Позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ) — это мощный метод визуализации, используемый в ядерной медицине для диагностики рака, неврологических и сердечно-сосудистых заболеваний. Качество изображений в ПЭТ зависит от используемого радионуклида и метода обработки данных. Недавнее исследование, опубликованное в журнале EJNMMI Research (Fedrigo et al., 2024), изучило, как различные радионуклиды и способы обработки изображений влияют на четкость и качество картинки в ПЭТ.

Что изучали ученые?

Группа исследователей под руководством Роберто Федриго проверяла, как радионуклиды — вещества, испускающие позитроны, такие как фтор-18, галлий-68, цирконий-89, медь-64 и йод-124 — влияют на качество изображений в ПЭТ. Они также сравнили разные методы обработки данных, включая:

Отфильтрованную обратную проекцию (простой метод восстановления изображения).
Упорядоченное ожидание максимума (более точный метод).
Упорядоченное ожидание максимума с учетом рассеяния сигнала (улучшает детали).
Упорядоченное ожидание максимума с учетом времени пролета (еще точнее за счет измерения времени движения частиц).

Для тестов использовали две системы: клиническую GE Discovery MI и доклиническую Mediso nanoScan PET/CT. Исследование проводилось с помощью стандартизированных фантомов Jaszczak и NEMA NU 2 — специальных объектов, которые имитируют ткани для проверки качества изображений.

Изображение фантома Jaszczak: Пример фантома Jaszczak — показывает, как выглядит фантом, используемый для оценки четкости изображений.

Как проводили исследование?

Фантомы заполняли растворами с радионуклидами (фтор-18, галлий-68, цирконий-89, медь-64, йод-124) и сканировали их на обеих системах. Четкость изображений измеряли через ширину линии на половине максимальной интенсивности (параметр, показывающий, насколько четко видны детали). Качество изображений оценивали по двум показателям:

Коэффициент контрастности (насколько четко выделяются объекты на фоне).
Коэффициент вариации (уровень шума на изображении).

Что обнаружили?

Четкость изображений зависит от радионуклида
Фтор-18 показал лучшую четкость: детали размером около 4–4,5 мм были видны на клинической системе. Медь-64 и цирконий-89 дали чуть худшие результаты (около 4,5–5,5 мм), а галлий-68 и йод-124 — наименее четкие (5,5–6,5 мм) из-за более высокой энергии позитронов, которые "размазывают" изображение. На доклинической системе четкость была лучше: детали размером 1–1,5 мм для фтора-18.
График сравнения четкости: Пример графика пространственного разрешения — иллюстрирует, как разные радионуклиды влияют на четкость.
Методы обработки улучшают качество
Современные методы обработки, особенно упорядоченное ожидание максимума с учетом рассеяния сигнала и времени пролета, значительно улучшали четкость. Например, для йода-124 такой метод улучшал четкость на 15–20% по сравнению с простым методом.
Сравнение систем
Доклиническая система Mediso nanoScan показала лучшую четкость благодаря маленьким детекторам, которые лучше улавливают сигнал. Клиническая система GE Discovery MI была менее четкой, но технология учета времени пролета частично компенсировала это.
Качество изображения
Фтор-18 давал самую высокую контрастность (80–90% на клинической системе), тогда как йод-124 — только 60–70% из-за размытия. Современные методы обработки обеспечивали лучший баланс между контрастностью и низким уровнем шума.
Пример изображения ПЭТ: Образец ПЭТ-изображения — показывает, как выглядят ПЭТ-изображения с разной контрастностью.

Почему это важно?

Исследование показывает, что правильный выбор радионуклида и метода обработки критически важен для получения четких изображений в ПЭТ. Фтор-18 идеален для задач, где нужны мелкие детали, например, для поиска небольших опухолей. Для радионуклидов с высокой энергией, таких как галлий-68 или йод-124, нужны продвинутые методы обработки, чтобы изображения были достаточно четкими.

Фантомы Jaszczak и NEMA NU 2 оказались удобными инструментами для тестирования ПЭТ-систем. Они помогают сравнивать разные радионуклиды и системы, что важно для создания новых, более точных протоколов диагностики.

Вывод

Исследование Федриго и его коллег (EJNMMI Research, 2024) подчеркивает, что выбор радионуклида и способа обработки изображений напрямую влияет на качество диагностики в ПЭТ. Фтор-18 дает лучшие результаты, но для других радионуклидов современные методы обработки могут значительно улучшить качество. Эти данные помогут врачам и исследователям создавать более точные и эффективные протоколы для диагностики и исследований.

Источник: Fedrigo, R., Piazenti, M., Scipioni, C., et al. (2024). Image quality and spatial resolution performance evaluation for different radionuclides in positron emission tomography: a systematic study using Jaszczak and NEMA NU 2 phantoms. EJNMMI Research, 14, 68. https://doi.org/10.1186/s13550-024-01168-5
https://ejnmmires.springeropen.com/articles/10.1186/s13550-024-01168-5

Глубокое обучение для автоматической сегментации опухолей на ПЭТ/КТ-изображениях пациентов

Похожие статьи

Поделиться в соц. сетях

Комментарии