단광자 방출 컴퓨터 단층 촬영

Single-photon emission computed tomography
단광자 방출 컴퓨터 단층 촬영
SPECT Slice of Brain using Tc-99m Ceretec.jpg
환자 뇌 내 테크네튬 검사 시간 분포의 SPECT 슬라이스
ICD-9-CM92.0~92.1
메쉬D01589
OPS-301 코드3-72
마우스 MIP의 SPECT 영상(골격 트레이서)
감마 카메라의 감마선(빨간색 화살표)을 콜리메이트하는 데 사용되는 콜리메이터

단광자 방출 컴퓨터 단층 촬영(SPEC, 또는 덜 일반적으로 SPET)[1]은 감마선을 사용하는 핵의학 단층 촬영 기술이다.감마 카메라(즉, 신티그래피)[2]를 사용하는 기존의 핵의학 평면 영상과 매우 유사하지만 진정한 3D 정보를 제공할 수 있다.이 정보는 일반적으로 환자를 통해 단면 슬라이스로 표시되지만 필요에 따라 자유롭게 다시 포맷하거나 조작할 수 있습니다.

이 기법은 일반적으로 혈류 주입을 통해 환자에게 감마 방출 방사성 동위원소(방사성핵종)를 제공해야 한다.방사성 동위원소는 갈륨(III)의 동위원소와 같은 단순 용해 이온이다.그러나 대부분의 경우 마커 방사성 동위원소는 특정 배위자에 부착되어 방사성 리간드를 생성하며, 그 특성은 특정 유형의 조직에 결합합니다.이 결혼은 배위자와 방사선 약물의 조합을 운반하고 감마 카메라로 배위자의 농도를 볼 수 있는 신체의 관심 부위에 결합할 수 있게 한다.

원칙

2개의 감마 카메라로 구성된 Siemens 브랜드의 SPECT 스캐너.

SPECT 스캔은 단순히 "해부학적 구조의 사진을 찍는 것" 대신 분석된 3-D 영역의 각 위치의 생물학적 활동 수준을 모니터링합니다.방사성핵종의 방출은 영상화된 영역의 모세혈관에서 혈류량을 나타낸다.평면 X선이 3차원 구조의 2차원(2-D) 뷰인 것과 마찬가지로 감마카메라에 의해 얻을 수 있는 화상은 방사성핵종의 3차원 분포의 2차원 뷰이다.

SPECT 영상은 감마 카메라를 사용하여 여러 각도에서 여러 개의 2-D 영상(투영이라고도 함)을 획득하여 수행됩니다.그런 다음 컴퓨터를 사용하여 여러 투영에 단층 재구성 알고리즘을 적용하여 3D 데이터 세트를 생성합니다.그런 다음 MRI(자기 공명 영상), X선 컴퓨터 단층 촬영(X선 CT) 및 양전자 방출 단층 촬영(PET)과 같은 다른 단층 촬영 기법에서 얻은 것과 유사하게 선택된 신체의 축을 따라 얇은 슬라이스를 표시하도록 이 데이터 세트를 조작할 수 있습니다.

SPECT는 방사성 추적기 물질의 사용과 감마선의 검출에서 PET와 유사하다.PET와 대조적으로 SPECT에 사용되는 추적기는 직접 측정된 감마선을 방출하는 반면, PET 추적기는 최대 몇 밀리미터 떨어진 전자와 함께 전멸하는 양전자를 방출하여 두 개의 감마 광자가 반대 방향으로 방출되도록 한다.PET 스캐너는 이러한 방출을 제때에 "동시" 감지하여 SPECT(약 1cm 해상도)보다 더 많은 방사선 이벤트 위치 정보를 제공하고 따라서 더 높은 공간 분해능 이미지를 제공합니다.SPECT 스캔은 PET 스캔보다 훨씬 저렴합니다.부분적으로는 PET보다 수명이 길고 쉽게 얻을 수 있는 방사성 동위원소를 사용할 수 있기 때문입니다.

SPECT 획득은 평면 감마 카메라 영상과 매우 유사하기 때문에 동일한 방사선 의약품을 사용할 수 있습니다.다른 유형의 핵의학 스캔에서 환자를 검사하지만 영상이 진단되지 않는 경우 환자를 SPECT 기기로 이동하거나 환자가 테이블 위에 있는 동안 SPECT 영상 획득을 위해 카메라를 재구성하여 SPECT로 바로 진행할 수 있습니다.

전신 골격 스캔을 수행하는 SPECT 기계.환자는 기계를 통해 미끄러지는 테이블 위에 누워 있고, 감마 카메라 한 쌍이 그녀 주위를 회전합니다.

