracovanie scintigrafického signálu z detektorov gamakamery.
Vyšetrovcie lôžko: lôžko slúžiace pre polohovanie pacienta, umožňuje
vertikálny i horizontálny pohyb. Lôžko je vyrobené zo špeciálnych
materiálov, ktoré sú pevné, no zároveň nespôsobujú útlm fotónov gama
z pacienta.
Akvizičná stanica: PC so špeciálnym softvérom, ktorý umožňuje
ovládanie gantry a vyšetrovacieho lôžka, nastavenie akvizície,
zadávanie a vytváranie akvizičných protokolov, kontrolu kvality
gamakamery.
Vyhodnocovacia stanica: PC so špeciálnym softvérom pre
spracovanie a vyhodnocovanie scintigrafických nahrávok.
Súčasťou vyhodnocovacej stanice je špeciálny
vyhodnocovací monitor s vysokým rozlíšením
pre popis detailov zo štúdií.
35
Jednofotónová emisná tomografia
Hybridné zobrazenie SPECT/CT
Systém SPECT/CT v jednom
prístroji zahŕňa spolu s
gamakamerou i viacdetektorový
počítačový tomograf – CT.
Je tak možné získať spolu so
zobrazením funkčným aj
zobrazenie presnej anatómie
sledovanej oblasti.
36
Jednofotónová emisná tomografia
Hybridné zobrazenie SPECT/CT
Obr.: SPECT/CT.
Brightview XCT, Philips.
37
Jednofotónová emisná tomografia
Hybridné zobrazenie SPECT/CT
V rámci SPECT/CT môže CT časť pracovať v dvoch
režimoch:
• Nízkodávkové CT
Umožňuje korigovať obrazy SPECT na zoslabenie žiarenia gama v
tkanive a získať orientačné morfologické obrazy pomocou nízkych
dávok pri CT.
• Diagnostické CT
Získaný obraz má vysoké rozlíšenie a podrobne zobrazuje
anatomické štruktúry, čo je spojené s vyššou efektívnou
dávkou pre pacienta.
38
Jednofotónová emisná tomografia
Hybridné zobrazenie SPECT/CT
Obr.: Hore: SPECT pľúc.
Uprostred: CT pľúc.
Dole: Kombinované SPECT/CT
zobrazenie pľúc.
39
Jednofotónová emisná tomografia
Hybridné zobrazenie SPECT/CT
Obr.: Muž, 24 rokov, Dg. Osteosarkóm kolena.
Hore: CT kolena.
Dole: Kombinované SPECT/CT zobrazenie kolena.
40
Jednofotónová emisná tomografia
SPECT/CT gamakamery
41
Jednofotónová emisná tomografia
SPECT/CT gamakamery
42
Jednofotónová emisná tomografia
Ďakujem za pozornosť!
43