SPECT: „single photon emission computed tomography”
SPECT vizsgálatok sajátosságai Sugárgyengítés-korrekció Agyi perfúzió SPECT Varga József
•
általában 360°-os ív
•
szív: 180°-os
•
képek 3-6°-onként (30-120 vetület)
•
keresztmetszeti eloszlások kiszámolása
Debreceni Egyetem OEC Nukleáris Medicina Intézet 2009. Varga J.
SPECT/CT - 2008. febr.
Mennyiben különleges a SPECT
2
Elmozdulás hatása
a többi gamma-kamerás leképezéshez képest? • Egyensúlyi eloszlás leképezése – a vizsgálat 15-30 perce alatt az eloszlás nem változhat
• Általában több detektoros kamerával célszerű – agy, törzs: 3 detektor 120 fokonként v. 2 detektor szemben – szív: (180°-os íven) 2 detektor merőlegesen
• Nagyon érzékeny a beteg elmozdulására • A számítógépes feldolgozás elengedhetetlen része
Ábra: B. Hutton, Westmead Hospital, Sydney Varga J.
SPECT/CT - 2008. febr.
3
Speciális beállítási követelmények
2006. nov.
SPECT
Varga J.
4
Varga J.
6
Testkontúr-követő pálya
• Jobb homogenitás kell: <3% (különben: gyűrű-műtermék) • A felbontás távolságfüggése nagyobb probléma ⇒ hosszabb furatú kollimátor kell • Minden fej érzékenysége azonos legyen • Középpont-vándorlás korrekció
Ábra: J.R. Halama, Loyola Univ. Varga J.
SPECT/CT - 2008. febr.
5
Visszavetítés Felhasznált nézetek:
Szűrő szerepe a visszavetítésnél 1
3
16
SPECT/CT - 2008. márc. 27.
SPECT/CT - 2008. márc. 27.
4
32
Varga J.
64
7
SPECT/CT - 2008. márc. 27.
Varga J.
8
ITERATÍV REKONSTRUKCIÓ
Lépések száma: szívizom-leképezés
• Elv: – – – –
az eloszlás becslése vetületek számolása a becsült eloszlásból a becsült vetület kivonása a mértből az eloszlás módosítása a különbséggel
• Módszerek: – EM: „expectation maximization” – ML-EM: maximum likelihood EM – OS-EM: ordered subsets EM Ábra: J.R. Halama, Loyola Univ. Varga J.
SPECT/CT - 2008. márc. 27.
9
ÖSSZEHASONLÍTÁS: Szűrt visszavetítés (FBP):
Iteratív rekonstrukció:
•
egy lépéses (gyors)
•
időigényes
•
szűrő választható (legalább ramp)
•
szűrő nem szükséges (utó-szűrés?)
•
elnyelés-korrekció utólag
•
elnyelés-korrekció belefoglalható (mért elnyelési térkép használható)
szórás: „effektív” elnyelési együttható
•
Varga J.
10
Elnyelés hatása homogén hengerre
Rekonstrukciós módszerek
•
SPECT/CT - 2008. márc. 27.
A mélyen levő képletek sugárzása jobban elnyelődik
A (test)felszín kiemelődik
szóráskorrekció belefoglalható (3D!) Ábra: M. Nowak Lonsdale, Bispebjerg Hospital
SPECT/CT - 2008. márc. 27.
Varga J.
11
Elnyelés-korrekció •
•
SPECT/CT - 2008. febr.
Varga J.
12
Chang-féle elnyeléskorrekció t: mélység (mm) µ: elnyelési együttható
Chang körvonalon belül egyenletes elnyelést feltételezve - agy: kétszeres koponyacsont-vastagsággal kintebb a körvonal - gastro-intestinális: célszerű
C = C0 ⋅ e −µ⋅t
(a Tc-99m 140 keV-os γ-jára, homogén lágy testszövetben: µ≈0,15 /cm)
Mért elnyelési térképpel: - külső sugárforrás áteresztési képe - CT - iteratív rekonstrukcióba beépítve - jobb, de lassabb - mellkas (szívizom!)
Testkörvonal Ábra: J.R. Halama, Loyola Univ.