SPECT 영상을 획득하기 위해 감마 카메라가 환자 주위로 회전합니다.회전 중 정의된 지점(일반적으로 3~6도마다)에서 투영을 획득합니다.대부분의 경우 최적의 재구성을 얻기 위해 360도 회전이 사용됩니다.각 투영을 얻는 데 걸리는 시간도 다양하지만 일반적으로 15~20초가 소요됩니다.이렇게 하면 총 스캔 시간이 15~20분입니다.

다중 헤드 감마 카메라는 수집을 가속화할 수 있습니다.예를 들어, 듀얼 헤드 카메라를 180도 간격으로 사용하여 두 개의 투영을 동시에 획득할 수 있으며, 각 헤드는 180도 회전해야 합니다.120도 간격의 트리플 헤드 카메라도 사용된다.

다중 게이트 획득 스캔(MUGA)과 같은 평면 영상 기술에서처럼 SPECT를 사용하여 심장 게이트 획득을 수행할 수 있습니다.심전도(EKG)를 통해 심장에 대한 다양한 주기의 차이 정보를 얻을 수 있는 게이트 심근 SPECT를 사용하여 심근 관류, 두께 및 심근 수축성에 대한 정량적 정보를 얻을 수 있으며 왼쪽 환기구 계산도 가능합니다.리큘라 배출율, 스트로크 볼륨 및 심박출량.

어플

SPECT는 종양 이미징, 감염(백혈구) 이미징, 갑상선 이미징 또는 뼈 신티그래피와 같이 진정한 3D 표현이 도움이 될 수 있는 감마 이미징 연구를 보완하는 데 사용할 수 있습니다.

SPECT는 3D 공간에서 정확한 국소화를 허용하므로 기능성 심장 또는 뇌 영상과 같은 내부 장기의 국소화된 기능에 대한 정보를 제공하는 데 사용할 수 있습니다.

심근관류영상촬영

주요 기사:심근관류영상촬영

심근관류영상(MPI)은 기능성 심장영상의 한 형태로 허혈성 심장질환 진단에 사용됩니다.근본적인 원리는 스트레스를 받는 상황에서 질병 심근은 정상 심근보다 혈류량이 적다는 것이다.MPI는 여러 종류의 심장 스트레스 테스트 중 하나이다.

예를 들어 Tc-tetrofosmin(Myoview, GE헬스케어), Tc-sestamibi(Cardiolite, Bristol-Myers Squibb) 또는 염화탈륨-201 염화물 등의 심장특이 방사선 의약품을 투여한다.그 후 심박수는 러닝머신에서의 운동이나 약리학적으로 아데노신, 도부타민 또는 디피리다몰(디피리다몰의 효과를 되돌리기 위해 아미노필린을 사용할 수 있음)에 의해 심근 스트레스를 유도하기 위해 증가한다.

스트레스 후에 수행된 SPECT 영상은 방사선 약제의 분포를 나타내며, 따라서 심근의 다른 영역으로 가는 상대적 혈류를 나타냅니다.진단은 통상적으로 스트레스 화상보다 먼저 취득되는 정지 상태에서 취득된 추가 세트의 화상과 비교함으로써 이루어진다.

MPI는 약 83%(감도: 85%; 특이성: 72%)의 전체적인 정확도를 가지고 있는 것으로 입증되었으며(SPECT [3]MPI만의 리뷰가 아닌) 허혈성 심장질환에 대한 다른 비침습적 테스트와 견줄만하거나 더 우수하다.

기능성 뇌 이미징

주요 기사:신경 영상 촬영

일반적으로 기능성 뇌 영상에 사용되는 감마 방출 추적기는 테크네튬(99mTc) 검사타자임입니다.99mTc는 감마 카메라로 검출할 수 있는 감마선을 방출하는 준안정 핵 이성질체이다.검사 시간에 부착하면 뇌 혈류에 비례하는 방식으로 뇌 조직에 흡수되어 핵 감마 카메라로 뇌 혈류를 평가할 수 있다.

