Nuklearmedizinische Bildgebung. Single Photon Emission Computed Tomography (SPECT)

Transkript

1 Single Photon Emission Computed Tomography (SPECT)

2 - Schnittbildverfahren: mit Methoden der Tomographie wird aus Messung der Projektionen die Aktivitätsverteilung in einer Schnittebene des Körpers rekonstruiert ln J Röntgen-CT J 0 SPECT = µ ( x, y) dl Signal = A( x, y) dl - gleiche Algorithmen der Tomographie - unterschiedliche Auflösung (Nadelstrahl Empfindlichkeitskeule ) - unterschiedliche Signal-Statistik

3 Röntgen-CT SPECT Matrix-Größe 512 x x 128 Projektionen > Detektoren ~ (Photomultiplier) Auflösung 0,5 mm mm Rekonstruktionsverfahren bei der SPECT: - üblich: gefilterte Rückprojektion; aber hohes Quantenrauschen, daher Filterung bei relativ niedrigen Raumfrequenzen notwendig - besser: iterative Rekonstruktion und Berücksichtigung der Absorptionsprozesse im Körper

4 bessere räumliche Auflösung, da Breite der PBF abh. vom Abstand Detektor-Quelle mehr Projektionen besseres Signal-Rausch Verhältnis

5 2-Kopf-SPECT System

6 2-Kopf-SPECT System

7 Abbildungsfehler physikalische Ursache: - Absorption der γ-quanten auf Weg Quelle - Detektor messtechnische Gründe: - Kollimatoren messen keine echten Linienintegrale - Anteil der Compton-gestreuten Quanten trotz Impulshöhenanalysator - Ausfall eines Photomultipliers Beispiel: kev Strahlung von 99 Tc; fester Blickwinkel - 5 cm Gewebe vor interessierendem Organ: 50 % Anteil γ-quanten - 15 cm Gewebe vor interessierendem Organ: 10 % Anteil γ-quanten hoher Artefaktanteil bei Rückprojektion

8 Abbildungsfehler durch falsche Detektionen große Winkel Compton Streuung falsche Koinzidenzen

9 Abbildungsfehler durch Ausfall eines Photomultipliers

10 Abbildungsfehler durch räumliche Nichtlinearitäten Einfluß der Detektorgeometrie Minimierung durch geeignete Korrekturverfahren

11 Einfluß der Filtercharakteristik bei der Rückprojektion Butterworth 5. Ordnung F c =0.15. F Nyq Butterworth 5. Ordnung F c =0.27. F Nyq Ramp-Filter

12 Vereinfachte Absorptionskorrektur:

13 Absorptionskorrektur: zylindrischer Phantom mit bekannter Radionuklid-Lösung ohne Korrektur µ optimal µ zu groß

14 Anwendungsgebiete: - vergleichbar der planaren Szintigraphie - SPECT von Vorteil, wenn 3D-Aktivitätsverteilung wichtig - Vitalitätsdiagnostik des Herzmuskels Myokardperfusion mit 99 Tc oder 201 Tl Ballondilatation oder Bypass-Operation - Neurologie Alzheimer, Hirntod - Epileptologie Lokalisation des epileptogenen Herdes

15 99m Tc-HMPAO (hexamethylpropylene-amine-oxime) Normalbefund Männlicher Erwachsener

16 99m Tc-HMPAO (hexamethylpropylene-amine-oxime) Normalbefund Weibliche Erwachsene

17 99m Tc-HMPAO (hexamethylpropylene-amine-oxime) Schlaganfall

18 99m Tc-HMPAO (hexamethylpropylene-amine-oxime) Astrozytom

19 99m Tc-HMPAO (hexamethylpropylene-amine-oxime) Hirntod

20 Verminderter regionaler Blutfluss im posterioren gyrus cinguli bei Alzheimer Patienten Tracer: 99m Tc-hexamethyl-propyleneamineoxime (Bonte et al. J Nucl Med 2004) Frühzeitige Diagnose von Alzheimer??

21 Anwendungsbeispiel: Herz

22 Anwendungsbeispiel: Ganzkörperaufnahme

23 Anwendungsbeispiel: Neurologie unauffälliger Befund Morbus Alzheimer: parieto-occipitaler Perfusionsdefekt aufgehobene Perfusion bei Hirntod

24 SISCOM: Subtraction SPECT co-registered to MRI 99m Tc-HMPAO (hexamethylpropylene-amine-oxime) 99m Tc-ECD (ethyl cysteinate diethylester) O Brien et al., J Neurol Neurosurg Psychiatry 1999;66:

25 Anwendungsbeispiel: Epilepsie Iktuales SPECT Interiktuales SPECT