SPECT/CT - 2008. márc. 27.
Varga J.
13
SPECT/CT - 2008. febr.
Varga J.
14
Mellkasi (szív-) vizsgálatok:
A Chang-módszer nem alkalmazható, mert különböző elnyelésű (sűrűségű) részek vannak egy keresztmetszetben Ábra: J.R. Halama, Loyola Univ. Emissziós leképezés - 2007. okt. 26.
Varga J.
15
SPECT/CT - 2008. febr.
Varga J.
16
Mért elnyelés-korrekció
SPECT elnyelés-korrekciója
• áteresztési („transzmissziós”) kép, mint CT-vel • a vonálforrást minden vetületben végighúzzák a látómezőn • két energiaablakot használva a kibocsátási (emissziós) és áteresztési kép egyszerre készülhet Korrigálatlan (szűrt visszavetítés)
Vonalforrások
Elnyelési térkép
Korrigált (OSEM)
Gd-153, T1/2=242 nap, Eγ=97 & 104 keV Ábra: J.R. Halama, Loyola Univ.
Forrás: M. King et al. Varga J.
SPECT/CT - 2008. febr.
17
Elnyelési térkép izotópforrással 200/pix
500/pix
2000/pix
Varga J.
SPECT/CT - 2008. febr.
18
Lehetséges transzmissziós képek Gamma-forrás áteresztési képe
10000/pix
röntgen (~30-140 kVp)
FBP
OSTG (ordered subsets transmission gradient)
• • • •
magas zajszint 15-30’ leképezési idő kis torzítás alacsony kontraszt
Forrás: P. Kinahan, University of Washington SPECT/CT - 2008. febr.
Varga J.
19
Utólagos illesztés:
SPECT/CT - 2008. febr.
• • • • •
zajmentes 1’ leképezési idő torzítás lehet magas kontraszt nagyobb dózis! Varga J.
20
Hibrid készülékek • PET és CT vagy SPECT és CT egy állványon • Leképezés egymás után, de a beteg változatlan testhelyzetben fekszik
Eltérő pozicionálás miatt a merevtest-transzformáció pontatlan
Forrás: T. Kuwert, Erlangen SPECT/CT - 2008. febr.
Varga J.
21
Hibrid leképezés 1: CT
SPECT/CT - 2008. febr.
SPECT/CT - 2008. febr.
Varga J.
22
Hibrid leképezés 2: Emissziós
Varga J.
23
SPECT/CT - 2008. febr.
Varga J.
24
Együttes értékelés szerepe
1.
CT !!!
Elnyelés-korrekció –
Gyorsabban (rövidebb ideig kell fennfeküdni a betegnek)
–
Pontosabban (zajmentesebben)
2.
Anatómiai és funkcionális információ integrálása –
Lokalizálás
–
PET, SPECT fajlagosság javítása
–
CT érzékenység javítása
–
PET, SPECT résztérfogat-hatás korrekciója Varga J.
SPECT/CT - 2008. febr.
Energia-viszonyok
röntgenforrás
Varga J.
SPECT/CT - 2008. febr.
25
26
Elnyelés-korrekció
gammaforrás
•
Chang körvonalon belül egyenletes elnyelést feltételezve - agy: kétszeres koponyacsont-vastagsággal kintebb a körvonal - gastro-intestinális: célszerű
•
Mért elnyelési térképpel: - külső sugárforrás áteresztési képe - CT - iteratív rekonstrukcióba beépítve - jobb, de lassabb - mellkas (szívizom!)
pozitronforrás
Varga J.
SPECT/CT - 2008. febr.
27
Varga J.
SPECT/CT - 2008. febr.
28
Elnyelés-korrekció hatása szívizom SPECT-re
A szöveti elnyelés energia-függő
Elnyelés az emlőben Korrigálatlan
Elnyeléskorrigált
Elnyelés a rekeszizomban Korrigálatlan
Tc-99m
Elnyeléskorrigált
Forrás: D.W. Townsend, University of Tennessee
Forrás: Ficaro et al, Circulation 93: 463, 1996. Varga J.
SPECT/CT - 2008.