뇌의 혈류량은 국소적인 뇌대사 및 에너지 사용과 밀접하게 연관되어 있기 때문에, Tc-exemetazime tracer(및 유사한 Tc-EC tracer)는 치매의 다른 원인 병리를 진단하고 구별하기 위해 국소적으로 뇌 대사를 평가하기 위해 사용된다.보고된 많은 연구들의 메타 분석 결과, 이 추적자를 가진 SPECT는 알츠하이머병 진단에 약 74% 민감한데 비해 임상검사(인지검사 등) 민감도는 81%이다.최근 연구에 따르면 알츠하이머 진단에서 SPECT의 정확도는 88%[4]까지 높을 수 있습니다.메타 분석에서 SPECT는 알츠하이머병과 혈관성 치매의 [5]구별 능력이 임상시험 및 임상기준(91% 대 70%)보다 우수했다.후자의 능력은 SPECT의 뇌 국소대사 영상촬영과 관련이 있으며, 다발성 뇌졸중으로 나타나는 부분적인 피질대사 손실은 알츠하이머병의 전형적인 비후두피질 뇌 기능의 보다 균일하거나 "원활한" 손실과는 분명히 다르다.또 다른 최근 리뷰 기사에 따르면 정량적 분석이 적용된 다중 헤드 SPECT 카메라는 단면 연구에서 전체 민감도가 84-89%, 전체 특이도가 83-89%이며 치매의 [6]종적 연구의 경우 민감도가 82-96%, 특이도가 83-89%인 것으로 나타났다.

99mTc-exemetazime SPECT 스캐닝은 뇌의 Fludoxyglucose(FDG) PET 스캐닝과 경쟁하여 많은 프로세스에서 국소적인 뇌 손상에 대한 매우 유사한 정보를 제공합니다.사용된 방사성 동위원소가 SPECT에서 더 오래 지속되고 훨씬 더 저렴하기 때문에 SPECT는 더 널리 이용 가능합니다. 또한 감마 스캔 장비도 더 저렴합니다.반면 99mTc는 병원과 스캐닝 센터에 매주 신선한 방사성 동위 원소를 공급하기 위해 배달은 상대적으로 단순한technetium-99m 발전기에서 추출한, 유체 분포 그리드 PET유체 분포 그리드, 그것은 값 비싼 의료 사이클로트론과"hot-lab"(방사성 의약품 제작을 위한 자동화된 화학 실험실)에서,고 나서 즉시로 만들어진다에 의존하고 있다. 피하의불소-18의 자연적 짧은 110분 반감기 때문에 어닝 사이트입니다.

원자력 기술의 응용

원자력 분야에서는 SPECT 기술을 조사된 [7]핵연료의 화상동위원소 분포에 적용할 수 있다.원자로에서 중성자로 핵연료(예: 우라늄)를 조사하기 때문에 핵분열 생성물(세슘-137, 바륨-140 및 유로피움-154)과 활성화 생성물(크롬-51 및 코발트-58)과 같이 다양한 감마 방출 방사성핵종이 연료에서 자연적으로 생성된다.IAEA 안전장치 목적을 [8]위해 저장된 연료 집합체에 연료봉의 존재를 검증하거나, 노심 시뮬레이션 [9]코드의 예측을 검증하거나, 정상 운전 시 또는 사고 [11]시나리오에서 핵연료의 거동을 연구하기 위해 SPECT를 사용하여 이러한 영상을 촬영할 수 있다.

재구축

SPECT 시노그램

재구성된 이미지의 해상도는 일반적으로 64×64 또는 128×128 픽셀이며 픽셀 크기는 3~6mm입니다.획득된 투영 수는 결과 영상의 너비와 거의 같도록 선택됩니다.일반적으로 재구성된 영상은 해상도가 낮고 평면 영상보다 노이즈가 증가하며 아티팩트에 노출될 수 있습니다.

스캔은 시간이 많이 걸리고 스캔 시간 동안 환자가 움직이지 않도록 하는 것이 중요합니다.이동 보상 재구성 기법이 도움이 되더라도 이동하면 재구성된 영상의 성능이 크게 저하될 수 있습니다.방사성 의약품의 분포가 매우 고르지 않은 경우에도 아티팩트가 발생할 가능성이 있습니다.매우 격렬한 활동 영역(예: 방광)은 이미지의 광범위한 줄무늬를 유발하고 주변 활동 영역을 가릴 수 있습니다.이는 필터링된 후방 투영 재구성 알고리즘의 제한 사항입니다.반복 재구성은 아티팩트에 덜 민감하고 감쇠 및 깊이 의존적인 흐림을 수정할 수 있기 때문에 중요성이 커지고 있는 대체 알고리즘입니다.또한 반복 알고리즘은 우수화 방법론을 [12]사용하여 보다 효율적으로 만들 수 있습니다.

