180 likes | 505 Views
SPECT (single photon emission computed tomography ) + Bildrekonstruktion för SPECT (Filtered Back Projection, iterativa metoder ). Tobias Johansson, kursdeltagare Medicinska bilder (HL1002 ), KTH STH. Överblick, enfotonstomografi (SPECT ). Radioaktivt läkemedel injiceras innan undersökning
E N D
SPECT(single photon emission computed tomography)+BildrekonstruktionförSPECT(Filtered Back Projection, iterativametoder) Tobias Johansson, kursdeltagare Medicinska bilder (HL1002), KTH STH
Överblick, enfotonstomografi (SPECT) • Radioaktivt läkemedel injiceras innan undersökning • Emitterar gammastrålning • Registrerade gammafotoner indikerar biologisk aktivitet • Insamlad data tomografiska skikt • Låg spatial upplösning, upp till 256 × 256 pixlar • Prioriterad förmåga att upptäcka kontrastskillnader Blodflödesmätning. SPECT-system från GE Healtcare.
Radionuklider (SPECT) • Läkemedel: Radionuklid bunden till en förening • Organ vi vill avbilda upptar föreningen • Lägre stråldos behövs • Vanligast nukliden: teknetium-99m (99mTc) • 99mTc 99Tc + γ [141 keV] • Halveringstid 6 timmar • Anses ge en låg stråldos • Stråldos vid undersökning av sköldkörtel c:a 10 mGy • Strålningen från läkemedlen anses säkra för alla utom kvinnor som är gravida eller ammar
Teknetiumgenerator (SPECT) • Läkemedlet aktiveras omedelbart före användning • Den fysiologiska koksaltlösningen drivs genom en jonbytarkolon med molybden-99 (99Mo) avlägsnar 99mTc Teknetiumgenerator.
Klinisk tillämpning (SPECT) • Parametrar som påverkar bildkvaliteten och anpassas till olika undersökningar är stråldos och antalet projektioner • Högre stråldos och fler projektioner ger bättre bildkvalitet • Radionukliderna binds till en förening läkemedlet främjas att binda i kroppen till vad som är utav intresse vid undersökningen, till exempel tumörer • Mäter nivån av biologisk aktivitet • Tumöravbildning, se infektion (vita blodkroppar), sköldkörtelavbildning, skelettscintigrafi, diagnostisera hjärtproblem och utföra funktionell hjärnavbildning
Bilder (SPECT) SPECT/CT ryggradsmetastaser. Hjärtinfarkt.
Gammakameran (SPECT) • Består av • Kollimator • Scintillationskristall • Fotomultiplikator • Positioneringskretsar • Pulshöjdsanalysator • Dator • Kollimatorn är en 25 till 50 cmtjock blyplatta med tusentals hål • Pulshöjdsanalysatorn stänger ut pulser som inte motsvarar emitterad fotonenergi (99mTc 140 keV) • Störning från comptonspridning elimineras Gammakamera.
Datainsamling (SPECT) • Gammakamerasystem roterar runt patienten • 180° eller 360° • Tar 20 – 60 minuter • Projektioner erhålls från 60 – 120 vinklar • System med dubblakameror erhållerbilder 50 % snabbareoch med högrebildkvalitet Geometri för SPECT-system.
Bildrekonstruktion (SPECT) • När rotationen är klaråterskapas skikten separat,skikt för skikt • Figur • skikt av kroppen • och gammstrålning • projektionens amplitud • Kollimator med parallella håloch bortseende av dämpning • Enhetsimpulsfunktionen betecknad • Vi vill lösa ut Projektion utav skikt.
Återprojektion (SPECT) • Återprojekterade bilden förvarje kameravinkel ges av • Bilder från 180° rotationger skikt-rekonstruktionen • Men Projektion utav skikt. Återprojektion.
Filtrerad återprojektion (SPECT) • återprojicerad bild för varje kameravinkel • 𝑓(𝑥,𝑦) skikt av kroppen • rampfilter (högpassfilter) • Exakt avbildning kräver att filtreras med ett rampfilter före återprojektion Filtrerad återprojektion.
Jämförelse (SPECT) • Suddig avbildning: • Exakt avbildning: Återprojektion. Filtrerad återprojektion.
Verkligheten (SPECT) • I praktiken har vi dämpning, störningar och ett begränsat antal projektioner (inte integrering, summering) • Anpassade filter och bildkorrigering Anpassade filter.
Iterativa metoder (SPECT) • Förenklad princip: Hitta värden i figuren för bilden med de fyra pixlarna , , och som överensstämmer med uppmätta projektioner • Metoder för attförbättra denuppskattadebilden (F) • Jämföra när-liggande pixlari samma och när-liggande skikt • Jämföra medfiltrerad åter-projektion Iterativa algoritmer.
Iterativa metoder, fördelar (SPECT) • Kan kompensera för • Den slumpmässiga naturen av radioaktivt sönderfall • Vävnadsdämpning • Andra störningar • Bättre bildkvalitet än filtrerad återprojektion • På utvecklingssidan förväntas kraftfullare algoritmer i framtiden kunna förbättra bildrekonstruktionen ännu mer
Bildkvalitet, faktorer (SPECT) • Spatial (rumslig) upplösning • Beror på kollimatornsoch gammakamerans upplösning • Avvägning mellan upplösning och sensitivitet • Sensitivitet prioriteras • Dämpning • Iterativa metoder kan här bättre än för filtrerad bakåtprojektion korrigera för dämpningen • Signal-brusförhållandet (SNR) ökar med intensiteten av gammafotoner d.v.s. med ökad radioaktivitet • Brus uppkommer från den slumpmässiga naturen av radioaktivt sönderfall • Detta kan bara korrigeras med iterativa metoder
Ekonomiska aspekter (SPECT) • Identifierade ekonomiska övervägningar som bör göras vid inköp • Inköpskostnad, tidsåtgång per patient, bildkvalitet och jämförelse med konkurerande tekniker • Anskaffningskostnad c:a 5 – 6 mnkr • Främsta konkurerande tekniker • Positronemissiontomografi(PET) samthybridteknikerna PET/CT och SPECT/CT
Diskussion, enfotonstomografi (SPECT) • Radioaktivt läkemedel injiceras innan undersökning • Emitterar gammastrålning • Registrerade gammafotoner indikerar biologisk aktivitet • Insamlad data tomografiska skikt • Låg spatial upplösning, upp till 256 × 256 pixlar • Prioriterad förmåga att upptäcka kontrastskillnader Blodflödesmätning. SPECT-system från GE Healtcare.