29
Radiofarmakonok a neurológiában Gammasugárzók: vérátáramlás:
99m Tc-HMPAO,
-ECD
201Tl, 99m Tc-MIBI 111In-monoclonalis
ab.
•
IV kanül behelyezése
•
nyugalom 5-15 percig
15O-víz, 11C-butanol
•
500-1000 MBq Tc-99m jelzett HMPAO (hexametil-propilénamin oxim) vagy ECD (etil cisztein dimer)
•
kivárás: 15-90 min
•
vértérfogat:
SPECT begyűjtés:
dopaminerg rendszer: fertőzés/tályog: benzodiazepin:
18F-FDG, 11C-metionin
18F-FDG
anyagcsere: 99m Tc-RBC 123I-IBZM,
-beta-CIT,
-FP-CIT
15O-CO-RBC
18F-fluoroDOPA
99m Tc-,vagy 111In-WBC 123I-Iomazenil
Varga J.
30
Agyi perfúzió SPECT menete
Pozitron-sugárzók:
127XE
tumor keresők:
SPECT/CT - 2008. febr.
– fej körüli szoros ív – 60-120 vetület 360°-os íven (2-3-4 detektoros kamerával)
•
Rekonstrukció ⇒ transzaxiális metszetek
•
Újraszeletelés ⇒ transzverzális, coronalis, sagittalis metszetek.
18F-Flumazenil
SPECT/CT - 2008. febr.
Varga J.
32
Normális agyi vérátáramlás
Normális radiofarmakon-felvétel • Szimmetrikus eloszlás • Nagyobb radioaktivitás: – szürke állomány, – basalis ganglionok, – occipitalis cortex, – cerebellum
• Alacsonyabb radioactivitás: – fehérállomány, – kamrák
Varga J.
SPECT/CT - 2008. febr.
33
Gyakori perfúzió-rendellenességek •
Alzheimer-betegség
Hiányzik – infarktus – trauma – sebészi beavatkozás
•
Csökkent – ischemia – dementia – depresszió – epilepszia nyugalomban
•
Megnövekedett
Mindkét oldali temporo-parietális perfúzió-kiesés
– luxus perfúzió – epilepszia roham közben
SPECT/CT - 2008. febr.
Varga J.
Agyi vérátfolyás Tc-99m HMPAO-val:
Depresszió
a. cerebri ant. occlusio
Mindkét oldali, szimmetrikus perfúzió-csökkenés a frontális és temporális lebenyben
Varga J.
SPECT/CT - 2008. febr.
3D: agyi vérátáramlás SPECT
37
Tc-99m HMPAO agyi SPECT szerepe a cerebrovascularis betegségekben • Méri a regionalis agyi vérkeringést (rCBF) • Érzékenyen jelzi a perfúziót
anterior
posterior
jobb
bal
• Cerebro-vascularis betegségek diagnózisa és prognózisa
36
SPECT perfúziós kép jelzi:
Cerebrovascularis rezerv kapacitás
• Akut agyi ischemia
Válasz stimulációra: vasodilatátor – CO2-ra
• Perfúziós defektus TIA után
– vagy acetazolamidra (karboanhidráz gátló!)
• Cerebralis infarktus
•
összehasonlítja a nyugalmi képeket és a vasodilatált képeket (20~30 perccel az acetazolamid injekció után
• Meghatározza a stroke patofiziológiai mechanizmusát
•
beteg vagy magas rizikójú területek kicsi vagy hiányzó választ mutatnak.
•
Nagyobb érzékenységgel ábrázolja a perfúzió-károsodást
• Gyógyszeres és sebészi terápia monitorozása
•
Becsüli az akut intervenció szükségességét a stroke-ot követően, a második stroke rizikója miatt.
• Késői ischemiás deficit subarachnoidális vérzés után
Csökkent rezerv kapacitás stroke után
MRI: bal o. a. cerebri media stroke SPECT (alap): kis perf-csökkenés a bal elülső temporális lebenyben SPECT (Diamox): bal o. kiterjedt perf-kiesés csökkent rezerv kapacitás miatt
SPECT/CT - 2008. febr.
Varga J.
43