환자 내 감마선의 감쇠는 표면 조직에 비해 심층 조직에서 활동을 상당히 과소평가할 수 있다.액티비티의 상대위치에 근거해 대략적인 보정이 가능하며, 측정된 감쇠치에 의해 최적의 보정을 얻을 수 있다.최신 SPECT 장비는 통합 X선 CT 스캐너와 함께 사용할 수 있습니다.X선 CT 영상은 조직의 감쇠 맵이므로 이 데이터를 SPECT 재구성에 통합하여 감쇠를 보정할 수 있습니다.또한 정밀하게 등록된 CT 영상을 제공하여 추가적인 해부학적 정보를 제공할 수 있습니다.

감마선의 산란뿐만 아니라 감마선의 무작위 특성도 SPECT 영상의 품질을 저하시키고 분해능 손실을 초래할 수 있다.SPECT [13]영상의 해상도를 높이기 위해 산란 보정 및 해상도 복구도 적용됩니다.

일반적인 SPECT 획득 프로토콜

스터디 방사성 동위원소 방출 에너지(keV) 반감기 방사선 의약품 액티비티(MBQ) 회전(도) 투영 이미지 해상도 투영당 시간(s)
골격 스캔 테크네튬-99m 140 6시간 포스포네이트/비스포네이트 800 360 120 128 x 128 30
심근 관류 스캔 테크네튬-99m 140 6시간 테트로포스민; 세스타미비 700 180 60 64 x 64 25
세스타미비 부갑상선 스캔 테크네튬-99m 140 6시간 세스타미비
뇌 스캔 테크네튬-99m 140 6시간 Tc 시험시간;ECD 555-1110 360 64 128 x 128 30
신경내분비 또는 신경종양 스캔 요오드-123 또는 요오드의 매개에 의한 159 13시간 또는 8일 MIBG 400 360 60 64 x 64 30
백혈구 스캔 인듐산 및 테크네튬-99m 171 및 245 67시간 시험관내표지백혈구 18 360 60 64 x 64 30

SPECT/CT

경우에 따라 SPECT 감마 스캐너는 기존의 CT 스캐너와 함께 영상 상호 등록과 함께 작동하도록 구축될 수 있습니다.PET/CT와 마찬가지로 SPECT 신티그래피에서 볼 수 있지만 다른 해부학적 구조와 관련하여 정확한 위치를 찾기 어려운 종양 또는 조직의 위치를 지정할 수 있습니다.이러한 스캔은 조직의 위치가 훨씬 더 다양할 수 있는 뇌 밖의 조직에 가장 유용하다.예를 들어 SPECT/CT는 세스타미비 부갑상선 스캔 애플리케이션에서 사용될 수 있으며, 이 기법은 [14]갑상선의 통상적인 위치에 없을 수 있는 이소성 부갑상선 선종을 찾는 데 유용하다.

품질 관리

SPECT 시스템의 전반적인 성능은 Jaszczak [15]팬텀과 같은 품질 관리 도구를 통해 수행할 수 있습니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ 미국 국립 의학 도서관 의학 주제 제목(MeSH) SPECT
  2. ^ Scuffham J W (2012). "A CdTe detector for hyperspectral SPECT imaging". Journal of Instrumentation. IOP Journal of Instrumentation. 7 (8): P08027. doi:10.1088/1748-0221/7/08/P08027.
  3. ^ Elhendy, A; Bax, JJ; Poldermans, D (2002). "Dobutamine stress myocardial perfusion imaging in coronary artery disease". Journal of Nuclear Medicine. 43 (12): 1634–46. PMID 12468513.
  4. ^ Bonte FJ, Harris TS, Hynan LS, Bigio EH, White CL (2006). "Tc-99m exametazime SPECT in the differential diagnosis of the dementias with histopathologic confirmation". Clin Nucl Med. 31 (7): 376–8. doi:10.1097/01.rlu.0000222736.81365.63. PMID 16785801. S2CID 39518497.
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  10. ^ Andersson P (2017). "A computerized method (UPPREC) for quantitative analysis of irradiated nuclear fuel assemblies with gamma emission tomography at the Halden reactor". Annals of Nuclear Energy. 110: 88–97. doi:10.1016/j.anucene.2017.06.025.
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  15. ^ 제니퍼 프레케지스입니다.Nuclear Medicine Instrumentation.존스 & 바틀렛 출판사, 2012년ISBN 1449645372 페이지189
  • Cerqueira M. D., Jacobson A. F. (1989). "Assessment of myocardial viability with SPECT and PET imaging". American Journal of Roentgenology. 153 (3): 477–483. doi:10.2214/ajr.153.3.477. PMID 2669461.

추가 정보

외부 링크

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